TY - RPRT A1 - Schröder, Volkmar A1 - Askar, Enis A1 - Habib, Abdel Karim A1 - Tashqin, T. T1 - Sicherheitstechnische Eigenschaften von Erdgas-Wasserstoff-Gemischen N2 - Bei der Power-to-Gas-Technologie wird überschüssiger Strom aus erneuerbaren Energien durch Elektroly-se von Wasser in Wasserstoff umgewandelt. Dieser Wasserstoff kann als „chemischer Energiespeicher“ dienen und rückverstromt werden oder aber in das Erdgasnetz eingespeist werden. Die BAM hat die Aus-wirkungen von Wasserstoffzusätzen zum Erdgas im Hinblick auf den Explosionsschutz untersucht und sicherheitstechnische Kenngrößen für Erdgas-Wasserstoff-Gemische bestimmt. Untersucht wurden die Explosionsgrenzen, die Sauerstoffgrenzkonzentrationen, die maximalen Explosi-onsdrücke, die KG-Werte und die Normspaltweiten. Für die Messungen sind zwei Modellgase eingesetzt worden, reines Methan und ein Modell-Erdgas mit Anteilen höherer Kohlenwasserstoffe. Sie repräsentie-ren die Bandbreite der in Deutschland eingesetzten Erdgase. Die Untersuchungen ergaben, dass bei einem Zusatz von bis zu 10 Mol-% Wasserstoff keine der untersuchten Kenngrößen relevant beeinflusst wird. Die Gemische haben nur geringfügig erweiterte Explosionsbereiche und bleiben, wie die reinen Erdgase, in der Explosionsgruppe IIA. Auch die maximalen Explosionsdrücke und die zeitlichen Druckanstiege bei den Gasexplosionen werden nur wenig beeinflusst. Vergleichende Berechnungen zur Festlegung von explosionsgefährdeten Bereichen (Ex-Zonen) auf Basis von Gasausbreitungsberechnungen ergaben ebenfalls nur geringfüge Unterschiede im Rahmen der Fehler-toleranz für Erdgas und Erdgas-Wasserstoff-Gemische mit bis zu 10 Mol-% Wasserstoff. Die Berechnun-gen sind in der BAM nach einem Freistrahlmodell von Schatzmann und mit dem häufig bei Gasnetzbetrei-bern eingesetzten e.BEx-Tool® durchgeführt worden. Der Einsatz von Gaswarngeräten, die für reines Erdgas geeignet sind, ist für Erdgas-Wasserstoff-Gemische mit bis zu 10 Mol-% Wasserstoff grundsätzlich möglich, erfordert aber eine gesonderte Sicher-heitsbewertung und ggf. eine Nachkalibrierung. N2 - Power-to-Gas technology is used to convert excess power from renewable energies to hydrogen by means of water electrolysis. This hydrogen can serve as "chemical energy storage" and be converted back to elec-tricity or be fed into the natural gas grid. BAM has studied the addition of hydrogen to natural gas in view of explosion protection and has determined safety characteristics for natural gas-hydrogen mixtures. BAM investigated the explosion limits, the limiting oxygen concentrations, the maximum explosion pres-sures, KG values and the MESG. Two model gases have been investigated, pure methane and a model gas with portions of higher hydrocarbons. They represent the range of natural gases which are used in Germa-ny. The investigations have shown that none of the examined characteristics is affected significantly by the addition of up to 10 mol% hydrogen. The explosion ranges are increased only slightly and the mixtures remain in explosion group IIA; as is pure natural gas. Also the maximum explosion pressure and the rates of pressure rise of gas explosions are almost unaffected. Comparative calculations – on the basis of gas dispersion calculations – to determine hazardous areas (explosion zones) for pure natural gas and natural gas-hydrogen mixtures with up to 10 mol% hydrogen, also revealed only minor differences within the margin of error of the calculation methods. The calcula-tions were executed at BAM according to the free jet model from Schatzmann and with the e.BEx-Tool®, often applied by gas grid operators. In principle, gas detectors that are suitable for natural gas can be used for natural gas-hydrogen mixtures with a maximum of 10 mol% hydrogen. However, this requires a separate safety assessment and, if nec-essary, a recalibration. KW - Power-to-Gas KW - Erneuerbare Energien KW - Energiespeicherung KW - Wasserstofftechnologie KW - Explosionsschutz KW - Erdgas-Wasserstoff-Gemische PY - 2016 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:b43-372977 SP - 1 EP - 36 PB - Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) CY - Berlin AN - OPUS4-37297 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - RPRT A1 - Askar, Enis A1 - Grunewald, Thomas T1 - Entzündung von wasserstoffhaltigen Atmosphären durch mechanisch erzeugte Funken („HySpark“) N2 - Im Zuge der Energiewende finden Wasserstofftechnologien in der industriellen Praxis und im öffentlichen Raum immer mehr Anwendung. Beim Einsatz von Wasserstoff als Ersatz für andere fossile Energieträger wie Erdgas müssen u.a. Explosionsschutzmaßnahmen überprüft und angepasst werden. Eine Art von Explosionsschutzmaßnahmen ist die Vermeidung von Zündquellen. Gemäß den einschlägigen Regelwerken ist die Bildung von Funken oder heißen Aufschlagstellen beim mechanischen Schlag eine mögliche Zündquelle, die vor allem beim Wasserstoff berücksichtigt werden muss. Die Zündwirksamkeit ist dabei u.a. stark von der Werkstoffpaarung und der kinetischen Schlagenergie abhängig. Der Einsatz von funkenarmen Werkzeugen aus schwer oxidierbaren Nicht-Eisen-Metallen in explosionsgefährdeten Bereichen kann z.B. eine Maßnahme sein, um diese Zündquelle zu vermeiden und wird als solche in den Regelwerken benannt. Es gibt aber kaum Quellen, die dabei helfen die Zündwirksamkeit bei Schlägen mit heterogenen Materialpaarungen einzuschätzen. In dieser Arbeit wurde zu diesem Zweck die Zündwirksamkeit von mechanischen Schlägen mit unterschiedlichen, auch nicht-metallischen Schlagpartnern in wasserstoffhaltigen Atmosphären systematisch untersucht. KW - Explosionsschutz KW - Zündquelle KW - ATEX KW - Erdgas KW - Mechanischer Schlag PY - 2023 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:b43-579869 SP - 1 EP - 28 AN - OPUS4-57986 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -