Inhalte DVGW-Forschungsbericht G 202333 Der DVGW-Forschungsbericht G 202333 legt Anforderungen und Kriterien fest, um die Notwendigkeit von bruchmechanischen Bewertungen für Gasleitungen zu identifizieren und einzugrenzen. Dabei wird definiert, unter welchen Bedingungen und Druckstufen die Sicherheit der Rohrleitungen ohne umfangreiche bruchmechanische Prüfungen gewährleistet werden kann. Ziel ist es, den Aufwand solcher Bewertungen zu reduzieren, ohne die Integrität und Sicherheit der Gashochdruckleitungen zu gefährden. Einfach erklärt bedeutet dies, dass für bestimmte Parameter wie Druck, Rohrdurchmesser und Wasserstoffanteil eine bruchmechanische Bewertung nicht immer erforderlich ist, was den Aufwand für die Betreiber erheblich verringern kann. Inhaltsverzeichnis Aufgabenstellung Grundsätzliche Vorgehensweise bei der Durchführung der bruchmechanischen Prüfungen Untersuchte Werkstoffe Ergebnisse der bruchmechanischen Bewertung Schlussfolgerungen und Ausblick Literaturverzeichnis Abbildungsverzeichnis Tabellenverzeichnis Symbolverzeichnis Anhang   Wichtige normative Verweisungen DVGW-Merkblatt G 464   DVGW-Forschungsbericht G 202333 kaufen Sie können den DVGW-Forschungsbericht G 202333 als PDF-Datei zum sofortigen Download kaufen.

Ziel dieses Forschungsberichtes G 202316 ist es aufzuzeigen, wie sich das Geschäftsfeld aus der Sicht eines Stadtwerks in der Zukunft aufgrund der Wärmewende wandelt. Hierzu sollen zum einen zu tätigende Investitionen in die Strom-, Gas-, und Wärmenetzinfrastruktur betrachtet werden. Zum anderen wird die Transformation der Wärmeversorgung zu einer ausschließlich mit grünen Gasen, hybriden sowie primär elektrisch Versorgung von Quartieren betrachtet. Eine Herausforderung für eine generelle Betrachtung stellt der heterogene deutsche Wohngebäudebestand mit Blick auf das Baualter und die Gebäudegröße dar.    Um diesen heterogenen Wohngebäudebestand zu begegnen, werden repräsentative Siedlungsstrukturen verwendet. Auf deren Basis werden zu betrachtende Typquartiere definiert. Für diese wird in dieser Arbeit der Wärmebedarf für eine Baualtersklasse bestimmt. Zusätzlich wird ein durch Sanierungsmaßnahmen verursachter Rückgang des Wärmebedarfs betrachtet. Im Anschluss werden verschiedene dezentrale und zentrale Wärmeversorgungskonzepte definiert. Die Wärmeversorgungskonzepte werden aus der Sicht eines Stadtwerks jeweils an-hand der Investitionen, der Betriebskosten und der Einnahmen betrachtet. Dabei wird auch der Einfluss der Sanierung der Gebäudehülle anhand der Zustände saniert und unsaniert betrachtet. Die zentralen Konzepte werden zusätzlich anhand der Wärmegestehungskosten bewertet. Die dezentralen Konzepte werden zusätzlich anhand des Kapitalwerts bewertet.

Dieser Forschungsbericht G 202206 befasst sich mit dem Thema Heizwendelschweißverfahren, das sich in der Praxis des Gasleitungsbaus als zuverlässiges und sicheres Verfahren etabliert hat. In den letzten 30 Jahren sind viele Millionen Verbindungen hergestellt worden. Gleichzeitig zeigt die regelmäßig durchgeführte statistische Auswertung von Schadensfällen an PE-Rohrleitungen durch den DVGW die mit Abstand niedrigste Schadensquote bei gleichzeitig größter Durchdringung. Der Schweißprozess ist hochgradig automatisiert und wird kontinuierlich überwacht. Vor allem Handhabungsfehler können jedoch zu schwachen Verbindungen führen, die zum Teil nicht durch visuelle Prüfungen erkannt wer-den, sondern nur durch zerstörende Prüfung detektiert werden können.   Insbesondere der Bedarf an Erhöhung der Betriebsdrücke und die Vision, unsere bestehenden Erdgasnetze zukünftig für die Wasserstoffverteilung zu nutzen, nähren den Wunsch nach einer zuverlässigen zerstörungsfreien Prüfmethode. Deshalb soll in diesem Forschungsvorhaben die Einsatzfähigkeit von zerstörungsfreien Prüfungen (zfP, engl: Non Destructive Testing, NDT) auf Baustellen zur Ermittlung von Schweißfehlern in HM-Verbindungen untersucht wer-den.   Dafür wurden systematisch Schweißfehler aus zwei verschiedenen Gruppen („Unsachge-mäße Durchführung“ und „Bindefehler“) in unterschiedlichen Ausprägungsgraden in Heizwendelschweißungen aus Polyethylen eingebracht. Zunächst wurden die Schweißnähte mit Hilfe der Ultraschallmethode Phased Array auf Indikationen untersucht und aus den Ergebnissen eine Bewertung in "gut" oder "schlecht" abgeleitet. Als zusätzliche Referenzmethode wurde ein Teil der Proben darüber hinaus mittels Computertomographie (CT) inspiziert.  Für eine abschließende Bewertung der Schweißnahtqualität wurden die hergestellten Proben noch zerstörend geprüft. Zur Bewertung der Kurzzeitmechanik wurde der maschinelle Linear-scherversuch eingesetzt. Für die Langzeitmechanik wurden die Verbindungen im Zeitstandinnendruck-Versuch getestet.  Es lässt sich feststellen, dass Ultraschallprüfungen durchaus das Potenzial bieten, Heizwendelschweißungen auf Fehlstellen zu untersuchen. Für einen flächendeckenden Einsatz zur Qualitätsbestimmung auf der Baustelle fehlen heute jedoch zum einen noch qualifizierte und verbindliche Fehlermerkmale (analog DVS 2202), zum anderen ist das Bewertungsergebnis durch Ultraschall nicht eindeutig: Viele Schweißungen wurden durch die Ultraschallprüfung als "schlecht" bewertet, zeigten jedoch hinsichtlich ihrer mechanischen Eigenschaften ein positives Ergebnis.

