Grüner Wasserstoff – ein Schlüsselelement der Energiewende

Wasserstoff, das am häufigsten vorkommende chemische Element, gilt als Energiequelle der Zukunft. In seiner reinen Form ist es farblos, geruchlos und ungiftig und kann auf umweltfreundliche Weise genutzt werden, wodurch es eine vielversprechende Alternative zu herkömmlichen Energiequellen darstellt. Grüner Wasserstoff spielt eine besondere Rolle bei der Unterstützung von Dekarbonisierungsbemühungen. Er ist klimaneutral und wird aus erneuerbaren Energiequellen (EEQ) wie Solar-, Wind- oder Wasserkraft gewonnen.

Grüner Wasserstoff hat das Potenzial, viele Sektoren zu revolutionieren und fossile Brennstoffe in den Bereichen Verkehr, Industrie, Heizungssysteme und Energieerzeugung zu ersetzen. Darüber hinaus bietet er eine Lösung für eine der größten Herausforderungen der Energiewende: die Speicherung von überschüssiger Energie aus erneuerbaren Quellen. Dies eröffnet Möglichkeiten für die weitere Entwicklung und Umsetzung innovativer Technologien, darunter Brennstoffzellen und Elektrolyseure, die für die Zukunft der nachhaltigen Energieversorgung bahnbrechend sein könnten.

Grüner Wasserstoff als Säule der europäischen Strategie zur Erreichung der Klimaneutralität

Im europäischen Kontext ist grüner Wasserstoff zu einem Schlüsselelement der Energiestrategie geworden, die darauf abzielt, bis 2050 Klimaneutralität zu erreichen. Die Europäische Union hat sich ehrgeizige Ziele gesetzt und strebt an, die Produktionskapazität für grünen Wasserstoff bis 2030 von derzeit 1 GW auf 48 GW zu erhöhen. Diese Steigerung ist für die Energiewende in Europa von entscheidender Bedeutung und spiegelt die globalen Bestrebungen nach einer nachhaltigen Entwicklung und die Notwendigkeit wider, auf ökologischere Energiequellen umzusteigen.

Elektrolyseur – das Herzstück der grünen Wasserstoffproduktion

Ein Elektrolyseur ist ein Gerät, das elektrische Energie nutzt, um Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff zu spalten.

• Wasser wird elektrischem Strom ausgesetzt, wodurch H2O-Moleküle in Wasserstoff- (H2) und Sauerstoffmoleküle (O2) aufgespalten werden.
• Der Wasserstoff wird gespeichert, während der Sauerstoff für andere Zwecke verwendet werden kann.

Dieser Prozess ermöglicht die Herstellung von reinem Wasserstoff, der dann gespeichert und für die weitere Verwendung transportiert wird.

Anwendungen von Elektrolyseuren im Überblick:

Wasserstoffproduktion:

• Grüner Wasserstoff aus erneuerbaren Energiequellen, z. B. für den Antrieb öffentlicher Verkehrsmittel, Herstellung synthetischer Düngemittel
• In der chemischen Industrie
• In Raffinerien

Energiespeicherung:

• Wasserstoff als Energiespeicher, beispielsweise zur Speicherung von überschüssiger Energie aus Photovoltaikanlagen
• Betrieb von Brennstoffzellen

Weitere Anwendungen:

• Wasseraufbereitung
• Metallurgische Industrie
• Medizin, beispielsweise Inhalationen zur Asthmabehandlung

Die Bedeutung der Temperaturmessung in verschiedenen Bereichen eines Elektrolyseurs

Die Temperatur hat einen direkten Einfluss auf die Leistung eines Elektrolyseurs sowie auf dessen Lebensdauer und Sicherheit. Eine zu hohe Temperatur kann zu einem schnelleren Verschleiß der Komponenten und einer verminderten Effizienz führen, während eine zu niedrige Temperatur die Effizienz der Wasserstoffproduktion verringern kann. Wir bieten eine breite Palette von Geräten zur Temperaturmessung in Elektrolyseuren an, darunter:

• VIBROtemp-Temperatursensoren: Kompakte und vibrationsbeständige Sensoren zur Temperaturmessung in verschiedenen Bereichen des Elektrolyseurs. Ihre kurze Reaktionszeit ist ideal für die Überwachung dynamischer Temperaturänderungen.
• Mineralisolierte Thermoelemente: Besonders empfehlenswert für die Überwachung hoher Temperaturen, beispielsweise in Festoxid-Elektrolysezellen (SOEC), wo die Prozesstemperaturen bis zu 1200 °C erreichen können.

