Grüner Wasserstoff, aber sicher!

Die HYPOS-Region verfügt über ein riesiges Rohrleitungsnetz und über Kavernenspeicher für Erdgas. Bei deren Umstellung auf Wasserstoff spielt die Sicherheit eine große Rolle. Auch sie ist Bestandteil der HYPOS-Forschungen.

„Grüner Wasserstoff, aber sicher!“ – Das Thema des 9. HYPOS-Dialogs kann doppeldeutig interpretiert werden. Zum einen hat die Bundesregierung mit ihrer im Frühjahr beschlossenen nationalen Wasserstoffstrategie signalisiert: Der Wasserstoff ist „ganz sicher“ ein Energieträger der Zukunft. Zum anderen sind die Sicherheitsaspekte im Umgang mit Wasserstoff Bestandteile der Forschungen im HYPOS-Konsortium.

Ansicht des Testfelds

Bei Arbeiten oder Instandhaltungsmaßnahmen am H2-Testnetz sorgt die sogenannte Fackel, der große Turm, für ein kontrolliertes Abrennen von Wasserstoff. 

PRpetuum GmbH

„In der Chemiebranche ist der Umgang mit Wasserstoff seit über 100 Jahren gängige Praxis“, weiß Christoph Mühlhaus. Das HYPOS-Vorstandsmitglied begrüßte die Gäste der regelmäßigen Dialog-Reihe, die zu verschiedenen Themen der Wasserstoffforschung informiert. „Wenn Wasserstoff den Chemiestandort verlässt und in Tankstellen, Gewerbegebieten, Wohnparks zum Einsatz kommt, entstehen neue Herausforderungen“, so Mühlhaus. Die Sicherheit sei darum ein übergreifendes Thema für alle Projekte innerhalb des Zwanzig20-Konsortiums „Hydrogen Power Storage & Solutions East Germany“. Das vom Bundesforschungsministerium geförderte Netzwerk mit aktuell 119 Mitgliedern aus Wirtschaft und Wissenschaft war 2013 angetreten, in Mitteldeutschland eine flächendeckend grüne Wasserstoffwirtschaft aufzubauen – und ist dabei erfolgreich.

Wasserstoffdorf im Sicherheitstest

Experten wissen heute viel mehr über das Explosionsverhalten von Wasserstoff als 1937, da ging der mit H2 gefüllte Zeppelin „Hindenburg“ beim Landeanflug in Flammen auf, als Folge eines Wasserstoff-Sauerstoff-Gemisches, das mit Sprengstoffexplosionen vergleichbar ist. HYPOS-Forschungen befassen sich unter anderem mit den Fragen, was sich ändert, wenn im Erdgasnetz der wesentlich leichtere Wasserstoff oder Wasserstoffgemische gespeichert werden und wie explosionsfähige Gemische und Zündquellen zu vermeiden sind. Die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung nimmt da die gesamte H2-Wertschöpfungskette in den Fokus und überprüft die Sicherheit von Prozessen und Anlagen, von Materialien und Sensorik und von Bauteilen.

Sicht auf unterirdische Rohre

Auf dem H2-Testfeld sind neuartige Kunststoffrohre über- und unterirdisch verlegt und unterschiedlichen Umgebungseinflüssen ausgesetzt. 

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Das H2-Testfeld im Chemiepark Bitterfeld-Wolfen, das sogenannte „Wasserstoffdorf“, ist gleichsam ein Versuchsfeld in puncto Sicherheit. Die TÜV SÜD Industrie Service GmbH überprüft hier ein Verteilnetz aus neuartigen Kunststoffrohren, die über- und unterirdisch mittels verschiedener Verfahren verlegt und unterschiedlichen Umgebungseinflüssen und Drücken ausgesetzt sind. Auch sämtliche Bauteile der Gasdruck-Regelanlage werden hinsichtlich ihres Verhaltens bei der Umstellung von Erdgas auf Wasserstoff bewertet. Um sprichwörtlich „aus Fehlern zu lernen“, werden hier entsprechende Szenarien künstlich simuliert.

Risikoanalyse für Kavernenspeicher

Auch die Salzkavernen bei Bad Lauchstädt werden einer Risikobewertung unterzogen. Bislang wird in den Hohlräumen von unterirdischen Salzstöcken Erdgas gespeichert. HYPOS nimmt hier den weltweit ersten Kavernenspeicher in Betrieb, der grünen Wasserstoff aus erneuerbaren Energien speichert. Gefährdungen betreffend gibt es demnach noch keine Erfahrungen. Die Fakultät für Verfahrens- und Systemtechnik an der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg arbeitet mit entsprechenden wissenschaftlichen Methoden, um für den Kavernenspeicher eine Risikoanalyse bei unabsichtlicher Freisetzung von Wasserstoff durchzuführen. Der Abriss einer Rohrleitung am Kavernenkopf und Rissbildungen in einer Feldleitung werden als mögliche Szenarien angenommen.

Auch die Bundesanstalt für Materialforschung (BAM) steht mit der Sicherheitsbewertung von H2-Speichern vor einer neuen Aufgabe. Für den „Markthochlauf“ von Wasserstoff passt sie ihre Vorschriften und Prüfanforderungen an. Mittels spezieller Experimente werden die Kriterien dafür neu bewertet.

Bevor eine Power-to-Gas-Anlage sicher in Betrieb geht, ist ebenso das Wissen von Ingenieuren gefragt. Das Ingenieurbüro Hannweber GmbH hat seine Expertise u.a. im Bereich des Explosionsschutzes und ist federführend im HYPOS-Projekt MegaLyseurPlus. Aus der Versuchs- und Forschungsanlage sollen Erkenntnisse für den sicheren Betrieb von Großelektrolyseanlagen gewonnen werden.

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