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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Transportieren und Verteilen von gasförmigem Wasserstoff.

Wasserstoff wird gegenwärtig überwiegend dezentral in vergleichsweise großen Produktionseinheiten produziert, verflüssigt oder verdichtet und mittels entsprechender Transportfahrzeuge (Trailer) zum Ort der beabsichtigten Verwendung, beispielsweise einer Wasserstofftankstelle, transportiert. Des Weiteren fällt Wasserstoff bei einer Vielzahl von chemischen Prozessen in großen Mengen als Beiprodukt an. Angedacht wird ferner, Wasserstoff dezentral in kleineren Produktionseinheiten, wie

beispielsweise mittels Elektrolyse oder Steam-Reforming, zu produzieren und auf diese Weise den Transportweg zu verkürzen oder gänzlich zu eliminieren. Der Nachteil der vorbeschriebenen Produktionsmethoden ist, dass sie vergleichsweise hohe Investitionskosten erfordern und insbesondere der Wirkungsgrad im Falle der dezentralen Erzeugung vergleichsweise schlecht ist.

Angedacht werden ferner Wasserstoff-Pipeline-Netze, in denen der Wasserstoff auf unterschiedlichen Druckniveaus transportiert wird. Derartige Pipeline-Netze sind jedoch ebenfalls sehr investitionskostenintensiv und erfordern darüber hinaus aufwändige Genehmigungsverfahren, weswegen eine Realisierung in der nahen Zukunft eher unwahrscheinlich erscheint. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein gattungsgemäßes Verfahren zum Transportieren und Verteilen von gasförmigem Wasserstoff anzugeben, das die vorgenannten Nachteile vermeidet.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Verfahren zum Transportieren und Verteilen von gasförmigem Wasserstoff vorgeschlagen, das dadurch gekennzeichnet ist, dass der gasförmige Wasserstoff in einem Rohrleitungsnetz (Wasserstoff-Rohrleitungsnetz), das zumindest teilweise in ein bestehendes Rohrleitungsnetz (Supportnetz), vorzugsweise in ein Erdgas-Rohrleitungsnetz integriert ist, transportiert wird. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens zum

Transportieren und Verteilen von gasförmigem Wasserstoff sind dadurch

gekennzeichnet, dass der gasförmige Wasserstoff im Gleich- und/oder Gegenstrom zu dem im Supportnetz strömenden Medium transportiert wird, der Wasserstoff nach seiner Entnahme aus dem Wasserstoff-Rohrleitungsnetz auf einen Druck bis zu 900 bar verdichtet oder auf einen Druck, der unterhalb des Drucks, mit dem der Wasserstoff im Wasserstoff-Rohrleitungsnetz transportiert wird, entspannt wird, wobei die Verdichtung des Wasserstoffs vorzugsweise mittels wenigstens eines Booster-Kompressors erfolgt, der Transport bzw. die Verteilung des Wasserstoffs nach der Entnahme aus dem Wasserstoff-Rohrleitungsnetz mittels Druckgasspeicher erfolgt, - wobei der Transport bzw. die Verteilung des Wasserstoffs mittels

Druckgasspeicher bei einem Druck zwischen 120 und 900 bar, vorzugsweise zwischen 200 und 300 bar erfolgt, und der Wasserstoff unter einem dem Supportnetz äquivalenten Druck - dies führt zu niedrigen Kosten für die Netzinliner - oder unter einem von dem Supportnetz abweichenden Druck, vorzugsweise Überdruck, - hieraus resultieren entsprechende Mehrkosten für druckstabile Netzinliner - transportiert wird,

Erfindungsgemäß wird der gasförmige Wasserstoff nunmehr in einem Rohrleitungsnetz - nachfolgend als Wasserstoff-Rohrleitungsnetz bezeichnet - transportiert. Hierbei ist das Wasserstoff-Rohrleitungsnetz erfindungsgemäß in einem bestehenden

Rohrleitungsnetz - nachfolgend als Supportnetz bezeichnet -, vorzugsweise einem Erdgas-Rohrleitungsnetz, integriert. Unter dem Begriff "Rohrleitungsnetz" sein alle Netzwerke zu verstehen, die dem

Transport sowie der Verteilung von gasförmigen und/oder flüssigen Medien dienen, wobei insbesondere bei gasförmigen Medien Druckrohre zur Anwendung kommen. Unter dem Begriff "bestehendes Rohrleitungsnetz" seien auch Rohrleitungsnetze zu verstehen, die zukünftig realisiert werden.

Der Transport mittels eines in einem bestehenden Rohrleitungs- bzw. Supportnetz integrierten Wasserstoff-Rohrleitungsnetzes stellt die energetisch und wirtschaftlich sinnvollste Lösung dar, um gasförmigen Wasserstoff über große Distanzen zu transportieren und an Kunden zu verteilen. Das bestehende Supportnetz wird hierbei vorzugsweise im Zuge von Inspektionen oder Wartungen durch Einbringen des

Wasserstoff-Rohrleitungsnetzes aufgerüstet. Wie bereits erwähnt, erfolgt die Produktion von Wasserstoff bisher überwiegend an großen Industriestandorten oder als Beiprodukt von chemischen Prozessen. Da diese in vielen Fällen mit einem Erdgas- und/oder Rohrleitungsnetz verbunden sind - das darin transportierte Erdgas dient hierbei als Energieträger und/oder Einsatzstoff -, kann der erzeugte Wasserstoff über das bzw. die bestehende Rohrleitungsnetze abtransportiert werden.

In der Praxis ist hierzu ein separates Rohr, vorzugsweise ein diffusionsarmes

Kunststoffrohr, in die bestehende(n) Rohrleitung(en) des Supportnetzes einzuziehen, über das der Wasserstoff - entweder im Gegen- oder im Gleichstrom zu dem im Supportnetz strömenden Medium - transportiert wird. Unvermeidbare Leckagen oder die Diffusion von Wasserstoff in das Medium sind insbesondere im Falle von Erdgas unkritisch, da sie lediglich zur Anreicherung des Erdgases mit Wasserstoff führen.

Das verwendete Rohr muss für den ggf. herrschenden Druckunterschied geeignet sein. Vorzugsweise sollte das Wasserstoff-Rohrleitungssystem gesichert unter einem höheren Druck stehen, als das genutzte Supportsystem. Sollte diese Anforderung nicht erfüllbar sein, müssen die verwendeten Rohre zusätzlich Druckkräfte von außen standhalten. Spezielle Rohrleitungssysteme sind bei denjenigen Supportnetzen zu integrieren, die nicht brennbare und/oder auf Wasserstoff basierende Medien transportieren. In diesen Fällen werden höhere Ansprüche an die Dichtheit der für den Wasserstoff-Transport verwendeten Leitungen gestellt.

Das bestehende Supportnetz bzw. die dieses Rohrleitungsnetz bildenden Rohre dienen somit als Hüllrohre für die Rohre des Wasserstoff-Rohrleitungsnetzes. Der Aufbau des erfindungsgemäßen Wasserstoff-Rohrleitungsnetzes würde sich deshalb vergleichsweise einfach gestalten, da keine neuen Grabungen erforderlich sind; das Einziehen eines Rohres in ein existierendes Rohr ist Stand der Technik und kann auch im Falle vergrabener Rohre ohne aufwendige Grabungsarbeiten erfolgen.

Der Druck, mit dem der Wasserstoff innerhalb des Wasserstoff-Rohrleitungsnetzes transportiert wird, entspricht oder übersteigt dem Druck, mit dem das Medium innerhalb des Supportnetzes geführt wird. Mittels dieser Verfahrensweise können die

mechanischen Belastungen auf die Wasserstoff-Führenden Rohre minimiert werden.

