EP2630401A1 - Verfahren zum transport von wasserstoff durch eine erdgasleitung - Google Patents

Verfahren zum transport von wasserstoff durch eine erdgasleitung

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EP2630401A1
EP2630401A1 EP11770703.4A EP11770703A EP2630401A1 EP 2630401 A1 EP2630401 A1 EP 2630401A1 EP 11770703 A EP11770703 A EP 11770703A EP 2630401 A1 EP2630401 A1 EP 2630401A1
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EP
European Patent Office
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hydrogen
natural gas
line
gas line
partially
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP11770703.4A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Dragan Griebel
Anton FÖRTIG
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Rehau Automotive SE and Co KG
Original Assignee
Rehau AG and Co
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Filing date
Publication date
Application filed by Rehau AG and Co filed Critical Rehau AG and Co
Publication of EP2630401A1 publication Critical patent/EP2630401A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • Y02P90/45—Hydrogen technologies in production processes

Definitions

  • the present invention relates to a method for transporting hydrogen through a natural gas line.
  • the hydrogen can be prepared in known manner, e.g. from water by electrolysis, the DC power required for the electrolysis being environmentally friendly, e.g. can be provided by solar power plants or wind turbines or tidal power plants.
  • the recovered hydrogen can react in a controlled manner with the oxygen of the ambient air to form water vapor, wherein the hydrogen emits electrons in this reaction, so that a current can be provided for the supply of any electrical load by this reaction.
  • the resulting waste heat can be used very efficiently in terms of combined heat and power.
  • Hydrogen as a fuel or energy source can be used in particular for the supply of buildings, such as households or offices, for this purpose, fuel cells are provided in the building or in the vicinity of the building, the supplied hydrogen for power generation for energizing electrical consumers, such as for example, use an electrically powered device, the respective building.
  • fuel cells are provided in the building or in the vicinity of the building, the supplied hydrogen for power generation for energizing electrical consumers, such as for example, use an electrically powered device, the respective building.
  • familiar solutions are usually resorting to existing natural gas networks or natural gas networks, in which case the hydrogen is admixed with the natural gas to be transported via the natural gas pipeline, so that the hydrogen together with the natural gas is transported via the gas pipeline to the building to be supplied.
  • the proportion of hydrogen in the total transported gas mixture is up to about 10 vol .-%. A higher concentration of hydrogen is usually difficult or impossible to achieve.
  • the present invention has for its object to provide a method for transporting hydrogen through a natural gas line, which is improved over known such methods.
  • the process according to the invention can provide a substantial improvement, in particular by avoiding
  • the hydrogen can be passed in nearly pure form through the hydrogen conduit.
  • the natural gas line can be made suitable for transport with hydrogen in almost pure form. It can therefore be dispensed with in the known method admixing of the hydrogen to the natural gas, which makes an acceptable transport only possible in known methods, since by the transport of hydrogen in this mixture too strong a permeation of very small hydrogen molecules through the wall of the Natural gas pipeline can be avoided.
  • the inventive method for the supply of a building allows the direct use of fuel cells, preferably low-temperature fuel cells, which may have an operating temperature of preferably 80 ° C to 120 ° C and a maximum of 180 ° C. It is not necessary to separate or extract the hydrogen from the hydrogen / natural gas mixture transported via the natural gas line in the case of known solutions and to do so in a very costly and expensive manner. Even a so-called reforming is not required.
  • the hydrogen has a purity within a range of 80 to 99.999 vol.%, Or within a range of 97 to 99.99 vol.%, Or within a range of 97.5 to 99, 9 vol .-% is.
  • the outside of the hydrogen pipe is at least partially applied flat on the inside of the natural gas line, in which case preferably the outside is connected at least partially flat with the inside of the natural gas line.
  • the hydrogen line is introduced by means of a Umstülpvons in the natural gas line.
  • the everting process may preferably be an everting process or inversion process known from the technical field of trenchless pipe laying.
  • the hydrogen line before introduction into the natural gas line initially in the form of a tube by means of Umstülpvons the hose is inserted by compressed air into the natural gas line and the tube interior swept to the outside and provided with the inside of the natural gas via a hose on the Adhesive layer, for example, thermally, cohesively can be connected.
  • the hydrogen line may also be introduced into the lumen of the natural gas line due to an outer diameter slightly smaller than the inner diameter of the natural gas line, so that the hydrogen line at least partially rests flat against the inside of the natural gas line, in which case preferably the outer side at least in areas, it is connected to the inside of the natural gas pipeline.
  • Portions of the hydrogen line to be connected to each other can advantageously be easily connected by means of fittings and sliding sleeves.
  • Fittinge and sliding sleeves can be made of brass or brass alloys or polymer material.
  • a hydrogen line is used, which consists at least partially of PE-X (cross-linked polyethylene).
  • a PE-X existing hydrogen pipe is particularly temperature resistant and mechanically resistant, so that the introduction of the hydrogen line in the natural gas line can be carried out particularly easily, in addition, such Hydrogen line withstands higher temperatures, which can occur, for example, in industrial plants.
  • a hydrogen line is particularly preferred, which consists of PE-X or PE-X, which is radically crosslinked, in particular a hydrogen line, which consists of PE-Xa (peroxide crosslinked PE) or contains PE-Xa, can be advantageously used ,
  • a hydrogen line is used, the inside of which is provided with a hydrogen barrier layer.
  • a hydrogen barrier layer on the inside of the hydrogen line, ie on the side facing the lumen of the hydrogen line, advantageously increases the diffusion-tightness of the hydrogen line, so that the permeation and thus the loss of hydrogen from the hydrogen line is reduced.
  • the hydrogen barrier layer on the outside of the hydrogen line, ie on the side facing away from the lumen of the hydrogen line. It is also possible that both the inner sides, as well as the outside of the hydrogen line has a hydrogen barrier layer. In the context of the present invention it can be provided that the hydrogen barrier layer consists at least partially of polysilazane.
  • a tube made of LDPE Low Density Polyethylene has a permeation rate of 200 cm 3 * mm / m 2 * d * atm.
  • Another hydrogen barrier is polyvinyl alcohol (EVAL, EVOH).
  • the present invention also most preferably comprises a hydrogen conduit formed in the form of a multilayer conduit consisting of at least two interconnected layers.
  • At least one layer consists at least partially of polyolefin.
  • a layer structure of the pipeline in which at least one layer consists at least partly of polyolefin has the advantage that this layer can be produced favorably in a plastic molding process, for example an extrusion process.
  • a hydrogen line comprises a metal layer, which is designed in particular very thin.
  • a metal layer for example of aluminum or another metal, a thickness of 1 to 50 pm, more preferably a thickness of 5 to 30 ⁇ have.
  • MKV tube metal-plastic tube
  • Such an MKV pipe can be integrated into an existing natural gas tion be inserted or introduced in the everting process in the natural gas line, because the thin metal layer tolerates the bending stress occurring during the Stülp compiler without damage.
  • such a hydrogen pipe network can be built from an existing natural gas network, without significant civil engineering work, trenching or earth movements are necessary. Only at a few selected locations, for example at junctions, are construction pits to be made.
  • the upgrading of the natural gas network to a hydrogen network is carried out by introducing a hydrogen line into a natural gas line.
  • 1 is a schematic representation for illustrating the introduction of a hydrogen pipe made of plastic material in a natural gas line by means of a Umstülp Kunststoffs,
  • FIG. 2 shows a schematic illustration for illustrating the transport of hydrogen through a hydrogen line arranged in a natural gas line
  • 3 and 4 each show a schematic sectional view of a natural gas line, in which by means of a Umstülpvons a hydrogen pipe made of plastic material was introduced.
  • FIG. 1 here illustrates the step of arranging or introducing a hydrogen line 10 made of plastic material into a natural gas line 14 laid in the ground 12 by means of a known everting method or inversion method.
  • the hydrogen pipe 10 is initially present in the form of a hose 10 prior to introduction into the natural gas pipe 14, whereby by means of the everting process the hose 10 can be introduced into the natural gas pipe 14 by compressed air and the hose interior is turned outwards and with the inside 15 of the natural gas line 14 via a provided on the hose 10 adhesive layer (not shown here) is materially connected.
  • the tube 10 is thereby supplied through the interior of a supply line 13 of the natural gas line 14 and is wound on a roll (not shown here), which is located inside a pressurizable container 1 1, to which the supply line 13 is connected.
  • FIG. 2 illustrates the flow through a hydrogen line 10 with hydrogen 16, which was previously arranged or introduced in a natural gas line 14, which is laid in the ground 12.
  • the hydrogen line 10 serves to supply a building 18 with pure hydrogen from a hydrogen tank 19, with a low-temperature fuel cell 20 being provided for generating DC power from the hydrogen supplied via the hydrogen line 10 in this exemplary embodiment.
  • the generated direct current can be converted into alternating current via an inverter, not shown here, so that the hydrogen 16 can be used to supply conventional electrical consumers 22, such as here in the form of a lamp.
  • 3 shows a schematic sectional view of a natural gas line 14 into which a hydrogen line 10 made of plastic material has been introduced by means of an everting process.
  • FIG. 4 shows a schematic sectional view of a natural gas line 14, in which by means of an everting process, a hydrogen line 10 made of plastic material has been introduced, which consists of two interconnected layers 24.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Transport von Wasserstoff (16) durch eine Erdgasleitung (14), wobei in der Erdgasleitung (14) eine Wasserstoffleitung (10) aus Kunststoffmaterial angeordnet wird und die Wasserstoffleitung (10) zum Transport des Wasserstoffs (16) von dem Wasserstoff (16) durchströmt wird.

Description

Verfahren zum Transport von Wasserstoff durch eine Erdgasleitung
Hintergrund der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Transport von Wasserstoff durch eine Erdgasleitung.
Motiviert durch die zunehmende Verknappung von fossilen Brennstoffen, also insbesondere Erdöl, Ergas und Kohle, basieren alternative Technologien auf der Verwendung von Wasserstoff bzw. Wasserstoffgas als alternativem bzw. zusätzlichem Brennstoff oder Energieträger. Der Wasserstoff lässt sich in bekannter Weise z.B. aus Wasser durch Elekt- rolyse gewinnen, wobei der für die Elektrolyse erforderliche Gleichstrom umweltfreundlich, z.B. von Solarkraftanlagen oder Windkraftanlagen oder Gezeitenkraftwerken bereitgestellt werden kann. In Brennstoffzellen kann der gewonnene Wasserstoff kontrolliert mit dem Sauerstoff der Umgebungsluft zu Wasserdampf reagieren, wobei der Wasserstoff bei dieser Reaktion Elektronen abgibt, so dass durch diese Reaktion ein Strom zur Versorgung eines beliebigen elektrischen Verbrauchers bereitgestellt werden kann. Die dabei entstehende Abwärme kann im Sinne einer Kraft-Wärme-Kopplung besonders effizient verwendet werden.
Wasserstoff als Brennstoff bzw. Energieträger kann insbesondere auch für die Versorgung von Gebäuden, wie Haushalten oder Büros verwendet werden, wobei hierfür im Gebäude oder in naher Umgebung des Gebäudes Brennstoffzellen vorgesehen sind, die den angelieferten Wasserstoff für die Stromerzeugung zur Bestromung von elektrischen Verbrauchern, wie beispielsweise einem elektrisch betriebenen Gerät, des jeweiligen Gebäudes nutzen. Zum Transport des Wasserstoffs zu dem zu versorgenden Gebäude wird bei be- kannten Lösungen meist auf bereits bestehende Erdgasnetze bzw. Ergasleitungen zurückgegriffen, wobei bei den bekannten Lösungen der Wasserstoff dem über die Erdgasleitung zu transportierenden Erdgas beigemischt wird, so dass der Wasserstoff zusammen mit dem Erdgas über die Erdgasleitung zu dem zu versorgenden Gebäude transportiert wird. Der Anteil des Wasserstoffs an der gesamten transportieren Gasmischung beträgt hierbei bis zu ca. 10 Vol.-%. Eine höhere Wasserstoff-Konzentration ist hierbei in der Regel nur schwierig zu realisieren oder gar nicht möglich. So können bei Überschreitung einer Was- serstoff-Konzentration von ca. 10 Vol.-% bestimmte sicherheitstechnische Auflagen nicht mehr erfüllt werden, weil es zu Versprödungserscheinungen bei Metallleitungen bzw. Metallverbindung kommt, so dass bei Wasserstoff-Konzentrationen größer als 10 Vol.-% spezielle und teure Stähle eingesetzt werden müssten. Dies wiederum würde es erforderlich machen, neue Wasserstoffleitungen zu verlegen ohne ein bereits vorhandenes Erdgasnetz bzw. vorhandene Erdgasleitungen nutzen zu können. Das einschlägige Regelwerk für Metallleitungen, die für die Leitung von Wasserstoff geeignet sind, ist die ASME B31 , die schon von ihrem Umfang her die Komplexität des Sachverhalts verdeutlicht. Neben den bevorzugten Wasserstoffleitungen aus Metall gibt es auch solche aus Polymermaterial, meist aus Polyethylen (PE). Diese sind zwar inert gegen die Einwirkung von Wasserstoff, weisen den Nachteil auf, dass sie auf Grund hoher Permeationsraten von Wasserstoff durch die Wandung wenig geeignet sind.
Zugrundeliegende Aufgabe
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Transport von Wasserstoff durch eine Erdgasleitung anzugeben, das gegenüber bekannten derartigen Verfahren verbessert ist.
Erfindungsgemäße Lösung
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren zum Transport von Wasserstoff durch eine Erdgasleitung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Erfindungsgemäß ist im Unterschied zu bekannten Lösungen vorgesehen in der Erdgasleitung eine Wasserstoffleitung aus Kunststoffmaterial anzuordnen und die Wasserstoffleitung zum Transport des Wasserstoffs mit dem Wasserstoff zu durchströmen. Anders als bei bekannten Lösungen, welche bestehende Erdgasleitungen zum Transport von Wasserstoff derart nutzen, dass der Wasserstoff dem über die Erdgasleitung zu transportierenden Erdgas beigemischt wird, kann durch das erfindungsgemäße Verfahren eine wesentliche Verbesserung, insbesondere durch die Vermeidung von
Versprödungserscheinungen bei Leitungen aus Metall, erzielt werden. So kann infolge der Inertheit einer Wasserstoffleitung aus Kunststoffmaterial der Wasserstoff in nahezu reiner Form durch die Wasserstoffleitung geleitet werden. Durch das erfindungsgemäß vorgesehene Anordnen der Wasserstoffleitung aus Kunststoffmaterial in der Erdgasleitung kann daher die Erdgasleitung für den Transport mit Wasserstoff in nahezu reiner Form tauglich gemacht werden. Es kann daher auf das bei bekannten Verfahren vorgesehene Beimischen des Wasserstoffs zu dem Erdgas verzichtet werden, welches bei bekannten Verfahren einen akzeptablen Transport erst möglich macht, da durch den Transport des Wasserstoffs in diesem Gemisch eine zu starke Permeation der sehr kleinen Wasserstoffmoleküle durch die Wandung der Erdgasleitung vermieden werden kann.
Im Unterschied zu bekannten Lösungen, wo zur wesentlichen Verbesserung des Transports des Wasserstoffs sehr zeit- und kostenaufwendig neue Wasserstoffleitungen verlegt werden müssten, da die bestehenden Erdgasleitungen aus Metall infolge ihrer hohen Permeabilität und Korrosionsanfälligkeit für Wasserstoff hierfür nicht geeignet sind, ist auf Ba- sis des erfindungsgemäßen Verfahrens eine kostengünstige Sanierung bzw. Aufrüstung eines vorhandenen Erdgasnetzes zur Versorgung von Gebäuden mit Wasserstoff möglich, so dass vorteilhaft auf eine bestehende Infrastruktur zurückgegriffen werden kann. Auf ein zeit- und kostenaufwendiges Verlegen von neuen Wasserstoffleitungen kann daher verzichtet werden.
Insbesondere ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren für die Versorgung eines Gebäudes die direkte Nutzung von Brennstoffzellen, vorzugsweise Niedertemperaturbrennstoffzellen, welche eine Betriebstemperatur von vorzugsweise 80 °C bis 120 °C und maximal 180 °C aufweisen können. Ein bei bekannten Lösungen erforderliches und sehr auf- wendiges und kostenintensives Abtrennen bzw. Extrahieren des Wasserstoffs aus dem über die Erdgasleitung transportierten Wasserstoff/Erdgas-Gemisch ist nicht erforderlich. Auch eine sogenannte Reformierung ist nicht erforderlich. Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist der Wasserstoff eine Reinheit auf, die innerhalb eines Bereichs von 80 bis 99,999 Vol.-%, oder innerhalb eines Bereichs von 97 bis 99,99 Vol.-%, oder innerhalb eines Bereichs von 97,5 bis 99,9 Vol.-% liegt. Bei einer praktischen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Außenseite der Wasserstoffleitung wenigstens bereichsweise flächig an der Innenseite der Erdgasleitung angelegt, wobei hierbei bevorzugt die Außenseite wenigstens bereichsweise flächig mit der Innenseite der Erdgasleitung verbunden wird. Bei einer besonders praktischen Ausführungsform wird die Wasserstoffleitung mittels eines Umstülpverfahrens in die Erdgasleitung eingebracht. Bei dem Umstülpverfahren kann es sich vorzugsweise um ein aus dem technischen Gebiet der grabenlosen Rohrverlegung bekanntes Umstülpverfahren bzw. Inversionsverfahren handeln. Bei diesen Verfahren kann die Wasserstoffleitung vor dem Einbringen in die Erdgasleitung zunächst in Form eines Schlauchs vorliegen, wobei mittels des Umstülpverfahrens der Schlauch durch Pressluft in die Erdgasleitung einführbar ist und das Schlauchinnere nach außen gekehrt und mit der Innenseite der Erdgasleitung über eine an dem Schlauch vorgesehene Klebeschicht, beispielsweise auch thermisch, stoffschlüssig verbunden werden kann. In einer anderen bevorzugten Ausführungsform kann die Wasserstoff leitung auch bedingt durch einen gegenüber dem Innendurchmesser der Erdgasleitung geringfügig kleineren Außendurchmesser in das Lumen der Erdgasleitung eingeführt werden, so dass die Was- serstoffleitung wenigstens bereichsweise flächig an der Innenseite der Erdgasleitung anliegt, wobei hierbei bevorzugt die Außenseite wenigstens bereichsweise flächig mit der In- nenseite der Erdgasleitung verbunden wird.
Abschnitte der Wasserstoffleitung, die miteinander zu verbinden sind, können vorteilhafterweise mittels Fittingen und Schiebehülsen in einfacher Weise konnektiert werden. Fittinge und Schiebehülsen können dazu aus Messing oder Messinglegierungen oder auch aus Polymermaterial gefertigt sein. Es konnte im Rahmen der für diese Erfindung nachgewie- senen Permationsraten gezeigt werden, dass Fittinge, die Wasserstoffleitungen aus Polyethylen verbinden und durch Schiebehülsen gesichert sind, folgende Werte zeigen:
Metall-Kunststoff-Verbundrohr (MKV) / Polymerfitting
Leckrate 1 ,5 x 10 exp -3 l/d Metall-Kunststoff-Verbundrohr (MKV) / Messingfitting
Leckrate 9 x 10 exp -5 l/d.
Eine andere Art der Verbindung von Abschnitten der Wasserstoffleitung besteht darin, die Enden der Abschnitte miteinander zu verschweißen. Bei der Verschweißung, die mittels eines Spiegelschweißverfahrens„stumpf an den Enden der Abschnitte erfolgt, oder mittels Schweißmuffen, die die Anbindung eines Endabschnittes der Leitung an ihrer Außenfläche bewerkstelligt, werden stoffschlüssige Verbindung der Abschnitte erreicht. Diese stoffschlüssig verbundenen Abschnitte der Wasserstoffleitung weisen einen
Permeationskoeffizienten auf, der im Wesentlichen dem der Wasserstoffleitung entspricht, also besonders niedrig ist.
Bei einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform wird eine Wasserstoffleitung verwendet, die wenigstens teilweise aus PE-X (vernetztes Polyethylen) besteht.
Eine aus PE-X bestehende Wasserstoffleitung ist besonders temperaturbeständig und mechanisch widerstandsfähig, so dass das Einbringen der Wasserstoff leitung in die Erdgasleitung besonders einfach durchgeführt werden kann, daneben widersteht eine solche Was- serstoffleitung höheren Temperaturen, die beispielsweise in Industrieanlagen auftreten können. Hierbei ist eine Wasserstoffleitung besonders bevorzugt, die aus PE-X besteht oder PE-X enthält, welches radikalisch vernetzt ist, wobei insbesondere eine Wasserstoffleitung, die aus PE-Xa (peroxidisch vernetztes PE) besteht oder PE-Xa enthält, vorteilhaft eingesetzt werden kann.
Bei einer weiteren besonders günstigen Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass eine Wasserstoffleitung verwendet wird, deren Innenseite mit einer Wasserstoff-Sperrschicht versehen ist.
Eine Wasserstoff-Sperrschicht auf der Innenseite der Wasserstoffleitung, also auf der dem Lumen der Wasserstoffleitung zugewandten Seite, erhöht vorteilhafterweise die Diffusionsdichtigkeit der Wasserstoffleitung, so dass die Permeation und damit der Verlust an Was- serstoff aus der Wasserstoffleitung reduziert ist.
Es ist auch möglich, die Wasserstoff-Sperrschicht auf der Außenseite der Wasserstoffleitung anzuordnen, also auf der dem Lumen der Wasserstoffleitung abgewandten Seite. Es ist weiterhin möglich, dass sowohl die Innenseiten, wie auch die Außenseite der Was- serstoffleitung eine Wasserstoff-Sperrschicht aufweist. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann dazu vorgesehen sein, dass die Wasserstoff- Sperrschicht wenigstens teilweise aus Polysilazan besteht.
Die Auswahl eines Polysilazans als Wasserstoffsperrschicht auf der Innenseite der Wasserstoffleitung weist eine besonders hohe Diffusionsdichtigkeit gegen Wasserstoff auf. So kann bei Vorsehen einer Polysilazan-Sperrschicht auf der Innenseite der Wasserstofflei- tung eine Permeationsrate von 0,4 bis 0,6 cm3 * mm / m2 * d * atm, wobei die
Permeationsrate für eine Aluminiumfolie als Wasserstoffbarriere bei 0,2 cm3 * mm / m2 * d * atm liegt.
Ein Rohr aus LDPE (Low Density Polyethylen) weist dagegen eine Permeationsrate von 200 cm3 * mm / m2 * d * atm auf.
Eine andere Wasserstoff-Sperrschicht ist Polyvinylalkohol (EVAL, EVOH).
Die vorliegende Erfindung umfasst auch in besonders bevorzugter Weise eine Wasserstoff- leitung, die in Form einer mehrschichtigen Leitung ausgebildet ist, welche aus wenigstens zwei miteinander verbundenen Schichten besteht.
Durch die Auswahl der miteinander zur Rohrleitung verbundenen Schichten kann die Anpassung an das an die Rohrleitung gestellte Anforderungsprofil, wie beispielsweise eine hohe Abriebbeständigkeit oder eine hohe UV-Beständigkeit oder ähnliches, besonders ein- fach realisiert werden.
In einer vorteilhaften Ausbildung der Erfindung kann dazu vorgesehen sein, dass wenigstens eine Schicht wenigstens teilweise aus Polyolefin besteht.
Das Vorsehen eines Schichtaufbaus der Rohrleitung, bei der wenigstens eine Schicht we- nigstens teilweise aus Polyolefin besteht, hat den Vorteil, dass diese Schicht günstig in einem Kunststoffformgebungsverfahren, beispielsweise einem Extrusionsverfahren, herstellbar ist.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass eine Wasserstoffleitung eine Metallschicht aufweist, die insbesondere sehr dünn ausgeführt ist. So kann eine Metallschicht beispielsweise aus Aluminium oder einem anderen Metall eine Dicke von 1 bis 50 pm, besonders bevorzugt eine Dicke von 5 bis 30 μιτη, aufweisen. Eine Wasserstoffleitung in einer solchen Ausgestaltung, bei der eine dünne Metallschicht mit wenigstens einer Schicht aus Polymermaterial verbunden ist, wird als Metall-Kunststoff- Rohr bezeichnet (MKV-Rohr). Ein solches MKV-Rohr kann in eine bestehende Erdgaslei- tung eingeschoben werden oder im Stülpverfahren in die Erdgasleitung eingebracht werden, weil die dünne Metallschicht die beim Stülpverfahren auftretende Biegebeanspruchung ohne Beschädigungen toleriert. Anwendung findet die Erfindung bei der Ertüchtigung eines bestehenden Erdgasnetzes zur Leitung von Wasserstoff. Insbesondere kann so ein Wasserstoffleitungsnetz aus einem bestehenden Erdgasnetz aufgebaut werden, ohne dass erhebliche Tiefbauarbeiten, Grabenaushübe oder Erdbewegungen notwendig sind. Lediglich an wenigen ausgewählten Stellen, beispielsweise an Abzweigungen, sind dann Baugruben herzustellen.
Die Ertüchtigung des Erdgasnetzes zu einem Wasserstoffnetz erfolgt durch Einbringen einer Wasserstoffleitung in eine Erdgasleitung.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung des Einbringens einer Wasserstoffleitung aus Kunststoffmaterial in eine Erdgasleitung mittels eines Umstülpverfahrens,
Fig. 2 eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung des Transports von Wasserstoff durch eine in einer Erdgasleitung angeordneten Was- serstoffleitung, und
Fig. 3 und 4 jeweils eine schematische Schnittdarstellung einer Erdgasleitung, in welche mittels eines Umstülpverfahrens eine Wasserstoffleitung aus Kunststoffmaterial eingebracht wurde.
Die Fig. 1 und 2 dienen der Veranschaulichung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Transport von Wasserstoff durch eine Erdgasleitung. Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird in einer Erdgasleitung eine Wasserstoff leitung aus Kunststoffmaterial angeordnet und die Wasserstoffleitung wird zum Transport des Wasserstoffs von dem Wasser- stoff durchströmt. Die Fig. 1 veranschaulicht hierbei den Schritt des Anordnens bzw. Einbringens einer Was- serstoffleitung 10 aus Kunststoffmaterial in eine im Erdreich 12 verlegte Erdgasleitung 14 mittels eines bekannten Umstülpverfahrens bzw. Inversionsverfahrens. Bei diesen Verfah- ren liegt die Wasserstoffleitung 10 vor dem Einbringen in die Erdgasleitung 14 zunächst in Form eines Schlauchs 10 vor, wobei mittels des Umstülpverfahrens der Schlauch 10 durch Pressluft in die Erdgasleitung 14 einführbar ist und das Schlauchinnere nach außen gekehrt wird und mit der Innenseite 15 der Erdgasleitung 14 über eine an dem Schlauch 10 vorgesehene Klebeschicht (hier nicht dargestellt) stoffschlüssig verbunden wird. Der Schlauch 10 wird hierbei durch das Innere einer Zuführleitung 13 der Erdgasleitung 14 zugeführt und ist auf eine Rolle gewickelt (hier nicht