05.07.2021

Auswirkungen der Beimischung von Wasserstoff zum Erdgas auf den Explosionsschutz von Gasmess- und Gaswarngeräten

In unserem Beitrag vom 09. Juni 2020 Einsatz bestehender Messtechnik in Gasnetzen mit Wasserstoff-Anteilen sind wir auf die Eigenschaften von Wasserstoff, die Eignung unterschiedlicher Sensortechnik sowie den Explosionsschutz der Geräte beim Einsatz in Erdgas-Wasserstoff-Gemischen eingegangen. Wir wollen in diesem Beitrag an den Explosionsschutz der Geräte anknüpfen und dieses Thema aufgrund der Aktualität vertiefen.

ATEX Richtlinie Jedes Gasmess- bzw. Gaswarngerät, das zur bestimmungsgemäßen Verwendung in explosionsgefährdeten Bereichen nach ATEX-Richtlinie vorgesehen und entsprechend zertifiziert ist, hat eine eigene Kennzeichnung, die auf dem Gerät sichtbar ist. Sie beinhaltet verschiedene Informationen, die für den Explosionsschutz relevant sind. Anhand der Kennzeichnung unseres Gasmess- & Gaswarngerätes OLLI wollen wir verdeutlichen was dahinter steckt.

Explosionsgruppe Ein Bestandteil der Kennzeichnung ist die Explosionsgruppe. Gase und Gasgemische werden für den praktischen Explosionsschutz in drei Gruppen eingeteilt.

IIA: Hierunter fallen typischerweise Gase wie z. B. Methan, Ethan, Propan, etc. IIB: Hierunter fallen Ethylen, Kohlenwasserstoff und Gasgemische wie Stadtgas, das bis zu 60 Vol.-% Wasserstoff enthalten konnte IIC: Hierunter fällt z. B. reiner Wasserstoff (Wasserstoff Explosionsgruppe) Die höhere Explosionsgruppe schließt die jeweils niedrigere Explosionsgruppe mit ein, d. h. IIB schließt IIA ein.

Normspaltweite und Mindestzündenergie

Vor dem Hintergrund der vereinbarten Klimaschutzziele wird in Deutschland immer mehr Erdgasnetzen Wasserstoff beigemischt. Am Anfang waren es < 10% Beimischung, mit der aktuellen Version des DVGW Arbeitsblattes G 260 (Gasbeschaffenheit) sind nach Einzelfallprüfung bis zu 20% möglich und mittlerweile gibt es schon erste (Test-)Netze bzw. Forschungsprojekte mit 30% Beimischung. Daher stellt sich die Frage in welche Explosionsgruppe diese Erdgas-Wasserstoff-Gemische eingeteilt werden müssen und welche Kriterien hierfür hinzugezogen werden.

Im Bereich des elektrischen Explosionsschutzes (man kann auch vom Zündschutz sprechen) erfolgt die Bestimmung über die sogenannte Normspaltweite (NSW) und Mindestzündenergie (MZE).

Anhand der Normspaltweite wird die Zündfähigkeit eines Gasgemisches, welches über einen fest definierten Spalt austritt, bestimmt. Als Grenzspaltweite (MESG – Maximum Experimental Safe Gap) bezeichnet man die Spaltweite, bei der eine Zündung des Gemisches nach Austritt aus dem Spalt gerade nicht mehr möglich ist. Sie wird in einem normierten Verfahren für verschiedene Gasgemische bestimmt. Die Mindestzündenergie ist der Mindestwert der elektrischen Energie, die ein Gasgemisch in zündwilligster Zusammensetzung gerade noch entzündet. Dazu wird in einem normierten Verfahren die Zündfähigkeit von Gasen mit einem Normstromkreis bestimmt. Der ermittelte Mindestzündstrom bezogen auf den Mindestzündstrom von Methan ergibt das Mindestzündstromverhältnis (MIC – Minimum Ignition Current).


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