Die Zukunftsfähigkeit und die allgemeine Akzeptanz der Netzinfrastruktur im Gasbereich hängen von der grundsätzlichen weiteren Nutzungsmöglichkeit der vorhandenen Systeme bei grünem Gas und weiterhin davon ab, ob sich die schon heute geringen Gasverluste gegen Null bringen lassen. Neu in der Entwicklung befindliche Rohrsysteme bei Herstellern unterstützen diesen Prozess. Eine erfolgreiche Energiewende bedeutet die Kombination von Versorgungssicherheit und Umweltverträglichkeit mit innovativem und intelligentem Klimaschutz. Dafür braucht Deutschland Alternativen zu den derzeit noch eingesetzten fossilen Energieträgern. Das gilt insbesondere auch für gasförmige und flüssige Energieträger, auch wenn diese in einem Industrieland wie Deutschland noch über einen längeren Zeitraum ein integraler Teil des Energiesystems bleiben werden. Wasserstoff als Gas bekommt eine zunehmend zentrale Rolle bei der Weiterentwicklung und Vollendung der Energiewende. Hierbei werden in der Fachwelt verschiedene Lösungsansätze diskutiert: zum einen eine komplette Umstellung eines Netzes auf Wasserstoff, z. B. für die Industrieanwendung, zum anderen Modelle für eine Zumischung von Wasserstoff in ein bestehendes Gasnetz. Deutschland verfügt mit seinem weit verzweigten Erdgasnetz und den angeschlossenen Gasspeichern über eine gut ausgebaute Infrastruktur für Gas. Diese sollte weiterhin zur Versorgung aller heutigen Kundensegmente genutzt werden. Wasserstoff könnte hier als Bindeglied zwischen der zunehmenden regenerativen Stromwelt von heute und den molekülbasierten fossilen Energieträgern Erdgas und Öl fungieren. Vor allem dort, wo Strom aus erneuerbaren Energien nicht direkt genutzt werden kann, eröffnet der daraus zu erzeugende grüne Wasserstoff neue Dekarbonisierungspfade, auch, indem er das Speicherproblem auf der Stromseite löst. Bei stromseitigem Überangebot kann mittels Elektrolysetechnik der Strom mit Wasser in Wasserstoff transferiert und dann ins Gasnetz und in die vorhandenen Speicher eingespeist werden. Umsetzungstechnologien sind bereits entwickelt, teilweise noch in Projekten in Erprobung, haben ihre Zuverlässigkeit aber grundsätzlich bereits nachgewiesen. Anlagen und Komponenten werden derzeit zunehmend in ihrer Leistungsgröße ausgebaut.
Auch im Bereich der Anwendungstechnik schreiten die Entwicklungen voran. So wurden in den letzten Jahren zahlreiche Geräteuntersuchungen auf nationaler und internationaler Ebene durchgeführt, die zeigten, dass ein Großteil der für die Wärmeversorgung eingesetzten Geräte sicher bis zu einer Zumischung von 20 Vol.-% an Wasserstoff ins Erdgas funktionieren. Bei Neugeräten stehen Hersteller in der Entwicklung, um sowohl reine Wasserstoff- als auch Wasserstoffgeräte mit Umbausätzen zur Nutzung von Gasgemischen im Verhältnis von 30/70 (Wasserstoff/ Erdgas) auf den Markt zu bringen. Die Kunden an Gasnetzen haben dann die Möglichkeiten, ihre Gebäude ohne großen Anpassungsbedarf im Wärmesystem auf zunehmend grüne Energie umzustellen. Auch die unsichtbare, weil unterirdische Infrastruktur für eine Umstellung oder Beimischung von Wasserstoff ist vorhanden. Neue Baumaßnahmen sind nur im geringen Umfang erforderlich. Die Investitionen wären minimal. Umstellungsaktionen der vorhandenen Gasnetze auf allen Druckstufen sind angelaufen. Das DVGW-Regelwerk wurde zeitgleich überprüft, ergänzt und teilweise noch fehlende Vorgaben in neuen Merk- und Arbeitsblättern zusammengefasst. Das Basisblatt im Netzbereich ist das DVGW-Merkblatt G 221 (M). Nach bisherigen technischen Analysen der Netzbetreiber steht fest: Der neue Energieträger Wasserstoff lässt sich durch die