Zukunft mit Wasserstoff: Die Transformation der Gas-Infrastruktur

In einer dreiteiligen Infoserie beleuchten wir die Hintergründe zu „Wasserstoff in Gasnetzen“. Folge 3: Warum die Einspeisung eine Sicherheitsfrage bedeutet.

Die Erhöhung des Wasserstoffanteils in Gasnetzen hat einen wesentlichen Vorteil: Diese Maßnahme zur CO2-Reduktion ist kostengünstig umzusetzen, denn die bestehende Infrastruktur kann in der Regel weiter genutzt werden. Für Speicherung und Transport müssen in der Regel gar keine neuen Investitionen getätigt werden. Die technisch notwendige Transformation der bestehenden Erdgasnetze betrifft vor allem die Einspeiseanlagen für Wasserstoff und die Anpassung der GDRM-Technik an die zukünftige Gasbeschaffenheit. Das hat technische Gründe.

Die Beimischung von Wasserstoff zu Biogas oder Erdgas ist nicht trivial. Er besitzt bei der Verbrennung deutlich andere Eigenschaften als diese Energieträger. Salopp gesagt: Wasserstoff verbrennt „härter“. Um eine Verträglichkeit mit älteren Endgeräten und Komponenten zu gewährleisten, wird der Wasserstoffanteil in deutschen Gashochdrucknetzen derzeit noch auf 1 Volumenprozent begrenzt. Die geplanten Vorgaben im dann überarbeiteten DVGW-Arbeitsblatt G 260 gehen mit einer zulässigen Beimischung bis zu 20 Volumenprozent Wasserstoff deutlich darüber hinaus (Stand: 10/2020). Theoretisch wird ein dauerhaft eingespeister Wasserstoffanteil bis zu 10 Volumenprozent für Gashochdrucknetze wissenschaftlich als vertretbar eingeschätzt, wenn gleichzeitig alle brenntechnischen Parameter (u.a. Gasqualität nach Wobbe-Index, Brennwert, relative Dichte) durch den Betreiber eingehalten werden können.

Neben dem veränderten Abbrennverhalten spielt die erhöhte Neigung zur Materialermüdung von Stahl-Bauteilen eine sicherheitsrelevante Rolle, insbesondere verstärker Verschleiß von Rohrleitungen durch Korrision. Auf Basis von Studien und den praktischen Erfahrungen aus dem Betrieb der Stadtgasnetze in der ehemaligen DDR, gelten dauerhafte Wasserstoffeinspeisungen von über 25 Volumenprozent als kritisch. Dort kam es bei entsprechenden Konzentrationen zu einer verstärkten Rissbildung der Rohrleitungen. Moderne Untersuchungsmethoden für Komponenten aus Stahl werden in Zukunft eine wesentliche Rolle bei der Wartung und Instandhaltung von Gashochdrucknetzen und GDRM-Anlagen spielen, entsprechende methodische Vorschriften werden Eingang in die Regelwerke finden.

Alles andere als warme Luft: Sichere Einspeisung von Wasserstoff gewährleisten

Die sektorenübergreifende Verwendung von „grünem“ Wasserstoff gilt als wichtiger Eckpfeiler für das Energiesystem der Zukunft – unter Nutzung der bestehenden Gas-Infrastruktur. Doch was bedeutet diese Umwidmung technisch? Eines ist bereits heute klar: Um das hohe Sicherheitsniveau der Gas-Infrastratur auch in Zukunft zu erhalten, ist die zustandsabhängige Wartung und Instandhaltung von Gashochdrucknetzen und GDRM-Anlagen relevanter denn je – auch aus Gründen der Wirtschaftlichkeit.

Das Kompetenzzentrum Energiewirtschaft macht Ihre Gashochdrucknetze und GDRM-Anlagen zukunftssicher:

Die BIK Anlagentechnik GmbH ist bereits nach DVGW-Arbeitsblatt G493-1 in der Gruppe 3 als Fachunternehmen für die Planung von GDRM-Anlagen für Erdgas bis zur Druckstufe DRM100 zertifiziert. Jetzt hat das Unternehmen die Erweiterung des Zertifikats auf Biogas-Einspeisung erfolgreich abgeschlossen. Es darf nun auch Wasserstoffeinspeiseanlagen und Mischanlagen für Gase aus regenerativer Erzeugung für Sie planen, bei entsprechenden Projekten beraten oder Ihre Biogas-Anlage regelwerkskonform dokumentieren. Auch die Durchführung entsprechender Werkstoffanalysen wird die BIK Anlagentechnik GmbH in naher Zukunft anbieten können.

Die tecon Systemtechnik GmbH erweitert das Produktportfolio um wasserstofftaugliche GDRM-Komponenten, zum Beispiel um einen multifunktionalen Zähler für Wasserstoff. Dieses Zählermodell ist vielseitig einsetzbar, sowohl als präzises Messinstrument in der Industrie oder auch als reiner Mengenzähler in der Energieversorgung. Weitere Komponenten werden folgen.

Die K3V Solutions AG erweitert derzeit das Datenmodell der Fachschale Gas in K3V energy. In Kürze lässt sich dann mit dem Softwaresystem auch die Wasserstofftauglichkeit einer GDRM-Anlage oder eines Gasnetzes bestimmen und dokumentieren.