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GET – GREEN EFFICIENT TECHNOLOGIES DE 1/25

„GET – GREEN EFFICIENT TECHNOLOGIES“ ist die neue unabhängige Medienplattform für Energie­versorgung, Effizienzsteigerung und alternative Energieträger und -speicher.

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<strong>GREEN</strong> <strong>EFFICIENT</strong> <strong>TECHNOLOGIES</strong><br />

<strong>DE</strong> 1/<strong>25</strong><br />

Wasserstoff und Prozesstechnik<br />

Energie- und Wärmenetzwerke<br />

Speichertechnik<br />

Kreislaufwirtschaft Ressourcen Logistik<br />

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Dr. Harnisch Verlags GmbH · Eschenstraße <strong>25</strong> · 90441 Nürnberg · Tel.: +49 (0) 911 - 2018 0 · info@harnisch.com · www.harnisch.com


Editorial<br />

Deutschland hat gewählt<br />

Die neue Bundesregierung unter der Führung der CDU steht in der Verantwortung, das Land nicht nur durch innenpolitisch<br />

herausfordernde Zeiten zu steuern, sondern auch eine klare Rolle in einer sich rasant wandelnden Welt zu<br />

definieren. Während in den USA ein klimapolitischer Rückschritt droht und protektionistische Tendenzen zunehmen,<br />

setzen aufstrebende Länder wie China längst Maßstäbe bei erneuerbaren Energien, Elektromobilität und grüner<br />

Industrieproduktion.<br />

Europa und insbesondere Deutschland dürfen in dieser weltweiten Transformation nicht Zuschauer sein. Es geht<br />

um mehr als nur Wirtschaftswachstum - es geht um Souveränität, Wohlstandssicherung und den Anspruch, nachhaltige<br />

Technologien aktiv mitzugestalten. Die zentrale Frage lautet daher: Wie kann Deutschland in diesem globalen<br />

Wettbewerb bestehen und gleichzeitig seine Klimaziele erreichen?<br />

Die Antwort beginnt mit einem entschlossenen politischen Willen, einen Leitmarkt für nachhaltige Produkte zu<br />

etablieren. Dies muss durch gezielte Förderung, klare Marktsignale und verlässliche Rahmenbedingungen passieren.<br />

Ein Symbolthema dafür: Grüner Stahl.<br />

Die Stahlindustrie ist derzeit zutiefst verunsichert. Hohe Investitionen in neue, dekarbonisierte Produktionsverfahren<br />

<strong>–</strong> etwa auf Basis von grünem Wasserstoff und Strom statt fossilen Brennstoffen <strong>–</strong> werden verschoben oder gestrichen.<br />

Stahl ist für rund 6 % der deutschen Treibhausgasemissionen verantwortlich. Ohne einen Wandel in dieser Branche<br />

bleibt jede Klimastrategie lückenhaft. Gleichzeitig geht es um hunderttausende Arbeitsplätze, die nicht nur im traditionellen<br />

Stahlsektor zu finden sind, sondern auch in zukunftsorientierten Feldern wie H 2 -Technologie, Elektrifizierung und<br />

industrieller Effizienz.<br />

Der Koalitionsvertrag der neuen Regierung sendet erste positive Signale: Quoten, vergaberechtliche Vorgaben und<br />

Förderansätze für grünen Stahl wurden aufgenommen. Entscheidend wird jedoch die schnelle und rechtssichere<br />

Umsetzung dieser Absichtserklärungen sein. Stahlproduzenten brauchen Planungssicherheit und sichere Abnahmeperspektiven,<br />

um den Umbau der Wertschöpfungsketten anzugehen.<br />

Aber was bedeutet das für den Verbraucher? Oft wird argumentiert, dass grüne Produkte erheblich teurer seien. Im<br />

Falle eines Fahrzeugs aus grünem Stahl liegen die Mehrkosten bei rund 1.000 Euro <strong>–</strong> spürbar, aber nicht unerschwinglich.<br />

Besonders bei kleineren Fahrzeugen, die häufig von einkommensschwächeren Haushalten gekauft werden, kann<br />

dieser Unterschied durch eine intelligente (Teil-)Förderung leicht ausgeglichen werden.<br />

Deshalb ist es umso wichtiger, die bestehenden Sondervermögen zielgerichtet und sozial ausgewogen einzusetzen.<br />

Statt mit der Gießkanne zu subventionieren, ist eine umsichtige und wirkungsorientierte Investitionspolitik notwendig,<br />

die sowohl Klimaschutz als auch Wettbewerbsfähigkeit fördert.<br />

Die neue Legislaturperiode bietet die Chance, ein klares Bekenntnis zu nachhaltigen Technologien und grünen Leitmärkten<br />

abzugeben. Es liegt nun an der Politik, aber auch an Industrie, Wissenschaft und Gesellschaft, diesen Weg<br />

mutig, pragmatisch und sozial verantwortlich zu beschreiten.<br />

Denn grüne Produkte sind nicht nur ein ökologisches, sondern ein strategisches Versprechen.<br />

Prof. Dr.-Ing. Ulrich Ulmer<br />

Professur für Wasserstoffinfrastruktur<br />

Technische Hochschule Nürnberg Georg Simon Ohm<br />

<strong>GREEN</strong> <strong>EFFICIENT</strong> <strong>TECHNOLOGIES</strong> 20<strong>25</strong><br />

3


<strong>GREEN</strong> <strong>EFFICIENT</strong> <strong>TECHNOLOGIES</strong><br />

Inhaltsverzeichnis<br />

Titel<br />

Höchste Energieeffizienz<br />

bei uneingeschränkter Zuverlässigkeit<br />

Die AERZEN Alternative für wirtschaftliche Druckluft<br />

Druckluft ist in der Industrie allgegenwärtig und aus vielen Anwendungen nicht<br />

mehr wegzudenken. Allerdings ist es auch ein sehr kostenintensives Medium<br />

<strong>–</strong> und bietet damit einen wichtigen Hebel für Energieeinsparungen. Die neuen<br />

Druckluftaggregate von AERZEN setzen genau hier an. Die Kompressoren kombinieren<br />

exzellente Performance mit maximaler Energieeffizienz und setzen<br />

neue Maßstäbe in der Drucklufttechnik. Dank ihrer hohen Leistungsdichte und<br />

Zuverlässigkeit halten sie die Lebenszykluskosten gering und sorgen für erhebliche<br />

Kostensenkungen <strong>–</strong> eine ideale Lösung, um Prozesse noch kosteneffektiver,<br />

nachhaltiger und leistungsfähiger zu gestalten.<br />

Inhalt<br />

Editorial<br />

Deutschland hat gewählt 3<br />

Titelgeschichte<br />

Höchste Energieeffizienz bei uneingeschränkter Zuverlässigkeit 6<br />

Leitartikel<br />

Flüssig, gepresst oder gebunden <strong>–</strong> Speichertechnologien für Wasserstoff im Vergleich 9<br />

Wasserstoff<br />

Einfluss von Wasserstoff auf Dichtungen aus Elastomeren und Thermoplasten 17<br />

Zwei Funktionen <strong>–</strong> ein System: LiquiSonic ® optimiert Prozesse 22<br />

in der alkalischen Elektrolyse<br />

Blitz- und Überspannungsschutz für Wasserstoffanlagen <strong>–</strong> mehr Sicherheit 24<br />

für einen wesentlichen Energieträger der Zukunft<br />

Elektrische Energie<br />

Quo vadis, Smart Meter? 31<br />

Der Weg zum Ladepark 33<br />

Bezahlbare Elektromobilität durch Lademöglichkeiten in Sammelgaragen 37<br />

Optimierungspotential? In der Regel vorhanden. 40<br />

Carbon Capture<br />

Carbon Capture in der produzierenden Industrie 43<br />

Fertigungstechnik<br />

Plasmareinigung in der Industrie <strong>–</strong> umweltfreundlich, effizient und präzise 47<br />

Komponenten für die Umwelttechnik hydroerosiv bearbeiten 50<br />

Unternehmen <strong>–</strong> Innovationen <strong>–</strong> Produkte 53<br />

Inserentenverzeichnis 57<br />

Markenzeichenregister 58<br />

Impressum<br />

Herausgeber<br />

Dr. Harnisch Verlags GmbH<br />

©<br />

20<strong>25</strong>, Dr. Harnisch Verlags GmbH<br />

Inhaltliche Koordination<br />

Ottmar Holz<br />

Silke Watkins<br />

Verlag und Leserservice<br />

Dr. Harnisch Verlags GmbH<br />

Eschenstraße <strong>25</strong><br />

90441 Nürnberg<br />

Tel 0911 2018-0<br />

Fax 0911 2018-100<br />

E-Mail get@harnisch.com<br />

www.harnisch.com<br />

Irrtum vorbehalten<br />

Nachdruck und fotomechanische<br />

Vervielfältigung, auch auszugsweise,<br />

nur mit schriftlicher Genehmigung<br />

des Herausgebers<br />

Redaktion<br />

Ottmar Holz<br />

Silke Watkins<br />

Anzeigen/Markenzeichenregister<br />

Silke Watkins/Matti Schneider<br />

Technische Leitung<br />

Armin König<br />

Druck<br />

AKONTEXT s.r.o.<br />

Prag/Tschechien<br />

www.akontext.cz<br />

ISSN 2752-2040<br />

4<br />

<strong>GREEN</strong> <strong>EFFICIENT</strong> <strong>TECHNOLOGIES</strong> 20<strong>25</strong>


Save the Date


Titelgeschichte<br />

Die AERZEN Alternative für wirtschaftliche Druckluft<br />

Höchste Energieeffizienz bei<br />

uneingeschränkter Zuverlässigkeit<br />

Sebastian Meißler<br />

Die neuen AERZEN Kompressoren bzw. Schraubenverdichter setzen Maßstäbe in der Drucklufttechnik<br />

Bild: AERZEN<br />

AERZEN baut sein Sortiment im<br />

höheren Druckbereich deutlich aus<br />

und hat sein Produktportfolio um<br />

innovative Kompressoren aus dem<br />

Standardsegment für Druckdifferenzen<br />

bis 13 bar erweitert. Die<br />

Aggregate greifen die Kunden- und<br />

Marktanforderungen<br />

konsequent<br />

auf und bieten neue, wirtschaftliche<br />

Perspektiven bei der Förderung und<br />

Verdichtung von Luft und Sondergasen.<br />

Energieeinsparungen von<br />

mehr als 10 Prozent sind möglich.<br />

Abb. 1: Mit der Baureihe DS bietet AERZEN<br />

eine höchst energieeffiziente Lösung für die<br />

ölfreie Verdichtung von 5,5 bis 10,5 bar<br />

<br />

Bild: AERZEN<br />

Druckluft ist in der Industrie allgegenwärtig<br />

und aus vielen Anwendungen<br />

nicht mehr wegzudenken. Allerdings<br />

ist es auch ein sehr kostenintensives<br />

Medium <strong>–</strong> und bietet damit einen<br />

wichtigen Hebel für Energieeinsparungen.<br />

Die neuen Druckluftaggregate<br />

von AERZEN setzen genau hier<br />

an. Die Kompressoren kombinieren<br />

exzellente Performance mit maximaler<br />

Energieeffizienz und setzen<br />

neue Maßstäbe in der Drucklufttechnik.<br />

Dank ihrer hohen Leistungs dichte<br />

und Zuverlässigkeit halten sie die<br />

Lebens zykluskosten gering und sorgen<br />

für erhebliche Kostensenkungen<br />

<strong>–</strong> eine ideale Lösung, um Prozesse<br />

noch kosteneffektiver, nachhaltiger<br />

und leistungsfähiger zu gestalten.<br />

Tradition trifft Innovation:<br />

Druckluft weitergedacht<br />

Seit mehr als 160 Jahren gelten<br />

die Kompressortechnologien von<br />

AERZEN als wegweisend in der Förderung<br />

und Verdichtung von Gasen. Im<br />

Bereich Druckluft hat sich der Innovations-<br />

und Technologieführer bis dato<br />

vor allem als Anbieter von Stufen und<br />

Sonderaggregaten einen Namen gemacht.<br />

Mit der aktuellen Erweiterung<br />

um ölfreie und öleingespritzte<br />

Schraubenverdichter-Baureihen bis<br />

13 bar stellt sich das Unternehmen<br />

in der Drucklufttechnik jetzt breiter<br />

auf und baut seine Kompetenz deutlich<br />

aus.<br />

Die neuen Aggregate vervollständigen<br />

das Angebot im höheren<br />

Druckbereich und erschließen zusätzliche<br />

Anwendungsfelder <strong>–</strong> sei<br />

es in der Lebensmitteltechnologie,<br />

Getränke industrie, Chemie- und Verfahrenstechnik,<br />

Textilindustrie, Medizin-<br />

und Pharmatechnik, Elektronikund<br />

Halbleiterproduktion oder in der<br />

Zement- und Kalkindustrie. Sie wurden<br />

für höchste Ansprüche entwickelt<br />

und kommen überall dort zum<br />

Einsatz, wo Arbeits-, Instrumenten-,<br />

Werkstatt- und Prozessluft oder auch<br />

Steuerluft für pneumatische Regelsysteme<br />

benötigt wird.<br />

Baureihe DS: 2-stufige, ölfreie<br />

Schraubenkompressoren<br />

Die Reinheit der Druckluft ist dabei<br />

oft entscheidend, denn sie beein­<br />

6<br />

<strong>GREEN</strong> <strong>EFFICIENT</strong> <strong>TECHNOLOGIES</strong> 20<strong>25</strong>


Titelgeschichte<br />

flusst die Qualität der Prozesse zur<br />

Herstellung von hochwertigen Produkten.<br />

Ölfreiheit ist daher für viele<br />

Prozesse existenziell wichtig und bei<br />

besonders sensiblen Bereichen ein<br />

Muss in puncto Sicherheit, Zuverlässigkeit<br />

und Verfügbarkeit. Die neuen<br />

2-stufigen Schraubenkompressoren<br />

der Baureihe DS verdichten absolut<br />

ölfrei nach ISO 8573-1, Klasse 0 und<br />

stellen zuverlässig 100 % reine Prozessluft<br />

zur Verfügung. Das garantiert<br />

100%ige Produktreinheit.<br />

Die direktangetriebenen Druckluftaggregate<br />

wurden mit Blick auf<br />

höchste Energieeffizienz, geringste<br />

Wartungsaufwände/-kosten sowie<br />

extreme Langlebigkeit konzipiert und<br />

garantieren eine hervorragende Performance<br />

in nahezu allen Applikationsbereichen<br />

bei Druckdifferenzen<br />

zwischen 5,5 und 10,5 bar. Energieeinsparungen<br />

von bis zu 12 % sind<br />

möglich, verglichen mit anderen<br />

auf dem Markt verfügbaren Kompressormodellen.<br />

Erreicht wird dieser<br />

Effizienz sprung durch innovative<br />

Verdichterstufen mit neuen, hocheffizienten<br />

4+6 Rotor-Profilen in der<br />

Nieder- und Hochdruckstufe sowie<br />

Motoren der Energieeffizienzklasse<br />

IE4 oder IE5. Ein Frequenzumrichter<br />

ist integriert und garantiert einen<br />

opti malen Betrieb mit einem großen<br />

Regelbereich.<br />

Die kompakten DS-Verdichter stehen<br />

in neun Baugrößen für Antriebsleistungen<br />

von 55 bis 315 kW sowie<br />

Volumenströme von 180 bis 2.920<br />

m³/h zur Verfügung und eignen sich<br />

auch für sensible Anwendungsbereiche<br />

in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie,<br />

der Chemie- und<br />

Verfahrenstechnik sowie der Medizin-<br />

und Pharmatechnik. Die Prozesslufterzeugung<br />

erfolgt dabei selbstverständlich<br />

PFAS-frei, ohne Abstriche bei<br />

der Performance und Langlebigkeit.<br />

Baureihe SI: Öleingespritzte<br />

Verdichter mit Permanent-Magnet-<br />

Motor<br />

Bei der Baureihe SI handelt es sich<br />

um neue 1-stufige, öleingespritzte<br />

Druckluftverdichter. Sie erzielen<br />

dank einer innovativen Schraubenverdichterstufe<br />

und eines hochwirksamen<br />

Permanent-Magnet-Motors<br />

Abb. 2: Die wassereingespritzten Aggregate der Baureihe SW stellen eine ölfreie Verdichtung<br />

bis 13 bar sicher<br />

Bild: AERZEN<br />

(PM-Motor) der Klasse IE5 einen sehr<br />

hohen Wirkungsgrad von 96 % und<br />

ermöglichen auch im Teillastbetrieb<br />

signifikante Energieeinsparungen.<br />

Der Rotor ist direkt mit der Verdichterwelle<br />

verbunden, so dass zusätzliche<br />

Verluste im Antriebsstrang<br />

vermieden werden. Die gewünschte<br />

Menge an Druckluft wird bedarfsgerecht<br />

mittels Frequenzumrichter<br />

angepasst. Die ideal aufeinander abgestimmte<br />

Kombination zwischen<br />

dem hochwertigen Antriebsstrang<br />

und der hocheffizienten Verdichterstufe<br />

führt zu einem besonders effizienten<br />

Betrieb des Gesamtaggregats.<br />

Die PM-Motor-Technologie kommt<br />

gänzlich ohne Wälzlagerung aus. Damit<br />

entfällt deren Schmierung sowie<br />

der übliche Lageraustausch. Die<br />

Wälzlager der Verdichterstufen sind<br />

für eine Lebensdauer von mindestens<br />

30.000 Stunden konzipiert und<br />

reduzieren dadurch den Wartungsaufwand<br />

und die Servicekosten<br />

zusätzlich.<br />

Die neuen Schraubenkompressoren<br />

sind in zehn Baugrößen von<br />

7,5 bis 75 kW verfügbar und kommen<br />

in zahlreichen, teils anspruchsvollen<br />

Anwendungen bei Druckdifferenzen<br />

von 5,5 bis 13 bar und Volumenströmen<br />

von 17 bis 726 m³/h zum<br />

Einsatz. Druck und Betriebstemperaturen<br />

werden permanent überwacht.<br />

Das garantiert stabile und<br />

sichere Produktionsprozesse. Zu den<br />

weiteren Vorteilen der SI-Baureihe<br />

zählen die einzigartige Zuverlässigkeit,<br />

der reduzierte Wartungsaufwand,<br />

die kompakte Bauweise sowie<br />

die niedrigen Schallemissionswerte<br />

Abb. 3: Die 1-stufigen, öleingespritzten<br />

Druckluftverdichter der Baureihe SI erzielen<br />

einen sehr hohen Wirkungsgrad von<br />

ca. 96 % <strong>–</strong> auch im Teillastbereich<br />

<br />

Bild: AERZEN<br />

<strong>GREEN</strong> <strong>EFFICIENT</strong> <strong>TECHNOLOGIES</strong> 20<strong>25</strong> 7


Titelgeschichte<br />

Abb. 4: Die ölfreie Drucklufttechnik von AERZEN garantiert 100%ige Produktreinheit <strong>–</strong> ideal für die Lebensmittel- und Getränkeindustrie<br />

<br />

Bild: hedgehog94 <strong>–</strong> adobe.stock.com<br />

mit einem Schalldruckpegel von circa<br />

70 dB(A).<br />

Für jede Anforderung die<br />

optimale Lösung<br />

Jeder Standort, jedes Unternehmen,<br />

jeder Prozess hat seine Besonderheiten.<br />

AERZEN bietet daher eine<br />

große Auswahl an fein abgestuften<br />

Baugrößen und eine enorme Vielfalt<br />

maßgeschneiderter Zubehörund<br />

Ersatzteilkomponenten. Das<br />

umfassende Spektrum an Optionen<br />

und Modifikationen <strong>–</strong> unter anderem<br />

Kühler, Trockner, Sondermotoren,<br />

Sonderwerkstoffe, Spezialöle<br />

und maßgeschneiderte Systeme zur<br />

Wärmerückgewinnung <strong>–</strong> erlaubt eine<br />

gezielte Anpassung an die kundenindividuellen<br />

Prozessanforderungen<br />

sowie an besondere herausfordernde<br />

klimatische Bedingungen und<br />

stellt größtmögliche Flexibilität bei<br />

der Gestaltung von Maschinen und<br />

Anlagen sicher.<br />

Optimale Druckluftqualität dank<br />

perfekter Luftkonditionierung<br />

Ein Schwerpunkt liegt dabei auf dem<br />

Bereich Druckluftaufbereitung. Kompressoren<br />

arbeiten mit der Umgebungsluft.<br />

Diese enthält jedoch Verunreinigungen<br />

verschiedener Art, wie<br />

z. B. Dämpfe, Stäube oder Flüssigkeiten.<br />

Werden diese nicht entfernt,<br />

sind Probleme vorprogrammiert.<br />

Kondensierende Wasserdämpfe beispielsweise<br />

können Korrosion verursachen,<br />

die Teile der Druckluftinstallation<br />

beschädigen sowie zu<br />

Produktionsunterbrechungen führen<br />

kann. Die Folge: erhöhte Betriebskosten<br />

durch Ausfälle. Das breite<br />

Sortiment von AERZEN zum Filtern,<br />

Reinigen und Trocknen der im Kompressor<br />

erzeugten Druckluft lässt keine<br />

Wünsche offen und gewährleistet<br />

eine hohe und konstant gleichbleibende<br />

Druckluftqualität in jedem<br />

Prozess.<br />

Sichere, effiziente und umweltfreundliche<br />

Drucklufterzeugung<br />

AERZEN Druckluftkompressoren stehen<br />

für höchste Ingenieurskunst,<br />

unvergleichliche Innovationskraft,<br />

kompromisslose Qualität und technologische<br />

Raffinesse. Sie wurden<br />

entwickelt, um die Produktivität zu<br />

steigern und Betriebskosten zu senken.<br />

Dank der überaus kompakten<br />

Bauweise der DS- und SI-Kompressoren<br />

fällt der Maschinen-Footprint<br />

gering aus. Das smarte Aggregatekonzept<br />

ermöglicht sogar eine Sideby-Side<br />

Aufstellung, denn Bedienung<br />

und Wartung erfolgen ausschließlich<br />

von der Bedien- und Rückseite. Ein<br />

Transport mittels Hubwagen, Gabelstapler<br />

oder Kran ist problemlos<br />

möglich.<br />

Neben den neuen Serien DS und<br />

SI bietet AERZEN auch wassereingespritzte<br />

Druckluftstufen. Die Aggregate<br />

der Baureihe SW mit Schraubenrotoren<br />

aus hochlegiertem,<br />

korrosionsbeständigem<br />

Edelstahl<br />

bieten eine erhöhte Energieeffizienz,<br />

einen reduzierten Wartungsaufwand<br />

sowie ein einzigartiges Wasserreinigungskonzept<br />

und stellen eine ölfreie<br />

Verdichtung bis 13 bar sicher.<br />

„Unser erklärtes Ziel ist es, unseren<br />

Kunden die ganze Band breite<br />

an Produkten, Lösungen und Serviceleistungen<br />

zu bieten. Unsere Druckluftkompressoren<br />

sind auf dem<br />

neuesten Stand der Technik und<br />

unter stützen auf dem Weg zu mehr<br />

Effizienz und Prozesssicherheit. Damit<br />

leisten sie einen wichtigen Beitrag<br />

zu Nachhaltigkeit und Wirtschaftlichkeit“,<br />

betont Stephan Brand, Direktor<br />

Marketing bei AERZEN.<br />

Autor:<br />

Sebastian Meißler, Marketing,<br />

Aerzener Maschinenfabrik GmbH,<br />

Aerzen<br />

Tel. + 49 5154 81 0<br />

info@aerzen.com<br />

www.aerzen.com<br />

8<br />

<strong>GREEN</strong> <strong>EFFICIENT</strong> <strong>TECHNOLOGIES</strong> 20<strong>25</strong>


Leitartikel<br />

Flüssig, gepresst oder gebunden <strong>–</strong><br />

Speichertechnologien für Wasserstoff<br />

im Vergleich<br />

Lukas Bölling, Joshua Zick, Dominik Debski, Ulrich Ulmer<br />

Einleitung<br />

Wasserstoff ist leicht, energiereich<br />

und sauber. Wie groß sein Potential<br />

als Energiespeicher ist, zeigt ein<br />

aktuelles Beispiel: Bereits <strong>25</strong>0 Kilometer<br />

Wasserstoffpipeline können<br />

rund 60 GWh Energie speichern -<br />

das entspricht etwa der Hälfte der<br />

gesamten Batteriekapazität aller<br />

Elektroautos in Deutschland! Mit<br />

dem Start des nationalen H 2 -Kernnetzes,<br />

dessen erste Leitungen 20<strong>25</strong><br />

in Betrieb gehen, beginnt diese<br />

theo retische Kapazität nun Schritt<br />

für Schritt Realität zu werden.<br />

Als Molekül enthält H 2 bis zu viermal<br />

so viel Energie wie Erdgas <strong>–</strong> pro<br />

Kilogramm betrachtet. Doch wenn<br />

es ums Speichern geht, tauchen<br />

einige Probleme auf: Wasserstoff<br />

entweicht durch kleinste Ritzen, diffundiert<br />

durch Behälterwände <strong>–</strong> und<br />

benötigt enorme Volumina, wenn er<br />

nicht unter Druck steht.<br />

Doch wie lässt sich Wasserstoff<br />

über verschiedene Anwendungen<br />

hinweg effizient speichern <strong>–</strong> im<br />

indus triellen Maßstab, im Transport<br />

oder zur saisonalen Energiepufferung?<br />

Dieser Beitrag vergleicht<br />

physi kalische und chemische Speichertechnologien,<br />

analysiert Kosten<br />

und Einsatzpotentiale und zeigt, welche<br />

Rolle sie in einem nachhaltigen<br />

Energiesystem spielen können.<br />

Typische Einsatzgründe für die<br />

Speiche rung von Wasserstoff sind:<br />

• Transport von der Erzeugung zum<br />

Verbrauchsort, z. B. von Offshore-<br />

Elektrolyseuren zu Industrieclustern<br />

im Binnenland<br />

• Zwischenspeicherung als Redundanz,<br />

etwa für industrielle<br />

Prozesse bei Netzausfall oder<br />

Versorgungslücken<br />

• Langfristige saisonale Speicherung,<br />

um Schwankungen in der Stromproduktion<br />

durch Sonne und Wind<br />

auszugleichen<br />

• Mobile Anwendungen, insbesondere<br />

in der Wasserstoffmobilität<br />

(Fahrzeuge, Züge, Schiffe)<br />

• Pufferspeicherung in Wasserstoffnetzen,<br />

z. B. zur Stabilisierung<br />

des H 2 -Kernnetzes bei Nachfragespitzen<br />

oder Druckschwankungen<br />

Diese vielfältigen Anforderungen führen<br />

dazu, dass es nicht die eine perfekte<br />

Speicherlösung gibt <strong>–</strong> sondern<br />

verschiedene Technologien, die je<br />

nach Anwendung, Speicherdauer und<br />

Infrastrukturvorhandensein zum Einsatz<br />

kommen. Ein Überblick über die<br />

aktuell wichtigsten Speicherverfahren<br />

folgt im nächsten Abschnitt.<br />

Physikalische Speicherformen<br />

Druckgasspeicherung:<br />

Der aktuelle Standard<br />

Die Speicherung von Wasserstoff<br />

unter hohem Druck ist derzeit die<br />

am weitesten verbreitete Methode<br />

<strong>–</strong> sowohl für den Transport als auch<br />

für mobile und stationäre Anwendungen.<br />

Dabei wird Wasserstoff in<br />

speziell ausgelegten Behältern auf<br />

Drücke von bis zu 350 oder 700 bar<br />

verdichtet. Ein bekanntes Beispiel ist<br />

der Toyota Mirai, dessen Tanks mit<br />

700 bar betrieben werden und so<br />

eine praxistaugliche Reichweite und<br />

schnelle Betankungsdauer im Alltag<br />

ermöglichen. Durch die Komprimierung<br />

kann die geringe volumetrische<br />

Energiedichte des Wasserstoffs teilweise<br />

ausgeglichen werden, wodurch<br />

Speicherbedarf: Warum H 2 nicht<br />

einfach direkt genutzt werden kann<br />

Wie bei jedem Energieträger ist auch<br />

beim Wasserstoff die Möglichkeit<br />

zur Speicherung zentral, denn Erzeugung<br />

und Verbrauch fallen in der<br />

Praxis selten zeitlich und räumlich zusammen.<br />

Wasserstoff muss deshalb<br />

zwischen gelagert, transportiert oder<br />

für Notfälle vorgehalten werden,<br />

siehe Abb. 1.<br />

Abb. 1: Nachhaltiger Wasserstoffkreislauf, bei dem die Speicherung das zentrale Bindeglied<br />

zwischen Erzeugung und Nutzung darstellt.<br />

<strong>GREEN</strong> <strong>EFFICIENT</strong> <strong>TECHNOLOGIES</strong> 20<strong>25</strong> 9


Leitartikel<br />

sich auch der Transport in Containern<br />

Ausspülung von Salzformationen<br />

oder Trailern effizienter gestal­<br />

tet, siehe Abb. 2.<br />

Gleichzeitig bringt diese Speicherform<br />

einige Herausforderungen mit<br />

sich. Der Energieaufwand für die<br />

Verdichtung ist nicht unerheblich<br />

und erfordert leistungsstarke Kompressoren.<br />

Auch die Werkstoffe der<br />

Druckbehälter werden durch die<br />

hohe Belastung beansprucht. Besonders<br />

relevant ist in diesem Zusammenhang<br />

das Phänomen der Wasserstoffversprödung:<br />

Wasserstoffatome<br />

entstehen und ein natürliches Rückhaltevermögen<br />

für Gase aufweisen.<br />

Solche Kavernen ermöglichen die Einlagerung<br />

mehrerer hundert Tonnen<br />

Wasserstoff und eignen sich damit ideal<br />

für Anwendungen mit langfristigem<br />

Energiebedarf, etwa zur saisonalen<br />

Wärmeversorgung oder zum Ausgleich<br />

von Dunkel flauten bei der Einspeisung<br />

erneuerbarer Energien.<br />

Ein bedeutender Vorteil dieser<br />

Technologie liegt in den vergleichsweise<br />

niedrigen Speicherkosten pro<br />

können aufgrund ihrer geringen Energieeinheit. Gleichzeitig ist die<br />

Größe in das Materialgefüge eindringen<br />

und dort die Bindungskräfte<br />

zwischen den Metallatomen schwächen.<br />

Dies kann langfristig zu einer<br />

erhöhten Sprödigkeit und damit zur<br />

Gefahr eines Materialversagens führen.<br />

Moderne Tanksysteme begegnen<br />

dieser Herausforderung durch<br />

den Einsatz spezieller Werkstoffe<br />

und mehrschichtiger Sicherheitskonzepte,<br />

Nutzung jedoch geologisch eingeschränkt:<br />

Salzkavernen können nur<br />

an bestimmten Standorten erschlossen<br />

werden, was den Aufbau einer<br />

flächendeckenden Infrastruktur erschwert.<br />

Die Verbraucher müssen in<br />

der Regel in der Nähe solcher Speicher<br />

angesiedelt sein, was den Einsatzradius<br />

limitiert. Dennoch zeigen<br />

aktuelle Projekte, wie beispielsweiermüdung<br />

dennoch bleibt die Materialse<br />

das Pilotvorhaben im bran­<br />

ein relevanter Aspekt bei denburgischen Rüdersdorf, dass<br />

der Auslegung langlebiger Speicherlösungen.<br />

eine Integration in die bestehende<br />

Energie systemlandschaft möglich<br />

und sinnvoll ist <strong>–</strong> insbesondere im<br />

Kavernenspeicherung:<br />

Langzeitspeicher im<br />

Kontext des sich entwickelnden H 2 -<br />

Kernnetzes.<br />

geologischen Maßstab<br />

Für die Speicherung großer Wasserstoffmengen<br />

über längere Zeiträume<br />

gelten unterirdische Salzkavernen als<br />

besonders vielversprechende Option.<br />

Dabei handelt es sich um künstlich<br />

Einordnung<br />

Druckspeicher und Kavernen verfolgen<br />

unterschiedliche Ansätze, um<br />

die Herausforderung der Wasserstoffspeicherung<br />

zu lösen. Während<br />

geschaffene Hohlräume, die durch die Druckgasspeicherung heute<br />

Abb. 2: Wasserstoffspeichertanks in Bündeln bei einem maximalen Druck von 300 bar.<br />

technisch etabliert ist und vor allem<br />

bei mobilen und dezentralen Anwendungen<br />

eine Rolle spielt, bieten<br />

Kaver nenlösungen großes Poten tial<br />

für die langfristige Speicherung im<br />

industriellen Maßstab. Beide Technologien<br />

ergänzen sich damit funktional<br />

und sind wichtige Bausteine für<br />

ein künftiges, auf Wasserstoff basierendes<br />

Energiesystem.<br />

Flüssigwasserstoffspeicherung<br />

Im Unterschied zur Druckgasspeicherung,<br />

bei der Wasserstoff unter<br />

hohen Drücken komprimiert wird,<br />

setzt die Flüssigwasserstoffspeicherung<br />

auf extreme Kälte statt auf<br />

Druck. Dabei wird der Wasserstoff<br />

auf <strong>–</strong><strong>25</strong>3 °C heruntergekühlt, sodass<br />

er kondensiert und in flüssiger Form<br />

gespeichert und transportiert werden<br />

kann. Durch die Verflüssigung<br />

erhöht sich die volumetrische Energiedichte<br />

erheblich. Im Vergleich zur<br />

Druckspeicherung bei 700 bar kann<br />

rund 50 % des Volumens eingespart<br />

werden.<br />

Diese Eigenschaft macht flüssigen<br />

Wasserstoff besonders interessant<br />

für den Ferntransport <strong>–</strong> etwa per<br />

Schiff oder Tanklaster. Flüssigwasserstoff<br />

ist Stand der Technik, insbesondere<br />

in der Raumfahrt, wo er aufgrund<br />

der hohen Energiedichte als<br />

Treibstoff eingesetzt wird.<br />

Allerdings ist der Aufwand für die<br />

Verflüssigung hoch. Rund die Hälfte<br />

der im Wasserstoff ursprünglich<br />

enthaltenen Energie muss für die<br />

Kühlung aufgebracht werden <strong>–</strong> nicht<br />

nur bei der Umwandlung, sondern<br />

auch kontinuierlich während Lagerung<br />

und Transport. Denn ohne aktive<br />

Kühlung würde der Wasserstoff<br />

wieder verdampfen und in den gasförmigen<br />

Zustand übergehen.<br />

Ein weiterer technischer Effekt<br />

ist der sogenannte „Boil-off“. Trotz<br />

starker Isolierung und aktiver Kühlung<br />

kommt es zu einem geringen,<br />

aber stetigen Wärmeeintrag. Dabei<br />

verdampft ein Teil des Wasserstoffs<br />

kontinuierlich. Um den Überdruck<br />

im Tank zu vermeiden, wird das entstehende<br />

Gas über spezielle Sicherheitsventile<br />

<strong>–</strong> sogenannte Blow-off-<br />

Valves <strong>–</strong> regelmäßig abgelassen.<br />

Dieser unvermeidbare Verlust steigt<br />

mit der Dauer der Speicherung und<br />

10<br />

<strong>GREEN</strong> <strong>EFFICIENT</strong> <strong>TECHNOLOGIES</strong> 20<strong>25</strong>


Leitartikel<br />

Trägermedium Speicherform Transportform Temperatur Infrastrukturkompatibel<br />

Besonderheiten<br />

Rückgewinnung<br />

LOHC (z. B. Benzyltoluol) Flüssig, chemisch<br />

gebunden<br />

Tank, Container 280<strong>–</strong>320 °C Ja Sehr sicher, mehrfach<br />

nutzbar, flüssig bei<br />

Umgebungstemperatur<br />

Metallhydride<br />

(z. B. TiFe, MgH 2 )<br />

Feststoff, reversibel<br />

gebunden<br />

Ammoniak (NH 3 ) Flüssig, synthetisch<br />

gebunden<br />

Synthetisches Methan Gasförmig oder<br />

(CH 4 )<br />

flüssig gebunden<br />

Fischer-Tropsch- Flüssige Kohlenwasserstoffe<br />

Kraftstoffe<br />

Stationär 100<strong>–</strong>350 °C Eingeschränkt Hohe volumetrische Dichte,<br />

gute Zyklenstabilität<br />

Schiff, Pipeline > 600 °C<br />

Ja<br />

Direkte Nutzung in vielen<br />

(Cracking)<br />

Industrieprozessen, weltweit<br />

gehandelt, toxisch,<br />

hoher Energieaufwand<br />

Pipeline,<br />

LNG-Infrastruktur<br />

Tanker, Raffinerie<br />

> 800 °C (Dampfreformierungstoff<br />

Ja<br />

Direkte Nutzung als Brenn­<br />

sinnvoll, ins Erdgasnetz<br />

einspeisbar, rückverstrombar<br />

> 700 °C (Partielle<br />

Oxidation,<br />

Reformierung)<br />

Ja<br />

Nutzung als Ersatz für fossile<br />

Flug- und Schiffskraftstoffe,<br />

kompatibel mit heutiger<br />

Kraftstofftechnik<br />

Tabelle 1: Übersicht über die chemischen Wasserstoffspeichermethoden.<br />

stellt eine der zentralen Herausforderungen<br />

dieser Technologie dar.<br />

Chemische Speicherung<br />

Neben physikalischen Verfahren bieten<br />

auch chemische Speicherformen<br />

vielseitige Möglichkeiten, Wasserstoff<br />

effizient zu lagern. Anders als bei der<br />

Druck- oder Flüssigspeicherung wird<br />

der Wasserstoff hier in chemisch gebundener<br />

Form gespeichert <strong>–</strong> was<br />

neue Wege für Transport, Sicherheit<br />

und Handhabung eröffnet. Tabelle 1<br />

zeigt eine Übersicht über die verschiedenen<br />

Speicherformen.<br />

Zukünftig wird Wasserstoff in<br />

Form von flüssigen Trägersubstanzen,<br />

wie beispielsweise Ammoniak,<br />

an sonnen- und windreichen Regionen<br />

produziert und nach Mitteleuropa<br />

und andere Regionen der<br />

Welt transportiert werden, die einen<br />

hohen Energiebedarf haben, siehe<br />

Abb. 3. Vorteile sind die vorhandene<br />

Transport- und Lagerungsinfrastruktur,<br />

die für fossile Produkte bereits<br />

aufgebaut wurde und weitergenutzt<br />

werden kann.<br />

LOHC <strong>–</strong> Flüssige Trägersubstanzen mit<br />

hoher Sicherheit<br />

Bei so genannten LOHCs (Liquid Organic<br />

Hydrogen Carriers) wird Wasserstoff<br />

chemisch an eine flüssige<br />

Trägersubstanz gebunden, etwa Benzyltoluol<br />

oder Toluol. Diese Flüssigkeit<br />

lässt sich bei Umgebungsdruck<br />

Abb. 3: Wasserstofftransporte mittels chemischer Speicherträger nach Mitteleuropa. Man<br />

geht davon aus, dass zukünftig ein erheblicher Teil des Wasserstoff- und Energiebedarfs<br />

durch Importe gedeckt wird.<br />

und -temperatur ähnlich wie herkömmliche<br />

Kraftstoffe transportieren,<br />

lagern und handhaben <strong>–</strong> mit<br />

dem Vorteil, dass der Wasserstoff<br />

sicher und stabil gebunden ist. Eine<br />

unkontrollierte Freisetzung ist praktisch<br />

ausgeschlossen.<br />

Am Zielort wird der Wasserstoff<br />

durch Wärmezufuhr wieder aus dem<br />

Trägermolekül freigesetzt. Anschließend<br />

kann das wasserstoffarme<br />

LOHC erneut beladen und wiederverwendet<br />

werden. Die Technologie<br />

gilt daher als besonders geeignet für<br />

inter nationale Wasserstofftransporte<br />

<strong>–</strong> etwa per Schiff nach Europa <strong>–</strong> oder<br />

für den Einsatz in chemisch-technischen<br />

Großanlagen mit geeigneter<br />

Infrastruktur.<br />

Allerdings ist die Rückgewinnung<br />

des Wasserstoffs mit einem hohen<br />

Wärmebedarf verbunden: Die sogenannte<br />

Dehydrierung erfordert Temperaturen<br />

von über 300 °C und funktioniert<br />

nur unter Einsatz spezieller<br />

Katalysatoren. Dieser thermische<br />

Aufwand führt zu einem vergleichsweise<br />

niedrigen Gesamtwirkungsgrad<br />

des Verfahrens. Darüber hinaus<br />

ist der wirtschaftliche Betrieb von<br />

LOHC-Systemen nur in großtechnischen<br />

Anlagen sinnvoll, da sowohl<br />

die Hydrierung als auch die Dehydrierung<br />

in komplexer Prozesstechnik erfolgen<br />

müssen. Für dezentrale oder<br />

mobile Anwendungen ist die Technologie<br />

derzeit weniger geeignet.<br />

<strong>GREEN</strong> <strong>EFFICIENT</strong> <strong>TECHNOLOGIES</strong> 20<strong>25</strong> 11


Leitartikel<br />

Metallhydride <strong>–</strong> Feststoffspeicher für<br />

stationäre Anwendungen<br />

Metallhydride ermöglichen die Speicherung<br />

von Wasserstoff in fester<br />

Form, indem dieser chemisch an Metalle<br />

oder Metalllegierungen gebunden<br />

wird. Die Einlagerung erfolgt<br />

durch Absorption, die Freisetzung<br />

durch Desorption <strong>–</strong> jeweils gesteuert<br />

durch Temperatur und Druck.<br />

Der Prozess ist vollständig reversibel,<br />

was Metallhydridspeicher besonders<br />

für zyklische Anwendungen geeignet<br />

macht.<br />

Ein großer Vorteil dieser Technologie<br />

liegt in der Vielfalt der verfügbaren<br />

Materialien. Es stehen<br />

zahlreiche Hydridbildner zur Verfügung,<br />

die sich in ihren thermodynamischen<br />

Eigenschaften, Kosten<br />

und Reaktionskinetiken unterscheiden.<br />

So eignen sich günstige Materialien<br />

wie Magnesiumhydrid (MgH 2 )<br />

besonders für Anwendungen, bei<br />

denen höhere Temperaturen akzeptabel<br />

sind <strong>–</strong> sie speichern Wasserstoff<br />

bei etwa <strong>25</strong>0<strong>–</strong>300 °C, allerdings<br />

bei vergleichsweise langsamer Kinetik.<br />

Daneben existieren sogenannte<br />

intermetallische Hydride wie LaNi 5<br />

oder TiFe, die Wasserstoff nahe der<br />

Umgebungstemperatur<br />

aufnehmen<br />

und wieder abgeben können <strong>–</strong><br />

oft schon bei moderaten Drücken.<br />

Diese Materialien reagieren schneller<br />

und eignen sich daher gut für Anwendungen<br />

mit häufigem Lastwechsel<br />

oder begrenztem thermischem<br />

Spielraum.<br />

Die große Materialbandbreite erlaubt<br />

es, Metallhydridsysteme gezielt<br />

auf die jeweilige Anwendung<br />

abzustimmen <strong>–</strong> sei es hinsichtlich<br />

Temperaturbereich, Speicherzyklus,<br />

Speicherdichte oder Kosten. In der<br />

Praxis können Speicherlösungen so<br />

ausgelegt werden, dass sie exakt zu<br />

den jeweiligen Betriebsbedingungen<br />

passen. Neben der hohen Sicherheit<br />

<strong>–</strong> da der Wasserstoff fest gebunden<br />

ist und bei Leckagen nicht entweicht<br />

<strong>–</strong> bietet die Technologie eine<br />

hohe volumetrische Energiedichte<br />

und gute Zyklenstabilität, sofern<br />

die Hydri de dauerhaft vor Luft und<br />

Feuchtigkeit geschützt bleiben.<br />

Gleichzeitig stellt die Wirtschaftlichkeit<br />

derzeit eine der<br />

größten Heraus forderungen dar.<br />

Metallhydrid speicher sind <strong>–</strong> verglichen<br />

mit anderen Speichertechnologien<br />

<strong>–</strong> noch relativ kostenintensiv.<br />

Der hohe Preis vieler<br />

Legierungen, der zusätzliche Aufwand<br />

für das thermische Management<br />

sowie komplexe Anforderungen<br />

an Material schutz und Anlagenintegration<br />

wirken sich nachteilig auf die<br />

Gesamtkosten aus. Damit diese Technologie<br />

künftig breiter eingesetzt<br />

werden kann, sind daher weitere Innovationen<br />

sowohl auf Material- als<br />

auch auf Systemebene erforderlich.<br />

Ziel ist es, neue Hydridmaterialien<br />

mit besseren Speicherkennzahlen<br />

und günstigeren Rohstoffen zu entwickeln<br />

und gleichzeitig die Integration<br />

in effiziente Gesamtsysteme zu<br />

verbessern.<br />

Ammoniak (NH 3 ) <strong>–</strong> Bewährter Speicher<br />

mit globaler Infrastruktur<br />

Ammoniak gilt als vielversprechender<br />

chemischer Wasserstoffspeicher,<br />

insbesondere für den internationalen<br />

Transport. Das farblose<br />

Gas wird großtechnisch über das<br />

Haber-Bosch-Verfahren synthetisiert,<br />

bei dem Wasserstoff mit Stickstoff bei<br />

hohen Temperaturen (450<strong>–</strong>550 °C)<br />

und Drücken (<strong>25</strong>0<strong>–</strong>350 bar) reagiert.<br />

Das dabei entstehende Ammoniak<br />

lässt sich bei <strong>–</strong>33 °C und Atmosphärendruck<br />

verflüssigen und in bereits<br />

existierenden Infrastrukturen weltweit<br />

lagern und transportieren, etwa<br />

per Schiff oder Pipeline.<br />

Ein wesentlicher Vorteil liegt in<br />

der hohen volumetrischen Energiedichte<br />

und der breiten Verfügbarkeit<br />

logistischer Strukturen aus der<br />

Dünge mittelindustrie. Ammoniak<br />

kann über lange Distanzen effizient<br />

gehandhabt werden und eignet sich<br />

somit ideal als Transportmedium<br />

Technologie<br />

Druckgasspeicherung<br />

Flüssigwasserstoff<br />

Kavernenspeicherung<br />

Metallhydride<br />

LOHC<br />

Ammoniak<br />

Methanisierung<br />

Fischer-Tropsch-<br />

Kraftstoffe<br />

Energiebedarf Ein-/<br />

Ausspeicherung<br />

Typische<br />

Speichergröße<br />

Typische<br />

Speicherdauer<br />

mittel klein bis mittel kurz<br />

(Stunden bis Tage)<br />

Typische / geplante<br />

Anwendung<br />

Mobilität,<br />

dezentrale Pufferspeicher<br />

sehr hoch mittel kurz bis mittel (Tage) Ferntransport, Raumfahrt,<br />

Tankstellen<br />

gering bis mittel sehr groß sehr lang (Monate) Langzeitspeicher<br />

für Netzstabilität<br />

gering bis mittel kompakt (stationär) mittel bis lang Stationäre Speicher<br />

(Wärmebedarf)<br />

hoch (> 300 °C für mittel mittel bis lang Interkontinentaler Transport<br />

Freisetzung)<br />

hoch (> 600 °C für<br />

Rückgewinnung)<br />

hoch<br />

(für CO 2 & Synthese)<br />

sehr hoch (Synthese<br />

& Verarbeitung)<br />

groß<br />

(global skalierbar)<br />

lang<br />

Chemieindustrie, globaler<br />

Wasserstofftransport<br />

groß<br />

lang (saisonal) Power-to-Gas, Erdgasnetz<br />

(Netzintegration)<br />

groß<br />

lang<br />

Langfristige<br />

(flüssig, lagerfähig)<br />

Kraftstoffbereitstellung<br />

Tabelle 2: Übersicht über die verschiedenen Speichermethoden.<br />

12<br />

<strong>GREEN</strong> <strong>EFFICIENT</strong> <strong>TECHNOLOGIES</strong> 20<strong>25</strong>


Leitartikel<br />

für grünen Wasserstoff aus sonnenreichen<br />

Exportregionen.<br />

Das grüne Ammoniak kann direkt<br />

in verschiedenen Anwendungen als<br />

Grundstoff für die chemische Industrie<br />

oder als CO 2 -neutraler Kraftstoff<br />

genutzt werden. Ammoniak ist der<br />

wichtigste Grundstoff für die Düngemittelherstellung<br />

und ist auch in vielen<br />

anderen chemischen Prozessen<br />

unverzichtbar. Insbesondere in der<br />

Containerschifffahrt wird Ammoniak<br />

als alternativer Kraftstoff gehandelt,<br />

da es im Vergleich zu Alternativen wie<br />

Methanol oder Fischer-Tropsch-Produkten<br />

günstiger produziert werden<br />

kann und bei der Verbrennung kein<br />

CO 2 freigesetzt wird.<br />

Wenn der gespeicherte Wasserstoff<br />

der Ammoniak-Transportkette<br />

wieder freigesetzt werden soll,<br />

ist eine Rückgewinnung durch sogenanntes<br />

Ammoniak-Cracking erforderlich.<br />

Dabei wird das Molekül<br />

bei Temperaturen von über 600 °C<br />

wieder in Wasserstoff und Stickstoff<br />

aufgespalten <strong>–</strong> unter Einsatz katalytischer<br />

Prozesse. Diese zusätzliche<br />

Prozessstufe geht mit Energieverlusten<br />

einher und macht die Anwendung<br />

vor allem in großtechnischen<br />

Szenarien wirtschaftlich attraktiv,<br />

während dezentrale Lösungen bislang<br />

kaum realisierbar sind.<br />

Synthetisches Methan (CH 4 ) <strong>–</strong><br />

Kompatibel mit dem Erdgasnetz<br />

Die Methanisierung ist ein bewährter<br />

Konversionsprozess zur Speicherung<br />

von Wasserstoff. Dabei wird dieser<br />

mit CO 2 zu Methan (CH 4 ) umgesetzt<br />

<strong>–</strong> einer Reaktion, die als Sabatier-Prozess<br />

bekannt ist und unter moderaten<br />

Bedingungen (<strong>25</strong>0<strong>–</strong>400 °C, 1<strong>–</strong>30 bar)<br />

in Anwesenheit nickel basierter Katalysatoren<br />

abläuft. Das entstehende synthetische<br />

Methan ist chemisch identisch<br />

mit fossilem Erdgas und kann<br />

somit direkt in bestehende Infrastrukturen<br />

eingespeist werden.<br />

Ein zentraler Vorteil dieses Verfahrens<br />

ist die hohe Kompatibilität mit<br />

dem bestehenden Erdgasnetz. Synthetisches<br />

Methan kann gespeichert,<br />

transportiert und bei Bedarf rückverstromt<br />

werden <strong>–</strong> z. B. in Gaskraftwerken.<br />

Auch saisonale Speicher lösungen<br />

lassen sich auf diese Weise realisieren.<br />

Zudem ist die CO 2 -Bilanz unter Einsatz<br />

von bio genem oder abgeschiedenem<br />

CO 2 potentiell klimaneutral.<br />

Die Nachteile liegen in den Umwandlungsverlusten:<br />

Der Prozess zur<br />

Herstellung von Methan ist exotherm,<br />

erfordert jedoch reinen Wasserstoff<br />

und hochreines CO 2 , deren Bereitstellung<br />

zusätzlichen Aufwand bedeutet.<br />

Zudem entsteht bei jeder Konversionsstufe<br />

ein Effizienzverlust, was den Gesamtwirkungsgrad<br />

gegenüber direkter<br />

Nutzung von Wasserstoff reduziert.<br />

Fischer-Tropsch-Kraftstoffe <strong>–</strong><br />

Flüssige Energieträger aus Synthesegas<br />

Das Fischer-Tropsch-Verfahren ermöglicht<br />

die Synthese flüssiger Kohlenwasserstoffe<br />

<strong>–</strong> wie Diesel, Kerosin<br />

oder Wachs <strong>–</strong> aus einem Gemisch<br />

aus Kohlenmonoxid (CO) und Wasserstoff.<br />

Die Reaktion erfolgt katalytisch<br />

bei Temperaturen zwischen 200<br />

und 350 °C und Drücken von 10 bis<br />

40 bar. Die resultierenden Produkte<br />

können weiter aufbereitet und direkt<br />

als synthetische Kraftstoffe verwendet<br />

werden.<br />

Ein großer Vorteil dieser Technologie<br />

liegt in der hohen Kompatibilität<br />

mit bestehenden Antriebssystemen<br />

und Kraftstofflogistik. Die erzeugten<br />

Flüssigkraftstoffe sind lagerfähig,<br />

transportierbar und weltweit einsetzbar<br />

<strong>–</strong> etwa im Flugverkehr oder in<br />

schwer elektrifizierbaren Bereichen<br />

wie der Schifffahrt.<br />

Allerdings ist das Verfahren<br />

mit erheblichen technischen Aufwand<br />

verbunden. Die Herstellung<br />

des notwendigen Synthesegases,<br />

die Steuerung der Reaktion sowie<br />

die nach gelagerte Aufbereitung sind<br />

energieintensiv und kapitalaufwendig.<br />

Zudem liegt die Gesamtausbeute<br />

an flüssigem Produkt vergleichsweise<br />

niedrig, was die wirtschaftliche<br />

Wettbewerbsfähigkeit bislang einschränkt.<br />

Dennoch gilt das Verfahren<br />

als langfristig vielversprechend<br />

für die Bereitstellung klimaneutraler<br />

Kraftstoffe.<br />

Vergleich der Speichermethoden<br />

Jede Wasserstoffspeichertechnologie<br />

bringt spezifische Vor- und Nachteile<br />

mit sich. Im Folgenden sollen<br />

die verschiedenen Speicherverfahren<br />

nun hinsichtlich ihrer Kosten,<br />

Energie bedarf, Speicherdichte, Speicherdauer<br />

sowie ihrer potentiellen<br />

Einsatzbereiche näher analysiert<br />

und miteinander verglichen werden.<br />

Tabelle 2 zeigt eine Übersicht über die<br />

verschiedenen Speicher methoden.<br />

Die typische Speicherdauer gibt<br />

an, wie lange ein Energieträger in<br />

einer bestimmten Speicherform im<br />

praktischen Betrieb üblicherweise<br />

vorgehalten wird. Sie spiegelt nicht<br />

die physikalisch mögliche, sondern<br />

die tatsächlich realisierte Speicherzeit<br />

wider und wird maßgeblich durch<br />

den Anwendungskontext, wirtschaftliche<br />

Überlegungen und betriebliche<br />

Anforderungen bestimmt.<br />

Kosten<br />

Die Kosten der verschiedenen Wasserstoffspeichermethoden<br />

variieren<br />

teils erheblich und hängen von vielen<br />

technischer und wirtschaftlicher<br />

Faktoren ab. Besonders ausschlaggebend<br />

sind dabei die jeweiligen<br />

Energiepreise, da viele Speichertechnologien<br />

mit einem hohen Energieaufwand<br />

verbunden sind. Darüber<br />

hinaus beeinflussen spezifische<br />

Merkmale der einzelnen Technologien<br />

die Gesamtkosten: So spielen bei<br />

der Druckgasspeicherung vor allem<br />

das angestrebte Druckniveau und<br />

die dafür erforderliche Kompressorleistung<br />

eine Rolle. Bei LOHC-Systemen<br />

und der Speicherung in Metallhydriden<br />

bestimmen vor allem<br />

die Materialkosten der verwendeten<br />

Träger moleküle bzw. Metalllegierungen<br />

sowie der Energieaufwand<br />

für die Wasserstofffreisetzung die<br />

Kosten der jeweiligen Technologie.<br />

Eine Übersicht über die ungefähren<br />

Kosten der einzelnen Speicherformen<br />

ist in Tabelle 3 dargestellt.<br />

Energiedichte<br />

Eine zentrale Eigenschaft von Energieträgern<br />

ist ihre Energiedichte, da<br />

sie maßgeblich bestimmt, wie viel<br />

Energie pro Masse- oder Volumeneinheit<br />

gespeichert und transportiert<br />

werden kann. Dabei wird zwischen<br />

zwei Formen unterschieden:<br />

Die gravimetrische Energiedichte<br />

gibt an, wie viel Energie pro Kilogramm<br />

eines Stoffes gespeichert ist<br />

<strong>GREEN</strong> <strong>EFFICIENT</strong> <strong>TECHNOLOGIES</strong> 20<strong>25</strong> 13


Leitartikel<br />

Technologie Kosten (€/kg H 2 ) Bemerkung<br />

Druckgasspeicher 0,56 Bei 350 bar (0,16 €/kg für Tankkosten und 0,4 €/kg Energiekosten)<br />

Flüssigwasserstoffspeicherung<br />

1,26 Kosten basieren auf Speicherung in isolierten Tanks bei 15<strong>–</strong>20 K und<br />

5<strong>–</strong>10 bar; Speicherkosten ca. 0,06 €/kg bei 1<strong>–</strong>2 Wochen Lagerdauer,<br />

zuzüglich 1,2 €/kg für Verflüssigung<br />

Kavernenspeicher 0,15 <strong>–</strong> 1,2 Kosten basieren auf Speicherung in Salzkavernen mit 500 t H 2 bei 150 bar;<br />

Kosten liegen bei 0,15<strong>–</strong>1,2 €/kg je nach Speicherdauer (15<strong>–</strong>120 Tage)​<br />

LOHC 3,00 Kosten basieren auf optimierter Anlage mit 3,5-Dibenzyl-Toluol als LOHC<br />

bei 18 MW, 190 °C und 6 MPa<br />

Methanisierung 1,75 Kosten basieren auf solarbetriebener Anlage in Katar (10 MW)<br />

mit CO 2 aus Luftabscheidung<br />

Metallhydrid 2,09 <strong>–</strong> 3,07 Kosten basieren auf stationärer Nutzung von MgH;<br />

Speicherkosten liegen bei 1,9<strong>–</strong>2,8 €/kg H 2 pro Zyklus bei 160 °C und 120 g/L​<br />

Tabelle 3: Konstenvergleich der Wasserstoffspeichermethoden.<br />

(z. B. in kWh/kg). Sie ist besonders<br />

rele vant für mobile Anwendungen,<br />

bei denen das Gewicht entscheidend<br />

ist, etwa im Fahrzeug- oder<br />

Flugzeugbau.<br />

Die volumetrische Energiedichte<br />

beschreibt die Energiemenge pro<br />

Volumen einheit (z. B. in kWh/l) und<br />

ist vor allem dort wichtig, wo der Platz<br />

weist eine besonders hohe volumetrische<br />

Energiedichte auf und eignet<br />

sich daher gut für den Transport<br />

großer Energiemengen auf engem<br />

Raum. Auch komprimiertes Erdgas<br />

und Ammoniak (NH 3 ) erreichen in<br />

dieser Hinsicht gute Werte.<br />

Wasserstoff zeichnet sich durch<br />

eine sehr hohe gravimetrische Energiedichte<br />

begrenzt ist.<br />

aus, insbesondere in<br />

Zur Veranschaulichung zeigt verflüssigter Form. Dies macht ihn<br />

die folgende Abbildung verschiedene<br />

Energie träger im Vergleich.<br />

Dabei wurde auf der x-Achse ist die<br />

gravimetrische und auf der y-Achse<br />

die volumetrische Energiedichte<br />

dar gestellt.<br />

attraktiv für mobile Anwendungen,<br />

bei denen das Gewicht eine zentrale<br />

Rolle spielt. Allerdings ist seine volumetrische<br />

Energie dichte im Vergleich<br />

zu anderen Energieträgern<br />

eher gering, was Herausforderungen<br />

Im Vergleich verschiedener für Lagerung und Transport mit sich<br />

Ener gieträger zeigen sich deutliche<br />

bringt. Technologien wie Metall-<br />

Unter schiede in Bezug auf ihre hydride oder LOHCs bieten hier<br />

gravi metrische und volumetrische alter native Konzepte, um Wasserstoff<br />

Energiedichte. Flüssigerdgas (LNG)<br />

speicher- und transportfähig zu<br />

Abb. 4: Vergleich gravimetrischer und volumetrischer Energiedichte ausgewählter Energieträger<br />

machen <strong>–</strong> jedoch oft mit Einbußen bei<br />

der gravimetrischen Energiedichte.<br />

Anwendungsbereich<br />

Die am weitesten verbreitete<br />

Methode zur Wasserstoffspeicherung<br />

ist die Druckgasspeicherung. Sie ist<br />

vergleichsweise kosten günstig, technisch<br />

ausgereift und für viele Anwendungen<br />

geeignet. Je nach Nutzung<br />

variiert das Druckniveau erheblich:<br />

Während industrielle Puffer speicher<br />

typischerweise mit etwa 30<strong>–</strong>180 bar<br />

betrieben werden, erreichen Tanks<br />

in Wasserstoff fahrzeugen Drücke<br />

von bis zu 700 bar. Ein Beispiel aus<br />

der Praxis ist der „Hydrogen TGX“<br />

von MAN, der mit 700 bar-Drucktanks<br />

betrieben wird und eine Reichweite<br />

von rund 600 Kilometern erzielt.<br />

Im statio nären Bereich finden<br />

sich Druckgasspeicher häufig als<br />

Puffer in Elektrolyseanlagen, etwa<br />

zur kurz fristigen Zwischenspeicherung<br />

von erzeugtem Wasserstoff<br />

vor der Weiter leitung ins Netz oder<br />

zu Tankstellen. Die Speicherung von<br />

Wasserstoff in flüssiger Form ermöglicht<br />

deutlich höhere volumetrische<br />

Energiedichten. Um Wasserstoff zu<br />

verflüssigen, ist allerdings eine Kühlung<br />

auf etwa <strong>–</strong><strong>25</strong>2 °C notwendig,<br />

was einen hohen Energieaufwand<br />

bedeutet. Der „GenH 2 Truck“ von<br />

Mercedes-Benz ist ein prominentes<br />

Beispiel für diese Technologie: Mit<br />

Flüssigwasserstoff betrieben, soll er<br />

Reichweiten von bis zu 1.000 Kilometern<br />

erreichen und ihn somit ideal für<br />

den Fernverkehr aufstellen, wo hohe<br />

14<br />

<strong>GREEN</strong> <strong>EFFICIENT</strong> <strong>TECHNOLOGIES</strong> 20<strong>25</strong>


Leitartikel<br />

Reichweiten und schnelle Betankung<br />

ausschlaggebend ist.<br />

Für die saisonale Speicherung<br />

großer Wasserstoffmengen gelten<br />

unterirdische Kavernenspeicher <strong>–</strong><br />

beispielsweise in Salzstöcken <strong>–</strong> als<br />

vielversprechende Option. Sie bieten<br />

grundsätzlich die Möglichkeit, chemische<br />

Energie in Form von Wasserstoff<br />

über längere Zeiträume kosteneffizient<br />

zu speichern. Pilot projekte<br />

zeigen bereits heute das langfristige<br />

Potential dieser Technologie für die<br />

Netzstabilisierung und Versorgungssicherheit.<br />

So wird beispielsweise im<br />

brandenburgischen Rüdersdorf untersucht,<br />

wie ein ehemaliger Kalksteinbruch<br />

als unterirdischer Speicherraum<br />

für Wasserstoff genutzt<br />

werden kann.<br />

Für den internationalen Wasserstofftransport<br />

über große Distanzen,<br />

insbesondere auf dem Seeweg,<br />

werden bevorzugt chemisch gebundene<br />

Speicherformen zum Einsatz<br />

kommen. Synthetisches Methan und<br />

Fischer-Tropsch-Kraftstoffe<br />

können<br />

direkt in bestehende Kraftstoff- und<br />

Gasinfrastrukturen integriert werden,<br />

während Ammoniak bereits<br />

Weiterführende Links zu den<br />

ausgewählten Pilotprojekten<br />

MAN Hydrogen TGX Truck:<br />

weltweit großtechnisch gehandhabt<br />

und verschifft wird. In mehreren aktuellen<br />

Pilot projekten wird außerdem<br />

der Einsatz von Ammoniak als<br />

Antrieb für die Schiffe untersucht,<br />

die es transportieren. Ein Beispiel für<br />

den ersten Einsatz von LOHC im internationalen<br />

Maßstab ist die Wasserstofflieferkette<br />

zwischen Brunei<br />

und Japan, bei dem Wasserstoff vor<br />

Ort gebunden, per Schiff transportiert<br />

und am Zielort wieder freigesetzt<br />

wurde. Bei der Wasserstoffspeicherung<br />

in Metall hydriden wird keine<br />

elektrische Energie, sondern hauptsächlich<br />

Wärme benötigt <strong>–</strong> oft auf<br />

niedrigem Temperaturniveau. Dadurch<br />

kann beispielsweise industrielle<br />

Abwärme sinnvoll genutzt werden.<br />

Zudem gelten Metallhydridspeicher<br />

als besonders sicher, denn der Wasserstoff<br />

ist fest im Metall gebunden,<br />

und bei einer Beschädigung wird das<br />

System durch die chemische Reaktion<br />

automatisch heruntergekühlt,<br />

und die Freisetzung von Wasserstoff<br />

wird stark verringert. Neben industriellen<br />

Anwendungen eignet sich diese<br />

Technologie auch für den dezentralen<br />

Einsatz im Gebäudebereich. Ein<br />

www.man.eu/de/de/ueber-uns/man-erleben/truckers-world/stories/<br />

ein-truck-fuer-besondere-faelle-162368.html<br />

Mercedes Benz GenH 2 Truck:<br />

www.electrive.net/2024/07/26/daimler-truck-genh2-truck-geht-in-die-<br />

kundenerprobung/<br />

Kavernenspeicher Rüdersdorf:<br />

www.ewe.com/de/media-center/pressemitteilungen/<br />

2023/10/wasserstoff-speicher-rdersdorf-ewe-lagert-erstmals-<br />

wasserstoff-ein-ewe-ag<br />

Ammoniak: shipfc.eu/<br />

LOHC:<br />

www.rechargenews.com/transition/-world-s-first-international-<br />

hydrogen-supply-chain-realised-between-brunei-and-japan/2-1-798398<br />

Metallhydrid Im Ahrntal steht das weltweit erste energieautarke<br />

Wasserstoff-Wohnhaus: osttirol-heute.at<br />

praktisches Beispiel dafür ist ein alpines<br />

Wohnhaus in Österreich, das<br />

mithilfe eines Metallhydridspeichers<br />

ganz jährig mit selbst erzeugtem, CO 2 -<br />

freiem Strom und Wärme versorgt<br />

wird, abseits des öffentlichen Netzes.<br />

Der Wasserstoff wird dort aus überschüssigem<br />

Solarstrom erzeugt,<br />

sicher in Metallhydriden gespeichert<br />

und bei Bedarf wieder freigesetzt.<br />

Zusammenfassung und Ausblick<br />

Die Vielfalt an verfügbaren Wasserstoffspeichertechnologien<br />

zeigt,<br />

dass es keine universelle Lösung für<br />

alle Anwendungsfälle gibt. Vielmehr<br />

hängt die Wahl des geeigneten Speichersystems<br />

maßgeblich von den jeweiligen<br />

Rahmenbedingungen ab <strong>–</strong><br />

etwa dem geplanten Einsatzbereich,<br />

der benötigten Speicherdauer, der<br />

verfügbaren Infrastruktur oder den<br />

wirtschaftlichen Vorgaben. Die einzelnen<br />

Technologien unterscheiden<br />

sich teils deutlich hinsichtlich technischer<br />

Anforderungen, Energieeffizienz,<br />

Sicher heit und Handhabbarkeit.<br />

Ob sich bereits heute verlässlich<br />

vorhersagen lässt, welche Speichertechnologien<br />

sich langfristig durchsetzen<br />

werden, ist schwer zu sagen.<br />

Sicher ist jedoch: Drucktanks werden<br />

ein fester Bestandteil der Wasserstoffinfrastruktur<br />

bleiben, insbesondere<br />

im mobilen Bereich. Auch Kavernenspeicher<br />

dürften künftig eine<br />

zentrale Rolle bei der saisonalen und<br />

großvolumigen Speicherung übernehmen,<br />

nicht zuletzt aufgrund ihrer<br />

Skalierbarkeit und Wirtschaftlichkeit.<br />

Besonders interessant wird es<br />

bei den chemischen Speicherformen.<br />

Vieles spricht dafür, dass sich Ammoniak<br />

und Fischer-Tropsch-Kraftstoffe<br />

als zentrale Bausteine eines internationalen<br />

Wasserstoffhandels etablieren<br />

<strong>–</strong> nicht nur wegen ihrer hohen<br />

Energiedichte und Transportfähigkeit,<br />

sondern auch aufgrund ihrer<br />

direkten Anschlussfähigkeit an bestehende<br />

Industrie- und Mobilitätsinfrastrukturen,<br />

etwa in der Chemie,<br />

Luft- und Schifffahrt.<br />

LOHC-Systeme und Metallhydride<br />

dürften hingegen eher in<br />

spezialisierten Nischenanwendungen<br />

zum Einsatz kommen. Ihre spezifischen<br />

Vorteile <strong>–</strong> etwa Sicherheit,<br />

<strong>GREEN</strong> <strong>EFFICIENT</strong> <strong>TECHNOLOGIES</strong> 20<strong>25</strong> 15


Leitartikel<br />

Zyklenstabilität oder Infrastrukturkompatibilität<br />

<strong>–</strong> machen sie zwar<br />

nicht zu Allroundlösungen, wohl<br />

aber zu unverzichtbaren Komponenten<br />

in einem technologieoffenen<br />

Speichermix.<br />

Mit dem weiteren Ausbau einer<br />

wasserstoffbasierten Energieversorgung<br />

wird auch die Bedeutung<br />

leistungsfähiger Speicherlösungen<br />

zunehmen. Die kontinuierliche Weiterentwicklung<br />

bestehender Systeme<br />

sowie die Integration passender<br />

Speicherstrategien in übergeordnete<br />

Versorgungskonzepte werden entscheidend<br />

dafür sein, das Potential<br />

von Wasserstoff langfristig nutzbar<br />

zu machen.<br />

Autoren:<br />

Lukas Bölling 1 , Joshua Zick 1 ,<br />

Dominik Debski 1 ,Ulrich Ulmer 1,2,3<br />

1 Fakultät für Verfahrenstechnik,<br />

Technische Hochschule Nürnberg<br />

Georg Simon Ohm<br />

Keßlerplatz 12, 90489 Nürnberg<br />

Schlüsselquellen<br />

Weitere Quellenangaben sowie Berechnungen können von den Autoren des<br />

Artikels auf Nachfrage bereitgestellt werden.<br />

• „Die Energiedichte von Wasserstoff: eine einzigartige Eigenschaft“,<br />

Demaco Cryogenics. Zugegriffen: 2. April 20<strong>25</strong>. [Online]. Verfügbar unter:<br />

demaco-cryogenics.com/de/blog/die-energiedichte-von-wasserstoff-eineeinzigartige-eigenschaft/<br />

