Przyszłościowa zdolność i powszechna akceptacja infrastruktury sieciowej w obszarze gazu zależą od zasadniczej możliwości dalszego wykorzystania istniejących systemów dla zielonego gazu oraz od tego, czy już dziś niewielkie straty gazu da się zredukować do zera. Nowo opracowywane przez producentów systemy rurowe wspierają ten proces. Skuteczna transformacja energetyczna oznacza połączenie bezpieczeństwa dostaw i zgodności z wymogami środowiskowymi z innowacyjną i inteligentną ochroną klimatu. Do tego Niemcy potrzebują alternatyw dla wciąż stosowanych paliw kopalnych. Dotyczy to w szczególności także gazowych i ciekłych nośników energii, nawet jeśli w kraju uprzemysłowionym, takim jak Niemcy, przez dłuższy czas pozostaną one integralną częścią systemu energetycznego. Wodór jako gaz odgrywa coraz bardziej centralną rolę w dalszym rozwoju i domknięciu transformacji energetycznej. W środowisku eksperckim dyskutuje się tu różne podejścia: z jednej strony całkowite przestawienie sieci na wodór, np. dla zastosowań przemysłowych, z drugiej – modele domieszki wodoru do istniejącej sieci gazowej. Niemcy dysponują dobrze rozwiniętą infrastrukturą gazową dzięki rozległej sieci gazu ziemnego i podłączonym magazynom gazu. Powinna ona nadal służyć do zaopatrywania wszystkich obecnych segmentów klientów. Wodór mógłby pełnić rolę łącznika między coraz bardziej odnawialnym światem energii elektrycznej a opartymi na cząsteczkach kopalnymi nośnikami energii: gazem ziemnym i ropą. Zwłaszcza tam, gdzie energii elektrycznej z OZE nie da się wykorzystać bezpośrednio, wytwarzany z niej zielony wodór otwiera nowe ścieżki dekarbonizacji – także poprzez rozwiązanie problemu magazynowania po stronie energii elektrycznej. Przy nadwyżkach energii elektrycznej można, wykorzystując technologię elektrolizy, przekształcić prąd wraz z wodą w wodór, a następnie wtłoczyć go do sieci gazowej i istniejących magazynów. Technologie wdrożeniowe są już opracowane, częściowo nadal testowane w projektach, ale zasadniczo już potwierdziły swoją niezawodność. Instalacje i komponenty są obecnie coraz częściej rozbudowywane pod względem mocy.
Również w obszarze techniki zastosowań postęp prac trwa. W ostatnich latach przeprowadzono liczne badania urządzeń na poziomie krajowym i międzynarodowym, które wykazały, że większość urządzeń stosowanych do zaopatrzenia w ciepło działa bezpiecznie przy domieszce do 20% obj. wodoru do gazu ziemnego. W przypadku nowych urządzeń producenci prowadzą prace rozwojowe, aby wprowadzić na rynek zarówno urządzenia na czysty wodór, jak i urządzenia wodorowe z zestawami do przebudowy umożliwiającymi wykorzystanie mieszanek gazowych w proporcji 30/70 (wodór/gaz ziemny). Klienci korzystający z sieci gazowych będą mieli wówczas możliwość przejścia w swoich budynkach na coraz bardziej zieloną energię bez większych dostosowań systemu grzewczego. Istnieje także niewidoczna, bo podziemna infrastruktura do przestawienia lub domieszki wodoru. Nowe prace budowlane są potrzebne tylko w niewielkim zakresie. Inwestycje byłyby minimalne. Rozpoczęto działania związane z przestawianiem istniejących sieci gazowych na wszystkich poziomach ciśnienia. Równolegle zweryfikowano, uzupełniono i częściowo zebrano brakujące jeszcze wymagania w nowych arkuszach informacyjnych i roboczych DVGW. Podstawowym dokumentem w obszarze sieci jest arkusz informacyjny DVGW G 221 (M). Z dotychczasowych analiz technicznych operatorów sieci wynika jednoznacznie: nowy nośnik energii – wodór – można dostarczać istniejącymi sieciami gazowymi na wszystkich poziomach ciśnienia aż do odbiorcy końcowego. W