01. April 2022
Projektlaufzeit: 04.2020 - 03.2022
Projektstatus: abgeschlossen
Förderkennzeichen: G 201920
Im Projekt H2-Membran wurde in einer Pilotanlage untersucht, wie sich Wasserstoff mittels unterschiedlichen Membranen aus Erdgas-Wasserstoff-Gemischen wieder abtrennen lässt.
Für den ersten Teil des Projekts (Errichtung und Inbetriebnahme einer Pilotanlage) ist die Ontras Gastransport GmbH verantwortlich, während sich das DVGW-Projekt auf den zweiten Teil – die Untersuchungen an der Pilotanlage sowie die um diesen Prozess herum notwendigen Schritte – fokussiert. Letzteres wird vom DBI Gas- und Umwelttechnik durchgeführt.
Am Projekt sind folgende Partner beteiligt:
Ziel des Projektes war die Ermittlung geeigneter Membranen für die Trennung von Wasserstoff und Erdgas aus einem Gasgemisch. Das Gesamtprojekt bestand aus zwei Teilen:
Mit den Versuchen sollten folgende Aspekte der Membranen geklärt werden:
Wasserstoff als Energieträger kann im vorhandenen Leitungsnetz der Erdgasversorgung transportiert werden. Die Beimischung zu Erdgas von 10 bis 20 Vol.-% stellt für einige wasserstoffsensible Infrastrukturelemente jedoch eine Herausforderung dar – zum Beispiel Erdgastankstellen oder Anlagen der Gasindustrie. Der Wasserstoff muss dann gegebenenfalls aus dem Gasgemisch abgetrennt werden.
Das abgeschlossene DVGW-Projekt H2-Abtrennung hat gezeigt, dass lediglich die Membrantechnik sowie die Methanisierung geeignete Technologien zum Schutz sensibler Anlagen sind. Aufgrund des technologischen Stands und der Kosten sind momentan Membran-Trennverfahren die bessere Wahl. Die Membranmaterialien müssen jedoch noch in Pilotanlagen mit Realgas getestet werden.
Im Rahmen des Projekts H2-Membran wurde untersucht, wie sich Wasserstoff mittels unterschiedlichen Membranen aus Erdgas-Wasserstoff-Gemischen wieder abtrennen lässt. In einer Pilotanlage in Prenzlau testeten die Projektpartner, welche Membranen sich am besten für eine Wiedergewinnung des Wasserstoffs eignen, welche Mengen sich aus dem Gasstrom abtrennen lassen und welchen Reinheitsgrad dieser Wasserstoff dadurch erreicht. Die örtliche Power-to-Gas-Anlage der ENERTRAG lieferte dazu mit Windstrom erzeugten, grünen Wasserstoff. Dieser wird über die vorhandene Einspeiseanlage mit bis zu 20 Vol.-% dem Erdgas im ONTRAS-Netz beigemischt.
Technisch zeigte sich, dass geeignete Membranen zur selektiven Wasserstoffabtrennung aus H₂/Erdgas-Gemischen am Markt verfügbar sind. Während die Polymermembranen durchweg robuste Ergebnisse lieferten, offenbarten Kohlenstoffmembranen zwar ein hohes Potenzial, aber auch starke Leistungseinbußen im Feld – vermutlich durch Gasnetzverunreinigungen. Aus wirtschaftlicher Sicht zeigte sich, dass sich der Einsatz von Membrantechnologien derzeit vorrangig für Anwendungen im industriellen Maßstab mit hohen Durchsätzen rechnet. Für die zukünftige Entwicklung empfiehlt sich der verstärkte Einsatz markterprobter Polymermembranen (z. B. Polymermembran-1 oder -2), die auch bei Umgebungstemperaturen zuverlässig arbeiten.
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