• A. Züttel, „Hydrogen storage methods“, Naturwissenschaften, Bd. 91, Nr. 4,<br />

S. 157<strong>–</strong>172, Apr. 2004, doi: 10.1007/s00114-004-0516-x.<br />

• M. J. Wolf u. a., „Wasserstoff-Verflüssigung, Speicherung, Transport und<br />

Anwendung von flüssigem Wasserstoff“, Karlsruher Institut für Technologie<br />

(KIT), 2023. doi: 10.5445/IR/1000155199.<br />

• L. A. Pellegrini, E. Spatolisano, F. Restelli, G. De Guido, A. R. De Angelis, und<br />

A. Lainati, Green H 2 Transport through LH 2 , NH3 and LOHC: Opportunities<br />

and Challenges. in SpringerBriefs in Applied Sciences and Technology.<br />

Cham: Springer Nature Switzerland, 2024. doi: 10.1007/978-3-031-66556-1.<br />

• M. Sterner und I. Stadler, Hrsg., Handbook of Energy Storage:<br />

Demand, Technologies, Integration. Berlin, Heidelberg: Springer, 2019.<br />

doi: 10.1007/978-3-662-55504-0.<br />

• H. Frey, K. Golze, M. Hirscher, und M. Felderhoff, Energieträger Wasserstoff.<br />

in Energie in Naturwissenschaft, Technik, Wirtschaft und Gesellschaft.<br />

Wiesbaden: Springer Fachmedien, 2023. doi: 10.1007/978-3-658-40967-8.<br />

• A. Burke, J. Ogden, L. Fulton, und S. Cerniauskas, „Hydrogen Storage and<br />

Transport: Technologies and Costs“, Feb. 2024, Zugegriffen: 10. April 20<strong>25</strong>.<br />

[Online]. Verfügbar unter: escholarship.org/uc/item/83p5k54m<br />

2 Institut für Angewandte Wasserstoffforschung,<br />

Elektro- und<br />

Thermo chemische Energiesysteme<br />

(H2Ohm), Technische Hochschule<br />

Nürnberg<br />

Georg Simon Ohm<br />

Keßlerplatz 12, 90489 Nürnberg<br />

3 Energie Campus Nürnberg<br />

Fürther Strasse <strong>25</strong>0<br />

90429 Nürnberg<br />

Kontakt:<br />

ulrich.ulmer@th-nuernberg.de<br />

16<br />

<strong>GREEN</strong> <strong>EFFICIENT</strong> <strong>TECHNOLOGIES</strong> 20<strong>25</strong>


Wasserstoff<br />

Einfluss von Wasserstoff auf Dichtungen<br />

aus Elastomeren und Thermoplasten<br />

Philipp Hirstein, Sandra Kofink, Joel Thompson<br />

Die Versprödung bei Metallen, die<br />

Wasserstoff ausgesetzt sind, ist<br />

gut bekannt, indes die Effekte von<br />

Wasser stoff auf Dichtungen aus<br />

Elasto meren und Thermoplasten<br />

kaum berücksichtigt. Trelleborg<br />

Sealing Solutions hat untersucht,<br />

wie sich Wasserstoff bei hohem<br />

Druck und extremer Temperatur<br />

auf Werkstoffe auswirkt, die der<br />

Dichtungsspezialist eigens für Wasserstoff-Anwendungen<br />

ent wickelt<br />

hat. Mit Blick auf mechanische<br />

Eigenschaften, Volumen- und Gewichtsveränderungen<br />

sowie den<br />

Druckverformungsrest zeigt die Studie,<br />

dass Wasserstoff keine negativen<br />

Wirkungen auf die getesteten<br />

Trelleborg Polymere verursacht.<br />

Der Markt für Wasserstoff steht auf<br />

Wachstum<br />

Der Wasserstoffmarkt erfährt aufgrund<br />

verschiedener Faktoren wie<br />

dem Bedarf an emissionsarmer<br />

Mobilität, politischer Unterstützung<br />

und Finanzierung [1] sowie technologischen<br />

Fortschritten ein schnelles<br />

Wachstum. Es wird geschätzt,<br />

dass der Umsatz dieses Marktes in<br />

Europa bis 2050 insgesamt 840 Milliarden<br />

Euro erreichen könnte, einhergehend<br />

mit 5,4 Millionen neuen<br />

Arbeits plätzen [2]. Der Anteil von<br />

Wasserstoff am weltweiten Energieverbrauch<br />

soll bis 2070 voraussichtlich<br />

auf 19 Prozent steigen, was einer<br />

jährlichen Wasserstoffproduktion<br />

von 1,084 Millionen Tonnen entsprechen<br />

würde [3].<br />

Der Einsatz von Wasserstoff<br />

bringt jedoch technische Herausforderungen<br />

mit sich, die auch die<br />

Dichtungs technik betreffen. Denn<br />

in der gesamten Wasserstoff-Wertschöpfungskette,<br />

einschließlich Produktion,<br />

Speicherung, Transport<br />

und Endanwendungen, werden unterschiedliche<br />

Anforderungen an<br />

Dichtungswerkstoffe gestellt [4]. Zudem<br />

gibt es derzeit weltweit keine<br />

aussage kräftigen Industriestandards.<br />

In Ermangelung spezieller<br />

Standards werden Spezifikationen<br />

verwendet, die für Hochdruckgase<br />

im Öl- und Gassektor vorgesehen<br />

sind. Damit gab sich der innovative<br />

Dichtungsspezialist, der großen<br />

Wert auf hohe technische Kompetenz<br />

und Zuverlässigkeit legt, nicht zufrieden.<br />

Daher wurden umfassende<br />

Forschungs projekte initiiert, um sich<br />

eingehend mit den kritischen Faktoren<br />

auseinander zusetzen.<br />

Wie also wirkt sich Wasserstoff<br />

auf die Werkstoffeigenschaften von<br />

Dichtungen aus? Zwar ist Wasserstoff<br />

kein aggressives Gas, aber er diffundiert<br />

leicht in nichtmetallische Werkstoffe<br />

wie Elastomere und Thermoplaste.<br />

Daher ist es von zentraler<br />

Bedeutung zu verstehen, wie Werkstoffe<br />

durch absorbierte Wasserstoffmoleküle<br />

beeinflusst werden.<br />

13 Werkstoffe im Test für<br />

Wasserstoff-Anwendungen<br />

Bei Metallen sind die Effekte der Wasserstoffversprödung<br />

bekannt und<br />

<strong>GREEN</strong> <strong>EFFICIENT</strong> <strong>TECHNOLOGIES</strong> 20<strong>25</strong><br />

17


Wasserstoff<br />

Gegenstand zahlreicher Studien. Das<br />

Phänomen kann die Duktilität und<br />

Tragfähigkeit erheblich verringern<br />

und zu Rissen und katastrophalen<br />

Sprödbrüchen bei Spannungen unterhalb<br />

der Streckgrenze führen [5].<br />

Doch inwieweit Dichtungswerkstoffe<br />

unter dem Einfluss von Hochdruckwasserstoff<br />

verspröden oder sich<br />

verändern, ist kaum bekannt. Vor<br />

allem, wenn die Dichtungen bei der<br />

Speicherung und dem Transport von<br />

Wasserstoff extremen Temperaturen<br />

und Drücken standhalten müssen.<br />

Wenn Elastomere oder Thermoplaste<br />

bestimmten Flüssigkeiten oder<br />

Gasen ausgesetzt sind, kann sich dies<br />

auf deren physikalische und chemische<br />

Eigenschaften auswirken <strong>–</strong><br />

und damit auf Leistung und Haltbarkeit<br />

einer Dichtung. Deshalb ist es<br />

notwendig, die Verträglichkeit eines<br />

Werkstoffes auf Wasserstoff-Anwendungen<br />

zu prüfen und ob dies für<br />

die Gewährleistung einer guten Dichtungsfunktion<br />

relevant ist.<br />

Trelleborg hat für die Studie<br />

sieben eigens für Wasserstoffanwendungen<br />

konzipierte Rezepturen untersucht:<br />

vier Ethylen-Propylen-Dien-<br />

Monomer-Kautschuke (EPDM), ein<br />

Fluorelastomer (FKM), ein thermoplastisches<br />

Polyurethan (TPU) sowie<br />

ein Phenylsilikon-Kautschuk (PVMQ).<br />

Bei den Thermoplasten waren es<br />

sechs Werkstoffe: ein ultrahochmolekulares<br />

Polyethylen (UHMW PE) und<br />

fünf Hochleistungs-Thermoplaste mit<br />

einer PTFE-Matrix (Tabelle 1).<br />

Testbedingungen für die<br />

Trelleborg Studie<br />

Eine etablierte Methode zur Prüfung<br />

der Werkstoffverträglichkeit<br />

beschreibt die Norm ISO 1817. Bei<br />

diesem Verfahren werden Elastomere<br />

und Thermoplaste für eine bestimmte<br />

Dauer und Temperatur einer<br />

Prüfflüssigkeit oder einem Prüfdampf<br />

ausgesetzt und anschließend die Änderung<br />

von Masse, Volumen, Härte,<br />

Zugfestigkeit und Bruchdehnung<br />

bestimmt. Konkret hat Trelleborg<br />

die Proben 168 Stunden lang bei<br />

Nennbetriebsdruck (typischerweise<br />

70 MPa) in Wasserstoff eingetaucht<br />

und innerhalb von weniger als einer<br />

Sekunde auf Umgebungsdruck<br />

entspannt [6].<br />

Bei der Prüfung zum Druckverformungsrest<br />

handelt sich um<br />

eine Methode zur Bewertung der Fähigkeit<br />

des Werkstoffs, nach einer gewissen<br />

Zeit der Kompression wieder<br />

seine ursprüngliche Form anzunehmen.<br />

Um den Einfluss von Wasserstoff<br />

auf den Druckverformungsrest<br />

von Elastomeren zu ermitteln, wurden<br />

Versuche nach ISO 815-1A<br />

in einer Wasserstoffatmosphäre<br />

durchgeführt.<br />

In Anbetracht der unterschiedlichen<br />

Beschaffenheit von Elastomeren<br />

und Thermoplasten wurden die<br />

Ergebnisse nach Materialtypen getrennt:<br />

Mechanischen Eigenschaften<br />

wurden an S2-Prüfkörpern ermittelt,<br />

Effekte auf Volumen und Gewicht an<br />

O-Ring-Proben <strong>–</strong> in der Regel eine<br />

Stunde nach Druckentlastung.<br />

Prüfungen von Elastomeren bei<br />

Raumtemperatur<br />

Beim Eintauchen unter Raumtemperatur<br />

zeigen die Proben geringe Auswirkungen<br />

auf Volumen und Gewicht<br />

(Abb. 1). Die Gewichtsveränderung<br />

liegt nahe bei Null und ist daher vernachlässigbar.<br />

Das Volumen nimmt<br />

bei allen Elastomeren zu: Der TPU-<br />

Werkstoff ZLT und der FKM-Werkstoff<br />

V9T82 weisen eine geringe Quellung<br />

von weniger als 1 Prozent auf. Die<br />

EPDM-Werkstoffe mit 80 Shore A zeigen<br />

eine höhere Quellung von etwa<br />

1,5 Prozent. Verglichen mit Kompatibilitätstests<br />

in anderen Flüssigkeiten<br />

ist dies sehr gering. Die Resultate für<br />

Zugfestigkeit und Bruchdehnung belegen,<br />

dass Wasserstoff keine Versprödung<br />

der Elastomere verursacht.<br />

Mechanische Eigenschaften werden<br />

meist an Normprüfkörpern<br />

gemessen, während in realen Anwendungen<br />

eine Dichtung in Form hergestellt<br />

wird, zum Beispiel zu einem<br />

O-Ring. Der Vergleich der Volumenveränderung<br />

der beiden Probentypen<br />

belegt: Alle Werkstoffe weisen<br />

größere Änderungswerte auf, wenn<br />

sie als S2-Probekörper geprüft werden.<br />

Der S2 Standardprüfkörper ist<br />

ein standardisierter, hantelförmiger<br />

Prüfkörper für den Zugversuch mit<br />

definierten Maßen, um vergleichbare<br />

Ergebnisse zu erhalten. E8T31<br />

Werkstofffamilie Compound Härte Temperaturbereich<br />

E7T30 70 Shore A -45 °C bis +150 °C<br />

EPDM<br />

E8T31 80 Shore A -45 °C bis +150 °C<br />

E8T24 80 Shore A -50 °C bis +150 °C<br />

EBT<strong>25</strong> 86 Shore A -50 °C bis +150 °C<br />

FKM V9T82 90 Shore A -45 °C bis +200 °C<br />

TPU ZLT 93 Shore A -60 °C bis +110 °C<br />

T01 22 Ball Ind.H. -200 °C bis +260 °C<br />

T05 24 Ball Ind.H. -200 °C bis +260 °C<br />

Turcon ® PTFE<br />

MF2 22 Ball Ind.H. -200 °C bis +260 °C<br />

MF6 32 Ball Ind.H. -200 °C bis +260 °C<br />

MF8 55 Shore D -200 °C bis +260 °C<br />

UHMW PE Z80 29 Ball Ind.H. -200 °C bis +80 °C<br />

Tabelle 1: Übersicht über geprüfte Werkstoffe<br />

18 <strong>GREEN</strong> <strong>EFFICIENT</strong> <strong>TECHNOLOGIES</strong> 20<strong>25</strong>


Wasserstoff<br />

Abb. 1: Änderungen von Volumen, Gewicht, Zugfestigkeit und Bruchdehnung der getesteten Elastomere (Prüfung in Wasserstoff für 168 Stunden<br />

bei +23 °C und 70 MPa).<br />

quillt dreimal so stark, EBT<strong>25</strong> achtmal<br />

so stark und ZLT sogar zehnmal<br />

so stark. Der Grund dafür liegt in der<br />

Herstellungsmethode der Proben.<br />

Bei der Herstellung als O-Ring erfährt<br />

das Material im Formwerkzeug eine<br />

größere Scherbeanspruchung und<br />

das Polymernetzwerk ist dichter als<br />

bei einer Prüfplatte. Daher kann Wasserstoff<br />

leichter in einen Prüf körper<br />

eindringen, der aus einer Testplatte<br />

ausgestanzt wurde. Das heißt: Werkstoffe,<br />

die auf Basis von S2-Standardprüfkörpern<br />

zertifiziert wurden, quellen<br />

bei der endgültigen Dichtung<br />

wahrscheinlich weniger. Dies sollte<br />

bei der Konstruktion und den Zertifizierungsverfahren<br />

berücksichtigt<br />

werden.<br />

Einfluss der Temperatur und Druckverformungsrest<br />

bei Elastomeren<br />

Wasserstoffdichtungen müssen Temperaturen<br />

von typischerweise -40 °C<br />

bis +85 °C abdecken. Die Volumentests<br />

bei Raumtemperatur und an<br />

den Temperaturgrenzen (Abb. 2) zeigen,<br />

dass E8T31 eine stärkere Quellung<br />

bei erhöhter Temperatur aufweist,<br />

bleibt aber insgesamt in einem<br />

kleinen Prozentbereich. Die Abweichung<br />

der Zugfestigkeit und der Dehnung<br />

ergibt, dass die Dehnung bei<br />

+85 °C tendenziell zunimmt und bei<br />

-40 °C abnimmt.<br />

Die Werkstoffe V9T82, E7T30,<br />

E8T24 und EBT<strong>25</strong> zeigen fast keine<br />

Änderung der Bruchdehnung bei<br />

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PETROCHEMISCHE INDUSTRIE<br />

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Lagerstättenwasser<br />

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Wasserstoff<br />

Abb. 2: Änderungen von Volumen, Zugfestigkeit und Bruchdehnung der getesteten Elastomere bei verschiedenen Temperaturen<br />

(Prüfung in Wasserstoff für 168 Stunden bei +23 °C und 70 MPa).<br />

erhöhter Temperatur im Vergleich<br />

zum Ausgangszustand. Ein Grund dafür<br />

könnte in der höheren Beweglichkeit<br />

der Polymerketten liegen, die es<br />

den eingeschlossenen Wasserstoffmolekülen<br />

ermöglicht, schneller zu<br />

entweichen. Die Resultate weisen darauf<br />

hin, dass es bei den getesteten<br />

Parametern in Wasserstoff keinen<br />

kritischen Einfluss auf die mechanischen<br />

Eigenschaften der geprüften<br />

Elastomere gibt.<br />

Da Dichtungen aus Elasto meren<br />

im Laufe der Lebensdauer ihre<br />

Elasti zität verlieren, kann es leicht<br />

zu Leckagen kommen. Daher ist der<br />

Druckverformungsrest unter dem<br />

Einfluss von Wasserstoff ein zentraler<br />

Parameter für die Werkstoffqualität.<br />

Die Tests offenbaren, dass mit Ausnahme<br />

von E8T24 der Wasserstoff<br />

keine oder sogar positive Folgen auf<br />

die Elastomere hat, was wahrscheinlich<br />

auf die Abwesenheit von Sauerstoff<br />

zurückzuführen ist. Die Tatsache,<br />

dass E8T24 einen höheren<br />

Druckverformungsrest ergibt, muss<br />

weiter untersucht werden.<br />

Wie sich Wasserstoff auf<br />

Thermoplaste auswirkt<br />

Bei den Tests für thermoplastische<br />

Polymere bestand das Ziel darin, die<br />

Auswirkungen von Wasserstoff auf<br />

das Volumen und die mechanischen<br />

Eigenschaften der Werkstoffe zu untersuchen<br />

(Abb. 3). Bei den PTFEbasierten<br />

Werkstoffen ist unabhängig<br />

vom Füllstoffgehalt eine geringe<br />

Quellung zu erkennen. Dies ist auf<br />

die gesinterte Struktur der PTFE-<br />

Werkstoffe zurückzuführen. Bei den<br />

mecha nischen Eigenschaften zeigen<br />

nur MF2 und T05 einen Anstieg<br />

der Zugfestigkeit und Bruchdehnung,<br />

während die anderen PTFE-Werkstoffe<br />

eine geringe Versprödung von<br />

unter 5 Prozent aufweisen, was normalerweise<br />

unbedenklich ist.<br />

Z80 ist ein UHMW-Polyethylen<br />

mit einer festen thermoplastischen<br />

Matrix, weshalb Gewicht oder Volumen<br />

kaum beeinflusst werden, da<br />

die Menge der absorbierten Wasserstoffmoleküle<br />

sehr gering sein<br />

muss. Auch die mechanischen Eigenschaften<br />

zeigen nur eine leichte Versprödung<br />

unter 5 Prozent. Thermoplaste<br />

werden bevorzugt eingesetzt,<br />

wenn die Anwendungstemperatur<br />

die Grenzen von Elastomeren überschreitet.<br />

Bei hohen Temperaturen<br />

Abb. 3: Änderungen von Volumen, Gewicht, Zugfestigkeit und<br />

Bruchdehnung der getesteten Thermoplaste (Eintauchen in<br />

Wasserstoff für 168 Stunden bei +23 °C und 70 MPa).<br />

20 <strong>GREEN</strong> <strong>EFFICIENT</strong> <strong>TECHNOLOGIES</strong> 20<strong>25</strong>


Wasserstoff<br />

nimmt das Volumen etwas stärker<br />

zu, aber immer noch unter 2 Prozent.<br />

Bei ungefülltem PTFE (T01) ist die Zunahme<br />

durch die Verringerung der<br />

Diffusions wege für Wasserstoff entlang<br />

der Füllstoffe etwas geringer.<br />

Bei Raumtemperatur und einer<br />

Temperatur von +130 °C zeigt der<br />

Vergleich der mechanischen Eigenschaften<br />

der Werkstoffe MF2, MF6,<br />

MF8 und T05, dass höhere Temperaturen<br />

die Werkstoffe tendenziell<br />

etwas spröder machen. (Z80 wurde<br />

nicht untersucht, da die obere Temperaturgrenze<br />

bei +80 °C liegt). Die<br />

Änderungswerte bewegen sich jedoch<br />

in einem moderaten Rahmen.<br />

Weitere Untersuchungen sind erforderlich,<br />

um die Folgen der Temperaturalterung<br />

vom Einfluss des Wasserstoffs<br />

bei erhöhten Temperaturen zu<br />

unterscheiden.<br />

Zusammenfassung und<br />

Schlussfolgerung<br />

Die Ergebnisse zeigen keine Versprödung<br />

der getesteten Elastomere, nur<br />

bei einem TPU-Material eine leichte<br />

Erweichung. Extreme Anwendungstemperaturen<br />

von -40 °C und +85 °C<br />

beeinflussen die mechanischen Eigenschaften<br />

der getesteten Elastomere<br />

nicht kritisch. Die Druckverformungsreste<br />

unter Wasserstoffatmosphäre<br />

zeigen zum größten Teil keine signifikante<br />

Verschlechterung. Die Volumenänderung<br />

der getes teten Thermoplaste<br />

im Kontakt mit Wasserstoff<br />

liegt bei etwa 1 Prozent und hängt<br />

nicht vom Füllstoffgehalt ab. Die Änderung<br />

der mechanischen Eigenschaften<br />

variiert je nach Werkstoff,<br />

betrug hierbei aber generell weniger<br />

als 5 Prozent. Der Einfluss von Wasserstoff<br />

bei hohen Temperaturen<br />

zeigt eine leichte Versprödung der Polymere.<br />

Weitere Untersuchungen sind<br />

erforderlich, um Temperatureffekte<br />

von den Einflüssen des Wasserstoffs<br />

zu unterscheiden. Bei der Bewertung<br />

der Studienergebnisse müssen Probenform,<br />

Herstellungsverfahren und<br />

spezifische Prüf parameter berücksichtigt<br />

werden. So weisen O-Ringe<br />

nach der Prüfung in Wasserstoff eine<br />

geringere Modifikation auf als Standardprüfkörper.<br />

Insgesamt zeigt<br />

sich, dass Wasserstoff keinen signifikanten<br />

Einfluss auf die untersuchten<br />

Werkstoffe hat, die Trelleborg eigens<br />

für den Einsatz in der Wasserstoff-<br />

Wertschöpfungskette entwickelt hat.<br />

Um jedoch eine sichere Verwendung<br />

von Dichtungswerkstoffen für Wasserstoff<br />

zu gewährleisten, empfiehlt<br />

Trelleborg je nach Anwendungsfall<br />

spezifische Tests.<br />

Auf dieser Grundlage wurden<br />

eigene Testspezifikationen erstellt,<br />

die nun im Trelleborg-Wasserstoff-<br />

Entwicklungszentrum umfassend validiert<br />

und gemeinsam mit den Kunden<br />

in den originalen Kundenkomponenten<br />

geprüft werden. Dadurch lässt<br />

sich die Entwicklungszeit verkürzen<br />

und die Aussagekraft der Versuche<br />

erheblich steigern.<br />

Weiterführende Informationen<br />

finden Sie auf<br />

www.trelleborg.com/seals.<br />

Die Originalstudie ist unter<br />

doi.org/10.61319/4IQN23QS<br />

nachzulesen.<br />

Trelleborg<br />

Sealing Solutions<br />

Trelleborg Sealing Solutions ist einer<br />

der führenden Entwickler, Hersteller<br />

und Lieferanten von polymerbasierten<br />

Autoren:<br />

Präzisionsdichtungen,<br />

Lagern und kundenspezifischen<br />

Polymer komponenten. Mit innovativen<br />

Lösungen erfüllt Trelleborg die<br />

anspruchsvollsten Anforderungen in<br />

der Luft- und Raumfahrt, der Automobilindustrie,<br />

der Medizintechnik und<br />

der allgemeinen Industrie. Das globale<br />

Netzwerk umfasst über 35 Produktionsstätten,<br />

mehr als 55 Customer<br />

Solution Center, 15 Research & Development<br />

Center und zwei Innovation<br />

Center. Das Unternehmen gehört<br />

zur Trelleborg Gruppe, die in rund<br />

40 Ländern vertreten ist und drei Geschäftsbereiche<br />

umfasst:<br />

Trelleborg Industrial Solutions,<br />

Trelleborg Sealing Solutions und<br />

Trelleborg Medical Solutions.<br />

Trelleborg Sealing Solutions Germany<br />

Schockenriedstr. 1, 70565 Stuttgart,<br />

Germany:<br />

Philipp Hirstein, M. Sc.<br />

Philipp.Hirstein@trelleborg.com<br />

Sandra Kofink, M. Sc.<br />

Sandra.Kofink@trelleborg.com<br />

Trelleborg Sealing Solutions Americas<br />

<strong>25</strong>09 Bremer Rd, Fort Wayne<br />

IN 46803, United States:<br />

Joel Thompson, M. Sc.<br />

Joel.Thompson@trelleborg.com<br />

Referenzen<br />

[1] Bundesministerium für Wirtschaft und Energie:<br />

Die Nationale Wasserstoffstrategie, June 2020<br />

[2] European Commission:<br />

A Hydrogen Strategy for a Climate-Neutral Europe, Brussels, June 2020<br />

[3] IEA: The Future of Hydrogen. Seizing Today's Opportunities, 2019<br />

[4] Trelleborg Sealing Solutions: www.trelleborg.com/de-de/seals/<br />

your-industry/hydrogen-sealing, visited on April 30, 2024. 12 22nd ISC<br />

[5] Barrera, O., Bombac, D., Chen, Y. et al.: Understanding and mitigating<br />

hydrogen embrittlement of steels: a review of experimental, modelling<br />

and design progress from atomistic to continuum.<br />

J Mater Sci 53, 6<strong>25</strong>1<strong>–</strong>6290, 2018.<br />

<strong>GREEN</strong> <strong>EFFICIENT</strong> <strong>TECHNOLOGIES</strong> 20<strong>25</strong><br />

21


Wasserstoff<br />

Zwei Funktionen <strong>–</strong> ein System:<br />

LiquiSonic ® optimiert Prozesse in der<br />

alkalischen Elektrolyse<br />

Zuverlässige KOH-Überwachung trifft innovative Gasblasenerkennung<br />

Alexandra Graf<br />

Der Controller zeigt zuverlässig beide Konzentrationswerte <strong>–</strong> KOH-Lauge und Gasblasenanteil<br />

Bild: SensoTech<br />

Alkalische Elektrolyse als Schlüsseltechnologie<br />

für grünen Wasserstoff<br />

Die alkalische Elektrolyse gilt als<br />

bewährte und skalierbare Methode<br />

zur Produktion von grünem Wasserstoff<br />

<strong>–</strong> insbesondere aufgrund der<br />

robusten Technologie und des Einsatzes<br />

kostengünstiger Materialien.<br />

Doch mit dem industriellen Hochlauf<br />

steigen auch die Anforderungen an<br />

Effizienz, Sicherheit und Prozesskontrolle.<br />

Zwei Faktoren stehen dabei<br />

besonders im Fokus: die exakte Überwachung<br />

der Kaliumhydroxid-Konzentration<br />

(KOH) im Elektrolyt sowie<br />

die zuverlässige Erkennung von Gasblasen<br />

nach dem Separator.<br />

Genau hier setzt die LiquiSonic ®<br />

Messtechnik von SensoTech an<br />

<strong>–</strong> mit einem innovativen, schallbasierten<br />

Inline-Messverfahren, das<br />

beides gleichzeitig und in Echtzeit<br />

ermöglicht.<br />

Die Herausforderung:<br />

Konzentration und Reinheit<br />

zuverlässig kontrollieren<br />

Die Konzentration der Kalilauge beeinflusst<br />

direkt den Wirkungsgrad<br />

der alkalischen Elektrolyse. Bereits<br />

kleine Prozessabweichungen führen<br />

zu erhöhtem Energieverbrauch. Herkömmliche<br />

Verfahren setzen häufig<br />

auf manuelle Probenahme und zeitverzögerte<br />

Laborauswertungen <strong>–</strong> aufwendig,<br />

fehleranfällig und nicht mehr<br />

zeitgemäß.<br />

Ein zusätzliches Risiko stellt die<br />

unerwünschte hohe Rückführung<br />

von Gas in den Prozess dar: Die Effizienz<br />

der Gasabtrennung wird gestört<br />

und die Reinheit des erzeugten Wasserstoffs<br />

beeinträchtigen. Eine zuverlässige<br />

Inline-Erkennung solcher Störungen<br />

war bislang kaum möglich<br />

<strong>–</strong> bis jetzt.<br />

Die Lösung: Inline-Messung mit<br />

LiquiSonic ®<br />

Das LiquiSonic ® System misst auf<br />

Basis der Schallgeschwindigkeit<br />

die KOH-Konzentration im Bereich<br />

von 0 % bis zur Sättigung (und sogar<br />

darüber hinaus) - mit einer Genauigkeit<br />

von ± 0,05 %. Dank Plug<br />

& Play Ansatz lässt sich der Sensor<br />

unkompli ziert in bestehende Anlagen<br />

integrieren <strong>–</strong> ohne aufwändige<br />

Umbauten.<br />

Die Messung erfolgt direkt in der<br />

Elektrolyt-Zirkulationsleitung und liefert<br />

sekundenschnelle Daten <strong>–</strong> ideal<br />

für eine gezielte Nachdosierung oder<br />

das Anfahren dynamischer Prozessfenster.<br />

Ein LiquiSonic ® Controller<br />

kann bis zu vier Sensoren verwalten<br />

und ermöglicht damit die zentrale<br />

Überwachung mehrerer Elektrolyseur-Stacks<br />

gleichzeitig.<br />

Mehr als eine KOH-Messung:<br />

Intelligente Gasblasenerkennung<br />

inklusive<br />

Neben der Konzentration überwacht<br />

das System auch das Schallsignal<br />

selbst. Da selbst kleinste<br />

Gasblasen charakteristische Profile<br />

verursachen, erkennt der Sensor<br />

deren Auftreten frühzeitig. Ein speziell<br />

entwickelter AI-basierter Algorithmus<br />

analysiert das Schallprofil<br />

kontinuierlich, so dass der Controller<br />

den Gasblasenanteil in Echtzeit<br />

ausgibt.<br />

Diese Funktion schafft nicht nur<br />

zusätzliche Sicherheit, sondern ermöglicht<br />

es, Unregelmäßigkeiten wie<br />

Separator-Störungen, erhöhte Rückströmung<br />

von Kalilauge oder defekte<br />

22 <strong>GREEN</strong> <strong>EFFICIENT</strong> <strong>TECHNOLOGIES</strong> 20<strong>25</strong>


Komponenten sofort zu erkennen <strong>–</strong> lange<br />

bevor sie kritisch werden.<br />

Anwendungserprobt und vielseitig<br />

einsetzbar für die Dekarbonisierung<br />

der Industrie<br />

In zahlreichen Anwendungen der Wasserstoffindustrie<br />

hat sich das Messsystem<br />

bereits bewährt. Die Kombination<br />

aus langlebigem Sensordesign,<br />

wartungs freier Messtechnik und einfacher<br />

Integration macht LiquiSonic ® zu<br />

einer idealen Lösung für die steigenden<br />

Anforderungen an Effizienz, Automatisierung<br />

und Prozesssicherheit in elektrochemischen<br />

Anwendungen.<br />

Und nicht nur dort: Das Mess prinzip<br />

kommt ebenfalls bei weiteren grünen<br />

Technologien wie der Amingaswäsche im<br />

SensoTech<br />

Seit über drei Jahrzehnten beschäftigt<br />

sich die SensoTech GmbH mit der Entwicklung,<br />

Fertigung und dem Verkauf<br />

von Inline-Analysesystemen für Prozesse<br />

in Flüssigkeiten. Mit weltweit installierten,<br />

hochpräzisen und innovativen<br />

Messsystemen zur Überwachung von<br />

Konzentrationen, Zusammensetzungen,<br />

Eigen schaftsänderungen oder Stoffumwandlungen<br />

direkt im Prozess bestimmt<br />

SensoTech entscheidend den Stand der<br />

Technik. Typische Anwendungen sind, neben<br />

der Konzentrations- und Dichtemessung,<br />

die Phasenerkennung sowie die<br />

Verfolgung von Reaktionen wie bei Polymerisations-<br />

und Kristallisationsprozessen.<br />

SensoTech Analysatoren setzen dabei<br />

Maß stäbe in der technologischen und<br />

qualitativen Wertigkeit, Bedienerfreundlichkeit<br />

und Reproduzierbarkeit der Messwerte.<br />

Spezielle Berechnungsverfahren<br />

und hochentwickelte Sensor technologien<br />

ermöglichen zuverlässige und schnelle<br />

Mess ergebnisse auch unter schwierigen<br />

Prozessbedingungen. Das Wissen<br />

und die Erfahrungen motivierter und<br />

engagierter SensoTech Mit arbeiter sind<br />

aus einer Vielzahl von unterschiedlichsten<br />

Applikationen bei namhaften Kunden aus<br />

der chemischen und pharmazeutischen<br />

Industrie, der Lebensmittel technologie,<br />

der Halbleitertechnik, der Automobilund<br />

Metall industrie sowie vielen weiteren<br />

Branchen gewachsen und eröffnen auch<br />

für neue Aufgabenstellungen ungeahnte<br />

Lösungsmöglichkeiten.<br />

Bereich Carbon Capture, der Methanolsynthese<br />

und der Produktion von grünem<br />

Ammoniak zum Einsatz <strong>–</strong> überall dort, wo<br />

Konzentrationen und Prozessstabilität<br />

entscheidend sind.<br />

Fazit: Prozesssicherheit für die grüne<br />

Transformation<br />

Mit LiquiSonic ®<br />

bietet SensoTech ein<br />

inno vatives Messgerät, das klassische<br />

Prozessgrenzen überschreitet: Konzentrationsbestimmung<br />

und Störungserkennung<br />

in einem System, robust und exakt<br />

<strong>–</strong> ideal für die Anforderungen der industriellen<br />

Wasserstofferzeugung und darüber<br />

hinaus. Wer Effizienz, Sicherheit<br />

und Skalierbarkeit in der Prozessführung<br />

ernst nimmt, kommt an dieser Technologie<br />

nicht vorbei.<br />

Abb. 1: Die Gasblasenerkennung erfolgt in<br />

Sekundenschnelle durch KI-gestützte Auswertung<br />

des Schallsignals <strong>–</strong> unterstützt durch<br />

ein robustes Sensordesign mit materialseitigem<br />

Schutz vor Wasserstoffversprödung für den<br />

langjährigen Einsatz. Bild: SensoTech<br />

Autorin:<br />

Alexandra Graf<br />

Head of Application and Training<br />

SensoTech GmbH<br />

Steinfeldstr. 1<br />

39179 Magdeburg-Barleben<br />

www.sensotech.com<br />

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Ihr globaler Partner<br />

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Ideal für hochviskose Medien<br />

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Verfügbar für Anwendungen,<br />

die ATEX erfordern<br />

Keine externen Dienstleistungen,<br />

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erforderlich<br />

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nicht mit dem Kauf auf<br />

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von der Inbetriebnahme,<br />