Typische Anwendungen dieser Geräte in Elektrolyseuren sind die Überwachung der Temperatur von gasförmigem Wasserstoff und der Temperatur des Elektrolyseurstapels.

Sicherheitsüberwachung in Elektrolyseuren (bis SIL 3): Sicherer Temperaturbegrenzer

Die Temperatur ist ein wichtiger Sicherheitsparameter in Elektrolyseuren. Der Temperaturbegrenzer safetyM STB/STW Ex bietet ein hohes Maß an Sicherheit und Präzision. Das Gerät erfüllt die Norm SIL 3, ist in einer Ex-Version für explosionsgefährdete Bereiche erhältlich und bietet einen großen Messbereich von -50 °C bis +500 °C. Darüber hinaus verfügt es über Sicherheitsfunktionen wie Selbsttests und Redundanz und ist einfach zu installieren und zu bedienen.

Druckmessung in Elektrolyseuren

Die Überwachung des Drucks in verschiedenen Teilen des Elektrolyseurs, wie beispielsweise im Wasserversorgungssystem und in den Kammern, in denen der Elektrolyseprozess stattfindet, ist für einen stabilen und sicheren Wasserstoffproduktionsprozess unerlässlich. Ein hoher oder niedriger Druck weist auf potenzielle Probleme hin, wie beispielsweise Leckagen, Verstopfungen oder einen ineffizienten Systembetrieb, die zu Ausfällen oder Stillstandszeiten führen können.

• Universeller Druckmessumformer MIDAS S05: Dieses vielseitige Druckmessgerät eignet sich sowohl für Gase als auch für Flüssigkeiten. Es verfügt über kompakte Abmessungen, ein robustes Gehäuse und bietet langfristige Stabilität.
• Prozessdruckmessumformer dTRANS p20: Entwickelt für industrielle Anwendungen, einschließlich Wasserstoff. Er verfügt über SIL2- (bis zu 100 bar) und ATEX-Zertifizierungen.

Beide Geräte eignen sich hervorragend zur Überwachung des Drucks von gereinigtem Wasser, das dem Elektrolyseur zugeführt wird.

Leitfähigkeitsmessung in einem Elektrolyseur

Leitfähigkeitsmessungen sind im Elektrolyseprozess unerlässlich, um die Qualität des in Elektrolyseuren verwendeten Wassers zu überwachen. Wasser mit hoher Leitfähigkeit kann zu übermäßiger Korrosion und Beschädigung der Elektroden führen, während Wasser mit geringer Leitfähigkeit die Effizienz des Elektrolyseprozesses verringern kann.

Zu den Geräten, die für diese Aufgabe geeignet sind, gehören:

• digiLINE CR ST10 Leitfähigkeitstransmitter: Ausgestattet mit Kommunikationsschnittstellen für Automatisierungssysteme wie JUMO digiLINE IO-Link. Er verfügt außerdem über einen integrierten Datenspeicher und eine digitale Sensorverwaltung, was die Überwachung und Datenanalyse erleichtert.
• tecLINE CR Leitfähigkeitssensor: Dieses Gerät ermöglicht Leitfähigkeitsmessungen in einem breiten Bereich – von sehr niedrigen bis zu hohen Werten. Es kann bei hohen Temperaturen betrieben werden, was für verschiedene industrielle Anwendungen, darunter auch den Elektrolyseprozess, von Bedeutung ist.

Eine typische Anwendung dieser Geräte ist die Leitfähigkeitsmessung am Einlass von gereinigtem Wasser in den Elektrolyseur. Sie überwachen die Wasserqualität und stellen sicher, dass sie sich in einem für eine effektive Elektrolyse geeigneten Zustand befindet.

Gas- und Flüssigkeitsdurchflussmessung in Elektrolyseuren

Präzise Durchflussmessungen sind für die Steuerung und Regelung der dem Elektrolyseur zugeführten Wassermenge unerlässlich, da sie sich direkt auf die Effizienz des Elektrolyseprozesses auswirken. Ein unzureichender Wasserdurchfluss kann zu einer unzureichenden Kühlung des Systems führen, was wiederum eine Überhitzung und mögliche Schäden am Elektrolyseur zur Folge haben kann. Darüber hinaus ermöglicht die Durchflussregelung eine Optimierung des Energieverbrauchs, wodurch Verluste minimiert und die Gesamteffizienz des Systems erhöht werden.

