Nutzung von Wasserstoffenergie

Als CO₂-freie Energiequelle hat Wasserstoffenergie weltweit an Bedeutung gewonnen. Derzeit steht die Industrialisierung der Wasserstoffenergie vor zahlreichen zentralen Herausforderungen, insbesondere der großtechnischen und kostengünstigen Herstellung sowie dem Ferntransport. Diese Faktoren stellen die größten Hürden für die Anwendung von Wasserstoffenergie dar.
 
Im Vergleich zur Speicherung und Bereitstellung von gasförmigem Wasserstoff unter hohem Druck bietet die Speicherung und Bereitstellung von flüssigem Wasserstoff bei niedrigen Temperaturen Vorteile wie eine hohe Wasserstoffspeicherkapazität (hohe Wasserstoffdichte), geringe Transportkosten, hohe Verdampfungsreinheit, niedrigen Speicher- und Transportdruck sowie hohe Sicherheit. Dadurch lassen sich die Gesamtkosten effektiv kontrollieren, und komplexe Sicherheitsrisiken im Transportprozess werden vermieden. Darüber hinaus eignet sich flüssiger Wasserstoff aufgrund seiner Vorteile in der Herstellung, Speicherung und im Transport besonders für die großtechnische und kommerzielle Wasserstoffversorgung. Gleichzeitig wird mit der rasanten Entwicklung der Endanwendungen von Wasserstoffenergie die Nachfrage nach flüssigem Wasserstoff sinken.
 
Flüssiger Wasserstoff ist die effektivste Methode zur Speicherung von Wasserstoff, allerdings ist die Gewinnung von flüssigem Wasserstoff technisch anspruchsvoll, und bei der großtechnischen Herstellung von flüssigem Wasserstoff müssen Energieverbrauch und Effizienz berücksichtigt werden.
 
Die weltweite Produktionskapazität für flüssigen Wasserstoff beträgt derzeit 485 t/d. Die Herstellung von flüssigem Wasserstoff, die sogenannte Wasserstoffverflüssigungstechnologie, kann auf vielfältige Weise erfolgen und lässt sich grob nach Expansions- und Wärmeaustauschprozessen klassifizieren oder kombinieren. Gängige Wasserstoffverflüssigungsverfahren lassen sich in das einfache Linde-Hampson-Verfahren, das den Joule-Thomson-Effekt zur Drosselung der Expansion nutzt, und das adiabatische Expansionsverfahren unterteilen, das Kühlung mit einem Turbinenexpander kombiniert. Im praktischen Produktionsprozess kann die adiabatische Expansion je nach Ausbeute an flüssigem Wasserstoff in das inverse Brayton-Verfahren, bei dem Helium als Medium zur Erzeugung niedriger Temperaturen für Expansion und Kühlung verwendet wird und anschließend gasförmiger Wasserstoff unter hohem Druck verflüssigt wird, und das Claude-Verfahren, bei dem Wasserstoff durch adiabatische Expansion gekühlt wird, unterteilt werden.
 
Die Kostenanalyse der Flüssigwasserstoffproduktion berücksichtigt vor allem die Skalierbarkeit und Wirtschaftlichkeit ziviler Flüssigwasserstofftechnologien. Der größte Anteil der Produktionskosten entfällt auf die Wasserstoffquellenkosten (58 %), gefolgt von den Gesamtenergiekosten des Verflüssigungssystems (20 %). Zusammen machen diese Kosten 78 % der Gesamtkosten aus. Den größten Einfluss auf diese beiden Kostenfaktoren haben die Art der Wasserstoffquelle und der Strompreis am Standort der Verflüssigungsanlage. Die Art der Wasserstoffquelle ist wiederum vom Strompreis abhängig. Werden eine Anlage zur elektrolytischen Wasserstoffproduktion und eine Verflüssigungsanlage in der Nähe eines Kraftwerks in attraktiven Gebieten für erneuerbare Energien errichtet, beispielsweise in den drei nördlichen Regionen mit hoher Dichte an Wind- und Photovoltaikanlagen oder auf See, kann kostengünstiger Strom für die Wasserelektrolyse und Verflüssigung genutzt werden. Dadurch lassen sich die Produktionskosten für Flüssigwasserstoff auf 3,50 $/kg senken. Gleichzeitig kann die Belastung des Stromnetzes durch den Anschluss großer Windkraftanlagen reduziert werden.
 
HL Kryotechnik
HL Cryogenic Equipment, gegründet 1992, ist eine Marke der HL Cryogenic Equipment Company (Cryogenic Equipment Co., Ltd.). HL Cryogenic Equipment hat sich auf die Entwicklung und Herstellung von hochvakuumisolierten kryogenen Rohrleitungssystemen und zugehöriger Ausrüstung spezialisiert, um den vielfältigen Kundenbedürfnissen gerecht zu werden. Die vakuumisolierten Rohre und flexiblen Schläuche werden aus hochvakuum- und mehrlagigen Spezialisolationsmaterialien gefertigt und durchlaufen eine Reihe strengster technischer Verfahren sowie eine Hochvakuumbehandlung. Sie eignen sich für den Transport von flüssigem Sauerstoff, flüssigem Stickstoff, flüssigem Argon, flüssigem Wasserstoff, flüssigem Helium, verflüssigtem Ethylen (LEG) und verflüssigtem Erdgas (LNG).


Veröffentlichungsdatum: 24. November 2022