Wie Wasserstoff der Gas- und Stahlindustrie hilft, grün zu werden

05. Februar 2021

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Grüner Wasserstoff, der sowohl aus kohlenstoffarmen als auch aus erneuerbaren Energiequellen gewonnen wird, kann eine entscheidende Rolle dabei spielen, ein Unternehmen - oder ein Land - der Kohlenstoffneutralität näher zu bringen. Zu den üblichen Anwendungen, in denen grüner Wasserstoff eingesetzt werden kann, gehören:

Brennstoffzellen für Elektrofahrzeuge
Da der Wasserstoff in Pipeline-Gasmischungen
In Raffinerien für "grünen Stahl", die Wasserstoff statt Kohle als Wärmequelle verwenden
In Containerschiffen, die mit flüssigem, aus Wasserstoff hergestelltem Ammoniak betrieben werden
In wasserstoffbetriebenen Stromturbinen, die in Zeiten der Spitzennachfrage Strom erzeugen können

Dieser Beitrag befasst sich mit der Verwendung von Wasserstoff in Pipeline-Gasmischanlagen und grünen Stahlraffinerien.

Einspeisung von Wasserstoff in Pipelines

Regierungen und Versorgungsunternehmen auf der ganzen Welt erkunden die Möglichkeiten der Einspeisung von Wasserstoff in ihre Erdgasnetze, um den Verbrauch fossiler Brennstoffe zu senken und die Emissionen zu begrenzen. Tatsächlich ist die Einspeisung von Wasserstoff in Pipelines jetzt Teil der nationalen Wasserstoffstrategien der EU, Australiens und des Vereinigten Königreichs. Die Wasserstoffstrategie der EU sieht die Einführung von Wasserstoff in die nationalen Gasnetze bis 2050 vor.

Aus Umweltsicht hat die Beimischung von Wasserstoff zu Erdgas das Potenzial, die Treibhausgasemissionen erheblich zu verringern, aber dazu muss der Wasserstoff aus kohlenstoffarmen Energiequellen und erneuerbaren Energieträgern hergestellt werden. Dazu muss der Wasserstoff jedoch aus kohlenstoffarmen Energiequellen und erneuerbaren Energieträgern erzeugt werden, z. B. aus Elektrolyse, Bioabfall oder fossilen Brennstoffen mit Kohlenstoffabscheidung und -speicherung (CCS).

In ähnlicher Weise können Länder, die eine grüne Wasserstoffwirtschaft anstreben, auf die Einspeisung in das Gasnetz zurückgreifen, um Investitionen zu fördern und neue Märkte zu erschließen. Um seinen Plan für erneuerbaren Wasserstoff in Gang zu bringen, plant Westaustralien, mindestens 10 % erneuerbaren Wasserstoff in seine Gasleitungen und -netze einzuspeisen und die Ziele des Staates im Rahmen seiner Strategie für erneuerbaren Wasserstoff von 2040 auf 2030 vorzuziehen.

Auf volumetrischer Basis hat Wasserstoff eine viel geringere Energiedichte als Erdgas, so dass die Endverbraucher eines Gasgemischs ein höheres Gasvolumen benötigen, um denselben Heizwert zu erreichen wie die Nutzer von reinem Erdgas. Einfach ausgedrückt: Eine 5 %ige Beimischung von Wasserstoff führt nicht direkt zu einer 5 %igen Verringerung des Verbrauchs fossiler Brennstoffe.

Besteht bei der Beimischung von Wasserstoff zu unserer Gasversorgung ein Sicherheitsrisiko? Lassen Sie uns das Risiko untersuchen:

Wasserstoff hat eine niedrigere UEG als Erdgas, so dass bei Gasgemischen ein höheres Risiko für die Bildung einer entflammbaren Atmosphäre besteht.
Wasserstoff hat eine geringere Zündenergie als Erdgas und einen breiten Entflammbarkeitsbereich (4 % bis 74 % in Luft), so dass eine höhere Explosionsgefahr besteht.
Wasserstoffmoleküle sind klein und bewegen sich schnell, so dass sich ein Leck in einem Gasgemisch schneller und weiter ausbreitet, als dies bei Erdgas der Fall wäre.