Im Rahmen dieses Forschungsvorhabens, Forschungsbericht G 202107 erfolgt die Untersuchung erdverlegter Gashochdruckleitungen aus Stahl mit Betriebsdrücken ≥ 16 bar, die für den Lastfall Erdbeben in Deutschland gemäß DIN EN 1594 nachweispflichtig sind. Basierend auf einer Auswahl repräsentativer Kombinationen aus Durchmesser und Auslegungsdruck in Verbindung mit den gemäß den gültigen Regelwerken anzusetzenden Minimalkonfigurationen (z.B. Wandstärke gemäß DIN EN 1594 bzw. DVGW G 463) erfolgt die Ableitung unterschiedlicher Realisierungen. Diese bilden die Grundlage für die weiteren Untersuchungen und werden im ersten Teil in Form von geraden Rohrleitungsabschnitten sowie Werksbögen als prototypische Konfigurationen genutzt, um den Einfluss der einzelnen Eigenschaften auf das Nachweisergebnis für den Lastfall seismische Wellenausbreitung zu untersuchen. Basierend auf diesen Erkenntnissen erfolgt die Durchführung einer gezielten Parameterstudie mit dem Ziel ein vereinfachtes Nachweisverfahren abzuleiten. Dieses basiert auf einem mehrstufigen Ansatz ausgehend von einer Bewertung der erdverlegten Rohrleitung anhand einer Bewertungsmatrix in tabellarischer Form. Die weiteren Stufen stellen u.a. eine detailliertere Betrachtung in tabellarischer Form sowie ein rechnergestütztes numerisches Vorgehen zur Bewertung der Rohrleitung dar. Zusätzlich werden vereinfachte analytische Berechnungsansätze vorgestellt. Generell zeigt sich bei der Untersuchung der erdverlegten Rohrleitungen, dass die in Deutschland zu erwartenden seismischen Einwirkungen für gerade Rohrleitungsabschnitte unkritisch hinsichtlich des Nachweises sind. In Abhängigkeit der vorliegenden Randbedingungen stellen Rohrbögen die wesentlichen Bereiche für den Nachweis der Rohrleitung dar. Anschließend erfolgt im zweiten Teil des Forschungsvorhabens die Untersuchung spezieller Leitungssituationen in Form von Unterquerungen mit variierender Verlegetiefe, Mantelrohren und Dükern sowie Übergangssituationen von unter- zu oberirdischer Verlegung. Analog zum ersten Teil werden auch hier zunächst die wesentlichen Einflussgrößen bei Beanspruchung durch seismische Wellenausbreitung identifiziert und basierend auf diesen ein vereinfachtes Vorgehen für den Nachweis abgeleitet. Dieses ist aufgrund der Vielzahl der unterschiedlichen Typen nur bedingt durch eine tabellarische Form repräsentierbar, sodass hier im Wesentlichen einfache analytische Ansätze für eine konservative Nachweisführung hergeleitet werden. Zuletzt erfolgt die Betrachtung des Lastfalls bleibender Bodenverformungen auf gerade Rohrleitungsabschnitte. Hierbei wird aufgrund der Komplexität eines numerischen Rechenmodells eine vereinfachte analytische Vorgehensweise präsentiert, die für die Ermittlung der resultierenden Spannungen und Dehnungen in der Rohrleitung genutzt werden kann. Diese können dann für die Bewertung der Einhaltung der normativ geforderten Sicherheit gegenüber einem möglichen Versagen infolge Erdbeben genutzt werden.

Das Ziel des Projektes, zusammengefasst im Forschungsbericht G 202021 bestand darin, die bereits im Jahr 2019 vom DVGW angekündigte Regelwerksanpassung in Hinblick auf die Verwendung von Wasserstoff als klimaneutraler Energieträger umzusetzen. Dazu ist es notwendig, eine solide Wissensbasis aufzubauen, die eine Weiterentwicklung von Zertifizierungsprogrammen und des Technischen Regelwerks für den Einsatz von Wasserstoff ermöglicht. In diesem Prozess sollen zwei Zielrichtungen verfolgt werden, einerseits die Zumischung von Wasserstoff bis zu einem Grenzgehalt von 20 Vol.-% zum Erdgas, andererseits der Einsatz von ca. 100 Vol.-% Wasserstoff als neue Gasfamilie. Als Wissensbasis dienen im Wesentlichen abgeschlossene Forschungsvorhaben, deren Ergebnisse durch eigene Untersuchungen ergänzt und bestehender Forschungsbedarf durch zusätzliche Untersuchungen konkretisiert werden sollen. Im Rahmen des Projektes wurden Forschung, Regelwerkssetzung und Zertifizierung mit dem Ziel einer zügigen und strukturierten Weiterentwicklung des DVGW-Regelwerks für wasserstoffhaltige methanreiche und wasserstoffreiche Gase zusammengeführt.

