H2-Infra – Effizienter und sicherer Betrieb von Wasserstoffverteilnetzen
Im Januar 2022 startete das Projekt H₂-Infrastruktur – Effizienter und sicherer Betrieb von Wasserstoffverteilnetzen (H₂-Infra). Es wird mit rund 1,6 Mio. EUR durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) gefördert. Im Zentrum des Projektes steht die Erforschung eines ökologischen, ökonomischen und sicheren Wasserstoffverteilnetzes, das unter realitätsnahen Betriebsbedingungen getestet und erprobt wird. Ziel ist, für zukünftige Anwendungen und Technologien eine extrem hohe Gasqualität bereitzustellen, die Funktionalität der Infrastruktur sicherzustellen und Versorgungssicherheit zu gewährleisten.
Unsere Motivation
Saubere Energieversorgung von morgen
Die Energieversorgung von morgen muss umweltfreundlich, klimaneutral und kostengünstig sein. Wasserstoff leistet hier als zukunftsweisender Energieträger einen wichtigen Beitrag und ist Kernelement der Energiewende. Die Nationale Wasserstoffstrategie setzt einen Rahmen für die Erzeugung, den Transport, die Nutzung und die Verwendung von Wasserstoff. Grüner Wasserstoff – hergestellt mit erneuerbarem Strom – spielt auf dem Weg zu einer modernen, innovativen Wasserstoffinfrastruktur eine Schlüsselrolle: Wichtige Sektoren können dekarbonisiert, Treibhausgase mit bestehenden Technologien im Wärmemarkt gemindert und Gasnetze transformiert werden. Wasserstoff ist das wichtigste Element der Sektorenkopplung und verbindet die Produktion erneuerbarer Energien nicht nur mit dem Stromsektor, sondern auch mit dem Wärmesektor.
Die Forschungsschwerpunkte im Überblick
Im Projektvorhaben werden folgende Forschungsschwerpunkte bearbeitet:
- Qualitätsanforderungen an Rohrleitungsmaterialien definieren, um eine extrem hohe Gasqualität bereitzustellen
- Langzeituntersuchung der eingesetzten Komponenten und der Sicherheitstechnik, um die Funktionalität eines Wasserstoffverteilnetzes inklusive aller Komponenten unter dynamischen Betriebsbedingungen sicherzustellen
- Langzeitperformance moderner Hochleistungskunststoffe überprüfen, um die Versorgungssicherheit für zukünftige Wasserstoff-Anwendungstechnologien zu gewährleisten
- Wartungs- und Instandhaltungsstrategien für wasserstoffführende Anlagen weiterentwickeln
- Arbeitsschutz und Sicherheitskonzepte bewerten und Empfehlungen für Aktualisierungen erarbeiten
- Lebenszyklusanalyse der Wasserstoffwertschöpfungskette durchführen (LCA – Life-Cycle-Assessment)
Die Meilensteine
01.03.2024
Auch in diesem Jahr öffnet das #Wasserstoffdorf in Bitterfeld-Wolfen wieder seine Tür für alle, die sich für unser Projekt #H2INFRA und für die Vaillant Deutschland–#H2-Therme interessieren.
Ein tolles Projekt, welches die technische Umsetzung von leitungsgebundener Versorgung von #H2-Endgeräten zeigt.
01.09.2023
Vor mehr als einer Woche besuchten uns die Stadtwerke Riesa im #Wasserstoffdorf in #Bitterfeld-Wolfen und erkundigten sich zu den Forschungsinhalten von #H2INFRA. Vielen Dank für die vielen Fragen und spannenden Diskussionen!
