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Manfred Schulze, Testfall Kunststoffleitung in:

VDI nachrichten, page 23 - 23

VDI nachrichten, Volume 75 (2021), Issue 04, ISSN: 0042-1758, ISSN online: 0042-1758, https://doi.org/10.51202/0042-1758-2021-04-23

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VDI Verlag, Düsseldorf
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29. Januar 2021 · Nr. 4 FOKUS: WASSERSTOFF 23 Testfall Kunststoffleitung Von Manfred Schulze C hemiepark Bitterfeld, Sachsen-Anhalt: Es sitzt ein echter Feldversuch, ein frei geräumter Bereich, mitten im ehemaligen Chemiekombinat. Hier verlaufen ein paar Leitungen, es wird mal gebuddelt, mal an den Leitungen gewerkelt. Was hier stattfindet, ist Teil des Projekts Hypos: Es soll Herstellung, Speicherung, Verteilung und Anwendung von grünem Wasserstoff in Chemie industrie, Raffinerie, für Mobilität und Energieversorgung untersuchen und erproben. Über die Eignung von Kunststoffrohren für Wasserstoff-Verteilnetze soll ein auf rund drei Jahre ausgelegter Feldversuch im Industriepark Bitterfeld neue Erkenntnisse bringen. Inzwischen liegen erste Zwischenergebnisse vor – sie sind durchaus vielversprechend. Die mitteldeutsche Forschungsinitiative Hypos hatte Anfang 2019 im Chemiepark auf einem rund 12 000 m2 gro- ßen Grundstück mit mehreren Industriepartnern begonnen, das Versuchsfeld zu bestücken. Im Mai des gleichen Jahres waren dann über- und unterirdisch Leitungen aus verschiedenen Materialien verlegt. Die können in mehreren Druckstufen ein künftiges Verteilnetz auf Wasserstoffbasis simulieren. Möglich wird das, weil der Wasserstoff von einer bereits seit Langem kommerziell von der Linde AG betriebenen Hydrogen-Pipeline eingespeist werden kann, die bis zum Chemiepark Leuna reicht. Zudem wurde mit einem Brennstoffzellen-Blockheizkraftwerk auch die Letztverbraucherebene aufgebaut. Hinzu kommen in einem Container ein Volumenmessgerät und ein Strömungswächter, also klassische Geräte, die heute im Erdgasverteilnetz üblich sind. Patrick Becker leitet die Versuche für den Regionalversorger Mitnetz Gas. „Wir haben im Wesentlichen zwei Rohrtypen verlegt, einmal das bereits für Erdgas genutzte und hochspannungsrisssichere PE 100, zum anderen innovative Metall-Kunststoff-Verbundrohre“, berichtet er. Letztere, im Fachjargon als PE-Xa bezeichnet, besitzen zusätzlich Aluminiumummantelung. Damit soll untersucht werden, ob die heute bereits üblicherweise verlegten Materialien oder Alternativen Vorteile bieten und wie Verteilnetze sicher mit Wasserstoff betrieben werden können. „Die Kunststoffrohre sind beide nicht zuletzt durch zusätzliche Beschichtungen relativ diffusionsdicht und können über längere Strecken ohne Grabung verlegt werden“, erklärt Becker den rund 30 %igen Kostenvorteil gegenüber den früher – auch auf der Verteilebene – üblichen Stahlleitungen. Die Messungen des Projektpartners Deutsches Brennstoffinstitut haben bisher ergeben, dass Wasserstoff für die Einhaltung der Sicherheitsparameter keinerlei bedenkliche Werte liefert. „Dabei ist es unerheblich, ob die Leitungen Wasserstoffprojekt Hypos: Sowohl im Verteilnetz als auch bei den Ferngasgesellschaften wird eine Durchleitung von Wasserstoff als technisch machbar angesehen. ober- oder unterirdisch verlegt sind. Auch