Grüner Wasserstoff
Jahrhundertelang haben Öl, Kohle und Gas die sozialen und wirtschaftlichen Bedingungen der Weltbevölkerung vorangetrieben und verbessert. Andererseits hat die Verbrennung dieser fossilen Brennstoffe zu einem Anstieg des atmosphärischen CO₂ geführt, mit allen negativen Folgen, die dies für unseren Planeten hat, einschließlich des Klimawandels. Doch es zeichnet sich eine neue Alternative ab, die zur Dekarbonisierung der Wirtschaft beitragen könnte: grüner Wasserstoff. Neben der Tatsache, dass Wasserstoff das häufigste chemische Element in der Natur ist, besteht der Hauptvorteil darin, dass bei seiner Verbrennung kein CO₂, sondern nur Wasserdampf freigesetzt wird. Wenn er auch durch Elektrolyse von Wasser (Aufspaltung des Wassermoleküls durch Anlegen eines elektrischen Stroms) hergestellt wird, wird im Gegensatz zum am weitesten verbreiteten Verfahren (Methanreformierung) auch bei diesem Prozess kein CO₂ freigesetzt. Und wenn der Strom aus erneuerbaren Quellen erzeugt wird, spricht man von grünem oder erneuerbarem Wasserstoff.
Wasserstofftankstelle Bielefeld
Unternehmen nutzen zunehmend die Vorteile dieser sauberen und erneuerbare Energie. Eines davon ist Framatome, ein führendes europäisches Unternehmen in der Nuklearindustrie. Mit Tochtergesellschaften in 23 Ländern, mehr als 15000 Mitarbeitern und einem Jahresumsatz von mehr als EUR 3.300.000.000,00 engagiert sich das Unternehmen stark für die Entwicklung von Technologie, Innovation, F&E und die Dekarbonisierung der Wirtschaft.
Vicente Soler, Manager für grünen Wasserstoff und Energiespeicherung bei Framatome Spanien, erklärt: „Die Reduzierung von Treibhausgasen und die Dekarbonisierung der Wirtschaft haben für unser Unternehmen oberste Priorität, um den Klimawandel zu stoppen. Die Entwicklung und Entwicklung von Technologie und schlüsselfertigen Projekten für die Produktion, Speicherung und Versorgung mit erneuerbarem Wasserstoff sind für Framatome von zentraler Bedeutung.“ Tatsächlich entwickelt das Unternehmen seit mehr als einem Jahrzehnt Technologie und Projekte in den Bereichen erneuerbarer Wasserstoff, Energiespeicherung und Smart Grid.
In dieser Zeit hat Framatome Anlagen für die Produktion, Lagerung und Versorgung mit erneuerbarem Wasserstoff entwickelt, integriert und in Betrieb genommen, insbesondere HRS für den Mobilitätssektor. Mit Blick auf die Mobilität hat das Unternehmen eine grüne Wasserstofftankstelle für nachhaltige Busse in der deutschen Stadt Bielefeld entwickelt. Diese Wasserstofftankstelle verfügt über eine Speicherkapazität von 1000 kg Wasserstoff, Kompression von 50–500 bar und Abgabe bei 350 bar für die neuen Mobiel-Busse rund um die Uhr.
Diese Wasserstoffbusse verhindern die tägliche Emission von Kohlendioxid in die Luft durch die Nutzung sauberer, nachhaltiger und umweltfreundlicher Energie. Wasserstoffverdichter Diese Wasserstofftankstelle könnte ohne den KS95-Wasserstoffverdichter des spanischen Unternehmens Hiperbaric nicht betrieben werden, dem ersten Kompressor seiner Art für den internationalen Markt mit einer Technologie, die vollständig in Spanien entwickelt wurde.
Das in Burgos, Spanien, ansässige Unternehmen Hiperbaric war zunächst im Bereich der Hochdruckwassertechnik tätig, hat sein Portfolio jedoch inzwischen diversifiziert und bietet auch Lösungen im Zusammenhang mit Wasserstoff an. „Weltweit gibt es nur sehr wenige Unternehmen, die sich auf die Hochdruckkompression von Wasserstoff spezialisiert haben, was derzeit eine der größten Herausforderungen für den Erfolg von Wasserstoff als Energie-Vektor ist, um die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen und Erdgas zu verringern“, erklärt Alejandro Blanco, Vertriebsleiter bei Hiperbaric.
