Windstrom liefert „besten“ Wasserstoff

Wie lassen sich Wasserstoff-Verteilnetze sicher und effizient betreiben? Dieser Frage sind die Hochschule für Technik, Wirtschaft und Kultur Leipzig (HTWK Leipzig), DBI Gas- und Umwelttechnik, eine Einrichtung des Deutschen Verein des Gas- und Wasserfaches (DVGW) und der Gasversorger Mitnetz Gas im Forschungsprojekt „H2INFRA – H2-Infrastruktur“ nachgegangen. Der Abschluss des Projekts markiert zugleich zehn Jahre gemeinsamer Forschung zur Wasserstoffversorgung.

Von 2022 bis 2025 untersuchten die Partner eine Wasserstoff-Testinfrastruktur in Bitterfeld-Wolfen in sogenannten Wasserstoff-Dorf im Alltag getestet. Die Arbeiten knüpften an das 2016 gestartete Projekt „H2-Netz“ an, wie die HTWK Leipzig mitteilt.

Ziel sei es gewesen, technische und ökologische Fragen zu klären, die für einen zuverlässigen Transport von Wasserstoff über Verteilnetze zu Haushalten, Gewerbe und Industrie relevant sind, erläutert Robert Huhn, Professor für Gas- und Wärmenetze an der HTWK Leipzig.

Dazu gehörten das Verhalten bestehender Gasnetzkomponenten im Dauerbetrieb, die Sicherstellung der Gasqualität sowie die Frage, welche Infrastruktur langfristig wirtschaftlich und ökologisch sinnvoll ist.

Während der Projektlaufzeit zeichneten die Forschenden Betriebsparameter wie Druck, Temperatur und Volumenstrom kontinuierlich auf. Komponenten aus dem Erdgasbereich wurden sowohl im Labor des DBI als auch auf einem eigens eingerichteten Versuchsstand auf ihre Wasserstoffeignung geprüft.

Auf dem Testfeld entstand eine vollständige Hausinstallation mit Wasserstofftherme, die zwei Jahre im Dauerbetrieb getestet wurde. Rohrproben wurden auf Materialstruktur, Alterung und mechanische Eigenschaften untersucht. Sicherheitstechnische Komponenten wie Gasströmungswächter und Gasmangelsicherungen sowie verschiedene Absperrtechnologien kamen auf den Prüfstand.

„Die Besonderheit unserer Forschung liegt darin, dass wir eine aus verschiedenen Materialien und über mehrere Druckstufen errichtete und damit nahezu komplette Wasserstoff-Infrastruktur über längere Zeiträume unter realitätsnahen Bedingungen untersuchen können“, sagt Michael Schneider, Leiter des Forschungsprojekts für Mitnetz Gas.

Windstrom bester Ökobilanz

Nach Angaben der Projektpartner waren nahezu alle untersuchten Komponenten für die Wasserstoffinfrastrukturen geeignet. Herausforderungen zeigten sich dagegen bei der Gasqualität. Insbesondere Anwendungen wie Brennstoffzellen stellen hohe Anforderungen an die Reinheit des Wasserstoffs. Das DBI identifizierte mögliche Quellen für Verunreinigungen und untersuchte Materialien sowie Herstellungs- und Verlegeprozesse. Daraus wurden Maßnahmen zur Verringerung von Störstoffen abgeleitet.

Neben technischen Fragen untersuchte die HTWK Leipzig die Umweltwirkungen der Wasserstoff-Wertschöpfungskette von der Herstellung über den Transport bis zur Versorgung der Verbraucher. Unter den untersuchten Szenarien verursachte die Elektrolyse mit Windstrom die geringsten Treibhausgasemissionen. Denn entscheidend für die Treibhausgasbilanz der Elektrolyse sei demnach vor allem die Herkunft des eingesetzten Stroms. Herstellung und Bau der Elektrolyseure fallen dagegen vergleichsweise wenig ins Gewicht.

Die Forschung in Bitterfeld-Wolfen wird fortgesetzt. Beim 2025 gestarteten Projekt „SafeH2Supply“ stehen unter anderem Versorgungssicherheit, Odorierung, Gasqualität und Umweltwirkungen im Mittelpunkt.

Das 2026 gestartete Projekt „GreenH2Supply“ untersucht die Umstellung bestehender Erdgasnetze auf Wasserstoff sowie die leitungsgebundene Versorgung von Kraftwerken, Industrie und Gewerbe, heißt es abschließend.

Der Abschlussbericht „H2INFRA: H2-Infrastruktur - Effizienter und sicherer Betrieb von Wasserstoffverteilnetzen“ steht zum Download zur Verfügung. Weitere Infos gibt es auch auf der Website der HTWK Leipzig. (sag)