Gitter von Atomen vor grünem Hintergrund

Grüner Wasserstoff elektrisch sicher

Energieträger der Zukunft

Wasserstoff ist in aller Munde. Denn Wasserstoff gilt als idealer Energieträger und Energiespeicher. Deshalb spielt er bei der Energiewende eine wichtige Rolle.

Vor allem grüner Wasserstoff wird gebraucht. Denn grüner Wasserstoff wird mittels regenerativer Energien emissionsfrei gewonnen und kann genauso emissionsfrei wieder in elektrische Energie umgewandelt werden.

Um dem wachsenden Bedarf an Wasserstoff gerecht zu werden, müssen allerdings noch einige Herausforderungen bewältigt werden z. B. zu Fragen der elektrischen Sicherheit. Bender bietet hier seine Expertise an, um Sie bei Ihren Wasserstoffapplikationen zu unterstützen.

Wasserstoffbedarf in Deutschland

Allein in Deutschland steigt der Bedarf von derzeit 55 TWh auf bis zu 800 TWh im Jahr 2050 (siehe Infografik). Für die Herstellung von grünem Wasserstoff wird dementsprechend sehr viel Energie aus Sonne, Wind und Wasser benötigt.

Die bisher installierte Elektrolyseleistung ist jedoch zu gering, um den Bedarf von 100 TWh bzw. 3 Mio. Tonnen Wasserstoff im Jahr 2030 decken zu können. Daher werden noch viele weitere Elektrolyse-Anlagen benötigt.

Herausforderung elektrische Sicherheit

Bei der Wasserstoffproduktion mittels Elektrolyse wird ein hohes Maß an elektrischer Energie benötigt. Bei der Nutzung von Wasserstoff in Brennstoffzellen wird elektrischer Strom erzeugt.

Menschen und Anlagen müssen vor den Gefahren des elektrischen Stroms geschützt werden. Die technischen Herausforderungen für einen sicheren Betrieb von Elektrolyseuren und Brennstoffzellen sind groß. Insbesondere bei Elektrolyseanlagen gibt es momentan Bereiche, die nicht in einer Norm oder Sicherheitsvorschrift beschrieben sind. Deshalb muss derzeit für jedes Projekt ein individuelles Sicherheitskonzept erarbeitet werden.

Lesen Sie dazu mehr in unserer Broschüre "Wasserstoff - Elektrisch sicher von der Erzeugung bis zum Endverbraucher".

Damit die Ziele des Wasserstoffhochlaufs erreicht werden können, leistet Bender zusammen mit Partnern aus Industrie und Wissenschaft seinen Beitrag bei der Erstellung einer Norm für die elektrische Sicherheit von Elektrolyseuren.

Elektrolyse

Bei der Elektrolyse wird Wasser mittels elektrischen Stroms in seine beiden Bestandteile Wasserstoff und Sauerstoff zerlegt. Je nach Größe der verwendeten Elektrolyseanlagen, fließen sehr hohe Ströme (teils im kA-Bereich). Wegen dieser hohen Ströme werden besondere Sicherheitsanforderungen an Elektrolyseanlagen gestellt.

Brennstoffzellen

In Brennstoffzellen wird Wasserstoff unter Zuführung von Sauerstoff in elektrischen Strom umgewandelt. Daher müssen bei der Verwendung von Brennstoffzellen die entsprechenden Normen und Vorschriften für einen sicheren Betrieb elektrischer Anlagen berücksichtigt werden. Je nach Ausführung und Verwendungszweck der Brennstoffzellen sind die Anforderungen unterschiedlich hoch.

Für einen elektrisch sicheren und zugleich zuverlässigen Betrieb von Elektrolyseuren und Brennstoffzellen empfiehlt sich bei der Anlagenplanung, von vornherein eine dauerhafte Isolationsfehler- und Fehlerstromüberwachung einzuplanen. Denn nur durch eine permanente Überwachung auf Isolationsfehler und Fehlerströme ist ein sicherer und planbarer Betrieb gewährleistet.

Lösungen für intelligente und sicherere elektrische Anlagen

Bender ist seit mehr als 75 Jahren Pionier und Marktführer für Lösungen, die elektrischen Strom intelligent und sicherer machen. Unsere Erfahrungen und ausgereiften Technologien haben bei den technischen Entwicklungen der letzten Jahre und Jahrzehnte eine wichtige Rolle gespielt. Zum Beispiel bei der Transformation im Energiesektor und der Elektromobilität.