Die Erfahrung von Hiperbaric in der Wasserstofftechnologie führte zum ersten Kontakt mit Framatome. „Als weltweit anerkannter Marktführer für Flüssigkeitsverdichtungssysteme, der Ausrüstung entwickelt hat, die Wasserstoff bis zu 950 bar komprimieren kann, haben wir uns an sie gewandt, um das Unternehmen, seine Kapazitäten und die Ausrüstung für Wasserstoff kennenzulernen“, sagt Soler. „Unsere Entscheidung, einen Hiperbaric-Kompressor zu erwerben, war einfach. Es ist ein solides Unternehmen mit langjähriger und erfolgreicher Erfahrung auf dem Flüssigkeitsverdichtungsmarkt und hat robuste Ausrüstung entwickelt, die Wasserstoff bis zu sehr hohen Drücken komprimieren kann; genau das, was wir gesucht haben.“
Wasserstoff muss auf extrem hohe Drücke zwischen 200–950 bar komprimiert werden, um in einem Brennstoffzellenfahrzeug genutzt werden zu können. Blanco erklärt: „Die Kompressionstechnologielösungen von Hiperbaric umfassen zwei hochwertige, widerstandsfähige und zuverlässige Komponenten, die Materialien mit fortschrittlichen Eigenschaften verwenden, um maximale Ausdauer und einen sicheren Betrieb zu gewährleisten.“
Der Kompressor ist ein KS95 mit einem Einlassdruck von bis zu 20–40 bar und einem H₂-Auslassdruck von bis zu 950 bar. Er umfasst Elemente, die speziell für die Wasserstoffverdichtung entwickelt wurden, darunter einen zweistufigen Intensifier-Zylinder, ein Hydrauliksystem, ein Kühlsystem, einen Entlüftungskreislauf, einen pneumatischen Kreislauf sowie die Instrumentierung und das Bedienfeld. „Die wichtigste Komponente der Kompressoreinheit ist der Hochdruck-Multiplikator. Die Hiperbaric-Technologie basiert auf zweistufigen Multiplikatoren mit hoher hydraulischer und Kühlleistung“, fügt Blanco hinzu.
Rockwell-Technologie kommt ins Spiel
Hiperbaric setzt seit vielen Jahren Rockwell Automation-Technologie in seinen Druckwasseranlagen ein, und der Wasserstoffkompressor umfasst ebenfalls mehrere Komponenten von Rockwell. „Sobald wir mit dem Projekt zur Herstellung des Wasserstoffkompressors begannen, baten wir Rockwell Automation um Unterstützung, einen zuverlässigen Anbieter, den wir seit langem kennen. Wir fühlen uns bei der Zusammenarbeit mit ihnen gut aufgehoben.“
Bei diesem Projekt haben sie sich insbesondere für eine vollständige Rockwell Automation-Steuerungssystemlösung mit zusätzlichen Sicherheitsfunktionen entschieden, was bei einem Wasserstoffverdichter unerlässlich ist, da es sich um ein sehr instabiles Gas handelt. Darüber hinaus ist es laut Blanco wichtig, den Rockwell-Kommunikationsring hinzuzufügen, der die Vernetzung von Rockwell-Geräten ermöglicht, vom Haupt-PLC bis zu den sekundären PLCs. Das ist für uns äußerst hilfreich, wenn wir ein Netzwerk mit mehreren Einheiten mit derselben Ausrüstung verwalten. Wir schätzen auch die Rockwell-Programmierumgebung“, fügt er hinzu, „insbesondere die bedienerfreundliche Schnittstelle und den schnellen Support, wenn wir Fragen und Probleme haben.“
Dank all dieser Technologie und der Erfahrung von Hiperbaric auf dem Hochdruckmarkt ist es für uns einfacher, unser Ziel zu erreichen, Wasserstoffverdichter zu entwickeln, die die effizientesten Lösungen bieten und weniger Ressourcen für jedes Kilogramm komprimierten Wasserstoff verbrauchen“, erklärt Blanco.
Framatome war daran interessiert, die Anlage so schnell wie möglich in Betrieb zu nehmen. „Dies wurde dank der Hilfe und Einsatzbereitschaft von Hiperbaric erreicht, das auch die Vereinbarung für die Lieferung der Einheit optimiert hat“, kommentiert Soler. „Die Zusammenarbeit mit einem Unternehmen wie Hiperbaric, das über viel Erfahrung verfügt, gibt uns Sicherheit, was bei den ersten Projekten einer aufstrebenden Branche sehr wichtig ist.“
Abschließend ist das Projekt der Wasserstofftankstelle in Bielefeld ein Meilenstein für die Framatome-roadmap für erneuerbaren Wasserstoff. „Es ist das erste Projekt, das wir im schlüsselfertigen EPC-Wasserstoffsegment angegangen sind, wobei wir die Verantwortung als Hauptauftragnehmer übernommen haben – und ich freue mich, berichten zu können, dass es sehr erfolgreich war“, schließt Soler.