obowiązujących normach DIN już się do tego odnosi i potwierdza zasadniczą przydatność. Dla branży gazowej udowodniona zasadnicza przydatność ma ogromne znaczenie, ponieważ z ponad 500 000 km sieci w samych Niemczech 65% przewodów dystrybucyjnych i 85% przyłączy domowych wykonano z tworzyw sztucznych (głównie PE 80, PE 100 i PE 100-RC). Przed przestawieniem sieci operatorzy muszą kompleksowo ocenić wbudowaną infrastrukturę – od rur, przez komponenty, aż po elementy konstrukcyjne. W tym celu DVGW, bazując na doświadczeniach z projektów pilotażowych, opublikowało odpowiednie arkusze informacyjne G 407(M) i G 408(M) dotyczące przestawiania sieci gazowych na wodór. W zależności od stanu dokumentacji sieci u operatora oraz planowanej domieszki wskazano tam różne zalecenia dotyczące działań. Między innymi zaleca się operatorom sieci, aby z pomocą udostępnionej na początku 2023 r. przez DVGW bazy danych materiałowych sprawdzali gotowość istniejących sieci na wodór (hydrogen readiness). Zasadniczo, także z punktu widzenia bezpieczeństwa, według aktualnego stanu wiedzy nie ma podstaw, by kwestionować wykorzystanie sieci rur z tworzyw sztucznych dla wodoru. Niemniej ważne jest, aby w „procesie transformacji energetycznej” wprowadzać również nowe impulsy technologiczne.
W obszarze rur z tworzyw sztucznych straty metanu są bardzo niewielkie. Jednak przy przechodzeniu na wodór na wszystkich poziomach krajowych i europejskich wielokrotnie porusza się temat przenikania (permeacji) przez tworzywa sztuczne. W przyszłości operatorzy sieci będą zobowiązani wykazywać to źródło strat w bilansie ubytków gazu. Jednym z rozwiązań są wielowarstwowe rury z tworzyw sztucznych z barierową warstwą dyfuzyjną. Pierwsze testy pokazują, że dzięki temu można zredukować wskaźniki strat metanu wskutek permeacji niemal do zera, a w przypadku wodoru – o 50% w porównaniu z jednowarstwowymi standardowymi rurami PE. Dalsze testy zbliżone do warunków praktycznych na rurach wielowarstwowych rozpoczęto w ramach projektu badawczego DVGW. W agendzie DVGW znajdują się również kwestie zarówno podwyższania ciśnienia w systemach rur z tworzyw sztucznych, jak i badań nieniszczących połączeń spawanych. Powrotu do świata energii opartej wyłącznie na paliwach kopalnych już nie będzie. Zamiast tego nastąpi przesunięcie w kierunku większego udziału energii elektrycznej. Pierwsze wyniki analiz przeprowadzonych planów ciepłowniczych dla większych miast pokazują jednak, że wyłącznie elektryczne zaopatrzenie w energię nie będzie rozwiązaniem ani z punktu widzenia ekologii, ani pod względem koniecznych inwestycji. Opracowania te są obecnie dyskutowane na poziomie gmin w sposób otwarty na wyniki. Nie chodzi przy tym o długoterminowe kwestionowanie neutralnego pod względem CO2 zaopatrzenia w energię, lecz o bezpieczne i przyszłościowe opisanie drogi do tego celu. W tym kontekście we wszystkich sektorach kluczową rolę mogą odegrać nośniki energii oparte na cząsteczkach, takie jak wodór i biogaz, ponieważ istniejąca sieć gazowa może w istotnym stopniu przyczynić się do tego, by także w przyszłości dostarczać energię do klientów z przemysłu, handlu i do budynków.
Rury z tworzyw sztucznych redukujące emisje dla wodoru – dla zielonych sieci gazowych przyszłości
egeplast opracowuje innowacyjne Green Gas Pipes z dodatkową barierową warstwą antypermeacyjną w celu ograniczenia emisji wodoru i metanu. Warunkiem trwałej przyszłościowej zdolności sieci jest redukcja strat gazu. Można ją osiągnąć poprzez renowację oraz rozbudowę i budowę nowych odcinków z innowacyjnymi rurami z tworzyw sztucznych z barierą antypermeacyjną.