Im Rahmen des DVGW-Forschungsvorhabens UmSiAG „Umwelt- und sicherheitsrelevante Aspekte in der Gasverteilung“ wurden die Auswirkungen der neuen EU-Verordnung zur Verringerung der Methanemissionen im Energiesektor (EU-ME-VO, deutsche Ausgabe, 04. März 2024) des Bereichs LDAR „Leak Detection and Repair“ (Art. 14) auf die langjährig bestehenden Vorgaben des DVGW-Regelwerks bezüglich der Gasrohrnetzüberprüfung untersucht. Der wesentliche Unterschied der beiden Vorgaben bezüglich der Leckagedetektion, ist, dass die EU-ME-VO den Umweltaspekt in den Vordergrund schiebt, während das DVGW-Regelwerk die Sicherheit als Priorität sieht. Dies wirkt sich auf die jeweiligen Anforderungen an die Leckagedetektion und anschließende Reparatur aus. Weiterhin beziehen sich die Überprüfungsfristen in der EU-Verordnung nicht wie im DVGW-Regelwerk auf unterschiedliche Druckniveaus und Leckstellenhäufigkeiten, sondern ausschließlich auf das verbaute Rohrleitungsmaterial. Zur Durchführung von Reparaturen sind in der EU-Verordnung Konzentrationsschwellenwerte in ppm bzw. g/h (Methan) aufgeführt und in zwei Typen unterteilt. Für die Leckagedetektion werden durch die EU-Methanemissionsverordnung prinzipiell kürzere Zeitabstände zwischen den Leitungsüberprüfungen als im DVGW-Arbeitsblatt G 465-1 gefordert. Gegenüber den Vorgaben des DVGW-Regelwerks kommt es zu einer Halbierung der Fristen, was für den Netzbetreiber zu einer Verdoppelung des Überwachungsaufwands führt. Eine Ausnahme bilden hierbei jedoch erdverlegte Leitungen aus PE, PVC und KKS-geschütztem Stahl mit einem Druck > 5 bar und ≤ 16 bar. Diese sind gemäß DVGW-Arbeitsblatt G 465-1 jährlich zu überprüfen und damit häufiger als es die EU-ME-VO vorgibt. Das bestehende Sicherheitsniveau, das sich hieraus ergibt, sollte allerdings nicht durch die Anwendung längerer Überprüfungsintervalle verringert werden. Eine Erhöhung des Sicherheitsniveaus bzw. der Emissionsminderungen ergeben sich aus Leitungsüberprüfungen und Reparatur detektierter Leckstellen. Das DVGW-Merkblatt G 465-3 priorisiert die notwendige Reparatur nach dem Gefährdungspotential von Leckstellen. Je näher diese an Gebäuden/Hohlräumen liegen (Bildung eines explosiven Gemisches), desto schneller müssen Reparaturmaßnahmen eingeleitet werden (z.B. unverzüglich bzw. innerhalb einer Woche). In der EU-ME-VO wird ein Schwellenwert zur Einleitung der Reparatur von 5 Tagen angegeben und diese muss spätestens nach 30 Tagen abgeschlossen sein. Ist die Reparatur innerhalb dieser Frist nicht durchführbar, muss der Netzbetreiber dies (gem. EU-ME-VO) der zuständigen Behörde mit einer Begründung für die Verzögerung melden. Um die Auswirkung der Umsetzung der LDAR-Maßnahmen abzuschätzen, wurden im Rahmen der Untersuchungen Berechnungen zu den durch Leckagen im Verteilnetz auftretenden Gasverlusten durchgeführt. Hierzu wurde das Musternetz aus dem Forschungsvorhaben G 202134 „Anpassung G 465-1“ herangezogen und eine ideale Reparaturzeit aus der EU-ME-VO (5 Tage) angenommen. Dabei wurden die Szenarien „Erdgas“, „Beimischung von 30 Vol.-% Wasserstoff in Erdgas“ und „100 Vol.% Wasserstoff“ betrachtet. Durch kurze Überprüfungsintervalle, einer daraus resultierenden frühzeitigen Entdeckung von Leckagen und die anschließende Reparatur (innerhalb 5 Tage; Modellannahme) können die Treibhausgasemissionen um 61 % gesenkt werden. Bei einer Beimischung von 30 Vol.-% Wasserstoff beträgt dieser Wert 75 % und bei Einsatz von 100 Vol.-% Wasserstoff beträgt das THG-Senkungspotential 97 %, bezogen auf GWP 100. Da die zur Berechnung herangezogenen 5 Tage (gem. EU-ME-VO) in der Praxis kaum umzusetzen sind, sollte bei der Anwendung des DVGW-Arbeitsblatts G 465-1 die Reduzierung der mittleren Reparaturzeit angestrebt wer-den, um nach Möglichkeit die geforderten 30 Tage der EU-ME-VO einzuhalten. Hierbei ist der Fokus auf die Leckagen der Leckklassen B und C (Reparaturdauer 0,5 Jahre) zu richten, da diese einen Anteil von 51 % an der mittleren Reparaturdauer von 95 Tagen (Leckklassen A I, AII, B, C) bilden. Die weiteren 49 % bilden Leckagen der Klassen A I und A II. Mit einer Reparaturdauer von maximal 7 Tagen (A I 24 h und A II 168 h) werden diese Reparaturen bereits innerhalb des geforderten Zeitraums der EU-ME-VO abgeschlossen. Darüber hinaus sollte eine Synergie der Überprüfungszeiten beider Vorschriften genutzt werden, um einerseits das hohe Sicherheitsniveau aufrecht zu erhalten und andererseits Emissionen zu verringern.

