ArcelorMittal-Stähle in Europas erster Wasserstoff-Pipeline

ArcelorMittal-Stähle werden bereits in Europas erster zertifizierter Wasserstoff-Pipeline verwendet - einem 450 km langen Netz, das von SNAM zur Versorgung Italiens mit Wasserstoff entwickelt wurde. Die von Corinth Pipeworks (CPW) gefertigten Rohre bestehen aus der Stahlsorte L415ME von ArcelorMittal und wurden gemäß den Anforderungen der Norm ASME B31.12 Option B zertifiziert.

 „Für dieses Projekt haben wir einen robusten neuen Stahl geliefert, der der Versprödung widersteht und Wasserstoffgas sicher durch Europa transportiert“, erklärt Frederic Bouchaud, ArcelorMittal Account Manager für Öl- und Gaspipelines. „Die Güte ist ein hochwertiger Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt, hervorragender Reinheit, einem homogenen Gefüge und geringen Schwefel- und Phosphorgehalten. Sie ist auch in sehr großen Breiten erhältlich.“

Der Stahl für die Rohre wurde von ArcelorMittal Europe - Flat Products in seinen Werken in Fos-sur-Mer, Frankreich, und Bremen, Deutschland, hergestellt. Nach der Umformung durch CPW wurden die Rohre im Labor bei maximalem Druck und 100 Prozent Wasserstoff getestet. Die Tests haben die Sicherheit des Stahls bewiesen und werden es ermöglichen, die Pipeline mit etwa 70 Prozent der Kapazität zu betreiben, was deutlich über dem heute verfügbaren Standard liegt.



Widerstandsfähigere Freileitungsmasten

Es werden neue Übertragungsmasten für den Stromtransport entwickelt, um die Menge an Wind-, Solar- und Wellenenergie, die zu den Verbrauchern gelangt, zu maximieren. Für die neuen Masten werden fortschrittliche hochfeste Stahlsorten (advanced high strength steel grades - AHSS) verwendet, die von ArcelorMittal Europe - Flat Products hergestellt werden. Diese Stahlsorten werden auch in Windkrafttürmen verwendet und bieten eine deutlich verbesserte Widerstandsfähigkeit gegenüber Windlasten.

ArcelorMittal Europe - Flat Products hat erst kürzlich AHSS-Güten an einen führenden Pionier bei der Entwicklung neuer Stromturmkonstruktionen geliefert.

Transport von grüner Energie

Mit dem Ziel der Europäischen Union, bis 2050 der erste kohlenstoffneutrale Kontinent zu werden, drängen neue und umweltfreundlichere Kraftstoffe auf den Energiemarkt. Einige davon, wie z. B. grüner Wasserstoff, stellen den Energietransportsektor vor besondere Herausforderungen. ArcelorMittal arbeitet aktiv mit Kunden, Forschern und Aufsichtsbehörden zusammen, um neue Stahlsorten und Prüfmethoden zu definieren, die die Verteilung grüner Energie in der EU ermöglichen werden. Diese Bemühungen haben bereits zur Lieferung von Rohren für eine neue Hochdruck-Wasserstoffpipeline geführt, die über fast 450 Kilometer durch Italien verläuft. Da die Nachfrage nach sauberer Energie jedoch täglich steigt, bleibt noch viel zu tun.


Sicherheitsüberlegungen

Die Verfügbarkeit von Wasserstoff, der aus erneuerbaren Energien hergestellt wird (so genannter grüner Wasserstoff), und sein Transport sind ein wesentlicher Bestandteil der europäischen Bemühungen um eine kohlenstoffneutrale Kreislaufwirtschaft. Wasserstoff weist jedoch einige besondere Sicherheitsaspekte auf.

Im Gegensatz zu bestehenden Kraftstoffen wie Erdgas hat Wasserstoff ein sehr kleines Atom. Die Größe der Teilchen erleichtert es den Wasserstoffatomen, in den Stahl einzudringen und dessen Eigenschaften zu verändern. Mit der Zeit kann der Stahl seine Fähigkeit verlieren, Brüchen standzuhalten.

Neue Normen erforderlich

Um diesem Problem entgegenzuwirken, haben internationale Organisationen wie die American Society of Mechanical Engineers (ASME) Normen festgelegt, die den Betriebsdruck von Wasserstoffpipelines begrenzen. Im Falle der ASME wurde der empfohlene Betriebsdruck für Wasserstoffpipelines auf 20 Prozent des Drucks für Erdgas gesenkt. Das bedeutet, dass weniger Wasserstoff - und damit weniger Energie - transportiert werden kann.

„Die Festlegung einer neuen Norm für Wasserstofftransportrohre ist eine wichtige Priorität für die EU und den Energiesektor“, sagt Olivier Brun, Portfolio Director im Bereich Industrie bei ArcelorMittal Global R&D. „Das wird es den Betreibern ermöglichen, ihre Pipelines mit voller Kapazität zu nutzen und einen großen Beitrag dazu leisten, den Bedarf an diesem bemerkenswerten Kraftstoff zu decken.“

Um diese Bemühungen zu unterstützen, ist ArcelorMittal Teil der Clean Hydrogen Alliance der Europäischen Union. ArcelorMittal ist auch ein aktives Mitglied von Horizon Europe, dem wichtigsten EU-Finanzierungsprogramm für Forschung und Innovation im Bereich der grünen Energie.

Co-engineering-Partner gesucht

Vor zwei Jahren begann ArcelorMittal zu erforschen, wie sich unsere Stähle für Erdgaspipelines mit Wasserstoff verhalten. „Wir haben auch erhebliche Anstrengungen unternommen, um unser internes Wissen über den Wasserstofftransport auszubauen“, sagt Nuria Sanchez Mourino, Projektleiterin bei ArcelorMittal Global R&D. „Unsere Methodik und unsere Testausrüstung haben es uns ermöglicht, CPW bei der Entwicklung der neuen Rohre für das SNAM-Wasserstoffnetz zu unterstützen. Und wir werden weiterhin in unser Know-how und unsere Werkzeuge investieren.“

Die Teams von ArcelorMittal sind aktiv auf der Suche nach Kunden, mit denen sie zusammenarbeiten können, um ihr Stahlangebot für den Transport von Wasserstoff und anderen Gasen wie Kohlendioxid zu entwickeln. „Zeigen Sie uns Ihr Projekt, und wir werden Ihnen helfen, die von Ihnen verwendeten Güten zu testen - und zu verbessern“, sagt Frederic Bouchaud, ArcelorMittal Account Manager für Öl- und Gaspipelines.

CO2 sicher transportieren

Kohlendioxid (CO2) ist ein weiteres Gas, das beim Transport besondere Sicherheitsanforderungen stellt. Das Gas findet in der Industrie, der Lebensmittel- und Getränkeherstellung sowie in chemischen Prozessen zahlreiche Anwendungen. Außerdem besteht ein zunehmender Bedarf an der Abscheidung, dem Transport und der Sequestrierung von CO2, um die Kohlenstoffemissionen der Industrie zu begrenzen.

Der Transport von CO2 birgt seine eigenen Herausforderungen. Die Temperatur des Gases kann sich aufgrund von Druckschwankungen in einer Pipeline schnell ändern. So kann beispielsweise ein Rohrbruch zu einem plötzlichen und dramatischen Temperaturabfall führen, der das CO2 erstarren lässt. Der schnelle Temperaturwechsel kann zur Versprödung und Rissbildung des Stahls führen.

Viele der bestehenden AHSS-Sorten von ArcelorMittal können für die Herstellung von CO2-Rohrleitungen mit einem hohen Maß an Sicherheit verwendet werden. Um jedoch die Kapazität und Sicherheit zu erhöhen, arbeitet ArcelorMittal gemeinsam mit seinen Kunden an der Entwicklung neuer Stähle und Stahllösungen für den CO2-Transport. Dazu gehören neue Güten und alternative Rohrkonstruktionen, bei denen Muffen eingesetzt werden, um das Ausfallrisiko zu begrenzen.

Text:
ArcelorMittal Europe Communications
Constructalia

Bilder:
Corinth Pipeworks
Corona Borealis Studio, Scharfsinn, XONIX/shutterstock.com