Es erreichen uns immer mehr Anfragen unserer Kunden zum Thema Wasserstoff (H₂). Nachdem diese Thematik am Anfang zögerlich behandelt wurde, nimmt sie jetzt immer schneller Fahrt auf. Die ersten Versuchsnetze sind im Einsatz und weitere Netze in der Vorbereitung. Am Anfang sprach man von 10 % bis 15% Wasserstoff-Beimengung. Konkret soll auch ein Musternetz mit 30% Beimengung betrieben werden. Daraus ergeben sich folgende Fragen:
- Welche Auswirkungen hat das auf die im Einsatz befindliche Messtechnik?
- Wie verändern sich die Anzeigen der Geräte?
- Welche Geräte, bzw. welche Wirkprinzipien können dafür zum Einsatz kommen?
Es gibt sicherlich kaum noch Praktiker, die mit Stadtgasnetzen zu tun hatten. Auch im Stadtgas war Wasserstoff mit einem Anteil von bis zu 50 Vol.-% enthalten. Wasserstoff ist also nicht neu in der Gasverteilung. Es ist ein sehr leichtes, brennbares Gas mit sehr weitem Zündbereich und niedriger Zündenergie.
Wasserstoff (H₂)
- Zündbereich in Luft: 4 – 75 Vol.-%
- Dichte: 0,08988 (kg/m³)
- relative Dichte zu Luft: 0,0695
Methan (CH₄) relative Dichte zu Luft: 0,557
(Quelle: Binas have/vwo (5e editie), informatieboek voor natuurwetenschappen en wiskunde, Verkerk, Noordhoff Uitgevers B.V., 2004)
Wasserstoff zeichnet sich durch seine niedrige Dichte aus. Unter dem Aspekt der Sicherheit ist der große Zündbereich von Wasserstoff zu beachten. Auch sehr fette Gemische sind im Vergleich zu Methan noch zündfähig.
Wie reagieren die unterschiedlichen Wirkprinzipien auf Wasserstoff?
Halbleitersensoren (HL)
Beim Halbleitersensor ist fast immer auch eine deutliche Reaktion auf Wasserstoff vorhanden. Jedoch werden die Sensoren immer spezieller für einzelne Bestandteile wie Methan produziert. Daher ist es von dem eingesetzten Sensortyp abhängig, wie er auf Wasserstoff reagiert.
Auch wir bei Esders setzen unterschiedliche Halbleitersensoren in unseren Gerätereihen ein. Während das VibraGAS und LeckOmiO deutlich erhöhte Empfindlichkeit bei Wasserstoff aufweist, ist der Halbleitersensor des GOLIATH im Verhalten bei Wasserstoff nahezu identisch zu Methan. Und das spezialisierte Gasspürgerät HUNTER zeigt mit seinem Sensor Wasserstoff in geringen Konzentrationen nur mit deutlich reduzierter Empfindlichkeit an.
Sprechen Sie Ihren Gerätelieferanten also auf Ihr genaues Messgerät und dessen eingesetzten Sensor an.
Esders Sensorarray (SA)
Das Sensorarray wertet die Signale mehrerer Sensoren aus und bringt ein resultierendes Signal zur Anzeige. Es reagiert auf Methan und Wasserstoff ähnlich. Ebenso zeigt es Ethan, Propan und Butan an.
Durch den Wasserstoff haben wir also kaum Signalverluste und weiterhin gute Anzeigen.
Dies gilt sowohl für das SIGI-EX als auch das OLLI.
Infrarotsensor (IR)
Die IR-Sensoren können Wasserstoff nicht detektieren. Das bedeutet, dass bei einem Gemisch mit 20% Wasserstoff-Beimengung, diese 20% Gas keine Anzeigereaktion hervorrufen. Vereinfacht wird die Anzeige also um 20% geringer sein als gewünscht. Dies gilt sowohl im UEG als auch im Vol.-% Bereich.