Weist Wasserstoff den gleichen Druck wie Erdgas auf, kann der Wasserstoff mit 5- bis 10facher Fließgeschwindigkeit transportiert werden. Dies hat zur Folge, dass die für das Wasserstoff-Rohrleitungsnetz vorzusehenden Rohre keine wesentliche

Durchflussbeeinträchtigung des Erdgas-Rohrleitungsnetzes darstellen. Lediglich 10 bis 20 % der freien Querschnittsfläche eines Erdgas-Rohres sind erforderlich, um die Erdgas-äquivalente Wasserstoffmenge zu transportieren. Mittels des Wasserstoff-Rohrleitungsnetzes wird der gasförmige Wasserstoff nunmehr vom Produktionsort entweder direkt bis zum Wasserstoff-Verbraucher geführt oder zu sogenannten Verteilerstationen. In diesen wird der Wasserstoff aus dem Wasserstoff- Rohrleitungsnetz entnommen und auf den benötigten Kundenversorgungsdruck verdichtet oder entspannt. Diese Verdichtung erfolgt vorzugsweise mittels eines sogenannten Booster-Kompressors; im Falle einer Entspannung des Wasserstoffs kommen bekannte Druckentspannungssystems zur Anwendung.

Mittels des vorgenannten Booster-Kompressors erfolgt eine Verdichtung des

Wasserstoffs auf jeden benötigten Wasserstoffversorgungsdruck, der durch den Kunden definiert wird. Dieser Druck liegt bei Wasserstofftankstellen zwischen 300 und 900 bar, vorzugsweise zwischen 350 und 700 bar und im Falle einer Distribution des Wasserstoffs durch andere Druckbehälter zwischen 120 und 900 bar, vorzugsweise zwischen 200 und 300 bar. Der verdichtete Wasserstoff kann anschließend mittels entsprechender Hochdruck-Trailer zu den Verbrauchern bzw. Endkunden transportiert werden. Diese Verfahrensweise ist insbesondere bei einer schlechten Erschließung des zu beliefernden Gebiets durch das Supportnetz oder der fehlenden Möglichkeit der Aufstellung von Boosterverdichtern, bspw. im innerstädtischen Bereich, sinnvoll.

Die vorerwähnte Druckanhebung mittels Booster-Kompressoren von etwa 60 auf 900 bar ist äußerst energieeffizient. Derartige Booster-Kompressoren weisen nur den halben spezifischen Strombedarf von Abfüllverdichtern auf, die mit einem Speisedruck von 3 bis 5 bar versorgt werden. Die Baugröße von Booster-Kompressoren beträgt bei gleichen Fördermengen lediglich ca. 1/10 eines vergleichbaren Abfüll-Verdichters. Es lassen sich somit am Rande von Ballungszentren vergleichsweise kostengünstige Verteilerstationen realisieren.

Während Wasserstoff-Trailer den verdichteten Wasserstoff bisher mit einem Druck zwischen 200 und 300 bar transportieren, führt eine Druckanhebung auf bis 1000 bar - derartige Drücke sind bei der Verwendung moderner Composite-Flaschen möglich - zu einer Vervierfachung des Transportvolumens eines Wasserstoff-Trailers.

Sofern beim Kunden bzw. Endabnehmer eine Zwischenspeicherung des Wasserstoffs realisiert werden soll, eignen sich hierfür insbesondere sogenannte

Mitteldruckspeicher, in denen der gasförmige Wasserstoff vorzugsweise bei einem Druck zwischen 160 und 200 bar gespeichert wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Transportieren und Verteilen von gasförmigem Wasserstoff schafft eine vergleichsweise kostengünstige und effiziente Methode, gasförmigen Wasserstoff über längere Strecken verlustfrei zu transportieren. Die eingangs beschriebenen Nachteile des Standes der Technik werden mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Gänze vermieden.