Wasserstoff ist ein flexibler Energieträger, der die Möglichkeit bietet, Verbrauchern und Anwendungen in allen Sektoren erneuerbare Energie zur Verfügung zu stellen. Die Nutzung von Wasserstoff bietet dadurch ein hohes Defossilisierungspotenzial für Industrieprozesse und kann u. a. dazu beitragen den lokalen Wärmemarkt sowie den Mobilitätssektor klimaneutral werden zu lassen. Wasserstoff spielt daher in der aktuellen energie- und klimapolitischen Debatte, insbesondere seit der Verabschiedung der europäischen und nationalen Wasserstoffstrategie, eine bedeutende Rolle. Dabei wird die Verfügbarkeit einer entsprechenden Transport- und Verteilinfrastruktur als Teil des weit verzweigten Gasnetzes eine wichtige Voraussetzung für den Markthochlauf sein. Allerdings entstehen aus den Entwicklungen hin zu einer zukunftsfähigen Energieversorgung mit Wasserstoff für die Infrastrukturbetreiber und Stadtwerke sowie auch für die Kunden neue Herausforderungen hinsichtlich Auswahl von Technologien in unterschiedlichen Energiesystemen. Ferner wird auch der zunehmende Einsatz von EE-Strom/Elektrifizierung im Bereich der Wärmeversorgung der Haushalte und teilweise der Prozesswärme in Gewerbe und Industrie einen entsprechenden Einfluss auf das Energiesystem und damit auf die Energieverteilinfrastruktur haben. Daher war es Ziel dieses Vorhabens die notwendigen Grundlagen für eine technologieoffene und realitätsnahe Analyse von Transformationspfade auf Verteilnetzebene zu erarbeiten und Wesentliche Einflussfaktoren für Szenarien zu identifizieren. Hierfür wurden die wesentlichen Teilbereiche Wasserstoffbereitstellung, Verteilung und Anwendung analysiert.

Die Folgeaktivität konzentriert sich auf die Produktebene im Sinne des im Mai 2021 abgeschlossenen Projektes „H2-Kompendium FNB“ zu ausgewählten Assets der Fernleitungsnetzbetreiber. Die übergeordneten Projektziele waren zum einen die Erstellung von Produkt-Steckbriefen durch die Hersteller, mit verbindlichen Aussagen zur Wasserstofftauglichkeit in Form einer Herstellererklärung oder eines Zertifikats. Zum anderen den Austausch mit den Herstellern zu wasserstoffspezifischen Themen durch Workshop-Angebote zu intensivieren.Die Online-Umfrage für die Erstellung der Produkt-Steckbriefe wurde in die DVGW-Datenbank verifHy überführt, welche als zentrale Plattform für Hersteller und Netzbetreiber fungieren soll. Durch die DVGW-Gremien konnten zunächst 70 Herstellerkontakte ermittelt werden. Bis zum Ende des Projekts haben sich sogar 113 Hersteller mit 255 Marken registriert. Aufgrund der anfänglich geringen Neueintragungen von Produkten durch die Hersteller, wurden zudem Register, wie z.B. „H2 ready - bis 100%“-Zertifikate der DVGW CERT GmbH genutzt, um die darin dokumentierten und geprüften Produkte durch die DBI Gas- und Umwelttechnik GmbH (folgend als AN bezeichnet) einzupflegen. Parallel dazu wurden zusätzlich über 40 bilaterale Herstellergespräche geführt, um mögliche Hürden zu identifizieren und eine Beteiligung in verifHy zu erhöhen. In diesen Gesprächen wurde die DVGW-Datenbank stets als notwendig und sinnvoll erachtet, jedoch oftmals auf knappe Personalkapazitäten hingewiesen. Über die Projektlaufzeit konnten 396 Produkt-Steckbriefe aufgenommen werden, wovon 238 Einträge dem Bereich der Transportleitungen zuzuordnen sind. Diese wurden in einer Meta-Auswertung hinsichtlich der Aussagen zu Material, Funktion und technischen Dokumetation analysiert. Insgesamt zeigte sich bis 100 Vol.-% Wasserstoff, dass lediglich drei Produkte materialbedingt nicht eingesetzt werden können. Auch hinsichtlich des technisch-physikalischen Funktionsprinzips waren bei rund 97 % der Produkte eine Wasserstofftauglichkeit entweder „ohne Anpassungen möglich“ (50 %) oder „prinzipiell möglich“ (47 %). In 23 % der Fälle konnte die Herstelleraussage auf ein Zertifikat zurückgeführt werden. Bei etwas mehr als der Hälfte der Produkt-Steckbriefe wurden Herstellererklärungen oder nationale Gewährleistungsmarken beigefügt. Lediglich bei einem Anteil von 19 % lagen keine verbindlichen Aussagen in Form von Zertifikaten, Erklärungen oder Prüfgrundlagen vor. Um den Kontakt zu den Herstellern zu intensivieren sowie einen Wissens- und Erfahrungsaustausch über die Produkt-Steckbriefe hinaus zu gewährleisten, wurde ein Workshop durchgeführt. Die Teilnehmenden bewerteten diesen durchweg als gut bis sehr gut. Die Mustervorlage für eine Herstellererklärung wurde von den Teilnehmenden als sehr praktikabel gewertet. Die Zielvorstellung hinsichtlich des Wissenstransfers, der Formulierung offener Fragen und möglichen Lösungsansätzen wurden dabei erfüllt. Als grundlegende Herausforderung wurde das Fehlen einer belastbaren Richtlinie zur Beurteilung von Werkstoffen und vor allem Komponenten gesehen. Auch wenn erste Prüfgrundlagen, z.B. ZP4110, und Bewertungen von Transportleitungen (DVGW G 409, DVGW G 464) vorliegen und weitere in Bearbeitung sind, z.B. für Bestandsarmaturen die DVGW G 405. Als Handlungsempfehlungen wurden wirtschaftliche Prüfverfahren zur Feststellung der Wasserstofftauglichkeit sowie notwendige und schnelle Anpassungen der Normen, der Prüfgrundlagen und des technischen Regelwerks gefordert. Die Entwicklung einer gemeinsamen Vorgehensweise zwischen Herstellern, Netzbetreibern und Forschungsinstituten zur Bewertung von Produkten, die bereits seit mehr als 20Jahre im Bestand eingesetzt werden, sowie die Durchführung von Workshops zwischen Herstellern und Netzbetreibern aus der chemischen Industrie und der öffentlichen Gasversorgung zum Wissensaustausch, wurden ebenfalls gewünscht.

