Megatrends: Volles Rohr, auf Draht

Voll war es in den Düsseldorfer Messehallen, als dort mit der Wire und der Tube die Weltleitmessen der Draht-, Kabel- und Rohrindustrien stattfanden. Mehrere Megatrends befeuern dabei die Branchen.

Insgesamt 2.600 Aussteller aus 65 Ländern haben sich Mitte April beteiligt, wie die Messe Düsseldorf als Organisatorin der beiden Ausstellungen mitteilt. Auf 119.000 m² Ausstellungsfläche in 16 Messehallen bildeten sie die gesamte industrielle Wertschöpfungskette ab. Angaben zu den Besucherzahlen liegen bisher nicht vor.

Hinter dem Andrang in Düsseldorf stehen eine ganze Reihe von Megarends, die der Draht- und der Rohrindustrie zu weltweitem Wachstum verhelfen. Oft sind die Anlagen aber gar nicht mal sichtbar, zum Beispiel im Gelsenkirchener Stadion. Eine Strecke von 5 km ist nötig, damit das Bier zu den über 60.000 Besuchern ausreichend fließen kann. Damit besitzt Schalke 04 eine der größten Bierpipelines der Welt.

Steril und leicht zu reinigen

Wichtig ist hier, wie die Rohre beschaffen sind. Ein Muss ist in der Getränkebranche Hygiene, Keimfreiheit und Sterilität im Herstellungsprozess, bei Lagerung und Transport sowie beim Ausschank. Hohlräume, Spalten, Toträume darf es nicht geben, die Rohre müssen gut zu reinigen sein – und Korrosion ist tabu. Dabei kommt es auf den Werkstoff an: Edelstahl oder auch Kunststoff sind geeignet, im Kombination mit der richtigen Geometrie.

Noch strenger sind die Anforderungen in der Pharmabranche. Hier stehen Sterilität und Hygiene über allem. Denn als Adern jeder Pharmaanlage sind die zahlreichen Rohre besonders gefordert. Weil es sich meist um komplexe Anlagen handelt, sind Sonderteile an der Tagesordnung.

Auch unser wichtigstes Lebensmittel kommt nicht ohne Rohre aus: das Wasser. Weltweit haben 2,2 Milliarden Menschen haben laut dem UN-Weltwasserbericht 2024 keinen Zugang zu sauberem Trinkwasser. Die Lage verschlechtert sich vor allem in Städten. Und das vor dem Hintergrund, dass das „Bevölkerungswachstum, sozioökonomische Entwicklungen und veränderte Konsumgewohnheiten den Wasserverbrauch jährlich um 1 % steigen“ lassen, wie die Unesco berichtet.

USA tauschen Bleirohre aus

Einen hohen Handlungsbedarf hat laut der Handelsförderung Germany Trade and Invest (GTAI) die US-Wasserversorgung. Vor allem Leitungen aus Blei müssen ausgetauscht werden. Im Rahmen des „Infrastructure Development and Jobs Act“ stellt die US-Regierung rund 50 Mrd. Dollar für die Modernisierung und den Ausbau des Wassersektors zur Verfügung. Davon sollen 35 Mrd. Dollar in die Frischwasserversorgung fließen. Der Bedarf ist allerdings noch größer: Die US-Umweltschutzbehörde EPA kommt zu dem Schluss, „dass allein zur Sicherung der Trinkwasserversorgung zwischen 2021 und 2040 rund 625 Mrd. US-Dollar benötigt werden“, berichtet GTAI.

Was hineinfließt, muss auch wieder abfließen: Wasserver- und -entsorgung sind zwei Seiten einer Medaille. Bei letzterem verschärft allerdings der Klimawandel die Anforderungen: Um Wetterextreme besser handhaben zu können, sind Abwässer und zunehmendes Regenwasser in Kanalisationen und Klärwerken bestmöglich zu regeln. Außerdem ist Trinkwasser effizienter zu befördern.