bestehenden Gasnetze in allen Druckstufen zum Endkunden bringen. In gültigen DIN-Normen wird hierauf bereits Bezug genommen und die grundsätzliche Eignung bestätigt. Für die Gaswirtschaft ist die nachgewiesene grundsätzliche Eignung von großer Bedeutung, denn von den mehr als 500.000 km allein in Deutschland sind 65 % der Verteilleitungen und 85 % der Hausanschlussleitungen aus Kunststoff (überwiegend PE 80, PE 100 und PE 100-RC). Vor einer Netzumstellung müssen die Betreiber die eingebaute Netzinfrastruktur vom Rohr über Komponenten bis hin zu den Bauteilen umfänglich bewerten. Hierzu wurden im DVGW basierend auf Erfahrungen von Pilotvorhaben die entsprechenden Merkblätter G 407(M) und G 408(M) zur Umstellung von Gasnetzen auf Wasserstoff veröffentlicht. Je nach Dokumentationsstand des Netzes beim Netzbetreiber und der geplanten Zumischung sind dort unterschiedliche Handlungsempfehlungen genannt. Unter anderem wird Netzbetreibern empfohlen, mithilfe der Anfang 2023 vom DVGW ins Netz gestellten Materialdatenbank die Wasserstoff- Readyness der Bestandsnetze zu prüfen. Grundsätzlich besteht auch unter Sicherheitsaspekten nach aktuellem Wissensstand kein Anlass, eine Nutzung der Kunststoffrohrnetze für Wasserstoff in Frage zu stellen. Dennoch ist es wichtig, im ‚Transformationsprozess Energie‘ ebenfalls neue Technologieimpulse zu setzen.
Im Kunststoffrohrbereich sind die Methanverluste sehr gering. Allerdings wird immer wieder auf allen nationalen und europäischen Ebenen beim Umstieg auf Wasserstoff die Werkstoffpermeation von Kunststoff thematisiert. Die Netzbetreiber sind zukünftig aufgefordert, bei den Gasverlusten diese Verlustquelle auszuweisen. Ein Lösungsansatz hierzu sind mehrschichtig aufgebaute Kunststoffrohre mit Diffusionssperrschicht. Erste Tests zeigen, dass hierdurch die Methanverlustraten durch Permeation gegen Null und bei Wasserstoff um 50 % gegenüber einwandigen PE-Standardrohren reduziert werden können. Weitere praxisnahe Tests an Mehrschichtrohren sind im Rahmen eines DVGWForschungsprojektes angelaufen. Auch Fragen sowohl zur Druckerhöhung von Kunststoffrohrsystemen als auch bezüglich einer zerstörungsfreien Prüfung von Schweißverbindungen stehen auf der Agenda des DVGW. Ein Zurück zur alleinigen fossilen Energiewelt wird es nicht mehr geben. Stattdessen wird es zu einer Verschiebung zu mehr elektrischer Energie kommen. Erste Analysenergebnisse von durchgeführten Wärmeplanungen für größere Städte zeigen allerdings auf, dass eine alleinige elektrische Energieversorgung weder unter ökologischen Gesichtspunkten noch hinsichtlich der dazu notwendigen Investitionen zielführend sein wird. Diese Ausarbeitungen werden zurzeit auf kommunaler Ebene ergebnisoffen diskutiert. Dabei geht es nicht darum, die CO2-neutrale Energieversorgung langfristig in Frage zu stellen, sondern vielmehr den Weg dahin sicher und zukunftsfähig zu beschreiben. Hierzu können in allen Sektoren die molekülgetragenen Energien wie Wasserstoff und Biogas eine zentrale Rolle übernehmen, denn das bestehende Gasnetz kann wesentlich dazu beitragen, auch künftig Energie zu Kunden aus Industrie, Gewerbe und in den Gebäudebereich zu bringen.
Emissionsreduzierende Kunststoffrohre für Wasserstoff – für die grünen Gasnetze der Zukunft
egeplast entwickelt innovative Green Gas Pipes mit einer zusätzlichen Permeations- Sperrschicht zur Reduzierung der Emission von Wasserstoff und Methan. Voraussetzung für die nachhaltige Zukunftsfähigkeit des Netzes ist die Reduzierung von Gasverlusten. Diese kann durch Sanierung, Aus- und Neubau mit innovativen Kunststoffrohren mit Permeations-Sperrschicht erreicht werden.