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Wasserstoff<br />

Blitz- und Überspannungsschutz für Wasserstoffanlagen<br />

<strong>–</strong> mehr Sicherheit für einen<br />

wesentlichen Energieträger der Zukunft<br />

Tobias Braun und Raphael Iberl-Weber<br />

<br />

Bild: H-Tec Systems<br />

Im Rahmen des europäischen<br />

Klima gesetzes mit dem Ziel der<br />

Klima neutralität bis 2050 und einer<br />

Senkung der Treibhausgase um mindestens<br />

55 Prozent bis 2030 gegenüber<br />

1990 [1], wird Wasserstoff zu<br />

einem sehr wichtigen Energieträger<br />

der Zukunft werden. Wasserstoff<br />

als gut speicherbares und leicht zu<br />

transportierendes Medium wird einen<br />

bedeutenden Stellenwert bei<br />

der Speicherung von überschüssigen<br />

Energien einnehmen, wie sie<br />

z.B. an Wochenenden mit verrin-<br />

Abb. 1: Ursachen von Überspannungen<br />

gerten Abnahmeverbrauch entstehen.<br />

Da die in beispielsweise Onund<br />

Offshore-Windparks oder auch<br />

die in Solarparks erzeugte Energie<br />

nicht immer in das Netz eingespeist<br />

werden kann, wird, neben batteriegestützten<br />

Speichersystemen, vor<br />

allem im Langzeitbereich, Wasserstoff<br />

ein wesentlicher Faktor beim<br />

Speichern von Energie werden.<br />

Die vielfältige Technik rund um die<br />

Erzeugung, Speicherung, Transport<br />

und Nutzung von Wasserstoff ist sensibel<br />

für transiente Überspannungen<br />

Diese können durch direkte und indirekte<br />

Blitzeinschläge oder auch<br />

durch gekoppelte Störeinflüsse wie<br />

beispielsweise Schalthandlungen,<br />

Lastspitzen induktiver Verbraucher,<br />

Erd-/Kurzschlüsse verursacht werden<br />

(Abb. 1).<br />

Normative Betrachtung zu<br />

Wasserstoffanlagen<br />

Wasserstoff gehört zu den explosivsten<br />

Gasen und ist daher in die<br />

Zündgruppe IIC eingeordnet. Entsprechend<br />

hoch sind auch die Anforderungen<br />

an die Sicherheit dieser<br />

Anlagen. Sowohl die Erzeugung<br />

von Wasserstoff als auch alle nachgelagerten<br />

Prozesse wie Transport<br />

und Lagerung müssen sicher ausgelegt<br />

und betrieben werden. Bei der<br />

Planung sowie Installation von Blitzschutzmaßnahmen<br />

bei Ex-Anlagen,<br />

sind einschlägige Gesetze, Verordnungen,<br />

technische Regeln sowie Normen<br />

zwingend zu berücksichtigen.<br />

Für die Gefährdung von Personen<br />

24 <strong>GREEN</strong> <strong>EFFICIENT</strong> <strong>TECHNOLOGIES</strong> 20<strong>25</strong>


Wasserstoff<br />

Blitzschutzzonenkonzept<br />

Abb. 2: SPDs in eigensicheren Messkreisen<br />

in Ex-Anlagen sowie in deren Umgebung,<br />

hat der Betreiber, unabhängig<br />

von der Anzahl der Beschäftigten,<br />

generell eine Gefährdungsbeurteilung<br />

zu erstellen. Hierzu gehört mindestens<br />

die Erstellung eines Explosionsschutzdokumentes<br />

und eines<br />

Ex-Zonenplans. Diese Doku mente<br />

sind die Grund lage für die Auslegung<br />

des Blitzschutz systems.<br />

Schutzeinrichtungen sind ganzheitlich<br />

zu betrachten und müssen<br />

mögliche Wechselwirkungen<br />

als Gefahrenpotential berücksichtigen.<br />

Gemäß vorhandenen Normen<br />

und gesetzlichen Vorgaben, ist für<br />

Wasserstoffanlagen mindestens die<br />

Blitzschutzklasse LPL II zu errichten.<br />

In der DIN EN 1127-1 [2] und TRGS<br />

723 werden Methoden zur Identifizierung<br />

und Bewertung von gefährlichen<br />

Situationen, welche zu Explosionen<br />

führen können sowie die für die<br />

erforderliche Sicherheit geeigneten<br />

Entwurfs- und Konstruktionsmaßnahmen<br />

festlegt.<br />

Die DIN EN IEC 60079-0 [3] ist<br />

die Basis zu den weiteren Normen<br />

dieser Reihe, die sich überwiegend<br />

auf die einzelnen Zündschutzarten<br />

bezie hen. Sie enthält allgemeinen<br />

Anforderungen an die Konstruk tion,<br />

Prüfung und Kennzeichnung von<br />

elektrischen Geräten und Ex-Bauteilen,<br />

welche für die Verwendung<br />

in explosionsgefährdeten Bereichen<br />

bestimmt sind.<br />

In der DIN EN IEC 60079-14 [4]<br />

wird der Potentialausgleich als eine<br />

grundlegende Anforderung an die<br />

Sicher heit von elektrischen Anlagen<br />

in explosionsgefährdeten Bereichen<br />

beschrieben. Dabei gehen<br />

die Anforderungen an den Potentialausgleich<br />

in explosionsgeschützten<br />

elektrischen Anlagen nach DIN<br />

EN IEC 60079-14 über das in der<br />

Errichternorm DIN V<strong>DE</strong> 0100-410<br />

[5] geforderte Schutzziel „Schutz vor<br />

elektrischen Schlag“ weit hinaus. So<br />

wird für den Explosionsschutz zum<br />

Hauptpotentialausgleich ein zusätzlicher<br />

Potentialausgleich nach DIN EN<br />

IEC 60079-14 benötigt.<br />

Eigensichere Produkte werden<br />

weiter nach einer Zoneneignung<br />

katego risiert, gemäß DIN EN IEC<br />

60079-11 [5] geprüft und entsprechend<br />

gekennzeichnet einschließlich<br />

der ATEX-Zertifizierungsnummer.<br />

In explosionsgefährdeten Bereichen<br />

besteht nicht nur Gefahr durch die<br />

Auswirkungen des direkten Blitzeinschlags,<br />

sondern auch die Gefährdung<br />

durch die elektromagnetische<br />

Wirkung des Blitzstroms auf die<br />

Installation der elektrischen Anlage<br />

sowie durch eingeführte metallene<br />

Installationen. Bei gleichzeitigem Vorhandensein<br />

einer explosionsfähigen<br />

Atmosphäre kann dann die bei einem<br />

Überschlag freiwerdende Zündenergie<br />

jederzeit zum Brand oder zu einer<br />

Explosion führen.<br />

Das Einkoppeln von äußerer<br />

Energie kann beispielsweise durch direkten<br />

oder indirekten Blitzeinschlag<br />

galvanisch, induktiv oder kapazitiv<br />

erfolgen. Da die Zündenergie von<br />

Wasserstoff gering ist, sind selbst<br />

elektro statische Entladungen und so<br />

beispielsweise auch energiearme, mit<br />

dem menschlichen Auge nicht sichtbare,<br />

Überschläge im Bereich der<br />

Erdungs anlage oder der Potentialausgleichssysteme,<br />

zu beachten.<br />

Aus diesem Grund ist es enorm<br />

wichtig für die Sicherheit der Gesamtanlage,<br />

ein in sich geschlossenes und<br />

aufeinander abgestimmtes und sehr<br />

detailliertes Schutzkonzept zu realisieren.<br />

Das so genannte Blitz-Schutzzonen-Konzept.<br />

Es wird in der DIN EN<br />

62305-4 [6] beschrieben. Sehr häufig<br />

sind im Ex-Bereich eigen sichere<br />

Messkreise anzutreffen. Anforderungen<br />

an den Blitzschutz von eigensicheren<br />

Messkreisen werden in<br />

Norm DIN EN 60079-14 aufgeführt.<br />

Für die Beherrschung von Überspannungen<br />

in explosionsgefährdeten<br />

Anlagen ist insbesondere die DIN EN<br />

62305-4 zu beachten.<br />

Äußerer Blitzschutz<br />

Abb. 3: Beispielhafte Darstellung von Ex-Zonen und Blitzschutzzonenkonzept<br />

Der äußere Blitzschutz hat die Aufgabe,<br />

alle Blitzeinschläge, einschließlich<br />

seitlicher Einschläge, in<br />

die bauliche Anlage einzufangen,<br />

den Blitzstrom vom Einschlagpunkt<br />

zur Erde abzuleiten und in der Erde<br />

zu verteilen, ohne dass durch thermische,<br />

mechanische oder elektrische<br />

Wirkungen Schäden an der zu<br />

schützenden baulichen Anlage auftreten.<br />

Die Maßnahmen hierzu sind<br />

<strong>GREEN</strong> <strong>EFFICIENT</strong> <strong>TECHNOLOGIES</strong> 20<strong>25</strong><br />

<strong>25</strong>


Wasserstoff<br />

isolierter Systeme haben sich mittlerweile<br />

hochspannungsfeste isolierte<br />

Leitungen (HVI-Leitungen) im Bereich<br />

von Ex-Anlagen umfassend durchgesetzt.<br />

Wichtig bei der Auswahl von<br />

HVI-Leitungen sind u.a. folgende<br />

Kriterien:<br />

Abb. 4: Getrenntes Fangsystem mit Tele-Blitzschutzmasten<br />

umfassend in der DIN EN 62305-3 [6]<br />

beschrieben. Darüber hinaus werden<br />

im Anhang D dieser Norm zusätzliche<br />

Hinweise für explosionsfähige Anlagen<br />

gegeben.<br />

Fangeinrichtungen<br />

In explosionsgefährdeten Bereichen<br />

müssen die Fangeinrichtungen nach<br />

Blitzschutzklasse II errichtet und<br />

grundsätzlich als getrenntes System<br />

unter Einhaltung des geforderten<br />

Trennungsabstandes s ausgeführt<br />

werden. Dabei sind die Ex-Zonen zu<br />

beachten.<br />

Um Trennungsabstände sicher<br />

einzuhalten, müssen gemäß DIN<br />

EN 62305-3, Anhang D alle Teile des<br />

externen Blitzschutzsystems (Fangeinrichtung<br />

und Ableitungen), mindestens<br />

einen Meter von einem<br />

explosionsgefährdeten Bereich entfernt<br />

sein. Wenn dies nicht möglich<br />

ist, sollten die in einem explosionsgefährdeten<br />

Bereich verlaufenden<br />

Leiter vorzugsweise durchgängig<br />

ohne Klemmverbindungen sein oder<br />

es müssen blitzstromtragfähige Verbindungen<br />

hergestellt werden. Darüber<br />

hinaus muss in explosionsgefährdeten<br />

Bereichen ein versehentliches<br />

Lösen von Verbindungen verhindert<br />

werden.<br />

Ableitungen<br />

Um das Auftreten von Schäden bei<br />

der Ableitung des Blitzstromes zur<br />

Erdungsanlage zu verringern, sind<br />

die Ableitungen so anzubringen, dass<br />

vom Einschlagpunkt zur Erde<br />

• wenn möglich mehrere parallele<br />

Strompfade bestehen<br />

• die Länge der Stromwege so kurz<br />

wie möglich gehalten wird und<br />

• die Verbindungen zum Potentialausgleich<br />

überall dort hergestellt<br />

werden, wo es notwendig ist.<br />

• Ein Potentialausgleich auf Höhe<br />

des Erdbodens und darüber in<br />

Abständen von 10 m hat sich<br />

bewährt.<br />

Als Ableitungen dürfen auch natürliche<br />

Bestandteile der Anlage verwendet<br />

werden, wenn sie stromtragfähig<br />

und dauerhaft miteinander verbunden<br />

sind.<br />

Bilder: H-TEC SYSTEMS<br />

Bei der Ausführung getrennter,<br />

Abb. 5: Schutz von Ausblasöffnungen - Ex-Zone 1: a) falsche Lösung (links), b) richtige<br />

Lösung (rechts)<br />

• Stoßstromtragfähigkeit<br />

• Trennungsabstand<br />

• Unabhängiger Funktionsnachweis/3rd<br />

Party approval<br />

• Klassifizierung des Brandverhaltens<br />

Erdung<br />

Um Potentialdifferenzen und einer<br />

damit einhergehenden unmittelbaren<br />

Funkenbildung zwischen<br />

räumlich und funktionell getrennten<br />

Erdungsanlagen zu vermeiden, empfiehlt<br />

es sich für jedes einzelne Gebäude<br />

oder jeden Anlagenteil eine<br />

eigene Erdungsanlage zu errichten<br />

und diese dann miteinander zu vermaschen.<br />

Abb. 6: Erderanordnungen Typ B nach<br />

DIN EN 62305-3<br />

Gemäß DIN EN 62305-3, Anhang<br />

D soll vorzugsweise eine Typ<br />

B-Erdungsanlage (Abb. 6) zur Anwendung<br />

kommen. Hierbei handelt es<br />

sich um einen Ringerder, der mindestens<br />

80 % erdfühlig verlegt ist. Es ist<br />

ein niedriger Erdungswiderstand von<br />


Wasserstoff<br />

Abb. 7: Beispielhafter Potentialausgleich inkl. Ex-Potentialausgleich im Bereich MSR und Gasversorgung<br />

Tanks (mindestens einmalige Erdung)<br />

in Tank-Farmen stattfinden muss.<br />

Rohrleitungen können dabei als Verbindungsstrecken<br />

genutzt werden.<br />

Isolierte Tanks oder Behälter müssen<br />

bis zu 20 m einfach und bei über 20 m<br />

zweifach geerdet werden.<br />

Ebenso müssen bei Füllstationen<br />

die Auswirkungen von Bahnströmen,<br />

Streuströmen, elektrischen Zugsicherungen,<br />

kathodischen Korrosionsschutzanlagen<br />

und dergleichen berücksichtigt<br />

werden.<br />

Bei der Auswahl des Erdungsmaterials<br />

ist darauf zu achten, dass die<br />

Erdungsbauteile selbst korrosionssicher<br />

ausgelegt sind und zudem<br />

eine Korrosionsbeeinflussung anderer<br />

im Erdreich verlegter Systeme wie<br />

z. B. Rohrleitungen vermieden wird.<br />

In explosionsgefährdeten Bereichen<br />

sollten Erdermaterialien aus nichtrostenden<br />

Stahl V4A verwendet werden.<br />

Ex-Potentialausgleich<br />

Der Potentialausgleich wird für alle<br />

errichteten elektrischen Verbraucheranlagen<br />

gefordert. Der Potentialausgleich<br />

nach DIN V<strong>DE</strong> 0100-410 [7]<br />

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Wasserstoff<br />

Abb. 8: Zündfunkenfreie unter Gasatmosphäre blitzstromgeprüfte PAS EX für Zone 1/21 und<br />

2/22 mit gegen Selbstlockern gesicherten Anschlüssen<br />

und DIN V<strong>DE</strong> 0100-540 [8] beseitigt<br />

Potentialunterschiede, d.h. verhindert<br />

gefährliche Berührungsspannungen<br />

und reduziert mögliche<br />

Funkenbildungen, z.B. zwischen<br />

dem Schutzleiter und z.B. metallenen<br />

Rohrleitungen (fremde leitfähige<br />

Teile). Für explosionsgefährdete<br />

Bereiche sind zusätzlich DIN<br />

EN IEC 60079-10-1 [9] und DIN EN<br />

IEC 60079-14 zu beachten. Abb. 7<br />

zeigt beispielhaft einen Potentialausgleich<br />

im Bereich der MSR und<br />

Gasversorgung.<br />

Isolierstücke in Rohrleitungen haben<br />

analog zu allen elektrischen Systemen<br />

eine begrenzte Isolations festigkeit.<br />

Damit diese in ihrer Lebens dauer<br />

nicht beeinträchtigt oder bei Störimpulsen,<br />

die über der Isolationsfestigkeit<br />

liegen, nicht zerstört werden,<br />

empfiehlt es sich explosionsgeschützte<br />

Trennfunken strecken einzusetzen,<br />

die ein Über- oder Durchschlagen<br />

der Isolierflansche verhindern.<br />

Gemäß DIN EN 62305-3, Anhang D<br />

können Rohrleitungen als Potentialausgleichsverbindungen<br />

genutzt werden,<br />

sofern die dauerhafte Verbindung<br />

sichergestellt ist.<br />

Die Potentialausgleichsschiene<br />

als zentrales Bauelement muss alle in<br />

der Praxis vorkommenden Anschlussleitungen<br />

und Querschnitte kontaktsicher<br />

klemmen, stromtrag fähig sein<br />

und der Korrosionsfestigkeit genügen.<br />

Darüber hinaus ist in explosionsgefährdeten<br />

Bereichen, insbesondere<br />

in Ex-Zonen 0 und 1 unbedingt darauf<br />

zu achten, dass eine absolute Zündfunkenfreiheit<br />

gewährleistet und ein<br />

Mechanismus gegen Selbstlockern<br />

gegeben ist. Bauteile wie Bandrohrschellen,<br />

Parallel verbinder, Klemmen,<br />

Potentialausgleichsschienen (Abb. 8),<br />

Anschlusselemente für Kabeltragsysteme<br />

und Trennfunkenstrecken<br />

sollten immer explizit für den Ex-Bereich<br />

ausgewiesen und durch eine<br />

Herstellererklärung belegt sein.<br />

Überspannungsschutz für die<br />

Energietechnik<br />

Die Anforderungen an Überspannungsschutzgeräte<br />

der Energietechnik,<br />

sind in DIN V<strong>DE</strong> 0100-534<br />

definiert. Entsprechend der Anforderungen<br />

und Belastungen an den<br />

Abb. 9: Blitz- und Überspannungsschutz von Wasserstofferzeugungsanlagen<br />

28 <strong>GREEN</strong> <strong>EFFICIENT</strong> <strong>TECHNOLOGIES</strong> 20<strong>25</strong>


Wasserstoff<br />

Abb. 10: Wasserstofftankstelle <strong>–</strong> Schutz vor den Auswirkungen einer Blitzentladung<br />

gewählten Installationsorten sind<br />

die Überspannungsschutzgeräte in<br />

SPD Typ 1, 2 und 3 eingeteilt und<br />

werden nach DIN EN 61643-11 [10]<br />

geprüft.<br />

Leistungsfähige Überspannungs-<br />

Ableiter SPD Typ 1 oder so genannte<br />

Kombi-Ableiter SPD Typ 1+2 auf<br />

Funken streckenbasis werden an<br />

der Zonengrenze LPZ 0A auf LPZ 1<br />

und höher eingesetzt, da diese energiereiche<br />

10/350 µs-Blitzströme<br />

mehrmals zerstörungsfrei führen<br />

müssen und somit ein Eindringen<br />

von zerstörenden Blitz-Teilströmen<br />

in die elektrische Anlage eines Gebäudes<br />

verhindern. Am Übergang<br />

der Blitzschutzzone LPZ 0B auf LPZ 1<br />

und höher oder Blitzschutzzone<br />

LPZ 1 auf LPZ 2 und höher, werden<br />

SPD Typ 2 zum Schutz vor Überspannungen<br />

eingesetzt. Ihr Ableitvermögen<br />

liegt im Bereich von einigen<br />

10 kA (8/20 µs). Für den Endgeräteschutz<br />

sorgt ein SPD Typ 3 (Übergang<br />

Blitzschutzzone LPZ 2 auf LPZ 3<br />

und höher).<br />

Damit SPDs untereinander sicher<br />

selektiv wirken, ist eine energetische<br />

Koordination der einzelnen SPD<br />

unabdingbar.<br />

Überspannungsschutz für die<br />

Informationstechnik<br />

Neben der Absicherung der energietechnischen<br />

Versorgungsseite müssen<br />

zwingend auch der Bereich der<br />

Informationstechnik (MSR, Daten,<br />

Antenne) geschützt werden.<br />

Sind Überspannungsschutzgeräte<br />

direkt in den eigensicheren<br />

Messkreis integriert, so sind auch alle<br />

Bedingungen nach DIN EN 60079-14,<br />

DIN EN 60079-11 und DIN EN 60079-<br />

<strong>25</strong> [11] einzuhalten.<br />

Schutzkonzept für<br />

Wasserstoff erzeugungs- und<br />

Betankungsanlagen<br />

Im Regelfall werden Wasserstofferzeugungsanlagen<br />

nach Blitzschutzklasse<br />

LPL II geplant. Wird von dieser allgemeinen<br />

Vorgabe abgewichen, muss<br />

eine Risikobetrachtung nach DIN EN<br />

62305-2 [5] durchgeführt werden.<br />

Entsprechend der definierten<br />

Blitzschutzklasse ergeben sich die geometrischen<br />

Abmessungen des äußeren<br />

Blitzschutzes, die unter Beachtung<br />

der bereits vorhandenen Ex-Zonen in<br />

einem Blitzschutzsystem umzusetzen<br />

sind. Bei der Erdungsanlage sind zusätzlich<br />

zu den Forderungen der DIN<br />

EN 62305-3 und der DIN 18014 [12]<br />

auch die Anforderungen bzgl. auftretender<br />

Kurzschlussströme bei der Bemessung<br />

von Bauteilen der Erdungsanlage<br />

in Einklang zu bringen. Dies<br />

gilt besonders bei Wasserstofferzeugungsanlagen,<br />

wo durch den Einsatz<br />

leistungsstarker Elektrolyse-Anlagen<br />

mit Nennleistungen von einigen<br />

100 kW mit hohen Kurzschlussströmen<br />

zu rechnen ist.<br />

Auf Basis definierter Blitzschutzzonen<br />

kann ein kaskadierter, koordinierter<br />

Einsatz von energie- und<br />

informationstechnischen SPD nach<br />

DIN V<strong>DE</strong> 0100-534 [13] und DIN CLC/<br />

TS 61643-22 [14] geplant werden.<br />

(Abb. 9 und 10).<br />

Entsprechend DIN EN 62305-3<br />

müssen auch Risiken hinsichtlich auftretender<br />

Berührungs- oder Schrittspannungen<br />

beachtet und entsprechende<br />

Maßnahmen ergriffen<br />

werden.<br />

Fazit<br />

Arbeiten mit Wasserstoff bedeutet,<br />

sich immer auch der hohen Explosions­<br />

<strong>GREEN</strong> <strong>EFFICIENT</strong> <strong>TECHNOLOGIES</strong> 20<strong>25</strong><br />

29


Wasserstoff<br />

gefahr des Gases bewusst zu sein. Die<br />

BetrSichV [15] ist eine Umsetzung der<br />

EU- Richtlinie 2009/104/EG über Mindestanforderungen<br />

an Sicherheit und<br />

Gesundheitsschutz bei der Nutzung<br />

von Arbeitsmitteln durch Arbeitnehmer<br />

im Arbeitsprozess in nationales<br />

Recht, die auf dem Arbeits schutzgesetz<br />

basiert. Technische Richtlinien für die<br />

Betriebs sicherheit (TRBS) und für Gefahrstoffe<br />

(TRGS) konkretisieren die<br />

jeweiligen Verordnungen und geben<br />

den Betreibern Hinweise zur Gefährdungsbeurteilung.<br />

Sie empfehlen<br />

Schutzmaßnahmen für die jeweilige<br />

Zündquelle und dazu gehört auch der<br />

Schutz vor den Auswirkungen eines<br />

Blitzeinschlages und der Schutz vor<br />

Überspannungen.<br />

Wird ein Blitz-Schutzzonen-Konzeptes<br />

bereits bei der Planung und<br />

Ausführung unter Berücksichtigung<br />

von Ex-Bereichen erstellt, lassen sich<br />

die Risiken einer Funkenbildung durch<br />

Direkteinschlag oder Entladen von leitungsgebundenen<br />

und induzierten<br />

Störenergien auf eine sicherheitstechnisch<br />

und auch wirtschaftlich vertretbare<br />

Größe reduzieren.<br />

Autoren:<br />

Tobias Braun<br />

Head of Corp. Portfolio Management<br />

Industry<br />

Raphael Iberl-Weber<br />

Key Account Manager Industry<br />

<strong>DE</strong>HN SE<br />

Literatur<br />

[1] Mehr Emissionshandel und erneuerbare Energie - EU-Klimaschutzpaket:<br />

Fit For 55: EU-Klimaschutzpaket Fit For 55 | Bundesregierung<br />

[2] DIN EN 1127-1 Explosionsfähige Atmosphären - Explosionsschutz - Teil 1:<br />

Grundlagen und Methodik; Deutsche Fassung EN 1127-1:2019<br />

[3] DIN EN IEC 60079-0 V<strong>DE</strong> 0170-1:2019-09: Explosionsgefährdete Bereiche:<br />

Teil 0: Betriebsmittel <strong>–</strong> Allgemeine Anforderungen (IEC 60079-0:2017);<br />

Deutsche Fassung EN IEC 60079-0:2018<br />

[4] DIN EN IEC 60079-14 V<strong>DE</strong> 0165-1:2014-10: Explosionsgefährdete Bereiche:<br />

Teil 14: Projektierung, Auswahl und Errichtung elektrischer Anlagen<br />

(IEC 60079-14:2013); Deutsche Fassung EN 60079-14:2014<br />

[5] DIN EN 60079-11 (V<strong>DE</strong> 0170-7): 2012; Explosionsgefährdete Bereiche <strong>–</strong><br />

Teil 11: Geräteschutz durch Eigensicherheit „i“ E DIN EN 60079-11 V<strong>DE</strong><br />

0170-7:2021-10 Explosionsgefährdete Bereiche: Teil 11: Geräteschutz<br />

durch Eigensicherheit „i"<br />

[6] DIN EN 62305: DIN EN 62305-1 (V<strong>DE</strong> 0185-305-1): 2012; Blitzschutz Teil 1:<br />

Allgemeine Grundsätze<br />

DIN EN 62305-2 (V<strong>DE</strong> 0185-305-2): 2013; Blitzschutz Teil 2: Risiko-Management<br />

DIN EN 62305-3 (V<strong>DE</strong> 0185-305-3): 2012; Blitzschutz Teil 3: Schutz von<br />

baulichen Anlagen und Personen<br />

DIN EN 62305-4 (V<strong>DE</strong> 0185-305-4): 2012; Blitzschutz Teil 4: Elektrische und<br />

elektronische Systeme in baulichen Anlagen<br />

[7] DIN V<strong>DE</strong> 0100-410 V<strong>DE</strong> 0100-410:2018-10: Errichten von Niederspannungsanlagen:<br />

Teil 4-41: Schutzmaßnahmen <strong>–</strong> Schutz gegen elektrischen<br />

Schlag<br />

[8] DIN V<strong>DE</strong> 0100-540 V<strong>DE</strong> 0100-540:2024-06: Errichten von Niederspannungsanlagen:<br />

Teil 5-54: Auswahl und Errichtung elektrischer Betriebsmittel<br />

<strong>–</strong> Erdungsanlagen und Schutzleiter<br />

[9] DIN EN IEC 60079-10-1 V<strong>DE</strong> 0165-101:2022-02 Explosionsgefährdete Bereiche:<br />

Teil 10-1: Einteilung der Bereiche <strong>–</strong> Gasexplosionsgefährdete Bereiche<br />

[10] 61643-11 IN EN 61643-11 V<strong>DE</strong> 0675-6-11:2019-03: Überspannungsschutzgeräte<br />

für Niederspannung Teil 11: Überspannungsschutzgeräte für den<br />

Einsatz in Niederspannungsanlagen <strong>–</strong> Anforderungen und Prüfungen<br />

[11] DIN EN IEC 60079-<strong>25</strong> V<strong>DE</strong> 0170-10-1:2024-01 Explosionsgefährdete Bereiche:<br />

Teil <strong>25</strong>: Eigensichere Systeme<br />

[12] DIN 18014:2023-06: Erdungsanlagen für Gebäude - Planung, Ausführung<br />

und Dokumentation<br />

[13] DIN V<strong>DE</strong> 0100-534 V<strong>DE</strong> 0100-534:2016-10: Errichten von Niederspannungsanlagen:<br />

Teil 5-53: Auswahl und Errichtung elektrischer Betriebsmittel<br />

<strong>–</strong> Trennen, Schalten und Steuern <strong>–</strong> Abschnitt 534: Überspannungs-<br />

Schutzeinrichtungen (SPDs)<br />

[14] DIN CLC/TS 61643-22 V<strong>DE</strong> V 0845-3-2:2017-06: Überspannungsschutzgeräte<br />

für Niederspannung: Teil 22: Überspannungsschutzgeräte für den<br />

Einsatz in Telekommunikations- und signalverarbeitenden Netzwerken <strong>–</strong><br />

Auswahl und Anwendungsprinzipien<br />

[15] Betriebssicherheitsverordnung (BetrSichV), Stand 03.02.2015; Verordnung<br />

über Sicherheit und Gesundheitsschutz bei der Verwendung von Arbeitsmitteln<br />

[16] Gefahrstoffverordnung (GefStoffV), Stand 26.11.2010 Verordnung zum<br />

Schutz vor Gefahrstoffen<br />

30 <strong>GREEN</strong> <strong>EFFICIENT</strong> <strong>TECHNOLOGIES</strong> 20<strong>25</strong>


Elektrische Energie<br />

Quo vadis, Smart Meter?<br />

Bastian Gierull<br />

Leider viel zu häufig anzutreffende Situation in deutschen Kellern <strong>–</strong> neben einem fortschrittlichen SmartMeter werkelt immer noch Großvaters<br />

analoger Ferrariszähler vor sich hin.<br />

Bild: Octopus Energy Germany<br />

Smart Meter sind das Herzstück<br />

einer digitalen Energiewende. Mit<br />

dem Umstieg auf erneuerbare<br />

Energien, aber auch durch den<br />

Wandel privater Haushalte zu Prosumern,<br />

wird es immer wichtiger,<br />

deren Stromverbrauch zu flexibilisieren<br />

und intelligent in das Netz<br />

zu integrieren. Millionen von Häusern<br />

mit Photovoltaik auf dem Dach,<br />

einem E-Auto in der Garage und<br />

einer Wärmepumpe stellen eine<br />

gewaltige Chance für unser Energiesystem<br />

dar, wenn sie sich netzdienlich<br />

verhalten, oder ein teures<br />

Risiko, wenn sie das nicht tun.<br />

Die wichtigste Voraussetzung<br />

für eine intelligente Nutzung ist<br />

ein Smart Meter, also ein intelligentes<br />

Messsystem, kurz iMSys. Das<br />

Problem: In Deutschland liegt die<br />

Abdeckung gerade einmal bei rund<br />

2 Prozent der Haushalte. Seit etwa<br />

10 Jahren wissen wir, dass die kleinen<br />

Geräte Kerninfrastruktur für<br />

ein Smart Grid sind, während unsere<br />

europäischen Nachbarn heute<br />

in den letzten Zügen ihres Rollouts<br />

liegen <strong>–</strong> Frankreich, Spanien, Italien<br />

und die skandinavischen Länder<br />

sind bei fast 100 Prozent <strong>–</strong> steht<br />

Deutschland noch in den Startlöchern.<br />

In den meisten Haushalten<br />

hierzulande hängt weiterhin<br />

die gleiche Technologie, die wir seit<br />

mehr als 100 Jahren nutzen.<br />

Bremsende Regulatorik<br />

Der wichtigste Grund dafür, dass<br />

der Rollout hier so träge vorangeht,<br />

ist der überregulierte deutsche Sonderweg.<br />

In anderen Ländern haben<br />

Smart Meter vor allem eine Funktion:<br />

Sie übermitteln live Verbrauchsdaten,<br />

etwa alle 30 oder 15 Minuten.<br />

So schaffen sie Transparenz für die<br />

Verbraucher, erübrigen das persönliche<br />

Ablesen im Keller und liefern die<br />

Datenbasis für intelligente Tarife und<br />

Steuerung. In Deutschland dagegen<br />

sprechen wir von einem Smart Meter,<br />

meinen aber eigentlich einen digitalen<br />

Zähler, der den Stromverbrauch<br />

misst, ein Smart Meter Gateway, um<br />

diese Daten sicher zu übermitteln,<br />

und eine Steuerbox, mit der die Netzbetreiber<br />

direkt den Verbrauch eines<br />

Hauses abregeln können. Zusätzlich<br />

ist in den meisten Fällen auch noch<br />

ein HEMS (Home Energy Management<br />

System) notwendig.<br />

So verbaut man in deutschen<br />

Kellern eine ganze Reihe an Hardware,<br />

bekommt dafür aber auch<br />

eine außerordentlich sichere Datenverbindung<br />

und die Möglichkeit,<br />

direkt zu steuern <strong>–</strong> zumindest in<br />

der Theorie. In der Praxis geht dieser<br />

Sonderweg einher mit einer<br />

Unmenge an Bürokratie und Regulierung<br />

und kostet ein Vielfaches<br />

von dem, was unsere europäischen<br />

Nachbarn pro Smart Meter zahlen.<br />

Die Folge ist ein zäher Rollout.<br />

<strong>GREEN</strong> <strong>EFFICIENT</strong> <strong>TECHNOLOGIES</strong> 20<strong>25</strong><br />

