Eine zentrale Anlaufstelle für den sicheren Umgang mit Wasserstoff

Wasserstoff ist seit mehr als 200 Jahren bekannt und wurde bereits im 20. Jahrhundert von zahlreichen Industriebereichen genutzt, unter anderem in der Chemieindustrie, der Textilfaserherstellung, der Glas-, Hütten- und Elektronikindustrie. Er wird auch als Treibstoff für Raketenwerfer verwendet.

Die Notwendigkeit, den CO₂-Ausstoß drastisch zu senken und sich erneuerbaren Energiequellen und der Elektrifizierung zuzuwenden, um den Klimawandel zu bekämpfen, hat zu einem neuen und wachsenden Interesse an Wasserstoff geführt, insbesondere an grünem Wasserstoff, der ein großes Potential als umweltfreundliche Alternative zu fossilen Brennstoffen besitzt. Bei seiner Verbrennung wird nur Wasser freigesetzt und er kann in verflüssigter Form über Pipelines, Lastwagen und Schiffe transportiert werden.

Wasserstoff ist Teil von Forschungs- und Entwicklungsprogrammen mehrerer Industriezweige, die sich um mehr Umweltfreundlichkeit bemühen. Dazu gehören:

• Öffentliche Verkehrsmittel: Städte wie Chicago, Vancouver, London und Peking haben wasserstoffbetriebene Busse in ihre Flotten aufgenommen. Deutschland hat 2022 seinen ersten mit Wasserstoff betriebenen Zug auf den Markt gebracht und Großbritannien, Frankreich, Italien, Japan, Südkorea und die Vereinigten Staaten werden voraussichtlich noch vor 2030 folgen.
• Automobil: Große Automobilhersteller entwickeln Fahrzeuge mit Wasserstoff-Brennstoffzellen.
• Logistik: Viele Unternehmen verwenden inzwischen Wasserstoff-Brennstoffzellen als Antrieb für ihre Lastwagen, Gabelstapler und andere Fahrzeuge in ihren Lagern und Verteilzentren.
• Stromerzeugung: Wasserstoff wurde bereits als Kühlmittel für Kraftwerksgeneratoren genutzt. Inzwischen kann elektrische Energie mittels Elektrolyse in Wasserstoff umgewandelt werden, der dann gespeichert und zum Beispiel im Verkehrswesen zum Einsatz kommen kann. Zudem nutzen auch Krankenhäuser, Rechenzentren und andere Bereiche, in denen eine kontinuierliche Geräteverfügbarkeit entscheidend ist, zunehmend Wasserstoff, um eine unterbrechungsfreie Stromversorgung (USV) sicherzustellen.

Brennstoffzellen in der Schifffahrt

Schiffe – das weckt Erinnerungen und Sehnsüchte nach Abenteuer, blauem Meer und würzig-salziger Seeluft. Solche Erlebnisse sind allerdings nur ein kleiner Teilaspekt der Schifffahrt, deren vorrangige Funktion der internationale Warenverkehr ist.

Perspektivisch können Brennstoffzellen die emissionsfreudigen Schiffsdiesel ersetzen und so ein großes Problem der Schifffahrt lösen, denn Handels- und Kreuzfahrtschiffen hängt nicht ohne Grund der Ruf an, „Umweltsünder der Meere“ zu sein.

Wasserstoff kann aus einer Reihe von Ressourcen gewonnen werden, darunter fossile Brennstoffe, Kernenergie, Biomasse und erneuerbare Energien. Der einzige CO₂-neutrale Wasserstoff ist grüner Wasserstoff, der aus Solar- bzw. Windenergie erzeugt wird. Aktuell macht er nur rund 0,1 Prozent der gesamten Wasserstofferzeugung aus, aber das könnte sich ändern, wenn die Kosten für erneuerbare Energien sinken.

Im April 2021 verabschiedete die Europäische Union (EU) das EU-Klimaschutzgesetz, das für alle ihre Mitgliedstaaten das rechtsverbindliche Ziel vorgibt, ihre Treibhausgasemissionen bis 2050 auf netto null zu reduzieren. Um dies zu erreichen, hat die EU-Zwischenziele festgelegt, unter anderem die Senkung der Treibhausgasemissionen bis 2030 um mindestens 55 Prozent gegenüber dem Stand von 1990.

Neuseeland ist ein weiteres Land, das das Ziel von netto null Treibhausgasemissionen bis 2050 gesetzlich festgelegt hat. Bereits 2002 hat der Climate Change Response Act die Senkung der Treibhausgasemissionen zum Ziel erklärt und 2019 wurde eine Änderung verabschiedet, der Zero Carbon Act, der neue Ziele setzt: Senkung der nationalen Treibhausgasemissionen (mit Ausnahme von biogenem Methan) auf null bis 2050 und eine Senkung von biogenem Methan auf 24 bis 27 Prozent unter dem Niveau von 2017 bis 2050 (10 Prozent bis 2030).

Zwei Länder auf der Welt haben erklärt, dass sie CO₂-negativ seien: Surinam und Bhutan. Auch wenn das Anlass zur Hoffnung gibt, viele Länder haben noch Handlungsbedarf im Hinblick auf ihre Treibhausgasemissionen. Manche Länder haben Gesetze vorgeschlagen, andere haben Absichtserklärungen abgegeben, aber noch nicht gehandelt.

Was auch immer die Ziele der einzelnen Länder sind, sicher ist, dass grüner Wasserstoff eine wichtige Rolle bei der Senkung der weltweiten Emissionen spielen wird. Aber beim Umgang damit ist Vorsicht geboten, da es sich um ein explosives Gas handelt.

Austretender Wasserstoff ist schwer zu erkennen, da sich das Gas tendenziell nach oben ausbreitet. Wasserstoff brennt leichter als Benzin, und schon ein einzelner Funke statischer Elektrizität kann einen Brand verursachen, der eventuell nicht gleich entdeckt wird, da Wasserstoffflammen unsichtbar sind, was zu einer Explosion führen kann, die Menschenleben fordern oder strukturelle Schäden in der Umgebung verursachen kann.

Die Risiken sind begrenzt, wenn ausgebildete Fachleute in Industrieanlagen damit umgehen und es einen begrenzten öffentlichen Zugang sowie entsprechende Ausrüstung gibt. Die neue Wasserstoffwirtschaft sieht eine viel breitere Anwendung von Wasserstoff vor, was bedeutet, dass es viel mehr Menschen gibt, die sich nicht im Umgang mit Gefahrenbereichen und den damit verbundenen höheren Unfallrisiken auskennen.

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Hier kann eine Organisation wie IECEx, das IEC System for Certification to Standards Relating to Equipment for Use in Explosive Atmospheres, die Wasserstoffwirtschaft mit ihrer Expertise unterstützen.

Mit mehr als 25 Jahren Erfahrung in der Prüfung und Zertifizierung elektrischer und nichtelektrischer Anlagen, der Reparatur und Nachrüstung von Anlagen sowie der Personenkompetenz im Zusammenhang mit der Verwendung von Geräten in explosionsgefährdeten (Ex) Bereichen, einschließlich derer, in denen Wasserstoff vorhanden sein kann, war es offensichtlich, dass eine Ausweitung des Geltungsbereichs auf andere Elemente in Verbindung mit der Wasserstoffwirtschaft die richtige Entscheidung war, um die Sicherheit von Ausrüstungen und Personen, die in einer Wasserstoffumgebung tätig sind, zu gewährleisten.

IECEx bietet die Zertifizierung von Geräten, Komponenten und Systemen, die mit der Herstellung, Verteilung, Abgabe und der Nutzung von Wasserstoff verbunden sind, darunter Anlagen für das Tanken von gasförmigem Wasserstoff und entsprechende Komponenten und Systeme für leichte und schwere Nutzfahrzeuge.

Ergänzend zu den Sachwerten, hat IECEx auch das IECEx-System zur Zertifizierung von Personenkompetenz zur Bewertung und Zertifizierung von Personen, die in potentiell gefährlichen Bereichen arbeiten um die Wasserstoffsicherheit erweitert. Zu diesem Zweck hat IECEx nun eine weitere Kompetenzeinheit – Unit Ex 011 – eingerichtet, die grundlegende Kenntnisse über die Sicherheit von Wasserstoffsystemen vermittelt.

Da die Sicherheit für jeden, der in explosionsgefährdeten Bereichen arbeitet, ein wesentliches Thema ist, sollten Unternehmen und Organisationen, die in einer Umgebung arbeiten, in der Wasserstoff verwendet wird, das IECEx-Angebot kennen lernen.

Redaktioneller Hinweis:

Der englischsprachige Originalartikel erschien erstmals auf etech.iec.ch in der Ausgabe 01/2023.
Zu finden unter: https://etech.iec.ch/issue/2023-01/a-one-stop-shop-for-the-safe-handling-of-hydrogen

In der alltäglichen und gesellschaftlichen Diskussion ist sie ein ebenso großes Thema wie in der DKE – die Rede ist von der Energie. Unsere Normungsexperten bringen ihr Wissen aber nicht nur ein, um die Energieversorgung und -verteilung zukünftig „smart“ und dezentral zu machen, sondern leisten einen ebenso hohen Beitrag für den Betrieb elektrischer Anlagen und bei der flächendeckenden Verbreitung erneuerbarer Energien. Weitere Inhalte zu diesem Fachgebiet finden Sie im