HTWK Leipzig, DBI und Mitnetz Gas haben Komponenten eines Wasserstoff-Verteilnetzes im Langzeitbetrieb untersucht. Im Fokus standen Sicherheit und Gasqualität. 

 

Die Hochschule für Technik, Wirtschaft und Kultur Leipzig (HTWK Leipzig), DBI Gas- und Umwelttechnik und Mitnetz Gas haben im Forschungsprojekt H2INFRA den Betrieb eines Wasserstoff-Verteilnetzes unter realitätsnahen Bedingungen untersucht. Im sogenannten „Wasserstoff-Dorf“ im Chemiepark Bitterfeld-Wolfen testeten die Partner von 2022 bis 2025 unter anderem Leitungen, Armaturen, Sicherheitstechnik und eine Hausinstallation, wie aus einer Mitteilung zum offiziellen Projektabschluss hervorgeht.

Über die Projektlaufzeit erfassten die Forschenden Betriebsparameter wie Druck, Temperatur und Volumenstrom. Komponenten aus dem Erdgasbereich wurden sowohl im Labor des DBI als auch auf dem Testfeld auf ihre Eignung für Wasserstoff geprüft. Hinzu kamen Untersuchungen von Rohrproben auf Materialstruktur, Alterung und mechanische Eigenschaften. 

In einem Forschungspavillon betrieben die Projektpartner zudem zwei Jahre lang eine vollständige Hausinstallation mit einer Wasserstofftherme. Sicherheitstechnische Einrichtungen wie Gasströmungswächter und Gasmangelsicherungen sowie unterschiedliche Absperrtechnologien waren ebenfalls Gegenstand der Versuche. 

Das Testfeld ermöglicht Untersuchungen an einer Infrastruktur mit unterschiedlichen Materialien und Druckstufen. Mitnetz Gas konzentrierte sich im Projekt unter anderem auf Betriebsführung und Instandhaltung sowie auf Gasdruckregel- und Messanlagen. Dabei wurden auch Arbeiten am Leitungsnetz unter Wasserstoffbedingungen betrachtet. 

Komponenten weitgehend für Wasserstoff geeignet 

Die Prüfungen zur äußeren Dichtheit ergaben nach Angaben der Projektpartner, dass nahezu alle untersuchten Komponenten für den Einsatz in Wasserstoffinfrastrukturen geeignet sind. Die Ergebnisse zeigen zugleich, dass Materialien und Bauteile bei einer Umstellung von Erdgas auf Wasserstoff einzeln betrachtet werden müssen. 

Eine weitere Herausforderung ist die Gasqualität. Anwendungen wie Brennstoffzellen stellen hohe Anforderungen an die Reinheit des Wasserstoffs. Das DBI untersuchte deshalb mögliche Quellen für Verunreinigungen sowie den Einfluss von Materialien, Herstellungsprozessen und Verlegeverfahren. Daraus leiteten die Forschenden Maßnahmen zur Verringerung von Störstoffen ab. 

Die Bereitstellung hoher Gasqualität und die Versorgungssicherheit gehörten zu den zentralen Forschungsfragen von H2INFRA. Das Bundeswirtschaftsministerium förderte das Vorhaben mit rund 1,6 Millionen Euro. 

Stromquelle bestimmt Treibhausgasbilanz 

Neben technischen und sicherheitsrelevanten Fragen untersuchte die HTWK Leipzig die Umweltwirkungen der Wasserstoffversorgung. Dafür betrachteten die Forschenden die Wertschöpfungskette von der Herstellung über den Transport bis zur Versorgung der Verbraucher. 

Entscheidend für die Treibhausgasbilanz der Elektrolyse ist demnach vor allem der eingesetzte Strom. Herstellung und Bau der Elektrolyseure fallen im Vergleich dazu weniger stark ins Gewicht. Unter den untersuchten Szenarien verursachte die Elektrolyse mit Windstrom die geringsten Treibhausgasemissionen. 

Auch die Netzinfrastruktur beeinflusst die Ökobilanz. Nach den Projektergebnissen spielen dabei unter anderem Rohrmaterial, Dimensionierung und Verlegeverfahren eine Rolle. Damit entstehen auch bei mit erneuerbarem Strom produziertem Wasserstoff entlang der gesamten Wertschöpfungskette Umweltwirkungen. 

Forschung im Wasserstoff-Dorf wird fortgesetzt

H2INFRA knüpft an das 2016 gestartete Forschungsprojekt H₂-Netz an. Die dabei entstandene Testinfrastruktur wurde anschließend weiterentwickelt. Das Wasserstoff-Dorf im Chemiepark Bitterfeld-Wolfen ging 2019 offiziell in Betrieb. 

Die Forschungsarbeiten sollen nun mit weiteren Projekten fortgeführt werden. So beschäftigt sich beispielsweise das Projekt „GreenH2Supply“ mit der leitungsgebundenen Versorgung von Kraftwerken, Industrie und Gewerbe mit Wasserstoff und setzt dabei ebenfalls auf die Infrastruktur in Bitterfeld-Wolfen. Dort können Komponenten im Langzeitbetrieb mit Wasserstoff getestet werden. (kmt)