WO2011144198A1 - Transport and storage of hydrogen - Google Patents

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WO2011144198A1 PCT/DE2011/000422 DE2011000422W WO2011144198A1 WO 2011144198 A1 WO2011144198 A1 WO 2011144198A1 DE 2011000422 W DE2011000422 W DE 2011000422W WO 2011144198 A1 WO2011144198 A1 WO 2011144198A1
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    • Y02P20/10Process efficiency
    • Y02P20/133Renewable energy sources, e.g. sunlight

Definitions

  • hydrogen produced from solar or wind energy by electrolysis of water, as a secondary energy carrier and introduces it into natural gas
  • renewable energies in the form of hydrogen can be stored and transported together with natural gas. That the hydrogen, also flammable gas, is introduced into natural gas, either in existing natural gas pipelines or directly into a natural gas deposit, and is then either collected in the reservoir or transported to the points of consumption in mixture with natural gas.
  • Hydrogen gas has only 1/8 of the gas density of natural gas (methane)
  • Hydrogen gas has about the same gas volume about 1/3 of the energy content (calorific value) of natural gas (hydrogen: 10.8 kJ / 1 / methane: 35.8 kJ / 1) ⁇ Methane (CH4), the main constituent of natural gas, consumes four times more oxygen than hydrogen (H2) when burned, as the following reaction equations show:
  • the difficulty with such natural gas / hydrogen mixtures is: From the introduction of the volumetric amount of production fluctuating hydrogen into the natural gas, the composition of the gas mixture in the line system can no longer be maintained. That At each sampling point, a different gas mixture can arrive at any time. Also in the natural gas deposit, the hydrogen will be distributed unevenly and therefore creates a fluctuating gas mixture on the delivery side.
  • the burner output can fluctuate considerably with respect to the gas volume of constant gas supply, for example in the case of combustion of the gas, and the air supply is regulated incorrectly.
  • the gas mixture is analyzed and thus, above all, the hydrogen content and thus e.g. the calorific value of the mixture is calculated before combustion
  • the supply of gas mixture is metered so that the burner power remains under control or constant.
  • Point 1 For burners with controlled air supply then the calculated according to point 1. and resulting from the above reaction equations amount of air is added. Point 1 must also be taken into account for the evaluation of the delivered gas mixture, since the billing is based on kWh, that is to say on the performance, but shows today's standard gas meters only the volume consumed. Since hydrogen and natural gas differ significantly in their energy content, the delivered power is calculated from the delivered volume and the average hydrogen content of the meter reading period according to point 1.
  • An object of the present invention is thus a method for the transport and storage of renewable energy, characterized in that renewable energy - present as electrical energy - is converted by water electrolysis in hydrogen as a secondary energy source, the hydrogen thus produced a natural gas pipeline or a natural gas deposit or a natural gas storage is supplied, optionally mixed with the natural gas and thus displaced or replaced the natural gas and transported in mixture with the natural gas in a natural gas pipeline or in the existing natural gas network to the point of consumption, where then the actual gas composition is determined directly before use and, if, for example the use of a combustion is, according to the ratio of natural gas / hydrogen, the gas metering and possibly also the air metering is controlled so that when changing gas composition a controlled or uniform burner function is ensured.
  • the combination of hydrogen and natural gas in the gas line by active mixing is preferred over simply introducing one gas component into the other.
  • active mixing e.g. the gas mixers used in the chemical industry, which serve to mix gaseous reactants are used. Generally suitable are devices which serve to mix gases.
  • the gas mixture according to the invention can then be transported via the existing natural gas network to the point of consumption. But it can also be reserved from the network certain lines leading to selected points of consumption, the hydrogen / natural gas mixture according to the invention.
  • These can be consumables, such as gas-fired power plants, which are already equipped with the analysis and control devices described below in the feed-through phase of the method according to the invention.
  • the determination of hydrogen should preferably be carried out in the gas stream, so that the firing process can be quickly adapted to the current gas composition.
  • a simple measuring method for gas volume and gas composition is, for example: One measures the gas volume over the flow velocity and additionally the gas density over the flow resistance (at then known flow velocity).
  • composition results from the approximately three times greater velocity of sound in hydrogen compared to methane, the main component of natural gas.
  • thermal conductivity (W / m ° K) of hydrogen is about a factor of 5 higher than that of methane.
  • Another possibility is to add to the hydrogen at the point of introduction into the natural gas a messenger substance which is low in concentration and proportional to the amount of hydrogen, and with the aid of which the hydrogen concentration is then e.g. can be determined spectroscopically.
  • the gas mixture according to the invention is suitable for most applications of natural gas, but above all for combustion.
  • burners are particularly to call: burners of heating or steam generating systems, internal combustion engines and gas turbines.
  • An electrolyzer for generating hydrogen from electrical energy.
  • a device for introducing the hydrogen into the natural gas 1.
  • the invention therefore also claims a device combination which comprises the device components 1 to 4 and, with subsequent combustion, the device components 1 to 6. It should be noted that the individual device parts of this entire device can be constructed at geographically distant locations.
  • a consumption meter in which, in addition to the volumetric gas quantity determination (gas meter), the gas composition measured according to 4 in the reading period is included in the calculation of the delivered power (kWh).
  • a gas meter since it always measures the current gas composition, can also be used in the direct vicinity of the burner for controlling the combustion according to the invention.
  • this method By compensating for these fluctuations by more or less addition of natural gas through the deliberate addition of natural gas to the fluctuating hydrogen stream, when derived from the generation of fluctuating renewable energies, this method also effects a stabilization of solar and wind energy.
  • This stabilization can also be achieved by storing hydrogen in natural gas storage facilities. Natural gas deposits have proved their gas-tightness over many thousands of years and should therefore also be suitable for storing hydrogen.
  • the hydrogen is introduced into the natural gas deposit or the natural gas storage facility. You can introduce hydrogen while natural gas is still being pumped. Since the hydrogen does not distribute evenly in the deposit, as soon as the hydrogen arrives at the delivery side, a fluctuating gas mixture is again obtained, which must be determined in its composition during transport, use and evaluation as already described.
  • the hydrogen may be advantageous to introduce hydrogen into the upper region of the natural gas deposit and make the removal at the bottom of the reservoir. As a result, the hydrogen pushes the natural gas out of the reservoir down and the occurrence of hydrogen on the delivery side can be delayed. In the case of natural gas extraction, the hydrogen can also be introduced into the deposit below and mixed with the natural gas.
  • the timing of the transport and the resulting problems with the use of a fluctuating gas mixture can also be delayed by the fact that on the delivery side, as soon as hydrogen is determined in the natural gas, it is separated from the natural gas. After the separation, it can then be returned to the deposit for further storage. Thus, hydrogen is introduced into the deposit over a longer period and unmixed natural gas is recovered. Hydrogen (for example from renewable sources) can thus also be used to export natural gas.
  • Another object of the present invention is thus a method for the extraction of natural gas with hydrogen, characterized in that the hydrogen is introduced / injected into the natural gas deposit and, as soon as the hydrogen-containing natural gas is measured on the production side, this hydrogen separated from Erdeas and back into the deposit is returned or otherwise used, which requires that, from the time of introduction of hydrogen into the natural gas deposit, the extracted natural gas be tested for hydrogen according to the invention.
  • Natural gas and hydrogen are preferably separated from one another by refrigeration, by liquefying the natural gas (methane) and dissipating the hydrogen at a temperature of about 100 ° C lower than gas.
  • the hydrogen content of the gas mixture can also be determined.
  • This variant of the method is particularly suitable where, in any case, the natural gas for transport, e.g. on liquefied gas tankers, liquefied.
  • the gas separated as gas is then returned from the natural gas liquefaction plant to a natural gas field to be retrieved with hydrogen.
  • the ongoing measurement of the hydrogen content in the gas mixture is necessary because only for the natural gas (methane) - share the cooling energy must be supplied to the condensation, or at constant capacity of the liquefaction plant, the gas flow must be adjusted continuously to the content of liquefied natural gas in the gas mixture ,
  • the present invention thus further provides a method for the challenge of natural gas, characterized in that a part of the extracted natural gas is converted by chemical reaction in hydrogen and the hydrogen thus obtained is introduced into the natural gas deposit and displaced there, the natural gas.
  • the central object of the present invention is thus a method for the transport and storage of hydrogen, characterized in that hydrogen is introduced into the natural gas, the hydrogen introduced is transported and / or stored together with the natural gas, and before use or for evaluation the gas mixture of the contained hydrogen content is determined in the gas mixture.
  • the determination of the hydrogen content is preferably carried out in the gas stream.
  • the respective need for one of the two components must be determined by measuring the hydrogen content in the original gas mixture.
  • the natural gas production of hydrogen according to the present invention is equally applicable to both associated and unassociated natural gas.
  • it may be simpler, after removal of the liquid fraction, the condensate and the liquefied petroleum gas (LPG), if appropriate, to recirculate hydrogen together with methane into the deposit over a certain period of time.
  • LPG liquefied petroleum gas
  • Electric energy from an "offshore” wind farm off the German North Sea coast is converted into hydrogen by electrolysis on site, where it is collected and sent to the coast, where gas flows from the East Frisian islands to the country
  • the hydrogen is introduced into the natural gas, mixed with the natural gas and fed as a gas mixture into a gas line or into the gas network
  • the hydrogen content is measured in both incoming gas streams and the respective calorific value is continuously determined
  • the actual hydrogen content in the gas mixture is then determined for calorific value determination and for burner control.
  • renewable energies are not only transported, but also stabilized. Natural gas then fills in the gaps that exist in fluctuating renewable energies. Wind energy is also available in calm weather and solar energy at night.
  • Another object of the present invention is thus a method for transport and to stabilize renewable energy, characterized in that renewable energy - obtained as electrical energy from wind or solar power - is converted at or near its source by water electrolysis in hydrogen, the thus produced Hydrogen is fed into a natural gas pipeline, where it is mixed with natural gas and displaced or replaced natural gas and transported in mixture with the natural gas in a natural gas pipeline or in the natural gas network to the point / s where the current gas composition is determined prior to combustion is and according to the ratio of natural gas to hydrogen, the gas metering and, if necessary, the air supply is controlled so that when changing gas composition is always a controlled and / or constant burner function is ensured.
  • renewable energies can also be stored in conjunction with natural gas.
  • solar and wind power are converted into hydrogen as described and the hydrogen is introduced directly into a natural gas deposit.
  • the hydrogen does not distribute evenly in the deposit, the hydrogen is again obtained on the delivery side of a hydrogen / natural gas mixture with fluctuating composition, in which, as shown above, at the point of consumption, the hydrogen content must be continuously measured.
  • the present invention thus further provides a process for the storage of hydrogen, characterized in that the hydrogen is introduced into a natural gas storage or natural gas reservoir and thus displaces the natural gas, or replaced and then promoted in mixture with the natural gas and in a natural gas pipeline Consumption point is transported, wherein in relation to the hydrogen content fluctuating gas mixtures prior to combustion, the composition is determined and according to the found ⁇
  • Natural gas / hydrogen ratio for combustion The gas metering is regulated in such a way that a controlled burner function is always ensured with changing gas composition. With a clever arrangement of the discharge and delivery point, it can be achieved that hydrogen is introduced into the deposit over a longer period of time and un-mixed natural gas is conveyed. One way is to put the hydrogen gas in the top of the
  • the introduction of hydrogen into a natural gas deposit as described under 2. can be used not only for storage but also for the export of natural gas. That the hydrogen introduced / injected into the deposit pushes the natural gas out of the deposit. Once it is determined that the extracted natural gas contains hydrogen, the hydrogen is separated from natural gas and can be returned to the reservoir. In this way, unmixed natural gas is recovered, while in the reservoir, the supply of gas in the form of hydrogen "grows".
  • Another object of the present invention is therefore a method for storing hydrogen, characterized in that hydrogen is introduced into a natural gas deposit, the hydrogen displaces the natural gas and discharges and, as soon as measured in natural gas hydrogen fractions, the (gaseous) hydrogen after liquefaction the natural gas is transported as liquefied gas, for example, and the gaseous hydrogen is returned to a gas field for further discharge, the overall process of liquefying the natural gas fraction being controlled with respect to the incoming gas quantity and the cooling capacity via the hydrogen fraction measured in the gas mixture. It can be maintained over the entire of the natural gas deposit added hydrogen (hydrogen from the recovery and "new" hydrogen, eg from renewable energy), the pressure in the reservoir during the natural gas production.
  • the hydrogen into a natural gas pipeline, then to lead it to a central natural gas liquefaction plant and to separate it there again from the natural gas.
  • the hydrogen is introduced, where it is extracted and where or in which gas field it is returned depends on the local conditions.
  • the export of natural gas with hydrogen recovered on the production side and returned to the deposit can be continued as long as the recovery of the more valuable natural gas gas justifies this.
  • the amount of recoverable gas can be increased.
  • the present invention thus further relates to the storage of hydrogen, characterized in that the hydrogen is introduced into a natural gas deposit, displaced there, the natural gas and, when the hydrogen is mixed with the natural gas and a natural gas / hydrogen mixture is conveyed from the Gas mixture, the natural gas is separated by refrigeration liquefaction and transported as a liquefied gas and the remaining in the gas phase hydrogen is returned to a natural gas deposit.
  • Process variants 1 and 2 are recommended when natural gas is piped from the gas field to the consumer.
  • Variant 3 is suitable where the natural gas is transported as liquefied gas
  • At the beginning it was shown that there is ample solar or wind energy available in the vicinity of most natural gas fields and natural gas pipelines, which makes the combination according to the invention of natural gas production and natural gas pipelines particularly economical with the storage and transport of renewable energies.
  • Another object of the present invention is therefore the transport and storage of renewable energy, characterized in that the plants for the production of hydrogen from wind or solar energy and plants for the conversion of biomass into hydrogen in the vicinity of a natural gas field or a natural gas pipeline are established and the hydrogen is introduced into the natural gas line or gas field.
  • both the natural gas storage facility or the natural gas storage facility and the pipeline system or gas network is filled with hydrogen and can be hydrogen-fueled from renewable sources
  • Energys are used in place of natural gas.
  • Hydrogen gas can then be extracted from the gas fields and transported in the gas network as long as the wind blows and the sun shines.
  • the present invention is thus the last storage and transport of hydrogen together with the natural gas according to the present description, wherein the hydrogen at the end of natural gas production in the deposit, the pipe system and at the point of consumption follows the natural gas.
  • renewable energies are stored and transported together with natural gas. Since no new transport routes need to be created, they are immediately available to the consumer. And: In gas fields, where renewable energy in the form of hydrogen gradually takes the place of natural gas as an energy carrier, the natural gas contained therein itself becomes renewable energy.

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Abstract

With hydrogen as a secondary energy carrier, renewable energies are stored together with the natural gas and transported by means of the gas network. Renewable energies are more quickly available in the form of hydrogen than in the form of electricity, because new high-voltage lines do not have to be constructed. In addition, renewable energies are thus able to act as a base-load energy source. The present invention relates to the conversion of, for example, wind electricity or solar electricity into hydrogen and the introduction of said hydrogen into natural gas. Together with the natural gas, the hydrogen is stored in the natural gas field and/or transported in the natural gas network to the consumption point. Because of the physical and combustion-related differences between hydrogen and natural gas, such mixtures cannot be used in the event of an unsteady mixture ratio, such as occurs in the nature of renewable energies, without continually measuring the hydrogen content. Thus, for example, the hydrogen content must be determined immediately before combustion and the metering of the gas mixture must be adapted to the calorific value of the gas mixture. This is a measure that is required practically at every consumption point and that must be supported both technically and legally. Technically, because the gas meter measures not only volume but also the hydrogen content, for example by means of the density, and legally, because the fluctuating calorific value of a fluctuating hydrogen/natural gas mixture must be considered in the law of weights and measures. Because the processing of a fluctuating gas mixture according to the invention requires careful market preparation, it can be advantageous to accumulate the hydrogen in the natural gas field for some time while still unmixed natural gas is extracted and delivered. For this purpose, the hydrogen is introduced into the natural gas field and, as soon as hydrogen can be detected in the extracted natural gas, the hydrogen is separated from the natural gas and returned to the natural gas field. Said method variant is suitable especially where the natural gas can be separated from the gaseous hydrogen anyway as a liquefied gas. Hydrogen is returned to the field and natural gas is transported and delivered as a liquefied gas. Hydrogen from renewable energies thus can also be used advantageously to extract natural gas by displacing the natural gas in the natural gas field. By separating the hydrogen from the extracted natural gas and returning the hydrogen over a long period of time, the amount of recoverable natural gas of a field can also be increased depending on the geological structure. Natural gas, which has nearly triple the calorific value of hydrogen at the same gas volume, is flushed out of the field by the light hydrogen. Regardless of the method variant selected, the entire natural gas logistics are available to the renewable energies in the form of hydrogen at the end of the natural gas extraction. Renewable energies gradually replace the energy carrier natural gas in the field, the gas network, or in general in transport and at the load in order to then follow the natural gas. Natural gas becomes a renewable raw material - wind farms and solar farms become gas fields.

Description

Transport und Speicherung von W asserstoff.  Transport and storage of hydrogen.
Eines der Probleme bei dem Einsatz erneuerbarer Energien ist die witterungsbedingt unzuverlässige und schwankende Erzeugung von Sonnen- oder Windenergie. Ein weiteres Problem ist, dass Sonnen- und Windenergie zunächst in elektrische Energie umgewandelt werden und elektrische Energie lässt sich nicht direkt speichern. Hinzu kommt, dass in Ländern wie z.B. Deutschland das größte Potential an Windenergie in Küstenregionen vorhanden ist und Hochspannungsleitungen ins Landesinnere neu aufgestellt werden müssen. Noch schwieriger ist die Frage: Wie holt man Solarstrom aus der Sahara nach Europa? One of the problems with the use of renewable energies is the weather-related unreliable and fluctuating generation of solar or wind energy. Another problem is that solar and wind energy are first converted into electrical energy and electrical energy can not be stored directly. In addition, in countries such as Germany has the greatest potential for wind energy in coastal regions and that high-voltage power lines have to be re-installed inland. Even more difficult is the question: How to get solar power from the Sahara to Europe?
Legt man eine Klima- Weltkarte über eine Weltkarte für Rohstoffvorkommen, so stellt man fest, dass in der Umgebung der meisten Erdgasvorkommen reichlich Wind- oder Sonnenenergie zur Verfügung steht. Dies trifft z.B. für die Nord- und Ostseeküsten, Nordwestsibirien (Wind), Nordafrika und die Region am persischen Golf (Sonne) zu. If you put a climate world map on a world map for natural resources, you find that in the environment of most natural gas deposits abundant wind or solar energy is available. This is e.g. for the North Sea and Baltic coasts, northwestern Siberia (wind), North Africa, and the Persian Gulf (Sun) region.
Bedient man sich nun des Wasserstoffes, hergestellt aus Solar- oder Windstrom durch Wasserelektrolyse, als Sekundärenergieträger und leitet ihn in Erdgas ein, so kann man erneuerbare Energien in Form von Wasserstoff zusammen mit dem Erdgas speichern und transportieren. D.h. der Wasserstoff als ebenfalls brennbares Gas wird in Erdgas eingeleitet, entweder in bereits vorhandene Erdgasleitungen oder direkt in eine Erdgaslagerstätte und wird dann entweder in der Lagerstätte gesammelt oder in Mischung mit dem Erdgas zu den Verbrauchsstellen transportiert. If one uses hydrogen, produced from solar or wind energy by electrolysis of water, as a secondary energy carrier and introduces it into natural gas, renewable energies in the form of hydrogen can be stored and transported together with natural gas. That the hydrogen, also flammable gas, is introduced into natural gas, either in existing natural gas pipelines or directly into a natural gas deposit, and is then either collected in the reservoir or transported to the points of consumption in mixture with natural gas.
An der Verbrauchsstelle müssen dann, insbesondere bei einem fluktuierenden Gasgemisch mit wechselndem Wasserstoffgehalt folgende physikalische und chemische Unterschiede zwischen Wasserstoff und Erdgas (Methan) berücksichtigt werden: At the point of consumption, the following physical and chemical differences between hydrogen and natural gas (methane) must then be taken into account, especially in the case of a fluctuating gas mixture with varying hydrogen content:
■ Wasserstoffgas hat nur 1/8 der Gasdichte des Erdgases (Methan) ■ Hydrogen gas has only 1/8 of the gas density of natural gas (methane)
(Wasserstoff: 0,090 / Methan: 0,718)  (Hydrogen: 0.090 / methane: 0.718)
■ Wasserstoffgas hat bei gleichem Gasvolumen etwa 1/3 des Energieinhaltes (Heizwert) von Erdgas (Wasserstoff: 10,8 kJ/1 / Methan: 35,8 kJ/1) Methan (CH4), Hauptbestandteil von Erdgas, verbraucht, wie die folgenden Reaktionsgleichungen zeigen, bei der Verbrennung viermal mehr Sauerstoff als Wasserstoff (H2): ■ Hydrogen gas has about the same gas volume about 1/3 of the energy content (calorific value) of natural gas (hydrogen: 10.8 kJ / 1 / methane: 35.8 kJ / 1) Methane (CH4), the main constituent of natural gas, consumes four times more oxygen than hydrogen (H2) when burned, as the following reaction equations show:
2 H2 + 02 = 2 H20 2 H2 + 02 = 2 H20
CH4 +2 02 - 2 H20 + 1 C02  CH4 + 2 O 2 - 2 H 2 O + 1 CO 2
Die Schwierigkeit bei solchen Erdgas/Wasserstoffgemischen ist: Ab Einleitung des in der Volumenmenge herstellungsbedingt schwankenden Wasserstoffes in das Erdgas kann die Zusammensetzung des Gasgemisches im Leitungssystem nicht mehr nachgehalten werden. D.h. an jeder Entnahmestelle kann zu jedem Zeitpunkt ein anderes Gasgemisch ankommen. Auch in der Erdgaslagerstätte wird sich der Wasserstoff ungleichmäßig verteilen und daher entsteht auf der Förderseite ein fluktuierendes Gasgemisch. The difficulty with such natural gas / hydrogen mixtures is: From the introduction of the volumetric amount of production fluctuating hydrogen into the natural gas, the composition of the gas mixture in the line system can no longer be maintained. That At each sampling point, a different gas mixture can arrive at any time. Also in the natural gas deposit, the hydrogen will be distributed unevenly and therefore creates a fluctuating gas mixture on the delivery side.
Schwankt nun an einer Entnahmestelle der Wasserstoffgehalt, so kann, bei bezüglich des Gasvolumens konstanter Gaszufuhr, zum Beispiel im Falle einer Verbrennung des Gases, die Brennerleistung beträchtlich schwanken und die Luftzufuhr ist falsch geregelt. If the hydrogen content now fluctuates at a withdrawal point, the burner output can fluctuate considerably with respect to the gas volume of constant gas supply, for example in the case of combustion of the gas, and the air supply is regulated incorrectly.
In „Potenziale der Wasseretoffwirtschaft" (Dr. Joachim Nitsch, Stuttgart 2002) wird eingehend die Substitution von Erdgas durch Wasserstoff im Leitungssystem und an der Verbrauchsstelle beschrieben, ohne dass auf die vorgenannten Probleme bei der Verwendung fluktuierender Mischungen aus Erdgas und Wasserstoff eingegangen wird. Probleme wie sie durch folgende Maßnahmen beherrscht werden können: In "Potentials of Water Economy" (Dr. Joachim Nitsch, Stuttgart 2002) the substitution of natural gas by hydrogen in the piping system and at the point of consumption is described in detail, without addressing the aforementioned problems in the use of fluctuating mixtures of natural gas and hydrogen how they can be controlled by the following measures:
1. Vor der Verwendung wird das Gasgemisch analysiert und so vor Allem der Wasserstoffanteil und damit z.B. der Heizwert der Mischung vor der Verbrennung berechnet 1. Before use, the gas mixture is analyzed and thus, above all, the hydrogen content and thus e.g. the calorific value of the mixture is calculated before combustion
2. Entsprechend dem Wasserstoffanteil wird im Falle einer Verbrennung die Zufuhr an Gasgemisch so dosiert, dass die Brennerleistung unter Kontrolle oder konstant bleibt. 2. According to the hydrogen content, in the case of combustion, the supply of gas mixture is metered so that the burner power remains under control or constant.
3. Bei Brennern mit geregelter Luftzuführung wird dann auch die gemäß Punkt 1. errechnete und aus den obigen Reaktionsgleichungen sich ergebende Luftmenge zugesetzt. Punkt 1. ist auch für die für die Bewertung des gelieferten Gasgemisches zu berücksichtigen, da die Abrechnung über kWh, d.h. über Leistung erfolgt, die heute üblichen Gaszähler aber nur verbrauchtes Volumen anzeigen. Da nun Wasserstoff und Erdgas sich im Energieinhalt deutlich unterscheiden, errechnet sich die gelieferte Leistung aus dem gelieferten Volumen und dem durchschnittlichen Wasserstoffanteil der Ableseperiode gemäß Punkt 1. 3. For burners with controlled air supply then the calculated according to point 1. and resulting from the above reaction equations amount of air is added. Point 1 must also be taken into account for the evaluation of the delivered gas mixture, since the billing is based on kWh, that is to say on the performance, but shows today's standard gas meters only the volume consumed. Since hydrogen and natural gas differ significantly in their energy content, the delivered power is calculated from the delivered volume and the average hydrogen content of the meter reading period according to point 1.
Ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit ein Verfahren zum Transport und zur Speicherung erneuerbarer Energien, dadurch gekennzeichnet, dass erneuerbare Energie - als elektrische Energie vorliegend - durch Wasserelektrolyse in Wasserstoff als Sekundärenergieträger überführt wird, der so erzeugte Wasserstoff einer Erdgaspipeline oder einer Erdgaslagerstätte oder einem Erdgaslager zugeführt wird, gegebenenfalls mit dem Erdgas vermischt wird und so das Erdgas verdrängt oder ersetzt und in Mischung mit dem Erdgas in einer Erdgaspipeline bzw. im bestehenden Erdgasnetz zur Verbrauchsstelle transportiert wird, wo dann direkt vor der Verwendung die aktuelle Gaszusammensetzung ermittelt wird und, wenn z.B. die Verwendung eine Verbrennung ist, entsprechend dem Verhältnis Erdgas/Wasserstoff die Gasdosierung sowie gegebenenfalls auch die Luftdosierung so geregelt wird, dass bei wechselnder Gaszusammensetzung eine kontrollierte bzw. gleichmäßige Brennerfunktion gesichert ist. An object of the present invention is thus a method for the transport and storage of renewable energy, characterized in that renewable energy - present as electrical energy - is converted by water electrolysis in hydrogen as a secondary energy source, the hydrogen thus produced a natural gas pipeline or a natural gas deposit or a natural gas storage is supplied, optionally mixed with the natural gas and thus displaced or replaced the natural gas and transported in mixture with the natural gas in a natural gas pipeline or in the existing natural gas network to the point of consumption, where then the actual gas composition is determined directly before use and, if, for example the use of a combustion is, according to the ratio of natural gas / hydrogen, the gas metering and possibly also the air metering is controlled so that when changing gas composition a controlled or uniform burner function is ensured.
Bei dem großen Dichteunterschied zwischen Wasserstoff und Methan, dem Hauptbestandteil des Erdgases, ist die Vereinigung von Wasserstoff und Erdgas in der Gasleitung durch eine aktive Vermischung gegenüber dem einfachen Einleiten einer Gaskomponente in die andere bevorzugt. Zur aktiven Vermischung können z.B. die in der Chemieindustrie verwendeten Gasmischer, welche zur Vermischung gasförmiger Reaktionsteilnehmer dienen, eingesetzt werden. Geeignet sind generell Vorrichtungen, die zur Vermischung von Gasen dienen. With the large difference in density between hydrogen and methane, the main constituent of the natural gas, the combination of hydrogen and natural gas in the gas line by active mixing is preferred over simply introducing one gas component into the other. For active mixing, e.g. the gas mixers used in the chemical industry, which serve to mix gaseous reactants are used. Generally suitable are devices which serve to mix gases.
Das erfindungsgemäße Gasgemisch kann dann über das vorhandene Erdgasnetz zur Verbrauchsstelle transportiert werden. Es können aber auch aus dem Netz bestimmte Linien, die zu ausgewählten Verbrauchsstellen führen, dem erfindungsgemäßen Wasserstoff/Erdgasgemisch vorbehalten werden. Dies können Verbrauchstellen wie z.B. Gaskraftwerke sein, die in der Emführungsphase des erfindungsgemäßen Verfahrens bereits mit den im Folgenden beschriebenen Analyse- und Steuerungsgeräten ausgestattet werden . Die Wasserstoffbestimmung sollte bevorzugt im Gasstrom erfolgen, damit der Brennvorgang schnell auf die aktuelle Gaszusammensetzung abgestimmt werden kann. The gas mixture according to the invention can then be transported via the existing natural gas network to the point of consumption. But it can also be reserved from the network certain lines leading to selected points of consumption, the hydrogen / natural gas mixture according to the invention. These can be consumables, such as gas-fired power plants, which are already equipped with the analysis and control devices described below in the feed-through phase of the method according to the invention. The determination of hydrogen should preferably be carried out in the gas stream, so that the firing process can be quickly adapted to the current gas composition.
Zur Wasserstoffbestimmung bietet sich an, neben der Gaschromatographie die folgenden physikalischen und chemischen Unterschiede des Wasserstoffes zum Erdgas (Methan) zu nutzen: For hydrogen determination, it is advisable to use, in addition to gas chromatography, the following physical and chemical differences between hydrogen and natural gas (methane):
Dies ist zunächst die bedeutend niedrigere Gasdichte von Wasserstoff (1/8 des Erdgases). Durch kontinuierliche Dichte- bzw. Gewichtsbestimmung des Gasgemisches kann so der Wasserstoffgehalt laufend bestimmt werden. Außerdem besitzen leichtere Gase eine bedeutend höhere Fließfahigkeit (Fluidität). Bei dem großen Dichtunterschied zwischen Wasserstoff und Methan kann der Wasserstoffgehalt durch ein„Effusiometer" ( die Gasdichte wird bestimmt durch die Zeit, in der eine bestimmte Menge Gas unter einem bestimmten Überdruck durch eine kleine Öffnung austritt) gemessen werden. Die Fluidität der Gasmischung hat auch einen messbaren Einfluss auf den Strömungswiderstand. This is initially the significantly lower gas density of hydrogen (1/8 of the natural gas). By continuous density or weight determination of the gas mixture so the hydrogen content can be determined continuously. In addition, lighter gases have a significantly higher flowability (fluidity). With the large difference in density between hydrogen and methane, the hydrogen content can be measured by an "effusiometer" (the gas density is determined by the time that a given amount of gas exits through a small orifice under a given pressure.) The fluidity of the gas mixture also has a measurable influence on the flow resistance.
Eine einfache Meßmethode für Gasvolumen und Gaszusammensetzung ist zum Beispiel: Man misst das Gasvolumen über die Strömungsgeschwindigkeit und zusätzlich die Gasdichte über den Strömungswiderstand (bei dann bekannter Strömungsgeschwindigkeit). A simple measuring method for gas volume and gas composition is, for example: One measures the gas volume over the flow velocity and additionally the gas density over the flow resistance (at then known flow velocity).
Eine weitere Möglichkeit zur Messung der Zusammensetzung ergibt sich aus der etwa dreimal größeren Schallgeschwindigkeit in Wasserstoff im Vergleich zu Methan, dem Hauptbestandteil des Erdgases. Another way of measuring the composition results from the approximately three times greater velocity of sound in hydrogen compared to methane, the main component of natural gas.
Geeignet ist auch eine Kontinuierliche Messung der Wärmeleitzahl des Gasgemisches. Die Wärmeleitzahl (W/m °K) von Wasserstoff ist etwa um den Faktor 5 höher als die von Methan. Also suitable is a continuous measurement of the thermal conductivity of the gas mixture. The thermal conductivity (W / m ° K) of hydrogen is about a factor of 5 higher than that of methane.
Rückschlüsse auf die Zusammensetzung des an der Verbrauchsstelle ankommenden Gasgemisches können aber auch aus der quantitativen Analyse der gasförmigen Verbrennungsprodukte (Brandgase) gezogen werden. Wie die Reaktionsgieichungen auf S.l zeigen, entsteht z.B. C02 nur aus Methan und C02 lässt sich durch seine Infrarot- Absorption nachweisen. Da die Brandgase aber nicht nur die VerbrennunesDrodjikte von Erdgas und Wasserstoff enthalten, sondern auch den unverbrauchten Sauerstoff sowie den in der Verbrennungsluft enthaltenen Stickstoff, muss das dem Brenner zugeführte MethanAVasserstoffgasgemisch und das zugeführte Luftvolumen erfasst werden. However, conclusions about the composition of the gas mixture arriving at the point of consumption can also be drawn from the quantitative analysis of the gaseous combustion products (combustion gases). As shown by the reaction equations on Sl, for example, CO 2 is produced only from methane, and CO 2 can be detected by its infrared absorption. But the burning gases are not just the burning gas and natural gas Contain hydrogen, but also the unused oxygen and the nitrogen contained in the combustion air, the supplied to the burner MethanAVasserstoffgasgemisch and the supplied air volume must be detected.
Eine weitere Möglichkeit besteht darin, dem Wasserstoff bei der Einleitung in das Erdgas einen Botenstoff beizumischen, der in seiner Konzentration niedrig und der Wasserstoffmenge proportional ist, und mit dessen Hilfe die Wasserstofikonzentration dann z.B. spektroskopisch bestimmt werden kann. Another possibility is to add to the hydrogen at the point of introduction into the natural gas a messenger substance which is low in concentration and proportional to the amount of hydrogen, and with the aid of which the hydrogen concentration is then e.g. can be determined spectroscopically.
Möglich ist auch die Anwendung von mehreren Analyseverfahren, wie z.B. die Dichtemessung des zugeführten Gasgemisches in Kombination mit der C02 -Bestimmung im Verbrennungsgas. It is also possible to use several analysis methods, e.g. the density measurement of the supplied gas mixture in combination with the C02 determination in the combustion gas.
Das erfindungsgemäße Gasgemisch eignet sich für die meisten Einsatzgebiete von Erdgas, vor Allem aber zur Verbrennung. Als Brennstellen sind besonders zu nennen: Brenner von Heizungs- oder Dampferzeugungsanlagen, Verbrennungsmotoren und Gasturbinen. The gas mixture according to the invention is suitable for most applications of natural gas, but above all for combustion. As burners are particularly to call: burners of heating or steam generating systems, internal combustion engines and gas turbines.
Zusammengefasst sind zum Transport und zur Speicherung z.B. von elektrischer Sonnenoder Windenergie folgende Teilgeräte erforderlich: In summary, for transport and storage, e.g. The following subunits are required for electrical solar or wind energy:
1. Ein Elektrolysegerät zur Erzeugung von Wasserstoff aus elektrischer Energie. 1. An electrolyzer for generating hydrogen from electrical energy.
2. Ein Gerät zum Einleiten des Wasserstoffes in das Erdgas.  2. A device for introducing the hydrogen into the natural gas.
3. Eine Gasleitung vom Ort der Vermischung oder Förderung zur Verwendungsstelle, wobei das bestehende Erdgasleitungssystem eingesetzt werden kann.  3. A gas pipeline from the site of mixing or extraction to the point of use, whereby the existing gas pipeline system can be used.
4. An der Verbrauchsstelle oder allgemein an der Stelle der Verwendung ein Gerät zur Bestimmung des aktuellen Wasserstoffgehaltes im Wasserstoff/Erdgasgemisch und (bei einer nachfolgenden Verbrennung):  4. At the point of use or, more generally, at the point of use, a device for determining the actual hydrogen content in the hydrogen / natural gas mixture and (for a subsequent combustion):
5. ein Gasdosiergerät, das den Brermstoffzusatz zum Brenner der im Analysegerät ermittelten Gaszusammensetzung anpasst, sowie gegebenenfalls  5. a Gasdosiergerät that adjusts the Brommstoffzusatz to the burner of the determined in the analyzer gas composition, and optionally
6. ein Regler für die Luftzufuhr, um dem aktuell zu verbrennenden Gasgemisch die richtige Sauerstoff-/Luftmenge zuzuführen. Erfindungsgemäß beansprucht wird daher auch eine Gerätekombination, welche die Gerätekomponenten 1 bis 4, und bei nachfolgender Verbrennung, die Gerätekomponenten 1 bis 6 umfasst. Zu berücksichtigen ist, dass die einzelnen Geräteteile dieses Gesamtgerätes an geographisch voneinander entfernten Orten aufgebaut sein können. 6. a regulator for the air supply to supply the correct amount of oxygen / air to the currently burning gas mixture. The invention therefore also claims a device combination which comprises the device components 1 to 4 and, with subsequent combustion, the device components 1 to 6. It should be noted that the individual device parts of this entire device can be constructed at geographically distant locations.
Zusätzlich wird ein Verbrauchszähler beansprucht, bei dem neben der volumetrischen Gasmengenbestimmung (Gaszähler) auch die nach 4. im Ablesezeitraum gemessene Gaszusammensetzung in die Berechnung der gelieferten Leistung (kWh) eingeht. Ein solcher Gaszähler kann, da er stets die aktuelle Gaszusammensetzung misst, in direkter Nähe vom Brenner auch zur erfindungsgemäßen Steuerung der Verbrennung eingesetzt werden. In addition, a consumption meter is claimed in which, in addition to the volumetric gas quantity determination (gas meter), the gas composition measured according to 4 in the reading period is included in the calculation of the delivered power (kWh). Such a gas meter, since it always measures the current gas composition, can also be used in the direct vicinity of the burner for controlling the combustion according to the invention.
Bei dem Transport des erfindungsgemäßen Gasgemisches im bestehenden Gasnetz muss beachtet werden, dass an Knotenpunkten, wo zwei Gasströme zusammenkommen, diese vor dem gemeinsamen Weitertransport erneut gemischt werden müssen; es ist nämlich nicht zu erwarten, dass beide Ströme zu jedem Zeitpunkt das gleiche Erdgas/Wasserstoff- Mischungsverhältnis haben. Daher muss auch die Menge und Zusammensetzung jedes der beiden Gasströme vor der Vereinigung, wie oben beschrieben, laufend bestimmt und so deren Wasserstoffgehalt und damit auch ihr Brennwert oder Energieinhalt ermittelt werden. Die Wertermittlung ist besonders dann wichtig, wenn die beiden Gasströme von unterschiedlichen Kostenstellen angeliefert werden. , When transporting the gas mixture according to the invention in the existing gas network must be noted that at nodes where two gas streams come together, they must be mixed again before the common onward transport; it is not to be expected that both streams have the same natural gas / hydrogen mixture ratio at any given time. Therefore, the amount and composition of each of the two gas streams prior to the combination, as described above, must be determined continuously and so their hydrogen content and thus their calorific value or energy content can be determined. The valuation is particularly important if the two gas streams are supplied by different cost centers. .
Bei dem Betrieb des Leitungsnetzes mit dem erfindungsgemäßen Gasgemisch ist weiterhin zu beachten, dass mit steigendem Wasserstoffanteil durch den dann abnehmenden Brennwert der Mischung zur Aufrechterhaltung der Leistung das zu transportierende Gasvolumen zunimmt. Dies kann zwar durch die bei niedrigerer Gasdichte erhöhte Fluidität der Gasmischung zum Teil ausgeglichen werden, in jedem Falle ist aber der Druck im Netz so zu steuern, dass eine erhöhte Wasserstoffkonzentration nicht zu einem störenden Druckabfall an der/den betroffenen Verbrauchsstelle(n) führt. In the operation of the pipeline network with the gas mixture according to the invention is further noted that increases with increasing hydrogen content by the then decreasing calorific value of the mixture to maintain the power, the gas volume to be transported. Although this can be partially offset by the increased fluidity of the gas mixture at lower gas density, but in any case the pressure in the network is to be controlled so that an increased hydrogen concentration does not lead to a disturbing pressure drop at the affected consumption point (s).
Indem durch die gezielte Zugabe von Erdgas zum fluktuierenden Wasserstoffstrom, wenn dieser aus in der Erzeugung schwankenden erneuerbaren Energien stammt, diese Schwankungen durch mehr oder weniger Zusatz von Erdgas ausgeglichen werden, bewirkt dieses Verfahren auch eine Verstetieune v_pn Sonnen- und Windenergie. Diese Verstetigung kann auch durch Speicherung von Wasserstoff in Erdgaslagern erreicht werden. Erdgaslagerstätten haben in vielen tausend Jahren ihre Gasdichtheit bewiesen und sollten sich daher auch als Speicher für Wasserstoff eignen. Zur Speicherung wird der Wasserstoff in die Erdgaslagerstätte oder das Erdgaslager eingeleitet. Dabei kann man Wasserstoff einleiten, während Erdgas noch gefördert wird. Da sich der Wasserstoff nicht gleichmäßig in der Lagerstätte verteilt, erhält man, sobald der Wasserstoff an der Förderseite ankommt, wieder ein fluktuierejndes Gasgemisch, das bei Transport, Verwendung und Bewertung wie bereits beschrieben in seiner Zusammensetzung bestimmt werden muss. Auch der Zeitpunkt, wann der Wasserstoff an der Förderseite ankommt, ist nicht vorauszusehen. Gelangt zusammen mit dem Erdgas geförderter Wasserstoff in das Leitungssystem oder in das Erdgasnetz, so erhält man wieder ein fluktuierendes Gasgemisch, bei dem zur Verbrennung oder allgemein zur Verarbeitung die oben beschriebenen Vorkehrungen zu treffen sind. By compensating for these fluctuations by more or less addition of natural gas through the deliberate addition of natural gas to the fluctuating hydrogen stream, when derived from the generation of fluctuating renewable energies, this method also effects a stabilization of solar and wind energy. This stabilization can also be achieved by storing hydrogen in natural gas storage facilities. Natural gas deposits have proved their gas-tightness over many thousands of years and should therefore also be suitable for storing hydrogen. For storage, the hydrogen is introduced into the natural gas deposit or the natural gas storage facility. You can introduce hydrogen while natural gas is still being pumped. Since the hydrogen does not distribute evenly in the deposit, as soon as the hydrogen arrives at the delivery side, a fluctuating gas mixture is again obtained, which must be determined in its composition during transport, use and evaluation as already described. The time when the hydrogen arrives at the delivery side is not predictable. If combined with the natural gas produced hydrogen in the piping system or in the natural gas network, so you get back to a fluctuating gas mixture in which the above-described precautions have to be taken for combustion or generally for processing.
Wegen der erheblich niedrigeren Dichte von Wasserstoff kann es vorteilhaft sein, Wasserstoff in den oberen Bereich der Erdgaslagerstätte einzuleiten und die Entnahme im unteren Bereich der Lagerstätte vorzunehmen. Hierdurch drückt der Wasserstoff das Erdgas aus der Lagerstätte nach unten heraus und das Auftreten von Wasserstoff auf der Förderseite kann hinausgezögert werden. Bei der Ausförderung von Erdgas kann der Wasserstoff in die Lagerstätte auch unten eingetragen und mit dem Erdgas vermischt werden. Because of the significantly lower density of hydrogen, it may be advantageous to introduce hydrogen into the upper region of the natural gas deposit and make the removal at the bottom of the reservoir. As a result, the hydrogen pushes the natural gas out of the reservoir down and the occurrence of hydrogen on the delivery side can be delayed. In the case of natural gas extraction, the hydrogen can also be introduced into the deposit below and mixed with the natural gas.
Der Zeitpunkt für den Transport und die sich daraus ergebenden Probleme bei der Verwendung eines fluktuierenden Gasgemisches kann aber auch dadurch hinausgezögert werden, dass auf der Förderseite, sobald Wasserstoff im Erdgas bestimmt wird, dieser vom Erdgas abgetrennt wird. Nach der Abtrennung kann er dann wieder zur weiteren Speicherung in die Lagerstätte zurückgeleitet werden. So wird über einen längeren Zeitraum Wasserstoff in die Lagerstätte eingeleitet und unvermischtes Erdgas gewonnen. Wasserstoff (z.B. aus erneuerbaren Energien) kann so auch zur Ausförderung von Erdgas genutzt werden. The timing of the transport and the resulting problems with the use of a fluctuating gas mixture can also be delayed by the fact that on the delivery side, as soon as hydrogen is determined in the natural gas, it is separated from the natural gas. After the separation, it can then be returned to the deposit for further storage. Thus, hydrogen is introduced into the deposit over a longer period and unmixed natural gas is recovered. Hydrogen (for example from renewable sources) can thus also be used to export natural gas.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit ein Verfahren zur Ausförderung von Erdgas mit Wasserstoff, dadurch gekennzeichnet, dass der Wasserstoff in die Erdgaslagerstätte eingeleitet/eingepresst wird und, sobald auf der Förderseite Wasserstoff enthaltendes Erdgas gemessen wird, dieser Wasserstoff vom Erdeas abgetrennt und wieder in die Lagerstätte zurückgeleitet oder einer anderen Verwendung zugeführt wird, was voraussetzt, dass ab dem Zeitpunkt des Einleitens von Wasserstoff in die Erdgaslagerstätte das geförderte Erdgas erfindungsgemäß auf Wasserstoff untersucht wird. Another object of the present invention is thus a method for the extraction of natural gas with hydrogen, characterized in that the hydrogen is introduced / injected into the natural gas deposit and, as soon as the hydrogen-containing natural gas is measured on the production side, this hydrogen separated from Erdeas and back into the deposit is returned or otherwise used, which requires that, from the time of introduction of hydrogen into the natural gas deposit, the extracted natural gas be tested for hydrogen according to the invention.
Erdgas und Wasserstoff werden vorzugsweise kältetechnisch voneinander getrennt, indem das Erdgas (Methan) verflüssigt wird und der etwa 100°C tiefer siedende Wasserstoff als Gas abgeleitet wird. Indem das Gasvolumen des abgetrennten Wasserstoffes oder das Flüssigkeitsvolumen des verflüssigten Erdgases gemessen wird, kann auch der Wasserstoffgehalt der Gasmischung bestimmt werden. Natural gas and hydrogen are preferably separated from one another by refrigeration, by liquefying the natural gas (methane) and dissipating the hydrogen at a temperature of about 100 ° C lower than gas. By measuring the gas volume of the separated hydrogen or the liquid volume of the liquefied natural gas, the hydrogen content of the gas mixture can also be determined.
Diese Verfahrensvariante eignet sich besonders dort, wo ohnehin das Erdgas zum Transport, z.B. auf Flüssiggastankschiffen, verflüssigt wird. Der als Gas abgetrennte Wasserstoff wird dann von der Erdgas- Verflüssigungsanlage zu einem mit Wasserstoff auszufordernden Erdgasfeld zurückgeleitet. Die laufende Messung des Wasserstoffanteils im Gasgemisch ist deshalb notwendig, weil nur für den Erdgas(Methan)- Anteil die Kälteenergie zur Kondensation zugeführt werden muss, bzw. bei konstanter Leistung der Verflüssigungsanlage muss der Gasstrom dem Gehalt an zu verflüssigendem Erdgas im Gasgemisch laufend angepasst werden. This variant of the method is particularly suitable where, in any case, the natural gas for transport, e.g. on liquefied gas tankers, liquefied. The gas separated as gas is then returned from the natural gas liquefaction plant to a natural gas field to be retrieved with hydrogen. The ongoing measurement of the hydrogen content in the gas mixture is necessary because only for the natural gas (methane) - share the cooling energy must be supplied to the condensation, or at constant capacity of the liquefaction plant, the gas flow must be adjusted continuously to the content of liquefied natural gas in the gas mixture ,
Macht der Druckabfall in der Lagerstätte den Einsatz von Wasserstoff erforderlich, bevor erneuerbare Energien zur Verfugung stehen, so kann sich das Erdgas auch selbst ausfördern If the pressure drop in the reservoir requires the use of hydrogen before renewable energy becomes available, then natural gas can be self-sustaining
Es ist deshalb wichtig, von Anfang an mit Wasserstoff auszufördern, weil mit einem anderen Gas, wie zum Beispiel Kohlendioxid, das bereits zur Ausförderung von Erdgas verwendet wird und das schwerer ist als Erdgas (Methan), das Grundprinzip dieser Erfindung nicht umgesetzt werden kann. Leitet man nämlich zuerst Kohlendioxid und später Wasserstoff aus erneuerbaren Energien in die Lagerstätte ein, so würde das schon in der Lagerstätte befindliche Kohlendioxid die beschriebenen Wasserstoffbestimmungen erschweren oder, z.B. bei der Ausförderung von Erdgas als unterste Schicht bevorzugt gefördert werden (bei Entnahme im unteren Bereich der Lagerstätte). Der Wasserstoff wird nach bekannten Verfahren aus gefördertem Erdgas durch Umsetzung in einem Dampfrefonner gewonnen. Bei der Umsetzung von Erdgas im Dampfreformer reagiert zunächst 1 Mol Methan mit einem Mol Wasser zu 3 Mol Wasserstoff und 1 Mol Kohlenmonoxid, das in einem zweiten Schritt mit einem weiteren Mol Wasser umgesetzt ein Mol Wasserstoff und ein Mol Kohlendioxid, welches abgetrennt werden kann, ergibt. Aus einem Mol Methan werden so vier Mol Wasserstoff, also das vierfache Gasvolumen. Man muss demnach nur des geförderten Erdgases abzweigen, um den zum Ausfördern erforderlichen Druck in der Lagerstätte aufrecht zu erhalten. Diese Verfahrensvariante ist dann geeignet, wenn zum Ausfördern Wasserstoff aus erneuerbaren Energien (noch) nicht zur Verfugung steht. It is therefore important to carry out hydrogen from the beginning because with another gas, such as carbon dioxide already used for the discharge of natural gas and which is heavier than natural gas (methane), the basic principle of this invention can not be realized. If carbon dioxide and later hydrogen from renewable energies are first introduced into the deposit, the carbon dioxide already in the deposit would complicate the hydrogen determinations described or, for example, be favored as the lowermost layer during the discharge of natural gas (at the lower end of the range) deposit). The hydrogen is recovered by known processes from natural gas produced by reaction in a steam reformer. In the conversion of natural gas in the steam reformer first reacts 1 mole of methane with one mole of water to 3 moles of hydrogen and 1 mole of carbon monoxide, which reacted in a second step with another mole of water one mole of hydrogen and one mole of carbon dioxide, which can be separated results , From one mole of methane so four moles of hydrogen, that is four times the volume of gas. Accordingly, it is only necessary to branch off the extracted natural gas in order to maintain the pressure required for discharge in the deposit. This process variant is suitable if hydrogen from renewable energies is (still) not available for discharge.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit weiterhin ein Verfahren zur Ausforderung von Erdgas, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil des geförderten Erdgases durch chemische Reaktion in Wasserstoff überführt wird und der so erhaltene Wasserstoff in die Erdgaslagerstätte eingeleitet wird und dort das Erdgas verdrängt. The present invention thus further provides a method for the challenge of natural gas, characterized in that a part of the extracted natural gas is converted by chemical reaction in hydrogen and the hydrogen thus obtained is introduced into the natural gas deposit and displaced there, the natural gas.
In den beschriebenen Verfahrensvarianten, in denen Wasserstoff in Erdgas eingeleitet wird (unabhängig von seiner Herkunft und unabhängig davon, ob man den Wasserstoff in die Erdgasleitung oder in die Erdgaslagerstätte einleitet), erhält man ein fluktuierendes Gasgemisch aus Erdgas und Wasserstoff, bei dem vor seiner Verwendung oder zu seiner Bewertung der Wasserstoffanteil zu bestimmen ist. Dies trifft insbesondere dann zu, wenn der Wasserstoff aus unstet verfügbaren erneuerbaren Energien stammt. In the described process variants, in which hydrogen is introduced into natural gas (regardless of its origin and regardless of whether the hydrogen is introduced into the natural gas line or into the natural gas deposit), a fluctuating gas mixture of natural gas and hydrogen is obtained in which prior to its use or to determine the hydrogen content for its evaluation. This is especially true when hydrogen comes from unstable renewable energy sources.
Der zentrale Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit ein Verfahren zum Transport und zur Speicherung von Wasserstoff, dadurch gekennzeichnet, dass Wasserstoff in das Erdgas eingeleitet wird, der eingeleitete Wasserstoff zusammen mit dem Erdgas transportiert und/oder gespeichert wird und wobei vor der Verwendung oder zur Bewertung des Gasgemisches der enthaltene Wasserstoffanteil im Gasgemisch bestimmt wird. Die Bestimmung des Wasserstoffanteils erfolgt vorzugsweise im Gasstrom. Natürlich kann man nach dieser Erfindung auch ein standardisiertes Gasgemisch aus Wasserstoff und Erdgas herstellen, transportieren und liefern, indem man der schwankenden Mischung je nach Bedarf Wasserstoff oder Erdgas nachträglich zusetzt. Wichtig: Auch hier muss zuvor der jeweilige Bedarf an einer der beiden Komponenten durch Messung des Wasserstoffanteils in der ursprünglichen Gasmischung festgestellt werden. The central object of the present invention is thus a method for the transport and storage of hydrogen, characterized in that hydrogen is introduced into the natural gas, the hydrogen introduced is transported and / or stored together with the natural gas, and before use or for evaluation the gas mixture of the contained hydrogen content is determined in the gas mixture. The determination of the hydrogen content is preferably carried out in the gas stream. Of course, according to this invention, one can also produce, transport and deliver a standardized gas mixture of hydrogen and natural gas by subsequently adding hydrogen or natural gas as needed to the fluctuating mixture. Important: Again, the respective need for one of the two components must be determined by measuring the hydrogen content in the original gas mixture.
Die erfindungsgemäße Ausförderung von Erdgas mit Wasserstoff lässt sich gleichermaßen bei assoziiertem wie bei nichtassoziiertem Erdgas anwenden. Bei der erfindungsgemäßen Ausförderung von assoziiertem Erdgas kann es einfacher sein, nach Abtrennung des Flüssiganteiles, des Kondensates und des Flüssiggases (LPG) gegebenenfalls auch über einen bestimmten Zeitraum Wasserstoff zusammen mit Methan in die Lagerstätte zurückzuleiten. The natural gas production of hydrogen according to the present invention is equally applicable to both associated and unassociated natural gas. In the case of the delivery of associated natural gas according to the invention, it may be simpler, after removal of the liquid fraction, the condensate and the liquefied petroleum gas (LPG), if appropriate, to recirculate hydrogen together with methane into the deposit over a certain period of time.
Das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich in folgenden möglichen Verfahrensvarianten beispielhaft beschreiben: The process according to the invention can be described by way of example in the following possible process variants:
1. Transport und Verstetigung erneuerbarer Energien  1. Transport and stabilization of renewable energies
2. Wasserstoff speicherung in Erdgaslagerstätten  2. Hydrogen storage in natural gas deposits
3. Ausförderung von Erdgaslagerstätten mit Wasserstoff und dessen Rückgewinnung  3. Extraction of natural gas deposits with hydrogen and its recovery
Zu 1. Die elektrische Energie aus einem „off shore" Windpark vor der deutschen Nordseeküste wird vor Ort durch Wasserelektrolyse in Wasserstoff umgewandelt. Der Wasserstoff wird gesammelt und zur Küste geleitet, wo bei den ostfriesischen Inseln Gasleitungen aus Norwegen auf das Land treffen. Dort wird der Wasserstoff in das Erdgas eingeleitet, mit dem Erdgas gemischt und als Gasgemisch in eine Gasleitung oder in das Gasnetz eingespeist. An den Knotenpunkten des Netzes wird in beiden ankommenden Gasströmen der Wasserstoffgehalt gemessen und so laufend der jeweilige Brennwert ermittelt. Zusätzlich werden an Knotenpunkten beide Gasströme vor dem gemeinsamen Weitertransport miteinander vermischt. An den Verbrauchsstellen wird dann zur Brennwertermittlung und zur Brennersteuerung der aktuelle Wasserstoffgehalt im Gasgemisch ermittelt. Nach dieser Verfahrensvariante werden erneuerbare Energien nicht nur transportiert, sondern auch verstetigt. Erdgas füllt dann die Lücken, die bei den fluktuierenden erneuerbaren Energien bestehen. Windenergie gibt es so auch bei Windstille und Sonnenenergie bei Nacht. 1. Electric energy from an "offshore" wind farm off the German North Sea coast is converted into hydrogen by electrolysis on site, where it is collected and sent to the coast, where gas flows from the East Frisian islands to the country The hydrogen is introduced into the natural gas, mixed with the natural gas and fed as a gas mixture into a gas line or into the gas network At the nodes of the network, the hydrogen content is measured in both incoming gas streams and the respective calorific value is continuously determined At the points of consumption, the actual hydrogen content in the gas mixture is then determined for calorific value determination and for burner control. According to this process variant, renewable energies are not only transported, but also stabilized. Natural gas then fills in the gaps that exist in fluctuating renewable energies. Wind energy is also available in calm weather and solar energy at night.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit ein Verfahren zum Transport und zur Verstetigung erneuerbarer Energien, dadurch gekennzeichnet, dass erneuerbare Energie - als elektrische Energie aus Wind- oder Solarkraft gewonnen - bei oder nahe ihrem Entstehungsort durch Wasserelektrolyse in Wasserstoff überführt wird, der so erzeugte Wasserstoff einer Erdgaspipeline zugeführt wird, dort mit dem Erdgas vermischt wird und so das Erdgas verdrängt oder ersetzt und in Mischung mit dem Erdgas in einer Erdgaspipeline oder im Erdgasnetz zu der/den Verbrauchsstelle(n) transportiert wird, wo vor der Verbrennung die aktuelle Gaszusammensetzung ermittelt wird und entsprechend dem Verhältnis Erdgas zu Wasserstoff die Gasdosierung sowie, wenn erforderlich, auch die Luftzuführung so gesteuert wird, dass bei wechselnder Gaszusammensetzung stets eine kontrollierte und/oder gleichbleibende Brennerfunktion gesichert ist. Another object of the present invention is thus a method for transport and to stabilize renewable energy, characterized in that renewable energy - obtained as electrical energy from wind or solar power - is converted at or near its source by water electrolysis in hydrogen, the thus produced Hydrogen is fed into a natural gas pipeline, where it is mixed with natural gas and displaced or replaced natural gas and transported in mixture with the natural gas in a natural gas pipeline or in the natural gas network to the point / s where the current gas composition is determined prior to combustion is and according to the ratio of natural gas to hydrogen, the gas metering and, if necessary, the air supply is controlled so that when changing gas composition is always a controlled and / or constant burner function is ensured.
Zu 2. In Verbindung mit Erdgas lassen sich erneuerbare Energien auch speichern. Dazu werden Solar und Windstrom wie beschrieben in Wasserstoff überfuhrt und der Wasserstoff direkt in eine Erdgaslagerstätte eingeleitet . To 2. Renewable energies can also be stored in conjunction with natural gas. For this purpose, solar and wind power are converted into hydrogen as described and the hydrogen is introduced directly into a natural gas deposit.
Da sich der Wasserstoff nicht gleichmäßig in der Lagerstätte verteilt, erhält man an der Förderseite wieder ein Wasserstoff/Erdgasgemisch mit schwankender Zusammensetzung, bei dem, wie oben gezeigt, an der Verbrauchsstelle der Wasserstoffgehalt laufend gemessen werden muss. Since the hydrogen does not distribute evenly in the deposit, the hydrogen is again obtained on the delivery side of a hydrogen / natural gas mixture with fluctuating composition, in which, as shown above, at the point of consumption, the hydrogen content must be continuously measured.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit weiterhin ein Verfahren zur Speicherung von Wasserstoff, dadurch gekennzeichnet, dass der Wasserstoff in ein Erdgaslager oder eine Erdgaslagerstätte eingeleitet wird und so das Erdgas verdrängt, bzw. ersetzt und dann in Mischung mit dem Erdgas gefördert und in einer Erdgaspipeline zur Verbrauchsstelle transportiert wird, wobei in bezüglich des Wasserstoffgehaltes schwankenden Gasmischungen vor der Verbrennung die Zusammensetzung ermittelt wird und entsprechend dem gefundenen ί The present invention thus further provides a process for the storage of hydrogen, characterized in that the hydrogen is introduced into a natural gas storage or natural gas reservoir and thus displaces the natural gas, or replaced and then promoted in mixture with the natural gas and in a natural gas pipeline Consumption point is transported, wherein in relation to the hydrogen content fluctuating gas mixtures prior to combustion, the composition is determined and according to the found ί
Erdgas/Wasserstoff- Verhältnis zuir Verbrennung die Gasdosierung so geregelt wird, dass bei wechselnder Gaszusammensetzung stets eine kontrollierte Brennerfunktion gesichert ist. Bei geschickter Anordnung von Einleitungs- und Förderstelle kann man erreichen, dass über einen längeren Zeitraum Wasserstoff in die Lagerstätte eingeleitet und unvermischtes Erdgas gefördert wird. Eine Möglichkeit ist, das Wasserstoffgas in den oberen Bereich der Natural gas / hydrogen ratio for combustion The gas metering is regulated in such a way that a controlled burner function is always ensured with changing gas composition. With a clever arrangement of the discharge and delivery point, it can be achieved that hydrogen is introduced into the deposit over a longer period of time and un-mixed natural gas is conveyed. One way is to put the hydrogen gas in the top of the
Lagerstätte einzuleiten und das Erdgas im unteren Bereich zu entnehmen. Der leichtere Wasserstoff verdrängt dann das Erdgas nach unten aus er Lagerstätte. So kann man den Wasserstoff in der Lagerstätte speichern, während Erdgas gefördert und der Markt auf die Erfordernisse eines fluktuierenden Gasgemisches vorbereitet wird. To initiate storage and remove the natural gas in the lower area. The lighter hydrogen then displaces the natural gas down from its reservoir. Thus, hydrogen can be stored in the reservoir while producing natural gas and preparing the market for the needs of a fluctuating gas mixture.
