Damit bis 2050 beim Treibhausgasausstoß das angestrebte Netto-Null-Ziel erreicht wird, kann klimaneutraler Wasserstoff in Europa einen wichtigen Beitrag liefern. Wasserstoff soll dann in vielen Bereichen fossile Energieträger ersetzen. Beim Transport von Wasserstoff wird die bestehende Erdgasinfrastruktur eine bedeutende Rolle spielen. Über Leitungen, die bisher für Erdgas genutzt wurden, soll in Zukunft Wasserstoff zu den Verbrauchern gelangen. Auch die European Hydrogen-Backbone-Initiative hat ein Umsetzungskonzept für die Wasserstoff-Pipeline-Infrastruktur erarbeitet, das sich weitgehend auf umgewidmete Erdgaspipelines stützt.
Das von der Österreichischen Forschungsförderungsgesellschaft (FFG) unterstützte Projekt „HyGrid2“ führt seit Oktober 2022 Untersuchungen durch, um den Transport von reinem Wasserstoff in gebrauchter Erdgasinfrastruktur zu ermöglichen. Ein Konsortium aus der Österreichischen Vereinigung für das Gas- und Wasserfach (ÖVGW), Forschungseinrichtungen sowie dem Industriedienstleiter Bilfinger will unter der Leitung der Energienetze Steiermark bis 2025 mit den bei „HyGrid2“ gewonnen Erkenntnissen offene Fragestellungen beantworten, die eine zukünftige Umwidmung ermöglichen sollen. Hierzu zählen die Inspektion und Reinigung der Pipelines, die Qualität des transportierten Wasserstoffs, die anwendungsorientierte Aufreinigung von H2 sowie die H2-Verträglichkeit der verwendeten Einzelkomponenten und Materialien.
Im Zuge des Projektes wird der erste österreichische Erdgas-Stahlleitungsabschnitt im Netzgebiet der Energienetze Steiermark für den Wasserstofftransport umgewidmet und gemeinsam mit der österreichischen Bilfinger Tochtergesellschaft Bilfinger Industrial Services zu einer Demonstrationsanlage ausgebaut. Die ehemalige Erdgasleitung wird mit reinem Wasserstoff unter realen Bedingungen betrieben, um Erkenntnisse für die Praxis zu gewinnen.
Die besondere Herausforderung bei der Umwidmung liegt zum einen in den Anforderungen an die Reinheit der Rohrleitungen. Bei bestehenden Leitungen, die auf den Transport von Wasserstoff umgestellt werden, ist die vorherige Nutzung relevant und hat Einfluss auf die Qualität. Im Pipeline-Umnutzungsprojekt „HyGrid2“ kommt hinzu, dass der Netzabschnitt mit odoriertem, also mit geruchsintensiven Substanzen versetztem, Gas betrieben wurde: In Österreich, aber auch in einigen anderen Ländern wie Frankreich und Norwegen, wird das nahezu geruchslose Erdgas beim Eintritt in das Gasverteilnetz mit Verbindungen auf Schwefelbasis odoriert, um einen unbeabsichtigten Gasaustritt frühzeitig erkennbar zu machen. Im Rahmen von HyGrid2 sind Untersuchungen zum Einfluss der odorierten Pipeline auf die transportierbare Wasserstoffgasqualität für den Betrieb von umfunktionierten Pipelines also unerlässlich.
Die ÖVGW hatte bereits im Rahmen ihres Forschungsprogrammes „Green Gas 4 Grids“ in der Pilotstudie „HyGrid“ untersucht, welche Verunreinigungen im Wasserstoff auftreten können, wenn dieser durch Rohrleitungen fließt, die von Erdgasleitungen auf reine Wasserstoffleitungen „repurposed“, also umgewidmet, wurden. Das können Odorstoffe oder auch andere Erdgasbestandteile sein.
Eine weitere Herausforderung stellt die Werkstofftauglichkeit der vorhandenen Infrastruktur für den Wasserstofftransport dar. Hier kann es im Gegensatz zu Erdgas zu einer so genannten „Wasserstoffversprödung“, also einer Diffusion und Auflösung von Wasserstoff in der Mikrostruktur von Metallrohren kommen. Diese kann mit der Zeit zu einer Schädigung der Leitungen und damit zu Leckagebildungen führen. Bilfinger wird den Pipelinedemonstrator nutzen, um die vorhandene Erdgasinfrastruktur anhand verschiedener zerstörungsfreier Prüfverfahren auf die Tauglichkeit für den Wasserstofftransport zu testen und gegebenenfalls zu modifizieren.
„HyGrid2“ zielt weiterhin darauf ab, mit den Ergebnissen des Pipelinedemonstrators ein Handbuch für die erfolgreiche Umwidmung von Erdgasleitungen zu erstellen. Dieses soll die technischen, wirtschaftlichen und rechtlichen Rahmenbedingungen abdecken und den aktuellen Stand der Wissenschaft sowie die regulatorischen Anforderungen und organisatorischen Abläufe beinhalten. Das Handbuch soll als Leitfaden dienen, um zukünftig Umwidmungen von Erdgasleitungen für den H2-Transport zu beschleunigen, so dass grüner Wasserstoff künftig das ihm zugesprochene Potenzial für eine zu 100 Prozent nachhaltige und unabhängige Energieversorgung verwirklichen kann.
HyGrid² ist ein vom Klima- und Energiefonds gefördertes und im Rahmen des Programms „Vorzeigeregion Energie“ WIVA P&G durchgeführtes Forschungsprojekt.
Projektkonsortium: Bilfinger Industrial Services, ÖVGW, DBI Gas- und Umwelttechnik, Energienetze Steiermark, Materials Center Leoben Forschung, HyCentA Research, Montanuniversität Leoben – Lehrstuhl für Allgemeine und Analytische Chemie, WIVA P&G
