Industrie + Technik

Wasserstoff in Europa | Eine Studie des Fraunhofer-Instituts für System- und Innovationsforschung und der Deutschen Energieagentur empfiehlt EU-Ländern, stärker zu kooperieren, um Wasserstoffpotenziale auszuschöpfen. Es bestehe ein großes Ungleichgewicht beim Verhältnis der Investitionsmengen in eine Wasserstoffindustrie und bei den Potenzialen zur günstigen Wasserstoffherstellung der einzelnen europäischen Regionen. Zudem werde Deutschland trotz aller Anstrengungen ein Wasserstoff-Importland sein.Zur Projektseite: <a href="https://hypat.de" target="_blank">hypat.de</a>H2 und andere Chemikalien produzieren | Wasserstoff mit Energie aus erneuerbaren Quellen herzustellen wird wirtschaftlicher, wenn Unternehmen gleichzeitig Chemikalien produzieren. Mit Solarenergie für die Wasserelektrolyse produzierter, grün genannter Wasserstoff ist bislang teurer als grauer Wasserstoff aus Erdgas. Wie sich das ändern lässt, zeigt eine Studie aus dem Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) und der Technischen Universität Berlin.Zur Studie: doi: 10.1038/s41467-023-41742-4Produktionskosten | Eine Metastudie zeigt Vorteile von H2, erzeugt mit heimischen erneuerbaren Energiequellen. Die Kosten hierzulande lägen im Jahr 2030 zwischen 7 und 13,5 Ct•kWh–1 und damit meist unter den Bereitstellungskosten von H2, der per Schiff zu uns kommt (bis zu 20,5 Ct•kWh–1). H2-Import per Pipeline ist generell günstiger.Zur Studie: doi: 10.48506/opus-8344Nachfrageentwicklung | Die Fachhochschule Erfurt hat den deutschen Wasserstoffbedarf bis zum Jahr 2050 ermittelt. Die Simulation beruht auf einer ökonomischen Optimierung, die aktuell geltende politische Ziele zur Nachhaltigkeit berücksichtigt.Zur Studie: <a href="https://t1p.de/unmh6" target="_blank">t1p.de/unmh6</a>Stromspeicher | CH4 speichert Strom bis zu 40 Prozent günstiger als H2 dies tut, außer er würde unterirdisch in Salzkavernen gespeichert. Das zeigt eine Simulation von Forscher:innen der TU Berlin und des Potsdam-Instituts für Klimafolgenforschung. Sie untersuchten dafür Wetterdaten aus 71 Jahren.Zur Studie: doi: 10.1016/j.joule.2023.10.001Industrieforschung | Seit Einführung der steuerlichen Forschungsförderung im Jahr 2020 hat die Chemie- und Pharmaindustrie bis Ende März 2023 fast 400 Anträge mit 1300 Vorhaben eingereicht; 90 Prozent wurden gefördert, mit insgesamt 110 Mio. Euro. Wie gut diese Forschungszulage angenommen wird, untersuchte eine Studie des ZEW Mannheim und des Center für Wirtschaftspolitische Studien der Universität Hannover im Auftrag des Verbands der Chemischen Industrie.Zur Studie: <a href="https://t1p.de/4l4d9" target="_blank">t1p.de/4l4d9</a>Rohstoffverbrauch | Eine Studie des Umweltverbands BUND zeigt, was Chemiefirmen wo in Deutschland produzieren und wie viel Energie und Ressourcen sie dabei verbrauchen. Demnach ist die deutsche Chemieindustrie der größte fossile Rohstoffverbraucher und Treiber der Ressourcen- und Energiekrise. Die Studie ordnet den Verbrauch einzelnen Produkten zu, darunter Polyethylen, Polypropylen und Bisphenol A.Zur Studie: <a href="https://t1p.de/92k6v" target="_blank">t1p.de/92k6v</a>Maren Bulmahn

Kurz notiert

Kosten sparen, Bedarf ermitteln, Strom erzeugen

Wasserstoff in Europa | Eine Studie des Fraunhofer-Instituts für System- und Innovationsforschung und der Deutschen Energieagentur empfiehlt EU-Ländern, stärker zu kooperieren, um Wasserstoffpotenziale auszuschöpfen. Es bestehe ein großes Ungleichgewicht beim Verhältnis der Investitionsmengen in...

