Wasserstofftechnik
Unsere nachhaltigen Lösungen für die Wasserstoffindustrie bieten Anschlussmöglichkeiten in einer Vielzahl von Sektoren. Unsere modularen und individuell konfigurierbaren Komponenten sowie unsere maßgeschneiderten Systemlösungen kommen überall dort zum Einsatz, wo es um die Überwachung und Steuerung bei der Herstellung, Lagerung, Verteilung und Abfüllung von Wasserstoff geht.
Zu den Wasserstofftechnologien gehören Verfahren und Systeme zur Erzeugung und Nutzung von Wasserstoff als Energiequelle. Dazu gehören die Herstellung von Wasserstoff durch Elektrolyse, die Speicherung und der Transport von Wasserstoff sowie seine Verwendung in Brennstoffzellen zur Stromerzeugung. Diese Technologien bieten eine saubere Alternative zu fossilen Brennstoffen und tragen zur Verringerung der CO₂-Emissionen bei.
Was ist Wasserstofftechnologie?
Die Wasserstofftechnologie ist ein vielversprechender Ansatz für die Verwirklichung einer nachhaltigen Energiezukunft. Sie umfasst drei Schlüsselbereiche:
Fertigung: Wasserstoff kann auf verschiedene Weise hergestellt werden, eine der häufigsten ist die Elektrolyse. Bei der Elektrolyse wird Wasser mit Hilfe von elektrischem Strom in Wasserstoff und Sauerstoff aufgespalten. Dieses Verfahren kann mit erneuerbaren Energiequellen wie Wind-, Sonnen- oder Wasserkraft betrieben werden, was es zu einer grünen und nachhaltigen Methode macht. Andere Produktionsmethoden sind die Methandampfreformierung (SMR), bei der Wasserstoff aus Erdgas gewonnen wird, und die Biomassevergasung, bei der organische Stoffe in Wasserstoff umgewandelt werden. Durch den technologischen Fortschritt wird die Effizienz dieser Produktionsmethoden ständig verbessert und ihre Kosten gesenkt.
Lagerung und Transport: Um Sicherheit und Effizienz zu gewährleisten, erfordern die Eigenschaften von Wasserstoff besondere Lagerungs- und Transportmethoden. Wasserstoff kann als Gas unter hohem Druck, als Flüssigkeit bei sehr niedrigen Temperaturen oder in chemischen Verbindungen gespeichert werden, die bei Bedarf Wasserstoff abgeben. Jede Methode bringt ihre eigenen Vorteile und Herausforderungen mit sich. So erfordert die Speicherung von Wasserstoff als Gas robuste Hochdrucktanks, während die Speicherung als Flüssigkeit kryogene Temperaturen erfordert. Für den Transport von Wasserstoff sind Pipelines oder Hochdruckrohranhänger erforderlich. Alternativ kann Wasserstoff zur leichteren Handhabung in Ammoniak umgewandelt werden. Innovationen in der Materialwissenschaft und -technik verbessern die Sicherheit und Machbarkeit von Wasserstoffspeicherung und -transport.
Verwendung: Wasserstoff wird in einer Vielzahl von Anwendungen als Energiequelle genutzt, vor allem in Brennstoffzellen. Brennstoffzellen wandeln Wasserstoff durch eine elektrochemische Reaktion in Elektrizität um. Die einzigen Nebenprodukte sind Wasser und Wärme. Das macht sie zu einer hervorragenden Option für saubere Energie. Wasserstoff-Brennstoffzellen werden in einer Reihe von Anwendungen eingesetzt, vom Antrieb von Fahrzeugen (wie Autos, Bussen und Lastwagen) bis hin zur Stromversorgung von Gebäuden und Notstromsystemen. Wasserstoff kann auch in industriellen Prozessen verwendet werden. Beispiele sind die Metallraffination und die Herstellung von Ammoniak für Düngemittel. Die Vielseitigkeit von Wasserstoff als Energieträger macht ihn zu einer Schlüsselkomponente für den Übergang zu einer kohlenstoffarmen Wirtschaft.
Diese drei Bereiche sind von zentraler Bedeutung für die Entwicklung einer kohlenstoffarmen Wirtschaft und arbeiten Hand in Hand, um eine umweltfreundliche Alternative zu den herkömmlichen Energiequellen zu schaffen.
