Umnutzung der bestehenden Erdgasinfrastruktur

T-Stück
FE-Modell T-Stück mit Oberflächenanriss

Regenerativ erzeugter Wasserstoff ist ein Schlüsselenergieträger der Energiewende zum Erreichen der Klimaziele nach COP21. Er kann als Energiespeicher zeitliche und räumliche Schwankungen, die bei der Energieproduktion und beim Energieverbrauch entstehen, ausgleichen.

Damit Wasserstoff jedoch seine Stärke als Speichermedium entfalten und zur Versorgungssicherheit beitragen kann, ist unter anderem eine zuverlässige und sichere Infrastruktur mit Rohrleitungen und Anlagentechnik notwendig. Deswegen kam die Idee auf, die bestehende Gasinfrastruktur inklusive ihrer Untergrundspeicher für den Transport, die Verteilung sowie die Speicherung von Erdgas-Wasserstoff-Gemischen und ausgewählte Teilbereiche für reinen Wasserstoff zu nutzen beziehungsweise dafür umzufunktionieren. Die Herausforderung hierbei besteht allerdings in einem sicheren Umgang mit den sehr speziellen physikalischen Eigenschaften des Wasserstoffes. Deswegen wird im Rahmen des über HYPOS geförderten Projektes H2-PIMS ein Bewertungssystem für den Transport von Wasserstoffgemischen in Rohrleitungen entwickelt (PIMS: Pipeline Integrity Management System), um damit die Eignung der Gasinfrastruktur und die erforderliche Sicherheit des bestehenden Erdgastransportnetzes für den Betreiber zu untersuchen. Die aus der Bewertung resultierenden Aussagen sollen als Grundlage für den technischen und wirtschaftlichen Betrieb des bestehenden Gastransportnetzes, für die Sanierungsplanung und für die Planung von Neubauten dienen.

Ausgangspunkt bei der Entwicklung dieses PIMS sind die technischen Daten des Gastransportnetzes, welche sich teilweise innerhalb der Betriebszeit ändern und in die Integritätsbewertung mit einfließen. Zu diesen Daten zählen Materialabtrag, Isolierungsfehler, Beeinflussung durch Dritte, mit der Zeit erkannte Materialfehler (z. B. in der Schweißnaht) und Änderungen der Prozessparameter des Betriebes.

Grundlagen

Ausgehend von diesen Daten und unter Beachtung von Betriebsparametern sowie geometrischen Abmessungen der Rohre (z. B. Durchmesser und -wanddicke, Werkstoff/Güte, Oberflächenzustand, Prüfungsergebnissen, Betriebserfahrung) wird derzeit kontrovers diskutiert, ob als erste Einschätzung die Auslegung der umzustellenden Leitung nach einer Festigkeitsberechnung als hoch-konservativer Ansatz durchgeführt werden sollte. Diese Betrachtungsweise zielt auf eine Reduzierung der Auslastung der Rohrwand, um wasserstoffbedingte Schädigungsmechanismen unter statischen Betriebsbedingungen pauschalisiert zu berücksichtigen. Hierbei wäre denkbar, maximal zulässige Referenzspannungen gemäß EIGA-Richtlinie IGC DOC 121/14 heranzuziehen, um diese verallgemeinerte Betrachtung durchzuführen. Weitere Minderungs- und Designfaktoren der Bemessung wasserstoffführender Druckleitungen lassen sich auch der neuen Ausgabe der ASME B31.12-2019 entnehmen.

weiterlesen im HZwei Juli-Heft

Autoren:
Dr. Holger Brauer, Mannesmann Line Pipe GmbH, Siegen
Marco Henel, DBI Gas- und Umwelttechnik GmbH, Leipzig
Albert Großmann, Dr.-Ing. Veenker Ingenieurgesellschaft mbH, Leipzig

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