Der Teufel steckt auch bei der Wasser-Elektrolyse im Detail: Um zu vermeiden, dass der erzeugte Wasserstoff Verunreinigungen enthält, muss das im Elektrolyseur erzeugte Gas akribisch überwacht und analysiert werden. Die Analyse dient dabei nicht nur der Qualitätssicherung und Betriebskontrolle – sie ist auch sicherheitsrelevant: Da die Hightech-Gasanalysatoren und -sensoren jedoch empfindlich gegenüber Kondensat sind, muss das Messgas zuvor aufbereitet werden. Dies geschieht mit Prozess-Analysenkühlern des Gasanalyse-Spezialisten Sun-Control-Analytik.
Das Unternehmen hat bereits seit vielen Jahren einen IP 65 Prozess-Analysenkühler (GT 5.65) im Programm, mit dem Messgase durch einen thermoelektrischen Peltierkühler auf einen definierten Taupunkt heruntergekühlt werden. Das anfallende Kondensat wird in einer Wasserfalle Modell WT 20.48 mit eingebauter Sun-C Membrane separiert. Nach dem Prozess-Analysenkühler steht ein trockenes und staubfreies Messgas für den hochwertigen Gasanalysator/Gassensor zur Verfügung. Der Prozess-Analysenkühler dient ebenfalls zur Abkühlung von Flüssigkeiten.
Insbesondere in den riesigen Elektrolyseanlagen, wie sie aktuell zur Produktion von grünem Wasserstoff gebaut werden, ist es wichtig, dass die Geräte nicht nur außerhalb des explosionsgefährdeten Bereichs, sondern auch in Ex-Zone 1 aufgestellt werden können. Und diese Anforderung hat es in sich! Denn: Die Entwicklung und Zertifizierung von Geräten für den Ex-Bereich ist alles andere als einfach.
Individuelle Lösung für die Ex-Zone 1
Sun-Control-Analytik hat den kommenden Bedarf für Wasserstoff-Analysegeräte bereits frühzeitig erkannt und wandte sich 2017 an die Spezialisten von R. Stahl. Das Unternehmen aus Waldenburg ist auf die Entwicklung und Produktion von Lösungen für den Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen spezialisiert. Die Business Unit Customer Solutions von R. Stahl kümmert sich als One-Stop-Anbieter um alle Aspekte des Explosionsschutzes: vom Consulting und Engineering über die Entwicklung und Produktion der Lösung bis hin zur Begleitung der Kunden und Anwender durch das Vermitteln von praxisrelevantem Know-how.
So war den Explosionsschutz-Spezialisten schnell klar, dass die Lösung für einen Ex-fähigen Analysenkühler nicht einfach dadurch erreicht werden kann, indem man den bisherigen Kühler in einem druckfest gekapselten, zertifizierten Standardgehäuse unterbringt. Denn dessen Zulassung erlaubt es nicht, brennbare Gase oder Flüssigkeiten in das zertifizierte Gehäuse einzuleiten. Auch eine weitere Besonderheit erschwerte den Einsatz eines druckfesten Standardgehäuses: Aus dem Prozess-Analysenkühler muss prinzipbedingt relativ viel Wärme abgeführt werden. Zudem sollte eine Lösung gefunden werden, die es erlaubt, die aktuelle Temperatur des Prozess-Analysenkühlers sowie Statusmeldungen der verbauten Komponenten des Analysenkühlers abzulesen.
Die Lösung von R. Stahl basiert auf einem individuell angepassten druckfesten Gehäuse, das mit einer ebenfalls druckfesten Sichtscheibe ausgestattet ist, die den Blick auf Temperaturwerte und Statusinformationen des Analysenkühlers erlaubt. Der Kühler wurde so im Gehäuse positioniert, dass die eingetragene Wärme zuverlässig abgeführt werden kann. Auch das Zündschutzkonzept im Gehäuse wurde maßgeschneidert angepasst. Denn Wasserstoff ist in Bezug auf den Explosionsschutz ein anspruchsvolles Gas: Es kann mit Sauerstoff beziehungsweise mit der Umgebungsluft äußerst explosionsfähige Gemische bilden (Knallgas) – und das in einem sehr breiten Explosionsbereich. Gemische mit einem Gehalt zwischen 4 und 77 Volumenprozent können explodieren – dafür ist nur eine sehr geringe Zündenergie (0,02 mJ) nötig. Damit gehört Wasserstoff in die gefährlichste Zündgruppe IIC. Extrem ist auch die hohe Flammausbreitungsgeschwindigkeit, durch die Wasserstoffexplosionen sehr zerstörerisch wirken.
Weil die Experten von R. Stahl nicht nur über branchenspezifisches Know-how verfügen, sondern auch die genehmigungsrelevanten Details und Abläufe beherrschen und die Erwartungen der Prüfstellen kennen, konnte eine wirtschaftlich optimale Lösung erarbeitet werden. Diese wurde anschließend in Zusammenarbeit mit den Zulassungsbehörden zertifiziert. Die Spezialisten des Bereichs Customer Solutions sind in der Lage, auch die (Zulassungs-)Kosten in Abhängigkeit von der gewählten Zündschutzsart einzuschätzen, um so die wirtschaftliche Machbarkeit (Zielpreis) zu bewerten und in den Lösungen für ihre Kunden zu berücksichtigen.
Zulassung für den globalen Markt
Der Ex-fähige Prozess-Analysenkühler Modell GT5.EX der Firma Sun-Control-Analytik kann sowohl im europäischen (ATEX-)Raum als auch global (IECEx) in Zone 1 eingesetzt werden – ein Novum im Bereich der Analysenkühler. Das Gerät ist für Gasatmosphären der höchsten Explosionsgruppe IIC und Staubatmosphären der Gruppe IIIC zugelassen und erfüllt die Anforderungen der Temperaturklassen T4 beziehungsweise T6 (Oberflächentemperaturen 135 beziehungsweise 85 °C). Die Geräte können in Umgebungstemperaturen von 60 °C beziehungsweise 40 °C eingesetzt werden. Das ist unter anderem in einem spektakulären aktuellen Projekt wichtig: Mehr als 220 der Geräte werden im Megaprojekt NEOM eingesetzt, einer Elektrolyseanlage, die aktuell in Saudi-Arabien gebaut wird.
Weil die Produktionsprozesse von R. Stahl längst für den anspruchsvollen Bereich von Komponenten für den Explosionsschutz zertifiziert sind, lässt Sun-Control-Analytik ihre eigen gefertigten Kühlmodule in ein Ex-fähiges Gehäuse des Spezialisten im württembergischen Waldenburg integrieren. Aus Anwendersicht ist allerdings nicht nur der Einsatz von sicheren Komponenten für einen funktionierenden Explosionsschutz wichtig. Zu den Betreiberpflichten gehören auch die Gefährdungsbeurteilung, die sachgerechte Inbetriebnahme, regelmäßige Prüfungen, die Wartung und Instandsetzung von Anlagenkomponenten und die Dokumentation. Aufgaben, die eine Menge Know-how in Sachen Explosionsschutz erfordern. Dieses Wissen stellen die Spezialisten von R. Stahl in eigenen Lehrgängen und Qualifizierungsprogrammen zur Verfügung – und werden damit ihrem Anspruch, One-Stop-Shop für alle Aspekte des Explosionsschutzes zu sein, gerecht.
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