Die wesentlichen Aspekte zum Thema der Adressverwaltung aus der bisherigen DVGW GW 117 sind in diesen technischen Hinweis eingeflossen. Das DVGW-Merkblatt GW 117 beschreibt die bei einer Kopplung von GIS- und ERP-Systemen zu berücksichtigenden Anforderungen und Standards. Sie liefert Beispiele und Vorgehensweisen aus der Praxis. Die beschriebenen Anforderungen sind auch auf Kopplungen von GIS-Systemen zu anderen Anwendungen/Systemen (z. B. CAD-Zeichnungen, Anlagen- oder Betriebsinformationssysteme) übertragbar.

DVGW-Arbeitsblatt GW 1200-B1 ändert GW 1200 Ausgabe 06/2021 in den Abschnitten 1, 2 und 3. Folgende Änderungen wurden vorgenommen: Redaktionelle Überarbeitung des Anwendungsbereichs und der Normativen Verweisungen Ergänzung der Definition „Gasnetzbetreiber“ Anpassung der Definition „Gasinfrastruktur“ DVGW-Arbeitsblatt GW 1200 beschäftigt sich mit Grundsätzen und Organisation des Entstörungsmanagements für Gasnetzbetreiber und Wasserversorgungsunternehmen.   Gemäß § 49 Absatz 1 des Energiewirtschaftsgesetzes (EnWG) wird die Anwendung und Einhaltung der allgemein anerkannten Regeln der Technik gefordert. Die Einhaltung der allgemein anerkannten Regelnder Technik wird vermutet, wenn bei Anlagen zur Erzeugung, Fortleitung und Abgabe von Gas und Wasserstoff die technischen Regeln des DVGW eingehalten worden sind. Diese Vermutungsregel schafft somit eine praktische Möglichkeit zur Erfüllung der technischen Anforderungen des EnWG durch die Orientierung am DVGW-Regelwerk. Mit der Novellierung des Energiewirtschaftsgesetzes (EnWG) im Juli 2021 sind bereits erste Regelungen zur Regulierung von Wasserstoffnetzen in Kraft getreten. In § 3 "Begriffsbestimmungen" des EnWG wird nun klar unterschieden zwischen „Betreibern von Gasversorgungsnetzen“ und „Betreibern von Wasserstoffnetzen“. Diese Aktualisierung reflektiert die sich entwickelnde Landschaft der Energiewirtschaft und hebt die Bedeutung von Wasserstoff als Energieträger hervor. Die Einführung einer spezifischen Begriffsbestimmung für Betreiber von Wasserstoffnetzen signalisiert eine gezielte regulatorische Anpassung an die Anforderungen und Entwicklungen im Bereich der Wasserstoffinfrastruktur. Im Kontext des DVGW-Regelwerks ist es nun von entscheidender Bedeutung, dass sich die Regelungen nicht nur auf "Gasnetzbetreiber" beschränken, sondern auch explizit auf Betreiber von Wasserstoffnetzen anwendbar sind. Daher ist es wichtig klarzustellen, dass DVGW GW 1200 (A) auch für Wasserstoffnetze im Sinne von § 3 Nr. 39a EnWG anwendbar ist.

Dieses Merkblatt G 2100 dient als Leitfaden zur Erarbeitung eines Transformationspfads für ein Gasverteilnetz nach einem einheitlichen Vorgehen vom Status quo hin zur Klimaneutralität im Rahmen der gesetzlichen Ziele. Hierzu wird eine Planung von Teilnetzen/Netzgebieten innerhalb der Gasverteilnetze erarbeitet, die jeweils mit 100 Vol.-% Wasserstoff, 100 Vol.-% klimaneutralem Methan oder Mischgas aus diesen betrie-ben werden sollen (entsprechend der 2. und 5. Gasfamilie gemäß G 260 (A)). Hierbei können sowohl die Erweiterung als auch die Stilllegung von Netzabschnitten abgebildet werden. Anlagen auf Privatkundenseite (Kundeninstallationen nach G 600 Technische Regeln für Gasinstallationen) sind nicht Gegenstand des GTPs. Dieser bezieht sich rein auf Assets im Eigentum der Verteilnetzbetreiber.

