H₂ Durchflussregelung in natürliches Power-to-Gas

In Deutschland gibt es mehrere Unternehmen, die Technologien entwickeln, in denen Bakterien Methan produzieren. Als „Nahrung“ dient den Bakterien Kohlendioxid und Wasserstoff. Dies kann als eine natürliche Power-to-Gas-Anwendung zur Speicherung von Ökostrom und auch als eine Aufbereitungstechnologie für Prozessgase, die Kohlendioxid (CO₂) enthalten, angesehen werden. Das Methan (CH4) soll in das bereits vorhandene Erdgasnetz eingespeist werden. Anwender baten den Bronkhorst-Partner Wagner Mess- und Regeltechnik um die Lieferung von Massendurchflussreglern, um die Bakterien mit ausreichend Wasserstoff und CO₂ versorgen zu können.

Unsere Lösung

'Power-to-Gas' bezeichnet die Umwandlung von Elektrizität in Gas. Ein bekanntes Beispiel ist die Verwendung von Elektrizität für die Elektrolyse von Wasser zur Erzeugung von Wasserstoff, wobei Sauerstoff als Nebenprodukt entsteht. Reagiert der Wasserstoff anschließend mit Kohlendioxid zu Methan, kann dieses in das Erdgasnetz eingespeist werden. In Ländern wie Deutschland und den Niederlanden gibt es eine bestehende Infrastruktur für den Transport von Erdgas in Leitungen vom Ort der Gewinnung oder Verarbeitung zum Ort der Nutzung - für die Zentralheizung in Häusern oder für den Herd in der Küche.

Prozesslösung

Die Bronkhorst Wasserstof-Durchfluss-Lösung zur Versorgung des Reaktionsgefäßes mit Wasserstoff besteht aus einem IN-FLOW-Gas Massendurchflussregler mit einer typischen Durchflussrate im Bereich von 10 bis 50 ln/min Wasserstoff. Der Reaktorbehälter wird unter anaeroben Bedingungen bei einer Temperatur von 65 °C und Drücken zwischen 1 und 10 bar betrieben. Die meisten Bakterienarten fühlen sich bei atmosphärischem Druck am wohlsten, andere dagegen bevorzugen einem höheren Druck. Die Bakterien metabolisieren Wasserstoff und Kohlendioxid und wandeln sie in Methan um. Das Labor, in dem die Experimente durchgeführt werden, ist als explosionsgefährdeter Bereich der ATEX-Zone 2 klassifiziert, daher benötigen die Durchflussregler eine Zulassung nach ATEX-Zone 2.
 
Der (Gas)Massendurchflussregler wird über Profibus gesteuert. Ein Sollwert wird vorgegeben, und der Istwert wird gemessen und aufgezeichnet. Die Testwerte werden dokumentiert. Experimente laufen in der Regel 48 Stunden lang, und Automatisierung ist hier wichtig. Wenn ein Fehler auftritt, wie z.B. eine gravierende Abweichung zwischen Soll- und Istwert, müssen Maßnahmen ergriffen werden - auch über Nacht. Der Vorteil elektrisch gesteuerter Massendurchflussregler besteht darin, dass die Wasserstoffzufuhr im Falle eines Ausfalls oder Notfalls einfach und ohne menschlichen Eingriff gestoppt werden kann.