dargestellt), die sich im Inneren eines mit Druckluft beaufschlagbaren Behälters 1 1 befindet, an den die Zuführleitung 13 angeschlossen ist. Die Fig. 2 veranschaulicht die Durchströmung einer Wasserstoffleitung 10 mit Wasserstoff 16, welche zuvor in einer Erdgasleitung 14 angeordnet bzw. eingebracht wurde, die im Erdreich 12 verlegt ist. Die Wasserstoffleitung 10 dient der Versorgung eines Gebäudes 18 mit reinem Wasserstoff aus einem Wasserstofftank 19, wobei zur Gleichstromerzeugung aus dem über die Wasserstoffleitung 10 zugeführten Wasserstoff bei diesem Ausführungs- beispiel eine Niedertemperaturbrennstoffzelle 20 vorgesehen ist. Der erzeugte Gleichstrom kann über einen hier nicht dargestellten Wechselrichter in Wechselstrom umgewandelt werden, so, dass der Wasserstoff 16 zur Versorgung üblicher elektrischer Verbraucher 22, wie z.B. wie hier in Form einer Lampe, genutzt werden kann. Die Fig. 3 zeigt eine schematische Schnittdarstellung einer Erdgasleitung 14, in welche mittels eines Umstülpverfahrens eine Wasserstoffleitung 10 aus Kunststoffmaterial eingebracht wurde.
Die Fig. 4 zeigt eine schematische Schnittdarstellung einer Erdgasleitung 14, in welche mittels eines Umstülpverfahrens eine Wasserstoffleitung 10 aus Kunststoffmaterial eingebracht wurde, die aus zwei miteinander verbundenen Schichten 24 besteht.
- Patentansprüche - Bezugszeichenliste
10 Wasserstoffleitung
1 1 Behälter
12 Erdreich
13 Zuführleitung
14 Erdgasleitung
15 Innenseite Erdgasleitung
16 Wasserstoff
18 Gebäude
19 Wasserstofftank
20 Niedertemperaturbrennstoffzelle
22 Verbraucher
24 Schicht

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Transport von Wasserstoff (16) durch eine Erdgasleitung (14), wobei in der Erdgasleitung (14) eine Wasserstoffleitung (10) aus Kunststoffmaterial angeordnet wird und die Wasserstoffleitung (10) zum Transport des Wasserstoffs (16) von dem Wasserstoff (16) durchströmt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Wasserstoff (16) eine Reinheit aufweist, die innerhalb eines Bereichs von 80 bis 99,999 Vol.-%, bevorzugt innerhalb eines Bereichs von 97 bis 99,99 Vol.-%, besonders bevorzugt innerhalb eines Bereichs von 97,5 bis 99,9 Vol.-% liegt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenseite der Wasserstoffleitung (10) wenigstens bereichsweise flächig an der Innenseite (15) der Erdgasleitung (14) angelegt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenseite wenigstens bereichsweise flächig mit der Innenseite (15) der Erdgasleitung (14) verbunden wird.
5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, die Wasserstoffleitung (10) mittels eines Umstülpverfahrens in die Erdgasleitung (14) ein- gebracht wird.
6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Wasserstoffleitung (10) verwendet wird, die wenigstens teilweise aus PE-X besteht.
7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Wasserstoffleitung (10) verwendet wird, deren Innenseite und oder Außenseite mit einer Wasserstoff-Sperrschicht versehen ist.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Wasserstoff- Sperrschicht wenigstens teilweise aus Polysilazan besteht.
9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Wasserstoff leitung (10) verwendet wird, die in Form einer mehrschichtigen Leitung ausgebildet ist, welche aus wenigstens zwei miteinander verbundenen Schichten (24) besteht.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine
Schicht (24) wenigstens teilweise aus Polyolefin besteht.
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