Wasserstoff-Transporte: Ganz ohne Druck und Kälte

In Kürze Der Transport von Wasserstoff wird in Zukunft immer wichtiger werden. Das Erlanger Unternehmen Hydrogenious hat die LOHC-Technologie weiterentwickelt, mittels deren Hilfe der Wasserstoff ohne Hochdruck- oder Tiefkalt-Technik in einfachen Mineralöl-Tanks sicher befördert werden kann. Es gibt verschiedene Wege, um Wasserstoff (H2) auf Straße, Schiene oder Schiff zu befördern. Man kann das Gas komprimieren und es bei mehreren Hundert Bar in speziellen Druckbehältern transportieren. Alternativ lässt sich H2 tiefkalt bei minus 253 Grad Celsius (°C) speichern. Oder man verbindet ihn mit Stickstoff zu Ammoniak (NH3), das bei einer Temperatur von minus 33 °C und einem Druck von etwa zehn Bar flüssig wird und in entsprechend ausgestattete Tanks abgefüllt werden kann. Auf eine andere Methode setzt die Erlanger Firma Hydrogenious LOHC Technologies. Sie bindet den Wasserstoff chemisch an ein flüssiges organisches Trägermedium (Liquid Organic Hydrogen Carrier, LOHC), in diesem Fall an Benzyltoluol. Der große Vorteil: Das so entstehende Perhydrobenzyltoluol ist nur klassifiziert als umweltgefährdender Stoff, n. a. g., der UN-Nummer 3082. Es kann also mit herkömmlichen Transportmitteln befördert werden, wie man sie etwa für den Mineralöltransport einsetzt. Für diese Lösung hat das Unternehmen den Innovationspreis der GEFAHR/GUT 2023 erhalten, einer Partner-Zeitschrift der VerkehrsRundschau. "Mit unserer Technologie binden wir Wasserstoff chemisch reversibel an ein Trägeröl, das kompatibel mit der bestehenden Infrastruktur für flüssige Kraftstoffe ist", erläutert Hydrogenious-CEO Daniel Teichmann das Prinzip. Dabei werden die Wasserstoff-Moleküle in einer Hydrieranlage über eine katalytische Reaktion in das LOHC-Benzyltoluol integriert. Dies ist ein exothermer Prozess, der bei einer Temperatur von rund 250 °C unter einem Druck von zehn bis 20 Bar abläuft, wobei die Wärme für industrielle Anwendungen am Ort der Entstehung genutzt werden kann. Gedacht ist dabei unter anderem an Meerwasser-Entsalzungsanlagen, wenn grüner Wasserstoff etwa in südlichen Ländern mittels Strom aus Photovoltaikanlagen erzeugt wird. Entscheidende Vorteile Bis zu 54 Kilogramm H2 können laut Firmenangaben in einem Kubikmeter des Trägermediums gespeichert werden. "Ich kann es in Tanklastwagen transportieren, in Öltankern, in Kesselwagen, durch Tunnel", sagt Teichmann: "Ich brauche keine Druck- oder Kryogen-Infrastruktur." Dem CEO zufolge hat der "beladene" Stoff einen hohen Flammpunkt von 130 °C und es bilde sich weder eine nennenswerte Gasphase aus noch ein entzündliches Gemisch. Wie bei allen Kohlenwasserstoffen sei nur seine wassergefährdende Eigenschaft zu beachten. Am Ziel angekommen, kann das LOHC zunächst in normalen Tanks gespeichert werden, bevor der Wasserstoff in einem Dehydrator daraus gelöst wird. Dazu ist neben einem Katalysator eine Temperatur von 300 °C erforderlich. Als Ergebnis erhält man Wasserstoff - laut Hydrogenious entspricht die Reinheit der ISO 14687 -, der sofort verbraucht oder kurzfristig zwischengespeichert wird, dann in einem Druck- oder Kryotank. Das "entladene" Trägermedium steht wieder zur Verfügung und kann, nachdem es zurück zum Erzeuger gebracht wurde, erneut