Wasserstoff, Ammoniak und zurück

Fossile Energieträger wie Kohle und Gas sind klimaschädlich und müssen ersetzt werden. Klimaneutraler Energieträger der Zukunft ist Wasserstoff – grüner Wasserstoff. Er dient als Rohstoff für industrielle Prozesse, als Energiespeicher und als Brennstoff. Das deutsche Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz rechnet für 2030 mit einem Gesamtwasserstoffbedarf von 95 bis 130 TWh. Das Potenzial ist also riesig.

Für Energieerzeuger und Gasindustrie ist grüner Wasserstoff deshalb ein wichtiges Thema. Die Arbeit mit einer neuen Technologie wirft allerdings technische Fragen auf. In dieser Situation brauchen Unternehmen Sicherheit und Beratung auf dem Weg zur individuellen Optimallösung.

Der weite Weg zum grünen Wasserstoff

Doch zunächst zum technischen Hintergrund: Wo und wie wird grüner Wasserstoff produziert? Welche Herausforderungen gibt es dabei? Nur wenn der Strom aus CO₂-neutralen Energiequellen stammt, darf sich der produzierte Wasserstoff „grün“ nennen. Da in Europa nicht genügend Sonne und Wind verfügbar ist, um grünen Strom in ausreichender Menge zu erzeugen, wird grüner Wasserstoff zum größten Teil – das Bundeswirtschaftsministerium geht von 50 bis 70 % aus – aus sonnen- und windreichen Ländern importiert werden, meist außerhalb Europas.
Für den Transport per Schiff müsste man den gasförmigen Wasserstoff zur Verflüssigung allerdings auf -252 °C herabkühlen – ein enormer Energie- und Kostenaufwand. Deshalb wandelt man ihn zum Transport in Ammoniak (NH₃) um: Ammoniak ist ungefährlicher, schon bei -33 °C flüssig und enthält etwa 1,7-mal mehr Wasserstoff pro Kubikmeter als flüssiger Wasserstoff. In Ammoniak verpackt lässt sich dieselbe Wasserstoffmenge also mit erheblich geringerem Energieaufwand transportieren.

Am Ziel gewinnt man Wasserstoff durch „Cracking“ wieder zurück: Ammoniak wird bei rund 900 °C in Wasserstoff und Stickstoff (N₂) zerlegt, der frei werdende Stickstoff wird aufgefangen, der Wasserstoff bei Bedarf noch gereinigt. Obwohl auch das Cracking viel Energie benötigt, hat grüner Wasserstoff mit Ammoniak als Träger bei langen Transportstrecken unter dem Strich eine vorteilhafte CO₂-Bilanz. Die ersten Cracking-Anlagen für grünen Wasserstoff gibt es bereits in Europa, eine weitere Anlage geht 2024 in Betrieb – mit Prominent-Technik und -Know-how.

Ammoniak-Cracking unter harten Einsatzbedingungen

Die Pumpen des Heidelberger Unternehmens in der neuen Cracking-Anlage dosieren das aufzuspaltende Ammoniak sowie demineralisiertes Wasser. In den Planungsgesprächen mit dem Auftraggeber wurden folgende technische Anforderungen an die Pumpen herausgearbeitet:

• Ammoniak: 300–3.000 l/h bei einem Druck von 40 bar, damit das Ammoniak flüssig bleibt,
• demineralisiertes Wasser: 60–600 l/h bei einem Druck von 35 bar,
• Auslegungs- oder Design-Temperatur -35 °C bis +85 °C,
• Einsatz im Außenbereich,
• alle Pumpen und Komponenten müssen ATEX-Anforderungen für den Explosionsschutz erfüllen,
• Ausgetretenes Ammoniak muss sich im Falle eines Membranbruchs sicher entfernen lassen.

Robust, leistungsstark und präzise

Das Projektteam von ProMinent hat diese Anforderungen gründlich analysiert, um die beste  Lösung auszuarbeiten – die Hydraulik-­Membrandosierpumpe Orlita Evolution 4:
Das Leis­tungsspektrum dieser Baureihe ist für die anspruchsvollen Bedingungen geeignet und erfüllt die Anforderungen für die geplante Cracking-Anlage.
Auf dieser Basis wurde eine Lösung mit Pumpen­skids entwickelt. Herzstück der Skids sind:

• 1 Orlita Evolution 4 (Simplex = Ein Dosierkopf),
• 1 Orlita Evolution 4 (Triplex = Drei Dosierköpfe),
• Drei Dosierköpfe für pulsations­armen Betrieb, dadurch kleinerer Pulsationsdämpfer erforderlich,
• robuste PTFE-Membran für lange Lebensdauer,
• zuverlässige Dosierung mit einer sehr hohen Dosiergenauigkeit von besser als ±1 %.
• Leitung zum Membranbruchsensor mit kombiniertem Absperr- und Entlüftungsventil, damit ausgetretenes Ammoniak sicher entfernt werden kann,
• ergänzend wurde jeweils eine Austauschpumpe geliefert, die etwaige Betriebsunter­brechungen minimiert (z.B. bei Wartungsarbeiten oder Störungen).

Skids sind eine praktische Plug-and-Play-­Lösung: Auf den Skid-Rahmen ist die Pumpenanlage bereits einsatzfertig montiert, sodass die Installation im Werk schnell erledigt ist. Die Skids fügen sich sofort nahtlos in die ­Prozesse der neuen Anlage ein.

Mehr als gute Technik

Das Angebot des Pumpenherstellers ist ein Gesamtpaket, das über gute Technik hinausgeht.
Projektplanung mit Rundum-Blick:

• Die durchdachten Lösungen fügen sich perfekt in die technische Umgebung ein. Dazu analysiert das Vertriebsteam die Spezifikationen im Kontext und ­betrachtet nicht nur eine isolierte Pumpenanlage. Zum Beispiel achten die Ingenieure darauf, dass alle Anschlüsse passend zur Situation vor Ort angeordnet sind.
• Die Vorschläge machen die ursprünglich geplante Anlage noch wartungsfreundlicher oder effizienter.
• Ein rechtssicherer Betrieb wird sicher­gestellt.

Wertvoll ist die Beratung insbesondere für Unter­nehmen ohne eigenes Engineering-Know-­how im Haus.