31


Elektrische Energie<br />

Kann viel <strong>–</strong> kostet auch viel<br />

Der Preis ist dabei eines der größten<br />

Probleme. Pro Haushalt und Jahr entstehen<br />

in Deutschland Kosten von<br />

230 Euro. Die Haushalte selbst bezahlen<br />

davon 100 Euro <strong>–</strong> 50 Euro für<br />

den Zähler und 50 Euro für die Steuerbox<br />

<strong>–</strong> und weitere 130 Euro werden<br />

über die Netzgebühren auf alle<br />

Verbraucher umgelegt, also auch auf<br />

diejenigen, die keinen direkten Vorteil<br />

daraus ziehen. Zum Vergleich, in<br />

Frankreich kostet ein Smart Meter<br />

22 Euro. Dort zahlt der Haushalt nach<br />

dem Umstieg keinen Cent extra.<br />

Eine weitere Herausforderung ist<br />

die technische Umsetzung. Trotz der<br />

Alternative wettbewerblicher Messstellenbetreiber<br />

wie Octopus Energy<br />

fällt die große Mehrheit der Einbaufälle<br />

immer noch unter die Zuständigkeit<br />

der mehreren hundert grundzuständigen<br />

Messstellenbetreiber<br />

in Deutschland. Das sind Unternehmen,<br />

die teils jahrzehntealte Systeme<br />

nutzen um ihre Zählerdaten zu<br />

verwalten <strong>–</strong> und jetzt radikal digitalisieren<br />

müssen. Viele davon brauchen<br />

Zeit oder schaffen es gar nicht, die<br />

nötigen Prozesse aufzubauen, Smart-<br />

Meter-Daten automatisiert auszulesen<br />

und dann auch via Smart Meter<br />

zu steuern.<br />

Deshalb bleibt die Frage: Was<br />

können wir tun, um den Rollout zu<br />

beschleunigen und günstiger zu<br />

gestalten? In dieser Hinsicht hat es<br />

einen Vorteil, dass Deutschland so<br />

hinterher hinkt: Wir können bei unseren<br />

Nachbarn spicken. Dort erreicht<br />

man mit einem viel günstigeren<br />

Weg die gleichen Ergebnisse.<br />

Weniger ist mehr<br />

Wenn wir Smart Meter nach diesem<br />

Vorbild effizient und kostengünstig<br />

ausrollen wollen, brauchen wir einen<br />

Neustart mit drei zentralen Änderungen:<br />

• Ein Smart Meter Light <strong>–</strong> Für fast<br />

alle Anwendungen muss der Zähler<br />

nur eins können: die Live-Übermittlung<br />

des Stromverbrauchs.<br />

Das ermöglicht innovative Tarife,<br />

eine bessere Netzüberwachung<br />

und gibt den Verbrauchern echte<br />

Kontrolle über ihren Energieverbrauch.<br />

• Cloud statt überflüssiger Hardware<br />

<strong>–</strong> Eine zentrale Steuerung aus<br />

der Cloud macht teure Zusatzgeräte<br />

wie die Steuerbox überflüssig.<br />

Das Hauptargument gegen<br />

die Cloud in Deutschland sind Sicherheitsbedenken.<br />

Aus Angst<br />

um Datenschutz und mögliche<br />

Einfluss nahme auf kritische Infrastruktur,<br />

hat das BSI die Praxis aus<br />

den Augen verloren. Die Steuerbox<br />

ist nur das neueste Beispiel<br />

dafür. Doch diese Debatte ist nicht<br />

neu: Die Finanzbranche hat den<br />

Kampf um die Cloud längst geführt.<br />

Heute wechseln täglich 50<br />

Milliarden Euro digital den Besitzer.<br />

Einen TAN-Generator nutzt<br />

dafür fast niemand mehr. Und in<br />

der Energie branche? Frankreich<br />

und England steuern Smart Meter<br />

längst über die Cloud <strong>–</strong> und keines<br />

dieser Länder nimmt die aktuellen<br />

geopolitischen Bedrohungen auf<br />

die leichte Schulter.<br />

Smart Meter für alle <strong>–</strong> Natürlich<br />

haben Großverbraucher wie PV-Anlagen<br />

oder E-Autos die größten Vorteile<br />

durch Smart Meter. Die Idee einer<br />

Unterscheidung zwischen Pflichteinbaufällen<br />

und freiwilligen Installationen<br />

klingt zunächst logisch. Aber<br />

eine Priorisierung führt zu absurden<br />

Effekten: Elektriker installieren oft<br />

nur eine Handvoll Zähler pro Woche<br />

<strong>–</strong> weil sie mehr Zeit im Auto zwischen<br />

den verstreuten Installationen verbringen,<br />

als vor den Zählerkästen. In<br />

England installiert Oktopus Energy<br />

alle 30 Sekunden einen Smart Meter<br />

<strong>–</strong> das schaffen wir auch, weil wir dort<br />

Straße für Straße ausrollen.<br />

Vorteile werden sichtbar<br />

Ein 100-Prozent-Rollout hat aber einen<br />

noch wichtigeren Vorteil: Wenn<br />

alle den Rollout finanzieren, sollten<br />

auch alle davon profitieren. Die<br />

Energie wende hat in Deutschland<br />

nicht zuletzt deshalb an Zuspruch<br />

verloren, weil in vielen Menschen das<br />

Gefühl wächst, dass sie nur mehr bezahlen,<br />

ohne einen Vorteil davon zu<br />

haben. Wer heute einen neuen Smart<br />

Meter bekommt, sieht dagegen endlich<br />

auch die neuen Möglichkeiten,<br />

die die Energiewende mit sich bringt.<br />

Genau darum sollte sich die Diskussion<br />

eigentlich drehen: Smart Meter ermöglichen<br />

neue Modelle, spannende<br />

Tarife und intelligente Möglichkeiten,<br />

den Verbraucher ins Netz zu integrieren.<br />

So können sie ihre Flexibilität zur<br />

Verfügung stellen und fördern damit<br />

die Netzstabilität und damit auch<br />

günstigere Netzentgelte. Die Verbraucher<br />

profitieren aber gleichzeitig<br />

auch direkt, weil sie Strom zu günstigeren<br />

Zeiten beziehen.<br />

In England verwalten wir heute<br />

bereits mehr als 1,5 Gigawatt an<br />

Flexi bilität über unseren E-Auto- Tarif.<br />

Allein mit intelligenter Steuerung<br />

machen wir damit ganze Backup-<br />

Kraftwerke redundant. Hier wird die<br />

Stromwelt der Zukunft wirklich spannend.<br />

Das Smart Meter ist zunächst<br />

nur Infrastruktur. Aber mit einem<br />

schnellen, günstigen und flächendeckenden<br />

Rollout steht und fällt<br />

ein verbrauchernahes, innovatives<br />

Energiesystem.<br />

Autor:<br />

Bastian Gierull<br />

CEO, Octopus Energy Germany<br />

www.octopusenergy.de<br />

32 <strong>GREEN</strong> <strong>EFFICIENT</strong> <strong>TECHNOLOGIES</strong> 20<strong>25</strong>


Elektrische Energie<br />

Die Zukunft der Mobilität: Herausforderungen und Chancen<br />

beim Ausbau der Ladeinfrastruktur<br />

Der Weg zum Ladepark<br />

Die Elektromobilität in Deutschland<br />

durchläuft eine rasante Entwicklung.<br />

Wo einst hohe Anschaffungskosten<br />

und eine unzureichende<br />

Lade infrastruktur Skepsis hervorriefen,<br />

sind heute attraktive<br />

Modelle und flächendeckend Ladestationen<br />

ständige Wegbegleiter.<br />

Politische Maßnahmen und neue<br />

Vorschriften treiben die Elektrifizierung<br />

der Fahrzeugflotten weiter an,<br />

auch wenn der plötzliche Stopp des<br />

Umweltbonus Ende 2023 dieser Entwicklung<br />

einen Dämpfer versetzt<br />

hat. Doch eines ist sicher: Elektromobilität<br />

ist kein Experiment mehr,<br />

sondern eine tragfähige und langfristige<br />

Mobilitätslösung.<br />

Ein Vorreiter in diesem Bereich ist<br />

die BayWa Mobility Solutions (BMS).<br />

Als Generalunternehmen bietet sie<br />

einen Rundum-Service von Flottenberatung<br />

über eine eigene Tank- und<br />

Ladekarte bis hin zur Errichtung von<br />

Schnellladeparks für renommierte<br />

Betreiber wie EnBW und Vattenfall.<br />

Aktuell stammt jeder zehnte öffentliche<br />

Schnellladepunkt in Deutschland<br />

aus der Projektierung der BMS.<br />

Diese Erfahrung nutzt das Unternehmen<br />

nun auch für eigene Ladehubs<br />

unter der Submarke BayWa Mobility<br />

Charging.<br />

Herausforderungen beim<br />

Infrastrukturausbau<br />

Christian Krüger, Geschäftsführer der<br />

BayWa Mobility Solutions, kennt die<br />

Herausforderungen des sich rasant<br />

entwickelnden Marktes und die daraus<br />

resultierenden Voraussetzungen<br />

beim Aufbau einer zukunftsfähigen<br />

Ladeinfrastruktur in Deutschland.<br />

Er beschreibt den Ausbau<br />

der Lade infrastruktur als einen<br />

„Sprint“, während der Betrieb ein<br />

„Langstrecken lauf“ sei. Ein ambitioniertes<br />

Projekt ist das Deutschlandnetz,<br />

das bis 2026 mehr als 9.000<br />

Ultraschnell ladepunkte an über 1.000<br />

Neben der hauseigenen Baywa Mobility Card akzeptieren die Ladesäulen eine Vielzahl<br />

weiterer Zahlungsmöglichkeiten.<br />

Bilder: BayWa<br />

Stand orten bereitstellen soll. Auch<br />

die BMS trägt ihren Teil dazu bei: Die<br />

BMS hat im Herbst 2023 den Zuschlag<br />

für das Bayern-Los erhalten und bekommt<br />

damit für den Ausbau von 20<br />

BayWa-Schnellladeparks in Bayern bis<br />

Ende 2026 einen Großteil der Errichtungskosten<br />

von 15 Millionen Euro als<br />

Förderung vom Bund. Doch wie viele<br />

Ladepunkte braucht Deutschland tatsächlich?<br />

Eine Million wie politisch<br />

angedacht? Krüger hält diese Zahl<br />

für überzogen. Angesichts der Tatsache,<br />

dass nur 15 bis 20 Prozent der<br />

Ladesäulen ständig in Betrieb sind,<br />

wären 500.000 bis 600.000 Schnellladepunkte<br />

bis 2030 ausreichend. Entscheidend<br />

ist nicht die bloße Anzahl,<br />

sondern Qualität, Standortwahl und<br />

Ladeleistung.<br />

Tankstellen im Wandel<br />

Die klassische Tankstelle befindet<br />

sich mitten in einem Transformationsprozess.<br />

Immer mehr Standorte<br />

rüsten von fossilen Brennstoffen<br />

auf Elektromobilität um. Gerade<br />

für Mineralöl konzerne ist das eine<br />

logische Erweiterung, denn Tankstellen<br />

sind verkehrsgünstig gelegen<br />

und bieten Komfort durch Shops<br />

und Sanitär einrichtungen. Aral Pulse<br />

etwa hat bereits rund 2.700 Ladepunkte<br />

an 400 Standorten installiert<br />

und plant bis 2030 den Ausbau auf<br />

20.000 Lade punkte. Die Politik unterstützt<br />

diese Entwicklung: Ab 2028 sollen<br />

Tankstellenbetreiber verpflichtet<br />

werden, Ladestationen anzubieten.<br />

Doch statt starrer Vorgaben fordert<br />

Krüger eine pragmatische Herangehensweise:<br />

„Ein schlecht platzierter<br />

Ladepunkt auf einer Tankstelle bringt<br />

wenig. Wir müssen Ladeinfrastruktur<br />

als Geschäftsmodell verstehen und<br />

gezielt unterstützen.“<br />

Erfolgsmodell Ladehub<br />

Allershausen<br />

Wie Ladeinfrastruktur wirtschaftlich<br />

und komfortabel gestaltet werden<br />

kann, zeigt das neue Lade zentrum<br />

<strong>GREEN</strong> <strong>EFFICIENT</strong> <strong>TECHNOLOGIES</strong> 20<strong>25</strong><br />

33


Elektrische Energie<br />

für Pkw und leichte Nutzfahrzeuge<br />

in Allershausen. In nur wenigen<br />

Mona ten entstand hier ein modularer<br />

Ladehub mit direktem Anschluss<br />

an eine BayWa-Tankstelle.<br />

Günstig an der A9 gelegen, bietet<br />

er acht Ultra schnellladepunkte,<br />

große Park flächen, WLAN, Einkaufsmöglichkeiten<br />

und einen Snackautomaten<br />

mit trendigen Produkten.<br />

Durch Beleuchtung und Kameraüberwachung<br />

ist die Sicherheit auch<br />

in den Abend- und Nachtstunden<br />

gewähr leistet. Zudem setzt die BMS<br />

auf Transparenz: Ein großer Preismast<br />

informiert schon von Weitem<br />

über die aktuellen Ladekosten <strong>–</strong> ein<br />

Service, der im Tankstellenbereich<br />

selbstverständlich ist, aber bei Ladehubs<br />

noch Seltenheitswert hat.<br />

Abb. 1: Ein gut bestückter Automat versorgt<br />

Pendler und Durchreisende nicht nur mit<br />

den nötigen Erfrischungen <strong>–</strong> auch Betriebsmittel<br />

wie Scheibenreiniger gibt es hier zu<br />

kaufen.<br />

Dynamisches Pricing:<br />

Die Zukunft der Ladepreise<br />

Ein Blick in die Zukunft zeigt eine<br />

spannende Entwicklung: Dynamische<br />

Stromtarife könnten das Laden von<br />

Elektroautos revolutionieren. Ähnlich<br />

wie an klassischen Tankstellen<br />

schwanken die Preise je nach Angebot<br />

und Nachfrage. Besonders güns tig<br />

wird es, wenn viel erneuerbarer Strom<br />

Die BayWa Mobility Solutions treibt<br />

mit innovativen Ansätzen den Wandel<br />

aktiv voran. Ziel ist es, Elektromobilität<br />

so einfach und komfortabel<br />

zu machen wie das klassische<br />

Tanken. Denn nur wenn das Laden<br />

problemlos in den Alltag integriert<br />

werden kann, wird die Mobilität der<br />

Zukunft wirklich nachhaltig.<br />

Interview<br />

Ladeparks unterscheiden sich bei<br />

gleicher Funktion dennoch in einigen<br />

Punkten von herkömmlichen<br />

Tankstellen. Christian Krüger,<br />

Geschäftsführer der BMS, erläuterte<br />

im Gespräch mit der Redaktion der<br />

<strong>GET</strong> eine Auswahl der wichtigsten<br />

neuen Herausforderungen.<br />

Redaktion: Der Ladehub Allershausen<br />

hat eine nominelle Abgabeleistung<br />

von ca. 2,5 MW. Wie<br />

aufwendig war es, bautechnisch<br />

eine entsprechende Anschlussleistung<br />

seitens des Netzbetreibers zur<br />

Verfügung zu stellen?<br />

Christian Krüger: Der Netzanschluss<br />

und dessen Anbindung sind immer<br />

kritische Punkte bei einem Ladeinfrastrukturprojekt.<br />

In Allers hausen<br />

hat es aber im Zusammenspiel mit<br />

dem Netzbetreiber super funktioniert.<br />

Lediglich die Anbindung an<br />

den nächsten Netzknoten hat einen<br />

Tiefbau über 150 Meter mit sich gebracht.<br />

Hier sieht man auch die baulichen<br />

Herausforderungen bei so<br />

einem Projekt.<br />

Redaktion: Mussten Sie einen<br />

Batteriezwischenspeicher aufstellen,<br />

um Lastspitzen glätten zu<br />

können, falls das örtliche Netz an<br />

Kapazitätsgrenzen kommt? Nutzen<br />

Sie eigene Photovoltaik oder einen<br />

Batteriespeicher am Standort, um<br />

die eigenen Gestehungskosten zu<br />

minimieren?<br />

Christian Krüger: Wir nutzen PV, um<br />

die Versorgung mit Licht und die<br />

Grundauslastung sicherzustellen. Dadurch,<br />

dass wir ausreichend Netzverfügbar<br />

ist. Diese Mechanismen<br />

setzen Anreize, Strom gezielt dann<br />

zu nutzen, wenn er besonders klimafreundlich<br />

produziert wird. Ab 20<strong>25</strong><br />

sind alle Stromversorger verpflichtet,<br />

solche Tarife anzubieten.<br />

Lkw-Laden: Nächster Schritt<br />

der E-Mobilität<br />

Doch auch der Schwerlastverkehr<br />

steht vor einem Umbruch. 2024 startet<br />

ein Förderprogramm für Lkw-<br />

Ladeinfrastruktur an 350 Standorten<br />

entlang der Autobahnen. Die Elektrifizierung<br />

in diesem Bereich wurde<br />

bisher oft noch skeptisch betrachtet,<br />

inzwischen ist sie jedoch ein wichtiger<br />

Baustein zur Defossilisierung<br />

des Verkehrs. Praktisch jeder große<br />

Lkw- Produzent hat bereits einige vollelektrische<br />

Modelle mit speditionstypisch<br />

großer Reichweite im Port folio.<br />

Für deren zeitkritischer Beladung<br />

sind jedoch auch die derzeitigen CCS-<br />

Standardlösungen im 300 kW Bereich<br />

vermutlich nicht ausreichend<br />

<strong>–</strong> hier setzt die Industrie auf das Megawatt<br />

Charging System (MCS). Diese<br />

Ladesteckverbindung für große<br />

batteriebetriebene Elektrofahrzeuge<br />

verfügt über eine maximale Laderate<br />

von 3,75 Mega watt (3.000 Ampere<br />

bei 1.<strong>25</strong>0 Volt Gleichstrom (DC)).<br />

Es gilt neben dem CCS-Ladestandard<br />

als künftiger weltweiter Ladestandard<br />

für schwere Nutzfahrzeuge. Ein<br />

Großteil der Lkw-Hersteller wird ab<br />

20<strong>25</strong> MCS-fähige Fahrzeuge wie beispielsweise<br />

den eActros 600 auf den<br />

Markt bringen. Die wesentlich höhere<br />

Ladeleistung macht schwere<br />

Nutzfahrzeuge somit fernstreckentauglich.<br />

Haupteinsatzgebiet wird das<br />

öffentliche Zwischendurchladen während<br />

der gesetzlichen Pausenzeiten<br />

sein (45 Minuten Pause nach 4,5 h<br />

Fahrzeit. Besonders im Omnibus- und<br />

Verteilerverkehr, wo tägliche Fahrleistungen<br />

von rund 300 Kilometern realistisch<br />

sind, lässt sich der Wandel<br />

bereits umsetzen. Damit der Durchbruch<br />

gelingt, braucht es jedoch erschwingliche<br />

Fahrzeugmodelle und<br />

ein engmaschiges Ladenetz. Folgerichtig<br />

plant auch das Deutschlandnetz<br />

Lkw-spezifische Ladepunkte. In<br />

Rosenheim etwa entsteht aktuell ein<br />

XL-Ladehub mit eigener Lkw-Spur.<br />

34 <strong>GREEN</strong> <strong>EFFICIENT</strong> <strong>TECHNOLOGIES</strong> 20<strong>25</strong>


Elektrische Energie<br />

können. Wir erleben bereits in der<br />

Anfangsphase in Stoßzeiten und z. B.<br />

bei Urlaubsverkehr eine sehr gute<br />

Auslastung. Das Wichtigste ist, dass<br />

alle Kunden sich derzeit zufrieden<br />

geäußert haben.<br />

Christian Krüger, Geschäftsführer der<br />

BMS, treibt mit seiner in fast 20 Jahren im<br />

klassischen Tankstellengeschäft bei BayWa<br />

erworbenen Expertise die Zukunft der<br />

Elektromobilität entscheidend mit voran.<br />

kapazität zur Verfügung gestellt bekommen<br />

haben, war ein Speicher<br />

nicht notwendig.<br />

Redaktion: Derzeit sind Ladesäulen<br />

ja noch eher wenig ausgelastet.<br />

Wie stellen Sie in Zukunft sicher,<br />

dass auch in Stoßzeiten wie dem<br />

Urlaubsreiseverkehr stets an allen<br />

vier Ladesäulen zumindest säulenseitig<br />

immer die vollen 300 kW pro<br />

Anschlusskabel abgegeben werden<br />

können, um die Wartezeit möglichst<br />

gering zu halten? Schaffen Sie das<br />

aktuell?<br />

Christian Krüger: Wir haben eine Leistung<br />

von 4 x 300 kW, die wir auch<br />

gleichzeitig zur Verfügung stellen<br />

Redaktion: Stichwort dynamisches<br />

Pricing: Es gibt bereits einige Ladeparks,<br />

die ein börsenstrompreisabhängiges<br />

Preismodell anbieten.<br />

Die von Witterung und<br />

Sonnenstand beeinflussten<br />

Börsenstrom preise korrelieren<br />

aber meist nicht mit dem von<br />

fossilen Tankstellen gewohnten<br />

mobilitäts wunschausnutzenden<br />

Preis verläufen im Tagesgang. Wie<br />

sichern Sie Ihren ROI?<br />

Christian Krüger: Das ist ein sehr<br />

spannendes Thema. Die BayWa ist<br />

sehr erfahren in Pricingmodellen aus<br />

dem Tankstellenbereich. Die Erfahrung<br />

nutzen wir zukünftig auch bei<br />

Ladeparks. Preistransparenz ist den<br />

Nutzern sehr wichtig und sollte in<br />

der Kommunikation im Fokus stehen.<br />

Deshalb haben wir an den meisten<br />

Ladeparks auch einen Preismast installiert.<br />

Wir werden perspektivisch<br />

bei günstigen Strompreisen auch vergünstigte<br />

Tarife anbieten.<br />

Redaktion. Wer ist Ihre Zielkundschaft?<br />

Der Langstreckenreisende<br />

oder der stellplatzlose urbane<br />

E-Autobesitzer ohne eigene Lademöglichkeit?<br />

Könnten sie sich für letztere<br />

Zielgruppe beim dynamischen Pricing<br />

Spezialabotarife vorstellen?<br />

Abb. 2: Die tatsächliche Ladedauer<br />

hängt nicht nur von der Stromversorgung<br />

der Lade säule, sondern auch vom<br />

aktuellen (thermischen) Zustand des<br />

Fahrzeugakkus ab.<br />

Christian Krüger: Wir sprechen mit<br />

unseren Ladeparks beide Nutzergruppen<br />

an. Wichtig war es uns,<br />

auch alle Bezahlmöglichkeiten anzubieten.<br />

So akzeptieren wir 95 % aller<br />

Ladekarten und Apps aus dem Markt.<br />

Ebenso bieten wir die Möglichkeit,<br />

mit Kredit- beziehungsweise Debitkarte<br />

zu zahlen.<br />

Redaktion: Wie stellen Sie<br />

(Baywa r.e.) auch bei Strommangellagen<br />

den rechnerischen Bezug mit<br />

100% Ökostrom sicher?<br />

Christian Krüger: Der Strom für den<br />

Ladehub wird über die Unternehmenstochter<br />

BayWa r.e. bezogen<br />

und stammt zu 100 Prozent aus<br />

Passgenau fürs Packaging<br />

Antriebslösungen von NORD - von Primary bis End-of-Line<br />

Kompakt & dynamisch: Servo-Applikationen mit<br />

dezentral & geberlos geregelten Asynchronmotoren<br />

Robust & hygienisch: Glattmotoren,<br />

lüfterlose Antriebe und lebensmittelkonformer<br />

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einer Hand mit weltweiter<br />

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Elektrische Energie<br />

erneuerbaren Energien. Die BayWa<br />

r.e. wird der BayWa Mobility Solutions<br />

GmbH für die geladenen Mengen<br />

an unseren BayWa Ladeparks ausschließlich<br />

Ökostrom bereitstellen.<br />

Redaktion: Sie haben am Standort<br />

Allershausen bereits Zapfsäulen<br />

für Diesel-LKW. Planen Sie auch<br />

die Aufstellung von MCS-Säulen?<br />

Falls ja, wie viele, und wie möchten<br />

Sie hier das trotz MCS immer<br />

noch bestehende Platz/Zeitproblem<br />

lösen? Eine MCS-Säule<br />

erreicht ja durchaus den Strombedarf<br />

des gesamten existierenden<br />

Ladehubs?<br />

Christian Krüger: Derzeit werden wir<br />

keine MCS-Säulen aufstellen. Wir gehen<br />

davon aus, dass auch aus wirtschaftlichen<br />

Gründen eine Aufstellung<br />

von 400 kW pro Ladesäule absolut ausreichend<br />

für die nächsten Fahrzeuggenerationen<br />

ist. Ein Pkw lädt so in<br />

5 Minuten mindestens 100 Kilometer.<br />

Baywa Mobility Solutions GmbH<br />

Arabellastraße 4<br />

819<strong>25</strong> München<br />

mobility@baywa.de<br />

www.baywa-mobility.de<br />

Über die BayWa<br />

Mobility Solutions<br />

GmbH<br />

Gegründet 2020 als Tochter der Bay­<br />

Wa AG, hat sich die BMS als Generalunternehmen<br />

für Flottenberatung,<br />

Digital Mobility und Ladeinfrastruktur<br />

etabliert. Mit der Installation von rund<br />

300 Ladeparks und fast zehn Prozent<br />

der deutschen Schnellladepunkte leistet<br />

die BMS einen entscheidenden<br />

Beitrag zur Verkehrswende. 2023 erhielt<br />

das Unternehmen den Zuschlag<br />

für das „Bayern-Los“ des Deutschlandnetzes.<br />

Der Umsatz der BMS im<br />

Jahr 2024 betrug 100 Millionen mit 60<br />

Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern.<br />

Besuchen Sie uns unter:<br />

www.harnisch.com<br />

Gut aufgestellt.<br />

Die internationalen Fachzeitschriften des Dr. Harnisch Verlags<br />

Ergänzend zu dem haptischen Charme klassischer Print-Magazine<br />

haben wir vor kurzem unsere Magazin-Webseiten weiterentwickelt,<br />

responsive design und usability standen hier im Mittelpunkt.<br />

Neben den kostenlos lesbaren digitalen Ausgaben, News, Events,<br />

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Unsere Publikationen:<br />

- Technology & Marketing -


Elektrische Energie<br />

Bezahlbare Elektromobilität durch<br />

Lademöglichkeiten in Sammelgaragen<br />

Sammelgarage mit 100 Stellplätzen in Wohnquartier<br />

Bilder: Immergy<br />

Elektromobilität wurde bisher oft<br />

mit höheren Anschaffungs kosten,<br />

jedoch geringeren CO 2 -Emissionen<br />

und niedrigeren laufenden Kosten<br />

durch weniger Wartungsaufwand<br />

und güns tige Energiekosten assoziiert.<br />

Für Bewohner von Einfamilienhäusern<br />

trifft dies meist auch zu, vor<br />

allem wenn das Haus idealerweise<br />

mit einer eigenen Photo voltaikanlage<br />

(PV) auf dem Dach ausgestattet ist.<br />

In hochverdichteten Innenstadtbereichen<br />

mit Mehrfamilien häusern<br />

hingegen sieht die Realität meist anders<br />

aus: In Städten wie Stuttgart betragen<br />

die Kosten für das öffentliche<br />

Laden eines Elektro fahrzeugs beispielsweise<br />

an Stationen der Stattwerke<br />

0,55 €/kWh (Stand Januar<br />

20<strong>25</strong>), zuzüglich möglicher Gebühren<br />

für die Standzeit. Damit sind die<br />

Energie kosten mit ca. 9 Euro/100 km<br />

auf ähnlichem Niveau wie bei einem<br />

Dieselfahrzeug <strong>–</strong> ohne den erwarteten<br />

Kostenvorteil für das Elektrofahrzeug.<br />

Personenkraftwagen (PKW) werden<br />

während des Großteils des Fahrzeuglebens<br />

nicht bewegt, sondern<br />

stehen nur geparkt herum. Genau<br />

in dieser Standzeit können Elektrofahrzeuge<br />

das Stromnetz entlasten,<br />

indem diese mit verfügbarer,<br />

idealer weise günstiger und nachhaltiger<br />

Energie geladen werden.<br />

Das umfassende Verfügbarmachen<br />

von Elektro fahrzeugen für netzdienliches<br />

Laden und damit günstige<br />

elektrische Energie gelingt für die<br />

städtische Bevölkerung nur durch<br />

die Ausstattung von Sammel garagen<br />

mit günstigen, benutzerfreundlichen<br />

Lade möglichkeiten.<br />

Gesetzliche Rahmenbedingungen:<br />

Ein Blick auf das GEIG<br />

Mit dem Gebäude-Elektromobilitätsinfrastruktur-Gesetz<br />

(GEIG) hat der<br />

Gesetzgeber bereits erste Weichen<br />

für den Ausbau der Ladeinfra struktur<br />

gelegt. Dieses Gesetz verpflichtet<br />

Bauherren und Eigentümer, die<br />

Voraus setzungen für Ladepunkte in<br />

Neubauten und bei größeren Sanierungen<br />

zu schaffen. Doch was ist mit<br />

den Bestandsimmobilien? Hier fehlen<br />

häufig klare Vorgaben oder ausreichende<br />

Förderinstrumente, um<br />

die notwendigen Modernisierungen<br />

voranzutreiben.<br />

Die Situation in Sammelgaragen:<br />

Komplexe Anforderungen und<br />

Potentiale<br />

Die Nachrüstung von Sammelgaragen<br />

mit Ladeinfrastruktur für<br />

Elektrofahrzeuge birgt unabhängig<br />

von der Eigentumskonstellation der<br />

Stellplätze eine Reihe von baulichen<br />

und technischen Herausforderungen.<br />

Viele dieser Garagen verfügen lediglich<br />

über Lichtstrom oder kleine Netzanschlüsse,<br />

oft ohne separaten Anschlussraum.<br />

Eventuell vorhandene<br />

Netzanschlussräume sind meist klein<br />

dimensioniert. Zusätzlich erschweren<br />

<strong>GREEN</strong> <strong>EFFICIENT</strong> <strong>TECHNOLOGIES</strong> 20<strong>25</strong><br />

37


Elektrische Energie<br />

strikte Brandschutzbestimmungen<br />

sowie die bauliche Struktur, wie dicke<br />

Wände oder fehlende Verkabelung,<br />

die Installation von Lade infra struktur.<br />

Auch gibt es mit der steigenden Anzahl<br />

von Nutzern, die ein Elektrofahrzeug<br />

besitzen und Lade stationen<br />

wünschen, häufig bereits erste Insellösungen.<br />

Diese arbeiten jedoch<br />

ohne integriertes Lastmanagement<br />

und führen daher zu Ineffizienzen<br />

und Konflikten bei der Nutzung der<br />

begrenzten Netzkapazität. Im Fall<br />

der oben abgebildeten Garage musste<br />

die Anschlussleistung bereits aufgrund<br />

der PV-Einspeisung von 30 kW<br />

auf 120 kW ausgebaut werden. Die<br />

formelle Bezugsleistung liegt allerdings<br />

weiterhin nur bei 30 kW <strong>–</strong> Ziel<br />

ist es, den Leistungsbedarf durch<br />

die attraktiven Solarstromtarife soweit<br />

möglich über die PV-Anlage zu<br />

decken.<br />

Hingegen können durch den<br />

Ausbau von Sammelgaragen mit<br />

Lade infrastruktur entscheidende<br />

Potentiale gehoben werden: Die Anlage<br />

wird zukunftsfähig, steigert ihre<br />

Attraktivität und ermöglicht neue Einnahmen<br />

durch Umsätze aus Ladestrom.<br />

Zudem kann die Belegung gesteigert<br />

werden, da Ladeoptionen<br />

die Nachfrage bei Elektroautofahrern<br />

erhöhen. Mit Photovoltaik ausgestattete<br />

Dächer bieten eine zusätzliche<br />

Chance, PV-Strom direkt für das<br />

Laden zu nutzen.<br />

Um diese Potentiale vollständig<br />

zu nutzen, sind bestehende Insellösungen<br />

durch Ladestationen mit<br />

übergeordnetem hardwareseitigem<br />

Lastmanagement zu ersetzen. Ergänzt<br />

mit einer geeigneten Software<br />

zur Nutzersteuerung, -überwachung,<br />

-administration und Abrechnung sowie<br />

Zahlungshandling entsteht eine<br />

effiziente und zukunftsfähige Infrastruktur.<br />

Für den Betrieb von Ladeinfrastruktur<br />

können komplexe<br />

Strukturen entstehen<br />

Der Betrieb von Ladestationen<br />

ist oft durch eine Vielzahl an Akteuren<br />

geprägt: Von der Planung<br />

und Installation über das Lastmanagement<br />

bis hin zur Softwareintegration,<br />

Abrechnung und Zahlungsmanagement<br />

arbeiten häufig<br />

mehrere spezialisierte Dienstleister<br />

zusammen. Große OCPP-Backends<br />

wie ChargeLab oder Ampcontrol<br />

dienen als Plattformen, die kleinere<br />

Dienstleister lizenzieren, um spezifische<br />

Standorte mit Ladestationen<br />

zu integrieren und abzurechnen.<br />

Hinzu kommen Abrechnungsdienstleister<br />

und Zahlungsmanagementanbieter,<br />

welche den eigentlichen<br />

Betreiber bei der Administration der<br />

Ladestationen unterstützen.<br />

Für Sammelgaragen mit Dauermietern<br />

ist diese Struktur häufig zu<br />

aufwendig, insbesondere wenn den<br />

Ladekunden noch attraktive Energiepreise<br />

geboten werden sollen.<br />

Abb. 1: ImmeApp zur Verwaltung von<br />

Ladestationen in Sammelgaragen<br />

Direktladen von Solarstrom:<br />

Der Schlüssel zur günstigen Elektromobilität<br />

und renditestarken<br />

Ladeinfrastruktur<br />

Während Eigenheimbesitzer mit PV-<br />

Anlage von niedrigen Energie kosten<br />

profitieren können, bleibt diese<br />

Möglich keit im städtischen Umfeld<br />

meist ungenutzt. Selbst bei vorhandenen<br />

Solaranlagen fehlt die Integration<br />

zwischen Abrechnungssoftware<br />

und lokalem Lastmanagement, um<br />

transparent zwischen Netz- und PV-<br />

Strom zu unterscheiden.<br />

Abrechnungsplattformen bieten<br />

nur zeitabhängige Tarife und verbleiben<br />

dabei in einer Mischkalkulation<br />

des Strompreises, ohne den vollen<br />

Vorteil günstigen Solarstroms an die<br />

Kunden weiterzugeben zu können.<br />

ImmeApp schafft hier Abhilfe: Die<br />

Software ermöglicht eine präzise Abrechnung<br />

von PV-Strom und Netzstrom<br />

über Kommunikation mit dem<br />

lokalen Lastmanagement.<br />

Kunden können günstigere Tarife<br />

wählen, bei denen der Ladevorgang<br />

zwar immer startbar ist, jedoch<br />

Ener gie nur dann fließt, wenn PV-<br />

Strom verfügbar ist. Dem Dauermieter<br />

in der Sammelgarage entsteht<br />

hierdurch häufig kein Nachteil, das<br />

Fahrzeug steht ohnehin vielfach länger<br />

geparkt, als der eigentliche Ladevorgang<br />

dauert. Das Direktladen von<br />

Solarstrom macht Elektromobilität<br />

dabei nicht nur nachhaltiger, sondern<br />

ImmeApp (www.immergy.de) geht<br />

daher den Weg, alle diese Rollen<br />

in einer zentralen, intuitiven Webanwendung<br />

zusammenzuführen.<br />

Solche Webanwendungen ermöglichen<br />

es zum Beispiel Hausverwaltungen,<br />

die technische und kaufmännische<br />

Betriebsführung der<br />

Ladestationen vollständig eigenständig<br />

und effizient zu übernehmen.<br />

Abb. 2: „Wirtschaftlichkeit am Kundenbeispiel“<br />

38 <strong>GREEN</strong> <strong>EFFICIENT</strong> <strong>TECHNOLOGIES</strong> 20<strong>25</strong>


Elektrische Energie<br />

Aus Sicht des Betreibers einer Sammelgarage<br />

bietet Direktladen von<br />

Solar strom zudem wirtschaftliche<br />

Vorteile: Für eingespeisten PV-Strom<br />

werden häufig weniger als 10 Cent/<br />

kWh vergütet, während Ladekunden<br />

aufgrund hoher Preise öffentlicher<br />

Ladestationen eine Preisbereitschaft<br />

von bis zu 50 Cent/kWh zeigen<br />

(siehe Abb. 3). Diese margenstarke<br />

Direkt nutzung von PV-Strom ermöglicht<br />

es Betreibern, die Investitionen<br />

in Lade infrastruktur und Solar anlage<br />

effizient zu refinanzieren und hier­<br />

Abb. 3: Marge für Betreiber von Sammelgaragen durch Solarstromladen<br />

auch bezahlbarer <strong>–</strong> der entscheidende<br />

Schritt für breite Akzeptanz. Energie preise<br />

bei Ladekunden trotzdem günstige<br />

anzubieten.<br />

Weitere Anwendungsfälle für<br />

halböffentliches Laden<br />

Neben Sammelgaragen mit Dauermietern<br />

gibt es weitere spannende<br />

Einsatzbereiche für halböffentliches<br />

Laden, wie etwa WEG-Garagen oder<br />

Gewerbebetriebe mit Mitarbeiterparkplätzen.<br />

In WEG-Garagen sind zu<br />

Beginn oft hohe Investitionen erforderlich,<br />

um die Basisinfrastruktur für<br />

die Errichtung an allen Stell plätzen<br />

vorzubereiten. Bei steigender Anzahl<br />

von Ladestationen wird ein abgestimmtes<br />

Lastmanagement unverzichtbar,<br />

da der Netzanschluss des<br />

Gebäudes an seine Grenzen stößt.<br />

Eigen tümer innerhalb der WEG können<br />

die Installation von Ladestationen<br />

rechtlich einfordern, was die<br />

Gemeinschaft unter Handlungsdruck<br />

setzt.<br />

In Gewerbebetrieben bietet das<br />

Mitarbeiterladen besondere Potentiale:<br />

Tagsüber ist Solarstrom verfügbar,<br />

und die elektrische Leis tung<br />

deckt sich ideal mit den Betriebszeiten.<br />

Hier ergeben sich allerdings<br />

auch neue Anforderungen, wie die<br />

variable Zuordnung von Lade station<br />

zu Nutzer, die in der Abrechnungssoftware<br />

zutreffend abgebildet<br />

werden muss. Für all diese Szenarien<br />

braucht es pragmatische, benutzerfreundliche<br />

Lösungen, um die<br />

Elektro mobilität flächendeckend voranzubringen.<br />

Gemeinsam mit ihrem<br />

Partnernetzwerk aus Installationsbetrieben<br />

und Solarteuren kann die<br />

Immergy GmbH, der Anbieter der<br />

ImmeApp, ihren Kunden alle notwendigen<br />

Arbeitsschritte wie Planung,<br />

Umsetzung und die Inbetriebnahme<br />

von Ladestrukturen im Neubau wie<br />

im Bestand anbieten.<br />

Immergy GmbH<br />

Karl-Martell-Str. 38<br />

90431 Nürnberg<br />

info@immergy.de<br />

www.immergy.de<br />

<strong>GREEN</strong> <strong>EFFICIENT</strong> <strong>TECHNOLOGIES</strong> 20<strong>25</strong><br />

