Die vielen Farben des Wasserstoffs

Wasserstoff spielt neben anderen erneuerbaren Energien und Erdgas eine immer wichtigere Rolle in der Landschaft der sauberen Energien. Unternehmen und Länder interessieren sich zunehmend für alternative Kraftstoffe im Zuge der weltweiten Bemühungen um Kohlenstoffneutralität. In diesem Jahr hat sich die EU verpflichtet, bis 2050 klimaneutral zu werden (d. h. eine Wirtschaft mit Netto-Treibhausgasemissionen von Null), Australien hat seine nationale Wasserstoffstrategie auf den Weg gebracht, um die Entwicklung von sauberem Wasserstoff zu beschleunigen und ihn in die Nachbarländer zu exportieren, und Shell und BP haben sich verpflichtet, bis 2050 Kohlenstoffneutralität zu erreichen.

Für viele Öl- und Gasunternehmen, die eine Dekarbonisierung anstreben, ist Wasserstoff ein Kraftstoff der Wahl, um die Klimaziele zu erreichen. Es wird erwartet, dass das Wachstum von Wasserstoff in den nächsten 10-20 Jahren an Fahrt aufnehmen wird, wobei die Kosten mit der zunehmenden Verbreitung der Wasserstoffproduktion sinken werden. Mit neuen Anwendungen könnte der Markt für kohlenstoffarmen Wasserstoff bis 2030 ein Volumen von 25 Milliarden US-Dollar erreichen und langfristig sogar noch weiter wachsen.

Wasserstoff verbrennt sauber, wenn er mit Sauerstoff gemischt wird, und gilt als umweltfreundliche Kraftstoffalternative im Verkehr, in der Schifffahrt und beim Heizen (sowohl im Haushalt als auch in der Industrie). Interessanterweise ist die Verwendung von Wasserstoff als Kraftstoff nicht neu. Wasserstoff ist bereits ein Bestandteil von Raketentreibstoff und wird in Gasturbinen zur Stromerzeugung eingesetzt oder zum Betrieb von Verbrennungsmotoren zur Stromerzeugung verbrannt. Wasserstoff wird auch als Ausgangsstoff für die Herstellung von Ammoniak, Methanol und anderen petrochemischen Produkten verwendet.

Im Allgemeinen wissen wir, dass Wasserstoff eine gute Wahl für Industrien ist, die den Kohlenstoffausstoß verringern wollen, aber nicht jeder Wasserstoff ist gleich. Obwohl bei der Verbrennung des Gases nur Wasser freigesetzt wird, hängt sein Beitrag zur Kohlenstoffneutralität davon ab, wie er hergestellt wird.

Brauner Wasserstoff wird aus der Vergasung von Kohle gewonnen, die bei ihrer VerbrennungCO2 in die Luft abgibt. Grauer Wasserstoff ist Wasserstoff, der aus fossilen Brennstoffen wie Erdgas hergestellt wird, und ist die heute weltweit am häufigsten produzierte Form von Wasserstoff. Blauer Wasserstoff wird auf die gleiche Weise wie grauer Wasserstoff hergestellt, aber Technologien zur Kohlenstoffabscheidung und -speicherung (CCS) verhindern die Freisetzung vonCO2, so dass der abgeschiedene Kohlenstoff sicher tief unter der Erde gelagert oder in industriellen Prozessen verwendet werden kann. Türkisfarbener (oder kohlenstoffarmer)H2 ist Wasserstoff, der mit Hilfe der Schmelzmetallpyrolyse aus Erdgas hergestellt wird.

Wie der Name schon sagt, ist grüner oder erneuerbarer Wasserstoff die sauberste Variante, die keine Kohlenstoffemissionen verursacht. Er wird durch Elektrolyse mit erneuerbaren Energien wie Wind- oder Sonnenenergie hergestellt, um einen sauberen und nachhaltigen Kraftstoff zu erzeugen.

Bei der Elektrolyse wird Wasser (H2O) in Wasserstoff und Sauerstoff aufgespalten, so dass keine Abfälle anfallen und alle Teile ohne Umweltauswirkungen verwendet werden. Wenn die für die Elektrolyse verwendete Energie aus erneuerbaren Quellen stammt, kann sie als "grüner Kraftstoff" gelten, da sie keine negativen Auswirkungen auf die Umwelt hat.

In unserem nächsten Blog werden wir uns mit den potenziellen Gefahren von Wasserstoff befassen, die bei der Produktion, der Lagerung und dem Transport auftreten können, sowie mit den Gasdetektionslösungen, die Crowcon anbietet.

Wenn Sie mehr erfahren möchten, laden Sie hierunser Informationsblatt über Wasserstoffherunter .