Haben Sie Interesse, uns im Wasserstoffdorf zu besuchen, dann melden Sie sich hier zum Tag der offenen Tür an. Oder nutzen Sie die Gelegenheit, das Wasserstoffdorf im Rahmen des #DBI-Fachforums #Wasserstoff-Infrastruktur am 25.-26.10.2023 zu besuchen. #DBIFF
15.02.2023
Inbetriebnahme einer reinen Wasserstofftherme
Gestern haben wir gemeinsam mit Vaillant Deutschland, MITNETZ GAS und einem Filmteam im #Wasserstoffdorf in Bitterfeld-Wolfen eine reine Wasserstofftherme in Betrieb genommen. Damit zeigen wir, dass die leitungsgebundene Versorgung von Endverbrauchern mit reinem #Wasserstoff schon jetzt funktioniert.
30.01.2023
Über 400 Besucher:innen konnten wir letztes Jahr an unserer #Wasserstoff-Testinfrastruktur in Bitterfeld-Wolfen begrüßen. Dort erforschen wir zusammen mit MITNETZ GAS und HTWK Leipzig – Hochschule für Technik, Wirtschaft und Kultur Leipzig ein ökologisches, ökonomisches und sicheres Wasserstoffverteilnetz und testen dieses unter realitätsnahen Betriebsbedingungen. Größter Erfolg 2022 war die Auszeichnung mit dem Deutschen Innovationspreis der Gaswirtschaft in der Kategorie Anwendungsorientierte Forschung.
Auch 2023 öffnen sich wieder die Türen des Testfeldes im CHEMIEPARK Bitterfeld-Wolfen GmbH für alle Interessierten & Vertreter aus Stadtwerken, Netzbetreiber, Komponentenhersteller sowie andere Unternehmen und Organisationen.
15.07.2022
Am Mittwoch durften wir zwei Gruppen auf dem #H2INFRA Gelände begrüßen. Zuerst hatten wir regen Austausch mit dem Konsortium des Projektes #TrafoHyVe & danach durften wir Interessenten von
@HYPOS das Vorgängerprojekt #H2-Netz und das laufende Anschlussprojekt #H2INFRA vorstellen.
13.07.2022
Gert Müller-Syring hat gestern gemeinsam mit Dirk Hünlich von MITNETZ GAS die Forschungsergebnisse aus dem #HYPOS Projekt #H2Netz & unsere aktuellen Forschungsfragen im Projekt #H2INFRA vorgestellt. Wir danken der @enviaM für die tolle Organisation ! #greenmeetsheat! #DBIGruppe
25.05.2022
Gestern durften wir zahlreiche Gäste von @gasnet_cz und MVM aus Ungarn in unserem #Wasserstoff|dorf in Bitterfeld-Wolfen begrüßen. Vielen Dank für Ihren Besuch & den regen Austausch!
Besuchen Sie das Wasserstoffdorf an einem Tag der offenen Tür
Gern können Sie an einem Tag der offenen Tür unsere Wasserstoff-Testinfrastruktur am Standort im Chemiepark Bitterfeld-Wolfen besichtigen.
Projektpartner
Wissenschaft und Praxis kooperieren
In dem Projekt schließen sich mit der DBI Gas und Umwelttechnik GmbH, der Mitteldeutschen Netzgesellschaft Gas mbH (MITNETZ Gas) und der HTWK Leipzig Projektpartner aus Forschung, Netzbetrieb und Wissenschaft zusammen. Die Projektpartner setzen mit dem Vorhaben die Projekte „H₂-Netz“ und „H₂-Home“ fort, die im Zuge der HYPOS-Initiative aufgelegt wurden. Beide Projekte wurden durch das Förderprogramm „Zwanzig20 – Partnerschaft für Innovation“ des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert. Die im Rahmen der Projekte entstandene einmalige Forschungsinfrastruktur für Wasserstoffverteilnetze in Bitterfeld-Wolfen wird dafür genutzt und weiterentwickelt.
