Wasserstoff-Transport – wirtschaftlich und zuverlässig?

Um Wasserstoff in der Industrie, in Privathaushalten oder Brennstoffzellen einzusetzen, muss er zunächst transportiert werden. Dabei richtet sich die Wahl der Transportmethode nach der Produktionstechnologie, der Transportentfernung und -infrastruktur und den Bedürfnissen des Endverbrauchers. Als gängigste Methoden kommen vorhandene Gaspipelines und Straßentransporttankwagen zum Einsatz.

Für Sie als Betreiber von Gasnetzen, Verteilernetzen und Pipelines sowie Gastransportfahrzeugen ist es entscheidend, dass Sie Ihre Kunden sicher, kostengünstig und zuverlässig mit ausreichenden Mengen Wasserstoff versorgen. Sowohl, was die Transportwege von globalen Produktionsstandorten zu den Knotenpunkten, als auch die lokale Verteilung in den Abnehmerländern bis zum Endnutzer betrifft.

Abhängig von der Produktionsmethode und dem Systemdesign umfasst die Logistik von Wasserstoff die folgenden Schritte: Verdichtung, Einspritzung, Zwischenspeicherung, Transport und Verteilung. Dabei lässt sich Wasserstoff in definierten Grenzen bereits heute direkt ins Gasnetz einspeisen. Folgende Frage sollten dafür geklärt sein:

• Können bestehende Gasleitungen genutzt werden?
• Sind diese Leitungen überhaupt dafür ausgelegt?
• Halten Sie dem hohen Druck stand?
• Was ist nötig, um Gasleitungen auf Wasserstoff auszurichten?

Alternativ gibt es reine Wasserstoff-Pipelines, die aus Metall oder Kunststoff gefertigt und für den Wasserstoff-Transport optimiert sind.

Obwohl es sich rohrgebunden wohl um die einfachste Art der Gasverteilung handelt, erfordert der Bau reiner Wasserstoff-Pipelines hohe Anfangsinvestitionen. Die Nutzung bestehender Gasnetze ist hingegen mit niedrigeren Vorlaufkosten verbunden. Allerdings müssen die Gasleitungen sorgfältig überwacht werden, damit der richtige Anteil an Wasserstoff im Gasgemisch vorhanden ist.

Ein weiterer Ansatz besteht darin, Wasserstoff in speziellen Tanks auf Lastwagen, Eisenbahnen oder Schiffen zu transportieren. Je nach Transportmethode kommen dabei kleine, mittelgroße oder große Wasserstofftanks zum Einsatz, die aus Sicherheitsgründen entsprechend geschützt sind.

Mit diesen speziellen Lagertanks, die den Wasserstoff gasförmig und komprimiert (CGH2: Compressed Gaseous Hydrogen) oder in flüssiger Form (LH2: Liquid Hydrogen) beinhalten, ergeben sich die gleichen Herausforderungen wie bei der Speicherung:

• Um große Mengen Wasserstoffgas in einem begrenzten Volumen zu speichern, muss man es unter hohem Druck komprimieren
• Gasförmiger Wasserstoff kann leicht durch Leckagen entweichen
• Eine höhere Speicherdichte bei stark reduziertem Druck ist durch die Speicherung verflüssigten Wasserstoffs möglich
• Dafür braucht es allerdings eine konstante Kühlung −253 °C, da der Wasserstoff sonst abdampfen kann (Boil-off)
• Wasserstofftanks müssen sicher und langlebig konstruiert sein, da ein Tankversagen explosionsgefährdet ist

• Eignungsanalysen für bestehende Infrastrukturen und Anlagen für die Wasserstoffverteilung
• Abnahmeprüfung der gesamten Pipelinestruktur
• Eignungsprüfung von Verteilnetzstrukturen für Versorgungsaufgaben
• Gebrauchstauglichkeitsstudien und Dichtheitsprüfungen der Verbrauchsanlagen des Endkunden
• Zertifizierungen "Grüner Wasserstoff" oder "Carbon Footprint“
• Qualitäts- und Sicherheitsprüfungen von Infrastrukturen

Am Zielort angekommen gilt es den Wasserstoff zum jeweiligen Verwendungszweck (Applikation) weiter zu verteilen. – es braucht also eine entsprechende Transport- und Verteilinfrastruktur.

Der Transport von Wasserstoff über weite Distanzen erfolgt in der Regel über Fernleitungen (Pipelines). Um den Wasserstoff lokal am Zielort zur Verfügung zu stellen, gibt es für die weitere Verteilung verschiedene Ansätze.

Sofern der Wasserstoff nicht dezentral produziert wird, d. h. direkt vor Ort am Einsatzort (z.B. Wasserstofftankstelle), wird der Wasserstoff über Verteilpunkte, ein sogenannter Hub, verteilt. Dabei wird zwischen zwei Verteilungsmöglichkeiten unterschieden, der direkten und indirekten Verteilung.

Bei der direkten Verteilung, ist die Applikation (z.B. Wasserstofftankstelle) nahezu direkt an der Wasserstoffpipeline des Ferntransport angeschlossen. Anders ist dies bei der indirekten Verteilung; Hier wird der Wasserstoff in einem Speicher, sogenannte Hubs, zwischengelagert. Von dort erfolgt die weitere Verteilung entweder über das lokale Distributionsnetz (Gasnetze und Rohrleitungen) oder aber der Hub wird als Abfüllstation genutzt. In diesem Fall wird der Wasserstoff in einen Lastwagen gefüllt, der den Wasserstoff dann an den jeweiligen Einsatzort überführt.

Welche Methode für die Verteilung von Wasserstoff genutzt werden kann, hängt zum einem von der lokalen Infrastruktur ab sowie von den potentiellen Möglichkeiten vorhandene Strukturen auszubauen. Zum anderem hängt es von der geplanten Anwendung ab. Wer zum Beispiel eine Wasserstofftankstelle betreiben möchte, muss berücksichtigen, welche Arten von Fahrzeugen betankt werden sollen. Soll der Wasserstoff gasförmig oder in seiner verflüssigten Form zum Einsatz kommen? Welche Mengen und Qualitäten braucht es? Oder soll der über Gas- und Wasserstoffnetze transportierte Wasserstoff zur Strom- und Wärmeerzeugung in Gebäuden oder industriellen Prozessen dienen?

Wer die Antworten kennt, kann seine Anlagen entsprechend sicher gestalten, zuverlässig betreiben und auch wirtschaftlich dimensionieren. Wir begleiten Sie dabei.