Die Energiewende ist in vollem Gange. Bis zum Jahr 2050 soll Deutschland die benötigte Energie hauptsächlich aus regenerativen Quellen wie Wind- und Wasserkraft, Sonnenenergie, Geothermie oder nachwachsenden Rohstoffen beziehen. Ein großes Problem bei diesem Vorhaben bilden bis jetzt aber die ungenügenden Speichermöglichkeiten für Energie. Power-to-X, also die Umwandlung von Stromüberschüssen in Brenn- oder Grundstoffe, wird deshalb als geeignete Technologie immer wichtiger. Bei herkömmlichen Kraftwerken ist der Fall einfach. Wird zum Beispiel im Winter oder bei Nacht mehr Elektrizität benötigt, dann kann einfach die Leistung leicht hochgefahren werden. Doch so einfach geht das vor allen Dingen bei erneuerbaren Energien nicht mehr. Denn was macht man an einem sonnigen, windigen Sommertag, an dem Tausende von Fototovoltaikanlagen auf Hochtouren laufen und die Windparks in Nordund Ostsee Unmengen an Energie produzieren?
In sogenannten Power-to-X-Verfahren lassen sich mit überschüssigem Strom wertvolle Brenn- und Grundstoffe herstellen. Bei PTG-Anlagen (Power-to-Gas) wird zum Beispiel Strom durch Elektrolyse in Wasserstoff umgewandelt. Dieser Wasserstoff kann in bestehenden Gasinfrastrukturen gespeichert, transportiert und bedarfsgerecht wieder bereitgestellt werden.
Das im thüringischen Föritztal ansässige Unternehmen Kyros Hydrogen Solutions bietet maßgeschneiderte Wasserstofferzeugungssysteme für alle Formen der Mobilität und Industrie an. Spezialisiert auf die Proton-Exchange-Membran-Technologie (PEM), ermöglicht Kyros Hydrogen Solutions die umweltfreundliche Erzeugung von Wasserstoff für Züge, Pkws, Lkws und sogar für die Industrie. In Sachen Messtechnik arbeitet das Unternehmen dabei mit Jumo zusammen. Das PEM-System benötigt Strom und Wasser. Eine halbdurchlässige Membran im Inneren besteht aus einem ionenleitenden Material, das nur die Wasserstoffionen (H+) durchlässt. Wenn Strom zugeführt wird, werden die Wassermoleküle an der Grenzfläche der Membran gespalten, was zu einem Strom durch das System und zu einem Sauerstoffausstoß führt. Die Wasserstoffionen passieren die Membran und verbinden sich mit den Elektronen, um Wasserstoff als Brennstoff zu bilden. In den sogenannten PEM-Elektrolyseuren wird Wasser mittels elektrischen Stroms in seine chemischen Bestandteile Wasserstoff und Sauerstoff gespalten. Nach der Trennung steht der Wasserstoff bereit, um in einem Wasserstoffverdichter komprimiert und anschließend gespeichert zu werden. Das komplette PEM-System ist in einem einzigen Container untergebracht und wird schlüsselfertig ausgeliefert. Im Inneren jedes Elektrolyseur-Containers befinden sich Protonenaustauschmembran-Stacks zur Erzeugung von Wasserstoffgas. Vor Ort wird lediglich eine Strom- und Wasserquelle benötigt. Die Größe der Behälter kann je nach Wasserstoffbedarf und der entsprechenden Systemgröße variieren. Das gesamte System wird durch eine SPS gesteuert.
Zentraler Rohstoff für diese Technologie ist entmineralisiertes Wasser, also Reinstwasser. Die Reinigung des Wassers erfolgt in mehreren Verfahrensstufen, die von der Vorfiltration über die Entsalzung bis zum Prozesswasser- Vorlagesystem führen. Zur Qualitätsbestimmung von Reinstwasser ist die Leitfähigkeit die zentrale Messgröße. Jumo-Sensoren werden bereits seit Langem zuverlässig zur Messung der Leitfähigkeit in Reinstwasser eingesetzt. Neu im Programm sind die digitalen Varianten Jumo Digiline CR/Ci. Zum Einsatz in Umkehrosmoseanlagen, Ionentauscheranlagen, Reinstwasseranwendungen und Pharmaanwendungen ist der CR-Sensor geeignet, der in Messbereichen von 0,05 bis 600 mS/cm arbeitet.
Die Jumo Digiline-Sensoren CR/Ci sind mit integrierter Elektronik oder abgesetztem Elektronikkopf und Kabelverbindung erhältlich. Mit der abgesetzten Variante können auch problematische Einbausituationen gut gemeistert werden (Wärmeabstrahlung, Vibrationen). Da die elektrolytische Leitfähigkeit stark temperaturabhängig ist, muss die Temperatur in die Bewertung mit einbezogen werden. Zu diesem Zweck ist in den Leitfähigkeitssensor Jumo Digiline CR ein PT 1000-Sensor integriert. Während des Messprozesses erfasst dieser die Mediumstemperatur, die anschließend in nachgeschalteten Messverstärkern entsprechend kompensiert wird. Die mediumsberührenden Teile des Sensors sind aus Edelstahl (316L) in elektropolierter Qualität (Ra < 0,8 μm) gefertigt. Für diese können Abnahmeprüfzeugnisse nach DIN EN 10204, 3.1, sowie Rauigkeitszertifikate (gemäß Ph. Eur. bzw. ASTM International) zur Verfügung gestellt werden. Die von Jumo verwendeten Dichtungen und Kunststoffe entsprechen den Anforderungen der FDA und sind physiologisch unbedenklich.