Im Vereinigten Königreich entfallen die Hälfte des Energieverbrauchs und ein Drittel der Kohlenstoffemissionen auf die Beheizung von Haushalten und Industrie. Seit 2019 läuft das erste Projekt des Vereinigten Königreichs zur Einspeisung von Wasserstoff in das Gasnetz, wobei Versuche an der Universität Keele stattfinden. Das Projekt HyDeploy zielt darauf ab, bis zu 20 % Wasserstoff einzuspeisen und mit der bestehenden Gasversorgung zu mischen, um Wohnhäuser und Campusgelände zu beheizen, ohne dass die gasbetriebenen Geräte oder Rohrleitungen verändert werden müssen. Bei diesem Projekt werden Gasdetektoren und Abgasanalysatoren von Crowcon eingesetzt, um die Auswirkungen der Wasserstoffbeimischung im Hinblick auf die Erkennung von Gaslecks zu ermitteln. Der Rauchgasanalysator Sprint Pro von Crowcon wird zur Bewertung der Kesseleffizienz eingesetzt.

Crowcon's Sprint Pro ist ein professionelles Abgasanalysegerät mit Funktionen, die auf die Bedürfnisse von HLK-Fachleuten zugeschnitten sind, einem robusten Design, einer großen Auswahl an Zubehör und 5 Jahren Garantie. Lesen Siehier mehr über das Sprint Pro .

Wasserstoff in der Stahlindustrie

Die traditionelle Eisen- und Stahlproduktion gilt als einer der größten Verursacher von Umweltschadstoffen, einschließlich Treibhausgasen und Feinstaub. Die Stahlerzeugung ist in hohem Maße auf fossile Brennstoffe angewiesen, wobei 78 % der Emissionen auf Kohleprodukte entfallen. Es ist daher nicht verwunderlich, dass die Stahlindustrie rund 10 % aller weltweiten prozess- und energiebedingten CO2-Emissionen verursacht.

Wasserstoff könnte eine Alternative für Stahlunternehmen sein, die ihre Kohlenstoffemissionen drastisch reduzieren wollen. Mehrere Stahlhersteller in Deutschland und Korea reduzieren ihre Emissionen bereits durch ein wasserstoffreduziertes Stahlherstellungsverfahren, bei dem Wasserstoff und nicht Kohle zur Stahlherstellung verwendet wird. Traditionell wird bei der Stahlherstellung eine beträchtliche Menge an Wasserstoffgas als Nebenprodukt erzeugt, das so genannte Koksgas. Indem dieses Koksgas durch ein Verfahren namens Kohlenstoffabscheidung und -speicherung (CCS) geleitet wird, können Stahlwerke erhebliche Mengen an blauem Wasserstoff erzeugen, der dann zur Temperaturregelung und zur Verhinderung der Oxidation während der Stahlproduktion verwendet werden kann.

Darüber hinaus stellen Stahlhersteller Stahlprodukte speziell für Wasserstoff her. Als Teil seiner neuen Vision, ein grünes Wasserstoffunternehmen zu werden, hat der koreanische Stahlhersteller POSCO stark in die Entwicklung von Stahlprodukten für die Produktion, den Transport, die Speicherung und die Nutzung von Wasserstoff investiert.

Da in Stahlwerken viele brennbare und giftige Gase vorhanden sind, ist es wichtig, die Querempfindlichkeit von Gasen zu verstehen, denn eine falsche Gasanzeige kann tödlich sein. Ein Hochofen zum Beispiel erzeugt eine große Menge heißer, staubiger, giftiger und brennbarer Gase, die aus Kohlenmonoxid (CO) und etwas Wasserstoff bestehen. Hersteller von Gaswarngeräten, die über Erfahrungen in diesen Umgebungen verfügen, sind mit dem Problem der Beeinträchtigung elektrochemischer CO-Sensoren durch Wasserstoff gut vertraut und bieten daher standardmäßig wasserstoffgefilterte Sensoren für Stahlwerke an.

Weitere Informationen über Querempfindlichkeit finden Sie in unserem Blog. Crowcon-Gasdetektoren werden in vielen Stahlwerken auf der ganzen Welt eingesetzt. Mehr über Crowcon-Lösungen in der Stahlindustrie erfahren Sie hier.

Referenzen: