Smarte Armaturen für den Wasserstoffboom

Die Zukunft gehört dem grünen Wasserstoff – er wird den Versorgungsmix dominieren und bis 2050 mit über 500 Millionen Tonnen einen Marktanteil von 85 Prozent erreichen, wie eine Studie von Deloitte berichtet. Gleichzeitig müssen bis 2050 rund 9,4 Billionen Dollar in die Wasserstoffversorgungskette investiert werden – auf die Zulieferer von Komponenten für die H₂-Wertschöpfungskette kommen also Aufträge in großen Dimensionen zu. So werden für den Aufbau der Versorgung unermesslich viele Ventile benötigt; davon müssen zahlreiche Armaturen „smart“ sein. Eine für die Branche lösbare Aufgabe angesichts bereits weit fortgeschrittener Digitalisierung.

Für die Erreichung der Klimaneutralität bis 2050 nimmt der Wasserstoffmarkt eine zentrale Rolle ein. Daher werden bis 2050 jährlich rund 375 Milliarden Dollar pro Jahr in ihn investiert. Das prognostiziert die Studie „Green hydrogen: Energizing the path to net zero. Deloitte’s 2023 global green hydrogen outlook“ des Deloitte Center for Sustainable Progress. 42 Prozent der gesamten Nachfrage nach grünem Wasserstoff werde bis 2050 auf die Industrie entfallen, 36 Prozent auf den Verkehr. „Insgesamt können durch grünen Wasserstoff bis 2050 kumulativ bis zu 85 Gigatonnen CO₂ eingespart werden.“ Verlockende Aussichten.

Bis 2050 werden laut der Deloitte-Studie auf vier Regionen insgesamt 46 Prozent der weltweiten Wasserstoffproduktion und 90 Prozent des Handels entfallen: auf Nordafrika (44 Mio. t) und Australien (16 Mio. t) sowie auf Nordamerika (24 Mio. t) und den Nahen Osten (13 Mio. t). „Die wichtigsten Importzentren sind dann Europa, Japan, Korea und Indien, die mehr als 80 Prozent des Welthandels auf sich vereinen.“

Nachfrage nach Armaturen für neue Projekte 
Der zunehmende Bedarf an Wasserstoff spiegelt sich bereits heute bei der Nachfrage nach Armaturen wider. So liefert Hartmann Valves rund 1.400 Kugelhähne in den Druckstufen PN 16, PN 100 und PN 250 an das Projekt GET H2 Nukleus in Gronau-Epe. Die Kugelhähne kommen in verschiedenen Nennweiten (DN 25 bis DN 300) zum Einsatz und wurden speziell für die Anforderungen der Wasserstoffspeicherung konstruiert.

Im Projekt GET H2 Nukleus entsteht von Lingen bis Gelsenkirchen eine der ersten öffentlich zugänglichen Wasserstoffinfrastrukturen in Deutschland. Zur Realisierung des Projektes sollen eine bestehende solegefüllte Kaverne der RWE Gas Storage West GmbH für die Speicherung von Wasserstoff umgerüstet, zusätzliche Anlagen auf der bestehenden Verdichter- und Entnahmestation errichtet und die Kaverne für den Speicherbetrieb angebunden werden.

Neue H2-Projekte schießen aus dem Boden: So entsteht „Hyperlink“, eine 660 Kilometer lange H2-Pipeline des Netzbetreibers Gasunie. Hyperlink bildet mit anderen Projekten den European Hydrogen Backbone. Er besteht aus fünf Teilprojekten. Der erste Teil des Hyperlink-Netzes wird 2026 fertiggestellt. Bis 2030 sollen schließlich Industriekunden und Cluster angeschlossen werden. „Es wird möglich sein, Wasserstoff zu importieren oder ‚anzulanden‘, Wasserstoffspeicher werden Teil der Infrastruktur und es wird grenzüberschreitende Verbindungen mit den Nachbarländern Niederlande im Westen und Dänemark im Norden geben“, erläutert Gasunie. Dabei werden bestehende Gasnetze und neu gebaute Infrastrukturen genutzt – ein Zulieferer von Armaturen und Messgeräten ist die RMA Gruppe.

