Emissionsreduzierende Kunststoffrohre für Wasserstoff – für die grünen Gasnetze der Zukunft

Deutschland verfügt mit seinem weit verzweigten Erdgasnetz und den angeschlossenen Gasspeichern über eine Infrastruktur, die teilweise auch für Wasserstoff genutzt werden kann. Um jedoch die künftig benötigten Wasserstoffmengen zuverlässig dort hin zu transportieren, wo fossile Energieträger ersetzt werden sollen, sind zusätzliche Leitungen erforderlich. Daher entsteht in Deutschland derzeit ein großflächiges Wasserstoffnetz – das sogenannte Wasserstoff Kernnetz. Es soll als zentrale Transportinfrastruktur dienen und Erzeugungsstandorte, Speicher, Industriezentren und Verbrauchsregionen miteinander verbinden. Geplant sind insgesamt rund 9.000 km Pipeline, die wichtige Regionen im ganzen Land verknüpfen. Rund 60 % der Leitungen entstehen durch die Umrüstung bestehender Erdgasleitungen, der übrige Teil wird neu gebaut.

Die großen Hauptleitungen bestehen wegen des hohen Drucks aus Stahl. Für die Verzweigungen und die Feinverteilung im Netz werden hingegen flexible Kunststoffrohre zum Einsatz kommen. Diese bieten mehrere Vorteile: Sie können in sehr langen Längen ohne Verbindungsstellen verlegt werden und sind zudem korrosionsbeständig. Auch wirtschaftlich sind sie attraktiv, da sie sich mit modernen, grabenarmen Verlegeverfahren wie Pflügen oder Fräsen besonders effizient einbauen lassen – mit Verlegeleistungen von über 1.000 m pro Tag. Gleichzeitig schonen diese Verfahren die Umwelt, da der Eingriff in Natur und Boden deutlich geringer ausfällt.

Allerdings stellt Wasserstoff besondere Anforderungen an die Materialien. Immer wieder wird auf deutscher und europäischer Ebene darüber diskutiert, wie durchlässig Kunststoffe für Wasserstoff sind – das heißt, wie viel Wasserstoff durch Permeation durch die Rohrwände entweichen kann. Eine Lösung bieten moderne Kunststoffrohre mit mehreren Schichten, darunter eine spezielle Sperrschicht, die das Austreten von Gas nahezu verhindert.

Im Rahmen eines DVGW-Forschungsvorhabens wurde gemeinsam mit führenden Gasversorgern eine optimierte Rohrkonstruktion mit integrierter, innenliegender Sperrschicht umfassend hinsichtlich ihrer Permeationseigenschaften geprüft und es wurden umfangreiche anwendungstechnische Praxisversuche durchgeführt: Abquetschversuche gemäß DVGW G 452 belegen, dass die neuen Gasrohre mit zusätzlicher Innenschicht dieser extremen mechanischen Beanspruchung standhalten. Damit ist das Abquetschen als betriebliche Maßnahme möglich.

Auch die durchgeführten Schweißversuche zeigen, dass sich die untersuchten Rohre mit integrierter Sperrschicht mittels Stumpfschweißen sicher und zuverlässig verbinden lassen. Die Verwendung aller am Markt verfügbaren und für Gas zugelassenen Heizwendelformteile ist selbstverständlich auch uneingeschränkt möglich.

Diese Rohre können Methanverluste fast vollständig verhindern und auch bei Wasserstoff den Verlust im Vergleich zu einfachen Rohren um die Hälfte verringern. Die Permeationsmessungen mit der integrierten Sperrschicht zeigen eine deutliche Reduktion des Co2-Äquivalents, für Methan ist die Sperrschicht nahezu permeationsdicht.