Produktion von grünem Wasserstoff

Die Rolle der Kühlung bei der Produktion von grünem Wasserstoff

Grüner Wasserstoff ist Wasserstoff, der aus erneuerbaren Energiequellen (Wind, Sonne, Wasserkraft) durch Elektrolyse hergestellt wird. Bei der Elektrolyse werden Wassermoleküle in Wasserstoff (H2) und Sauerstoff (O2) aufgespalten, wenn Strom durch das Wasser fließt. Der große Vorteil dieses Verfahrens besteht darin, dass keine CO2-Emissionen entstehen, so dass grüner Wasserstoff im Gegensatz zu Wasserstoff, der aus nicht erneuerbaren Ressourcen wie z. B. Erdgas hergestellt wird, zur Verringerung der weltweiten Kohlenstoffemissionen beiträgt.

Der Elektrolyseprozess erfordert eine erhebliche Menge an Energie. Ein Teil dieser Energie geht als Wärme verloren. Die freigesetzte Wärmemenge kann je nach Auslegung des Elektrolyseurs variieren. Die Kapazität eines Elektrolyseurs wird in MWe (Megawatt elektrischer Leistung) angegeben. Während des Elektrolyseprozesses entstehen Wärmeverluste in Höhe von ca. 25 bis 35 % der zugeführten Elektrizität, und diese Wärme muss abgeführt werden, um den Stapel in einem gewünschten Temperaturbereich zu halten.

Ein 100-MW(e)-Elektrolyseur setzt beispielsweise ca. 30 MW Wärme frei, so dass die gleiche Menge an Kühlung erforderlich ist. Im weiteren Verlauf des Prozesses ist auch eine Wärmeabfuhr für die Verdichtung des erzeugten Wasserstoffs erforderlich. Bei kleinen Anlagen können Elektrolyseur und Kompressor separat gekühlt werden, während bei großen Anlagen die Kühlung über ein zentrales Kühlsystem kombiniert werden kann.

Kühlungslösungen von BAC

Wir haben eine sehr umfangreiche Produktpalette für den Bereich Kühlung. Von Verdunstungskühltürmen mit offenem und geschlossenem Kreislauf über hybride, adiabatische und Trockenkühlsysteme – unabhängig von der Anwendung oder der Herausforderung verfügen wir über das nötige Wissen, um das beste Produkt für Ihren Kühlbedarf auszuwählen.
Welche Kühltechnologie am besten geeignet ist, hängt häufig vom Standort des Projekts sowie von der Verfügbarkeit und den Kosten für Wasser und/oder Strom ab.

Offene Kühltürme

Eine Möglichkeit, die Kühlung zu gewährleisten, ist ein offener Verdunstungskühlturm. Warmes Prozesswasser tritt oben in den Kühlturm ein, fließt über ein Wärmeübertragungsmedium (Füllkörper) und kommt mit kalter Luft in Kontakt. Ein Teil des Prozesses ist die Verdunstung von Wasser, wodurch dem Wasser Wärme entzogen wird. Kühltürme haben zahlreiche Vorteile gegenüber anderen Kühltechnologien:

• Äußerst energieeffizient,
• Kompakter Fußabdruck
• Niedrigste Prozesstemperaturen, da sie einen kleinen Kühlgrenzabstand (2–4 °C) erreichen können.

Kühltürme mit geschlossenem Kreislauf

Wenn Sie das Prozessmedium von der Außenluft isolieren wollen, können Sie einen Kühlturm mit geschlossenem Kreislauf verwenden. In diesem Fall gibt es keinen Kontakt zwischen der Luft und der zu kühlenden Flüssigkeit. Es gibt zwei getrennte Kreisläufe: Die heiße Prozessflüssigkeit fließt durch ein Rohrbündel und ein zweites Sprühwassersystem benetzt das Rohrbündel. Das Prozesswasser, das durch das Rohrbündel fließt, bleibt sauber und frei von Verunreinigungen. Die Vorteile sind:

• geringere zu behandelnde Menge an Sprühwasser, weniger Wartung erforderlich.
• Keine Verunreinigung der Prozessflüssigkeit

Durch das Rohrbündel wird diese Art von Anlage jedoch teurer als ein offener Kühlturm.

Adiabatische Kühler

Wenn am Standort nicht genügend Wasser zur Verfügung steht, kann eine adiabatische Kühlung die optimale Lösung sein. Ein adiabatischer Kühler ist ein Trockenkühler, der mit einem adiabatischen Vorkühlteil ausgestattet ist. Bevor die Luft durch die hochdichten Rippenrohrschlangen strömt, wird sie adiabatisch vorgekühlt, während sie ein adiabatisches Pad-System passiert, in dem Wasser in die Luft verdunstet. Die Luft, die in das adiabatische Pad-System eintritt, ist auf eine niedrige Trockenkugeltemperatur abgekühlt, die fast der Feuchtkugeltemperatur entspricht. Die trockenen Rippenrohrschlangen werden mit kühlerer Luft umströmt, was zu niedrigeren Prozesstemperaturen führt. Dieser Kühlertyp verbraucht nur für eine kurze Zeit im Jahr Wasser und wird vorzugsweise in Regionen mit niedriger relativer Luftfeuchtigkeit eingesetzt. Die Vorteile sind:

• +/-90–95% Wassereinsparung im Vergleich zu einem Verdunstungskühler.
• Keine Wasserbehandlung