GET – GREEN EFFICIENT TECHNOLOGIES DE 1/25
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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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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 />
HOCHDRUCK-KOLBENPUMPEN<br />
FÜR DIE CHEMISCHE UND<br />
PETROCHEMISCHE INDUSTRIE<br />
- Ammoniakpumpen<br />
- CO 2-Pumpen<br />
- Einspritzpumpen für<br />
Lagerstättenwasser<br />
- Methanolpumpen<br />
- Waschwasserpumpen<br />
Druck:<br />
50 <strong>–</strong> 4000 bar<br />
Fördermenge: 0,1 <strong>–</strong> 200 m³/h<br />
HAMPRO® HOCHDRUCKPUMPEN<br />
PROZESSTECHNIK<br />
Hammelmann GmbH<br />
+49 (0) <strong>25</strong> 22 / 76 - 0<br />
Carl-Zeiss-Straße 6-8<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 />
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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 />
DOSIERT.<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 />
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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 />
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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 />
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<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 />
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• Energy-saving<br />
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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 />
Heißwassergeräte<br />
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 />
© Aerzen<br />
Die branchenumfassende Medien -<br />
plattform für Anbieter und Anwender<br />
in deutscher und englischer Sprache<br />
<strong>GREEN</strong> <strong>EFFICIENT</strong> <strong>TECHNOLOGIES</strong><br />
<strong>DE</strong> 1/<strong>25</strong><br />
Exklusive Informationen rund um die<br />
Pumpen-, Kompressorenindustrie,<br />
Systeme und Komponenten<br />
Wasserstoff und Prozesstechnik<br />
Energie- und Wärmenetzwerke Speichertechnik<br />
Kreislaufwirtschaft Ressourcen Logistik<br />
Entwicklungen und Trends<br />
Zukunftstechnologien aus erster Hand<br />
Ausgerichtet an internationalen<br />
Fachmessen für 20<strong>25</strong><br />
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„Green Efficient Technologies“<br />
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Dr. Harnisch Verlags GmbH<br />
Eschenstraße <strong>25</strong><br />
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