Plattform für Wasser, Gas und Wärme
Zwei parallele, massgebende Entwicklungen sind momentan im Umfeld des Wasserstoffes zu erkennen, die Relevanz für die Schweiz haben werden. Als erstes, auch chronologisch an erster Stelle stehend, sind die lokalen Produktionsanlagen zu nennen, in denen Wasserstoff durch Elektrolyse hergestellt wird, heute vorwiegend zum Einsatz im Mobilitätsbereich.
Aktuell wird in der Schweiz an einigen Standorten grüner Wasserstoff mit erneuerbarem Strom produziert, z. B. beim Laufwasserkraftwerk Gösgen der Alpiq. Mehr und mehr Projekte sind in Planung oder im Bau. Demnach ist die lokale schweizerische Wasserstoffproduktion keine Utopie mehr. Bis anhin wird der Wasserstoff von der Produktionsanlage mittels Lkw zu Tankstellen transportiert, was eher ineffizient und aufwendig ist. Bestrebungen laufen jedoch, die Produktion und Abnehmer durch Rohrleitungen zu verbinden. Auch besteht Interesse seitens Industrie, den erneuerbaren Wasserstoff zu nutzen. Es handelt sich bei diesen Anlagen primär um lokale Anlagen mit lokalen reinen Wasserstoffnetzen. Die technischen Parameter variieren bei diesen Netzen stark. Beispielsweise erwägen die dem SVGW bekannten Projekte Betriebsdrücke in den Leitungen von 30 bis 750 bar. Hier gilt es diverse technische, insbesondere aber auch regulatorische Rahmenbedingungen zu schaffen.
Da eine Elektrolyseanlage möglichst permanent in Betrieb sein sollte, müsste die Abnahme ebenfalls konstant sein. Dies lässt sich heute vorwiegend mit der Einspeisung des Wasserstoffs ins bestehende Gasnetz bewerkstelligen, also mit einer Beimischung von Wasserstoff ins Methangas. Auch hierbei stellen sich diverse technische (und betriebliche) Fragen, die gelöst werden müssen.
Die zweite Entwicklung ist die Wasserstoffverfügbarkeit und Transportmöglichkeit auf europäischer Ebene. Wasserstoff ist als Energieträger fester Bestandteil des Green Deal der Europäischen Kommission. Ausserdem spielt er in der momentanen geopolitischen Situation eine immer relevantere Rolle. Sicher lässt sich Erdgas bis zum kommenden Winter nicht gänzlich durch Wasserstoff ersetzen, er wird aber ab 2030–2035 in relevanten Mengen als Ersatz von Erdgas zur Verfügung stehen. Diverse Projekte werden gerade massiv forciert, um unabhängig(er) von Russland zu werden. Zur Sicherstellung von Transport und Verteilung des Wasserstoffs werden teilweise neue Leitungsabschnitte gebaut, andere bisher erdgastransportierende Netze oder Leitungen werden umgewidmet. Einen wichtigen Beitrag leistet hier die European-Hydrogen Backbone-(EHB-)Initiative, eine Gruppe von 31 Energieinfrastrukturbetreibern (darunter auch der Betreiber der Transitgas-Pipeline FluxSwiss), indem sie Karten und dazugehörige Berichte veröffentlicht, in denen die Entwicklung einer gesamteuropäischen Wasserstofftransportinfrastruktur aufgezeigt wird. Der aktuelle, mittlerweile dritte EHB-Bericht von April 2022 [1] enthält eine geographisch ausgeweitete Vision für eine Wasserstoffinfrastruktur, die sich über insgesamt 28 europäische Länder (25 EU-Mitgliedsstaaten plus Norwegen, UK und die Schweiz) erstreckt.
In diesem Bericht [1] wird davon ausgegangen, dass sich bis 2030 bis zu fünf Versorgungskorridore herausbilden werden. Diese grenzüberschreitenden Korridore (Fig. 1) können grosse Mengen an erneuerbarem und kohlenstoffarmem Wasserstoff, der unter Nutzung der Solarressourcen in den süd- und osteuropäischen Ländern und der Windressourcen rund um die Nord- und Ostsee sowie das Mittelmeer produziert wird, integrieren und transportieren. Damit würde auch der Weg geebnet für Wasserstoffimporte über Pipelines aus Nordafrika durch Spanien oder Italien, aus der Ukraine durch Polen, die Slowakei oder Ungarn bzw. Schiffsimporte von Wasserstoff oder Wasserstoffderivaten über geplante neue oder umgestaltete Importterminals.
Zwischen 2030 und 2040 wird der europäische Wasserstoff-Backbone weiterÂwachsen, mehr Regionen abdecken und neue Verbindungen zwischen den einzelnen Staaten aufbauen. Die Vision der paneuropäischen Wasserstoffinfrastruktur, die bis 2040 entstanden sein soll, ist in Figur 2 gezeigt. Während der Backbone zunächst vor allem die industrielle Wasserstoffnachfrage bedient, wird mit dem Ausbau zwischen 2030 und 2040 auch die Lieferung fĂĽr andere Sektoren zunehmend möglich. Voraussichtlich wird also Wasserstoff ab Anfang der 2030er-Jahre in grossen Mengen an der Grenze zur Schweiz bereitstehen. Daher gilt es nun, die kommenden Jahre zu nutzen und sich darauf vorzubereiten, indem die schweizerischen Netze (Transport und Verteilung) in Etappen fĂĽr den neuen Brenn- und Treibstoff (heute regulatorisch noch nicht als solcher deklariert) umzurĂĽsten respektive neu zu bauen.