Pumpen sind Schlüsselkomponenten chemischer Prozesse und beeinflussen die Sicherheit der gesamten Anlage. Wie Doppelmembranpumpen Leistungsfähigkeit und Ausfallschutz verbessern.Pumpen, die fest in chemische Anlagen integriert sind, sind maßgeblich verantwortlich für einen reibungslosen Prozessablauf. Sie fördern beispielsweise Flüssigkeiten. Aufgrund der allgemeinen Risiken in chemischen Prozessen stellt die Chemieindustrie spezielle Anforderungen an die Prozesspumpen einer Anlage. Die richtige Wahl, Installation, Wartung und Überwachung ermöglichen sichere und effiziente chemische Vorgänge.Die Beschaffenheit der Pumpen muss diesen Anforderungen standhalten. So müssen die Komponenten chemikalien- und korrosionsbeständig und zudem oft explosionsgeschützt sein. Solche Anforderungen erfüllen Doppelmembranpumpen (<link href="#nadc20234139603-fig-0001">Abbildung rechts).<figure xml:id="nadc20234139603-fig-0001"><figure><img alt="image" src="https://media.graphassets.com/vDf3SZANTlunD6EPTOXe"><figcaption><label>Abb.1: </label>Doppelmembranpumpe. Druckluft (blau) lässt über Zuführung und Ventilsteuerung beide Membranen oszillieren. So wird angesaugt (rot), wenn sich das Volumen der Förderkammer vergrößert (Phase 1), und wenn sich die Membran zurückbewegt, wird die Luft wieder in die Druckleitung wieder ausgestoßen (gelb, Phase 2).</figcaption></figure></figure><h2 type="main">Kunststoff statt Edelstahl</h2>Für Chemiepumpen ist das Material wichtig. Der in anderen Branchen bewährte Edelstahl eignet sich beispielsweise häufig nicht für die Chemieindustrie, da er von Laugen und Säuren angegriffen wird. Stattdessen sind die Pumpen des Herstellers Timmer für die Chemie mit einem Kunststoffgehäuse ausgestattet. Das Polytetrafluorethylen (PTFE) ist beständig gegen solche Chemikalien.Die Materialauswahl muss ganzheitlich gedacht und selbst auf Ebene der einzelnen Pumpenkomponenten optimal umgesetzt werden. Auf dem Markt gängig sind beispielsweise im Kunststoffgehäuse verschraubte Gewindehülsen. Durch externe Einflüsse wie Temperaturschwankungen ändert das Material seine Form, und das Gehäuse neigt dann zu Undichtigkeiten an den Verbindungen.Timmer verwendet bei seinen Pumpen eine Bauweise, die die hochbeständigen Kunststoffbauteile mit Medienkontakt durch Zuganker verbindet. Die Kraft der Zuganker verteilt sich durch großflächige Verstärkungsbleche gleichmäßig und minimiert Kunststoffverformungen.<h2 type="main">Lebensmittel- und pharmatauglich</h2>Um maximalen Schutz zu gewährleisten, umfassen Edelstahlbleche die Pumpe und stabilisieren die gesamte Konstruktion. Wichtig ist hierbei: Das Metall kommt mit dem Medium im Pumpeninneren nicht in Kontakt. Lediglich der auf Beständigkeit geprüfte Kunststoff umschließt das verarbeitete Medium – und bringt einen weiteren Vorteil: Das Material entspricht den Anforderungen der US-amerikanischen Lebensmittel- und Pharmabehörde (Food and Drug Administration, FDA).Lebensmittelverträglichkeit ist auf den ersten Blick in der Chemieindustrie nicht wichtig. Aber diese Industrie ist maßgeblich an der Herstellung pharmazeutischer Produkte beteiligt. Auch wenn das Endprodukt, etwa eine Schmerztablette, keine Pumpe berührt – die einzelnen Substanzen durchlaufen in mehreren Prozessen eine Pumpe. In den Chemiepumpen kommen diese Vorprodukte dann lediglich mit Materialien in Berührung, die FDA-konform sind.<h2 type="main">Konstruiert, um dicht zu sein</h2>Für die Prozesssicherheit ist die optimale Dichtigkeit der Pumpen wichtig, worauf Timmer in der Produktentwicklung besonders achtet. Das Unternehmen konstruiert nach einer simplen Regel: Je weniger Dichtflächen es gibt, desto weniger Möglichkeiten einer Undichtigkeit bestehen. Daher sind die Chemiepumpen mit nur vier Dichtstellen versehen. Herkömmliche Pumpen sind im Medienteil an bis zu zwölf Stellen abgedichtet.Die einzelnen Komponenten sind aufeinander abgestimmt. So lassen sich die Bauteile bei Bedarf schnell austauschen. Die minimierte Verschleißteilzahl verringert den Wartungsaufwand und erhöht die Standzeiten.In der Chemieindustrie ist zudem der Explosionsschutz wichtig. Eine Richtlinie (atmosphères explosibles, Atex) spezifiziert die Produktanforderungen für den Explosionsschutz. Timmer konstruiert und fertigt Chemiepumpen, die diese Richtlinie erfüllen. Das Unternehmen erreicht dies über die Materialien und reduziert so explosionsgefährliche elektrostatische Aufladungen.<h2 type="main">Einfacher Zugang bei Reparaturen</h2>Fällt eine Pumpe aus, treten im schlimmsten Fall gefährliche Stoffe aus, die gesundheitliche Folgen für Menschen haben und die Umwelt gefährden. Außerdem sind lange Stillstandzeiten mit wirtschaftlichen Schäden für Anwender verbunden. Durch rechtzeitige Wartung und schnelle Reparaturen können Unternehmen Probleme frühzeitig erkennen und beheben, bevor sie zu größeren Schäden führen. Daher sind die Chemiepumpen serienmäßig mit einem Sensor ausgestattet, der ihren Zustand überwacht. Dieser lässt sich in das Prozessleitsystem des Anwenders integrieren (<link href="#nadc20234139603-fig-0002">Abbildung rechts unten).<figure xml:id="nadc20234139603-fig-0002"><figure><img alt="image" src="https://media.graphassets.com/BfMYlyegQBGPsL6Lio8T"><figcaption><label>Abb.2: </label>Der Sensor (Detailaufnahme) der Chemipumpen überwacht den Zustand der Pumpe und lässt sich in das Prozessleitsystem des Anwenders integrieren. Foto: Timmer</figcaption></figure></figure><h2 type="main">Bei Fehlern alarmieren</h2>Der Sensor zeigt den Zustand der Pumpe in Echtzeit und schlägt über ein Zusatzsystem im Fall einer Fehlermeldung Alarm. Das Unternehmen kann dabei selbst entscheiden, wie die Pumpe in das System integriert werden soll und welche Daten sie anzeigt. Meldet der Sensor einen Fehler und macht damit eine Reparatur notwendig, profitieren Servicetechniker davon, dass die Pumpen leicht zugänglich sind. So lassen sich die Ventilkugeln und -körbe ohne Demontage der Seitendeckel austauschen. Spezialwerkzeug ist dabei nicht notwendig.Für einen reibungslosen Ablauf sorgt das Herzstück der Pumpe, ein spezielles Keramiksprungventil, das verschleißarm ist. Sämtliche Reibpaarungen des Ventils bestehen aus Keramik verbunden mit geschliffenen Schiebern aus Hochleistungskunststoffen. Das führt zu einem minimalen Verschleiß im Ventil selbst.Um die Standzeiten der Membranen zu erhöhen, setzt Timmer auf das Kurzhubprinzip. Der reduzierte Hubweg schont die Membranen. Stefan Anstöter sagt: „So simpel der Aufbau unserer Chemiepumpen ist, so komplex arbeiten die einzelnen Komponenten zusammen.“<h2 type="main">Der Autor</h2>Der Autor Stefan Anstöter ist Produktmanager beim Hersteller von Produkten und Sonderlösungen zu Pneumatik, Pumpen, Vakuumtechnik und Vakuumhebetechnik Timmer, Neuenkirchen. <a href="https://www.timmer.de" target="_blank">www.timmer.de</a>

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