Auch im Bereich Wasserstofferzeugung und -nutzung bietet Bender Lösungen für einen elektrisch sicheren Betrieb an. Zudem arbeiten wir aktiv in den entsprechenden Normungsgremien mit, um die Rahmenbedingungen zu schaffen, die für die Entwicklung und Herstellung von sicheren Wasserstoffapplikationen nötig sind.

Wo wir Sie bei Ihrer Wasserstoffapplikation unterstützen

  • Individuelle Lösungen und Konzepte

  • Implementierung eines ganzheitlichen Sicherheitskonzeptes mit folgenden Bestandteilen der Schutzziele:

    • Anlagenschutz

    • Schutz gegen thermische Auswirkungen

    • Schutz gegen die Gefahren des elektrischen Stroms

  • Anlagenverfügbarkeit als integraler Bestandteil der Schutzziele

  • Anlagenausdehnung und Skalierungseffekte

  • Wahl der richtigen und konsequenten Netzform (geerdet oder ungeerdet)

  • Isolationsfehler- und Fehlerstromüberwachung

  • Frühzeitiges Erkennen von Asymmetrien in der elektrischen Versorgung, um zu hohe Ausgleichsströme zu verhindern

Roman Schmattloch

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Für weitere Informationen steht Ihnen Roman Schmattloch zur Verfügung.

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Fragen und Antworten (FAQ)

Wasserstoff ist das am häufigsten vorkommende und leichteste chemische Element im Universum. Bei Zimmertemperatur ist es ein farbloses Gas. Außerdem ist Wasserstoff ein wichtiger chemischer Grundstoff.

Natürliche Lagerstätten von Wasserstoff sind auf der Erde selten und technisch und wirtschaftlich meist nicht nutzbar. Daher muss Wasserstoff aus vorhandenen Stoffen und Verbindungen extrahiert werden. Dazu gibt es unterschiedliche Verfahren. Ein oft angewendetes Verfahren ist die Elektrolyse, bei der Wasser unter Einsatz von elektrischem Strom in seine beiden Bestandteile Wasserstoff und Sauerstoff zerlegt wird.

Wasserstoff kann auf sehr unterschiedliche Arten und aus unterschiedlichen Ausgangsstoffen gewonnen werden. Viele Verfahren zur Gewinnung von Wasserstoff sind nicht klimaneutral. Grüner Wasserstoff wird durch die Elektrolyse von Wasser gewonnen. Bei diesem Verfahren wird Wasser in seine beiden Bestandteile Wasserstoff und Sauerstoff zerlegt. Der für die Elektrolyse benötigte Strom stammt ausschließlich aus regenerativen Energiequellen.

Er ist der mit Abstand „sauberste“ Wasserstoff. Denn weder bei der Herstellung durch Elektrolyse noch bei der Gewinnung des dafür benötigten Stroms wird die Umwelt mit klimaschädlichen Abgasen belastet. Zur Gewinnung von grünem Wasserstoff wird ausschließlich Strom aus regenerativen Energiequellen verwendet.

Die Herstellung von grünem Wasserstoff ist im Moment noch verhältnismäßig teuer gegenüber anderen Verfahren zur Wasserstoffgewinnung. Zudem sind einige technische Herausforderungen zu bewältigen.

Für die Elektrolyse wird sehr viel Energie benötigt, die von den regenerativen Energiequellen zum Elektrolyseur gelangen muss. Der hohe elektrische Strom für den Betrieb eines Elektrolyseurs benötigt entsprechend große Zuleitungsquerschnitte und spezielle Sicherheitskonzepte zum Schutz vor den Gefahren des elektrischen Stroms. Aber auch die nachgelagerte Prozesstechnik, wie z.B. Pumpen, Verdichter und Trockner, müssen für Wasserstoff ausgelegt sein.

Seit mehr als 75 Jahren ist Bender Pionier und Marktführer von Lösungen zur Isolationsüberwachung. Bender hilft, die Herstellung von grünem Wasserstoff durch Elektrolyse sicherer und effizienter zu machen.

Die Isolationsüberwachungs-Technik unterstützt bei der Betriebssicherheit von Elektrolyseuren. Ebenso bieten wir Lösungen zur (Offline-)Überwachung kritischer Systeme der Prozesstechnik wie z.B. Pumpen, Verdichter und Trockner, um die Einsatzbereitschaft sicherzustellen, wenn diese benötigt werden.