Der FlowTRANS US W02 ist ein Ultraschall-Durchflussmesser, der sich hervorragend für die Überwachung des Durchflusses in Elektrolyseuren eignet. Er zeichnet sich durch einfache Installation, Korrosionsbeständigkeit und geringen Verbrauch aus und ist damit eine ideale Lösung für Wasserstoffumgebungen. Eine der typischen Anwendungen dieses Durchflussmessers in einem Elektrolyseur ist die Überwachung des Durchflusses und der Temperatur von gereinigtem Wasser am Einlass.

Füllstandsmessung in Elektrolyseurtanks

Die genaue Überwachung des Flüssigkeitsstands, insbesondere des Wasserstands in Tanks, gewährleistet die Kontinuität des Wasserstoffproduktionsprozesses und ist entscheidend für die Vermeidung von Systemausfällen oder Überlastungen. Ein ungeeigneter Flüssigkeitsstand kann zu einem ineffizienten Betrieb des Elektrolyseurs oder sogar zu dessen Beschädigung führen, weshalb die Füllstandskontrolle ein unverzichtbarer Bestandteil des Betriebsprozesses ist. Die Überwachung des Wasserstands im Tank trägt auch dazu bei, die für die Elektrolyse erforderliche optimale Wassermenge aufrechtzuerhalten.

• JUMO NESOS R0x LS Schwimmerschalter: Dieses Gerät dient zur Überwachung des Füllstands von ultrareinem Wasser und Kühlmedien. Es zeichnet sich durch seine geringen Abmessungen aus, die eine einfache Installation ermöglichen. Die Möglichkeit der Außenmontage mit einem G3/4-Anschluss macht es sehr praktisch in der Anwendung.
• ZELOS C01 LS Kapazitiver Füllstandsmesser: Seine zuverlässige und robuste Industriekonstruktion in Verbindung mit einer IO-Link-Schnittstelle machen ihn zu einer hervorragenden Lösung für den Einsatz in Elektrolyseuren.

Feuchtigkeitsmessung in Elektrolyseuren

Die Feuchtemessung spielt eine wichtige Rolle im Elektrolyseprozess, insbesondere hinsichtlich der Qualitätskontrolle des erzeugten Wasserstoffs und des Schutzes der Systemkomponenten. Eine hohe Feuchtigkeit in den Ausgangsgasen, wie beispielsweise Wasserstoff, kann die Reinheit des Endprodukts sowie die Effizienz und Sicherheit des Prozesses beeinträchtigen. Übermäßige Feuchtigkeit kann auch zu Korrosion und anderen Schäden an den Komponenten des Elektrolysesystems führen. Unsere spezialisierten Feuchte- und Temperaturmessumformer können für diesen Zweck eingesetzt werden.

Steuerung in Elektrolyseuren – Thyristor-Leistungsregler und modulare Steuerungen

Eine effektive Steuerung in der Elektrolyse, die für die Stabilität und Effizienz des Prozesses entscheidend ist, basiert auf der Leistungsregelung. Zu diesem Zweck werden Thyristor-Leistungsregler und modulare Regler eingesetzt, die eine präzise Steuerung der elektrischen Energie ermöglichen. Thyristor-Leistungsregler wie der TYA s202 bieten eine präzise Steuerung und einfache Konfiguration, während modulare Regler wie meroTRON die Verwaltung komplexer Prozessparameter ermöglichen. Ihr Einsatz in Elektrolyseuren, insbesondere zur Temperaturregelung und Optimierung des Energieflusses, hat einen erheblichen Einfluss auf die Qualität des erzeugten Wasserstoffs und die Langlebigkeit des Systems.

Über die Autorin

Mein Name ist Ewelina Szmit und ich bin seit mehreren Jahren im Bereich Content-Marketing tätig, wo ich meine beruflichen Fähigkeiten mit meiner Leidenschaft für das Schreiben verbinde. Ich bin davon überzeugt, dass selbst die technischsten Themen auf interessante und für alle zugängliche Weise präsentiert werden können. Außerhalb der Arbeit entwickle ich meine Kreativität durch das Erstellen von Zeitungscollagen. Meine Freizeit verbringe ich am liebsten aktiv, indem ich mit meinem Hund spazieren gehe oder jogge.

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