Die Verwendung von Wasserstoff nimmt stetig zu. In verschiedenen Branchen werden ehrgeizige Nachhaltigkeitsziele definiert, die die Hersteller zwingen, auf emissionsfreie Kraftstoffe und Energieträger umzustellen.
Im Einklang mit dem Europäischen Green Deal gibt die Europäische Klimagesetzgebung das rechtlich verbindliche Ziel vor, die Klimaneutralität in der EU bis 2050 zu erreichen. Im Transportsektor sollen die Emissionen bis 2050 sogar um 90 % reduziert werden. Um dieses Ziel zu erreichen, wird der massive Einsatz nachhaltiger Technologien und Fahrzeuge, einschließlich solcher mit Flüssigwasserstoff, aktiv vorangetrieben.
Was bedeutet diese Entwicklung für die Lagerung von Flüssigwasserstoff? Wie wird Flüssigwasserstoff im Jahr 2021 gelagert, und wie werden die Lagertanks in Zukunft aussehen? In diesem Blog befassen wir uns mit der Lagerung von Flüssigwasserstoff und den immer größer werdenden Lagerbehältern.
Warum flüssiger Wasserstoff in großem Maßstab?
Wie in einem früheren Blog über flüssigen Wasserstoff beschrieben, sind die Vorteile dieser kryogenen Flüssigkeit erheblich. Die Rohstoffe zur Herstellung von Wasserstoff sind auf der Erde reichlich vorhanden, für die Produktion wird nur wenig Land benötigt, und die einzigen Nebenprodukte sind Wärme und Wasser. Dies macht Wasserstoff zu einem äußerst nachhaltigen Brennstoff und Energieträger, wenn er mit grüner Energie hergestellt wird. Diese nachhaltige Form des Wasserstoffs wird als grüner Wasserstoff bezeichnet.
Obwohl die Herstellung von grünem Wasserstoff noch einige Herausforderungen mit sich bringt, wird eine wachsende Zahl von Anwendungen entwickelt, die mit Wasserstoff betrieben werden. Wie Sie in unserem Blog „Wofür wird Wasserstoff verwendet?“ nachlesen können, befinden sich unter anderem mit flüssigem Wasserstoff betriebene Pkw, Lkw und Flugzeuge bereits in der Entwicklung. Darüber hinaus wird auch der Einsatz dieses effizienten Energieträgers für den Energietransport und die Energiespeicherung intensiv erforscht.
Bedauerlicherweise wird heutzutage nur sehr wenig grüner Wasserstoff produziert, und die meisten Anwendungen verwenden immer noch grauen Wasserstoff. Es besteht jedoch die Absicht und Hoffnung, dass sich dies in den nächsten Jahrzehnten deutlich verbessern wird.
Angesichts der zahlreichen in der Entwicklung befindlichen Anwendungen und des Potenzials von Wasserstoff als nachhaltigem Brennstoff und Energieträger der Zukunft kann die Produktion von Flüssigwasserstoff nur zunehmen. Einem aktuellen Bericht derInternationalen Energieagentur (IEA) zufolge werden jährlich etwa 306 Millionen Tonnen grüner Wasserstoff benötigt, um die oben genannte Klimaneutralität bis 2050 zu erreichen. Zum Vergleich: Im Jahr 2020 wurden 87 Millionen Tonnen (meist grauer) Wasserstoff aus Erdgas und Kohle hergestellt, hauptsächlich für die Verwendung in der chemischen Industrie und der Ölraffinerie.
Was ist der Unterschied zwischen grünem, blauem und grauem Wasserstoff? Lesen Sie mehr darüber in unserem jüngsten Blog über die Reformierung von Methandampf.
Lagerung von Flüssigwasserstoff in groß angelegten Tanks
Da immer mehr Wasserstoff benötigt wird, sind auch immer größere Lagerbehälter erforderlich. Und während Wasserstofftanks heute schon relativ groß sind, werden sie in Zukunft noch umfangreicher werden.