 

Referenzen:

Verpflichtung zur Klimaneutralität bis 2050: Kommission schlägt Europäisches Klimagesetz vor und konsultiert zum Europäischen Klimapakt (April 2020)

Shell stellt Pläne vor, bis 2050 ein kohlenstofffreies Unternehmen zu werden(The Guardian, 16 Apr 2020)

BP setzt sich das Ziel, bis 2050 netto null zu produzieren, und ändert seine Organisation grundlegend, um dies zu erreichen(BP.com, 12 Feb 2020)

Den globalen Wasserstoffmarkt von morgen gestalten (Baker Mackenzie, Jan 2020)

Die Gefahren des Wasserstoffs

Als Brennstoff ist Wasserstoff leicht entzündlich, und bei Leckagen besteht eine große Brandgefahr. Wasserstoffbrände unterscheiden sich jedoch deutlich von Bränden mit anderen Brennstoffen. Wenn schwerere Brennstoffe und Kohlenwasserstoffe wie Benzin oder Diesel auslaufen, sammeln sie sich in Bodennähe. Im Gegensatz dazu ist Wasserstoff eines der leichtesten Elemente der Erde, so dass sich das Gas bei einem Leck schnell nach oben ausbreitet. Das macht eine Entzündung unwahrscheinlicher, aber ein weiterer Unterschied besteht darin, dass Wasserstoff sich leichter entzündet und brennt als Benzin oder Diesel. Wenn Wasserstoff vorhanden ist, reicht sogar ein Funke statischer Elektrizität vom Finger einer Person aus, um eine Explosion auszulösen. Die Wasserstoffflamme ist außerdem unsichtbar, so dass es schwierig ist, den Ort des eigentlichen "Feuers" zu bestimmen, aber sie erzeugt eine geringe Strahlungswärme, da kein Kohlenstoff vorhanden ist, und neigt dazu, schnell auszubrennen.

Wasserstoff ist geruchs-, farb- und geschmacksneutral, so dass Lecks allein mit den menschlichen Sinnen schwer zu erkennen sind. Wasserstoff ist ungiftig, aber in Innenräumen wie Batterielagerräumen kann er sich ansammeln und durch Verdrängung von Sauerstoff zum Ersticken führen. Diese Gefahr lässt sich bis zu einem gewissen Grad ausgleichen, indem man dem Wasserstoffkraftstoff Geruchsstoffe hinzufügt, die ihm einen künstlichen Geruch verleihen und die Benutzer im Falle eines Lecks warnen. Da sich Wasserstoff jedoch schnell verteilt, ist es unwahrscheinlich, dass der Geruchsstoff mit ihm reist. Wasserstoff, der in Innenräumen entweicht, sammelt sich schnell, zunächst an der Decke und füllt schließlich den ganzen Raum aus. Daher ist die Platzierung von Gasdetektoren entscheidend für die frühzeitige Erkennung eines Lecks.

Wasserstoff wird normalerweise in Flüssigwasserstofftanks gelagert und transportiert. Das letzte Problem ist, dass flüssiger Wasserstoff extrem kalt ist, da er komprimiert ist. Sollte Wasserstoff aus dem Tank entweichen und mit der Haut in Berührung kommen, kann dies zu schweren Erfrierungen oder sogar zum Verlust von Gliedmaßen führen.

Welche Sensortechnologie eignet sich am besten für den Nachweis von Wasserstoff?

Crowcon verfügt über eine breite Palette von Produkten für den Nachweis von Wasserstoff. Die traditionellen Sensortechnologien für den Nachweis brennbarer Gase sind Pellistoren und Infrarot (IR). Pellistor-Gassensoren (auch katalytische Gassensoren genannt) sind seit den 1960er Jahren die wichtigste Technologie zur Erkennung brennbarer Gase, und auf unserer Lösungsseite erfahren Sie mehr über Pellistor-Sensoren. Ihr größter Nachteil ist jedoch, dass Pellistor-Sensoren in sauerstoffarmen Umgebungen nicht richtig funktionieren und sogar ausfallen können. In einigen Anlagen besteht die Gefahr, dass Pellistoren vergiftet oder gehemmt werden, so dass die Arbeiter ungeschützt sind. Außerdem sind Pellistor-Sensoren nicht ausfallsicher, und ein Sensorausfall wird erst erkannt, wenn Prüfgas zugeführt wird.

Infrarotsensoren sind eine zuverlässige Methode zur Erkennung brennbarer Kohlenwasserstoffe in sauerstoffarmen Umgebungen. Sie sind nicht anfällig für Vergiftungen, so dass IR die Sicherheit unter diesen Bedingungen erheblich verbessern kann. Lesen Sie mehr über IR-Sensoren auf unserer Lösungsseite, und die Unterschiede zwischen Pellistoren und IR-Sensoren im folgenden Blog.

Genauso wie Pellistoren anfällig für Vergiftungen sind, sind IR-Sensoren anfällig für starke mechanische und thermische Schocks und werden auch stark von groben Druckänderungen beeinflusst. Außerdem können IR-Sensoren nicht zum Nachweis von Wasserstoff verwendet werden. Die beste Option für die Erkennung von brennbarem Wasserstoff ist daher die MPS™-Sensortechnologie (Molecular Property Spectrometer). Diese erfordert keine Kalibrierung während der gesamten Lebensdauer des Sensors, und da MPS brennbare Gase ohne das Risiko von Vergiftungen oder Fehlalarmen detektiert, können die Gesamtbetriebskosten erheblich gesenkt und die Interaktion mit den Geräten reduziert werden, so dass die Betreiber beruhigt sein können und weniger Risiken eingehen. Die Gasdetektion mit dem Molekularen Eigenschaftsspektrometer wurde an der Universität von Nevada entwickelt und ist derzeit die einzige Gasdetektionstechnologie, die mehrere brennbare Gase, einschließlich Wasserstoff, gleichzeitig, sehr genau und mit einem einzigen Sensor erkennen kann.

Lesen Sie unser White Paper, um mehr über unsere MPS-Sensortechnologie zu erfahren, und besuchen Sie unsere Branchenseite, um weitere Informationen über die Erkennung von Wasserstoffgas zu erhalten, und werfen Sie einen Blick auf unsere anderen Wasserstoff-Ressourcen:

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