Eine Investition in künftige Generationen

Welcher Herausforderung widmet sich Ihre Forschung?

Clare McDermott: Was wir aus der Sicht von Teknos betrachten, ist, dass es Wasserstoff zwar schon immer gegeben hat und wir über jahrelange Erfahrung in der Arbeit damit verfügen, dass er aber jetzt zu einem sehr gefragten Rohstoff geworden ist, den der Energiesektor zur Erzeugung von grüner Energie nutzen möchte.  Der Öl- und Gassektor hat im Laufe der Jahre viele verschiedene Normen und Richtlinien entwickelt, um sicherzustellen, dass die Industrie sicher und effizient arbeitet. Es gibt mehrere Normen für Beschichtungen, die Arbeitsanweisungen zu den chemischen Eigenschaften und Leistungsanforderungen einer Beschichtung in Bezug auf die Betriebsumgebung geben. Diese Überlegungen müssen auch für den Wasserstoffsektor angestellt werden.  Jüngste Ankündigungen in Europa und den USA deuten darauf hin, dass in den nächsten zehn Jahren viele groß angelegte Wasserstoffprojekte geplant, entworfen und gebaut werden. Es muss eine Reihe von Beschichtungsrichtlinien/Normen aufgestellt werden.  Die Forschung, die wir bei Teknos und mit unseren Partnern betreiben, versucht, dieses Problem anzugehen, indem wir herausfinden, wie die Zertifizierungs- und Beschichtungskriterien aussehen könnten. Ich würde nicht sagen, dass wir dabei schon weiter sind als andere, aber wir testen unsere Produkte bereits auf ihre Kompatibilität mit Wasserstoff, um sicherzustellen, dass wir sie in den Pipelines verwenden können. Wir versuchen, dem, was kommen wird, zuvorzukommen, denn derzeit müssen Pipelines zwar schon gebaut werden, aber es gibt keine Standardisierung. Durch unsere Forschung versuchen wir, den Eigentümern und Herstellern von Pipelines so viel Sicherheit zu geben, wie sie im Moment ohne Standards bekommen können. 

Andreas Karpow: Wenn wir uns das globale Bild anschauen, dann ist der Grund, warum wir über Wasserstoff sprechen, das Pariser Abkommen und der Wunsch, bis 2050 kohlenstofffrei zu sein. Das bedeutet, dass wir etwas Neues machen müssen, denn alles, was wir bisher nutzen, wie Kohle, Erdöl, Methan oder Erdgas, erzeugt CO₂ und wirkt sich negativ auf das globale Erwärmungspotenzial aus. Da immer mehr Länder versuchen, die Ziele des Pariser Abkommens zu erreichen, ist grüne Energie offensichtlich der Weg in die Zukunft.  Unser ständig steigender Energiebedarf und die Tatsache, dass die Sonne nicht immer scheint und es nicht immer windig ist, bedeutet jedoch, dass wir uns auf andere saubere Alternativen konzentrieren müssen. Die derzeitige Belastung des Energiesystems in Europa ist ein weiterer Beweis dafür, dass wir uns von den traditionellen Energieformen verabschieden müssen, und Wasserstoff gilt als die Lösung.  Wasserstoff hat viele Farben, obwohl er ein farbloses Gas ist. Die Farbcodierung gibt Aufschluss darüber, wie er hergestellt wurde. Grauer Wasserstoff wird durch Dampfreformierung von Erdgas hergestellt, wobei große Mengen an CO₂ entstehen, und kommt langfristig nicht in Frage. Der Schwerpunkt muss in Zukunft auf grünem Wasserstoff liegen, der durch Elektrolyse von Wasser unter Verwendung erneuerbarer Energiequellen erzeugt wird, und auf blauem Wasserstoff, bei dem das entstehende CO₂ aufgefangen, gespeichert oder für andere chemische Prozesse verwendet wird.  Die volumetrische Energiedichte von Wasserstoff ist dreimal geringer als die von Erdgas, was bedeutet, dass wir eine riesige Menge an Wasserstoff benötigen werden – dies bedeutet, dass wir auch stark in die Wasserstofftransportnetze investieren müssen – dies ist eine große Herausforderung.  Unabhängig davon, ob wir in neue Infrastrukturen investieren oder bestehende Netze umfunktionieren, müssen wir sicherstellen, dass wir die Anforderungen an die Beschichtung vollständig verstehen. Teknos ist ständig im Gespräch mit seinen Kunden und Partnern, um sicherzustellen, dass wir Teil dieser Lösung sind. Dies muss der Weg sein, um alle Energieprobleme zu überwinden und das Pariser Abkommen zur Dekarbonisierung hier in der Europäischen Union und im Rest der Welt zu erfüllen. 