Zu 3. Mit dem unter 2. beschriebenen Einleiten von Wasserstoff in eine Erdgaslagerstätte kann man erneuerbare Energien neben der Speicherung auch zur Ausförderung von Erdgas benutzen. D.h. der in die Lagerstätte eingeleitete/eingepresste Wasserstoff drückt das Erdgas aus der Lagerstätte. Sobald dann festgestellt wird, dass das geförderte Erdgas Wasserstoff enthält, wird der Wasserstoff vpm Erdgas getrennt und kann wieder in die Lagerstätte zurückgeleitet werden. Auf diese Weise wird unvermischtes Erdgas gewonnen, während in der Lagerstätte der Vorrat an Gas in Form von Wasserstoff„nachwächst". On 3. The introduction of hydrogen into a natural gas deposit as described under 2. can be used not only for storage but also for the export of natural gas. That the hydrogen introduced / injected into the deposit pushes the natural gas out of the deposit. Once it is determined that the extracted natural gas contains hydrogen, the hydrogen is separated from natural gas and can be returned to the reservoir. In this way, unmixed natural gas is recovered, while in the reservoir, the supply of gas in the form of hydrogen "grows".
Da die Abtrennung von Wasserstoff am besten durch Kälteverflüssigung von Erdgas geschieht, ist dieses Verfahren besonders dort geeignet, wo ohnehin das Erdgas zum Transport verflüssigt wird. Dies trifft vor Allem auf die Gasfelder am persischen Golf und in Nordafrika zu (wo auch gleichzeitig Sonnenenergie genutzt werden kann). Since the separation of hydrogen is best done by cold liquefaction of natural gas, this method is particularly suitable where the natural gas is liquefied for transport anyway. This applies especially to the gas fields on the Persian Gulf and North Africa (where solar energy can also be used at the same time).
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher ein Verfahren zur Speicherung von Wasserstoff, dadurch gekennzeichnet, dass Wasserstoff in eine Erdgaslagerstätte eingeleitet wird, der Wasserstoff das Erdgas verdrängt und ausfördert und, sobald im geförderten Erdgas Wasserstoffanteile gemessen werden, der (gasförmige) Wasserstoff nach Verflüssigung des Erdgases abgetrennt wird, das flüssige Erdgas z.B. als Flüssiggas transportiert und der gasförmige Wasserstoff zur weiteren Ausförderung in ein Gasfeld zurückgeleitet wird, wobei der Gesamtvorgang der Verflüssigung des Erdgasanteils bezüglich der ankommenden Gasmenge und der Kühlleistung über den im Gasgemisch gemessenen Wasserstoffanteil geregelt wird . Dabei kann über den gesamten der Erdgaslagerstätte zugesetzten Wasserstoff (Wasserstoff aus der Wiedergewinnung und„neuer" Wasserstoff , z.B. aus erneuerbaren Energien)der Druck in der Lagerstätte während der Erdgasförderung aufrecht erhalten werden. Another object of the present invention is therefore a method for storing hydrogen, characterized in that hydrogen is introduced into a natural gas deposit, the hydrogen displaces the natural gas and discharges and, as soon as measured in natural gas hydrogen fractions, the (gaseous) hydrogen after liquefaction the natural gas is transported as liquefied gas, for example, and the gaseous hydrogen is returned to a gas field for further discharge, the overall process of liquefying the natural gas fraction being controlled with respect to the incoming gas quantity and the cooling capacity via the hydrogen fraction measured in the gas mixture. It can be maintained over the entire of the natural gas deposit added hydrogen (hydrogen from the recovery and "new" hydrogen, eg from renewable energy), the pressure in the reservoir during the natural gas production.
Erfindungsgemäß ist es auch möglich, den Wasserstoff in eine Erdgaspipeline einzuleiten, ihn dann zu einer zentralen Erdgasverflüssigungsanlage zu leiten und ihn dort wieder vom Erdgas zu trennen. Wo der Wasserstoff eingeleitet, wo er entnommen und wo oder in welches Gasfeld er wieder zurückgeleitet wird hängt von den örtlichen Gegebenheiten ab. According to the invention, it is also possible to introduce the hydrogen into a natural gas pipeline, then to lead it to a central natural gas liquefaction plant and to separate it there again from the natural gas. Where the hydrogen is introduced, where it is extracted and where or in which gas field it is returned depends on the local conditions.
Die Ausförderung von Erdgas mit auf der Förderseite zurückgewonnenem und in die Lagerstätte zurückgeleitetem Wasserstoff kann so lange fortgesetzt werden, wie die Gewinnung des brenntechnisch wertvolleren Erdgases dies rechtfertigt. Je nach Aufbau der Erdgaslagerstätte kann so Menge an erschließbarem Erdgas (recoverable gas) erhöht werden. The export of natural gas with hydrogen recovered on the production side and returned to the deposit can be continued as long as the recovery of the more valuable natural gas gas justifies this. Depending on the structure of the natural gas deposit, the amount of recoverable gas can be increased.
Unter Verfahrensbedingungen, bei denen das Wasserstoff/Erdgas-Gemisch über einen längeren Zeitraum konstant bleibt, oder, wie zuvor beschrieben, ein standardisiertes Gemisch verwendet wird oder die Anlage zur Kälteverflüssigung von Erdgas sich selbst regelnd einem schwankenden Gasgemisch anpasst, kann auf eine Wasserstoffbestimmung vor der Kälte verflüssigung von Erdgas verzichtet werden. Under process conditions in which the hydrogen / natural gas mixture remains constant over an extended period or, as described above, a standardized mixture is used or the system for natural gas liquefaction of liquefied natural gas adjusts itself to a fluctuating gas mixture, can be based on a hydrogen determination before the Refrigeration liquefaction of natural gas be waived.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit weiterhin die Speicherung von Wasserstoff, dadurch gekennzeichnet, dass der Wasserstoff in eine Erdgaslagerstätte eingeleitet wird, dort das Erdgas verdrängt und, wenn sich der Wasserstoff mit dem Erdgas vermischt und ein Erdgas/Wasserstoff-Gemisch gefördert wird, aus dem Gasgemisch das Erdgas durch Kälteverflüssigung abgetrennt und als Flüssiggas transportiert wird und der in der Gasphase verbleibende Wasserstoff in eine Erdgaslagerstätte zurückgeleitet wird. The present invention thus further relates to the storage of hydrogen, characterized in that the hydrogen is introduced into a natural gas deposit, displaced there, the natural gas and, when the hydrogen is mixed with the natural gas and a natural gas / hydrogen mixture is conveyed from the Gas mixture, the natural gas is separated by refrigeration liquefaction and transported as a liquefied gas and the remaining in the gas phase hydrogen is returned to a natural gas deposit.
Die Verfahrensvarianten 1 und 2 empfehlen sich, wenn das Erdgas mittels Pipeline vom Gasfeld zum Verbraucher kommt. Variante 3 ist dort geeignet, wo das Erdgas als Flüssiggas transportiert wird Eingangs wurde gezeigt, dass weltweit in der Nähe der meisten Erdgasfelder und Erdgasleitungen reichlich Sonnen- oder Windenergie zur Verfügung steht, was die erfindungsgemäße Kombination der Erdgasförderung und Erdgasleitung mit der Speicherung und dem Transport erneuerbarerer Energien besonders wirtschaftlich macht. Process variants 1 and 2 are recommended when natural gas is piped from the gas field to the consumer. Variant 3 is suitable where the natural gas is transported as liquefied gas At the beginning, it was shown that there is ample solar or wind energy available in the vicinity of most natural gas fields and natural gas pipelines, which makes the combination according to the invention of natural gas production and natural gas pipelines particularly economical with the storage and transport of renewable energies.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher der Transport und die Speicherung erneuerbarer Energien, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlagen zur Gewinnung von Wasserstoff aus Wind- oder Solarenergie sowie Anlagen zur Umwandlung von Biomasse in Wasserstoff in der Nähe von einem Erdgasfeld oder einer Erdgasleitung errichtet werden und der Wasserstoff in die Erdgasleitung oder das Erdgasfeld eingeleitet wird. Another object of the present invention is therefore the transport and storage of renewable energy, characterized in that the plants for the production of hydrogen from wind or solar energy and plants for the conversion of biomass into hydrogen in the vicinity of a natural gas field or a natural gas pipeline are established and the hydrogen is introduced into the natural gas line or gas field.
Gleichgültig, welche der beschriebenen Verfahrensvarianten in welcher Reihenfolge oder in welchem Stadium der Erdgasförderung genutzt werden: sind die Vorräte an fossilem Gas erschöpft, ist sowohl das betreffende Erdgaslager oder die Erdgaslagerstätte als auch das Leitungssystem oder das Gasnetz mit Wasserstoff gefüllt und kann mit Wasserstoff aus erneuerbaren Energien an Stelle von Erdgas weitergenutzt werden. Aus den Gasfeldern kann dann Wasserstoffgas gefördert und im Gasnetz transportiert werden, solange der Wind weht und die Sonne scheint. Regardless of which of the described process variants are used in which sequence or stage of natural gas production: if the reserves of fossil gas are exhausted, both the natural gas storage facility or the natural gas storage facility and the pipeline system or gas network is filled with hydrogen and can be hydrogen-fueled from renewable sources Energies are used in place of natural gas. Hydrogen gas can then be extracted from the gas fields and transported in the gas network as long as the wind blows and the sun shines.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit zuletzt Speicherung und Transport von Wasserstoff zusammen mit dem Erdgas gemäß vorliegender Beschreibung, wobei der Wasserstoff am Ende der Erdgasförderung in der Lagerstätte, dem Leitungssystem und an der Verbrauchsstelle dem Erdgas nachfolgt. The present invention is thus the last storage and transport of hydrogen together with the natural gas according to the present description, wherein the hydrogen at the end of natural gas production in the deposit, the pipe system and at the point of consumption follows the natural gas.
