Forschungsbericht G 202022 03/2022 -PDF-Datei-

Analyse zum Verhalten des Gasaustritts bei erdverlegten Leitungen mit wasserstoffhaltigen und wasserstoffreichen Gasen unter Berücksichtigung der G 465-1 - H2-BoMess

246,10 €*
  • DVGW
  • 43 Seiten
  • 2022
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ST

Der DVGW-Forschungsbericht G 202022 befasst sich mit sicherheitstechnischen Aspekten von Wasserstoff in erdverlegten Leitungen. Im DVGW-Forschungsvorhaben H2-BoMess  sollte die Wissenslücke bezüglich der Ausbreitungscharakteristik von Wasserstoff im Boden und die sich entwickelnde Austrittsfläche geschlossen werden. Hierzu wurden Gaskonzentrationsmessgeräte zur oberirdischen Überprüfung gemäß DVGW-Arbeitsblatt G 465-1 eingesetzt. Damit konnte auch die Eignung dieser Messgeräte zur oberirdischen Detektion von Wasserstoff geprüft werden.

Dieses Forschungsvorhaben sollte einen Erkenntnisgewinn zur Ausbreitungscharakteristik von Wasserstoff im Boden und dessen Austritt an der Oberfläche liefern. Des Weiteren wurde die oberirdische Detektion von Wasserstoffleckagen mit am Markt verfügbaren Messgeräten untersucht.

Um in den nächsten Jahren eine signifikante Einspeisung von Wasserstoff aus klimaneutralen Quellen zu ermöglichen, ist es erklärter Wille der Gaswirtschaft, die Wasserstoffverträglichkeit der gesamten Gasinfrastruktur deutlich zu erhöhen. Dabei werden sowohl die Zumischung von Wasserstoff zu Erdgas oder Biogas als auch der Betrieb von Wasserstoffnetzen (> 98 Vol.-%) in Betracht gezogen. Der Sicherheitsaspekt bei einem möglichen Gasaustritt durch eine Leckage in den erdverlegten wasserstoffführenden Leitungen muss hierbei auch betrachtet werden. Während es bereits Erkenntnisse zum Ausbreitungsverhalten von methanhaltigen Gasen im Boden und zur entstehenden Austrittsfläche gibt, sind derzeit keine entsprechenden Forschungsergebnisse zu wasserstoffhaltigen Gasen bekannt.

Ein zentrales Sicherheitselement für den Integritätsnachweis von Gasverteilnetzen ist die Rohrnetzüberprüfung. Die Durchführung der oberirdischen Überprüfung und die Anforderungen an Messverfahren sind in den DVGW-Arbeitsblättern G 465-1 und G 468-1 sowie in verschiedenen zugeordneten Merkblättern beschrieben.

Auch bei wasserstoffführenden erdverlegten Leitungen ist sicherzustellen, dass der Gasaustritt mithilfe einer oberirdischen Detektionstechnik ermittelt werden kann. Die hierfür einzusetzenden Messgeräte müssen empfindlich gegenüber Wasserstoff sein. Wasserstoff detektierende Messverfahren sollten das derzeitig erreichbare Sicherheitsniveau erreichen.

Das Projekt untergliederte sich hierbei in vier Arbeitspakete. Im Arbeitspaket 1 (AP 1) wurden die derzeitigen Anforderungen des DVGW-Regelwerks zur Rohrnetzüberprüfung zusammen-gefasst und hinsichtlich der Detektion von Wasserstoff geprüft. Dies umfasste die DVGW-Arbeitsblätter G 465-1 „Überprüfung von Gasrohrnetzen mit einem Betriebsdruck bis 16 bar“, G 468-1 „Qualifikationskriterien für Gasrohrnetz-Überprüfungsunternehmen“ und die zugehörigen Merkblätter. Hieraus wurden spezifische Anforderungen an Messgeräte zur oberirdischen Wasserstoffdetektion abgeleitet. Im zweiten Arbeitspaket (AP 2) wurde eine Analyse von prinzipiell geeigneten und kommerziell verfügbaren Messprinzipien zur Detektion von Wasserstoff im Rahmen der oberirdischen Leitungsüberprüfung durchgeführt. Hier fand auch eine Beschreibung von bereits vorhandenen Messgeräten statt. Im Rahmen des dritten Arbeitspakets (AP 3) wurden Messkampagnen zur praktischen Untersuchung bereits vorhandener Wasserstoffdetektionsverfahren durchgeführt. Im Arbeitspaket 4 (AP 4) wurden die Ergebnisse und Erkenntnisse im vorliegenden Abschlussbericht zusammengefasst und erste Handlungsempfehlungen erarbeitet.

1 Einleitung und Aufgabenstellung

2 Regelwerk zur oberirdischen Überprüfung

2.1 Anforderungen aus dem DVGW-Regelwerk

2.1.1 DVGW-Arbeitsblatt G 465-1

2.1.2 DVGW-Merkblatt G 465-4

2.1.3 DVGW-Arbeitsblatt G 468-1

2.1.4 DVGW-Merkblatt G 468-2

2.2 Oberirdische Überprüfung durch Begehung

3 Leckagen und Gasausbreitung im Boden

4 Technologiescreening

4.1 Messprinzipien zur Detektion von Wasserstoff

4.2 Untersuchte Gasspürgeräte und Gaskonzentrationsmessgeräte

4.2.1 Hunter H2 und Hunter - Fa. Esders

4.2.2 GM 5 Ex - Fa. Schütz

4.2.3 Variotec 460 Tracergas und EX-TEC HS 680 - Fa. Sewerin

5 Experimentelle Untersuchungen

5.1 Durchführung und Ergebnisse der Laboruntersuchungen - MK 1

5.2 Durchführung und Ergebnisse der Testfelduntersuchungen - MK 2

5.2.1 Beschreibung des Testfelds und Durchführung der Versuche

5.2.2 Messung und Ausbreitung von reinem Wasserstoff

5.2.3 Messung und Ausbreitung von Methan

5.2.4 Messung und Ausbreitung des Methan-/Wasserstoffgemischs

6 Zusammenfassung und Ausblick

6.1 Bewertung der Gerätetechnik

6.2 Gasausbreitung an der Oberfläche

6.3 Ausblick - Überarbeitung Regelwerk und Handlungsempfehlungen

7 Literatur