Karpow: Es gibt bereits Beschichtungen für Pipelines für den Transport von Gas, Rohöl, Wasser und anderen. Für diese Anwendungen gibt es genügend bewährte Spezifikationen und Normen. Derzeit weiß jeder, was zu tun ist und wie man Beschichtungen herstellt, die solchen Anforderungen standhalten. Jetzt begeben wir uns auf ein Gebiet, für das es keine solchen Normen und Spezifikationen gibt, und das wirft zusätzliche Probleme auf. Wie sollen wir Beschichtungen entwickeln, wenn wir nicht wissen, wie wir sie testen können? Es gibt weltweit Gruppen, die bereits daran arbeiten, aber es ist noch nicht so weit. Das macht die Sache sehr kompliziert. Wir sind an solchen Arbeitsgruppen beteiligt und versuchen, unsere Gedanken einzubringen, um diese Probleme zu lösen. 

McDermott: Es könnte sein, dass wir bereits Beschichtungen haben, die funktionieren könnten, aber wir wissen es nicht. Es könnte sein, dass wir nichts Zusätzliches tun müssen und bestehende Beschichtungen verwenden können, oder es könnte sein, dass wir etwas Neues entwickeln müssen. Wenn man sich die geplante Wasserstoffinfrastruktur anschaut, sieht jeder Wasserstoff als die große neue grüne Hoffnung. Um die Unterbrechung in der Versorgung durch erneuerbare Energien zu beseitigen, indem man die Möglichkeit schafft, Energie zu speichern, was derzeit das größte Problem ist. Wenn wir unsere Abhängigkeit von fossilen und anderen Brennstoffen wirklich ersetzen wollen. Neben dem Transport muss auch eine bestimmte Infrastruktur aufgebaut werden, um Wasserstoff nicht nur durch Pipelines, sondern auch per Schiff transportieren zu können. Wir brauchen Speicherterminals in den Häfen.  Welche Auswirkungen hat Wasserstoff auf die Schiffe, in denen er transportiert wird? Wie wirkt sich Wasserstoff langfristig auf Pipelines oder Tanks aus? Wird er zur Versprödung führen? Welche Art von Stahl benötigen Sie? 

Eine wichtige Frage ist die Kosten-Nutzen-Analyse zwischen der Verwendung von hochwertigem und teurem Stahl, der erforderlich ist, um Versprödungsprobleme zu vermeiden, und der Verwendung von minderwertigem Stahl, der durch Beschichtungen geschützt ist, die den zusätzlichen Vorteil haben, dass sie eine sehr glatte innere Oberfläche schaffen, die den Durchfluss des Wasserstoffs erleichtert und die Energieeffizienz erhöht. Es gibt eine Vielzahl von Aspekten zu berücksichtigen, und dies ist eine große Herausforderung.

Der Schwerpunkt wird auf dem Bau neuer Infrastrukturen, neuer Pipelines, neuer Speicher und neuer Behälter liegen. Es stellt sich aber auch die Frage nach der Nutzung der bestehenden Infrastruktur. Können wir bestehende Pipelines beschichten? Wie sehen wir das unter dem Gesichtspunkt der Wartung oder Sanierung? Was müssen wir tun? Es gibt also viele Fragen, die aus der Sicht eines Beschichtungsherstellers zu klären sind. Da ist natürlich auch die Frage des Geldes und des Geldmangels, denn die Preise steigen überall. Je mehr Infrastruktur wir in Form von Turbinen, Pipelines und so weiter errichten, desto schwieriger wird es werden. Wahrscheinlich werden die Stahlpreise nicht sinken. Wir müssen die ideale Position zwischen Beschichtungen und Stahl finden.

Karpow:  Wasserstoffgasversprödung ist ein bekanntes Phänomen, das eine Reihe von nachteiligen Auswirkungen hat, wie die Verringerung der Zugfestigkeit des Metalls und, was noch gefährlicher ist, die Wasserstoffspannungsrissbildung [HSC].  Dies kann zu schweren Unfällen führen und muss verhindert werden.  Obwohl der Mechanismus von HSC für verschiedene Metalllegierungen gut erforscht ist, gibt es immer noch einen Mangel an Wissen darüber, wie Beschichtungen dies beeinflussen und verhindern können, und deshalb arbeiten wir an diesem Thema.

Was wäre der nächste Schritt?

Karpow: Die Zusammenarbeit mit Instituten und anderen Beteiligten hilft uns, das Problem zu verstehen und neue Beschichtungen zu entwickeln, die zusätzliche Eigenschaften wie erhöhte Barriereeigenschaften oder bessere chemische Wechselwirkungen mit der Stahloberfläche aufweisen, um die Auswirkungen von Wasserstoff zu verringern.

Was bräuchten Sie, um all dies zu erreichen?

McDermott: Wir müssen das Bewusstsein für diese Probleme bei den Projektplanern und Bauherren schärfen und sie frühzeitig mit den Beschichtungsunternehmen in Kontakt bringen. Dann können wir die Probleme wirklich verstehen und gemeinsam darüber sprechen. Unter Kostengesichtspunkten ist es sinnvoll, wenn alle Unternehmen, die an der Spezifikation von Beschichtungen in diesem Bereich beteiligt sind, zusammenarbeiten, um einen einheitlichen Satz von Normen und Betriebskriterien zu entwickeln, anstatt dass jeder seinen eigenen Weg geht.  Wir können uns dann alle darauf konzentrieren, die sichersten, effizientesten und kostengünstigsten Lösungen zu finden. Das ist das Ziel, das wir anstreben.

Karpow: Wenn wir darüber nachdenken, wo wir in 10 Jahren sein wollen, hoffe ich, dass wir alle grundlegenden Fragen beantwortet haben und eine klare Standardisierung für beschichtete Oberflächen im Wasserstoffbereich haben. Um dies zu erreichen, müssen wir, wie bei allem Neuen, alle Ideen zusammenbringen, um die Lösungen zu finden und die Tests zu entwickeln, die beweisen, dass die Beschichtungen für den Zweck geeignet sind. Auf diese Weise können wir uns weiterentwickeln und Effizienz, Nachhaltigkeit und Kosten in Zukunft noch weiter verbessern.  Das ist der normale wissenschaftliche Weg, und genau das werden wir auch tun. 

Maksymilian Pawlowski: Warum tun wir das alles? Einerseits, weil wir die oben genannten Probleme lösen wollen, die die grüne Energiewende verlangsamen. Andererseits ist es auch eine Art von Mission. Wenn Sie sich Teknos ansehen, dann liegt unser Hauptaugenmerk auf der Nachhaltigkeit, und das ist der Grund, warum wir so viele Anstrengungen und Ressourcen darauf verwenden, warum wir uns der Lösung von Problemen widmen und die Zukunft der grünen Energie unterstützen. Es ist für uns aus der Sicht der Verantwortung sinnvoll. Wir wollen wirklich dazu beitragen, eine nachhaltige Zukunft zu schaffen. Wir sind uns bewusst, dass dies Zeit braucht, aber es hat seinen Sinn und ist eine Investition in künftige Generationen. Wir müssen jetzt damit beginnen.