Digitalisierung erfasst Rohrleitungsnetze

Dafür sind die Rohre idealerweise Teil von digitalisierten Leitungsnetzen. „Digitale Lösungen können zu Einsparungen und Optimierungen“ führen, erläutert German Water Partnership (GWP), ein Netzwerk der deutschen Wasserwirtschaft. Durch die Vernetzung von Prozess- und Planungsdaten lasse sich die technische sowie organisatorische Prozess- und Wertschöpfungskette einer Wasserinfrastruktur abbilden.

Wasser 4.0 benötigt Quellen, aus denen Daten sprudeln. Daher werden beispielsweise Rohre des Leitungsnetzes und Behälter mit Sensorik ausgestattet, deren Daten erfasst und ausgewertet werden. „Daraus ergeben sich verschiedene datengetriebene Anwendungen, die auf eine Verbesserung des Systemverständnisses und der Systemüberwachung sowie auf Kontrolle abzielen“, erläutert ein beim Deutschen Verein des Gas- und Wasserfaches (DVGW) erschienener Fachbeitrag der Gelsenwasser AG.

Eine solche Digitalisierungsstrategie ist nur dann brauchbar, wenn es auch die Rohre sind. Daher werden beispielsweise Trinkwasserleitungen aus widerstandsfähigen Materialien gefertigt. So gewährleisten Kupfer, Edelstahl und bestimmte Kunststoffe eine Korrosionsbeständigkeit, um Gesundheitsschäden auszuschließen. Die Leitungen müssen Temperaturen und Drücken widerstehen sowie eine geringe Porosität aufweisen.

Energiebedarf führt zu Pipelineausbau

Doch den Menschen dürstet nicht nur nach Wasser, auch der Energiehunger wächst. Ob der Ausbau von Flüssiggas-Leitungen in den USA, neue Wasserstoffnetze in Europa oder Pipelines in China, Indien und Südostasien – es wartet Arbeit auf die Produzenten von Rohren und Hersteller von Anlagen zur Rohrbearbeitung.

Dabei zählt die Qualität: Pipelinestähle müssen die Langlebigkeit der Leitung sicherstellen. Hohe Betriebsdrücke verlangen den Rohren – einschließlich ihrer Verschweißungen – während des Transports des Mediums alles ab. Sie müssen teils hohen mechanischen Beanspruchungen sowie Umwelteinflüssen wie extremen Temperaturen standhalten. Die Rohrbranche muss die Qualität gleichzeitig mit günstiger Fertigung verbinden.

In Deutschland wird die Wasserstoffnutzung durch das neue H2-Kernnetz einen kräftigen Schub erhalten. Bis 2032 soll in Deutschland ein Leitungsnetz von über 9.000 km für den Wasserstofftransport entstehen. Es wird Teil eines europäischen Wasserstoffnetzes sein. Um Wasserstoff zu nutzen, müssen Produktionsstätten, Speicherorte und Abnehmer – wie Industrie- oder Gewerbeparks – verbunden werden. 60 % bereits vorhandener Leitungen sind für das neue Kernnetz von Gas auf Wasserstoff umzustellen, 40 % neu zu bauen.

Schon seit Jahren widmet sich Mannesmann Line Pipe dem Transport von Wasserstoff. „Mit dem Erfahrungswert sind wir nun auch in der Lage, kundenorientierte Lösungen für die Speicherung von Wasserstoff anzubieten“, ergänzt das Unternehmen. Mannesmann-Stahlrohre sind bereits seit geraumer Zeit als Wasserstoff-Röhrenspeicher im Einsatz.

Spezieller Stahl für Wasserstoffrohre

Auch andere Rohrhersteller sind bereit für den Wasserstoffeinsatz. So wurde die Wasserstoff-Transportleitung für das Hochdruck-Gasnetz von Snam in Italien zertifiziert. Die Zusammenarbeit zwischen Corinth Pipeworks und Snam hat „eine technisch und wirtschaftlich praktikable Lösung für den sicheren Transport von Wasserstoff unter hohem Druck durch großdimensionierte und hochfeste Stahlpipelines“ ergeben, erläutert Corinth Pipeworks. Die heute produzierten und im Gasnetz installierten Rohre könnten den Energiemix von morgen ermöglichen. Gemäß der Norm wurden die Stahlrohre der Qualität L415ME mit einem Außendurchmesser von 26“ und Dicken von 11,1 und 15,9 mm im Labor bei maximalem Druck und bis zu 100 % Wasserstoff getestet.
Das Unternehmen Benteler fertigt ebenfalls speziell für Wasserstoffanwendungen seine Hyresist-Rohre. Die nahtlosen Leitungsrohre unterstützen den Aufbau von Wasserstoff-Verteilnetzen und sind warmgewalzt, kaltgezogen sowie in mehreren Werkstoffklassen verfügbar. „Ein entscheidender Faktor für die Qualität der Hyresist-Rohre ist der hohe Reinheitsgrad der Stahlgüten, die wir in unserem Stahlwerk in Lingen herstellen. Optimierte mechanische Werte und die hohe Reinheit der Stahlwerkstoffe beugen einer Wasserstoffversprödung vor“, berichtet das Unternehmen.

Neben den niedriglegierten Stahlsorten X42 und X52, die gemäß EIGA-Richtlinie IGC Doc 121/14 zum Transport von gasförmigem Wasserstoff und Wasserstoffgemischen geeignet sind, hat Thyssenkrupp optimierte Werkstoffkonzepte für den Festigkeitsbereich bis X70 im Programm. „Diese Stähle sind im Hinblick auf die zu erwartenden Normanforderungen von Längs- und Spiralnahtrohren zum Wasserstofftransport optimiert – insbesondere in Bezug auf eingeschränkte Gehalte an Kohlenstoff, Phosphor und Schwefel“, erläutert der Stahlkocher.

Bei Wasserstoffrohren ist auf Korrosionsbeständigkeit zu achten. Dazu wird die Innenoberfläche daher „frei von Oberflächenabsätzen geliefert (gemäß ISO 3183)“, berichtet Mannesmann Line Pipe. „Weiterhin werden innere Angriffspunkte für den Wasserstoff durch eine garantierte Unterschreitung des Phosphor- und Schwefelgehaltes im Vergleich zur Eiga-Richtlinie auf ein Minimum beschränkt.“ Ein ebenfalls weiter abgesenktes Kohlenstoffäquivalent gewährleiste die Schweißbarkeit des Rohrwerkstoffes.

Rohre namhafter Hersteller sind bereits im Einsatz. So lieferte die Mannesmann Grossrohr GmbH Rohre zur Anbindung des LNG-Terminals Brunsbüttel. Die Leitung mit einem Durchmesser von DN 800 hat eine Länge von circa 54 km. Die 3.200 Rohre sind so spezifiziert, dass durch die Leitung in Zukunft auch Wasserstoff transportiert werden kann.

Bis zu 53.000 km Wasserstoffnetz

Ein großer Wurf soll auch der European Hydrogen Backbone werden – eine Initiative von über 33 Energieinfrastrukturbetreibern. Dabei würden mehrere Pipeline-Projekte miteinander verbunden, die jährlich mehr als 4 Mio. t Wasserstoff aus Nordafrika nach Europa und innerhalb Europas transportieren. Ziel ist es, den Marktwettbewerb, die Versorgungssicherheit, die Nachfragesicherheit und die grenzüberschreitende Zusammenarbeit zu fördern. Bis 2040 könnte ein Pipelinenetz von 53.000 km Länge entstehen.

Nicht nur Wasserstoff ist für die Energiewende nötig, auch der Ökostrom selbst ist gefragt. Dazu kommen die Windkraftanlagen ins Schwimmen. Sie sollen künftig in großen Meerestiefen errichtet werden, um die starken und beständigen Winde zu nutzen. „Stärkere und konstantere Windgeschwindigkeiten sind gleichbedeutend mit einer zuverlässigeren Energiequelle“, erläutert der Kabelsystemhersteller Nexans. Zum Enabler werden neue Hochspannungskabel.

Die Offshore-Windenergie steht vor einem weltweiten Wachstum, nachdem im Jahr 2023 die zweithöchste Zahl an Neuinstallationen verzeichnet wurde, wie das Global Wind Energy Council (GWEC) berichtet. 2023 hat demnach die Windindustrie 10,8 GW neue Offshore-Windkapazität installiert, womit die weltweite Gesamtkapazität bei 75,2 GW liegt. Die neue Kapazität stieg im Vergleich zum Vorjahr um 24 Prozent. Das GWEC geht davon aus, dass diese Wachstumsrate bis 2030 anhält.

Spezielle Kabel für Tiefsee-Windenergie

Schwimmende Offshore-Windenergieanlagen sind mit Ankerleinen am Meeresboden, bisher übliche Anlagen fest im Meeresboden verankert. Deshalb haben Kabelhersteller wie Nexans auch die Windkraft in der Tiefsee längst im Fokus. „Ab 2031 werden schwimmende Windkraftanlagen mehr als 10 % der jährlichen Offshore-Windkraftanlagen ausmachen“, erläutert das Unternehmen. Dabei müssen Kabel für den Energietransport an Land den Bedingungen auf dem Meer standhalten. Ein dynamisches Kabel bewegt sich im Wasser und auf dem Meeresboden im Rhythmus der schwimmenden Windturbine. 2021 gelang Nexans die Qualifizierung des ersten dynamischen 145-kV-Kabels für eine Wassertiefe von 1.300 m. Dieses Kabel wurde für das Jansz-lo-Projekt, etwa 200 km vor der Küste Nordwestaustraliens, ausgewählt.

Kabel werden daneben für den Betrieb einer Windkraftanlage, zur Stromerzeugung und zum Transport des erzeugten Stroms von der Anlage zum Verbraucher benötigt. Gefragt sind insbesondere Energiekabel, aber auch Lackdraht für den Generator und im Transformator. Die Kabel unterliegen teilweise permanenter Bewegung und Vibration, müssen Stauchungen und Torsion aushalten. Hinzu kommen eine thermische Belastbarkeit, elektrische Spannungsfestigkeit, Halogenfreiheit, Beständigkeit gegen UV-Strahlung und Ozon sowie Salzwasser.

Auch an Land gibt es für die Kabelbranche viel zu tun. Bis zum Jahr 2050 will die EU ihre Treibhausgasemissionen um 80 % im Vergleich zu 1990 senken. Dafür ist ein europäisches Energiesystem notwendig. Aus diesem Grund werden nationale Stromnetze in Europa durch grenzüberschreitende Leitungen, so genannte Interkonnektoren, verbunden.

Europa muss seine Stromnetze ausbauen

Für den Transport immer größerer Energiemengen über immer längere Strecken waren die Stromnetze ursprünglich nicht ausgelegt waren, erläutert der deutsche Übertragungsnetzbetreiber Amprion. Daher ist ein Netzausbau europaweit erforderlich. Das geschieht bereits zum Beispiel durch den Bau der Leitung Suedlink von Nord -nach Süddeutschland. Auf 700 km werden aktuell 525-kV-Kabel für eine Höchstspannungs-Gleichstromübertragung (HVDC) verlegt.

Die Suedlink-Kabel haben einen Durchmesser von 15 cm und bestehen unter anderem aus einer inneren halbleitenden Schicht. Sie dient als Barriere gilt, um eine Kontamination zwischen den Schichten zu vermeiden. Hinzu kommen Kabelisolation, Glasfaserelemente, geschweißte Aluminiumfolie und ein Außenmantel. Der Leiter besteht aus Kupfer. Die beiden Kabelhersteller NKT und Prysmian fertigen insgesamt 2.420 km Kabel für Suedlink. Die fertigen Kabelabschnitte sind bis zu 2 km lang.

Nun sollen Kontinente miteinander verbunden werden: Das mit fast 1.400 km längste und bei einer stellenweise mit 3.000 m am tiefsten verlegte Unterseekabel der Welt kommt beim Euro-Africa Interconnector zum Einsatz. Die Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragungsleitung (HGÜ) soll die Stromnetze Griechenlands, Zyperns und Ägyptens verknüpfen. Zunächst startet die Energieautobahn zwischen Europa und Afrika mit einer Übertragungskapazität von 1.000 MW. Die Inbetriebnahme ist zwischen 2028 und 2029 vorgesehen.

Web:
www.wire.de
www.tube.de