Spezifische Vorteile
- Hohe Präzision und Geschwindigkeit: mit sehr hoher Genauigkeit von weniger als 100 ppm bei H2 in CH4-Gemischen und Reaktionszeiten bis zu <30 ms prädestiniert für den Anwendungsbereich
- Robustheit und Langlebigkeit: beständig gegen Feuchte im Hintergrundgas und geeignet für einen langfristigen Einsatz von bis zu 10 Jahren
- Wirtschaftlichkeit: keine aufwändige Probenaufbereitung erforderlich – damit kosteneffiziente und einfache Integration in bestehende Systeme
- Anpassungsfähigkeit: konzipiert zur einfachen Installation im Mischknoten oder direkt in der Leitung
Gründe für die Beimischung von H2 in Erdgas
- Reduzierung der CO2-Emissionen: Das Beimischen von Wasserstoff zu Erdgas verringert den Kohlenstoffgehalt des Brennstoffs, was zu niedrigeren CO2-Emissionen bei der Verbrennung führt. Dies ist ein wichtiger Schritt zur Reduktion von Treibhausgasen und zur Erreichung von Klimazielen
- Integration erneuerbarer Energien: Wasserstoff kann aus überschüssigem Strom aus erneuerbaren Energien wie Wind- und Solarenergie erzeugt werden. Durch die Beimischung von Wasserstoff in Erdgasnetze kann dieser erneuerbare Wasserstoff effizient genutzt und gespeichert werden
- Erhöhung der Energieeffizienz: Wasserstoff hat einen höheren Energiegehalt pro Kilogramm als Erdgas. Durch die Beimischung kann der Brennwert des Gases erhöht werden, was zu einer effizienteren Energienutzung führt
- Langfristige Infrastrukturtransformation: Die Beimischung von Wasserstoff in bestehende Erdgasnetze ermöglicht eine schrittweise Umstellung auf eine Wasserstoffwirtschaft, ohne dass sofort eine vollständig neue Infrastruktur aufgebaut werden muss. Dies erleichtert den Übergang zu einer nachhaltigeren Energieversorgung
- Industrieanwendungen: In bestimmten industriellen Prozessen kann die Beimischung von Wasserstoff zu Erdgas die Effizienz und Leistung verbessern. Beispielsweise können in Hochtemperaturprozessen der Brennwert und die Verbrennungstemperatur gesteigert werden
- Technologische Weiterentwicklung: Die Beimischung von Wasserstoff zu Erdgas ermöglicht es, Technologien und Infrastrukturen zu testen und weiterzuentwickeln, die für die zukünftige Wasserstoffwirtschaft benötigt werden. Dies umfasst die Entwicklung von Sensoren, Sicherheitssystemen und Regelwerken für den sicheren und effizienten Umgang mit Wasserstoff-Erdgas-Gemischen
Herausforderungen bei der H2-Messung in Erdgas
- Feuchte und Partikel im Erdgas können herkömmliche Sensoren beschädigen
- Unbekannte Zusammensetzung des Erdgases führt bei der Messung mittels Wärmeleitfähigkeit zu Quereinflüssen
- Sicherheitsanforderungen verlangen, dass Proben nicht in die Umgebung gelangen
- Hohe Drücke können Messgeräte zerstören
Gemeistert von Archigas H2-Gasanalysatoren
- Sensoren sind beständig gegen hohe Feuchte und Partikel
- Präzise Kalibrierung minimiert Quereinflüsse aufgrund unbekannter Zusammensetzungen und stellt hohe Genauigkeit sicher
- Die Probe verbleibt sicher im System und gelangt nicht in die Umgebung
- Hohe Zuverlässigkeit und Langlebigkeit sind durch Druckbeständigkeit bis zu 200 bar gewährleistet
So wird gemessen
Logik hinter der Messung: Die Wärmeleitfähigkeitsmessung beruht auf der Tatsache, dass Wasserstoff (H2) und Methan (CH4) unterschiedliche Wärmeleitfähigkeiten haben. In einem binären Gasgemisch wie H2 in CH4 fungiert Methan als Hintergrundgas. Das resultierende Messsignal ist linear und ermöglicht eine sehr präzise Bestimmung der H2-Konzentration.
Messung in Mehrkomponenten-Gasgemischen: Wenn das Hintergrundgas aus mehreren Komponenten besteht, wie z.B. Luft, und die Konzentrationen dieser Komponenten konstant bleiben, kann dieses Gasgemisch als Hintergrundgas eingestellt werden. In diesem Fall bleibt die Messung der H2-Konzentration weiterhin präzise.
Herausforderungen bei schwankenden Gasgemischen: Probleme entstehen, wenn die Konzentration der einzelnen Komponenten im Hintergrundgas schwankt, wie es bei Erdgas der Fall ist. Schwankungen in den CO- und CO2-Konzentrationen führen zu Abweichungen im Messsignal, da der Nullpunkt der Messung verschoben wird.
Lösung: Dynamische Nullpunktanpassung: Um diese Herausforderung zu meistern, kann Erdgas ohne Wasserstoffbeimischung gemessen werden. Dieser Wert dient als Nullpunkt und wird an alle weiteren Geräte weitergegeben. Dadurch wird die Nulllinie immer dynamisch an das entsprechende Erdgasgemisch angepasst, und die Messung bleibt flexibel und präzise.
Ein typischer Messaufbau könnte wie folgt aussehen
- Messung ohne H2-Beimischung: Erdgas wird ohne Wasserstoff gemessen, um den Nullpunkt zu bestimmen.
- Messung mit H2-Beimischung: Die H2-Konzentration im gemischten Gas wird unter Berücksichtigung des dynamisch angepassten Nullpunkts gemessen.
Dieser Ansatz stellt sicher, dass die Messung der Wasserstoffkonzentration im Erdgas auch bei schwankenden Hintergrundgasen zuverlässig und genau bleibt. Die TCD3000 SiA Gasanalysatoren von Archigas bieten hierfür die optimale Lösung.
Entdecken Sie weitere Anwendungsbereiche für Archigas-Gasanalysatoren
Elektrolyse
Überwachung von OEL / UEL und Reinheit, z.B. bei H2-Elektrolyse
Brennstoffzelle
Überwachung der Wasserstoffkonzentration im Abgasstrang
Dichtheitsprüfung (Leckage)
Automatisierte Detektion undichter Stellen zur Überwachung
Weitere Anwendungsbereiche
Reinheitskontrolle, Spülgasüberwachung, Messung von weiteren binären oder quasi-binären Gasgemischen