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Wasserstoffverdichtung mit Schraubenkompressoren

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Autor: Elisabeth Terplan

Die ölfreien Schraubenverdichter der Baureihe VRW bringen große H2-Volumenströme auf höhere Zwischendrücke und stellen somit das Bindeglied zwischen Elektrolyseur und Hochdruckverdichtern dar Bild: AERZEN

7. Juni 2024 |  AERZEN beschäftigt schon seit Jahrzehnten mit dem Thema Wasserstoffverdichtung und verfügt daher über eine hohe Expertise in diesem Bereich. Besonders bewährt haben sich dabei die Schraubenverdichter der Baureihen VR und VMY für die Kompression.

Wasserstoff ist das leichteste vorkommende Element, wodurch eine Verdichtung grundsätzlich erschwert wird. Da es bezogen auf den Volumenstrom eine sehr niedrige Energiedichte aufweist (Energiegehalt pro Volumeneinheit), müssen bei großen Elektrolyseanlagen auch dementsprechend hohe Volumenströme verdichtet werden, was sich auf die Baugrößen und damit auf Investitionskosten, Aufstellungsflächen usw. des Maschinenequipments auswirkt. Außerdem ist Wasserstoff sehr reaktiv, also leicht entzündlich. Besondere Beachtung gilt daher dem erforderlichen Explosionsschutz. Die Bildung eines zündfähigen Gemisches mit dem Luftsauerstoff muss auf jeden Fall vermieden werden.

Schraubenkompressoren für die Verdichtung von Wasserstoff

Für die Verdichtung von Wasserstoff im Niederdruckbereich stellen Schraubenkompressoren eine sinnvolle Lösung bzw. Ergänzung zu Hochdruckkompressoren dar. Durch ihre bauartbedingte innere Verdichtung ohne freie Massenkräfte sind Schrauben vor allem zuverlässige und flexible Dauerläufer mit geringster Wartungsintensität und vergleichsweise geringen Betriebskosten im Voll- und Teillastbetrieb. Das Sortiment von AERZEN umfasst sowohl ölfreie (Baureihen VRA und VRW) als auch ölgeflutete (Baureihe VMY) Ausführungen und erreicht Bestnoten in den Bereichen Effizienz, Bauraum, Wirtschaftlichkeit sowie Prozesssicherheit. Alle Lösungen werden von den AERZEN-Prozessgasspezialisten passgenau auf den kundenindividuellen Prozess abgestimmt.

VRW: Maximale Effizienz und erhöhter Differenzdruck in einer Stufe

Die ölfreien Verdichter der Baureihe VRW (Volumenströme bis 6.000 m3/h, Differenzdrücke von 3 bis 9 bar) wurden speziell für die Verdichtung von gesättigtem Elektrolyse-Wasserstoff mit bisher unerreichter Effizienz und Differenzdruck entwickelt. Die Verdichtung basiert auf dem Prinzip der ölgefluteten Schraubenverdichter – mit einem kleinen, aber feinen Unterschied: Das Öl wurde durch Wasser ersetzt. Das Wasser dient sowohl zur Kühlung des Gases als auch zur Spaltabdichtung und ermöglicht eine Verdichtung auf höhere Differenzdrücke mit hohem Wirkungsgrad. Somit kann diese Stufe eine zweistufige Anlage mit klassischen ölfreien Schraubenverdichtern ersetzen und ist dabei sogar noch energieeffizienter.

VMY: Höchste Differenzdrücke, maximale Flexibilität

Die öleingespritzten Schraubenverdichter der Baureihe VMY liefern die höchsten Differenzdrücke bzw. Druckverhältnisse im AERZEN Produktportfolio (Volumenströme von 190 bis 23.000 m3/h, Differenzdrücke von 3 bis 20 bar) . Sie sind unempfindlich gegenüber schwankenden Prozessparametern und Gaszusammensetzungen und mit einem Steuerschieber zur stufenlosen Regelung des Volumenstroms ausgestattet. Der Antrieb des Nebenrotors erfolgt nicht über Steuerzahnräder (wie bei ölfreien Verdichtern), sondern über direkte Kraftübertragung des angetriebenen Rotors. Die Öleinspritzmenge regelt die Auslasstemperatur und stellt bei Gasen mit kondensierbaren Bestandteilen sicher, dass stets oberhalb der spezifischen Taupunkttemperaturen verdichtet wird. So wird das Ausfallen von Wasser ins Öl-/Gasgemisch zuverlässig verhindert.

 

(Quelle: Aerzenener Maschinenfabrik /2024)

 

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