Auch Handmessgeräte mit Laserdioden wie das ELLI zeigen nur Methan an. Daher werden auch Bestandteile, wie Ethan und Propan oder Butan nicht zur Anzeige gebracht. Damit stehen nochmal reduzierte Anteile im Gesamtgasgemisch für die Detektion zur Verfügung.
Wärmetönungssensor (WT)
Wärmetönungssensoren zeigen neben Methan im Normalfall auch Wasserstoff recht gut an. Wie stark der Unterschied in der Empfindlichkeit zu Wasserstoff von der zu Methan abweicht ist abhängig vom jeweiligen Sensortyp.
Wärmeleitsensor (WL)
Wärmeleitsensoren reagieren auf Wasserstoff deutlich empfindlicher als auf Methan. Wir haben es also mit einer überproportionalen Anzeige zu tun. Allerdings gibt es ein sehr unterschiedliches Verhalten der Sensoren auf Wasserstoff in größeren Konzentrationen. Das kann so weit gehen, dass das Signal sich bei manchen Sensoren in einem gewissen Konzentrationsbereich umkehrt und damit negativ wird. Es ist also nicht sichergestellt, dass jeder Typ von Wärmeleitsensor für die Anzeige von Wasserstoff im Bereich zwischen 0 und 100 Vol.-% geeignet ist.
Der WL-Sensor des SIGI-EX reagiert einheitlich deutlich empfindlicher auf Wasserstoff als auf Methan. Schon ca. 20 Vol.-% Wasserstoff werden als 100% Methan angezeigt. Für ein Gemisch aus Erdgas und Wasserstoff hängt es von anderen Bestandteilen im Erdgas, wie Ethan, Propan und Butan ab. Diese Anteile werden als Gase, die schwerer sind als Luft, das positive Signal von Wasserstoff abschwächen bzw. werden sie dem positiven Signal negativ entgegenwirken.
Der WL-Sensor des OLLI reagiert undefiniert auf Wasserstoff. Das heißt man kann gerade im Bereich zwischen 4 und 20 Vol.-% Wasserstoff nicht sicher sagen ob der Sensor es sicher anzeigt.
Nachfolgend erhalten Sie Angaben zu den Reaktionen unserer Gerätebaureihen auf Wasserstoff. Bitte beachten Sie, dass es sich hierbei um das typische Anzeigeverhalten handelt, welches in einem Bereich schwanken kann. Wir können also nicht feste Umrechnungsfaktoren nennen, mit denen sich ein korrekter Messwert ermitteln ließe.
Gerätebaureihen und ihre Reaktion auf Wasserstoff
Explosionsschutz
Eine ebenso wichtige Frage ist, inwieweit die vorhandenen Geräte beim Einsatz von Erdgas/Wasserstoffgemischen mit ihrer Zertifizierung nach ATEX-Richtlinie (Ex-Schutz) geeignet sind.
Für die aktuell anstehenden Netze mit Beimengungen von 10% über 20% bis hin zu 30% Wasserstoff gibt es keine Probleme. Die derzeit bei uns vorhanden Zertifizierungen umfassen die Explosionsgruppen IIA und IIB. Die Geräte sind mit der Gruppe IIB gekennzeichnet. In dieser Gruppe ist auch Stadtgas enthalten. Daher können wir davon ausgehen, dass entsprechend auch für diese Gemische keine Einschränkung besteht. Anders sieht es aus bei reinen Wasserstoffnetzen, die es für Versuchszecke ja ebenfalls schon gibt. Dafür ist die Explosionsgruppe IIC erforderlich und die liegt aktuell bei unseren Messgeräten nicht vor.
Bitte beachten Sie, dass wir mit diesen Angaben Unterstützung zur Einschätzung des Anzeigeverhaltens und der Einsatzmöglichkeiten geben wollen.
Für eine Beratung stehen wir gerne zur Verfügung.