halten sie die üblichen Temperaturschwankungen und UV-Strahlungen aus“, sagt Patrick Becker. Die Verbund rohre liefern allerdings etwas bessere Verlustwerte bei der Permeation, die aufgrund der geringen Molekülgröße von Wasserstoff gegenüber Methan in den Netzen zwar ansteigen werden, aber keine kritische Größe erreichen. Auch hinsichtlich der für Wasserstoff aus Sicherheitsgründen erforderlichen Odorierung mit Geruchsstoffen ergeben sich keine maßgeblichen Auswirkungen bei den Kunststoffrohren. Als absolut beherrschbar erwiesen sich auch simulierte Störfälle (Leckagen) im Netz. Die Rohre lassen sich hier ähnlich wie beim Betrieb mit Methan durch Quetschen oder das Einbringen von Kautschukblasen zeitweilig abdichten, was auch bei kurzzeitigen Betriebsunterbrechungen für einen eventuell notwendigen Neuanschluss erforderlich ist. Bereits recht viel Erfahrung gibt es hingegen bei den im Hochdrucknetz verwendeten Stahlrohren. Nicht zuletzt, weil es bereits seit Jahren zwei größere Industrieregionen gibt, die Wasserstoff über große Entfernungen mit solchen Fernleitungen zwischen Raffinerien und chemischen Großverbrauchern transportieren. Die Leipziger Ferngasnetzgesellschaft Ontras, für die eine mittelfristige Umstellung der Ferngasnetze auf Wasserstoff ebenfalls ein strategisches Thema ist, verweist auf die heute bereits zulässige Beimischung von bis zu 10 % im Erdgasnetz. Wobei laut Ontras eine Verdoppelung auf 20 % im für die Gasbranche geltenden Regelwerk des Dachverbandes der Gas- und Wasserwirtschaft (DVGW) schon in absehbarer Zeit erwartet wird. Während solche Beimischungen für private Endverbraucher und die Netze technisch kaum eine Anpassung erfordern, gebe es allerdings noch ungelöste Fragen bei industriellen Kunden und der Mobilität mit Erdgas, so Ontras. Das Unternehmen beteiligt sich daher gerade am Bau einer Pilotanlage in Prenzlau. Dort wird untersucht, wie mittels Membrantechnik das Gasgemisch aus Erdgas und Wasserstoff nach dem Leitungstransport wieder getrennt werden könnte. Im überregionalen Transport der Fernleitungsnetzbetreiber wird für das Rohrleitungsmaterial ausschließlich Stahl eingesetzt. Auch wenn Stahl generell für Wasserstoffleitungen geeignet ist, sind negative Auswirkungen von Wasserstoff auf das Material bekannt. Hierzu gehören zum Beispiel erhöhte Risswachstumsraten und wasserstoff induzierte Spannungsrisskorrosion. „Derzeit“, so berichtet Eric Tamaske, Hauptreferent Unternehmensentwicklung bei Ontras, „entwickeln wir Konzepte, wie zukünftig Wasserstoff in derzeitigen Erdgasnetzen transportiert werden kann. Eine Anpassungsmaßnahme könnte zum Beispiel die Absenkung des Betriebsdruckes sein.“ Draufsicht auf das Versuchsgelände des Projekts Hypos mit dem Wasserstoffnetz im Chemiepark Bitterfeld-Wolfen. Foto: Christian Kortüm/MITNETZ GAS Anbringen einer Messzelle (grün) über dem zu untersuchenden Rohrabschnitt, um Materialreaktion und die Permeation nach dem Quetschen der Leitung zu untersuchen. Foto: Christian Kortüm/MITNETZ GAS Schlauchanschluss der Wasserstofffackel (li.) ans Netz. Rechts der Anschluss des Propantanks, der als Pilotflamme zur Unterstützung dient, bis eine ausreichende Wasserstoffkonzentration erreicht ist. Foto: Christian Kortüm/MITNETZ GAS

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