HARTINGs Konnektivitätslösungen für die Wasserstofftechnologie
Die Wasserstoffindustrie stellt höchste Anforderungen an Sicherheit, Langlebigkeit und Zuverlässigkeit. HARTING stellt sich diesen strengen Anforderungen und positioniert sich als idealer Partner für alle Ihre Anforderungen an die Verbindungstechnik in der Wasserstofftechnologie. Angetrieben von dem Ziel, effizient und nachhaltig zu innovieren, arbeitet HARTING eng mit seinen Kunden zusammen, um Produkte und Lösungen zu entwickeln, die die Erwartungen nicht nur erfüllen, sondern übertreffen.
Konnektivität - die Technologie, die zur Verbindung und Übertragung von Daten, Signalen und Strom - spielt eine Schlüsselrolle bei der Gestaltung der Energieversorgung der Zukunft. Sie ist bei der Herstellung von Wasserstoff von entscheidender Bedeutung, denn die effiziente Vernetzung aller eingesetzten Komponenten und Systeme, die durch Konnektivität gewährleistet wird, ist notwendig, um einen effektiven Kreislauf bei der Herstellung und Verteilung von Wasserstoff zu realisieren. Ebenso spielt die Verbindungsinfrastruktur zwischen den Erzeugern und Verbrauchern von Wasserstoff eine Schlüsselrolle in der Wasserstofftechnologie.
Unabhängig von der Zoneneinteilung für explosionsgefährdete Bereiche bietet HARTING die richtigen Produkte. Ob Verbindungslösungen für explosionsgefährdete Bereiche oder das umfangreiche Portfolio an Standard-Industriesteckverbindern und modularen Steckverbindern für den Einsatz außerhalb explosionsgefährdeter Bereiche, HARTING sorgt für zuverlässige und sichere Verbindungen. Die Han® Ex-Baureihe zum Beispiel ist speziell für den Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen der Zone 1 und Zone 2 konzipiert und bietet eine robuste und sichere Verbindungstechnik. Für Anwendungen außerhalb dieser Zonen bietet HARTING's breite Palette an Standard- und modularen Steckverbindern vielseitige und zuverlässige Lösungen.
"Wir bei HARTING wissen, dass Präzision und Zuverlässigkeit in der Welt der Wasserstofftechnologie unerlässlich sind. Unsere Konnektivitätslösungen sind darauf ausgelegt, diese schwierigen Bedingungen zu meistern. Mit unseren hochwertigen modularen Anbindungslösungen, die nach höchsten Ansprüchen an Qualität und Langlebigkeit und einfacher Skalierbarkeit entwickelt wurden, haben Sie einen kompetenten Entwicklungspartner für Ihre Anwendung an Ihrer Seite. Sie können sich gerne mit uns in Verbindung setzen."
Bo Wang
Branchensegmentleiter Energie
Anwendungsbereiche von Wasserstofftechnologien
Wasserstofftechnologien sind vielseitig. Sie spielen eine entscheidende Rolle bei der Energiewende und beim Erreichen der Klimaziele. Als sauberer Energieträger kann grüner Wasserstoff die CO2-Emissionen erheblich reduzieren und den Übergang zu einer klimafreundlichen Wirtschaft beschleunigen. Die Anwendungsbereiche sind zum Beispiel:
Energiewirtschaft: wasserstoff dient als flexibler Energiespeicher für erneuerbare Energien und unterstützt die Sektorkopplung.
Mobility Wasserstoffantriebe für Lastkraftwagen, Busse, Züge und Schiffe bieten eine Alternative zu fossilen Brennstoffen und Batterietechnologien.
Industrielle Produktion: Wasserstoff wird als Rohstoff bei der Stahl- und Zementherstellung sowie bei der Produktion von E-Treibstoffen verwendet.
Wärmeentwicklung: Die Kraft-Wärme-Kopplung und die unterbrechungsfreie Stromversorgung sind weitere wichtige Anwendungsbereiche.
Technologien zur Wasserstofferzeugung
Im Gegensatz zu anderen natürlichen Ressourcen ist Wasserstoff auf der Erde nicht in seiner Rohform vorhanden, sondern muss unter Einsatz von Energie aus Wasser oder Kohlenwasserstoffen gewonnen werden.
Die am weitesten verbreiteten Technologien zur Herstellung von Wasserstoff sind:
Dampfreformierung und
Elektrolyse.