Die NASA besitzt derzeit den größten kryogenen Lagertank der Welt. Er befindet sich in Florida, hat eine Größe von 3.800 m³ und ein Fassungsvermögen von 270 Tonnen flüssigen Wasserstoffs. Die JAXA in Japan besitzt ebenfalls einen riesigen Lagerbehälter. Dieser Tank hat eine Größe von 540 m³ und ein Fassungsvermögen von 38 Tonnen Flüssigwasserstoff.
Die neueren Tanks werden jedoch noch größer sein. Künftige Flüssigwasserstofftanks werden voraussichtlich etwa 13 Mal größer sein als der bestehende Tank der NASA. Diese neuen Tanks werden bis zu 3.500 Tonnen Wasserstoff sicher lagern können.
Quelle: NCE Maritime CleanTech
Die ersten Tanks dieser Größe befinden sich bereits in der Entwicklung. So gab McDermott International, Ltd. kürzlich die Konstruktion eines neuen, rekordverdächtigen Wasserstofftanks bekannt. Der Tank wurde von CB&I Storage Solutions entworfen und hat eine Größe von 40.000 m³. Die Entwicklung dieses Tanks war Teil einer Studie, die darauf abzielte, die Lagerkapazität von flüssigem Wasserstoff zu erweitern.
Nicht nur an Land, sondern auch auf See werden in Zukunft riesige Wasserstofftanks erwartet. Kawasaki Heavy Industries beispielsweise arbeitet beispielsweise arbeitet derzeit mit Hochdruck an der Konstruktion eines Flüssigwasserstofftankers mit bis zu vier 40.000 m³ großen Kugeltanks.
Quelle: Kawasaki
Alles, um das Eindringen von Wärme zu verhindern
Da flüssiger Wasserstoff seine extrem niedrige Temperatur von -252,9 °C beibehalten muss, ist die gesamte Konstruktion eines Wasserstofftanks darauf ausgelegt, ein Eindringen von Wärme zu verhindern. Dies gilt sowohl für die Form als auch für das Material und die Isolierung.
Lagertanks für Wasserstoff sind in der Regel kugelförmig, im Gegensatz zu den zylindrischen Tanks, die für viele andere kryogene Gase verwendet werden. Die kugelförmige Form ermöglicht eine minimale Interaktion zwischen dem Tank und der Außenwelt. Je weniger Wechselwirkung, desto geringer die Gefahr eines Wärmeverlustes.
Darüber hinaus sind die Tanks mit der besten Isolierung für flüssigen Wasserstoff ausgestattet: der Vakuumisolierung.
Vakuumisolierung
Die Vakuumisolierung hat sich als die ideale Methode erwiesen, um kryogene Flüssigkeiten perfekt auf Temperatur zu halten. Dies ist vor allem bei extrem kalten Stoffen, wie z. B. flüssigem Wasserstoff mit einer Temperatur von -252,9 °C, unerlässlich.
Die Vakuumisolierung besteht aus zwei Wänden, zwischen denen sich eine Hochvakuumschicht befindet. Dieses Hochvakuum sorgt für einen extrem hohen Isolationswert, während die Doppelwand als doppelter Einschluss fungiert. Sollte die Innenwand ein Leck aufweisen, gibt es immer noch die zusätzliche Außenwand, um das Leck einzudämmen.
Die Vakuumisolierung wird nicht nur für die Lagertanks, sondern auch für die daran angeschlossenen Transferleitungen verwendet. Auf diese Weise ist der flüssige Wasserstoff optimal geschützt, vom Tank bis zur Anwendung und sogar im Transportfahrzeug.
Demaco ist ein Experte auf dem Gebiet der Wasserstoffinfrastrukturen und der Vakuumisolierung. Unsere Experten bieten schlüsselfertige Lösungen für Wasserstoffprojekte in der ganzen Welt an. Dazu gehören vakuumisolierte Transferleitungen, Tankstellen oder Laderampen für Lkws, vakuumisolierte Verladearme für Schiffe, Wasserstoffreinigungsanlagen und vieles mehr.
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