Plastové trubky v zeleném vodíkovém světě zítřka: vhodnost a bezpečný provoz ověřeny v pilotních projektech

Budoucí udržitelnost a obecná akceptace síťové infrastruktury v plynárenství závisí na tom, zda bude možné stávající systémy i nadále využívat pro zelený plyn, a také na tom, zda lze již dnes nízké ztráty plynu snížit téměř na nulu. Nově vyvíjené potrubní systémy u výrobců tento proces podporují. Úspěšná energetická transformace znamená spojení bezpečnosti dodávek a šetrnosti k životnímu prostředí s inovativní a inteligentní ochranou klimatu. K tomu Německo potřebuje alternativy k dosud používaným fosilním energetickým zdrojům. To platí zejména pro plynné a kapalné nosiče energie, i když v průmyslové zemi, jako je Německo, zůstanou ještě delší dobu nedílnou součástí energetického systému. Vodík jako plyn získává stále ústřednější roli při dalším rozvoji a dokončení energetické transformace. V odborných kruzích se přitom diskutují různé přístupy: na jedné straně úplná přestavba sítě na vodík, např. pro průmyslové využití, na druhé straně modely přimíchávání vodíku do stávající plynárenské sítě. Německo má díky své rozsáhlé síti zemního plynu a připojeným zásobníkům plynu dobře vybudovanou infrastrukturu. Ta by měla být i nadále využívána k zásobování všech dnešních zákaznických segmentů. Vodík zde může fungovat jako spojovací článek mezi dnešním stále více obnovitelným světem elektřiny a molekulově založenými fosilními energetickými zdroji – zemním plynem a ropou. Zejména tam, kde nelze elektřinu z obnovitelných zdrojů přímo využít, otevírá z ní vyráběný zelený vodík nové cesty dekarbonizace, mimo jiné tím, že řeší problém skladování na straně elektřiny. Při přebytku elektřiny lze pomocí elektrolýzy převést elektřinu s vodou na vodík a následně jej vtláčet do plynárenské sítě a do stávajících zásobníků. Technologie realizace jsou již vyvinuty, částečně se ještě testují v projektech, svou spolehlivost však v zásadě již prokázaly. Zařízení a komponenty se v současnosti stále více rozšiřují z hlediska výkonu.

Také v oblasti aplikační techniky pokračuje vývoj. V posledních letech bylo na národní i mezinárodní úrovni provedeno mnoho zkoušek zařízení, které ukázaly, že většina zařízení používaných pro zásobování teplem bezpečně funguje až do přimíchání 20obj.-% vodíku do zemního plynu. U nových zařízení výrobci vyvíjejí řešení, aby uvedli na trh jak čistě vodíková zařízení, tak vodíková zařízení s přestavbovými sadami pro využití směsí plynů v poměru 30/70 (vodík/zemní plyn). Zákazníci napojení na plynárenské sítě tak budou mít možnost přejít ve svých budovách bez velkých úprav topného systému na stále zelenější energii. K dispozici je i „neviditelná“, protože podzemní infrastruktura pro přestavbu nebo přimíchávání vodíku. Nové stavební zásahy jsou nutné jen v malém rozsahu. Investice by byly minimální. Probíhají akce přestavby stávajících plynárenských sítí ve všech tlakových úrovních. Současně byla prověřena pravidla DVGW, doplněna a dosud chybějící požadavky byly částečně shrnuty v nových informačních a pracovních listech. Základním listem v oblasti sítí je informační list DVGW G221 (M). Podle dosavadních technických analýz provozovatelů sítí je jasné: nový nosič energie vodík lze stávajícími plynárenskými sítěmi ve všech tlakových úrovních dopravit až ke koncovému zákazníkovi. V platných normách DIN se na to již odkazuje a základní vhodnost je potvrzena. Pro plynárenský sektor má prokázaná základní vhodnost velký význam, protože z více než 500000km jen v Německu je 65% distribučních potrubí a 85% domovních přípojek z plastu (převážně PE80, PE100 a PE100-RC). Před přestavbou sítě musí provozovatelé komplexně posoudit instalovanou síťovou infrastrukturu – od potrubí přes komponenty až po stavební díly. K tomu byly v DVGW na základě zkušeností z pilotních projektů vydány příslušné informační listy G407(M) a G408(M) pro přestavbu plynárenských sítí na vodík. V závislosti na stavu dokumentace sítě u provozovatele a plánovaném přimíchávání jsou v nich uvedena různá doporučení postupu. Mimo jiné se provozovatelům sítí doporučuje ověřit vodíkovou připravenost stávajících sítí pomocí databáze materiálových dat, kterou DVGW zpřístupnil na začátku roku 2023. Z hlediska bezpečnosti podle současného stavu poznání v zásadě neexistuje důvod zpochybňovat využití plastových potrubních sítí pro vodík. Přesto je důležité i v „transformačním procesu energie“ nastavovat nové technologické impulzy.

V oblasti plastových potrubí jsou ztráty metanu velmi nízké. Při přechodu na vodík se však na všech národních i evropských úrovních opakovaně tematizuje permeace materiálu u plastů. Provozovatelé sítí budou v budoucnu vyzváni, aby u ztrát plynu tento zdroj ztrát vykazovali. Jedním z přístupů k řešení jsou vícevrstvé plastové trubky s difuzní bariérovou vrstvou. První testy ukazují, že tím lze snížit míru ztrát metanu permeací téměř na nulu a u vodíku o 50% ve srovnání s jednovrstvými standardními trubkami z PE. Další prakticky orientované testy vícevrstvých trubek byly zahájeny v rámci výzkumného projektu DVGW. Na programu DVGW jsou také otázky jak zvýšení tlaku u plastových potrubních systémů, tak i nedestruktivního zkoušení svařovaných spojů. Návrat k čistě fosilnímu energetickému světu už nebude. Místo toho dojde k posunu směrem k většímu podílu elektrické energie. První výsledky analýz provedených plánů zásobování teplem pro větší města však ukazují, že výhradně elektrické zásobování energií nebude cílené ani z ekologického hlediska, ani z hlediska potřebných investic. Tyto studie se v současnosti na komunální úrovni otevřeně diskutují. Nejde přitom o to dlouhodobě zpochybňovat CO2-neutrální zásobování energií, ale spíše bezpečně a perspektivně popsat cestu k němu. V této souvislosti mohou ve všech sektorech hrát klíčovou roli molekulární nosiče energie, jako je vodík a bioplyn, protože stávající plynárenská síť může významně přispět k tomu, aby i v budoucnu dodávala energii zákazníkům z průmyslu, obchodu a do budov.