In den weltweit existierenden Wasserstoffkavernen (Großbritannien und USA) wurde bisher noch nie direkt in Wasserstoff gemessen. Typischerweise ist nur Logging im solegefüllten Innenstrang oder Hohlraumvermessung mit Ultraschall in der komplett mit Sole gefluteten Kaverne durchgeführt worden. Diverse Projekte und Forschungsvorhaben zur Speicherung von Wasserstoff laufen aktuell, aber der Einsatz im Rahmen der Tests auf der Kaverne Zuidwending ZWA8A der N.V. Nederlandse Gasunie ist der erste reale Einsatz von Bohrlochsonden in einem wasserstoffgefüllten Bohrloch.

Im September 2021 sind damit erstmalig Ultraschallsonden direkt in Wasserstoff in eine Bohrung eingefahren worden. Im Vorfeld waren natürlich umfangreiche Voruntersuchungen im Hinblick auf die Eignung der zum Einsatz kommenden Materialien durchgeführt worden. Die gesamte Schleusentechnik war dafür bei Firma Hartmann Valves in Celle zu Beginn des Jahres geprüft worden.

Die Materialien, aus denen die Ultraschallsonden (SoMIT-Sonde und BSF2) gefertigt sind, waren im Vorfeld als geeignet befunden worden.

Bei der nun erfolgten Messung unter Wasserstoff galt das Interesse primär der Durchführung eines Dichtheitstests mit dem SoMIT-Verfahren, um nachzuweisen, dass dieses Verfahren auch in wasserstoffgefüllten Bohrlöchern sicher und mit der erforderlichen Genauigkeit angewendet werden kann. Es sollten aber auch darüberhinausgehende Tests mit einer BSF2- Echosonde durchgeführt werden, um erste Erkenntnisse über den Einsatz einer Echosonde zu erhalten.

Alle bei Einsatz beteiligten SOCON-Mitarbeiter erhielten im Vorfeld eine spezielle Unterweisung zum Thema „Besonderheiten bei Arbeiten auf wasserstoffgefüllten Kavernen“, um auf die gegenüber einer Vermessung auf erdgasgefüllten Kavernen abweichenden Rahmenbedingungen bestmöglich vorbereitet zu sein (größerer Bereich für ein explosionsfähiges Gemisch, größere Gefahr durch mögliche statische Aufladung bedingt durch vorbeiströmenden Wasserstoff, etc.).
 

Die wesentlichen Ergebnisse des SoMIT-Tests sind:

• Das Verfahren kann auch unter Wasserstoff angewandt werden.
• Es ist volle Funktionsfähigkeit der Sonde in Wasserstoff gegeben.
• Die Ankoppelung des ausgesendeten Ultraschallsignals an das Medium Wasserstoff ist besser als an Stickstoff.
• Die erzielbaren Reichweiten sind größer und die Dämpfung des ausgesandten Ultraschallsignals ist geringer als in Stickstoff.

Die wesentlichen Ergebnisse des BSF2-Tests lassen sich folgendermaßen zusammenfassen:

• Die Echosonde ist voll funktionsfähig in Wasserstoff.
• Die Schallgeschwindigkeit (gemessen mit der BSF2-Schall- geschwindigkeitsmessstrecke) ist erheblich höher als in Stickstoff oder Erdgas.
• Der Taupunkt konnte gemessen werden, sodass auf den Feuchtigkeitsgehalt zurückgerechnet werden könnte.
• Im Vergleich zu Erdgas waren andere Messfrequenzen erforderlich.
• Für Ultraschallmessungen in Wasserstoff konnten extrem große Reichweiten erzielt und die Ergebnisse, die schon mit der SoMIT-Sonde festgestellt wurden, bestätigt werden.
   

Im Nachgang zu den Messungen werden sowohl die eingesetzten Sonden als auch Probestücke des Messkabels detailliert untersucht. Beim Messkabel liegt der Fokus der Untersuchungen u.a. auf möglichen Gefügeveränderungen und der Auswirkung auf die Duktilität. Die Sonden werden komplett zerlegt und alle Bauteile auf mögliche Auswirkungen oder Beschädigungen hin untersucht.

Die Ergebnisse dieser Untersuchungen wurden auf einem Socon-Kundenseminar vorgestellt.

Als Fazit bleibt festzuhalten, dass SOCON mit seiner Messtechnik sehr gut aufgestellt ist, um die Herausforderungen für Dichtheitsteste und für echometrische Vermessungen in wasserstoffgefüllten Bohrungen und Kavernen zu bewältigen. Die ersten Ergebnisse haben gezeigt, dass der eingeschlagene Weg bei der eingesetzten Technologie richtig ist.

Quelle: ECHONews SOCON September 2021

Frank Haßelkus