mit Wasserstoff beladen werden. Wie Teichmann versichert, lässt sich dieser Rundlauf mehrere Hundert Male verlustfrei durchführen. Die entscheidenden Vorteile der LOHC-Technologie liegen also in der hohen Speicherdichte, der Sicherheit, da der Wasserstoff nicht in molekularer Form als H2 auftritt, und in der Flexibilität, weil die bestehende Mineralöl-Infrastruktur für den Transport genutzt werden kann. Trotzdem gibt es Fälle, in denen andere Methoden vorzuziehen sind. "Es macht zum Beispiel keinen Sinn, Wasserstoff in LOHC aus Nordafrika nach Hamburg zu verschiffen und ihn dort zur Herstellung von Ammoniak zu verwenden", sagt Teichmann. Wird H2 als Kraftstoff in Fahrzeugen genutzt, seien Druckspeicher vorzuziehen, da die Freisetzung aus dem Trägermedium in Pkw und - zumindest derzeit - in Bussen und Nutzfahrzeugen zu aufwendig sei. Auf Schiffen ist aber die Technologie laut dem Hydrogenious-Chef durchaus einsetzbar, indem man das beladene Trägeröl in den existierenden Tanks speichert und die für den Antrieb benötigten Wasserstoff-Mengen nach Bedarf herauslöst. Mit einer norwegischen Firma habe man zu diesem Zweck bereits ein Joint Venture gegründet. Erprobung in der Praxis Um die Anwendung der LOHC-Technologie in der Praxis zu zeigen, organisiert Hydrogenious seit Juli 2022 die Versorgung einer Wasserstoff-Tankstelle, die der Projektpartner H2 Mobility in Erlangen betreibt. Ein normales Tankfahrzeug liefert das mit H2 beladene Benzyltoluol bei der Tankstelle an, wo es in Erdtanks gelagert wird. Eine Freisetzungsanlage löst den Stoff kontinuierlich heraus und leitet ihn in einen Hochdruck-Zwischenspeicher, der ihn so weit verdichtet, wie es für die Betankung der Fahrzeuge notwendig ist. Das "entladene" Öl bringt der Tanklaster zurück zur Beladestelle, wo es wieder "aufgeladen" wird und der Kreislauf von vorne beginnt. Für industrielle Anwendungen Tankstellen sieht Hydrogenious aber nicht als Hauptanwendungsfall. "Bei unseren großen Projekten geht es darum, Wasserstoff der Industrie zur Verfügung zu stellen", sagt Teichmann. So plane man derzeit im Chempark Dormagen eine Anlage für den Kunststoffproduzenten Covestro. Bis zu 1800 Tonnen H2 sollen hier jährlich erzeugt und in LOHC gebunden werden, wenn der Betrieb wie angestrebt in 2025 aufgenommen werden kann. Freisetzungsanlagen sind zudem angedacht in Rotterdam und in Lingen an der Ems. Dort will das Unternehmen LOHC importieren, das in Schweden und im Nahen Osten mit Wasserstoff aus erneuerbaren Energiequellen beladen wurde. Erst kürzlich haben Hydrogenious und die Binnenschiffsreederei HGK Shipping ein Memorandum of Understanding unterzeichnet. Ziel ist die Entwicklung einer Lösung, die Wasserstoff für die Binnenschifffahrt flächendeckend verfügbar macht. Bis 2028 wollen die Partner ein Demonstratorschiff entwickeln, dessen Propulsionseinheiten von einer Brennstoffzelle angetrieben werden können, die mit aus LOHC gewonnenem Wasserstoff gespeist wird. Ein weiteres Memorandum vereinbarte man mit der Entwicklungsfirma CWP Global. Angestrebt wird eine Machbarkeitsstudie für eine mögliche Wasserstofftransportkette mit 500 Tonnen Volumen pro Tag von Marokko nach Europa. Rudolf Gebhardt, Redakteur Gefahrgut

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