Das DBI-Projektteam erforscht im H2-Infra-Projekt die Entwicklung und Qualifizierung einer innovativen rohrleitungsgebundenen Wasserstoff-Verteilnetzinfrastruktur. Im ersten Schritt werden Reststoffe und deren Herkunft identifiziert, die gegenwärtig die Gasqualität von Wasserstoff beeinträchtigen. Dabei werden Ursachen für die gefundenen Substanzen ermittelt – das können Rohrmaterialien, Herstellungs- und Fertigungsprozesse oder Verlegeverfahren sein. In einem zweiten Schritt werden Lösungen erarbeitet, wie diese eliminiert und wie Produktionsverfahren für die Materialien optimiert werden können. Ein weiterer Schwerpunkt ist die Untersuchung der Infrastrukturkomponenten. Hier gilt es über einen möglichst langen Zeitraum Erfahrungen im Bereich der Wasserstoffverträglichkeit und Funktionalität der eingesetzten Komponenten und Rohrleitungen zu gewinnen. In diesem Kontext werden in regelmäßigen Zyklen vor Ort Sicht- und Funktionsprüfungen, Detektionsvorgänge, Leckage- und Permeationsmessungen durchgeführt sowie Gasproben an den entsprechenden Prüfstellen im Netz entnommen und analysiert. Ziel ist, durch die Erprobung, Analyse und Optimierung des Materials, die Funktionalität der Infrastruktur sicherzustellen und die Versorgungssicherheit für zukünftige Anwendungen zu gewährleisten.
Das Projektteam von MITNETZ Gas betrachtet im H2-Infra-Projekt die Instandhaltung und Betriebsführung der Wasserstoffinfrastruktur. Der Fokus liegt dabei auf Gasdruckregel- und Messanlagen. Im Laufe der Untersuchungen wird ermittelt, was für eine zustandsorientierte Instandhaltung erforderlich ist. Diese Instandhaltungsmaßnahmen werden auf Basis des aktuellen Regelwerkes weiterentwickelt. Die erarbeiteten Zyklen und Prüfbedingungen werden während des Betriebes verifiziert und Empfehlungen für die Anpassung des Regelwerkes erarbeitet. Ein weiterer Schwerpunkt ist die Durchführung von Leitungsarbeiten unter Wasserstoffbedingungen im Rahmen der Betriebsführung. Verschiedene Netzsituationen, wie Netzerweiterungen zur Anbindung von Kunden, Rohrnetzauswechslungen oder Störungen und Schäden, werden simuliert. Hierbei werden verschiedene Materialien, Verlegeverfahren, Verbindungselemente und Technologien untersucht. Speziell die Performance der verschiedenen Rohrmaterialien bei Leitungsarbeiten und der Sicherheitskomponenten nach einem längeren Betriebszeitraum werden genauer betrachtet. Die durchgeführten Arbeiten werden insbesondere sicherheitstechnisch bewertet. Als Ergebnis werden Aussagen zur Langzeitperformance der eingesetzten Komponenten und Sicherheitstechnik sowie der Rohrmaterialien und Technologien abgeleitet, um Optimierungspotenziale für zukünftige Wasserstoffinfrastrukturen zu ermitteln.
Das Projektteam der HTWK Leipzig führt im H2-Infra-Projekt eine ökologisch-ökonomische Analyse und Bewertung der Wasserstoffwertschöpfungskette durch. Dabei werden verschiedene Anwendungspfade in den Sektoren Mobilität, Haushalt, Gewerbe und Industrie über die ganze Wertschöpfungskette hinweg betrachtet: von der Herstellung über den Transport und der Verteilung bis zur Speicherung sowie dem Verbrauch von Wasserstoff. Im Zuge der wissenschaftlichen Begleitung werden Messdaten (Betriebsparameter, Energiekenndaten, etc.) der Infrastruktur in einem umfassenden Monitoringprogramm erfasst. Zudem werden verschiedene Versuchsreihen zur Untersuchung der Systemkomponenten durchgeführt. Mit der Auswertung und Einordnung der Daten sollen Aussagen zur Langzeitperformance der eingesetzten Komponenten und der Sicherheitstechnik sowie der Rohrmaterialien abgeleitet werden.
