Zwei Jahre Wasserstoff im Gasnetz: Was dicht blieb und was nicht
Armaturen, Rohre und eine komplette Hausinstallation wurden in Bitterfeld-Wolfen mit reinem Wasserstoff getestet. Mit durchmischten Ergebnissen.
Wasserstoff gilt als wichtiger Energieträger, um erneuerbare Energie zu speichern und über größere Entfernungen zu transportieren.
Foto: Swen Reichhold/HTWK Leipzig
Wie gut vertragen Komponenten aus der Erdgaswelt dauerhaft reinen Wasserstoff? Im „Wasserstoffdorf“ Bitterfeld-Wolfen haben die HTWK Leipzig, DBI Gas- und Umwelttechnik und MITNETZ GAS genau das untersucht. Das Forschungsprojekt H₂INFRA lief von 2022 bis Ende 2025. In diesem Zeitraum flossen rund 40.000 m³ Wasserstoff durch das Testfeld. Die Monitoring-Datenbank umfasst inzwischen rund 17,5 Mio. Einzelmesswerte, die seit Mai 2019 erfasst wurden.
Interessant sind vor allem die Ergebnisse der Langzeittests mit Komponenten, die ursprünglich aus dem Erdgasbereich stammen. Insgesamt prüften die Forschenden 18 Komponenten im Labor, 16 davon wurden anschließend in einem Versuchsstand mit Wasserstoff betrieben. Der Komponentenversuchsstand lief vom Oktober 2023 bis September 2025. In dieser Zeit strömten rund 10.000 m³ Wasserstoff hindurch.
Im Betrieb dicht, aber unter Grenzbedingungen nicht immer
Im laufenden Feldbetrieb blieben die Komponenten unter praxisnahen Bedingungen weitgehend funktionsfähig und erfüllten die Anforderungen an die technische Dichtheit. Auch bei den Wartungen des eigentlichen Rohrnetzes sowie der Gasdruckregel- und Messanlage fanden die Forschenden im Projektzeitraum keine Mängel. Sechs erneut untersuchte Flanschverbindungen wurden nach mehrjährigem Betrieb mit 100 % Wasserstoff als gasdicht eingestuft.
Anders sah es aus, als einzelne Armaturen nach dem Feldtest erneut unter Grenzbedingungen geprüft wurden. Vor allem bei −20 °C und gleichzeitig maximalem Prüfdruck traten Undichtigkeiten auf. Bei einer Absperrklappe war beispielsweise der Getriebedeckel undicht; bei einem Kunststoff-Druckanbohrventil wurde unter diesen Bedingungen ebenfalls eine Überschreitung des Grenzwerts für die äußere Dichtheit gemessen.
Noch deutlicher waren die Unterschiede bei der inneren Dichtheit. Sie beschreibt, ob ein geschlossenes Ventil oder eine Armatur den Gasstrom im Inneren zuverlässig sperrt. Bei der Hälfte der untersuchten Komponenten lagen die gemessenen Leckraten nach der Langzeitbelastung bei einzelnen Prüfbedingungen über dem angesetzten Grenzwert oder es kam zur Blasenbildung. Betroffen waren unter anderem Absperrklappen und Kugelhähne. Auffälligkeiten traten dabei nicht ausschließlich bei −20 °C auf.
Die Forschenden führen diese Ergebnisse allerdings nicht pauschal auf Wasserstoff zurück. Als mögliche Ursachen nennen sie auch Materialalterung, Bedienverschleiß sowie die Belastung durch Temperatur und Druck. Einige Tests fanden zudem unter Bedingungen statt, die vom üblichen Einbauort einer solchen Komponente abweichen.
Das Fazit des online verfügbaren Abschlussberichts lautet deshalb nicht, dass die geprüften Armaturen ungeeignet seien. Vielmehr seien die Komponenten grundsätzlich für Wasserstoffanwendungen einsetzbar – an den Grenzen ihrer zulässigen Betriebsbedingungen sei jedoch besondere Aufmerksamkeit nötig.
Wasserstofftherme bis Ende 2025 im Testnetz
Zum Testfeld gehörte auch eine komplette Hausinstallation. Eine für 100 % Wasserstoff ausgelegte Brennwerttherme von Vaillant wurde im Februar 2023 in Betrieb genommen und bis Ende 2025 zusammen mit Leitungen, Gaszähler, Druckregler, Gasströmungswächter und weiteren Komponenten betrieben. In dieser Zeit verbrauchte die Anlage rund 16.000 Nm³ Wasserstoff mit einer Reinheit von mindestens 99,96 Vol.-%. Der Abschlussbericht bewertet die eingesetzten Komponenten der Hausinstallation hinsichtlich des untersuchten Betriebs als ohne sicherheitsrelevante Bedenken nutzbar.
Auch bei den Kunststoffrohren zeigten sich insgesamt nur geringe Veränderungen. Bei PE 100-RC-Proben, die bereits bis zu fünf Jahre mit Wasserstoff bei knapp 9 bar in Kontakt waren, fanden die Forschenden keine Hinweise auf chemische Veränderungen. Nach zwei Jahren sank bei PE 100-RC die Zugfestigkeit um etwa 6 %, während das Zug-E-Modul unverändert blieb.
Bei PE-Xa mit EVOH-Schutzschicht ging die Zugfestigkeit um rund 3 % zurück, das Zug-E-Modul um rund 6 %. Bei dem untersuchten PE-Xa ohne EVOH-Schutzschicht lagen die Veränderungen dagegen innerhalb der Standardabweichung und ließen sich nicht eindeutig auf den Kontakt mit Wasserstoff zurückführen.
Nicht nur die Dichtheit ist ein Problem
Eine weitere Herausforderung ist die Reinheit des Wasserstoffs. Das ist vor allem für empfindliche Anwendungen wie Brennstoffzellen relevant. Die Untersuchungen zeigten, dass Verunreinigungen nicht nur bei Wartungsarbeiten oder durch Reststoffe ins Gas gelangen können. Auch Kunststoffrohre selbst können flüchtige Bestandteile an den Wasserstoff abgeben.
Für besonders hohe Reinheitsanforderungen muss daher nicht nur die Dichtheit, sondern auch die Materialauswahl berücksichtigt werden. Die Ergebnisse zeigen damit nicht pauschal, dass bestehende Erdgasnetze wasserstofftauglich sind. Untersucht wurde eine Forschungsinfrastruktur, kein bestehendes öffentliches Erdgasverteilnetz, das vollständig auf Wasserstoff umgestellt wurde. Die Ergebnisse jedoch Hinweise darauf, wie sich die untersuchten Komponenten und Materialien im Wasserstoffbetrieb verhalten und wo besondere Prüfungen nötig sind.
Die Forschung in Bitterfeld-Wolfen geht weiter: Seit 2025 untersucht das Projekt SafeH₂Supply unter anderem Gasqualität und Odorierung; 2026 startete GreenH₂Supply mit dem Schwerpunkt auf der Umstellung bestehender Erdgasnetze auf Wasserstoff.
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