Höhere Effizienz bei höheren Drücken
Wichtig ist aus Sicht von Herose die Entwicklung neuer Ventilserien, die speziell für die sehr niedrige Temperatur von flüssigem Wasserstoff (-255 °C) und den hohen Druck von komprimiertem Wasserstoff (bis zu 1.000 bar) geeignet sind. Die Sicherheitsventile von Herose verhindern Schäden an Personen und Geräten, falls etwas Unvorhergesehenes passiert und der Druck in einem Tank oder einer Rohrleitung zu hoch wird. In diesem Fall gibt das Ventil den Wasserstoff sicher in ein Entlüftungssystem ab. Diese Ventile werden in Hochdruck-Wasserstoffsystemen, aber auch in Flüssigwasserstoffsystemen verwendet, die normalerweise bei mäßigem Druck arbeiten.

Für Produktion, Transport und Distribution von Wasserstoff entlang der gesamten Wertschöpfungskette liefert auch müller co-ax Ventile. Die Armaturenkonstruktion befindet sich im Wandel: „Um die bestehenden Lösungen in der Wasserstoffindustrie zu etablieren, müssen sie effizienter werden“, erklärt das Unternehmen. Ein höherer Druck bedeutet bei Wasserstoff gleichzeitig oftmals höhere Effizienz, da somit mehr Wasserstoff transportiert werden kann. So ist das KX1000 Ventil von müller co-ax für Drücke bis 1000 bar ausgelegt und hat gleichzeitig eine hohe Durchflussrate. „Dadurch kann der Betankungsprozess im Vergleich zu herkömmlichen Ventilen deutlich verkürzt werden“, erläutert das Unternehmen.

Neue Ventiltypen für neue Anwendungen
Auch Goetze KG Armaturen hat den Wasserstoffmarkt im Fokus. Als Hersteller von Sicherheitsventilen, Druckminderern und Überströmventilen hat das Unternehmen Ventile in nahezu allen Bereichen der Wasserstoff-Wertschöpfungskette im Einsatz – von der Entstehung über die Elektrolyse und über die Speicherung bei hohen Drücken oder aber tiefkalt verflüssigt bis hin zum Point of Use beim Anwender. „Wir regeln den Druck vor der Elektrolyse, sichern den Speisewasser-Pumpenkreislauf und letztlich die Tanks zur Speicherung des Wasserstoffs gegen unzulässigen Überdruck ab.“

Goetze setzt insbesondere auf Edelstähle mit höherem Nickelanteil, um zum Beispiel eine Wasserstoffversprödung zu verhindern. „Bei Dichtungen ist uns die Einhaltung von bestimmten Standards wichtig“, betont das Unternehmen. Die Dichtung muss also speziell geprüft werden.

Neue Anwendungen erfordern andere Betriebsbedingungen und mitunter neue Ventiltypen. Zukünftig werden laut Herose größere Ventile benötigt, um die größeren Durchflüsse zu bewältigen. Das Unternehmen hat ferner Ventilmodule entwickelt, bei denen eine Kombination aus Ventilen und Rohrleitungen verschiedene Funktionen bietet, und vakuumisolierte Ventile, die direkt an Flüssigwasserstofftanks und -anhängern zu verwenden sind.

Neue Herausforderungen und verlockende Aussichten
Die grüne Wasserstoffwirtschaft wird sich künftig dezentraler entwickeln als die heutige großtechnische Wasserstofferzeugung. Zudem muss das Wasserstoffsystem viel flexibler auf die volatile erneuerbare Energieerzeugung reagieren: „Dieser Herausforderung kann man kosteneffizient nur mit einer maximalen Implementierung von digitalen und intelligenten Systemen begegnen“, erklärt der Deutsche Wasserstoff-Verband. Neben der Digitalisierung werde daher auch die künstliche Intelligenz „unverzichtbar für den Hochlauf und die Etablierung der grünen Wasserstoff-Marktwirtschaft“ sein. Auch hierfür ist die Armaturenbranche gerüstet.

Der Wasserstoffboom wird zweifellos dazu führen, dass die Nachfrage nach Armaturen noch weiter ansteigen wird, „sobald die Elektrolyseurenbranche erste Anlagen in nennenswerter Größe in Betrieb nehmen konnte“, sagt die Waldemar Pruss Armaturenfabrik. „In Kürze könnten bereits große Volumenströme zu händeln sein.“ Eine Herausforderung, die die Ventilbranche gerne und erfolgreich annehmen wird.

Trends und Highlights aus dem Industriebereich Armaturen sind auf der VALVE WORLD EXPO vom 1. bis 3. Dezember 2026 in Düsseldorf zu erleben. Aktuelle Branchen- und Produktinformationen befinden sich im Internetportal unter www.valveworldexpo.de.