Die hocheffiziente hybride Energiepipeline

Schematischer Aufbau einer kombinierten Pipeline, © KIT ITEP
Schematischer Aufbau einer kombinierten Pipeline, © KIT ITEP

Allgemein bekannt ist die sich stetig verstärkende Notwendigkeit des Energietransportes von Nord nach Süd innerhalb Deutschlands. Die rasch auszubauenden Erzeugungskapazitäten für erneuerbare Energie aus Wind in der Nordsee und die Anlandung von Flüssig-Erdgas (LNG) bzw. Wasserstoff an den deutschen Seehäfen – ob nun als internationaler Import oder offshore erzeugt – erhöhen diese Notwendigkeit weiter.

Der interkontinentale, großmaßstäbliche Transport von Wasserstoff wird –ähnlich wie bei LNG – mit Flüssigwasserstoff (LH2) erfolgen. Erste Schiffsrouten dafür sind bereits zwischen Japan und Australien etabliert. Mangels einer eigenen Tankerklasse ist die Suiso Frontier als „LNG-Tanker“ registriert.

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Der Verflüssigungsaufwand für Wasserstoff am Herstellort entspricht – unter Berücksichtigung der aktuellen Wirkungsgrade existierender Anlagen – etwa 20 bis 30 Prozent der enthaltenen Energie (Heizwert) des LH2. Ähnlich wie bei LNG vor der Einspeisung in die Gasnetze könnte auch bei der Erwärmung von LH2 von der Siedetemperatur 21 K bis zur Raumtemperatur eine Energie von etwa 1,24 kWh/kg zugeführt werden. Bei einem Heizwert von 33,3 kWh/kg für H2 entspricht das einem relativen Anteil von 3,72 % on top.

Es wäre sinnvoll, diese Energie nicht wie bei LNG in Regasifizierungsanlagen am Anlandehafen über Wärmetauscher aus der Umgebung aufzuwenden, sondern die beigestellte hochwertige „Gratiskälte“ weiter bis zum Verbraucher zu verteilen. Der Wasserstoff sollte so lange wie möglich in seiner flüssigen Form LH2 bleiben.

Da die Transportrichtungen von großmaßstäblicher elektrischer Energie und chemischer Energie (LH2) übereinstimmen (die späteren regionalen Verteilwege mögen differieren), erscheint es sinnvoll, gemeinsame Trassen zu nutzen. Das kann gegebenenfalls sowohl die Genehmigungsverfahren beschleunigen als auch die gesellschaftliche Akzeptanz erhöhen.

HTS als effizientes Bindeglied
Der Langstreckentransport von elektrischer Energie erfolgt am effizientesten mittels HGÜ-Technik – also mit Gleichstrom. HGÜ-Leitungen mit großen Spannungen erlauben kleine Ströme und damit auch reduzierte ohmsche Leitungsverluste, auch wenn diese bereits reduzierten Leitungsverluste absolut nicht zu vernachlässigen sind. Die großen Spannungen wiederum erfordern große Isolationsabstände und setzen der maximalen Übertragungsleistung Grenzen – unabhängig davon, ob es sich um eine Freileitung oder ein Erdkabel handelt.[…]

… gekürzte Online-Version
Den kompletten Fachbericht finden Sie in der aktuellen Ausgabe des HZwei-Magazins.

Autoren: Prof. Dr. Tabea Arndt, Dr. Michael J. Wolf & Mira Wehr – alle vom Karlsruhe Institut für Technologie, Institut für Technische Physik

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