Sind Ihre Wasserstoff-Elektrolyseure für eine effiziente Produktion optimiert?
Optimieren Sie die Herstellung von Wasserstoff-Elektrolyseuren durch den Einsatz hochleistungsfähiger Fluidsysteme
Wasserstoff ist als kohlenstoffarme Energiequelle mit großem Ausbaupotential weiter auf dem Vormarsch. Dies lässt sich an folgendem Beispiel verdeutlichen: Die Europäische Kommission plant die Produktion von 10 Millionen Tonnen sowie den Import von weiteren 10 Millionen Tonnen an erneuerbarem Wasserstoff innerhalb der Europäischen Union bis 2030. Andernorts, so die Erwartung von Analysten, wird sich der Absatz von Wasserstoff-Elektrolyseuren in China 2023 mehr als verdoppeln, da im Land ein grünes Wasserstoffprojekt nach dem anderen umgesetzt wird.
Damit sich Wasserstoff als Energiequelle durchsetzen kann, muss die Kapazität gesteigert und für eine verlässliche Produktion gesorgt werden. Das lässt sich nur erreichen, wenn man am zentralen Knotenpunkt ansetzt und in den Wasserstoffproduktionsanlagen optimierte Elektrolyseure zum Einsatz kommen. Denn Elektrolyseure leisten den wichtigsten Beitrag im Prozess: Sie wandeln Wasser und Strom in Wasserstoff und Sauerstoff um. Um dies möglichst effektiv und effizient erledigen zu können, muss Wasser über den Elektrolyseur zuverlässig zugeführt und die entstehenden Wasserstoff- und Sauerstoffgase müssen effektiv abgeleitet werden.
Das bedeutet wiederum, dass die Fluidsysteme, die diese Funktionen übernehmen, bei der Auslegung neuer Wasserstoffproduktionsanlagen von entscheidender Bedeutung sind. Lassen Sie uns einen Blick darauf werfen, inwieweit Ihre Fluidsysteme die Sicherheit, Produktivität und Rentabilität einer Wasserstoffproduktionsanlage beeinflussen können.
Überblick über verschiedene Elektrolyseurtypen
Im Kontext der Wasserstoffproduktion unterscheidet man zwischen zwei Elektrolyseur-Auslegungen:
Alkalische Elektrolyseure (AEL): Die alkalische Elektrolyse zählt zu den bewährtesten technologischen Verfahren und wird seit über 100 Jahren eingesetzt. Bei geringer Temperatur wird bei der alkalischen Elektrolyse eine flüssige alkalische Lösung aus Kaliumhydroxid (KOH) oder Natriumhydroxid (NaOH) als Elektrolyt genutzt, um Strom zu leiten. Über diesen elektrischen Strom wird Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff aufgespalten. Diese Form der Elektrolyse zählt zu den kostengünstigsten Varianten der Wasserstofferzeugung. Allerdings ist sie mit hohen Wartungskosten verbunden.
PEM-Elektrolyseure (Protonenaustauschmembran): Bei PEM-Elektrolyseuren kommt anstelle einer Flüssigkeit ein fester Elektrolyt zum Einsatz. Insgesamt sind PEM-Elektrolyseure effizienter, wartungsärmer und weisen eine bessere CO2-Bilanz auf als alkalische Elektrolyseure. Der Betrieb von PEM-Elektrolyseuren ist durch den erforderlichen Einsatz von Edelmetallen wie beispielsweise Platin allerdings kostenintensiver.
Unabhängig davon, welche Technologie Sie in Ihrer Anlage zum Einsatz bringen: Um die Wasserzufuhr und die Ableitung von Wasserstoff- und Sauerstoffgasen optimal handhaben und steuern zu können, braucht es zuverlässige Fluidsysteme.
Ein genauerer Blick auf Wasserstoffproduktion
Erfahren Sie, wie sich das Unternehmen Everfuel durch den Einsatz von hochleistungsfähigen Fluidsystemen für die optimierte Wasserstoffproduktion und -lagerung der Herausforderung stellt, „Wasserstoff den Weg zu ebnen“.
Wie Sie Leckagen bei der Erstinstallation vermeiden
Im Zuge der Vorbereitungen zur Inbetriebnahme einer neuen Wasserstoffproduktionsanlage werden alle wichtigen Fluidsysteme einer Werksabnahmeprüfung unterzogen. Dieser Vorgang umfasst die Inspektion und Qualifikationsprüfung der Systeme (oder entscheidender Komponenten) und wird am Standort des Lieferanten durchgeführt und dokumentiert. Bei Wasserstoff-Fluidsystemen wird in der Regel eine ungefährliche Testflüssigkeit (typischerweise Stickstoff) mit ansteigendem Druck durch das System geleitet, um die entsprechende Stelle und das Volumen etwaiger Leckagen zu ermitteln.
Selbst kleinere Leckagen können zu einem ineffizienten Umgang mit Ressourcen führen, da Wasser in den Elektrolyseur eingespeist wird. Und da Sauerstoff und Wasserstoff abgeleitet werden, können Leckagen dazu führen, dass wertvolles Produkt verloren geht – ganz zu schweigen von den potenziell damit einhergehenden Sicherheitsrisiken. Darüber hinaus ist die Beseitigung derartiger Probleme auch zeitaufwendig. Indem man durch eine ordnungsgemäße Auslegung das Leckagerisiko von Anfang an eindämmt, können neue Wasserstoffproduktionsanlagen erfolgreich ausgelegt werden.
