Umwid­mung von Gas­lei­tun­gen zu Wasserstoffleitungen

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