SwRI erhält DOE-Förderung zur Erforschung der Wasserstoffkompression

Das Southwest Research Institute (SwRI) wurde vom US-Energieministerium mit einem Auftrag über 1,5 Millionen Dollar ausgezeichnet, um die Sicherheit und Effizienz eines Kompressorsystems in Originalgröße für Wasserstoff-Erdgas-Gemische mit einem Wasserstoffanteil von bis zu 20 Vol.-% zu bewerten.

SwRI wird bei diesem Projekt mit dem Gas Machinery Research Council (GMRC) zusammenarbeiten.

„Wasserstoff gilt als praktikable Alternative zu Erdgas“, so Sarah Simons, leitende Forschungsanalystin bei SwRI. „Ein reiner Wasserstoffstrom ist jedoch aufgrund der unterschiedlichen Eigenschaften von Wasserstoff und Erdgas nicht mit der bestehenden Energietransportinfrastruktur kompatibel. Die Verwendung eines Wasserstoff-Erdgas-Gemisches kann den Bau neuer Pipelines und anderer Infrastruktur vermeiden und gleichzeitig die Treibhausgasemissionen reduzieren.“

Das vom SwRI geleitete Projekt wird einen Hubkolbenkompressorkreislauf in Originalgröße auf dem Campus des Instituts in San Antonio nutzen, um die Sicherheit und Effizienz der Druckbeaufschlagung von Erdgas-Wasserstoff-Gemischen für den Pipeline-Transport zu bewerten.

In einem Hubkolbenkompressor-Strömungskreislauf wird die Beimischung von Wasserstoff zu Erdgas bei Pipeline-Druck, -Temperatur und -Leistung getestet. (Bild: SwRI)

„Da Wasserstoffmoleküle deutlich kleiner als Erdgasmoleküle sind, können sie in Materialien eindringen und dadurch Rohrleitungen verspröden und die Infrastruktur beschädigen. Die erheblichen Unterschiede zwischen den Eigenschaften von Wasserstoff und Erdgas können die Leistungsmerkmale verändern und verschiedene Rohrleitungskomponenten, wie beispielsweise Durchflussregelventile, einem Ausfallrisiko aussetzen“, erklärte Simons. „Dieses Projekt wird die Risiken für das System und die Komponenten in Verbindung mit jedem getesteten Wasserstoffanteil bewerten und technische Lösungen erforschen, um eine sichere und effiziente Kompression von Wasserstoff-Erdgas-Gemischen zu ermöglichen.“

Verschiedene Kompressorkomponenten wurden separat für die Verwendung mit Erdgas- und Wasserstoffgemischen evaluiert. SwRI baut auf dieser Grundlage auf und untersucht ein komplettes Kompressorsystem mit diesen Komponenten, um den sicheren und effizienten Betrieb des Gesamtsystems unter denselben Bedingungen zu gewährleisten. Das Team wird außerdem Leckagen messen und Gaszähler auf Genauigkeit und Kompatibilität mit Wasserstoff-Erdgas-Gemischen testen.

SwRI wird zunächst kleinere Modifikationen am Kompressorkreislauf vornehmen, einige Komponenten für den Betrieb mit Wasserstoff optimieren und die Kapazitäten für die Verwendung mit einem Wasserstoff-Erdgas-Gemisch erweitern. Wie die meisten Kolbenkompressoren ist die Hauptanlage bereits für Wasserstoff geeignet. SwRI wird eine Mischanlage entwickeln und bauen, um Wasserstoffgemische in 5-Prozent-Schritten von null bis 20 Volumenprozent zu analysieren und ein Trennsystem zur Wasserstoffgewinnung aus dem Prozessgas zu evaluieren.

„Die letzte Aufgabe wird darin bestehen, die aus dieser Arbeit gewonnenen Erkenntnisse mit veröffentlichten Forschungsergebnissen zu kombinieren und ein Dokument mit bewährten Verfahren für Pipelinebetreiber zu erstellen“, sagte Simons. „Häufig in Haushalten installierte Geräte wie Erdgasherde oder -heizungen sowie deren Anschlüsse an die Gasleitung müssten weiter geprüft werden, um ihre Kompatibilität mit einem Wasserstoffgemisch sicherzustellen.“