Umstellung von Erdgas auf Wasserstoff: Mischungen müssen mindestens 3 Jahre stabil bleiben
Damit Wasserstoff möglichst bald fossiles Erdgas im europäischen Gasnetz ersetzen kann, entwickelt die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) derzeit hochpräzise Kalibriergase für ein EU-weites Projekt. Damit sollen als Grundlage später Verbrauchsmengen und Kosten exakt berechnet und die Umstellung beschleunigt werden können. Eine Information auf der BAM-Webseite vom 17.08.2022.
Gasspeicher Berlin-Spandau – Foto © Gerhard Hofmann, Agentur Zukunft, für Solarify
Um bis 2050 Klimaneutralität zu erreichen, hat die EU beschlossen, ihr Gasnetz zu dekarbonisieren: Wasserstoff soll zukünftig den fossilen Energieträger Erdgas möglichst ganz ersetzen. Vor dem Hintergrund der aktuellen Versorgungskrise erhält dieses Ziel besondere Dringlichkeit.
Es geht dabei um eine monumentale Aufgabe: Das Gasnetz erstreckt sich in der Europäischen Union über fast eine Viertelmillion Kilometer, davon liegen ca. 38.000 Kilometer in Deutschland. Bevor dieses Netz in den kommenden Jahren schrittweise auf Wasserstoff umgestellt werden kann, müssen eine Reihe von technischen Herausforderungen bewältigt werden: So ist es derzeit noch nicht möglich, den Durchfluss von Wasserstoff-Erdgasmischungen oder auch von reinem Wasserstoff mit der erforderlichen Exaktheit zu messen und so den Verbrauch zu bestimmen.
„Die Gasindustrie verwendet bislang mathematische Modelle, die jedoch nicht ausreichend validiert sind“, erklärt Dirk Tuma von der BAM. „Hochpräzise Messungen der Mischungen und der Durchflussmengen sind unverzichtbar, um den Verbrauch exakt abrechnen zu können. Das ist sowohl für die Industrie wie auch für private Endverbraucher von großer Bedeutung. Angesichts der enormen Mengen, um die es geht, bedeuten bereits Unsicherheiten im Promillebereich große Kostenunterschiede.“
Der Chemiker nimmt an einem großen internationalen Forschungsprojekt namens EMPIR (European Metrology Programme for Innovation and Research) zur Lösung dieser messtechnischen Fragen teil. Initiiert hat es EURAMET, die Europäische Vereinigung von 37 nationalen Metrologieinstituten. Ziel ist es, die Gasindustrie bei der Umstellung von Erdgas auf Wasserstoff optimal zu unterstützen und so den Markthochlauf des Wasserstoffs zu beschleunigen.
Die BAM wird für das Projekt in ihrem Wasserstoff-Kompetenzzentrum H2Safety@BAM hochpräzise Kalibriergase entwickeln: Mischungen von Erdgaskomponenten und Wasserstoff, die in ihrer Zusammensetzung bis auf 0,01 Prozent exakt sind. „Die besondere Herausforderung besteht darin, aus den Ausgangskomponenten Mischungen herzustellen, die über einen Zeitraum von mindestens drei Jahren nachweislich stabil sind“, erklärt Tuma.
Die hochgenauen Referenzgase der BAM sind die Grundlage, um alle weiteren metrologischen Fragen zu klären. Mit ihnen lassen sich Messgeräte kalibrieren und weiterentwickeln, um später in der Praxis Durchflussmengen exakt zu berechnen. Sie sind eine Voraussetzung dafür, um eine Messinfrastruktur in Europa aufzubauen und das vorhandene Gasnetz auf Wasserstoff umzustellen.
Beteiligt an EMPIR sind 18 namhafte Institutionen aus Forschung und Industrie, u. a. aus Frankreich, Spanien, den Niederlanden, Norwegen und Großbritannien. Aus Deutschland sind neben der BAM die Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB), die DB Gas- und Umwelttechnik, die Gastransport Nord sowie Open Grid Europe vertreten.
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