Beobachtungen aus der Praxis
Ana Dominguez, Engineering Services Supervisor, Swagelok Company
„Eine fehlerhafte Montage zählt zu den häufigsten Ursachen für Leckagen nach der Inbetriebnahme. Diese Aussage trifft auf Wasserstoffproduktionsanlagen sowie alle anderen Anlagen zu, in denen Fluidsysteme zu den wichtigsten Betriebskomponenten gehören. Für eine Minimierung der Kosten während der Inbetriebnahme können Produzenten von Wasserstoff guten Nutzen aus einer Installationsschulung ziehen. Wenn bei der Installation das erforderliche Know-how vorhanden ist und Best Practices bekannt sind, können Montagefehler vermieden werden, die möglicherweise zu Leckagen führen.”
Ermittlung von Leckagen bei der Werksabnahmeprüfung…
All dies kann zu massiven und unerwarteten Zeit- und Materialkosten führen, bevor die Anlage überhaupt in Betrieb genommen wurde. Um Leckagerisiken und damit verbundene Kosten zu minimieren, kann eine spezielle Schulung für die Installation von Fluidsystemen vorteilhaft sein. Durch die Anwendung bewährter Best Practices bei der Installation können Probleme bei der Inbetriebnahme und kostspielige Nachjustierungen an kritischen Fluidsystemen vermieden werden.
Wie man langfristig eine saubere Wasserstoffproduktion sicherstellt
Dass die von Elektrolyseuren abgeleiteten Gase für die Wasserstoffproduktion eine Reinheit von 99,9 % erreichen, ist von entscheidender Bedeutung. 
Das kann durchaus herausfordernd sein. Die während des Elektrolyseprozesses herrschende hohe Temperatur und Luftfeuchtigkeit begünstigen in Edelstahlen geringerer Güte die Entstehung von Korrosion, die den abgeleiteten Wasserstoff auf seinem Weg vom Elektrolyseur zum Lagertank verunreinigen kann. Darüber hinaus ist Korrosion auch stets ein Sicherheitsproblem, da stark korrodierte Rohrleitungen oder Verschraubungen ein höheres Ausfallrisiko aufweisen.
Doch auch hierfür gibt es wirksame Strategien, die den erforderlichen Reinheitsgrad aufrechterhalten können. Um den Reinheitsgrad Ihres produzierten Wasserstoffs fortlaufend zu analysieren und zu überwachen, sollten qualitativ hochwertige Systeme zur Gasprobenahme eingesetzt werden. Darüber hinaus ist die richtige Werkstoffauswahl ein entscheidender Faktor. Qualitativ hochwertige Edelstahle, mit höheren Chrom- und Nickelgehalten als in den anwendbaren ASTM-Normen gefordert, sind resistenter gegenüber Korrosion und Wasserstoffversprödung.
Wie Sie Ihre Produktivität maximieren
Ordnungsgemäß installierte und qualitativ hochwertige Fluidsysteme zur Einspeisung und Ableitung können dazu beitragen, das volle Potenzial von Elektrolyseuren auszuschöpfen und die eigene Produktivität zu maximieren.
Eine zuverlässige Dichtheit Ihrer Systeme trägt nicht nur dazu bei, kostspielige Nachjustierungen bei der Werksabnahmeprüfung zu vermeiden, sondern kann auch unvorhergesehene Probleme bei der Wartung und damit verbundene Ausfallzeiten verhindern. Durch eine zuverlässige Einspeisung und eine saubere Ableitung können Sie für eine fortlaufende Prozesseffizienz sorgen und Ihre Gesamtbetriebskosten über die gesamte Lebensdauer der Produktionsanlage hinweg senken. Ein Grund mehr, die mit Ihrem Elektrolyseur verbundenen Fluidsysteme zu optimieren.
Es ist maßgeblich wichtig, dass Sie für die Produktionsinbetriebnahme hochwertige und speziell für Wasserstoff ausgelegte Komponenten und Baugruppen auswählen, damit Ihre Anlage zügiger und sicherer in Betrieb genommen werden kann und letztlich für eine langfristige Produktivität optimal gerüstet ist. Wenn Sie Unterstützung benötigen, wenden Sie sich an einen Anbieter von Fluidsystemkomponenten, der in der Entwicklung von Wasserstoffsystemen erfahren ist.
Beobachtungen aus der Praxis
Knut Marker, Technical Sales Advisor, Swagelok Norwegen
„
Die Wasserstoffproduktion ist eine gänzlich neue Herausforderung. Es gibt kein Patentrezept dafür, wie man eine solche Anlage zuverlässig und kosteneffizient zum Laufen bringt. Was wir jedoch wissen, ist, dass die Wasserstoffproduktion von einem zuverlässigen Fluidtransport abhängt. Und für diese Aufgabe stehen bewährte und anwendbare Best Practices zur Verfügung, damit Betreiber von Wasserstoffanlagen Leckagen, Sicherheitsprobleme und Wartungsprobleme zuverlässig minimieren können.”
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