Im Projekt H2-OdoSen, Forschungsbericht G 202136, wurden die Odorierung und die Option einer sensorbasierten Gasdetektion von Gasleckagen in Innenräumen bei der leitungsgebundenen Verteilung von wasserstoffreichen Gasen (5. Gasfamilie gemäß DVGW G 260:2021) untersucht. Dabei wurden die bisherigen Erkenntnisse zur Odorierung von wasserstoffhaltigen Gasen, Wasserstoff und Erdgasen zusammengetragen und Möglichkeiten zur sensorbasierten Gasdetektion bei Leckagen anhand von Recherchen aufgezeigt. Die Odorierung nach dem DVGW-Arbeitsblatt G 280:2018 mit den dort genannten Odoriermitteln stellt das hohe Sicherheitsniveau auch bei der Verteilung von Wasserstoff (5. Gasfamilie, Gruppe A) und wasserstoffhaltigen Gasen sicher und dient als wesentliche Maßnahme zur frühzeitigen Erkennung von Gasleckagen in Innenräumen. Die Odorierpraxis kann gemäß dem DVGW-Arbeitsblatt G 280:2018, der DVGW-Gas Info Nr. 25 und bisherigen Erkenntnissen mit den Mindest-Odoriermittelkonzentrationen der üblichen Odoriermittel auch bei Wasserstoff der 5. Gasfamilie (Gruppe A) beibehalten werden. Aufgrund des niedrigeren volumenbezogenen Brennwerts wasserstoffreicher Gase fallen die Odoriermittelverbräuche bei gleichbleibenden Energieströmen entsprechend höher aus. Deshalb sollten schwefelfreie, oder zumindest schwefelreduzierte Odoriermittel eingesetzt werden, um die Schwefeldioxidkonzentrationen im Abgas von Brennern bzw. Belastungen von Entschwefelungsfiltern vor Brennstoffzellenanwendungen zu reduzieren. Bezüglich der optionalen sensorbasierten Gasdetektion wurden unter Beachtung des DVGW-Arbeitsblattes G 110:2003 geeignete Messprinzipien aufgezeigt, die bereits bei Gaswarnanlagen im Rahmen des Explosionsschutzes etabliert sind. Die durchgeführte Marktrecherche listet zahlreiche häusliche Gaswarneinrichtungen für Erdgas bzw. methanhaltige Gase auf. Ab einem Marktpreis von ca. 50 € wiesen einige dieser Gaswarneinrichtungen schaltbare Relaisausgänge für z. B. Sicherheitsabsperrventile auf. Manche Modelle besitzen auch eine Schnittstelle für Smartphones. Sensorbasierte Gaswarneinrichtungen zur Detektion von Wasserstoff liegen derzeit im Niedrigpreissektor für den privaten bzw. gewerblichen Einsatz nicht vor. Bei höherpreisigen Gaswarnanlagen mit Konformitätserklärung gemäß 2014/34/EU, im Explosionsschutz für Industrieanlagen und Arbeitsschutz, sind meistens sowohl Ausführungen für methan- und/oder wasserstoffreiche Gase verfügbar. Die Ergebnisse dieses DVGW-Forschungsprojekts zeigen, dass die Odorierung von wasser-stoffhaltigen Gasen und Wasserstoff (5. Gasfamilie, Gruppe A) nach dem DVGW-Arbeitsblatt G 280:2018, bei Einhaltung des hohen Sicherheitsniveaus grundsätzlich und unproblematisch möglich ist. Aufgrund der hohen Reinheitsanforderungen des Wasserstoffs der Gruppe D sollte jedoch keine Odorierung, insbesondere mit schwefelhaltigen Odoriermitteln, durchgeführt werden. In diesem Fall könnte die Option einer sensorbasierten Gaswarneinrichtung zur Detektion und evtl. Abschaltung der Gaszufuhr verwendet werden.

Das Projekt H2net&logistics, Forschungsbericht G 202117, untersucht die technischen, wirtschaftlichen und ökologischen Potenziale des Aufbaus von H2 Tankstelleninfrastrukturen für Lkw in Deutschland und der Versorgung der Tankstellen über leitungsgebundene Infrastrukturen. Ergänzend werden Aussagen getroffen zur Nutzung von Wasserstoff im Schienenverkehr. Der straßengebundene Güterverkehr wird in den betrachteten Studien und Szenarien als ein starker Treiber für H₂-Nachfrage identifiziert. In technologieoffenen Szenarien wird ein Bedarf von bis zu 76 TWh/a (2045) erwartet. Grüner Wasserstoff kann aus Importprojekten bereitgestellt werden oder zentral in Deutschland bzw. dezentral an der Tankstelle produziert werden. Die Versorgung der Tankstellen kann insbesondere bei höheren Bedarfen über den Anschluss der Tankstellen an ein H₂-Leitungsnetz erfolgen. Aus technischer Sicht ist der breite Einsatz von Wasserstoff im Schwerlastverkehr möglich. Dabei zeigen sich Synergien bei der Nutzung von leitungsgebundener Versorgung der Tank-stellen. Für den Aufbau der Infrastruktur wird eine Umsetzung in mehreren Phasen vorgeschlagen. Hierbei kann das zukünftige Netz ausgehend von initialen Standorten, die zunächst nur regionale Lieferrouten zulassen, schrittweise hin zu einem vollständigen öffentlichen Tank-stellennetz ausgebaut werden. Über eine TCO-Analyse (Total Cost of Ownership) werden Bereitstellungkosten für Antriebsenergien, Infrastrukturkosten und Fahrzeugkosten analysiert und für Diesel Lkw, FCE Lkw und BE Lkw (batterieelektrisch) verglichen. Momentan liegen die Kosten der Nutzung von FCE Lkw über denen von dieselbetriebenen Lkw. Der Hochlauf von FCE Lkw und der Aufbau der notwendigen Infrastruktur muss zunächst regulatorisch gestützt und gefördert werden. Über ein abgestimmtes Zusammenspiel von Mautreduzierung, direkter Förderung, THG-Quo-ten und Erhöhung von CO2 Preisen kann der FCE Lkw zeitnah wettbewerbsfähig zum konventionellen Diesel Lkw werden und ein Markthochlauf erreicht werden. Um THG-Minderungsziele zu erreichen ist ein schneller Hochlauf von alternativen Antriebs-technologien erforderlich. Auf der regulatorischen, gesetzgeberischen Seite sind allerdings die Prozesse zur Entwicklung eines stabilen Rechtsrahmens auf Ebene der EU aber auch auf bundesdeutscher Ebene noch nicht abgeschlossen. Auch zeigt die Bestandaufnahme nationaler und internationaler technischer Regelwerke Regelungslücken.

