INSTALLATIE EN GEREEDSCHAP
Install Magazine 996 – maart 2024

Compatibiliteit van koper met waterstof

Duits onderzoek naar bestandheid van koperinstallaties

Groene waterstof wordt gezien als een manier om gebouwenverwarming koolstofneutraal te maken. Dat veronderstelt dan wel dat de huidige binneninstallaties zonder al te veel problemen verder gebruikt kunnen worden. Het Kupferverband, de Duitse organisatie van de kopersector liet dan ook onderzoek uitvoeren naar de interactie tussen waterstof en koper, met vragen als: wordt waterstof opgenomen door koper, wat is de invloed op de mechanische eigenschappen, en moet er een speciale keuring komen voor materialen in contact met waterstof? De conclusie was dat het gebruik van kopercomponenten geen probleem stelt, maar dat het grootschalig gebruik van waterstof om andere redenen voorlopig niet aan de orde is.

Betere kennis van effecten van waterstof

Aan de Ruhr-Universität Bochum werd materiaalonderzoek uitgevoerd. Volgens onderzoeker Jens Jürgensen is er een betere kennis van beschadigingsprocessen door waterstof nodig. Dat moet leiden tot een specifieke proef voor mechanische belasting, waarmee men de veiligheid en levensduur van kopercomponenten in contact met waterstof kan garanderen. Onder invloed van waterstof worden metalen immers brozer. Fabrikanten moeten er dus voor zorgen dat de componenten voldoende bestand zijn tegen dit effect.

Bovendien maken waterstoftoepassingen doorgaans gebruik van hoge drukken (70-100 bar in leidingen, tot 1.000 bar in opslagvaten). Dat ligt op de grens van de mechanische belastbaarheid van vele componenten. Als het metaal dan nog eens brozer wordt onder invloed van de waterstof, kan dat tot defecten leiden. Naargelang het materiaal kunnen al zeer kleine waterstofconcentraties (enkele ppm) tot een significante verslechtering van de mechanische eigenschappen leiden. Hoe deze processen precies in hun werk gaan, wordt nog onderzocht.

Beloftevolle ontwikkelingen

Er werd een omvangrijk testprogramma opgesteld waarbij de mechanische eigenschappen van diverse koperlegeringen getest werden. Op die manier kwam men tot legeringen die een vergelijkbare weerstand hadden als hoogwaardige staaltypes, maar die ongevoelig waren voor de inwerking van waterstof. Het is dus wel degelijk mogelijk om componenten in waterstofbestendige koperlegeringen te ontwikkelen, die tegelijk alle typische voordelen van koper behouden, zoals corrosiebestendigheid, goede geleidbaarheid, niet-magnetisch… Dergelijke materialen zijn probleemloos toepasbaar in woninginstallaties.

Nog niet meteen waterstof in het gasnet

Op dit ogenblik is er in Duitsland 10% bijmenging van waterstof in de aardgasvoorziening toegelaten, en men bekijkt de mogelijkheid om dit te verhogen tot 20%. Uit alle tests blijkt dat zowel het verdeelnet als de toestellen een dergelijke bijmenging aankunnen. Recent werd een veldtest afgesloten waarbij 100 gezinnen bevoorraad werden met een gasmengsel met 20% waterstof. Op geen enkel vlak werden noemenswaardige problemen gemeld, terwijl de schadelijke uitstoot van de ketels merkbaar daalde. Toch is een bijmenging nog niet voor morgen, omdat er nog onvoldoende groene waterstof beschikbaar is.

Grijze waterstof injecteren is geen oplossing. De uitstoot van de ketels zelf daalt dan wel, maar bij de productie van grijze waterstof worden zoveel fossiele brandstoffen verbruikt, dat de totale milieubalans negatief is. Voorlopig is de bijmenging van waterstof dus geen optie, maar mocht er voldoende groene waterstof beschikbaar zijn, dan kunnen de huidige installaties dit aan.

Door Alex Baumans

Foto’s: RUB