In Dampfreformierungdurch hohe Temperaturen und die Zugabe von Wasserdampf wird der Wasserstoff von den Kohlenwasserstoffen getrennt. Dabei bleiben jedoch Kohlenstoffverbindungen zurück, so dass der Wasserstoff nicht emissionsfrei hergestellt werden kann.
In Elektrolysedas Wasser wird durch einen chemischen Prozess mit Hilfe elektrischer Energie in seine Bestandteile zerlegt. Dabei werden Sauerstoff und Wasserstoff erzeugt. Wird der Wasserstoff bei der Elektrolyse mit Strom aus erneuerbaren Energiequellen hergestellt, spricht man von grünem Wasserstoff. Der Wasserstoff kann dann in verschiedenen Formen gespeichert werden.
Bei der Herstellung von Wasserstoff ist eine ständige Überwachung und Kontrolle erforderlich.
HARTING Konnektivität für grüne Wasserstoffproduktion
HARTING Komponenten spielen eine entscheidende Rolle bei der Skalierung von Elektrolysesystemen, indem sie die Komplexität reduzieren und die Effizienz erhöhen. Um den spezifischen Anforderungen von Elektrolyseanlagen gerecht zu werden, entwickelt unser Unternehmen maßgeschneiderte Anschlusslösungen. Diese sind besonders wichtig, da hohe Temperaturschwankungen eine kontinuierliche Überwachung aller Prozesssignale wie Druck, Temperatur und Durchfluss erfordern. Darüber hinaus ermöglichen unsere entsprechenden Anschlussmöglichkeiten eine zuverlässige Spannungsüberwachung auch bei hohen Umgebungstemperaturen, was zur Stabilität und Sicherheit des Gesamtsystems beiträgt.
Speicherung und Transport von Wasserstoff
Transport von Wasserstoff erfolgt unter anderem in mobilen Containern per LKW oder Bahn.
Es gibt verschiedene Möglichkeiten, Wasserstoff zu speichern:
In gasförmiger Form in Drucktanks oder unterirdischen Kavernenlagern unter hohem Druck
In flüssiger Form in isolierten Tiefkühltanks bei einer Temperatur von -253 °C
Adsorbiert in geeigneten Feststoffen wie Kohlenstoff oder bestimmten Metallen (Metallhydridspeicher)
Adsorbiert in geeigneten flüssigen Trägermedien, z.B. Öl (flüssiger organischer Wasserstoffträger)
Je nach Aggregatzustand bzw. Trägermedium kann der gespeicherte Wasserstoff z.B. per LKW, Schiff oder Bahn transportiert werden.
Die Speicherung von Wasserstoff ist ein wichtiger Aspekt der Energiewende. Ziel ist es, diesen vielseitigen Energieträger für eine breite Palette von Anwendungen verfügbar zu machen. Warum die Speicherung von Wasserstoff so wichtig ist, wird im Folgenden erläutert:
Vielseitigkeit: von der Mobilität über die Industrie bis hin zur Energieversorgung kann Wasserstoff in einer Vielzahl von Sektoren eingesetzt werden. Sie ist ein Schlüsselelement für die Entwicklung einer integrierten, nachhaltigen Energieinfrastruktur.
Rückverwandlung in Strom: In Zeiten geringer Stromproduktion, z. B. im Winter oder bei Windstille, ermöglicht die Speicherung von Wasserstoff die Rückverstromung. Der Wasserstoff kann dann in das Stromnetz eingespeist werden. Dies trägt dazu bei, die Sicherheit der Energieversorgung zu gewährleisten und die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen zu verringern.
Dekarbonisierung der Industrie: Wasserstoff ist eine Möglichkeit, große Fabriken, die bisher auf Erdgas und Kohle angewiesen waren, mit einer sauberen Energiequelle zu versorgen. Dies ist ein wichtiger Schritt zur Verringerung der Treibhausgasemissionen.
Antriebstechnologien: Wasserstoff kann als Kraftstoff für eine Vielzahl von Fahrzeugen verwendet werden, darunter Autos, Lastkraftwagen, Schiffe und sogar Raketen. Dies trägt dazu bei, die Umweltauswirkungen des Verkehrs zu verringern.
Die Wasserstoffspeicherung ist daher nicht nur eine technische Notwendigkeit, sondern auch ein strategischer Ansatz für eine nachhaltige, widerstandsfähige und kohlenstoffarme Zukunft.
HARTING's Connectivity für Wasserstoffspeicherung und -transport
Wir haben uns auf die Bereitstellung von Systemlösungen für die Konnektivität im Transportsektor spezialisiert und bieten mobile Lagereinheiten an, die den dynamischen Anforderungen der Branche gerecht werden. Unsere Angebote sind maßgeschneidert, um eine passgenaue und platzsparende Integration zu gewährleisten und eine effiziente Überwachung kritischer Parameter wie Temperatur, Druck und Ventilstellungen zu ermöglichen.
Da wir wissen, wie wichtig die Sicherheit ist, liefern wir auch eigensichere Ex-i-Lösungen, die für alle Arten von Signalen geeignet sind. Dadurch wird gewährleistet, dass unsere Systeme in Umgebungen eingesetzt werden können, in denen Sicherheit an erster Stelle steht. Darüber hinaus bieten wir die Möglichkeit der Ventilsteuerung über pneumatische Verbindungen, was unseren Lösungen eine weitere Ebene der Präzision und Zuverlässigkeit verleiht.
Unser Engagement für individuelle Anpassung und Raumoptimierung wird durch unsere Anschlusskästen verdeutlicht, die sowohl aus Edelstahl (Güteklassen V2A und V4A) als auch aus pulverbeschichtetem Stahl erhältlich sind. Diese Boxen sind so konzipiert, dass sie robuste und platzsparende Anschlussmöglichkeiten bieten, die sich nahtlos in Ihre bestehende Infrastruktur integrieren lassen.
Kundenspezifische Überwachungsbox für mobile Wasserstoff-Container.
Kundenspezifische Überwachungsbox für den Einsatz in der Bahntechnik sowie im maritimen Bereich.
Verwendung von Wasserstoff
Wasserstofftechnologien spielen eine wichtige Rolle bei der Energiewende und bieten ein breites Spektrum an möglichen Anwendungen. Der erzeugte Wasserstoff kann in Brennstoffzellen zur Erzeugung elektrischer Energie verwendet werden. Dieses Verfahren nutzt die so genannte kalte Verbrennung, bei der eine kontrollierte Reaktion von Wasserstoff mit Sauerstoff in der Brennstoffzelle stattfindet. Dabei entsteht elektrische Spannung, die wiederum genutzt werden kann. Das einzige Nebenprodukt ist reines Wasser, es werden keine zusätzlichen Emissionen freigesetzt.
Brennstoffzellen sind eine Schlüsselkomponente. Diese Technologie wird hauptsächlich eingesetzt in Brennstoffzellenfahrzeugedie eine umweltfreundliche Alternative zu herkömmlichen Verbrennungsmotoren darstellen.
Kombiniert Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen (KWK) Wasserstoff nutzen, um gleichzeitig Strom und Wärme zu erzeugen. Sie sind besonders wichtig für die dezentrale Energieversorgung. Sie bieten eine effiziente Lösung für die Energieversorgung von Gebäuden und können zur Stabilisierung des Stromnetzes beitragen.
In der Industrie wird Wasserstoff als Reduktionsmittel verwendet in Stahlerzeugung um dieCO2-Emissionen zu reduzieren. Wasserstoff wird auch in anderen Hochtemperaturprozessen eingesetzt, um die industrielle Produktion nachhaltiger zu gestalten.
Darüber hinaus wird Wasserstoff verwendet in geänderte Heizkessel oder Heizungsanlagen zur umweltfreundlichen Wärmeerzeugung. Dies trägt zur Verringerung der Treibhausgasemissionen bei und unterstützt den Übergang zu einer kohlenstoffarmen Wirtschaft.
Forschung in der Luftfahrt- und Schifffahrtssektor zeigt das Potenzial von Wasserstoff als Kraftstoff, der zu einer erheblichen Verringerung der Treibhausgasemissionen führen könnte. Dies wäre ein großer Schritt in Richtung nachhaltige Mobilität.
Kurzum, Wasserstofftechnologien bieten eine breite Palette von Anwendungen, die zur Dekarbonisierung verschiedener Sektoren beitragen und die Energiewende unterstützen. Sie sind ein wesentlicher Bestandteil auf dem Weg in eine nachhaltige und klimafreundliche Zukunft.
Vorteile der Wasserstofftechnologien
Die Vorteile der Wasserstofftechnologien sind vielfältig und bieten ein großes Potenzial für eine nachhaltige Energiezukunft. Einige der wichtigsten Vorteile sind: