Die HELICS™-Tanks von Linde Engineering sind optimal für den Helium-Transport geeignet.

Extremkälte auf Reisen

Bei minus 269 Grad Celsius verflüssigt sich Helium. Deswegen ist das Edelgas prädestiniert für (extreme) Tieftemperaturanwendungen. Doch der Helium-Transport – von der Quelle zum Verbraucher – bei Temperaturen nahe dem absoluten Nullpunkt bringt viele Herausforderungen mit sich. Linde Engineering bietet mit seinen HELICS™-Tanks ein optimales Transportvehikel für die kalte Fracht.

Ortsbeweglicher Tank für Helium (HELICS™)

  • Linde ist seit 12 Jahren auf ortsbewegliche Tanks für Helium (sogenannte HELICS™) spezialisiert.
  • Linde Engineering bietet mit seinen HELICS™-Tanks ein optimales Transportvehikel für die kalte Fracht.


Flüssig bleiben – auch bei extremer Kälte. Diese Eigenschaft macht Helium sehr gefragt: Kliniken brauchen das flüssige Edelgas, um die Magnetspulen ihrer Kernspintomographen (MRT) zu kühlen. Ebenso sind Forschungsinstitutionen wie das CERN darauf angewiesen, um ihre Teilchenbeschleuniger zu betreiben. Nur flüssiges Helium bringt deren Magnetspulen auf Temperaturen von nur zwei Kelvin, also auf minus 271 Grad Celsius, und macht sie dadurch supraleitend. Dank dieser extrem starken Magnetfelder bleiben lichtschnelle Atomkerne auf einer Kreisbahn und können für physikalische Experimente genutzt werden. In den MRTs der Krankenhäuser dienen die magnetischen Momente der Protonen dazu, menschliches Gewebe sichtbar zu machen. Ein Viertel des weltweit verwendeten Heliums wurde im Jahr 2018 in flüssiger Form gebraucht. Der größte Anwendungsbereich dafür sind MRTs. Die Halbleiterindustrie nutzt dagegen ein anderes Talent von Helium: Seine Reaktionsträgheit und seine hohe Wärmeleitfähigkeit. Weil das Edelgas keine chemischen Verbindungen eingeht, dient es als Inertgas. Auch für Schweißprozesse ist diese Eigenschaft gefragt.


Wo Helium zu finden ist

Im Alltag kennt man Helium – der Name leitet sich vom griechischen Wort „hélios“ für Sonne ab – vor allem als leichten Füllstoff für Ballons. Dabei ist das Edelgas, dessen weltweiter Bedarf im Jahr 2018 bei 6,2 Milliarden Kubikfüßen (das entspricht etwa 175 Millionen Kubikmetern) lag, für solche Unterhaltungszwecke eigentlich viel zu schade. Denn Helium ist derzeit ein knappes und teures Gut. Geschuldet ist dies vor allem der verzögerten Inbetriebnahme neuer Quellen. Zudem decken lediglich fünf Helium-Quellen 80 Prozent des weltweiten Bedarfs ab. Derzeit sprechen wir mit unseren Kunden meist darüber, wieviel Helium lieferbar ist. Sein Preis ist von untergeordneter Bedeutung“, erklärt Kurt Richter, Head of Supply Chain Global Helium bei Linde plc, die derzeitige Situation auf dem Helium-Markt. Entspannung ist erst in Sicht, wenn die Erdgasaufbereitungsanlage im russischen Amur in Betrieb gehen wird. Der Grund: Helium sammelt sich in ähnlichen geologisch geformten Gesteinsschichten wie Erdgas. Es bildet sich durch den atomaren Zerfall von Uran- oder Thoriumkernen. Manche Erdgasvorkommen enthalten einen Heliumanteil von bis zu 16 Volumenprozent. „Deswegen findet die Heliumproduktion mithilfe der sogenannten fraktionierten Destillation nur dort statt, wo Erdgas gefördert wird, welches auch Helium enthält“, sagt Richter. Linde hat langfristige Lieferverträge mit diversen Helium-Quellen – und ist der weltweit größte Helium-Anbieter.


Helium für den Markt bereitstellen

Ausgehend von seinem Produktionsstandort reist der wertvolle Stoff dann rund um den Globus. Linde hat für den Transport spezielle kryogene Tankcontainer entwickelt, die unter dem Namen HELICS™ (früher bekannt als Helicon) auf dem Markt sind. Derzeit sind davon rund 250 weltweit im Einsatz. Richter und sein Team wissen immer, wo sich die einzelnen HELICS befinden, koordinieren ihre Befüllung und ihren Weg rund um den Globus. Die zwölf Meter langen Container fassen ca. 40.000 Liter Flüssighelium, was etwa 28.000 Kubikmeter gasförmigem Helium entspricht. Im Bauch jedes HELICS ruht der mit Flüssig-Helium gefüllte Edelstahlbehälter. Er ist in einem vakuumisolierten Raum über eine ausgeklügelte Aufhängung eingebaut, um ihn vor Erschütterungen zu schützen und um möglichst wenig Wärme von außen eindringen zu lassen. Sie verfügen auch über ein extrem gutes Vakuum, was bedeutet, dass kaum Moleküle vorhanden sind – und damit die Wärmeüberträger fehlen“, sagt Richter. Zudem umschließt den Behälter eine Superisolationsschicht und ein „eisiger Mantel“ aus mehr als einer Tonne flüssigem Stickstoff. Dieser kühlende Flüssigstickstoff verdampft permanent und muss periodisch aufgefüllt werden. Damit sorgen die Linde-Experten dafür, dass möglichst wenig Wärme bis zum tiefkalten Helium vordringt. Richter erklärt den Aufbau der HELICS-Tanks: „Bei der Isolationsschicht werden Materialien, die die eintreffende Wärmestrahlung reflektieren, kombiniert mit schlecht wärmeleitenden Materialien. Dadurch bleibt die Temperatur im Innern möglichst gering.“ 


Optimum transport solution for helium.
HELICS™-Tank auf LKW.
HELICS™ tanks for helium transport
HELICS™-Tank für Helium-Transport.

Robustes Edelstahl-Design für edles Gas

Ein weiterer Vorteil der HELICS: Sie sind komplett aus Edelstahl gefertigt und damit wesentlich weniger anfällig für korrodierendes Meerwasser – verglichen mit Konkurrenz-Containern aus Kohlenstoffstahl. Letztere müssen wegen Korrosion ca. alle acht Jahre generalüberholt werden. Dadurch sind sie einige Wochen oder sogar Monate außer Betrieb. Die Linde-Heliumtanks brauchen so eine lange Auszeit nicht und müssen lediglich alle 2,5 Jahre zur gesetzlich vorgeschriebenen Überprüfung. Trotz ihrer teils filigranen Isoliertechnik und wertvollen Fracht haben die Linde-Experten die Helium-Tanks robust gebaut, sodass sie das oftmals unsanfte Verladen an Häfen oder den Transport über holprige Straßen per LKW wohlbehalten überstehen. „Wir haben deswegen beim HELICS-Design Ventile, Hähne und Phasenseparator so positioniert, dass sie nicht beschädigt werden können“, erklärt Richter.


Sonderfall Helium – flüssig und gasförmig in einem Tank

Die HELICS dienen nicht nur als Transport-, sondern auch als Lagerbehälter und sind nutzerfreundlich konstruiert. „Zunächst gelangen die Helium-Tanks zu unseren Landesgesellschaften – in Deutschland ist das beispielsweise in Lohhof bei München“, sagt Richter. „Dort füllen unsere Kollegen das Edelgas entweder in flüssiger Form in sogenannte Dewars ab, die zwischen 30 und 450 Liter fassen. Oder das Helium wird aus den Tanks gasförmig in Gaszylinder umgefüllt.“ Dafür wird die Flüssigkeit verdampft oder – wenn man es als tiefkaltes Gas entnimmt – über einen Wärmetauscher angewärmt und mit einem Kompressor verdichtet. „Will man flüssiges Helium abfüllen, muss der Druck im Container möglichst gering sein – ideal sind 0,5 bar. Kommt ein HELICS zum Beispiel mit einem Druck von 5,5 bar an, muss man zunächst gasförmiges Helium entnehmen, um den Druck zu reduzieren. Dann lässt sich erst flüssiges Helium abfüllen.“ Die physikalischen Eigenschaften führen also dazu, dass Flüssighelium-Kunden nicht die komplette Tankladung als Flüssigkeit nutzen können. Wie hoch dieser Anteil ist, hängt letztlich auch von der Reiseroute und -dauer ab. Linde garantiert bei den HELICS eine Haltezeit von bis zu 40 Tagen. 


Mit unseren HELICS™-Tanks garantieren wir für Flüssig-Helium etwa 40 Tage Haltezeit.
Virtual view of the natural gas processing plant in Amur, Russia.
Virtuelle Ansicht der Erdgasaufbereitungsanlage in Amur, Russland.

Eiskalt zur nächsten Befüllung

Geht das Edelgas im Tank zur Neige, kümmert sich Richter mit seinem Team um eine neue Befüllung. Die einzige Vorgabe für die Linde-Kunden ist, dass sie einen Helium-Rest von etwa 200 Kilogramm im HELICS belassen. Der Grund: So bleibt der Tank ausreichend kalt, um ihn direkt erneut zu befüllen. Denn eine Einkühl-Prozedur, wie sie für ganz neue Tanks notwendig ist, kann bis zu 14 Tage dauern und ist sehr energieaufwendig. Doch nur so sind die HELICS bereit, um das Edelgas in extrem kalter und flüssiger Form für ein paar Wochen bereitzuhalten – für Hightech-Anwendungen auf der ganzen Welt.

Transportieren Sie Flüssig-Helium optimal mit unseren HELICS™-Tanks.


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