Materialien
Hochleistungsmaterialien für eine saubere und sichere Infrastruktur
Das Projekt H2-Infra erforscht die Rahmenbedingungen einer ökologischen, ökonomischen und sicheren Wasserstoff-Verteilnetzinfrastruktur. Schwerpunkt des Projektes ist der Test von Hochleistungskunststoffen mit einer möglichst langen Lebensdauer für Rohrleitungen und alle relevanten Komponenten. Das ist Voraussetzung, um eine extrem hohe Gasqualität für zukünftige Anwendungen bereitstellen zu können. Die Rohrleitungsmaterialien und Netzkomponenten werden durch dynamische Lastwechsel unter realitätsnahen Betriebsbedingungen erprobt. Ziel ist, die Wasserstoffverträglichkeit und Langzeitperformance der Materialien und Komponenten zu überprüfen. Die bisher für Gasverteilnetze verwendeten Kunststoffmaterialien geben zu viele Reststoffe in den transportierten Wasserstoff ab. Sie geben so viele Reststoffe ab, dass sie oberhalb der zulässigen Grenzwerte, z. B. für stationäre und mobile Brennstoffzellenanwendungen, liegen. Im Projekt H2-Infra werden deshalb die Reststoffe und deren Herkunft identifiziert, um dann optimierte Herstellungsverfahren für neue Leitungsmaterialien zu erarbeiten, die den hohen Reinheitsanforderungen des Wasserstofftransports genügen. In einem umfangreichen Monitoring werden die Sicherheit der Verteilnetzinfrastruktur sowie die THG-Emissionen überprüft und bewertet und daraus umwelttechnische Optimierungspotenziale ermittelt. Abschließend werden der ökologische und ökonomische Vorteil der leitungsgebundenen Wasserstoffversorgung für die Endverbraucher herausgearbeitet.
H2-InFO
Innovations- und Forschungsplattform für urbane Energieversorgung mit Wasserstoff
Für die Vernetzung der Forschungsprojekte wird die Innovations- und Forschungsplattform für urbane Energieversorgung mit Wasserstoff – H2-InFo – geschaffen. Sie bildet den konsequenten Anschluss an die BMBF-Vorhaben „H₂-Netz“ und „H₂-Home“. Die Plattform soll das Andocken weiterer Vorhaben in den Bereichen Wasserstoff-Verteilnetzinfrastruktur und Wasserstoffnutzung ermöglichen. So können weitere Forschungs- und Entwicklungsaufgaben bearbeitet und Wissenslücken geschlossen werden. Die Fortsetzung der Forschungstätigkeiten ist Voraussetzung für eine bedarfsgerechte, kostengünstige, sichere und umweltschonende Wasserstoffversorgung insbesondere für urbane Bereiche. Nur so gelingt die Umsetzung der Nationalen Wasserstoffstrategie auch für die breite Bevölkerung und für Unternehmen abseits von den großen Verbrauchern in der Chemieindustrie oder der Metallurgie. Im Zuge der Forschungsarbeiten wird ein hohes Technology Readiness Level (TRL) der getesteten Wasserstoffinfrastruktur und der dazugehörigen Systeme angestrebt, um die Ergebnisse später rasch umsetzen zu können.
(1) oberirdisch verlegte Kunststoffrohrleitung (Rohrbrücke) mit Permeationsmesszelle; (2) Gasdruckregel- und Messanlage mit Odorierungsanlage; (3) Kunststoffrohrleitung, offene Grabenverlegung; (4) Kunststoffrohrleitung, grabenlose Verlegung mit Erdrakete; (5) Energiepavillon mit H₂-BHKW (HYPOS H₂-Home); (6) mobile Wasserstofffackel; (7) Etikettenwechsel zu Wasserstoff; (8) H₂-InFo
Kontakt
Fachgebietsleiter Gasnetze & Gasanlagen
Stefan Schütz
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