Normen beim Aufbau einer sicheren und zuverlässigen Wasserstoffinfrastruktur
Immer mehr Länder haben ihre nationalen Strategien veröffentlicht, um in den kommenden 10 bis 20 Jahren entsprechende Wasserstoffinfrastrukturen aufzubauen. So wurde in Deutschland das nationale Programm im Herbst 2020 veröffentlicht. Südkorea legte Anfang 2021 ein nationales Wasserstoffgesetz vor. Und in Großbritannien wurde die nationale Wasserstoffstrategie im August 2021 öffentlich. Allen diesen Papieren ist gemeinsam, dass es nicht nur große Erwartungen an die Chancen von Wasserstoff als Energieträger der Zukunft gibt, sondern auch ein entsprechendes Bewusstsein für die Sicherheitsrisiken, die bei der Errichtung einer grünen Wasserstoffinfrastruktur berücksichtigt werden müssen.
Beispiel Wasserstoff: wie Normungsorganisationen den Fortschritt unter Beibehaltung eines hohen Sicherheitsniveaus unterstützen
Bisher wurden Geräte zur Erzeugung von grünem Wasserstoff (Elektrolyseure, tragbare Brennstoffzellen und Wasserstoffextraktoren) und Brennstoffzellenanlagen, die Wasserstoff direkt verwenden, nicht regelmäßig auf ihre Sicherheit überprüft. Jetzt erfolgt die Gewährleistung der Sicherheit in drei Schritten:
- technologische Sicherheit in der Entwurfsphase,
- eine Vor-Ort-Prüfung nach Fertigstellung einer Anlage und
- jährliche Sicherheitskontrollen.
Die Entwicklung des Wasserstoffs zum Energieträger der Zukunft ist ein gutes Beispiel dafür, wie gut die internationale Zusammenarbeit zwischen den Normungsorganisationen ISO und IEC funktioniert und wie die Konformitätsbewertung der IEC den Aufbau einer sicheren und zuverlässigen Infrastruktur unterstützen kann.
Betrachtet man die typische Wertschöpfungskette des grünen Wasserstoffs, so besteht diese aus den Hauptelementen Elektrolyse, Transport und Speicherung von Wasserstoff, Verteilung an die Endverbraucher und dem letzten Schritt der Umwandlung der chemischen Energie des Wasserstoffs in elektrische Energie durch Brennstoffzellen.
Das Technische Komitee TC 105 der IEC befasst sich mit der Brennstoffzellentechnologie. Es gibt eine Reihe neuer Normen, welche sich mit der Sicherheit von tragbaren Brennstoffzellensystemen IEC 62282-5-100 (Mai 2019) und der Sicherheit von stationären Brennstoffzellensystemen IEC 62282-3-100 (September 2020) auseinandersetzen. Eine Norm, die die Sicherheit von Brennstoffzellenmodulen beinhaltet, nähert sich dem Endstadium.
Die übrigen Elemente der genannten Wertschöpfungskette werden größtenteils vom ISO TC 197 abgedeckt. Um einen umfassenden Überblick über alle sicherheitsrelevanten Aspekte der Wasserstofferzeugung, -umwandlung, -transport und -verteilung zu erhalten, ist der Technische Bericht ISO/TR 15916 (2015): "Grundlegende Überlegungen zur Sicherheit von Wasserstoffsystemen" zu empfehlen. Eine neue Version ist derzeit beim ISO TC 197 in Vorbereitung. Die internationale Norm ISO 22734 (September 2019) beinhaltet "Wasserstoffgeneratoren unter Verwendung von Wasserelektrolyse - Industrielle, kommerzielle und private Anwendungen". Eine weitere Norm, ISO 19880-1 (März 2020), befasst sich mit gasförmigem Wasserstoff - Tankstellen - Teil 1: Allgemeine Anforderungen. Beide Normen fordern bereits bei der Planung einer Anlage eine umfassende Risikoanalyse. Für alle bereits dort verzeichneten Gefährdungen müssen geeignete Sicherheitsmaßnahmen vorgesehen werden.
Eine der wichtigsten Gefahren von Wasserstoff liegt in seiner leichten Entflammbarkeit und seiner Explosionsneigung. Daher steht der Explosionsschutz besonders im Fokus der Sicherheitsnorm. In beiden Normen sind alle Anforderungen an den Explosionsschutz direkt auf die entsprechenden IEC TC 31-Normen bezogen. Es ist eine Zoneneinteilung nach IEC 60079-10-1 zu machen. Die Installation muss nach IEC 60079-14 erfolgen und eine regelmäßige Inspektion und Wartung nach IEC 60079-17 wird vorgeschrieben. Wenn die installierten elektrischen und sonstigen Betriebsmittel explosionsgeschützt sein müssen, erfolgt die Ausführung nach den entsprechenden Normen für Schutzverfahren IEC 60079-0 ff. und IEC 80079-36 f.
Durch die perfekte Abstimmung zwischen den Normen zweier unterschiedlicher Organisationen ist es möglich, Elemente der Wasserstoff-Wertschöpfungskette in die bestehenden Konformitätsbewertungssysteme der IEC zu integrieren. Da das IECEx-System seit vielen Jahren Geräte für den Einsatz in potenziell gefährlichen Wasserstoffatmosphären prüft und zertifiziert, ist die problemlose Integration der Prozesse der Wasserstofferzeugung möglich.
Das ist ein weiteres Beispiel für die Fähigkeit globaler Normungsorganisationen, den technischen Fortschritt unter Beibehaltung eines hohen Sicherheitsniveaus zu unterstützen.
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