Verfahrenstechnik 3/2025

BETRIEBSTECHNIKWÄRMEBILDGEBUNG ZUR ERKENNUNG UND ÜBERWACHUNGVON WASSERSTOFFFLAMMENUNSICHTBARES SICHTBAR MACHENWasserstoff ist ein hochentzündliches Gas und brennt mit einer sehr hellenFlamme, die bei Tageslicht fast unsichtbar ist und nur wenig Strahlungswärmeabgibt. Wärmebildkameras stellen ein wichtiges Werkzeug dar,um Wasserstofflecks und Wasserstoffflammen rechtzeitig zu erkennen.Wasserstoff erfreut sich weltweit einer wachsendenAufmerksamkeit. In Europa beispielsweise gilt Wasserstoffaus erneuerbaren Quellen als eine derHauptprioritäten, um den europäischen GreenDeal und den Übergang zu sauberer Energie in Europa zu erreichen.Es kann als Rohstoff, Brennstoff oder Energieträger und-speicher verwendet werden und hat viele Anwendungsmöglichkeitenin der Industrie, im Transportwesen und im Energiesektor.Wasserstoff ist auch eine interessante Alternative zur Beheizungalter oder historischer Gebäude, die in der Regel schwer zu isolierensind und in denen rein elektrische Wärmepumpen dahernicht sinnvoll sind.GRAUER, BLAUER ODER GRÜNERWASSERSTOFFObwohl als sauberer Energieträger angesehen, wird Wasserstoffnicht immer auf saubere Weise hergestellt. Es gibt mehrere Möglichkeiten,ihn zu erzeugen. Grauer Wasserstoff wird aus fossilenBrennstoffen (Methan) durch einen Prozess namens Dampfreformierunghergestellt und führt zur Emission von Kohlendioxid(CO 2). Auch der blaue Wasserstoff beruht auf diesem Prinzip, obwohl80 bis 90 Prozent des während des Prozesses emittiertenCO 2aufgefangen und unterirdisch gespeichert werden.Wie der Name schon sagt, ist grüner Wasserstoff die umweltfreundlichsteArt, Wasserstoff zu produzieren. Dies geschiehtdurch Elektrolyse, das heißt, durch die Verwendung von erneuerbaremStrom zur Aufspaltung von Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff.An diesem Punkt wird Wasserstoff aus Sicht der Umwelt unddes Klimas interessant. Wenn erneuerbarer „grüner Wasserstoff“zu Zeiten produziert wird, in denen Sonnen- und Windenergieim Überfluss vorhanden sind, kann dieser den weltweiten Strombedarfdecken und langfristig und in großem Umfang gespeichertwerden. Das Speicherpotenzial von Wasserstoff ist für Stromnetzebesonders vorteilhaft, denn er ermöglicht es, erneuerbareEnergie nicht nur in großen Mengen, sondern auch über langeZeiträume hinweg zu speichern.38 VERFAHRENSTECHNIK 2025/03 www.verfahrenstechnik.de

BETRIEBSTECHNIKIm Gegensatz zuanderen erneuerbarenEnergien hat Wasserstoffdas Potenzial,in großen Mengen füreine spätere Nutzunggespeichertzu werden01 Die mit bloßem Auge kaum zu erkennenden Flammen derWasserstofffackeln, werden mit einer Wärmebildkamera anhandder Wärmestrahlung sichtbar gemachtBESTEHENDE ERDGASLEITUNGEN NUTZENTrotz seines Potenzials für grüne Energie stellt sich die Frage, wieWasserstoff, sobald dieser produziert ist, effizient in großen Mengenan den Verbraucher oder an den Einsatzort geliefert werdenkann. Bislang wurde der Markt durch die erheblichen Kosten, diemit dem Aufbau einer eigenen Wasserstoff-Pipeline oder Lieferinfrastrukturverbunden sind, abgeschreckt.Eine weitere Option, die in den letzten Jahren immer mehr anAufmerksamkeit gewonnen hat, ist die Umrüstung des bestehendenErdgasverteilungsnetzes für die Durchleitung von Wasserstoff.Natürlich haben Wasserstoff und Erdgas unterschiedlicheEigenschaften – zum Beispiel in Bezug auf die Entflammbarkeit,Dichte und leichte Verteilbarkeit –, aber da die Infrastruktur fürErdgas bereits vorhanden ist, könnte eine Umstellung auf die Verteilungvon Wasserstoff wirtschaftlich interessant sein.Mehrere Demonstrationsprojekte und Machbarkeitsnachweisein ganz Europa haben bereits gezeigt, dass Wasserstoff mit einigenAnpassungen in bestehende Erdgasleitungen eingespeistund an eine breite Palette von Endanwendungen geliefert werdenkann.KONTROLLIERTES ABFACKELNAber wie können bestehende Gasverteilungsleitungen bei derUmstellung auf ein Wasserstoffnetz sicher als Erdgaspipelinestillgelegt und (gleichzeitig) als Wasserstoffpipeline in Betrieb genommenwerden?Aus praktischer Sicht müssen die Verteilungsrohre gespült werden.Erdgas muss abgelassen werden und Wasserstoffgas musseingelassen werden. Die Forschung hat gezeigt, dass Wasserstoffzur Ersetzung von Erdgas aus bestehenden Erdgaspipelines verwendetwerden kann und dass eine Erdgasverteilungspipelineunmittelbar nach der Ersetzung des Erdgases als Wasserstoffverteilungspipelinewieder in Betrieb genommen werden kann.Eine häufig verwendete Technik beim Spülen von Rohren istdas Abfackeln. Dies ist eine Sicherheitsmaßnahme, die häufig inindustriellen Umgebungen eingesetzt wird, in denen Wasserstoffverwendet wird. Bei diesem Prozess wird überschüssiger Wasserstoffkontrolliert verbrannt. Das Abfackeln von Wasserstoff erfolgtin der Regel bei Wartungsarbeiten, bei einer Lecksuche oder inSituationen, in denen überschüssiger Wasserstoff anfällt, dernicht sicher gespeichert oder kontrolliert entsorgt werden kann.EIGENSCHAFTEN VON WASSERSTOFFWasserstoff (H) ist ein Gas und das leichteste und einfachste chemische Element im Periodensystem. Es ist farblos, geruchlos,geschmacklos und ungiftig. Unter normalen Bedingungen ist Wasserstoff eine lose Ansammlung von Wasserstoffmolekülen,die jeweils aus einem Paar von Atomen bestehen, also ein zweiatomiges Molekül – H 2. Wasserstoff ist das häufigsteElement im Universum, macht aber nur etwa 0,14 Gewichtsprozent der Erdkruste aus. Der größte Vorteil von Wasserstoffim Hinblick auf die Sicherheit ist seine Fähigkeit, viel schneller durch die Luft zu diffundieren als andere gasförmigeBrennstoffe, wodurch dieser sich weniger leicht ansammelt. Wasserstoff ist ein hochentzündliches Gas. Seine breitenEntflammbarkeitsgrenzen und die niedrige Zündenergie erhöhen das Risiko. Im Gegensatz zu Methan- und Benzinbrändenbrennt Wasserstoff mit einer bei Tageslicht fast unsichtbaren Flamme. Allerdings können Verunreinigungen in der Luft füreine gewisse Sichtbarkeit sorgen.www.verfahrenstechnik.de VERFAHRENSTECHNIK 2025/03 39