In dem Forschungsberichtbericht G 202114 zum Forschungsvorhaben ENEVEG werden alternative Nutzungsoptionen von teilaufbereitetem Biogas sowie Biomethan vorgestellt und im Hinblick auf die größtmögliche Potenzialausschöpfung der erneuerbaren Gaserzeugung diskutiert. Im ENEVEG-Projekt wurden unterschiedlichste auf Biogas basierende Nutzungsoptionen zum Gegenstand der Untersuchungen gemacht. Dabei wurden sowohl die heute im Feld dominierenden Technologieketten der Biogasverstromung sowie der Biomethaneinspeisung, als auch eine Vielzahl innovativer Optionen berücksichtigt. Letztere umfassen das Konzept der Biogassammelleitungen, die Kopplung mit Power-to-Gas, die Nutzung im Mobilitätssektor, die thermische Direktnutzung von teilaufbereiteten Biogasen, die Verteilung von teilaufbereiteten Gasen in speziellen Netzzellen, Synthesegaschemie aus Biogas, bis hin zur Wasserstoffgewinnung aus Biogas. Zur Überprüfung der Nutzbarkeit teilaufbereiteter Biogase mit hohem CO2-Anteil in Netzzellen unter Verwendung heutiger Gasendgeräte wurden Laborexperimente durchgeführt. Diese führen zu der Erkenntnis, dass selbst moderate CO2-Anteile im Brenngas, das heißt Anteile, die noch weit unter dem CO2-Gehalt von teilaufbereiteten Biogasen liegen, für eine Nutzung mit den im Feld vorhandenen Gastechnologien insbesondere aufgrund extrem hoher CO-Emissionen auszuschließen sind. Ferner wurde die Verfügbarkeit von Biogas-Substraten Stand heute sowie in Zukunft unter Einfluss des Klimawandels untersucht, um eine Potenzialeinschätzung vornehmen zu können. Die Ergebnisse des ENEVEG-Projektes münden schließlich in gemeinsamen Handlungsempfehlungen. Hier werden die Kernergebnisse in kompakter Form zusammengefasst und zielgruppengenaue Empfehlungen ausgesprochen. Das Forschungsvorhaben ENEVEG zeigt, dass sehr vielfältige Optionen bestehen, Biogase weit über den heutigen Umfang hinaus zu nutzen. Somit können grüne Gase aus heimischer Erzeugung einen wertvollen Beitrag zum Gelingen der Energiewende leisten.

Der vorliegende Forschungsbericht G 202013 beschäftigt sich mit dem zukünftigen Ausbau der vorhanden Wärmenetze und insbesondere der Netze mit Kohle-KWK-Anlagen als einer der Hauptwärmequellen in Deutschland. Im Projekt wurde untersucht, wie ein Ausstieg aus der Kohle eine Chance für eine solche Transformation bieten kann. Vor dem Hintergrund des Kohleausstiegs bis 2038 entfallen erhebliche Kapazitäten an durch Kohleverbrennung erzeugter Fernwärme und Strom. Um weiterhin die Versorgungssicherheit, insbesondere der angeschlossenen Wärmenetze, zu gewährleisten, ist es notwendig, alternative Versorgungskonzepte zu finden. Daher wurde hier auf die im starken Wandel befindliche Versorgungslage, nicht nur auf dem Strom-, sondern vor allem auf dem Wärmemarkt eingegangen und zukünftige Versorgungsmodelle identifiziert und bewertet. Basierend auf den Daten zu den Kohlekraftwerken aus öffentlich verfügbaren Quellen, wie Kraftwerksliste, Zensus und den Angaben verschiedener Anlagenbetreiber konnten im Projekt viele relevante Wärmenetze ermittelt werden, welche vom Kohleausstieg betroffen sind. Auf Basis der Netzbetriebssimulation wurde die regionale Netzauslastung sowie der Beitrag heutiger kohlebefeuerter Kraftwerke mit und ohne KWK zum Redispatch in Deutschland bestimmt. Auch wenn KWK-Anlagen mit erneuerbaren Gasen gerade für die Überbrückung der „Dunkelflaute“ im Strommarkt auch zukünftig eine wichtige Rolle spielen werden, wurden explizit technologische Alternativen zur Wärmeversorgung mit untersucht. Insbesondere durch mehr Wind- und Solarstrom im Netz werden die Stunden mit „Stromüberschuss“ weiterhin zunehmen und somit müssen auch die Wärmenetze ggf. als Puffermöglichkeiten über Power-to-Heat-Anlagen genutzt werden. Dementsprechend wurden die betrachteten Netze ganzheitlich ohne Ausschluss bestimmter Technologien betrachtet und berechnet. Resultat der Studie ist neben einem umfangreichen Überblick des Status Quo der Kohle-KWK auch eine Betrachtung der Potenziale an den einzelnen Kohle-Standorten sowie Detailbetrachtungen einzelner repräsentativer Wärmenetze mit hohem Kohleanteil.

