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Messverfahren für Wasserstoff im Test

Redakteur: Dipl.-Ing. (FH) Hendrik Härter

Wasserstoff gilt als ein wichtiger Spieler für die Energiewende. Doch um die geeignete Menge an Wasserstoff bereitzustellen, muss es ein geeignetes Messverfahren geben. Das will Salzgitter Flachstahl zusammen mit der PTB jetzt ermitteln.

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Der weltweit leistungsstärkste Hochtemperaturelektrolyseur wird in Salzgitter angeliefert. Die PTB und die Salzgitter Flachstahl GmbH arbeiten zusammen, um eine präzise Mengenmesstechnik für den damit produzierten Wasserstoff zu entwickeln.
Der weltweit leistungsstärkste Hochtemperaturelektrolyseur wird in Salzgitter angeliefert. Die PTB und die Salzgitter Flachstahl GmbH arbeiten zusammen, um eine präzise Mengenmesstechnik für den damit produzierten Wasserstoff zu entwickeln.
(Bild: Salzgitter AG)

Die deutsche Stahlindustrie gehört mit zu den energieintensiven Industrien. Damit lassen sich die Klimaziele nicht erreichen. Doch mit Wasserstoff als Energieträger soll der Stahl künftig klimaneutral hergestellt werden. Denn Wasserstoff ist nicht nur ein klimaneutraler Energieträger, sondern findet sich in der Prozessindustrie, wie eben der Stahlindustrie, wieder. Doch es gehört mehr dazu: Wie das Wissen um eine geeignete Wasserstoff-Mengenmesstechnik, mit der sich industrielle Produktionsprozesse überprüfen und steuern lassen. Doch dieses Wissen ist lückenhaft.

Jetzt haben die Salzgitter Flachstahl und die Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) einen Kooperationsvertrag geschlossen mit dem Ziel, bereits verfügbare Messtechnik auf ihre Eignung und Eigenschaften zu prüfen und entsprechende Messverfahren weiterzuentwickeln. Das soll nach Angaben der beiden Beteiligten nicht nur in der Stahlproduktion helfen, sondern überall dort, wo Wasserstoff eingesetzt wird.

Gasförmiges Wasserstoff unter Realbedienungen messen

Im Projekt SALCOS – „Salzgitter Low CO2-Steelmaking“ nimmt Salzgitter Flachstahl gerade einen Hochtemperatur-Elektrolyseur in Betrieb. Es ist die weltweit leistungsstärkste Anlage ihrer Art, die in großindustrielle Prozesse eingebunden ist. Des Weiteren wird in Kürze eine 2,5 MW PEM-Elektrolyse am gleichen Standort in Betrieb gehen. Die Elektrolyseure erzeugen mit Hilfe regenerativen Stroms CO2-neutralen Wasserstoff.

Die Anlage erhält eine Messstrecke, welche die PTB für Messungen unter Realbedingungen nutzen wird. Mit einem Durchfluss von rund 1000 Kubikmetern gasförmigen Wasserstoffs pro Stunde im Normzustand bietet die Messstrecke die Möglichkeit, Messgeräte praxisnah und im Dauerbetrieb zu testen. Diese Versuche unter realen Bedingungen ergänzen andere wasserstoffbezogene Forschungsprojekte, die die PTB mit weiteren Industriepartnern und europäischen Forschungsinstitutionen betreibt. Dazu gehören unter anderem der Aufbau eines umfangreichen Prüfstandes sowie die Weiterentwicklung von europaweiten Normen und Standards.

Gaszähler für reinen Wasserstoff

Im Rahmen des Projektes will die PTB herkömmliche Gaszähler auf ihre Eignung zur Messung von reinem Wasserstoff testen und vergleichende Untersuchungen mit Erdgas und Luft durchführen. Für bestimmte Messgeräte wie Ultraschall-Gaszähler steht bereits fest, dass eine grundlegende Optimierung des Designs für Anwendungen mit reinem Wasserstoff unumgänglich ist.

Corioliszähler eignen sich grundsätzlich für die Messung von Gasmengen, wegen der geringen Dichte von Wasserstoff wirken sich Einflussgrößen wie die Temperatur jedoch stärker auf das Messergebnis aus, als dies bei anderen Prozessgasen wie Stickstoff der Fall ist. Ob Coriolisgaszähler ebenso wie andere etablierte Gasmesstechniken die nötige Genauigkeit und Verlässlichkeit liefern, muss sich daher erst herausstellen.

Wegen des zunehmenden Einsatzes von Wasserstoff können bereits kleine Messfehler große wirtschaftliche Nachteile verursachen. Das betrifft sowohl die Messung von Prozessgasen als auch Messungen im Zusammenhang mit der Wasserstoffeinspeisung in das Erdgasnetz und der eichpflichtigen Abrechnung der Verbraucher.

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