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Bild: iStock, SSSCCC
Leitungen für Wasserstoff

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Alte Pipelines, neue Energiequelle

In der Energiewende dient Wasserstoff als Speichermedium und kann Energieschwankungen ausgleichen. Um als Puffer die Versorgungssicherheit zu steigern, benötigt das Gas aber auch eine zuverlässige und sichere Infrastruktur zum Transport.

Am Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM in Freiburg wird erforscht, wie sicher Erdgasrohrleitungen sind, wenn sie wasserstoffhaltige Gase führen. Die Projektpartner entwickeln gemeinsam ein Auslegungs-, Bewertungs- und Überwachungssystem für Rohrleitungsnetze, um bereits bestehende Infrastrukturen nutzen zu können.

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 das Auslegungs-, Bewertungs- und Überwachungssystem PIMS (Pipeline Integrity Management System).

Auswirkungen von Rohrleitungsschäden

Die Gruppe um Projektleiter Dr. Wulf Pfeiffer bewertet die Eignung der verbauten Werkstoffe und untersucht, 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 sollen. 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 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 Projekt Hypos (Hydrogen Power Storage & Solutions East Germany). Hypos verfolgt das Ziel, erneuerbaren Strom durch Verknüpfung 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 gewährleisten. Dazu zählen vor allem Erdgas-/Wasserstoff-Gemische.

Das Institut erhält für das Projekt eine Förderung von circa einer Million Euro vom Bundesforschungsministerium.

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