Gegenstand des Forschungsvorhabens G 202144 war die Darstellung von Herausforderungen bei der Odorierung von Wasserstoff. Das erste Kapitel beleuchtet den Hintergrund des Forschungsprojektes und erläutert die Gliederung des Projektes. In den darauffolgenden Kapiteln werden die aus dem Regelwerk resultierenden Anforderungen an die Odorierung, technische Möglichkeiten der Odorierung und Deodorierung sowie die Ergebnisse olfaktorischer Untersuchungen dargestellt. In der Zusammenfassung werden Möglichkeiten und Optionen im Umgang mit der Odorierung von Wassersoff dargestellt. Die zu treffenden Entscheidungen um Art und Möglichkeit der Odorierung von Wasserstoff sind aktuell in Diskussion. Dieses Projekt hilft der Gaswirtschaft bei der Definition und Abgrenzung des weiteren Handelns. Abschließend wer-den Empfehlungen zur weiteren Vorgehensweise getroffen.Auf Grundlage des DVGW-Regelwerks werden die Anforderungen an Odoriermittel für die Wasserstoff-Odorierung dargelegt. Anhand von Studien zur Wahrnehmbarkeit und zur chemischen Stabilität der gängigen Odoriermittel in Wasserstoff erfolgt eine Überprüfung hinsichtlich der Verfügbarkeit und Eignung für die Wasserstoff-Odorierung. Dabei erlaubt die Wasserstoffqualität der Gruppe A (98 mol-%) eine Odorierung hinsichtlich Art und Konzentration der Odoriermittel ohne Einschränkungen. Für Reinheitsanforderungen von Wasserstoff der Gruppe D (99,97 mol-%), die auf der DIN EN 17124: Wasserstoff als Kraftstoff - Produktfestlegung und Qualitätssicherung, basiert, ist die Odorierung derzeit nicht normkonform. Es werden Odoriermittel-Neuentwicklungen vorgestellt. Dabei zeigen sich Gasodor® Hydrogen und Cyclohexen (Japan) als vielversprechend.Es fanden Untersuchungen der olfaktorischen Eigenschaften von Odoriermitteln in Wasserstoff und Erdgas H statt. Diese wurden im Olfaktometrie-Labor der DVGW-Forschungsstelle am EBI vorgenommen. Es wurden die Odoriermittel untersucht, die für den deutschen Markt zugelassen sind. Die Beurteilung der Prüfgase hinsichtlich ihrer Geruchsintensität und Geruchscharakteristik basierte auf einer subjektiven Bewertung durch Probanden. Ein negativer Einfluss von Wasserstoff auf die Geruchseigenschaften ist nicht erkennbar. Im Gegenteil, bei allen Odoriermitteln konnte eine geringfügig stärkere Riechbarkeit in Wasserstoff ermittelt werden. Im Ergebnis sind alle Odoriermittel hinsichtlich ihrer olfaktorischen Eigenschaften für Wasserstoff geeignet. Weiterhin werden die Möglichkeiten der Testung sowie die Auswirkungen von Odoriermitteln auf die Leistung von Protonen-Austauschmembran Brennstoffzellen (PEM-BZ) dargestellt. Die Möglichkeiten zur Erfassung dieser Beeinflussung werden anhand von Versuchsaufbauten und Versuchsparameter erläutert und beurteilt. Für schwefelhaltige Odoriermittel konnte eine große Schadwirkung festgestellt werden. Dementgegen verursachen schwefelfreie Odoriermittel (Acrylate und Norborene) nur eine geringe bzw. reversible Degradation der BZ. Ein weiterer Schwerpunkt war die Darstellung von Deodorierungsverfahren, welche bei der Gasaufbereitung zum Einsatz kommen können. Dabei liegt der Fokus insbesondere auf adsorptiven Technologien sowie den verwendeten Adsorbermaterialien.Des Weiteren werden die Ergebnisse von FuE-Projekten der beiden Forschungseinrichtungen (DVGW-Forschungsstelle am Engler-Bunte-Institut und DBI Gas- und Umwelttechnik GmbH) vorgestellt, welche kommerziell verfügbare Adsorbentien hinsichtlich ihrer Beladungskapazitäten untersuchten. Basierend auf den Ergebnissen aus der Literatur und den eigenen Arbeiten werden Aktivkohlen, Metalloxide und Zeolithe als potentiell geeignete Adsorbentien gesehen.Abschließend erfolgt die Betrachtung der konventionell verfügbaren Odorieranlagentechnik sowie der bekannten Arten der Gasodorierung. Diese werden hinsichtlich ihrer Kompatibilität mit Wasserstoff überprüft und bewertet. Um die Möglichkeit von geringeren Dosierraten zu überprüfen, wird die Odorierung mittels Mikro-Odorieranlage dargelegt und mit den herkömmlichen Verfahren verglichen. Im Ergebnis kann eine generelle Eignung der Anlagentechnik festgestellt werden. Bei Volumenströmen unterhalb von 200 m³/h können Mikro-Odoriersysteme Anwendung finden, diese Systeme sind gleichzeitig für sehr große Volumenströme bis in den unteren 6-stelligen Bereich einsetzbar.