Sichere Nutzung von Wasserstoff für die Energiewende

Oben: Mikrostruktur von Wasserstoff-Schädigungsmechanismen; unten: molekulardynamische Simulation eines Wasserstoff-induzierten Defekts in einem Kristall. Fraunhofer IWM

Wasserstoff spielt in der Energiewende eine wichtige Rolle: Er kann als Speichermedium dienen und Schwankungen ausgleichen, die beim Energieverbrauch und bei der Energieproduktion entstehen.

Damit Wasserstoff seine Stärke als Energiepuffer (»Power-to-Gas«) entfalten und zur Versorgungssicherheit beitragen kann, ist unter anderem eine zuverlässige und sichere technische Infrastruktur aus Rohrleitungen und Anlagentechnik nötig. Die Idee ist, bestehende Erdgaspipelines und -speicher für die Verteilung und Speicherung von Wasserstoff umzufunktionieren.

Das Problem dabei ist, dass Wasserstoff die Festigkeit und Zähigkeit von Werkstoffen herabsetzen und zu einem spontanen oder auch zeitlich verzögerten Versagen von Komponenten führen kann. Bei der sogenannten Wasserstoffversprödung dringt atomarer Wasserstoff in das Gefüge von Metallen ein und schwächt die atomaren Bindungen, was zu Rissen und zu Brüchen führen kann.

Gemeinsam mit Partnern entwickelt das Fraunhofer IWM hierzu ein Auslegungs-, Bewertungs- und Überwachungssystem PIMS (Pipeline Integrity Management System). Das Institut erhält dafür eine Förderung von ca. 1 Mio. Euro im Rahmen des Projekts HYPOS »Hydrogen Power Storage & Solutions East Germany«, dessen Laufzeit vier Jahre beträgt.

Auswirkung von Rohrleitungsschäden auf den Betrieb mit Wasserstoff

»Unsere Expertise ist gefragt, um den Einfluss von Wasserstoff auf die Festigkeitseigenschaften der Werkstoffe, die in Rohrleitungen verbaut sind, zu bewerten und sie für den zukünftigen Betrieb mit wasserstoffhaltigen Gase zu priorisieren«, sagt Dr. Wulf Pfeiffer, Projektleiter am Fraunhofer IWM. Seine Gruppe »Mikrostruktur, Eigenspannungen« bewertet nicht nur die Eignung der verbauten Werkstoffe, sondern untersucht auch, wie kritisch mögliche Vorschädigungen aus dem bisherigen Betrieb der bestehenden Rohre für die sichere Bewirtschaftung mit Wasserstoff sind.

Dazu entstehen am Fraunhofer IWM in Freiburg derzeit neue Versuchseinrichtungen, die Festigkeitsuntersuchungen auch unter extremen Wasserstoffdrücken ermöglichen. Zudem führt das Team Simulationsrechnungen auf verschiedenen Größenskalen durch, um den Effekt der Wasserstoffversprödung in Verbindung mit verschiedenen Betriebsszenarien zu simulieren.

Beitrag zur regenerativen Energieversorgung

»Das Projekt zeigt einmal mehr, wie wichtig die Werkstoffforschung für die Energiewende ist: Wir können die Effekte aufklären, die auf atomarer Skala in Werkstoffen wirken, und damit einen riesigen Beitrag zur regenerativen Energieversorgung leisten«, so der Leiter des Geschäftsfelds »Werkstoffbewertung, Lebensdauerkonzepte« Dr. Wulf Pfeiffer. Möglich ist dies durch das Zusammenspiel von spezialisierter Werkstoffcharakterisierung und präziser Werkstoffsimulation.

Das Bundesforschungsministerium fördert in seinem Programm »Zwanzig20 – Partnerschaft für Innovation« Konsortien aus Wissenschaft und Wirtschaft, um Ostdeutschland als Innovationmotor bei Zukunftsthemen zu stärken. Darunter auch das Konsortium HYPOS »Hydrogen Power Storage & Solutions East Germany«.

Hypos verfolgt das Ziel, erneuerbaren Strom durch innovative Verknüpfung der Technologie der Wasserstofferzeugung mit der vorhandenen Infrastruktur von Gaspipelines und Gasspeichern in das Energiesystem zu integrieren. Die zentrale Herausforderung hierbei ist, die Betriebssicherheit von bestehenden Erdgasleitungen zum Transport von wasserstoffreichen Gasen (Erdgas-/Wasserstoff-Gemische) zu gewährleisten.

http://www.hypos-eastgermany.de – Hypos-Konsortium
http://www.unternehmen-region.de/de/6829.php – Programm Zwanzig20 des BMBF

Media Contact

Katharina Hien Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Energie und Elektrotechnik

Dieser Fachbereich umfasst die Erzeugung, Übertragung und Umformung von Energie, die Effizienz von Energieerzeugung, Energieumwandlung, Energietransport und letztlich die Energienutzung.

Der innovations-report bietet Ihnen hierzu interessante Berichte und Artikel, unter anderem zu den Teilbereichen: Windenergie, Brennstoffzellen, Sonnenenergie, Erdwärme, Erdöl, Gas, Atomtechnik, Alternative Energie, Energieeinsparung, Fusionstechnologie, Wasserstofftechnik und Supraleittechnik.

Zurück zur Startseite

Kommentare (0)

Schreib Kommentar

Neueste Beiträge

Mit UV-C-Strahlung wirksam gegen das Coronavirus vorgehen

PTB untersuchte den Raumluftreiniger von Braunschweiger Entwicklern: Für den untersuchten Prototyp lässt sich abschätzen, dass durch das Gerät geführte Viren zerstört und somit die Virenlast in der Raumluft prinzipiell deutlich…

Azoren-Plateau entstand durch Vulkanismus und tektonische Dehnung

Der submarine Terceira-Graben geht auf tektonische und vulkanische Aktivitäten zurück und ähnelt damit kontinentalen Grabensystemen. Dies zeigen Lavaproben vom Meeresboden, die 2016 bei der Expedition M128 mit dem Forschungsschiff Meteor…

Schmerzmittel für Pflanzen

Forschende am IST Austria behandeln Pflanzen mit Schmerzmitteln und gewinnen so neue Erkenntnisse über das Pflanzenwachstum. Neue Studie in Cell Reports veröffentlicht. Jahrhundertelang haben Menschen Weidenrinde zur Behandlung von Kopfschmerzen…

By continuing to use the site, you agree to the use of cookies. more information

The cookie settings on this website are set to "allow cookies" to give you the best browsing experience possible. If you continue to use this website without changing your cookie settings or you click "Accept" below then you are consenting to this.

Close