h2facts - Teil 4

Nachdem in Teil 3 von h2-facts die vielfältigen Speichermöglichkeiten von Wasserstoff vorgestellt wurden, erfahren Sie in Teil 4 mehr über die verschiedenen Transportmöglichkeiten von Wasserstoff.

 

Transport von Wasserstoff

Der Transport von Wasserstoff spielt in den nächsten Jahrzehnten eine wichtige Rolle in der Wasserstoffinfrastruktur. Da der Bedarf an Wasserstoff in Zukunft voraussichtlich größer als die in Deutschland hergestellte Menge sein wird, muss Wasserstoff aus anderen Ländern importiert werden. Durch die zentrale Lage Deutschlands in der Europäischen Union kann der Wasserstoffimport theoretisch aus vielen Ländern erfolgen. Die Schwierigkeit beim Transport liegt, wie bei der Speicherung, an der geringen volumetrischen Dichte von Wasserstoff und bei der Wasserstoff-Durchdringung von jedem zurzeit bekanntem Material.

Über Land kann Wasserstoff per LKWs oder per Bahn transportiert werden. Gängige Lösungen sind hierbei Druckflaschenbündel, Drucktanks oder Flüssigtanks. Die Entscheidung, welche der beiden Transportarten verwendet wird, basiert auf der benötigten Menge an Wasserstoff pro Tag, sowie der Strecke, welche zurückgelegt werden muss [1].

Für den internationalen Transport bietet sich der Schiffverkehr an. Hierbei wird der Wasserstoff unter Druck, verflüssigt oder in gebundener Form transportiert. Ein Beispiel, wie dieser Transport aussehen kann, ist die Suiso (Jap. Wasserstoff) Frontier [2]. Der Tanker für flüssigen Wasserstoff kann bis zu 75 Tonnen Wasserstoff fassen und über die Meere transportieren.

Weitere Schiffe befinden sich aktuell in der Entwicklung.

Der effektivste Weg Wasserstoff zu transportieren, ist mittels Pipelines. Pipelines haben drei wesentliche Vorteile.

Ein Vorteil besteht darin, dass bestehende Erdgasleitungen für den Wasserstofftransport meist mit wenigen Umbauschritten verwendet werden können. Diese Umbauten umfassen zum Beispiel Verdichterstationen, die den Druck in den Pipelines über größere Distanzen aufrechterhalten. Außerdem kann so eine große Menge Wasserstoff in Pipelines gespeichert werden, ohne dass große stationäre Lagerstätten benötigt werden. Bei neuen Pipelines ist zu beachten, dass die Investitionskosten recht hoch sind.

Ein weiterer Vorteil ist die Möglichkeit des Aufbaus eines großen Wasserstofftransportnetzes durch ganz Europa, indem bestehende Erdgaspipelines umgewidmet und ergänzende Wasserstoff-Pipelines aufgebaut werden. So könnte Wasserstoff über große Distanzen transportiert werden. Zunächst soll der Wasserstoffgehalt im Erdgasnetz langsam gesteigert werden. Die Einspeisung von Wasserstoff soll laut aktuellen Berichten die Korrosion der Stahlrohre nicht wesentlich beeinflussen [3]. Der dritte Vorteil sind die geringen Transportkosten, welche sich auf 0,16 € pro Kilogramm Wasserstoff und 1000 Kilometer belaufen [4]. Zusammenfassend ist der Wasserstofftransport über Pipelines vergleichsweise schnell, günstig und mit geringen Wasserstoffverlusten verbunden. Zudem fungieren Pipelines als ein temporäres Speichermedium und bestehende Netze können zu einem weitreichenden, länderübergreifenden Transportsystem ausgebaut werden [5].

