Durchflussmessgeräte für Wasserstoff – ein Beitrag zur Energiewende

Wasserstoff wird beim Ausstieg aus fossilen Energieträgern zweifelsohne eine entscheidende Rolle spielen. Die globale Energiewende erfordert neben der Umstellung der bestehenden Infrastruktur auch eine Vielzahl neuer Anlagen. Die große Frage heute lautet: Funktioniert das auch mit Wasserstoff?

Fit für Element Nummer 1

Als Technologieführer auf dem Gebiet der Clamp-on-Ultraschall-Durchflussmessung bereitete FLEXIM vor zwei Jahrzehnten den Weg für den Einsatz der eingriffsfreien Messtechnik bei Gasen. Seither messen die Ultraschallsysteme FLUXUS G genau und zuverlässig den Durchfluss von Gasen, darunter auch Wasserstoff.

Bereit für den Wandel

Die physikalischen Eigenschaften von Wasserstoff unterscheiden sich stark von denen anderer Gase, insbesondere von Erdgas. Anlagenbetreiber stehen aufgrund der notwendigen Anpassungen also vor großen Herausforderungen. Die eingriffsfreie Messtechnik von FLEXIM ist nicht nur von Haus aus flexibel, sondern verfügt darüber hinaus über weitere Stärken, die gerade bei Wasserstoffapplikationen besonders gefragt sind:

• FLUXUS-Durchflussmessgeräte messen von der Außenseite des Rohrs, was für mehr Sicherheit sorgt. Die Installation erfordert kein Öffnen des Rohrs und erfolgt in der Regel im laufenden Betrieb. Das Messgerät unterliegt keinem Verschleiß und birgt kein Leckagerisiko.
• Das akustische Messverfahren zeichnet sich aus durch seine außerordentliche Messbereichsdynamik – unabhängig von der Strömungsrichtung (bidirektional). Damit lassen sich selbst niedrigste und höchste Strömungsgeschwindigkeiten erfassen.
• Explosionsschutz steht außer Frage. Sowohl Messumformer als auch Sensoren sind für die betreffende Explosionsgruppe IIC (ATEX/IECEx) zugelassen.
• Dank ausgereifter Analysefunktionen lassen sich die Reinheit des Wasserstoffs und der Wasserstoffanteil in Erdgas-Wasserstoff-Gemischen bestimmen.

Von der Produktion bis zum Verbraucher

Der Applikationsbereich der Gasdurchflussmesser FLUXUS G von FLEXIM deckt die gesamte Wertschöpfungskette der Wasserstoffwirtschaft ab, unabhängig von der Produktionsmethode:

1. Grüner Wasserstoff: reiner Wasserstoff, der durch Elektrolyse (onshore oder offshore) unter Nutzung erneuerbarer Energiequellen wie Wind- und Sonnenenergie hergestellt wird
2. Blauer Wasserstoff: Wasserstoff, der als Nebenprodukt aus fossilen Brennstoffen gewonnen wird (Dampfreformierung)
3. Beimischung zu fossilem Brennstoff: Beimischung von blauem oder grünem Wasserstoff, um die Kohlenstoffemissionen zu senken

Betreiber auf der ganzen Welt erwägen oder realisieren bereits die Beimischung von Wasserstoff in die bestehende Erdgasinfrastruktur, um die Kohlenstoffemissionen zu senken.

Durch die Zufuhr von Wasserstoff in Transport- und Verteilungsnetze verändert sich die Zusammensetzung des Erdgasstroms. Es müssen größere Gasmengen transportiert werden, um die gleichen BTUs bzw. Brennwerte wie bei reinem Erdgas zu erreichen. Mit steigendem Wasserstoffanteil sinkt der Brennwert des Erdgases. Daher muss eine größere Menge an Gas verbraucht werden, um den Energiebedarf von Geräten, Fahrzeugen usw. zu decken.

Für eine schnelle und kostengünstige Energiewende soll in vielen Regionen die bereits vorhandene Infrastruktur genutzt werden. Die Messgeräte müssen daher mit ständigen Änderungen der Fluidzusammensetzung zurechtkommen und Druckabfälle im Netz um jeden Preis vermeiden.

Erwiesene Genauigkeit

FLUXUS überzeugt in Labor und Praxis. Als einziger Hersteller von Clamp-on-Ultraschallmesstechnik wurde FLEXIM eingeladen, 2021 am Joint Industry Project (JIP) "Suitability of natural gas flow meters for renewable gases" (Eignung von Erdgasdurchflussmessern für erneuerbare Gase) teilzunehmen.

Prüfeinrichtung war das Mehrphasenströmungslabor der DNV im niederländischen Groningen. Im Auftrag aller großen Pipelinebetreiber der EU wurden die Durchflussmessgeräte auf ihre Eignung für Erdgasgemische mit bis zu 30 % Wasserstoff und bis zu 20 % Kohlenstoffdioxid getestet. FLEXIM erzielte dabei hervorragende Ergebnisse: Während des gesamten Prüfprogramms erreichte der FLUXUS G721 seine spezifizierte Messunsicherheit (± 1…2 %) und Wiederholbarkeit (0.15 %).

Ergebnisse der Genauigkeitsprüfungen mit reinem Wasserstoff in der DNV-Wasserstoffdurchflussanlage Groningen