39


Elektrische Energie<br />

Bauteilmonitoring in Regelkraftwerken<br />

Optimierungspotential? In der Regel vorhanden.<br />

Dipl.-Ing. Franz Binder<br />

Häufige Betriebstransienten mit scharfer Ausprägung fordern drucktragende Bauteile heraus. <br />

Bild: shutterstock<br />

Bis 2030 sollen viele neue Gaskraftwerke<br />

entstehen und für stabile<br />

Stromnetze sorgen. Der wirtschaftlich<br />

attraktive Regelbetrieb ist aber<br />

mit geänderten Betriebsanforderungen<br />

verbunden: Schnellstarts,<br />

hohe Leistungsänderungsgeschwindigkeiten<br />

und Betriebszustände<br />

außer halb der Auslegungsgrenzen.<br />

Vor diesem Hintergrund gilt<br />

es, auch die Instandhaltungsplanung<br />

flexibler zu gestalten. TÜV<br />

SÜD zeigt, wie das mit Innovationen<br />

bei der kontinuier lichen Bauteilüberwachung<br />

gelingt.<br />

Unter den thermischen Regelkraftwerken<br />

kommt Gas- und Dampfturbinenkraftwerken<br />

(GuDs) künftig<br />

eine besondere Rolle zu. Sie sollen<br />

beim geplanten Kohleausstieg die<br />

Lücke füllen, die durch den Wegfall<br />

von Kohlekraftwerken entsteht.<br />

Das liegt vor allem an ihrer Flexibilität<br />

<strong>–</strong> die Voraussetzung für einen erfolgreichen<br />

Regelbetrieb ist <strong>–</strong> und an<br />

der Möglichkeit, sie zu H 2 -Ready-Anlagen<br />

umzurüsten. Damit ließe sich die<br />

Unabhängigkeit von fossilen Brennstoffen<br />

erreichen.<br />

Materialermüdung in der Praxis<br />

Doch was bedeuten häufige Betriebstransienten<br />

mit schärferer Ausprägung<br />

für die Bauteilüberwachung?<br />

Die Herausforderung der steigenden<br />

Wechselbeanspruchung von druckführenden<br />

Bauteilen besteht für<br />

Betreiber von allen thermischen<br />

Regel kraftwerken. Am Beispiel eines<br />

Hochdruck-Dampfüberhitzers lässt<br />

sich das veranschaulichen, da er besonders<br />

stark von den Lastwechseln<br />

betroffen ist. Unter hohen<br />

Drücken und Temperaturen wird darin<br />

Dampf transportiert. In vielen Bestandskraftwerken<br />

basiert die ursprünglich<br />

erwartete Lebensdauer<br />

auf einem Grundlastbetrieb mit wenigen<br />

Starts und Temperaturwechseln.<br />

Durch die häufigen An- und<br />

Abfahrten und die damit verbundenen<br />

Wechsel beanspruchungen<br />

kann es insbesondere an den Innenoberflächen<br />

von Formstücken mit<br />

Material konzentrationen oder an<br />

Schweißnähten zu einem schnelleren<br />

Ermüdungs fortschritt und eventuell<br />

auch zu ermüdungsbedingten Mikrorissen<br />

kommen. In diesem Fall muss<br />

deshalb die Restlebensdauer des<br />

Bauteils nach unten korrigiert und der<br />

Turnus wiederkehrender Prüfungen<br />

verkürzt werden. Im schlimmsten Fall<br />

bleibt die fortschreitende Rissbildung<br />

unerkannt. Dann kann es zum Integritätsverlust<br />

des Bauteils kommen.<br />

Das verursacht teure Stillstände, Sicherheitsrisiken<br />

für die Belegschaft<br />

und ungeplante Instandsetzungsmaßnahmen<br />

und -kosten.<br />

Bei Bestandskraftwerken machen<br />

die geänderten Fahrweisen des<br />

Regel betriebs folglich eine Optimierung<br />

der Bauteilüberwachung notwendig.<br />

Das betrifft hauptsächlich<br />

Anlagenkomponenten des Wasser-<br />

Dampf-Kreislaufs wie zum Beispiel<br />

Überhitzer, Kühler oder verbindende<br />

Rohrleitungen. Im Falle der<br />

40 <strong>GREEN</strong> <strong>EFFICIENT</strong> <strong>TECHNOLOGIES</strong> 20<strong>25</strong>


Elektrische Energie<br />

Abb. 1: Nur bei der sensorbasierten Außenwandtemperaturmessung ist keine Bohrung<br />

notwendig. Bei den anderen Methoden wird ein Sackloch angefertigt, in dem der Sensor<br />

positioniert wird. <br />

Bild: TÜV SÜD<br />

GuD-Neuprojekte ergibt sich darüber<br />

hinaus die Möglichkeit, schon<br />

bei der Konzeption und Installation<br />

die Voraussetzungen für ein kontinuierliches<br />

Bauteilmonitoring zu<br />

schaffen, um jederzeit einen optimalen<br />

Überblick über den Fortschritt<br />

und den aktuellen Stand der Bauteilausnutzung<br />

zu haben. Doch welche<br />

Methoden sind dafür geeignet? Und<br />

welche Innovationen unterstützen<br />

beim Bestimmen der Restlebensdauer<br />

der Bauteile?<br />

Bauteilmonitoring Schritt 1 <strong>–</strong><br />

sensorbasierte Temperaturmessung<br />

Die Bauteiltemperatur ist die wichtigste<br />

Belastungsgröße beim Ermitteln<br />

von Schädigungsmechanismen.<br />

Dabei kommt es auch auf die Positionierung<br />

des Sensors an. So sind die<br />

Temperaturmessungen an der Bauteil-Innenoberfläche,<br />

in der Wandmitte<br />

oder die Temperaturmessung<br />

des Strömungsmediums mit Bohrungen<br />

verbunden. Zum einen sind<br />

diese Bohrungen im Rahmen der<br />

Baugenehmigung zu dokumentieren<br />

und bereits beim Anlagenbau zu<br />

real isieren. Zum anderen kommt es<br />

während der Messung zu Ungenauigkeiten,<br />

die im Nachgang mit erheblichem<br />

rechnerischen Aufwand korrigiert<br />

werden müssen.<br />

Was die Flexibilität angeht, hat<br />

die Temperaturmessung an der Bauteilaußenwand<br />

deutlich mehr zu bieten.<br />

Bohrungen sind nicht notwendig.<br />

Der Messaufbau und das Anbringen<br />

der Sensoren sind viel einfacher<br />

und Fehlfunktionen in der Mess kette<br />

können leichter behoben werden.<br />

Auch eine nachträgliche Umstellung<br />

auf dieses Messverfahren <strong>–</strong> etwa bei<br />

Bestandsanlagen <strong>–</strong> ist ohne Weiteres<br />

realisierbar. Messpositionen lassen<br />

sich problemlos anpassen oder bei<br />

bisher noch nicht geprüften Bauteilen<br />

komplett neu bestimmen <strong>–</strong><br />

egal ob bei dauerhaften oder temporären<br />

Messungen. Trotzdem konnte<br />

das Flexibilitätspotenzial der Außenwand-Temperaturmessung<br />

in der<br />

Vergangenheit nicht ausgeschöpft<br />

werden. Warum?<br />

Bauteilmonitoring Schritt 2 <strong>–</strong><br />

Offline-Auswertung der Daten<br />

Das lag an großen rechnerischen<br />

Unsicher heiten in der Auswertung<br />

der Messergebnisse. Diese blieben<br />

auch bestehen, obwohl bei der<br />

Berech nung ein sehr hoher Aufwand<br />

betrieben wurde, um von der Außenwandtemperatur<br />

auf die Temperatur<br />

der Innenwand schließen zu<br />

können. In Kooperation mit einem<br />

Energieversorgungsunternehmen<br />

hat TÜV SÜD deshalb die Vorgehensweise<br />

bei der Auswertung der Messdaten<br />

gezielt weiterentwickelt und<br />

verbessert. Dabei kommt ein effizienter<br />

Rechen algorithmus zum Einsatz,<br />

der in das Temperature Stress<br />

Exhaustion-Servicepaket (TSE) implementiert<br />

ist. Die Offline-Auswertung<br />

mit der TSE-Software wird so<br />

zum fehlenden Puzzle teil, um die<br />

Flexibilität der Außenwand-Temperaturmessung<br />

zur Geltung zu bringen<br />

und zuverlässige Aussagen zu<br />

Schädigungsmechanismen und folglich<br />

auch Prognosen zur Lebensdauer<br />

von Bauteilen abzugeben. Zudem<br />

ist diese Vorgehensweise regelkonform<br />

nach der Technischen Betriebsregel<br />

TRD 301/303 und der europäischen<br />

Norm DIN EN 12952-3. Daher<br />

kann sie auch als Grundlage für die<br />

Anpassung von Prüffristen herangezogen<br />

werden, wenn belastbare Informationen<br />

zum Bauteilzustand vorliegen<br />

und die Schädigung langsamer<br />

voranschreitet als angenommen.<br />

Bei der Frage, ob die Auswertung<br />

online oder offline erfolgt, zeichnet<br />

sich besonders bei Großkraftwerken<br />

und Neuprojekten die klare<br />

Tendenz zur Offline-Auswertung ab.<br />

Das liegt vor allem am Faktor Zeit. Da<br />

die Daten nicht in Echtzeit zur Verfügung<br />

stehen müssen, werden zusätzliche<br />

Rechenressourcen frei, um noch<br />

präzisere Messdaten zu erhalten.<br />

Abb. 2: Unterschiedliche Anfahrvorgänge wirken sich auch auf die Temperaturverläufe im<br />

Bauteil aus. <br />

Bild: TÜV SÜD<br />

<strong>GREEN</strong> <strong>EFFICIENT</strong> <strong>TECHNOLOGIES</strong> 20<strong>25</strong><br />

41


Elektrische Energie<br />

nisse bergen aber noch mehr Potential.<br />

Denn: Um Bestands anlagen auf<br />

dem Energiemarkt wettbewerbsfähig<br />

zu betreiben oder Neu projekte<br />

erfolgsversprechend zu starten,<br />

sind Betriebsoptimierungen (z. B.<br />

angepasste Fahr weisen) notwendig,<br />

die auf präzisen und zuverlässigen<br />

Messmethoden und Auswertungen<br />

der Messdaten basieren.<br />

Das leistet die Kombination aus<br />

Außenwandtemperatur messung und<br />

Datenauswertung mit einem effizienten<br />

Algorithmus wie dem in der<br />

TSE-Software.<br />

Abb. 3: Mit Transiente 2 geht eine niedrigere Bandbreite der Spannungen einher <strong>–</strong><br />

das Material ermüdet langsamer als bei Transiente 1. Daher ist ein schnelleres Anfahren mit<br />

Transiente 2 materialschonender. <br />

Bild: TÜV SÜD<br />

Damit wird die Basis breiter, auf der<br />

Prüf experten in so genannten „Waswäre-wenn-Analysen“<br />

unterschiedliche<br />

Fahrweisen simulieren und mit<br />

Daten aus früheren Betriebsmodi vergleichen.<br />

Die Erkenntnisse führen bei<br />

den Betreibern zu einem steigenden<br />

„Verständnis“ für ihre Anlage und<br />

die Fahrweise lässt sich weiter optimieren,<br />

um die maxi male Dynamik<br />

zu erreichen. Besonders belas tende<br />

Betriebszustände können entweder<br />

gemieden oder bewusst toleriert<br />

werden, wenn der sichere Betrieb davon<br />

nicht beeinträchtigt ist. Wertvolle<br />

Erkenntnisse ergeben sich auch im<br />

Hinblick auf das künftige Design von<br />

Bauteilen und die Werkstoffauswahl,<br />

wenn die „Achillesfersen“ der Bauteile<br />

besser bekannt sind. Laut dem<br />

VGB-Standard S-506-00-2019-02-<strong>DE</strong><br />

„Zustandsüberwachung und Prüfung<br />

der Komponenten von Dampfkesselanlagen,<br />

Druckbehälteranlagen und<br />

Wasser oder Dampf führenden Rohrleitungen<br />

in Wärmekraftwerken“ ist<br />

eine jährliche Auswertung in Bezug<br />

auf den Lebensdauerverbrauch und<br />

die Restlebensdauer von Bauteilen<br />

empfohlen.<br />

Rechtliche Rahmenbedingungen<br />

Kraftwerksbetreiber sind gemäß<br />

Betriebssicherheitsverordnung<br />

(BetrSichV) und den Technischen<br />

Regeln für Betriebssicherheit<br />

(TRBS) dazu verpflichtet, wiederkehrende<br />

Prüfungen an druckführenden<br />

Bauteilen zu planen und vorzunehmen.<br />

Als Grundlage für die<br />

geplanten Prüfungsmethoden und<br />

deren Häufigkeit dient eine Gefährdungsbeurteilung,<br />

die mögliche<br />

Schädigungs mechanismen wie etwa<br />

Kriechen, Ermüdung oder Korrosion<br />

für die betreffenden Bauteile<br />

vermutet. Aus diesen Erkenntnissen<br />

lässt sich ein Prüfkonzept ableiten,<br />

das die Betreiber erstellen und<br />

mit einer zugelassenen Überwachungsstelle<br />

(ZÜS) wie TÜV SÜD abstimmen<br />

müssen. Kriech- und Ermüdungsnachweise<br />

müssen von den<br />

Betreibern zuverlässig erkannt, analysiert<br />

und verfolgt werden. Maßgebend<br />

für diese Pflichten sind der §3<br />

der BetrSichV und die technischen<br />

Regeln 1111, 1201 und 2141. Als geeignetes<br />

Verfahren zur Überwachung<br />

des Erschöpfungs zustandes führt der<br />

VGB-Standard S-506-00-2019-02-<strong>DE</strong><br />

die zyklische Erschöpfungsberechnung<br />

auf Grundlage von Betriebsmessdaten<br />

an.<br />

Must-haves für den Erfolg<br />

Die kontinuierliche Ermittlung der<br />

Gesamterschöpfung und der daraus<br />

resultierenden Restlebensdauer von<br />

hochbeanspruchten Bauteilen ist für<br />

Regelkraftwerksbetreiber alternativlos.<br />

Nur so lassen sich Schädigungszustände<br />

frühzeitig erkennen und<br />

vermeiden. Außerdem erfüllen die<br />

Betreiber damit auch die rechtlichen<br />

Vorgaben. Die gewonnenen Erkennt­<br />

Autor:<br />

Dipl.-Ing. Franz Binder<br />

Kraftwerks- und Komponententechnik<br />

TÜV SÜD Industrie Service GmbH,<br />

München<br />

franz.binder@tuvsud.com<br />

www.tuvsud.com/de-is<br />

42 <strong>GREEN</strong> <strong>EFFICIENT</strong> <strong>TECHNOLOGIES</strong> 20<strong>25</strong>


Carbon Capture<br />

Carbon Capture in der produzierenden Industrie<br />

Felix Ortloff<br />

Carbon Capture (CC) ist, neben<br />

anderen Optionen, ein Technologiebaustein<br />

für die Industrie auf ihrem<br />

Weg zu einer klimafreundlicheren<br />

Produktion [1]. Die Umsetzung von<br />

Carbon Capture-Projekten ist abhängig<br />

von verschiedenen Faktoren,<br />

darunter v.a. von den regulatorischen<br />

Rahmenbedingungen, der<br />

technologischen Entwicklung in<br />

Bezug auf Energieeffizienz und Kosten<br />

sowie vom Aufbau von Infrastruktur<br />

für den CO 2 -Abtransport<br />

und dessen Nutzung oder Sequestrierung.<br />

Diese Gemengelage macht Carbon<br />

Capture-Projekte für Endbetreiber<br />

derzeit noch zu einem mit Risiken<br />

behafteten Unterfangen, was sich<br />

nicht zuletzt am noch schleppenden<br />

Ausbau verdeutlicht. Es stellt sich<br />

die Frage nach Auswegen aus dem<br />

aktuellen Dilemma <strong>–</strong> und diese Frage<br />

drängt vor dem Hintergrund der ambitioniert<br />

gesteckten CO 2 -Reduktionsziele<br />

in vielen Unternehmensstrategien.<br />

Um auf der Energie- und Kostenseite<br />

Auswege aufzuzeigen, werden<br />

in diesem Artikel einige Verbesserungsansätze<br />

für den Einsatz von<br />

Amin-basierten Carbon Capture-<br />

Anlagen, darunter die Effekte von<br />

Energie effizienzmaßnahmen, Aufwendungen<br />

in Standardisierung und<br />

Modularisierung beim Design sowie<br />

ein Vorschlag für einen schrittweisen<br />

Ausbau von Carbon Capture-<br />

Kapazitäten diskutiert. Um die<br />

Auswirkungen dieser Maßnahmen zu<br />

verdeutlichen, werden abschließend<br />

deren Einflüsse auf die Projektkosten<br />

skizziert.<br />

Das GEA-Produktportfolio für die CO 2 -Abtrennung basiert auf modernsten Aminlösungen<br />

und kombiniert diese mit den einzigartigen Wäschertechnologien von GEA in einem hochstandardisierten<br />

Designkonzept.<br />

Alle Bilder und Grafiken: GEA Group AG<br />

Prozesskonfiguration ist in Abbildung<br />

1 dargestellt und besteht im Wesentlichen<br />

aus einer Zusammenschaltung<br />

von mehrstufigen Absorptions- und<br />

Desorptionskolonnen.<br />

Das Rauchgas tritt in die CO 2 -<br />

Absorptions kolonne (Absorber-1) ein,<br />

wo die chemische Absorption des<br />

Kohlenstoffdioxids in der Aminlösung<br />

stattfindet. Das CO 2 -abgereicherte<br />

Rauchgas wird anschließend in<br />

eine Wasserwaschstufe (Absorber-2)<br />

überführt, um Aminemissionen in die<br />

Umwelt zu vermeiden <strong>–</strong> letztere kann<br />

auf die CO 2 -Absorptionskolonne aufgesetzt<br />

oder nachgeschaltet sein, wie<br />

hier dargestellt.<br />

Vom Sumpf der CO 2 -Absorptionskolonne<br />

aus wird die beladene Aminlösung<br />

in die Desorptionskolonne<br />

(Desorber) geleitet. Zuvor durchläuft<br />

die Lösung einen Wärmetauscher<br />

zur Vorwärmung. Im Desorber wird<br />

die Lösung weiter aufgeheizt. Die<br />

Wärme zufuhr zum Desorber erfolgt<br />

über einen dampf- oder thermalölbetriebenen<br />

Reboiler. Auf dem erhöhten<br />

Temperaturniveau des<br />

Amin-basiertes Carbon Capturing<br />

Amin-basierte Carbon Capture-Anlagen<br />

nutzen das Prinzip der Absorption<br />

zur Abscheidung von CO 2 aus<br />

Rauchgasströmen. Hierbei wird CO 2<br />

chemisch in den eingesetzten Aminlösungen<br />

gebunden. Eine typische<br />

Abb. 1: Vereinfachtes Fließschema einer CO 2 -Abscheideanlage nach dem Prinzip der<br />

chemischen Absorption<br />

<strong>GREEN</strong> <strong>EFFICIENT</strong> <strong>TECHNOLOGIES</strong> 20<strong>25</strong><br />

43


Carbon Capture<br />

Abb. 2: Optionen zur Senkung des externen thermischen Energiebedarfs einer<br />

Amin-basierten CC-Anlage, (3 GJ/t entsprechen ca. 833 kWh pro Tonne abgeschiedenem CO 2 )<br />

Desorbers (ca. 110-130 °C) wird das<br />

CO 2 wieder aus der Flüssigkeit freigesetzt<br />

und kann nach der Kondensation<br />

von Wasser als gasförmiger<br />

Produktstrom gewonnen werden. Die<br />

Reinheit des CO 2 -Stroms entspricht in<br />

der Regel > 97 vol.-% (bei ca. 2 bar<br />

und 40 °C), wobei die enthaltenen<br />

Verunreinigungen im Wesentlichen<br />

nur aus Wasserdampf bestehen.<br />

Die Vorteile des Amin-basierten<br />

Carbon Capturing liegen im hohen<br />

technologischen Reifegrad des<br />

Verfahrens, den hohen erzielbaren<br />

Abscheide raten von CO 2 , begründet<br />

in der Selektivität der Aminchemie<br />

und in der einfachen Skalierbarkeit<br />

des Verfahrensansatzes auf große<br />

Gasströme. Nachteile liegen im vergleichsweisen<br />

hohen thermischen<br />

Energiebedarf des Verfahrens von<br />

ca. 2.5 bis 3 GJ/t [2] abgeschiedenem<br />

CO 2 , sofern keine weiteren Energieintegrationspotentiale<br />

genutzt werden.<br />

Weiterhin ist die Bildung von unerwünschten<br />

Abbauprodukten aus<br />

der Aminlösung möglich, falls zur<br />

Degradation neigende Waschflüssigkeitsmischungen<br />

eingesetzt werden.<br />

Das dargestellte vereinfachte<br />

Fließbild (Abb. 1) enthält noch keine<br />

energetischen Optimierungen oder<br />

Energieintegrationsmaßnahmen <strong>–</strong><br />

diese werden im Folgenden skizziert.<br />

Energieintegrationsmaßnahmen<br />

Die Einbindung jedweder, jedoch<br />

insbesondere von Amin-basierten<br />

Carbon Capture-Anlagen, erfordert<br />

eine holistische Analyse der existierenden<br />

energetischen Verschaltung<br />

der CO 2 -emittierenden Anlage.<br />

Der erste Schritt ist die Prüfung auf<br />

Nutzbarkeit existierender Abwärmeströme.<br />

Die einfachste Möglichkeit<br />

der Einkopplung in eine Amin-<br />

basierte Carbon Capture-Anlage<br />

besteht, wenn Abwärmeströme auf<br />

hohem Temperaturniveau <strong>–</strong> maßgeblich<br />

ist die Desorptionstemperatur<br />

des CO 2 , also von entsprechend<br />

ca. 120 °C <strong>–</strong> verfügbar sind. Dies ist<br />

jedoch kein zwingendes Erfordernis,<br />

so können auch Abwärmeströme auf<br />

geringerem Temperaturniveau noch<br />

immer mit Hilfe von Wärmepumpen<br />

oder MBV-Systemen effizient genutzt<br />

werden. Die Potentiale sind standortspezifisch<br />

und müssen für jedes Projekt<br />

individuell eruiert werden.<br />

In verschiedenen Industrien ist<br />

Abwärme aus den Rauchgasströmen<br />

auf hohem Temperaturniveau<br />

verfügbar, wie beispielsweise<br />

in der Zement- oder der Glasindustrie.<br />

Hier können mitunter bereits<br />

20 % bzw. bis zu 50 % des erforderlichen<br />

Wärmebedarfs einer Aminbasierten<br />

Carbon Capture-Anlage<br />

gedeckt werden. Hierzu bietet<br />

sich die Nutzung von GEAs XECO ® -<br />

Wärme rückgewinnungssystemen<br />

an. Um die Wärmedeckung zu realisieren,<br />

ist nur ein sehr geringer zusätzlicher<br />

elektrischer Energiebedarf<br />

für den Betrieb von Umwälzpumpen<br />

für den Thermal ölkreislauf des<br />

Wärmeverschub systems erforderlich<br />

(Abb. 2, Option 2).<br />

Eine zweite Möglichkeit besteht<br />

in der Nutzung von mechanischer<br />

Brüden verdichtungstechnik (MBV)<br />

innerhalb der CO 2 -Abscheideanlage.<br />

Hierbei wird typischerweise der<br />

heiße regenerierte Aminstrom aus<br />

dem Desorber zwischenentspannt<br />

und der sich bildende Dampf wird<br />

mittels Turbokompressoren auf den<br />

Betriebs druck des Desorbers rückverdichtet<br />

und zur Beheizung/Strippung<br />

des CO 2 verwendet. Diese<br />

Optimierung (Abb. 2, Option 3) ist<br />

inzwischen in vielen vergleichbaren<br />

thermischen Prozessen Stand der<br />

Technik. Auf diese Weise lassen sich<br />

zusätzlich ca. 20 % des erforderlichen<br />

Wärmebedarfs der Amin-basierten<br />

Carbon Capture-Anlage mit hohen<br />

COP- Werten (zwischen 10 und 12)<br />

und somit mit geringem zusätzlichen<br />

Strom bedarf decken [3].<br />

Bei CCS-Projekten, also wenn<br />

eine Sequestrierung des CO 2 vorgesehen<br />

ist, wird das CO 2 in den meisten<br />

Fällen vor dessen Abtransport<br />

verflüssigt, um die Transportvolumina<br />

zu reduzieren. Je nach Erfordernissen<br />

sind Abnahmedrücke von 50 bis<br />

80 bar erforderlich. Die bei der Verdichtung<br />

anfallende Kompressionswärme<br />

kann ebenfalls genutzt werden,<br />

um einen Teil des Wärmebedarfs<br />

der Amin-basierten Carbon Capture-<br />

Anlage zu decken. Je nach Druckniveau<br />

kann die Kompressionswärme<br />

ca. 10 % dieses Bedarfs decken.<br />

Um hier einen möglichst hohen Anteil<br />

der Kompressionswärme nutzbar zu<br />

machen, kann ebenfalls MBV-Technik<br />

zum Einsatz kommen [3].<br />

Zuletzt sei erwähnt, dass auch<br />

der verbleibende thermische<br />

Energie bedarf der CO 2 -Abscheidung<br />

mittels Wärmepumpentechnik<br />

gedeckt werden kann und somit<br />

auch bei Amin-basierten Carbon<br />

Capture-Systemen eine große<br />

Flexibilität bzgl. der Nutzung von<br />

Wärme- vs. Strominput beim Betrieb<br />

des Verfahrens möglich ist. Beim<br />

Einsatz von Wärmepumpen ist jedoch<br />

insofern einzuschränken, als<br />

dass bei der Nutzung von Niedrigtemperaturwärme<br />

(40<strong>–</strong>60 °C) nur<br />

vergleichsweise geringe COP-Werte<br />

im Bereich um 3-4 darstellbar sind.<br />

44 <strong>GREEN</strong> <strong>EFFICIENT</strong> <strong>TECHNOLOGIES</strong> 20<strong>25</strong>


Carbon Capture<br />

Abb. 3: Design-Konzept für CO 2 -Abscheideanlagen: GEAs stand-alone 300 tpd-Anlage inkl. DCC<br />

Standardisierung und<br />

Modularisierung<br />

Konstruktions anpassungen, ermöglichen<br />

auch die Verwendung alternativer<br />

Typischerweise werden zur chemischen<br />

Konstruktions materialien und<br />

damit eine äußerst wirtschaftliche<br />

Absorption von CO 2 in Amin-<br />

basierten Carbon Capture-Anlagen<br />

Absorptionskolonnen eingesetzt. Es<br />

ist daher vorgegeben, dass auch die<br />

hydrodynamischen Grenzen von Absorptionskolonnen<br />

für die Skalierbarkeit<br />

gelten. Mögliche Betriebsbereiche<br />

Darstellung der Gesamtanlagen. Abbildung<br />

3 zeigt ein Layout-Modell<br />

einer 300 tpd-Anlage inklusive Vorreinigung<br />

im Direct Contact Cooler<br />

(DCC) mit geteilten Kolonnen und gestapelten<br />

Containern auf einer sehr<br />

kleinen Grundfläche.<br />

liegen typischer weise bei 50...120 %<br />

des nominalen Auslegungspunktes.<br />

Dieser Zusammenhang definiert den<br />

Stufenweiser Ausbau von Carbon<br />

Capture-Kapazität<br />

Flexibilitätsbereich, der für einen Implementierungsansatz<br />

einer einzelnen<br />

Amin-basierten Carbon Capture-<br />

Anlage zu Grunde gelegt werden<br />

kann, wenn auf einen anfänglichen<br />

Teillastbetrieb der Kolonnen mit späterer<br />

sequenzieller Erweiterung der<br />

Anlagenkapazität ausgelegt wird.<br />

Auf dieser Grundlage und den<br />

typischen CO 2 -Mengen, die in den<br />

Die regulatorische Triebkraft für die<br />

Reduktion von CO 2 -Emissionen in<br />

Europa sind CO 2 -Zertifikate und das<br />

europäische CO 2 -Emissionshandelssystem<br />

(ETS). In diesem Mechanismus<br />

werden CO 2 -Zertifikate, die zur<br />

Emission berechtigen, im Laufe der<br />

Zeit nach festgelegten Regeln verknappt.<br />

Dies führt tendenziell zu<br />

Zielindustrien (Zement, Eisen- & steigenden Preisen für CO 2 -Emissionsberechtigungen.<br />

Stahl industrie, Glas, Müllverbrennung,<br />

Die Emissions­<br />

Bioenergie und Chemie) anfallen,<br />

entwickelt GEA standardisierte<br />

Anlagengrößen von Carbon Capture-<br />

Anlagen in den Stufen 15, 50, 150,<br />

300 und 600 Tonnen CO 2 -Abscheidekapazität<br />

pro Tag (tpd).<br />

berechtigungen für die Emittenten<br />

werden nicht abrupt entzogen, sondern<br />

sukzessive verknappt <strong>–</strong> dies erlaubt<br />

strategische Freiheiten bei der<br />

Ausbauplanung von Carbon Capture-<br />

Projekten für betroffene Standorte<br />

Die kleineren Größen dieser und Emittenten: Projekte können<br />

modularen Anlagenkonzepte ermöglichen<br />

nicht nur die Umsetzung in<br />

grundsätzlich full-scale implementiert<br />

werden oder es kann mit geringerer<br />

vormontierten ISO-Containern als<br />

Capture-Kapazität begonnen<br />

Basis für einen einfachen Straßentransport<br />

und eine schnelle Installation<br />

vor Ort, die kleineren Säulen,<br />

und dann stufenweise ausgebaut<br />

werden.<br />

Aus Kostensicht werden in der<br />

zusammen mit zusätzlichen Regel die spezifischen CO 2<br />

-Vermeidungskosten<br />

als Entscheidungsgrundlage<br />

herangezogen. Für die<br />

Kosten spielt, wie bei den meisten<br />

klassischen Scale-up-Fragestellungen<br />

in der Chemiebranche, die<br />

„economy of scale“ eine wichtige<br />

Rolle: Diese besagt vereinfacht, dass<br />

Produkte in Großanlagen im Vergleich<br />

zu klein skaligen Anlagen spezifisch<br />

günstiger erzeugt werden<br />

können. Vor dem Hintergrund der<br />

derzeitigen Rahmen bedingungen im<br />

Carbon Capture-Bereich <strong>–</strong> fehlende<br />

Infrastruktur, perspektivisch voranschreitende<br />

technologische Entwicklung<br />

von alter nativen CC-Verfahren,<br />

etc. <strong>–</strong> lohnt jedoch ein Blick auf die<br />

Frage, unter welchen Bedingungen<br />

sich kleinere Carbon Capture-<br />

Anlagen mit spezifisch vergleichbaren<br />

oder sogar günstigeren CO 2 -<br />

Abscheidekosten darstellen ließen<br />

als bei full-scale- Anlagen der Fall.<br />

Gelänge dies, wären risiko ärmere<br />

Projekte zu (v.a. absolut gesehen)<br />

geringeren Kosten darstellbar, für<br />

welche eine Investitionsentscheidung<br />

tendenziell leichter und schneller<br />

getroffen werden könnte als derzeit<br />

bei vielen Großprojekten.<br />

Das OPEX/CAPEX-Kostenverhältnis<br />

von CO 2 -Abscheidekosten liegt<br />

üblicherweise im Bereich 1 /2 bis 2 /3 (je<br />

nach Anlagengröße), d.h. die Projektkosten<br />

sind tendenziell von Wärme-,<br />

Strom- und sonstigen Betriebskosten<br />

dominiert. Sollen die CO 2 -Abscheidekosten<br />

reduziert werden, muss somit<br />

der Fokus auf der Optimierung von<br />

Betriebskosten liegen. OPEX-Reduktion<br />

kann mit Hilfe von idealer weise<br />

stufenweise erfolgenden Energieintegrationsmaßnahmen<br />

zu Lasten<br />

von CAPEX durchgeführt werden<br />

und dennoch gewinnbringend sein,<br />

da sich CAPEX-Aufwendungen i.d.R.<br />

steuerlich positiv auswirken und über<br />

einen längerfristigen Zeitraum abgeschrieben<br />

werden können.<br />

Ein Beispiel: Die spezifischen<br />

Kosten der kleinskaligen CO 2 ­<br />

Abscheidung (z.B. 300 tpd oder<br />

100 ktpa) sind in etwa vergleichbar<br />

mit den spezifischen Kosten einer 3x<br />

größer en stand-alone CO 2 -Abscheideanlage<br />

(300 ktpa), wenn der Wärmebedarf<br />

100 ktpa-Fall mit Hilfe eines XECO ® -<br />

Wärmerückgewinnungssystems<br />

gedeckt wird.<br />

<strong>GREEN</strong> <strong>EFFICIENT</strong> <strong>TECHNOLOGIES</strong> 20<strong>25</strong><br />