Wasserstoff kann nicht nur als Gas oder verflüssigt, sondern auch in Form von Ammoniak, Methan und in flüssigen organischen Wasserstoffträgern (LOHC) transportiert werden. Eine Transportinfrastruktur für Ammoniak besteht bereits. Die Herausforderung besteht darin, für die Verwendung des Wasserstoffs in Brennstoffzellen, die Wiederaufspaltung in die Elemente mit hoher Reinheit. Nur so kann Ammoniak effektiv als Transportmedium für Wasserstoff genutzt werden. Methanol kann unter denselben Vorkehrungen wie Diesel und Benzin in mehrwandigen Tanks transportiert werden [6].

Die Transportwege mit Drucktanks oder von Flüssigwasserstoff sollten so kurz wie möglich sein, damit möglichst wenig Wasserstoff während des Transports durch die Außenwand entweicht (permeiert). In Fahrzeugtanks beträgt die Permeation 8 Norm-Milliliter pro Stunde und Liter bei 20 °C [7].

Die Entscheidung, welches Transportmedium das Günstigste ist, hängt von der Menge Wasserstoff pro Tag und der Transportwege ab [8].

Lesen Sie hier h2facts Teil 3: Wie wird Wasserstoff gespeichert?

h2facts ist eine Kampagne des h2-well Innovationsmanagements.
Verfasser: Lea Mannsbart, Leonard Dette

Literatur:

[1]    „Wasserstoffspeicherung in Salzkavernen“. https://www.neuman-esser.de/unternehmen/media/blog/wasserstoffspeicherung-in-salzkavernen/ (zugegriffen 4. Januar 2022).
[2][nbsp]   „Kawasaki Heavy builds world’s first tanker for liquid hydrogen | The Asahi Shimbun: Breaking News, Japan News and Analysis“, The Asahi Shimbun. https://www.asahi.com/ajw/articles/14357692 (zugegriffen 21. Juni 2022).
[3]    „Wasserstoff unschädlich für Erdgas-Leitungen? - Wasserstoffversprödung für gängige Metalle von Leitungen und Industrieanlagen untersucht - scinexx.de“, scinexx | Das Wissensmagazin, 21. Dezember 2021. https://www.scinexx.de/news/energie/wasserstoff-unschaedlich-fuer-erdgas-leitungen/ (zugegriffen 27. Januar 2022).
[4]    Nationaler Wasserstoffrat, „Wasserstofftransport“. 16. Juli 2021. [Online]. Verfügbar unter: https://www.wasserstoffrat.de/fileadmin/wasserstoffrat/media/Dokumente/2021-07-02_NWR-Grundlagenpapier_Wasserstofftransport.pdf
[5]    Amber Grid, Bulgartransgaz, Conexus, CREOS, DESFA, Elering, Enagás, Energinet, Eustream, FGSZ, FluxSwiss, Fluxys Belgium, Gas Connect Austria, Gasgrid Finland, Gassco, Gasunie, Gas Networks Ireland, GAZ-SYSTEM, GRTgaz, National Grid, NET4GAS, Nordion Energi, OGE, ONTRAS, Plinacro, und Plinovodi, REN, Snam, TAG, Teréga, and Transgaz, „European Hydrogen Backbone“. April 2022. [Online]. Verfügbar unter: https://gasforclimate2050.eu/wp-content/uploads/2022/04/EHB-A-European-hydrogen-infrastructure-vision-covering-28-countries.pdf
[6]    Methanol Institute, „Methanol Safe Handling Manual“. Januar 2013. Zugegriffen: 13. Dezember 2021. [Online]. Verfügbar unter: https://www.methanol.org/wp-content/uploads/2016/06/Methanol-Safe-Handling-Manual-Final-English.pdf
[7]    „DWV Wasserstoff-Sicherheitskompendium“, DWV, Berlin, Kompendium, Nov. 2011. Zugegriffen: 27. Januar 2022. [Online]. Verfügbar unter: https://www.dwv-info.de/wp-content/uploads/2015/06/Wasserstoff_kompendium.pdf
[8]    C. Yang und J. Ogden, „Determining the lowest-cost hydrogen delivery mode“, International Journal of Hydrogen Energy, Bd. 32, Nr. 2, S. 268–286, Feb. 2007, doi: 10.1016/j.ijhydene.2006.05.009.

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