ximalen Austrittstemperaturen bei den ErdgasWasserstoff-Gemischen überschritten werden. Darüber hinaus wurden die Auslegungsgrößen der Rohrleitungen und des Abscheiders berechnet und der Ausbläser wurde auf eine sichere Betriebsweise hin qualitativ bewertet. Im Fokus der Untersuchung stand die Einspeisung von 10 Volumenprozent (Vol.-%) Wasserstoff unter den gleichen Ein- und Ausgangsdrücken, sowie bei den gleichen Normvolumenstrom der Erdgase. Zusätzlich wurde der Transport bei gleichem Energiegehalt und bei höheren Wasserstoffkonzentrationen betrachtet. Stoffdaten Erdgas-Wasserstoff-Gemische Da das Element Wasserstoff an der ersten Stelle des Periodensystems steht und somit das kleinste und leichteste vorhandene Atomauf der Erde ist, ist die Dichte von Wasserstoff sehr gering. Bei einer Zumischung von Wasserstoff in ein Erdgasgemisch hat die Dichte von Wasserstoff die wesentlichsten stoffdatentechnischen Auswirkungen für die Auslegung einer Verdichterstation [3]. Abbildung 2 zeigt die Dichte von Erdgas im Vergleich zu der Dichte von Wasserstoff, wobei die Dichte die Masse eines Stoffes pro Volumen bezeichnet. Wird der gleiche Volumenstrom transportiert, so beträgt dieMasse des Wasserstoffs ca. 10 Prozent der Masse des Erdgases. Der geringereMassenstrombei einem Transport vonWasserstoff ist eine Begründung für die berechneten Auswirkungen auf die Auslegung der Anlagenkomponenten. Auch der Energiegehalt eines Gases ist für einen gleichbleibenden Energietransport imGasnetz bedeutend. Die nutzbare Energiemenge, die eine Gastherme des Endkunden verwerten kann, wird als Heizwert bezeichnet [4]. DieHeizwerte des Erdgases und desWasserstoffs werden in Abbildung 3 in Abhängigkeit von der Masse und des Volumens miteinander verglichen. Pro Masseeinheit besitzt Wasserstoff eine dreimal höhere Energiemenge als Erdgas. Da die transportierte Masse durch die Dichte bei Wasserstoff ca. zehnmal kleiner ist als bei Erdgas, enthält Wasserstoff bei der gleichen Volumenmenge etwa ein Viertel der Energiemenge von Erdgas. Soll die gleiche Energiemenge bei einer Wasserstoffzumischung transportiert werden, muss entsprechend der Volumenstromoder der Druck erhöht werden. Auslegungsgrenzen der Anlagenkomponenten Wird der gleiche Normvolumenstrom transportiert, so verringert sich bei steigendem Wasserstoffgehalt der Massenstromdeutlich. Dies hat zur Folge, dass die analysierten Anlagenkomponenten für jede Wasserstoffkonzentration bei einem gleichbleibenden Normvolumenstrom ausreichend dimensioniert sind. Bei einem gleichbleibenden Energietransport ist die Di0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 Dichte [kg/m³] H-Gas Wasserstoff 0,00 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00 12,00 Heizwert [kWh/m³] 0,00 20,00 40,00 60,00 80,00 100,00 120,00 140,00 Heizwert [MJ/kg] H-Gas Wasserstoff H-Gas Wasserstoff Abb. 2: Gegenüberstellung der Dichten von H-Gas und Wasserstoff Abb. 3: Gegenüberstellung der Heizwerte von H-Gas und Wasserstoff, links: in Abhängigkeit der Masse, rechts: in Abhängigkeit des Volumens Quelle: eigene Darstellung Quelle: eigene Darstellung 61 energie | wasser-praxis 04/2022
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