Mit Wasserstoff als Sekundärenergieträger werden erneuerbare Energien zusammen mit dem Erdgas gespeichert und transportiert. Da keine neuen Transportwege geschaffen werden müssen, sind sie beim Verbraucher unmittelbar verfügbar. Und: In Gasfeldern, wo erneuerbare Energie in Form von Wasserstoff nach und nach den Platz des Erdgases als Energieträger einnimmt, wird das darin noch enthaltene Erdgas selbst zu erneuerbarer Energie. With hydrogen as a secondary energy source, renewable energies are stored and transported together with natural gas. Since no new transport routes need to be created, they are immediately available to the consumer. And: In gas fields, where renewable energy in the form of hydrogen gradually takes the place of natural gas as an energy carrier, the natural gas contained therein itself becomes renewable energy.

Claims

1. Verfahren zum Transport und zur Speicherung von Wasserstoff, dadurch gekennzeichnet, dass der Wasserstoff in Erdgas eingeleitet wird, der eingeleitete Wasserstoff zusammen mit dem Erdgas als Gasgemisch transportiert und/oder gespeichert wird und wobei vor der Verwendung oder zu der Bewertung des Gasgemisches der enthaltene Wasserstoffanteil im Gasgemisch bestimmt wird. 1. A method for the transport and storage of hydrogen, characterized in that the hydrogen is introduced into natural gas, the hydrogen is transported and / or stored together with the natural gas as a gas mixture and wherein before use or for the evaluation of the gas mixture contained Hydrogen content is determined in the gas mixture.
2. Verfahren zum Transport und zur Speicherung von Wasserstoff gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wasserstoffanteil durch Dichtemessung des Gasgemisches oder durch Messung der Schallgeschwindigkeit im Gasgemisch oder durch Messung der Fluidität oder des Strömungswiderstandes des Gasgemisches bestimmt wird. 2. A method for the transport and storage of hydrogen according to claim 1, characterized in that the hydrogen content is determined by density measurement of the gas mixture or by measuring the speed of sound in the gas mixture or by measuring the fluidity or the flow resistance of the gas mixture.
3. Verfahren zum Transport und zur Speicherung von Wasserstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Gasgemisch nach Kälteverflüssigung des Erdgasanteiles der in der Gasphase verbleibende Wasserstoff abgeleitet und bestimmt wird. 3. A method for the transport and storage of hydrogen according to claim 1, characterized in that is derived and determined in the gas mixture after refrigeration liquefaction of the natural gas fraction of the remaining hydrogen in the gas phase.
4. Verfahren zum Transport und zur Speicherung von Wasserstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Wasserstoff aus erneuerbaren Energien hergestellt wird, wobei elektrischer Strom aus Sonnen- oder Windenergie durch Wasserelektrolyse in Wasserstoff überführt wird oder der Wasserstoff aus Biomasse durch chemische Reaktion gewonnen wird.  4. A method for transporting and storing hydrogen according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the hydrogen is produced from renewable energy, wherein electric power from solar or wind energy is converted by water electrolysis in hydrogen or the hydrogen from biomass chemical reaction is obtained.
5. Verfahren zum Transport und zur Speicherung von Wasserstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Wasserstoff durch chemische Umsetzung aus Erdgas oder aus dessen Komponenten gewonnen wird, dabei entstehendes Kohlendioxid abgetrennt wird und die Umsetzung von Erdgas zu Wasserstoff mit einer Vergrößerung des Gasvolumens verbunden ist.  5. A method for the transport and storage of hydrogen according to one of claims 1 to 3, characterized in that the hydrogen is obtained by chemical reaction of natural gas or from its components, thereby resulting carbon dioxide is separated and the conversion of natural gas to hydrogen with a Magnification of the gas volume is connected.
6. Verfahren zum Transport und zur Speicherung von Wasserstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Wasserstoff dem Erdgas in der Erdgasleitung oder dem Erdgasnetz beigemischt wird.  6. A method for the transport and storage of hydrogen according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the hydrogen is added to the natural gas in the natural gas line or the natural gas network.
7. Verfahren zum Transport und zur Speicherung von Wasserstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Wasserstoff in das Erdgas in der Erdgaslagerstätte eingeleitet wird. 7. A method for the transport and storage of hydrogen according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the hydrogen is introduced into the natural gas in the natural gas deposit.
8. Verfahren zum Transport und zur Speicherung von Wasserstoff gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugabe des Wasserstoffes in einem höheren Bereich der Lagerstätte und die Entnahme des Erdgases oder des ErdgasVWasserstoffgemisches in einem tieferen Bereich der Lagerstätte erfolgt. 8. A method for transporting and storing hydrogen according to claim 7, characterized in that the addition of the hydrogen takes place in a higher region of the deposit and the removal of the natural gas or the natural gas / hydrogen mixture in a lower region of the deposit.
9. Verfahren zum Transport und zur Speicherung von Wasserstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass an Knotenpunkten des Gasnetzes, an dem zwei Erdgas-/Wasserstoffgemische zusammentreffen oder ein Erdgas- Wasserstoffgemisch mit Erdgas zusammentrifft, die zusammentreffenden Gemische vor der gemeinsamen Weiterleitung gemischt werden und/oder der Wasserstoffgehalt jedes der beiden Gasgemische gemessen wird.  9. A method for the transport and storage of hydrogen according to any one of claims 1 to 8, characterized in that at nodes of the gas network, in which two natural gas / hydrogen mixtures meet or a natural gas hydrogen mixture coincides with natural gas, the coincident mixtures before the common Forwarding are mixed and / or the hydrogen content of each of the two gas mixtures is measured.
10. Verfahren zum Transport und zur Speicherung von Wasserstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmung des 10. A method for the transport and storage of hydrogen according to any one of claims 1 to 9, characterized in that the determination of the
. Wasserstoffgehaltes im Gasgemisch vor der Verbrennung des Gasgemisches erfolgt und die Funktion der Brennstelle bezüglich Dosierung des Gasgemisches und bei Brennern mit geregelter Luftzuführung auch die Luftzugabe dem ermittelten Wasserstoff/Erdgas- Verhältnis angepasst wird. , Hydrogen content in the gas mixture before the combustion of the gas mixture takes place and the function of the burner with respect to metering of the gas mixture and in burners with controlled air supply and the addition of air is adapted to the determined hydrogen / natural gas ratio.
11. Verfahren zum Transport und zur Speicherung von Wasserstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das transportierte oder gespeicherte Gasgemisch wieder in Wasserstoff und Erdgas getrennt wird  11. A method for the transport and storage of hydrogen according to any one of claims 1 to 10, characterized in that the transported or stored gas mixture is separated again into hydrogen and natural gas
12. Verfahren zum Transport und zur Speicherung von Wasserstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das transportierte oder gespeicherte Wasserstoff/Erdgas-Gemisch zur Erdgasverflüssigung verwendet wird und der in der Gasphase verbleibende Wasserstoff abgeleitet wird, wobei das Erdgas als Flüssiggas (LNG) transportiert wird..  12. A method for transporting and storing hydrogen according to any one of claims 1 to 11, characterized in that the transported or stored hydrogen / natural gas mixture is used for natural gas liquefaction and the hydrogen remaining in the gas phase is discharged, the natural gas being liquefied gas (LNG) is transported ..
13. Verfahren zum Transport und zur Speicherung von Wasserstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Erdgas in seiner Lagerstätte mit Wasserstoff ausgefördert wird, indem Wasserstoff in die Erdgaslagerstätte eingeleitet wird, der Wasserstoff dort durch Aufbau des erforderlichen Druckes das Erdgas verdrängt und bei Förderung eines Erdgas/Wasserstoff-Gemisches das Erdgas durch Kälteverflüssigung abgetrennt und der in der Gasphase verbleibende Wasserstoff zur weiteren Ausförderung in ein Erdgaslager zurückgeleitet wird, wobei die Abtrennung und Rückleitung des Wasserstoffes in die Lagerstätte fortgesetzt werden kann, bis in der Lagerstätte das Erdgas durch Wasserstoff ersetzt ist. dass aus emeuerbaren Energien oder durch chemische Umsetzung aus Erdgas gewonnener Wasserstoff in eine Erdgaslagerstätte oder eine Erdgasleitung eingeleitet wird, der Wasserstoff dort das Erdgas verdrängt oder ersetzt und das entstandene Erdgas/Wasserstoff-Gemisch durch Kälteverflüssigung des Erdgases getrennt wird und nach Ableitung des gasförmigen Wasserstoffes das Erdgas als Flüssiggas (LNG) transportiert wird und der vom verflüssigten Erdgas abgetrennte gasförmige Wasserstoff in eine Erdgaslagerstätte zurückgeleitet wird.. 13. A method for transporting and storing hydrogen according to any one of claims 1 to 12, characterized in that the natural gas is discharged in its deposit with hydrogen by hydrogen is introduced into the natural gas deposit, the hydrogen there by building up the required pressure, the natural gas displaced and promoted in a natural gas / hydrogen mixture, the natural gas by refrigeration liquefaction and the remaining in the gas phase hydrogen is forwarded for further discharge in a natural gas storage, and the separation and return of the hydrogen can be continued into the deposit until the deposit Natural gas is replaced by hydrogen. that from renewable energies or by chemical conversion of natural gas obtained hydrogen is introduced into a natural gas deposit or gas line, the hydrogen displaced there natural gas or replaced and the resulting natural gas / hydrogen mixture is separated by cold liquefaction of the natural gas and after discharge of the gaseous hydrogen the Natural gas is transported as liquefied natural gas (LNG) and the gaseous hydrogen separated from the liquefied natural gas is returned to a natural gas deposit.
15. Verfahren zum Transport und zur Speicherung von Wasserstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass Wasserstoff aus emeuerbaren Energien das Erdgas in der Lagerstätte, dem Leitungssystem und an der Stelle seiner Verwendung verdrängt und der Wasserstoff am Ende der Erdgasförderung dem Erdgas nachfolgt.  15. A method for the transport and storage of hydrogen according to any one of claims 1 to 14, characterized in that hydrogen from renewable energy displaces the natural gas in the reservoir, the piping system and at the point of its use and the hydrogen at the end of the natural gas production of natural gas follows.
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