45


Carbon Capture<br />

und gewährleistet gleichzeitig eine<br />

techno logische Offenheit in potentiell<br />

folgenden Ausbaustufen, die dann<br />

die Nutzung von ggf. bis dahin verfügbaren<br />

energieeffizienteren oder<br />

kostengünstigeren Carbon Capture-<br />

Lösungen erlaubt.<br />

Fazit<br />

Abb. 4: Vorgeschlagene Ausbaustrategie für Carbon Capture-Projekte<br />

Diese Zusammenhänge können als bundsystem in Kombination mit<br />

Grundlage für die Ausbau strategie der dann vorhandenen Wärmerückgewinnungseinheit<br />

von CC-Projekten genutzt werden<br />

ausgelegt ist,<br />

(vgl. Abb. 4): Im ersten, vorbereitenden<br />

folgen (2). Gegebenenfalls könnten<br />

Schritt könnte z.B. die Wärme-<br />

aufgrund der geringeren CO 2 -Mengen<br />

auskopplung umgesetzt und die lokale Synergien für die CO 2 -Nutzung<br />

Wärme einer alternativen Nutzung eher erschlossen werden, so dass<br />

zugeführt werden, beispiels weise für ggf. auf eine Verflüssigung/CO 2 -Logistikkette<br />

eine Stromerzeugung mittels ORC-<br />

verzichtet werden könnte <strong>–</strong><br />

Prozesses vor Ort oder zur Gebäudebeheizung/Wärmenetzeinspeisung<br />

ein Vorteil vor dem Hintergrund der<br />

derzeitigen begrenzten Verfügbarkeit<br />

(1). Auf diese Weise zahlt sich der von CO 2 -Infrastruktur. Später kann<br />

erste Investitionsschritt bereits nach die CO 2 -Abscheidekapazität dann<br />

kurzer Amortisationszeit aus.<br />

weiter ausgebaut werden (3).<br />

Der ersten Ausbaustufe könnte Dieser Ausbauansatz bietet das<br />

eine klein-/mittelskalige Carbon Potential, die Einstiegshürde und<br />

Capture-Anlage, die als wärmeautarkes,<br />

die Risiken bei der Investition in Car­<br />

thermisch neutrales Verbon<br />

Capture-Technologien zu senken<br />

Abkürzungen<br />

CAPEX<br />

Capital Expenditures<br />

CC<br />

Carbon Capture<br />

COP<br />

Coefficient of Performance<br />

DCC<br />

Direct Contact Cooler<br />

ktpa<br />

Kilotonnes per annum (x 1000 t pro Jahr)<br />

OPEX<br />

Operating Expenditures<br />

ORC<br />

Organic Rankine Cycle<br />

tpd<br />

Tonnes per day (Tonnen pro Tag)<br />

Literatur<br />

Carbon Capture-Projekte sind ein<br />

wichtiger Baustein, um die gesetzten<br />

CO 2 -Minderungsziele zu erreichen.<br />

Um die Investitionsbereitschaft<br />

in Carbon Capture-Projekte zu stärken,<br />

sind positive Entwicklungen bei<br />

den regulatorischen Rahmenbedingungen,<br />

der technologischen Entwicklung,<br />

auf der Kostenseite und<br />

beim Aufbau von Infrastruktur für<br />

den CO 2 -Abtransport erforderlich.<br />

Um Projektkosten zu reduzieren, sind<br />

insbesondere Verbesserungsmaßnahmen<br />

zur Senkung des Energiebedarfs,<br />

zur Energieintegration sowie<br />

Aufwendungen in Standardisierung<br />

und Modularisierung zu tätigen. Hierdurch<br />

können signifikante Kostenreduktionspotentiale<br />

erschlossen<br />

werden. Dennoch werden Carbon<br />

Capture-Projekte für die produzierende<br />

Industrie mit hohen Investitionen<br />

verbunden bleiben. Um die<br />

dadurch entstehenden Risiken zu<br />

mindern, ist ein schrittweiser Ausbau<br />

der Carbon Capture-Kapazität denkbar.<br />

Durch geschickte Kombination<br />

von Energieintegrationsmaßnahmen<br />

und Carbon Capture-Projektgröße<br />

können Vor haben zu vergleichbaren<br />

spezifischen, aber deutlich<br />

geringeren absoluten Kosten umgesetzt<br />

werden. Dies kann ein wichtiger<br />

Hebel sein, um die Umsetzung von<br />

Carbon Capture-Projekten in Gang zu<br />

bringen und die damit verbundene<br />

Lernkurve auf dem Themengebiet<br />

nicht weiter zu blockieren.<br />

[1] www.iea.org/energy-system/carbon-capture-utilisation-and-storage<br />

[2] A.I. Osman, M. Hefny, Recent advances in carbon capture storage<br />

and utilisation technologies: a review, Environmental Chemistry Letters<br />

19:797<strong>–</strong>849, 2021<br />

[3] Ahn, H, Luberti, M, Liu, Z & Brandani, S 2013, 'Process Configuration<br />

Studies of the Amine Capture Process for Coal-fired Power Plants',<br />

International Journal of Greenhouse Gas Control, vol. 16, pp. 29-40.<br />

doi.org/10.1016/j.ijggc.2013.03.002<br />

Autor:<br />

Felix Ortloff<br />

GEA Group AG, Düsseldorf<br />

Deutschland<br />

E-Mail: felix.ortloff@gea.com<br />

www.gea.com<br />

46 <strong>GREEN</strong> <strong>EFFICIENT</strong> <strong>TECHNOLOGIES</strong> 20<strong>25</strong>


Fertigungstechnik<br />

Plasmareinigung in der Industrie <strong>–</strong><br />

umweltfreundlich, effizient und präzise<br />

Weltneuheit HydroPlasma: Schonende, intensive und effiziente Entfernung hartnäckiger Rückstände auf Glas-, Metall- und Kunststoffoberflächen.<br />

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Copyright: Plasmatreat GmbH<br />

Industrielle Reinigungsverfahren<br />

stoßen angesichts wachsender<br />

Qualitäts- und Nachhaltigkeitsanforderungen<br />

zunehmend an<br />

ihre Grenzen. Mit HydroPlasma<br />

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in Steinhagen, Deutschland,<br />

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<strong>–</strong> ohne Kompromisse<br />

bei Qualität und Effizienz.<br />

In der modernen Fertigung hängt die<br />

Qualität des Endprodukts maßgeblich<br />

von der Reinheit der verwendeten<br />

Oberflächen ab. Ob in der Elektronikfertigung,<br />

der Medizintechnik,<br />

der Automobilindustrie oder in der<br />

Luftfahrt <strong>–</strong> selbst mikroskopisch kleine<br />

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Prozesse stören, die Haftung von<br />

Beschich tungen beeinträchtigen<br />

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gefährden. Traditionelle<br />

Reinigungs verfahren werden<br />

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sind ressourcenintensiv und schwer<br />

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integrierbar. Gleichzeitig<br />

steigen die Anforderungen an Nachhaltigkeit,<br />

Prozesssicherheit und<br />

Qualität. Die Folge: Die industrielle<br />

Reinigung entwickelt sich von einem<br />

begleitenden Fertigungsschritt zu<br />

einem strategisch wichtigen Qualitätsfaktor<br />

<strong>–</strong> und zu einem Bereich mit<br />

großem Potential.<br />

Genau hier setzt die Atmosphärendruckplasmatechnologie<br />

von<br />

Plasmatreat, dem Weltmarktführer<br />

für atmosphärische Plasmasysteme,<br />

an: mit leistungsstarken, umweltfreundlichen<br />

Lösungen zur gezielten<br />

Vorbehandlung unterschiedlichster<br />

Materialien. Insbesondere zwei<br />

Techno logien haben sich dabei als besonders<br />

effizient und vielseitig erwiesen:<br />

Openair-Plasma für die Feinstreinigung<br />

und Aktivierung sowie das<br />

neu entwickelte HydroPlasma für anspruchsvolle<br />

Reinigungsaufgaben.<br />

Wie funktioniert die Atmosphärendruckplasmatechnologie?<br />

Plasma ist auch bekannt als der<br />

4. Aggregatzustand: Aus fest wird<br />

flüssig, aus flüssig wird gasförmig<br />

und wenn einem Gas weitere<br />

Energie zugeführt wird, geht es in<br />

den energie reichen Plasmazustand,<br />

den 4. Aggregat zustand, über. Tritt<br />

Plasma mit seinem hohen Energieniveau<br />

nun in Kontakt mit Materialien,<br />

verändert es die Oberflächeneigenschaften,<br />

z. B. von hydrophob<br />

<strong>GREEN</strong> <strong>EFFICIENT</strong> <strong>TECHNOLOGIES</strong> 20<strong>25</strong><br />

47


Fertigungstechnik<br />

zu hydrophil. Die Plasmatechnologie<br />

ist in der Anwendung nachhaltiger als<br />

andere Methoden und benötigt zum<br />

Betrieb nur Druckluft und Strom.<br />

Metall oder Glasoberflächen werden<br />

mit Openair-Plasma einer Feinstreinigung<br />

unterzogen, wodurch die<br />

Oberflächen schonend und zuverlässig<br />

von leichten Verschmutzungen befreit<br />

werden. Bei (unpolaren) Kunststoffen<br />

erzielt die Plasma behandlung<br />

zusätzlich eine Aktivierung der Oberfläche.<br />

Sie unterstützt die Erhöhung<br />

der Oberflächen energie durch die<br />

Einführung von Hydroxyl gruppen<br />

und verbessert so die Haftung bei<br />

Folgeprozessen wie dem Verkleben,<br />

Bedrucken, Lackie ren und Abdichten.<br />

Selbst Oxidschichten auf Metalloberflächen<br />

lassen sich mit der<br />

Plasmatechnologie inline und automatisiert<br />

im Fertigungs prozess zuverlässig<br />

abtragen. Bei der Entfernung<br />

von hartnäckigen organischen und<br />

anorganischen Verunreinigungen<br />

kommt das neuste Plasmaverfahren<br />

von Plasmatreat zum Einsatz:<br />

HydroPlasma <strong>–</strong> ein neuartiges, umweltfreundliches<br />

Verfahren, bei dem<br />

der Druckluft und dem Strom lediglich<br />

Wasser hinzugefügt wird. Mit der<br />

PlasmaPlus Technologie von Plasmatreat<br />

lassen sich durch das Aufbringen<br />

(Abscheiden) von Nanoschichten<br />

zusätzlich gezielt funktionalisierte<br />

Oberflächen mit definierten Eigenschaften<br />

erzeugen, z. B. als ergänzende<br />

Haftvermittlerschicht oder<br />

Korrosionsschutzschicht.<br />

HydroPlasma: Die neuste<br />

Plasmaanwendung für die<br />

industrielle Reinigung<br />

Die HydroPlasma Technologie steht<br />

für einen echten Fortschritt in der<br />

industriellen Oberflächenreinigung.<br />

Entwickelt zur Entfernung von hartnäckigen<br />

Rückständen wie Ölen,<br />

Fetten, Salzen oder Fingerabdrücken,<br />

kombiniert sie erstmals die physikalischen<br />

Effekte des atmosphärischen<br />

Plasmas mit der chemischen<br />

Reaktivität von Wasser <strong>–</strong> vollkommen<br />

ohne den Einsatz umweltbelastender<br />

Chemi kalien. In einem speziell entwickelten<br />

Prozess wird Wasser direkt<br />

in den Plasmastrahl eingespeist, wo<br />

es ionisiert und in einen hochreaktiven<br />

Reinigungsstrahl umgewandelt<br />

wird. Dieser entfernt nicht nur<br />

organische, sondern auch anorganische<br />

Verunreini gungen effektiv und<br />

schonend.<br />

HydroPlasma lässt sich nahtlos<br />

in bestehende Fertigungslinien oder<br />

bereits installierte Plasmasysteme<br />

integrieren und bietet damit eine<br />

hochflexible Lösung für Branchen<br />

mit besonders hohen Sauberkeitsanforderungen.<br />

Beispiele sind die<br />

Batterieproduktion, die Elektronik-<br />

und Halbleiterindustrie sowie medizinische<br />

und optische Anwendungen,<br />

bei denen absolut rückstandsfreie<br />

Oberflächen essenziell sind.<br />

Openair-Plasma:<br />

Bewährte Lösung für die Feinstreinigung<br />

und Aktivierung<br />

Für leichtere organische Verschmutzungen<br />

und die gezielte Oberflächenaktivierung<br />

hat sich die Openair-Plasma<br />

Technologie bereits seit<br />

vielen Jahren in der Industrie etabliert.<br />

Sie nutzt Atmosphärendruckplasma<br />

<strong>–</strong> erzeugt aus Druckluft und<br />

Strom <strong>–</strong> um Oberflächen punktgenau<br />

oder ganzflächig zu reinigen oder zu<br />

aktivieren und so die Benetzbarkeit<br />

zu verbessern.<br />

Zwei Technologien, ein Ziel: Nachhaltigkeit,<br />

Effizienz und Reproduzierbarkeit<br />

(oder „Nachhaltig,<br />

effizient und reproduzierbar)<br />

Nach einer Behandlung mit<br />

Openair-Plasma oder HydroPlasma<br />

haften Klebstoffe, Lacke, Farben<br />

oder Dichtstoffe optimal <strong>–</strong> ganz<br />

ohne den Einsatz zusätzlicher Primer<br />

oder Lösungs mittel. Beide Technologien<br />

kommen also ohne VOCs oder<br />

aggressive Reinigungs chemikalien<br />

aus und sind daher nicht nur umweltschonend,<br />

sondern auch sicher<br />

für Mitarbeiter und für das Produktionsumfeld.<br />

Sie ersetzen aufwendige<br />

Waschprozesse, chemische Bäder<br />

und Lösungsmittelreinigungen, die<br />

mit hohen Betriebskosten und aufwendiger<br />

Entsorgung verbunden<br />

sind. Der Reinigungs effekt ist zuverlässig,<br />

kontaktlos und besonders<br />

materialschonend und kann selektiv<br />

oder ganzflächig erfolgen. Damit<br />

eignet sich Plasma ideal für viele<br />

Anwen dungen in der Automobil-,<br />

Elektronik-, Verpackungs- und Metallverarbeitungsindustrie.<br />

Insgesamt bieten die Plasmalösungen<br />

von Plasmatreat eine überzeugende<br />

Antwort auf die Herausforderungen<br />

der modernen Fertigung:<br />

Abb. 1: Ob Öle, Fette, Fingerabdrücke oder andere hartnäckige Verschmutzungen <strong>–</strong><br />

HydroPlasma ist das Mittel der Wahl.<br />

Copyright: Plasmatreat GmbH<br />

• Prozesssicherheit durch gleichbleibend<br />

hohe Reinigungsqualität<br />

• Ressourcenschonung durch<br />

Verzicht auf Chemikalien<br />

48 <strong>GREEN</strong> <strong>EFFICIENT</strong> <strong>TECHNOLOGIES</strong> 20<strong>25</strong>


Ecological<br />

& economical<br />

into the future<br />

Abb. 2: Feinstreinigung mit Openair-Plasma für Entfernung von z.B. Staubpartikeln.<br />

<br />

Copyright: Plasmatreat GmbH<br />

EvacTherm ®<br />

• Flexibilität bei der Integration und<br />

Anpassung an bestehende Linien<br />

• Reduktion von Emissionen<br />

und Abfallstoffen<br />

• Verbesserte Haftung, Benetzbarkeit<br />

und Produktqualität<br />

Ob Bauteil für die Automobil- oder Luftfahrtindustrie,<br />

optisches Gerät oder<br />

Medizin produkt <strong>–</strong> industriell eingesetzte<br />

Vorbehandlungsprozesse müssen in<br />

den verschiedenen Branchen anspruchsvollen<br />

Qualitätsnormen entsprechen.<br />

Wichtig dabei ist, die entscheidenden<br />

Para meter kontinuierlich unter Kontrolle<br />

zu haben. Deshalb vereinigen die<br />

Systeme von Plasmatreat eine Vielzahl<br />

von Steuerungs-, Regelungs- und Überwachungsfunktionen,<br />

um eine gleichbleibende,<br />

hohe Qualität und Reproduzierbarkeit<br />

der Plasmabehandlung<br />

sicherzustellen. So werden Geschwindigkeit,<br />

Abstand des Düsenkopfes zum<br />

Subs trat und die Inten sität des Plasmastrahls<br />

präzise auf die zu behandelnde<br />

Region der Oberfläche eingestellt. Die<br />

Festlegung der optimalen Parameter<br />

sowie speziell angepasste Düsenköpfe<br />

zählen zu den Kernkompetenzen von<br />

Plasmatreat und sichern eine verlässliche<br />

Vorbehandlung. Die speziell entwickelte<br />

PCU (Plasma Control Unit) verhilft zu voller<br />

Kontrolle über die Prozesse und unterstützt<br />

damit anspruchsvolle Qualitätsvorgaben:<br />

Diese Steuereinheit hält eine<br />

beachtliche Anzahl an Funktionen bereit,<br />

u. a. zur Intensität des Plasmastrahls sowie<br />

zur Steuerung der Leistung und des<br />

Gas volumens. In Kombination mit innovativen<br />

Zusatz modulen, die weitere<br />

Überwachungs- und Diagnose funktionen<br />

bieten, wird eine lückenlose Prozesskontrolle<br />

erreicht <strong>–</strong> für Klebe prozesse mit<br />

Plasmaanwendungen, die sich durch eine<br />

gleich bleibend hohe Qualität und exakte<br />

Reproduzierbarkeit auszeichnen.<br />

Fazit: Industrielle Reinigung<br />

neu gedacht<br />

Die industrielle Reinigung ist längst kein<br />

Nebenprozess mehr <strong>–</strong> sie ist ein entscheidender<br />

Faktor für Qualität, Nachhaltigkeit<br />

und Wirtschaftlichkeit. Mit<br />

HydroPlasma und Openair-Plasma<br />

bietet Plasmatreat zwei sich ergänzende<br />

Lösungen, die höchste Reinigungsstandards<br />

mit Umweltverträglichkeit und<br />

Effizienz verbinden.<br />

Mehr Informationen unter<br />

www.plasmatreat.com<br />

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Made-to-measure<br />

molding sand<br />

preparation<br />

• Energy-saving<br />

• Low emission<br />

• Conserving resource<br />

Enhance your sustainable<br />

performance with a constant<br />

molding temperature even<br />

with variable ambient<br />

conditions.<br />

eirich.com


Fertigungstechnik<br />

Komponenten für die Umwelttechnik<br />

hydroerosiv bearbeiten<br />

Ein Prozess mit drei Möglichkeiten: Verrunden, Entgraten<br />

oder doch Kalibrieren?<br />

Mit Anlagen für die hydroerosive Bearbeitung von Sonplas kann der Anwender innenliegende Bohrungsverschneidungen effizient und<br />

kontrolliert entgraten oder verrunden. <br />

Alle Bilder: Sonplas GmbH<br />

Komponenten, die in umwelttechnischen<br />

Anlagen zum Einsatz kommen,<br />

werden immer komplexer<br />

<strong>–</strong> entsprechend schwierig ist ihre<br />

Fertigung. Dazu liefert Sonplas mit<br />

der „HydroEROsiven“ Bearbeitung<br />

<strong>–</strong> oder kurz HERO <strong>–</strong> eine effiziente<br />

Möglichkeit, bei der eine mit Schleifpartikeln<br />

versetzte abrasive Flüssigkeit<br />

unter hohem Druck durch die<br />

Innengeometrie eines Werkstücks<br />

gepumpt wird. Mit dieser Art des<br />

Strömungsschleifens lassen sich<br />

Bauteile entgraten, verrunden oder<br />

der Durchfluss einer Bohrung kalibrieren.<br />

Sonplas bietet sowohl ein<br />

umfangreiches Know-how als auch<br />

die richtigen Anlagenkonzepte.<br />

In der Umwelttechnik sind immer<br />

kompliziertere und geometrisch komplexere<br />

Bauteile erforderlich <strong>–</strong> zum<br />

Beispiel Filter. Diese sind oft mit kundenspezifischen<br />

und nicht standardisierten<br />

Durchlässen und Apparaturanordnungen<br />

für eine breite Palette<br />

von industriellen Anwendungen konzipiert.<br />

„Um in dieser Branche die<br />

Qualität bei der Fertigung zu steigern,<br />

bieten wir unseren HERO-Prozess an“,<br />

sagt Werner Riederer, Vertriebsingenieur<br />

bei der Sonplas GmbH aus dem<br />

bayrischen Straubing. Mit diesem<br />

Strömungsschleifverfahren lassen<br />

sich etwa innenliegende Bohrungsverschneidungen<br />

effizient und vor<br />

allem kontrolliert entgraten oder verrunden.<br />

Dies verbessert zum einen<br />

die Hochdruckfestigkeit, verschleißt<br />

also auch bei hohen Drücken nicht <strong>–</strong><br />

oder wesentlich langsamer. Zum anderen<br />

kommt dies einem künstlichen<br />

Voraltern des Bauteils gleich. Der Anwender<br />

profitiert von einer gleichbleibenden<br />

Leistung über die gesamte<br />

Lebensdauer des Werkstücks.<br />

Dabei strömt ein Fluid mit Schleifpartikeln<br />

ähnlich wie flüssiges Schleifpapier<br />

durch das Bauteil entlang<br />

an den innenliegenden Bohrungsverschneidungen<br />

oder der Bohrungsgeometrie.<br />

Werner Riederer: „Angenommen<br />

eine Bohrung geht in<br />

eine Bohrung mit einem geringeren<br />

Durchmesser über. An der Bohrungsverjüngung<br />

befindet sich eine Kante,<br />

an der sich durch den hohen Druck<br />

die Schleifpartikel stauen. Dadurch<br />

kommt es zum Abtrag. Das hängt davon<br />

ab, wie stark der Druck des Fluids<br />

ist und welche Schleifpartikel zum<br />

Einsatz kommen.“<br />

Flexibel in der Wahl der Bauteile<br />

Bearbeiten lassen sich ganz unterschiedliche<br />

Werkstücke. Entscheidend<br />

ist immer die Bohrungs größe,<br />

die es zu bearbeiten gilt. Mit den Anlagen<br />

kann man Bohrungen mit Durchmesser<br />

ab 0,1 bis 5 Millimeter schleifen.<br />

Die Werkstücke können aus Stahl<br />

oder Edelstahl sein, möglich sind<br />

aber auch Aluminium, Magnesium<br />

und Edelmetalle wie Gold, Silber oder<br />

50 <strong>GREEN</strong> <strong>EFFICIENT</strong> <strong>TECHNOLOGIES</strong> 20<strong>25</strong>


Fertigungstechnik<br />

einem ganzheitlichen Prozess, der<br />

es erlaubt, weitere kostspielige Bearbeitungsschritte<br />

einzusparen. Zum<br />

„herkömmlichen“ Prozessmedium<br />

hat Sonplas auch eine wasserbasierte<br />

Variante. Dieses bietet diverse<br />

Vorteile: Es ist umweltverträglich<br />

und hygienisch, zudem hat es einen<br />

geringen CO 2 -Abdruck. Und weil es<br />

das Grundwasser nicht gefährdet,<br />

sind die Kosten für die Entsorgung<br />

günstiger.<br />

Sicher den Durchfluss kalibrieren<br />

Abb. 1: Vorher - Nachher: Das Beispiel einer hydroerosiven Bearbeitung anhand von<br />

Negativabdrücken. Material Aluminium.<br />

Platin. Dazu kommen Hartmetalle,<br />

Glas, Keramik, Kunststoffe und Faserverbundwerkstoffe.<br />

Optimal angepasstes<br />

Prozessmedium<br />

Zunächst werden die Eigenschaften<br />

des Prozessmediums eigens auf<br />

die Anforderungen des zu bearbeitenden<br />

Werkstücks angepasst: Um<br />

die gewünschten Durchflusswerte,<br />

Geo metrien und Verrundungsgrade<br />

zu erzielen, wird die dafür optimale<br />

rheologische Spezifikation definiert.<br />

Die Medien werden dazu je<br />

nach Anwendung mineralöl- oder<br />

wasser basiert formuliert und auf<br />

Viskositäten von 0,5 bis zu einigen<br />

10.000 mPa·s (Milli pascalsekunde)<br />

eingestellt. Die Art, Konzentration<br />

und Partikel größenverteilung der<br />

Abrasiva im Medium bestimmen<br />

maßgeblich die erzielbare Abtragleistung<br />

und Oberflächenbeschaffenheit<br />

der Werkstücke. Als Schleifkorn<br />

können hochabrasive Keramiken wie<br />

Borcarbid, Aluminiumoxid oder auch<br />

künstlicher Diamant eingesetzt werden.<br />

Diese Vielseitigkeit ermög licht<br />

es, Bauteile taktzeitoptimiert zu bearbeiten.<br />

Die Schleiffluide dienen durch<br />

gezielte Additivierung gleichzeitig als<br />

wirksamer Korrosionsschutz für die<br />

bearbeiteten Kundenbauteile. Durch<br />

die guten Benetzungseigenschaften<br />

und die Kompatibilität mit Spül-<br />

und Prüffluiden lassen sich zudem<br />

Partikel mühelos auswaschen, die<br />

anders nicht entfernt werden können.<br />

Durch intelligente Verfahrenstechnik<br />

können je nach Wunsch geforderte<br />

Sauberkeitsklassen nach<br />

VDA19/ISO16232 erfüllt werden.<br />

Der Anwender profitiert damit von<br />

Neben dem Verrunden und Entgraten<br />

lässt sich das HERO-Verfahren<br />

auch für die Durchflusskalibrierung<br />

von Bohrungen einsetzen. Dazu wählt<br />

der Anwender ein Fluid mit niedriger<br />

Viskosität. Das Bauteil wird in die Anlage<br />

gelegt, die Einlaufkanten der Einspritzlöcher<br />

werden verrundet und<br />

der Durchfluss um 10 bis 40 Prozent<br />

erhöht. Es bietet einen entscheidenden<br />

Vorteil: Nach dem Erodieren<br />

liegt die Genauigkeit der Bohrung<br />

bei ±3 Prozent, nach dem HERO-Prozess<br />

bei prozesssicheren ±1 Prozent.<br />

Mit der hydroerosiven Bearbeitung<br />

kann der Anwender also den Durchfluss<br />

an seinen Werkstücken sehr genau<br />

kalibrieren. Der Bediener kann<br />

während des gesamten Prozesses<br />

den ansteigenden Durchfluss online<br />

über wachen, den geforderten Wert<br />

exakt justieren und die Durchflusstoleranzen<br />

so prozesssicher einstellen.<br />

Abb. 2: Vorher - Nachher: Beispiel einer hydroerosiven Bearbeitung. Hier wurden die<br />

Einspritzbohrungen eines Injektors aus einer Nickelbasislegierung verrundet.<br />

<strong>GREEN</strong> <strong>EFFICIENT</strong> <strong>TECHNOLOGIES</strong> 20<strong>25</strong><br />

51


Fertigungstechnik<br />

Ob Entgraten, Verrunden oder Kalibrieren,<br />

dem Nutzer stehen mit der<br />

hydroerosiven Bearbeitung drei verschiedene<br />

Anwendungsmöglichkeiten<br />

zur Verfügung. Passt er die<br />

jeweiligen Parameter an, kann er<br />

die unterschiedlichen Bearbeitungsanforderungen<br />

prozesssicher und<br />

repro duzierbar leisten. Das Verfahren<br />

erfüllt damit alle Zeichnungs- und<br />

Bauteilanforderungen.<br />

Passgenaue Anlagen<br />

Sonplas stattet die Anlagen auch mit<br />

Rundtischen aus. Damit laufen die<br />

Prozesse wie Schleifen, Spülen und/<br />

oder Messen des Durchflusses parallel<br />

ab. Je nach Anforderung kann<br />

jedes Bauteil so bis zu acht Stationen<br />

durchlaufen. Der langsamste<br />

Arbeitsschritt bestimmt die Taktzeit.<br />

Der Anwender kann seine Sondermaschine<br />

modular an seine Anforderungen<br />

anpassen und zum Beispiel<br />

auch nachträglich Prozessstationen<br />

wie Spül- oder Messeinrichtungen<br />

integrieren. Anbinden lassen sich<br />

auch Datenbanken und MES-Systeme.<br />

Entsprechende Bauteilmarkierungen<br />

(DMC) ermöglichen eine<br />

lückenlose Nachverfolgung der Bearbeitungs-<br />

und Prozessdaten. Durchflusskontrolle<br />

und Masterteile, die<br />

die integrierte Software in einem bestimmten<br />

Zyklus in den Prozess einschleust<br />

und in regelmäßigen Abständen<br />

überprüft, sind ebenfalls<br />

erhältlich.<br />

Weil es sich bei den Anlagen um<br />

ein geschlossenes System handelt,<br />

können auch keine Bedienfehler auftreten.<br />

Der Mensch an der Maschine<br />

muss sich lediglich um das manu elle<br />

Beladen kümmern oder bei Bedarf<br />

die Paletten wechseln <strong>–</strong> der Prozess<br />

läuft konsequent durch. Bei höherer<br />

Stückzahl ist auch eine automatische<br />

Beladung möglich, etwa mit einem<br />

Roboter-Lademodul. „Damit können<br />

wir auch Prozesse miteinander verketten“,<br />

beschreibt Werner Riederer.<br />

So ließe sich das Belademodul nach<br />

dem Erodieren oder Laserbohren<br />

und vor die HERO-Bearbeitung setzen.<br />

Damit legt der Kunde den Rohling<br />

nur noch ein und holt hinten<br />

das gebohrte, entgratete oder kalibrierte<br />

Bauteil ab, das fertig in einer<br />

Palette abgelegt ist. „Wir liefern unseren<br />

Kunden das ganze Spektrum<br />

von einfachen Entwicklungsmaschinen<br />

bis zu großserientauglichen Anlagen“,<br />

betont Werner Riederer.<br />

Abb. 3: Werner Riederer,<br />

Vertrieb/Key Account und Ansprechpartner<br />

für hydroerosive Bearbeitung<br />

Sonplas GmbH<br />

94315 Straubing<br />

Deutschland<br />

info@sonplas.de<br />

www.sonplas.de<br />

Info Sonplas<br />

Sonplas ist ein mittelständischer Maschinenbauer<br />

mit Sitz im niederbayrischen<br />

Straubing. Seit der Gründung 1993 ist<br />

das Unternehmen stetig gewachsen.<br />

Mittlerweile beschäftigt Sonplas rund<br />

390 hochmotivierte Mitarbeiter. Gemäß<br />

dem Slogan „For your success”<br />

entwickelt Sonplas flexible und skalierbare<br />

Sondermaschinen für Bearbeitung,<br />

Montage und Prüfung, die je nach Bedarf<br />

der Kunden mit externen Technologien<br />

ergänzt werden können. Über die<br />

Jahre wurde das Portfolio immer weiter<br />

ausgebaut, so bietet der Sondermaschinenbauer<br />

heute Lösungen für<br />

die Bereiche Elektromobilität, Batteriezellenproduktion,<br />

Wasserstoff, hydroerosive<br />

Bearbeitung, Kraftstoffeinspritzung,<br />

Elektronik, Mechatronik &<br />

Hydraulik sowie Luftfahrttechnik. Bislang<br />

konnte das Unternehmen weltweit<br />

mehr als 1.000 Sondermaschinen<br />

an namhafte Kunden unter anderem<br />

aus der Automobil-, Auto mobilzulieferund<br />

Nutzfahrzeugbranche aber auch an<br />

Kunden aus der Luftfahrttechnik liefern.<br />

Durch eine hauseigene Forschungsund<br />

Entwicklungsabteilung ist Sonplas<br />

in der Lage, immer den neuesten technischen<br />

Anforderungen auf dem Markt<br />

gerecht zu werden. Mit Servicepartnern<br />

weltweit und einer Niederlassung<br />

in China unterstützt das Unternehmen<br />

die Kunden außerdem mit fachkundiger<br />

Kompetenz und Ersatzteilen direkt<br />

vor Ort. Was Sonplas auszeichnet? Ein<br />

tiefes Know-how und Verständnis für<br />

Prozesse. Sonplas ist sowohl Systemintegrator<br />

als auch Generalunternehmer.<br />

Kunden erhalten von Sonplas auf<br />

sie abgestimmte Lösungen in höchster<br />

Qualität.<br />

52 <strong>GREEN</strong> <strong>EFFICIENT</strong> <strong>TECHNOLOGIES</strong> 20<strong>25</strong>


Unternehmen <strong>–</strong> Innovationen <strong>–</strong> Produkte<br />

Hybridlösungen für große Gebäude<br />

Die neuen Luft-Wasser-Wärmepumpen Logatherm WLW286 und<br />

Logatherm WLW376 von Buderus eignen sich sowohl für monoenergetische<br />

als auch für leistungsstarke Hybridsysteme.<br />

Mit den neuen Luft-Wasser-Wärmepumpen Logatherm WLW286 und<br />

Logatherm WLW376 in Kombination mit weiteren Wärmeerzeugern<br />

bietet Buderus effiziente Wärmepumpen-Hybridlösungen für Mehrfamilienhäuser,<br />

gewerbliche Nichtwohngebäude, öffentliche Gebäude<br />

und industrielle Anwendungen <strong>–</strong> sowohl für den Neubau als auch<br />

für die Heizungsmodernisierung im Bestand. Mit beiden Wärmepumpen<br />

lassen sich größere Objekte beheizen und kühlen und das Trinkwasser<br />

erwärmen. Damit liefert Buderus eine Antwort auf eine der<br />

drängendsten Fragen der Energiewende: den hohen Sanierungsbedarf<br />

im Gebäudebestand. Rund 87 Prozent der Gebäude in Deutschland<br />

gelten als sanierungsbedürftig, viele davon mit hohen Systemtemperaturen<br />

und großem Warmwasserbedarf. Genau hier setzen<br />

Wärmepumpen-Hybridsysteme an <strong>–</strong> sie kombinieren effiziente Wärmepumpentechnologie<br />

mit bewährten Heizsystemen und ermöglichen<br />

eine schrittweise Umstellung auf erneuerbare Energien. Besonders<br />

für große Gebäude bieten sie eine wirtschaftlich sinnvolle Lösung,<br />

um Energie kosten und CO 2 -Emissionen zu senken.<br />

Die Logatherm WLW286 ist in den drei Leistungsgrößen 20, 30 und<br />

40 kW (bei A-7/W35) erhältlich, die Logatherm WLW376 mit Leistungsgrößen<br />

zwischen 30 und 61 kW (bei A-7/W35). Neben Wärmeerzeugern<br />

bietet Buderus auch Lösungen für Wärmespeicherung und -verteilung<br />

sowie Systemregelung <strong>–</strong> Anlagenbetreiber und Fachhandwerker erhalten<br />

so alles aus einer Hand. Die neuen Produkte präsentierte Buderus<br />

auf der ISH 20<strong>25</strong>.<br />

Green Fuels ausgelegt und entsprechen so den Anforderungen des<br />

Gebäudeenergiegesetzes (GEG). Beim Brennwertkessel Logano plus<br />

SB6<strong>25</strong> ist sogar ein Betrieb mit bis zu 100 Prozent Wasserstoff möglich.<br />

Außerdem punkten die Wärmepumpen mit einer effizienten, laufzeitoptimierten<br />

Hydraulik und HIT-(Hybrid Injection Technology-) Ventil<br />

<strong>–</strong> für einen deutlich erhöhten Wärmepumpen-Deckungsanteil eine<br />

reduzierte Taktung und eine höhere Systemeffizienz. Das senkt den<br />

Energieverbrauch und verlängert die Lebensdauer der Anlage. Sowohl<br />

die Logatherm WLW286 als auch die Logatherm WLW376 arbeiten mit<br />

dem natürlichen Kältemittel R290 (Propan) <strong>–</strong> es zeichnet sich durch ein<br />

niedriges GWP (Global Warming Potential) von 3 aus.<br />

Noch mehr Leistung<br />

Die Logatherm WLW286 lässt sich für noch höhere Leistungs bedarfe<br />

in Kaskade betreiben <strong>–</strong> bis zu vier Wärmepumpen können über<br />

den Kaskadenregler Logamatic WPM100K gesteuert werden. Bei<br />

der Logatherm WLW376 bilden bis zu sechs Geräte mit optionalem<br />

Hydrau lik-Verbindungs-Kit eine kompakte Kaskade, so können Installateure<br />

Anlagen mit bis zu 366 kW Leistung errichten. Maximal ist sogar<br />

eine 16er-Kaskade möglich (2 x Sechser-Kaskade und 1 x Vierer-<br />

Kaskade), somit lassen sich Energiebedarfe von bis zu 1 MW abdecken.<br />

Bosch Thermotechnik GmbH<br />

Buderus Deutschland<br />

Sophienstraße 30<strong>–</strong>32, 35576 Wetzlar<br />

info@buderus.de<br />

www.buderus.de<br />

Mit LOCTITE ® Gewindedichtungslösungen<br />

Wasserstoffgaslecks sicher<br />

und zuverlässig vorbeugen<br />

Leckagen gehören zu den größten Herausforderungen für die Wasserstoffindustrie.<br />

