Gassystems erweitert. Somit können neben der Gasinfrastruktur die Systembereiche Gasanwendung und Gasmobilität bei der Modellierung der Transformationspfade berücksichtigt werden. Abbildung 1 gibt einen Überblick über die vom Modell erfassten Systemkomponenten. Die technischen Betriebsmittel (Assets) der Bereiche Gasinfrastruktur und Gasanwendungen sind dabei quantitativ auf die Ebene der Fernleitungsnetze mit angeschlossenen Untergrundgasspeichern (FNB/UGS) sowie auf die Verteilnetzebene (VNB) aufgeteilt. Aufgrund einer unzureichenden Datenlage bleiben industrielle Gasanwendungen unberücksichtigt. Der Bereich Gasmobilität ist quantitativ nur der Verteilnetzebene zugeordnet, da die bestehenden Gasfüllanlagen für erdgasbetriebene Fahrzeuge ausschließlich an die Gasverteilnetze angebunden sind und dies auch für zukünftige Wasserstoffanlagen angenommen wird. Als Eingangsdaten für das Modell wurde für jeden Systembereich ein Mengen-Kosten-Gerüst erstellt, welches den Bestand (z. B. Netzlänge, Anzahl der Anlagen/Gasgeräte), das Alter, die technische Nutzungsdauer sowie die H₂-Tauglichkeit sowie Ersatzinvestitionskosten der verbauten Komponenten beinhaltet. Bei der Modellierung wird vereinfacht von Anpassung oder Umstellung der vollständigen heutigenGasinfrastruktur und der dazugehörigen Gasanwendungen ausgegangen (Stand: 2021). Mit Ausnahme des Aufbaus eines überregiona l en Was se r s tof fne t zes (H₂ - Backbone) entsprechend dem Szenario FNB/UGS finden mögliche Bestandsentwicklungen im Zeitraum bis zum Jahr 2045 (beispielsweise Zu- bzw. Rückbau von Gasnetzen) keine Berücksichtigung. Anpassungsbedarf basierend auf der aktuellen Wasserstofftauglichkeit des deutschen Gassystems Ebene der Transportnetze und Untergrundgasspeicher Für den Großteil der für Gastransportleitungen verwendeten Stähle ist aus Forschungsvorhaben und Industriegase-Regelwerken (wie z. B. ASME B31.12 [4] und EIGA 121/14 [5]) eine gute Wasserstoffeignung belegt. Hochfeste Stähle mit einer Zugfestigkeit von > 800 Megapascal (MPa) hingegen sind anfälliger für wasserstoffbedingte Schädigungsformen und daher generell weniger gut geeignet. Jedoch muss kein herkömmlicher Stahl im Bestand der Gasversorgung vom Betrieb mit Wasserstoff ausgeschlossen werden [6]. Teilweise können nach Einzelfallbetrachtungen Anpassungen der Betriebsbedingungen, wie das Herabsetzen des maximalen Betriebsdrucks oder die Reduzierung von Druckschwankungen, erforderlich werden. Neben der Leitungsumstellung erfordert der Transport von Wasserstoff im Fernleitungsnetz den Neubau von Verdichterstationen sowie die Anpassung der bestehenden Gasdruckregel- und -messanlagen; hierbei ist insbesondere ein Austausch der Gasmesstechnik erforderlich. Leitungsarmaturen sind auf äußere und innere Dichtheit zu prüfen. Die Speicherung vonWasserstoff in den bestehenden Untergrundgasspeichern erfordert die Anpassung wasserstoffsensibler Speicherkomponenten der Ober- und Untertageanlagen. Dazu zählen u. a. Kolbenverdichter, Gaschromatografen, Dichtungen, Mess-, Steuer- und Regelungstechnik sowie Packer und Untertage-Sicherheitsabsperrventile [7]. Zudem müssen die geologischen Gegebenheiten der Speicherformationen berücksichtigt werden: Während sich Kavernenspeicher (meist Salzkavernen) technisch für die Speicherung vonWasserstoff umrüsten lassen, können Porenspeicher nur unter bestimmten geologischen Bedingungen umgestellt werden und müssen individuell bewertet werden [7, 8]. Wasserstoff kann bei Porenspeichern aufgrund möglicher chemischer Reaktionen im Porenraum zu einer Veränderung der Lagerstätte beitragen. In diesem ZuAbb. 1: Bestandteile der Transformationspfade-Modellierung Quelle: DBI sinfr s r k r s nwend ngen smobili Gastransportnetz Transportnetzleitungen Leitungsarmaturen Verdichter GDRMA Untergrundgasspeicher Kavernenspeicher Porenspeicher FNB/U S VNB Mengen-Kosten-Gerüst: Bestand + Altersstruktur + technische Nutzungsdauer + Wasserstofftauglichkeit + Kostendaten sss embereiche im Tr nsform ionspf de-Modell Ne zebene Gasverteilnetz Verteilnetzleitungen Leitungsarmaturen GDRMA Hausanschluss HA-Leitungen Hausinstallation Gaskraftwerke (FNB) unberücksichtigt: industrielle Gasanwendungen häusliche Gasgeräte Gaskraftwerke (VNB) statonre Gasmotoren (BHKW) unberücksichtigt: industrielle Gasanwendungen CNG-Fahrzeuge CNG-Tankstellen 48 energie | wasser-praxis 09/2022 F O R S C H U N G & E N T W I C K L U N G
RkJQdWJsaXNoZXIy ODQwNjM=