Die wasserstoffkompatiblen Gewindedichtungen<br />

von LOCTITE ermöglichen den sicheren und zuverlässigen Schutz<br />

vor Wasserstoffgasleckagen, so dass der Anwender auf andere komplexe,<br />

teure Abdichtungsmethoden verzichten kann. Die folgenden<br />

Produkte erfüllen die Anforderungen von KIWA GASTEC QA AR 214*<br />

für Wasserstoffgasmischungen mit bis zu 100 % Wasserstoffgas.<br />

(* Zertifizierungen sind in ausgewählten Ländern verfügbar)<br />

Lösungen für Gewindedichtungen<br />

• LOCTITE 55: Weißer, nicht aushärtender Gewindedichtfaden, der<br />

eine sofortige Dichtwirkung gegen vollen Druck bietet.<br />

Ermöglicht eine zuverlässige Nachjustierung ohne Leckagen.<br />

Ideal für BSPT- und NPT-Rohrgewinde.<br />

Flexibel und zukunftssicher<br />

Gebäudeeigentümer können frei wählen, welcher Wärmeerzeuger<br />

die Spitzenlast abdecken soll: Beide Wärmepumpen sind kompatibel<br />

mit Gas-Brennwertkesseln wie dem Logano plus KB372, Logano<br />

plus KB472, Logamax plus GB272 oder dem Gas-/Öl-Brennwertkessel<br />

Logano plus SB6<strong>25</strong> sowie dem Elektro-Heizgerät Logamax E156.<br />

Buderus bietet für die einzelnen Komponenten Pakete mit allem notwendigen<br />

Zubehör. Alle genannten Systeme sind für den Einsatz von<br />

• LOCTITE 567: Weiße, hochviskose, anaerob aushärtende Gewindedichtpaste.<br />

Bietet eine sofortige Dichtwirkung gegen niedrige<br />

Drücke. Dichtet und sichert Rohrgewinde und Anschlussstücke<br />

aus Metall ab, ermöglicht aber eine einfache Demontage. Ideal für<br />

NPT-Rohrgewinde.<br />

• LOCTITE 577: Gelbe, hochviskose, anaerob aushärtende Gewindedichtpaste.<br />

Bietet eine sofortige Dichtwirkung gegen niedrige<br />

53


Unternehmen <strong>–</strong> Innovationen <strong>–</strong> Produkte<br />

Drücke. Dichtet und sichert Rohrgewinde und Anschlussstücke<br />

aus Metall ab, ermöglicht aber eine einfache Demontage. Ideal für<br />

BSPT- und NPT-Rohrgewinde.<br />

• LOCTITE 570: Silber-braune, hochviskose, anaerob aushärtende<br />

Gewindedichtpaste. Konzipiert für eine langsame Aushärtung und<br />

eine niedrige Drehmomentfestigkeit für eine einfache Demontage.<br />

Ideal für BSPT- und NPT-Rohrgewinde.<br />

Die<br />

• LOCTITE 638: Grüner, mittelviskoser, anaerob aushärtender Klebstoff/Dichtstoff<br />

mit hoher Scherfestigkeit. Wird in der Regel zur<br />

Sicherung von Lagern auf Wellen verwendet, eignet sich aber auch<br />

ideal für Gewindedichtungen und -sicherungen in Umgebungen<br />

mit hohem Druck und/oder extremen Bedingungen. Ideal für<br />

BSPT- und NPT-Rohrgewinde.<br />

wasserstoffkompatiblen<br />

LOCTITE-Gewindedichtungen<br />

eigenen sich laut Hersteller für<br />

die Verwendung auf NPT- und<br />

BSPT-Gewindetypen aller Metallarten,<br />

einschließlich schwer zu<br />

dichtendem Edelstahl. Die einfach<br />

aufzutragenden Gewindedichtungen<br />

ermöglichen ein einfaches<br />

Justieren während der<br />

Montage, zerreißen nicht wie<br />

Klebe bänder oder schrumpfen<br />

wie Dichtungsmassen. Dadurch<br />

beugen sie Leckagen und vibrationsbedingtem<br />

Lösen vor, was<br />

die allgemeine Systemeffizienz<br />

verbessert und gleichzeitig die<br />

Wartungsanforderungen und betrieblichen Ausfallzeiten reduziert.<br />

Anwendungsbereiche<br />

Die Gewindedichtungslösungen von LOCTITE eignen sich für die<br />

Verwendung auf Geräten und Komponenten in der Wasserstoff-<br />

Wertschöpfungskette, wie beispielsweise Elektrolyseure, Kompressoren,<br />

Lagerungssysteme, Brennstoffzellen oder Rohrleitungsverbindungen.<br />

Weitere Informationen über die Gewindedichtungslösungen<br />

von LOCTITE für Wasserstoff auf der Webseite von Henkel Adhesive<br />

Technologies Dichtungslösungen für Wasserstoff <strong>–</strong> Henkel Adhesives<br />

Henkel AG & Co. KGaA<br />

Henkelstraße 67<br />

40589 Düsseldorf<br />

www.henkel-adhesives.de<br />

Die wasserstoffkompatiblen LOCTITE-<br />

Gewindedichtungen eigenen sich für<br />

die Verwendung auf NPT- und BSPT-<br />

Gewindetypen aller Metallarten, einschließlich<br />

schwer zu dichtendem<br />

Edelstahl. Bild: Henkel<br />

hin zu sauberen Transportlösungen verändert die gesamte Mobilitätslandschaft,<br />

wobei Wasserstoff-Brennstoffzellen eine vielversprechende<br />

Alternative zu herkömmlichen, fossil betriebenen Fahrzeugen<br />

werden könnten. Besonders in den Bereichen Heavy Duty On- und<br />

Off-Road, Marine und Luftfahrt bieten Brennstoffzellen das Potential,<br />

Emissionen erheblich zu reduzieren und gleichzeitig eine hohe Reichweite<br />

und kurze Betankungszeiten zu gewährleisten.<br />

In einer Brennstoffzelle reagieren Sauerstoff und Wasserstoff zu Strom,<br />

Wärme und Wasser. Um dem Stack ausreichend Sauerstoff zuführen<br />

zu können, wird die saubere Luft im Kompressor verdichtet. Dies<br />

führt zu einer Temperaturerhöhung. Im nachgelagerten Ladeluftkühler<br />

wird die Luft deshalb auf ein für die Brennstoffzelle verträgliches<br />

Temperaturniveau gekühlt. Für den optimalen Betrieb der Brennstoffzelle<br />

ist eine ausreichende relative Luftfeuchtigkeit erforderlich. Ist die<br />

Ansaugluft zu trocken, wirkt sich das negativ auf die Leitfähigkeit der<br />

Protonenaustauschmembran im Brennstoffzellen-Stack aus. Der Luftbefeuchter<br />

reichert deshalb je nach Betriebszustand die Kathodenzuluft<br />

mit Prozesswasser aus der Abluft der Brennstoffzelle an und<br />

erhöht so die Feuchtigkeit. Prozessbedingt können dabei Wassertropfen<br />

entstehen, die von einem Kathoden-Wasserabscheider zum Schutz<br />

des Stacks abgeschieden werden.<br />

Die Eingangsregelklappe vor dem Stack regelt den Luftstrom anschließend<br />

so, dass er für die elektrochemische Reaktion optimal eingestellt<br />

ist. Ein Partikelfilter im Medienverteilungsmodul, dem Flansch<br />

zum Brennstoffzellen-Stack, bringt zusätzliche Sicherheit vor Partikeln,<br />

die maßgeblich aus Herstellungs- und Montageprozessen stammen<br />

können.<br />

Innovationen in der Feuchtigkeitskontrolle:<br />

leistungsstarker Humidifier<br />

MANN+HUMMEL hat ein innovatives Befeuchterdesign mit<br />

Flach membranen eingeführt, dass die Brennstoffzellentechnologie<br />

erheblich verbessert. Dieser fortschrittliche Luftbefeuchter überträgt<br />

effektiv Feuchtigkeit von der Abluft- auf die Zuluftseite und hält<br />

optimale Feuchtigkeitsniveaus innerhalb des Brennstoffzellensystems<br />

aufrecht. Er verhindert sowohl die Dehydrierung der Polymer-<br />

Elektrolyt-Membran (PEM) als auch übermäßige Feuchtigkeit und sorgt<br />

so für eine zuverlässige Leistung und einen hohen Wirkungsgrad der<br />

Brennstoffzellen.<br />

Im Vergleich zu traditionellen Hohlfasermembranen bietet das Flachdesign<br />

einen geringeren Druckverlust und eine effizientere Wasserübertragung.<br />

Seine kompakte Größe ermöglicht eine flexible Integration<br />

in verschiedene Brennstoffzellensysteme und verbessert die<br />

Anpassungsfähigkeit in unterschiedlichen Fahrzeugkonfigurationen.<br />

MANN+HUMMEL: Perfekte Luftfeuchtigkeit<br />

für Brennstoffzellen<br />

Angetrieben von weltweit zunehmend strengeren Vorschriften für<br />

niedrige und Null-Emissionen beobachten wir ein starkes Wachstum<br />

der Brennstoffzellentechnologie im Mobilitätssektor. Dieser Wandel<br />

54


Unternehmen <strong>–</strong> Innovationen <strong>–</strong> Produkte<br />

Dieser Befeuchter hält die optimale Feuchtigkeit ohne externe Wasserquellen<br />

aufrecht, was die Gesamteffizienz des Systems erheblich<br />

verbessert und die Lebensdauer des Brennstoffzellenstacks verlängert.<br />

Durch die Sicherstellung einer konstanten Protonenleitfähigkeit<br />

verhindert er die Degradierung der Membran und hilft, eine stabile<br />

Spannungsausgabe über die Zeit aufrechtzuerhalten.<br />

Der Humidifier High+ für Brennstoffzellen von 150<strong>–</strong>200 kW Leistung<br />

ist bereits heute als Marktprodukt erhältlich. MANN+HUMMEL bringt<br />

umfangreiche Erfahrung in der Bereitstellung maßgeschneiderter<br />

Lösungen mit, die den spezifischen Anforderungen verschiedener<br />

Anwendungen gerecht werden. Diese Expertise ermöglicht es dem<br />

Unternehmen, individuelle Anpassungen vorzunehmen, um die Leistung<br />

und Effizienz der Brennstoffzellensysteme weiter zu optimieren.<br />

MANN+HUMMEL GmbH<br />

Schwieberdinger Straße 126<br />

71636 Ludwigsburg<br />

www.mann-hummel.com<br />

Wie NORD DRIVESYSTEMS Kosten vorteile<br />

in Verpackungsanlagen generiert<br />

Antriebslösungen von NORD DRIVESYSTEMS steigern an mehreren<br />

Punkten der Packaging-Prozesskette die Effizienz im Anlagenbetrieb.<br />

Mit zwei Konzepten nimmt das Unternehmen vor allem die<br />

Bereiche End-of-Line- und Primary Packaging in den Fokus <strong>–</strong> und<br />

erzielt hier mit dezentraler Antriebstechnik und mit wash-down-<br />

fähigen Aluminiumgehäusen deutliche Kostenvorteile.<br />

Packaging-Prozesse erfordern ein hohes Maß an Dynamik, Flexibilität<br />

und Kosteneffizienz. Im End-of-Line-Packaging wie im Primary<br />

Packaging steckt hierfür noch großes Potential, das Antriebslösungen<br />

von NORD DRIVESYSTEMS heben.<br />

Dezentrale Antriebstechnik im End-of-Line-Packaging<br />

Mit einer Lösung aus dezentraler Antriebselektronik und Asynchronmotoren<br />

bietet NORD für das End-of-Line-Packaging eine in vielfacher<br />

Hinsicht effiziente Alternative zu zentral gesteuerten Konzepten.<br />

Die aufgebauten Frequenzumrichter befreien das Antriebssystem<br />

von aufwendiger Verkabelung. Das verringert den Installations- und<br />

Wartungs aufwand deutlich. Anlagen werden darüber hinaus einfacher<br />

skalierbar, so dass sie schnell und leicht an neue Anforderungen ausgerichtet<br />

werden können. Die nötige Dynamik, die Anwendungen in<br />

der Endverpackung erfordern, erzielen Antriebslösungen von NORD<br />

mit ihrer hohen Überlastfähigkeit sowie einer geberlosen Regelung:<br />

Das integrierte POSICON-Modul ermöglicht eine präzise Positionierung.<br />

Unterm Strich ergeben sich somit deutliche Kostenvorteile gegenüber<br />

den hier weit verbreiteten zentral geregelten Servo-Lösungen.<br />

Antriebe mit veredeltem Aluminiumgehäuse im Primary Packaging<br />

Für das Primary Packaging erschließt NORD mit seinem Oberflächenschutz<br />

NXD tupH ®<br />

die Prozessvorteile von Komponenten mit Aluminiumgehäuse.<br />

Bei NXD tupH ® werden Aluminiumoberflächen elektrolytisch<br />

veredelt und mit einer leistungsstarken Versiegelung, einem Sealer<br />

NORD liefert Antriebslösungen für den effizienten Betrieb von Packaging-Anlagen<br />

komplett aus einer Hand <br />

Bild: NORD DRIVESYSTEMS<br />

versehen. Das macht sie besonders widerstandsfähig gegenüber extremen<br />

Umgebungsbedingungen, wie zum Beispiel dem Kontakt mit aggressiven<br />

Reinigungschemikalien im Wash-Down- Bereich. Durch den Sealer<br />

lösen sich selbst bei einer Beschädigung der Oberfläche keine Partikel ab.<br />

NXD tupH ® -veredelte Oberflächen sind PFAS-frei und lebensmittelkonform<br />

gemäß den Bestimmungen der FDA, der EU-Verordnung 1935/2004,<br />

der Schweiz sowie der MERCOSUR-Staaten. Damit kommen die Stärken<br />

des Werkstoffs Aluminium auch im Primary Packaging zum Tragen: Aluminium<br />

ist leicht, kostengünstig und vollständig recycelbar. Aluminiumgehäuse<br />

bieten darüber hinaus eine hohe Wärmeleitfähigkeit, was die maximale<br />

Oberflächentemperatur geringhält.<br />

Antriebslösungen komplett aus einer Hand<br />

NORD DRIVESYSTEMS liefert seine Antriebslösungen applikationsgenau<br />

ausgelegt komplett aus einer Hand. Über das myNORD Online-<br />

Portal behalten Kunden alle ihre Bestellungen und Planungsoptionen<br />

übersichtlich im Blick und können Antriebssysteme für ihre Projekte<br />

einfach und schnell konfigurieren. NORD gewährleistet kurze Lieferzeiten,<br />

einen 24/7-Service sowie mit seinem 80 Länder umspannenden<br />

Netzwerk die weltweite Verfügbarkeit seiner Produkte. Damit kann der<br />

Lösungsanbieter auch auf Bedarfsspitzen schnell reagieren.<br />

Getriebebau NORD GmbH & Co. KG<br />

Member of the NORD DRIVESYSTEMS Group<br />

Getriebebau-Nord-Straße 1<br />

22941 Bargteheide/Hamburg<br />

E-Mail: info@nord.com<br />

www.nord.com<br />

Sonnenstrom für alle<br />

Gehäuse von ROSE schützen die Steuerungstechnik von PV-Anlagen<br />

Freiflächen-Photovoltaik-Anlagen sind von zentraler Bedeutung für<br />

die Energiewende. Die Nachführsysteme der Kirchner Solar Group<br />

sorgen dafür, dass die Module maximalen Ertrag bringen. Zum<br />

Schutz der empfindlichen Steuerungstechnik setzt der PV-Spezialist<br />

auf robuste Gehäuse von ROSE Systemtechnik.<br />

Bis zum Jahr 2050 will die Europäische Union klimaneutral werden.<br />

Überall entstehen deshalb zurzeit neue Wind- und Solarparks. Damit<br />

die Anlagen den optimalen Ertrag erzielen, müssen sie ihre Position<br />

den sich ständig ändernden äußeren Bedingungen anpassen. Bei den<br />

Windkraftanlagen geschieht das über die Pitch-Regelung, an PV-Modulen<br />

übernimmt diese Aufgabe ein Nachführsystem.<br />

55


Unternehmen <strong>–</strong> Innovationen <strong>–</strong> Produkte<br />

Fertigung von PV-Anlagen begann Anfang der 1990er Jahre<br />

Die Kirchner Solar Group aus dem hessischen Alheim-Heinebach ist<br />

ein führender Hersteller dieser Systeme in Deutschland. Das Unternehmen<br />

hat zudem PV-Dachanlagen, Speicherlösungen und Wallboxen<br />

im Programm und übernimmt auch die Projektierung und Betreuung<br />

kompletter Solarparks. Ursprünglich war Kirchner ein reiner<br />

Elektro- Installationsbetrieb, der später auch Haushaltsgeräte, Radios<br />

und Fernseher verkaufte. Firmengründer Lars Kirchner entdeckte<br />

schon früh das Potential der Photovoltaik: Bereits 1991 fertigte er das<br />

erste PV-Modul. „Anfangs waren das ausschließlich Dachanlagen“,<br />

erinnert sich Gerd Schmauch, der bei Kirchner in der Entwicklungsabteilung<br />

arbeitet. „Kurz danach kamen dann aber schon die Nachführsysteme<br />

dazu.“<br />

Suche nach geeignetem Gehäuse war nicht leicht<br />

Das Unternehmen entwickelte ein astronomisches Nachführsystem,<br />

Die Steuereinheit des Nachführsystems<br />

wird durch robuste Gehäuse von ROSE<br />

Systemtechnik vor Wind und Wetter<br />

geschützt<br />

Bild: Kirchner Solar Group GmbH<br />

das die PV-Module optimal zum Stand der Sonne ausrichtet. In der Anlagen-Steuerung<br />

ist die Position der Sonne gespeichert, die sie am jeweiligen<br />

Standort zu einem bestimmten<br />

Zeitpunkt am Himmel<br />

einnimmt.<br />

Da sich die PV-Module unter freiem<br />

Himmel befinden, muss die<br />

Steuerung entsprechend gut vor<br />

Witterungseinflüssen<br />

geschützt<br />

werden. „Wir haben zuerst überlegt,<br />

die Technik in ein Kunststoffgehäuse<br />

zu packen“, erzählt<br />

Schmauch. „Das wäre aber schon<br />

wegen der UV-Strahlung keine<br />

gute Idee gewesen, denn sie<br />

macht den Kunststoff auf Dauer<br />

spröde.“ Es musste also eine andere<br />

Lösung her.<br />

Ein Geschäftspartner gab den entscheidenden Tipp<br />

Der Zufall kam Gerd Schmauch und seinen Kollegen schließlich zu<br />

Hilfe <strong>–</strong> in Gestalt der Firma SMA aus Kassel. Das Unternehmen fertigte<br />

damals die Wechselrichter für die PV-Anlagen von Kirchner, die den<br />

Gleichstrom der Module in Wechselstrom umwandeln. Darüber hinaus<br />

war SMA ein enger Partner bei der Entwicklung der Steuerungstechnik<br />

für die PV-Anlagen der Solar-Pioniere.<br />

SMA bezog für einige seiner Produkte schon länger Gehäuse von der<br />

ROSE Systemtechnik GmbH. „Sie haben dann dort angefragt, ob man<br />

auch ein Gehäuse für die Leiterplatten unserer Steuerung konstruieren<br />

könnte“, berichtet Gerd Schmauch.<br />

ROSE empfahl Kirchner für die Kapselung seiner Steuerungs elektronik<br />

die Aluminiumdruckguss-Gehäuse der Produktreihe Aluform. Dieser<br />

Gehäusetyp eignet sich sehr gut für die Aufnahme von Leiterplatten<br />

und Platinen von Steuerungen, denn die Befestigungsdome sind rechteckig<br />

angeordnet und die Gewinde befinden sich im Deckel sowie im<br />

Unterteil.<br />

Schutz vor elektromagnetischer Strahlung<br />

Aluminiumgehäuse von ROSE werden aus einer hochwertigen Aluminium-Gusslegierung<br />

AC-AlSi 12 (Fe) gefertigt und bieten somit<br />

einen EMV-Basisschutz, der die verbauten Komponenten vor elektromagnetischer<br />

Strahlung schützt. Auch das ist für die Steuerung der<br />

Nachführsysteme wichtig, denn sie befinden sich im Freien und damit<br />

unter Umständen in der Nähe von Hochspannungsmasten oder elektrischen<br />

Weidezäunen. Darüber hinaus sind die Aluform-Gehäuse für<br />

die Aufnahme von Frontfolien und Folien tastaturen vorbereitet.<br />

ROSE setzte Standards bei Industriegehäusen<br />

Mit der Fertigung von Aluminium-Industriegehäusen hat ROSE mehr<br />

als 50 Jahre Erfahrung. Als erster Hersteller überhaupt brachte ROSE<br />

1969 ein Gehäuse zur Kapselung elektronischer und elektrontechnischer<br />

Komponenten auf den Markt. Die Gehäuse-Kons truktion war<br />

so innovativ, dass sie weltweit kopiert wurde und sich zum inoffiziellen<br />

Standard entwickelte.<br />

Aluminiumgehäuse von ROSE werden heute nicht nur im Maschinenbau<br />

sowie in der Mess- und Regeltechnik, sondern auch in<br />

der Gebäude- und Sicherheitstechnik eingesetzt. Das Besondere<br />

an den Klemmenkästen ist ihr Aufbau: Die Gehäuse werden<br />

mit separaten, aber dennoch in die Gehäuseform integrierten<br />

Schraubbefestigungs kanälen ausgestattet. So können die elektronischen<br />

Einbauten beim Eindrehen der Deckelschrauben keinen<br />

Schaden durch eventuell entstehende feine Späne nehmen. Darüber<br />

hinaus geht durch diese Kons truktion kein wertvoller Einbauraum<br />

im Gehäuse verloren.<br />

Gehäuse halten der Witterung problemlos stand<br />

Die Aluminiumdruckguss-Gehäuse von ROSE zeichnen sich zudem<br />

durch ihre enorme Robustheit aus. Durch die hochwertige<br />

Legierung halten die Gehäuse korrosiven Belastungen auch ohne<br />

weitere Beschichtung stand. Das Feder-Nut-Prinzip sowie Chloropren-<br />

bzw. Silikon (VMQ)-Dichtungen sorgen darüber hinaus<br />

für absolute Dichtheit. Die Aluform-Gehäuse sind in 15 verschiedenen<br />

Größen lieferbar <strong>–</strong> mit Abmessungen von 80 x 80 x 81 mm<br />

bis 280 x 280 x 111 mm. Bei Kirchner kommt ein 280 x 200 x 71 mm<br />

großes Gehäuse zum Einsatz, das von ROSE mit Kabelverschraubungen,<br />

Druckausgleichsmembrane, Lackierung und Außenaufkleber<br />

versehen wird.<br />

Standardmäßig wird dieser Gehäusetyp in Achatgrau gefertigt<br />

(RAL 7038). Auf Wunsch sind aber auch Sonderlackierungen möglich<br />

<strong>–</strong> Kirchner z. B. erhält die Gehäuse in einem Orange-Ton. Insgesamt<br />

300 Farben in unterschiedlichen Strukturen und Glanzgraden stehen<br />

zur Auswahl, die entweder per Pulverbeschichtung oder im Nasslack-<br />

Verfahren aufgetragen werden.<br />

Nachfrage nach PV-Anlagen zieht an<br />

Mehr als 11.000 Nachführsysteme hat Kirchner weltweit bereits installiert.<br />

Die Anlagen sind für eine Betriebsdauer von mindestens 20 Jahren<br />

ausgelegt und steuern in der Regel Modulflächen von 30 bis 60 Quadratmetern<br />

Größe. Kürzlich wurde sogar eine Anlage mit 130 Quadratmeter<br />

großen Modulen verkauft.<br />

Die Nachfrage nach den Systemen steigt kontinuierlich. Das liegt<br />

auch daran, dass die astronomisch nachgeführten Module alle einheitlich<br />

ausgerichtet sind, während die Modulflächen bei sensorgesteuerten<br />

Anlagen kreuz und quer stehen. Ein harmonisches<br />

Erscheinungsbild der Parks spielt für viele Betreiber offenbar eine<br />

große Rolle.<br />

56


Unternehmen <strong>–</strong> Innovationen <strong>–</strong> Produkte<br />

Kunde ist rundum zufrieden<br />

Seit 15 Jahren schützt die Kirchner Solar Group mittlerweile die Steuerungen<br />

ihrer Nachführsysteme mit Gehäusesystemen von ROSE. „Die<br />

Qualität, das Preis-Leistungs-Verhältnis und der Service sind sehr gut“,<br />

begründet Entwicklungsingenieur Gerd Schmauch die langjährige Geschäftsbeziehung.<br />

Auch die Umgestaltung der Gehäuse aufgrund<br />

wechselnder Firmenlogos klappte problemlos. „ROSE hat unsere Wünsche<br />

immer erfüllt <strong>–</strong> zeitnah und verlässlich.“<br />

ROSE SYSTEMTECHNIK GMBH<br />

Erbeweg 13-15<br />

32457 Porta Westfalica<br />

rose@rose-pw.de<br />

www.rose-systemtechnik.com<br />

Alles komplett: SUNBOOSTER bietet den Sunbooster VERTICAL in sechs Sets mit<br />

Wechselrichtern und Verkabelung an. <br />

Copyright: SUNBOOSTER GmbH<br />

Österreich von der Mehrwertsteuer befreit und wird in vielen Städten<br />

und Gemeinden zusätzlich gefördert.<br />

Flexible Solarstreifen für Gartenzäune:<br />

Sunbooster VERTICAL verwandelt<br />

Zäune in Solarkraftwerke<br />

Der österreichische Hersteller SUNBOOSTER GmbH hat bifaziale<br />

Solarstreifen entwickelt, die sich in bestehende Gartenzäune<br />

einfädeln lassen. Die Weltneuheit wurde erstmals im Mai auf der<br />

führenden Fachmesse für die Solarwirtschaft Intersolar Europe in<br />

München gezeigt.<br />

Das österreichische PV-Unternehmen SUNBOOSTER GmbH führte<br />

seine neueste Entwicklung Sunbooster VERTICAL in der DACH-Region<br />

ein. Die bifazialen, flexiblen Solarmodule lassen sich direkt in bestehende<br />

Doppelstabmattenzäune einfädeln. Sie ersetzen herkömmliche<br />

Sichtschutzbänder und erzeugen auf den vertikalen Flächen von Gartenzäunen<br />

Sonnenenergie <strong>–</strong> dank der beidseitigen PV-Zellen deutlich<br />

mehr als klassische PV-Module. SUNBOOSTER bietet die monokristallinen<br />

PV-Module in sechs Komplettsets ab 372 Watt Leistung mit Wechselrichtern<br />

und Verkabelung an.<br />

Vom Einfamilienhaus bis zum Industriegebäude<br />

Ob kleiner Gartenzaun oder Industrieumzäunung, beim Sunbooster<br />

VERTICAL sind keine Grenzen gesetzt, da man die Sets modular auf<br />

mehrere Laufmeter Zaun erweitern kann. Ein 100 Meter langer Zaun<br />

kann mehr als 18 kWp Sonnenstrom direkt erzeugen, was einem Jahresertrag<br />

von etwa 22 MWh entspricht. „Die Anschaffungskosten<br />

betragen lediglich ein Drittel im Vergleich zu klassischen Solarzäunen.<br />

Dadurch haben sich unsere Sets bereits nach zweieinhalb Jahren<br />

amortisiert,“ erklärt CEO Stefan Ponsold die wirtschaftlichen Vorteile.<br />

Er ergänzt: „In Zeiten steigenden Bedarfs an erneuerbarer Energie<br />

und begrenzter Flächen für den Ausbau von PV-Anlagen beschreiten<br />

wir mit unserer Innovation neue Wege. Wir verwandeln bestehende<br />

Zäune in leistungsstarke Sonnenkraftwerke <strong>–</strong> ganz ohne zusätzlichen<br />

Platzbedarf.“<br />

Maximale Energiegewinnung <strong>–</strong> auch im Winter<br />

Dabei liefern die vertikalen Module auch im Winter, wenn die Sonne<br />

tief steht und Dach-PV-Anlagen durch Schnee bedeckt sind, zuverlässig<br />

Energie <strong>–</strong> ideal, um Luftwärmepumpen mit Strom zu versorgen. Durch<br />

die bifaziale Zelltechnologie wird zudem das vom Schnee reflektierte<br />

Licht genutzt (Albedo-Effekt), was den Gesamtertrag weiter steigert.<br />

Stromkosten einsparen<br />

Durch die vertikale Ausrichtung liefert der Sunbooster VERTICAL vor<br />

allem morgens und abends Strom <strong>–</strong> genau dann, wenn der Energiebedarf<br />

und die Strompreise am höchsten sind. Weil man bestehende<br />

Zäune nutzen kann, ist die Nachrüstung denkbar einfach. Wie Balkonkraftwerke<br />

muss man auch den Sunbooster VERTICAL bei einer maximalen<br />

Einspeiseleistung von 800 Watt weder anmelden noch bewilligen<br />

lassen. Außerdem ist das Sonnenkraftwerk in Deutschland und<br />

SUNBOOSTER auf der Intersolar Europe<br />

Vom 7. bis zum 9. Mai präsentierte SUNBOOSTER seine bifazialen<br />

Solarstreifen erstmals auf der Fachmesse Intersolar Europe in München.<br />

SUNBOOSTER GmbH<br />

Grazer Straße 27<br />

8045 Graz, Österreich<br />

www.sunbooster.com<br />

Inserentenverzeichnis<br />

Aerzener Maschinenfabrik GmbH <br />

Titel<br />

HuT <strong>–</strong> Messe & Event GmbH Seite 5<br />

EIRICH Maschinenfabrik Gustav Eirich GmbH & Co. KG Seite 49<br />

Getriebbau NORD GmbH & Co. KG Seite 35<br />

Hammelmann GmbH Seite 19<br />

NETZSCH Pumpen & Systeme GmbH Seite 23<br />

KAMAT GmbH & Co. KG Seite 58<br />

SEEPEX GmbH Seite 27<br />

57


Markenzeichenregister<br />

Aerzen Maschinenfabrik GmbH<br />

Reherweg 28<br />

31855 Aerzen<br />

Tel.: +49 (0)5154 81-0<br />

Fax: +49 (0)5154 81-9191<br />

E-Mail: info@aerzen.com<br />

Internet: www.aerzen.com<br />

Drehkolbengebläse<br />

Drehkolbenverdichter<br />

Schraubenkompressoren<br />

Turbogebläse<br />

Drehkolbengaszähler<br />

Messebeteiligungen finden<br />

Sie auf unserer Homepage<br />

www.aerzen.com<br />

Maschinenfabrik Gustav Eirich<br />

GmbH & Co KG<br />

Walldürner Straße 50<br />

74736 Hardheim<br />

Tel.: +49 (0)6283 51-0<br />

Fax: +49 (0)6283 51-3<strong>25</strong><br />

E-Mail: eirich@eirich.de<br />

Internet: www.eirich.de<br />

Als führender Hersteller von Maschinen und<br />

Anlagen leistet Eirich seit 1863 Pionierarbeit mit<br />

fortschrittlichen Technologien zum Mischen,<br />

Granulieren, Dispergieren und mehr.<br />

„Eirich digital“ bietet zudem zahlreiche Dienste<br />

vom smarten Ersatzteilsystem bis zur<br />

KI-basierten Prozessanalyse.<br />

Messebeteiligungen finden<br />

Sie auf unserer Homepage<br />

www.eirich.de<br />

Hammelmann GmbH<br />

Carl-Zeiss-Str. 6-8<br />

59302 Oelde<br />

Tel.: +49 (0)<strong>25</strong>22 76-0<br />

Fax: +49 (0)<strong>25</strong>22 76-140<br />

E-Mail: mail@hammelmann.de<br />

Internet: www.hammelmann.de<br />

Hochdruck-Plungerpumpen<br />

Prozesspumpen<br />

Kanalspülpumpen<br />

Bergbaupumpen<br />

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Betriebsdrücke: bis 4000 bar<br />

Fördermengen: bis 3000 l/min<br />

Anwendungssysteme zum Reinigen, Abtragen,<br />

Schneiden, Entschichten, Entkernen, Entgraten mit<br />

Hochdruckwasser<br />

Weltweite Messebeteiligungen,<br />

aktuelle Termine unter:<br />

www.hammelmann.de<br />

Wir freuen uns auf Ihren Besuch!<br />

KAMAT GmbH & Co. KG<br />

Salinger Feld 10<br />

58454 Witten<br />

Tel.: +49 (0)2302 8903-0<br />

E-Mail: info@KAMAT.de<br />

Internet: www.KAMAT.de<br />

Hochdruck-Plungerpumpen + Systeme<br />

Bergbaupumpen + Systeme<br />

Prozesspumpen + Systeme<br />

Wasserhydraulikpumpen + Systeme<br />

Betriebsdrücke bis 4000 bar<br />

Fördermengen: bis 10.000 l/min<br />

Systeme in mobiler und stationärer Ausführung<br />

KAMAT Ventiltechnik und Wasserwerkzeuge<br />

Die aktuellen, weltweiten KAMAT<br />

Messebeteiligungen finden Sie unter<br />

www.KAMAT.de / News und Messen<br />

Wir freuen uns über Ihren Besuch!<br />

NETZSCH Pumpen & Systeme GmbH<br />

Geretsrieder Str. 1<br />

84478 Waldkraiburg<br />

Tel.: +49 (0)8638 63-0<br />

E-Mail:<br />

info.nps@netzsch.com<br />

Internet:<br />

www.pumps-systems.netzsch.com<br />

NETZSCH entwickelt als Spezialist für<br />

komplexes Fluidhandling auf globaler Ebene<br />

maßgeschneiderte und anspruchsvolle<br />

Pumpenlösungen. Das Produktspektrum<br />

rangiert von kleinsten Industrie-Dosierpumpen<br />

bis hin zu Großpumpen für den Öl- und<br />

Gas-Bereich oder den Bergbau. NETZSCH<br />

bietet NEMO ® Exzenterschneckenpumpen,<br />

TORNADO ® Drehkolbenpumpen, NOTOS ®<br />

Schrauben spindelpumpen, PERIPRO ®<br />

Schlauchpumpen, Zerkleinerer, Dosiertechnik<br />

und Behälterentleerungen, darüber hinaus<br />

umfangreiches Zubehör sowie Service und<br />

Ersatzteile.<br />

Aktuelle Messetermine unter:<br />

https://pumps-systems.netzsch.com/<br />

de/veranstaltungen<br />

SEEPEX GmbH<br />

Scharnhölzstr. 344<br />

46240 Bottrop<br />

Tel.: +49 (0)2041 996-0<br />

E-Mail: info@seepex.com<br />

Internet: www.seepex.com<br />

SEEPEX gehört zu den weltweit<br />

führenden Spezialisten im Bereich der<br />

Pumpentechnologie. Unser Portfolio umfasst<br />

Exzenterschneckenpumpen,<br />

Pumpensysteme und digitale Lösungen.<br />

Unsere Pumpen werden überall dort eingesetzt, wo<br />

niedrig- bis hochviskose, korrosive ober abrasive<br />

Medien pulsationsarm gefördert werden.<br />

Die aktuellen Messebeteiligungen<br />

erhalten Sie auf unserer Webseite<br />

www.seepex.com<br />

58


PROZESSTECHNIK &KOMPONENTEN<br />

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