Übergeordnet bedeutet dies zunächst einmal, dass sich die Gasbranche auf Wasserstoff respektive auf die Beimischung von Wasserstoff einstellen muss. Wurde in den letzten 50 Jahren davon ausgegangen, dass Erdgas eine «konstante Grösse» ist, so wird die Zukunft eine andere sein. Die Branche muss sich auf das Wasserstoffmolekül bzw. auf die neuen Gasgemische ausrichten. Konkret bedeutet dies, dass die technischen Kompetenzen und das Know-how zu den neuen Medien H2 und H2-CH4-Gemischen aufzubauen sind. Die Zusammenarbeit und der Austausch mit (Forschungs-)Instituten, Partnerverbänden im In- und Ausland und weiteren ausländischen Partnern (darunter auch Normungsinstitutionen) gewinnt dabei an Wichtigkeit. Das aufgebaute und zusammengetragene Wissen gilt es, in die Kommissionen des SVGW, in das Regelwerk und die Branche insgesamt zu bringen.
Prinzipiell muss das gesamte Dienstleistungsangebot des Vereins ergänzt werden. Im Zentrum steht beim SVGW das Regelwerk, das in Milizarbeit erstellt wird und die allgemein anerkannten Regeln der Technik abbildet. Alle anderen Angebote bauen darauf auf. Dasjenige für Gas muss nun komplett überarbeitet werden. Vorher ist sicherzustellen, dass die jeweiligen Kommissionen und Arbeitsgruppen, die mit der Er- oder Überarbeitung betraut sind, richtig besetzt sind. Das nötige Wissen muss eingebracht und schriftlich festgehalten werden. Der Aufwand, der betrieben werden muss, um die grosse Menge an Regelwerksdokumenten in hoher Qualität zu erstellen oder zu revidieren, wird das Milizsystem an seine Grenzen bringen.
Die Gas-Hauptkommission und die dazugehörigen fünf Unterkommissionen behandeln die verschiedenen technischen Themenbereiche, die relevant für die Gasversorgungsunternehmungen sind. Diese reichen vom Gasnetz, den Installationen in Gebäuden, den Druckreduzierstationen über Odorierung, Gastankstellen, Einspeisung von erneuerbaren Gasen, Gasqualität, periodische Sicherheitskontrollen bis hin zum Datenaustausch und vielem mehr. Alle Themenbereiche und entsprechenden Teile des Regelwerkes sind vom Wasserstoff betroffen und müssen in den Kommissionen überarbeitet bzw. durch Ausführungen zur Beimischung von Wasserstoff und zu reinem Wasserstoff ergänzt werden. Die Besetzung der Kommissionen oder der von diesen dafür eingesetzten Arbeitsgruppen ist entscheidend: Die Mitglieder müssen das erforderliche Wissen einbringen und – ein nicht zu vernachlässigender Punkt – die nötige Zeit aufbringen können.
Geplant ist, dass der Grossteil des Regelwerkes in den kommenden vier Jahren überarbeitet und ergänzt sein wird. Der Anfang ist gemacht: Die Richtlinie G18 für die Gasbeschaffenheit ermöglicht neu bis zu 10%ige Wasserstoffbeimischungen in methanreichen Gasen (H-Gas) [2]. Zusätzlich wurde in die Richtlinie die Gasfamilie Wasserstoff mit den Gruppen A und D aufgenommen. Die Arbeiten an der Richtlinie G13 für die Einspeisung von erneuerbaren Gasen wurden gestartet. Weiter sind Empfehlungen zur Planung, Bau und Betrieb von reinen Wasserstoffnetzen wie auch Wasserstoffinstallationen in Gebäuden in Arbeit.
Die Ăśberarbeitung des Regelwerkes als zentrales Element ist nur der erste Schritt und bildet die Grundlage zur Komplettierung des gesamten Portfolios des Vereins.
Bereich Gas/Fernwärme
Die Mitarbeitenden des Bereichs Gas/Fernwärme treiben nicht nur die Überarbeitung des SVGW-Regelwerks voran, sondern sie sind auch aktiv in Arbeitsgruppen der europäischen Normierung (CEN/TC 234 «Gas Infrastructure» und CEN-CENELEC Joint Technical Committee 6 «Hydrogen in Energy Systems»). Auch im nationalen Spiegelgremium der Schweizerischen Normen-Vereinigung (SNV) INB/NK 162 «Gas» ist der SVGW vertreten. Durch die Zusammenarbeit mit Behörden, Organisationen und Verbänden, wie BFE, Suva, Vereinigung Kantonaler Feuerversicherungen VKF, Verband Kunststoff-Rohre und -Rohrleitungsteile (VKR) usw., ist der SVGW bemüht, das Thema Wasserstoff in gesetzliche Regelungen und nationale Normen und Standards einfliessen zu lassen.
Ausserdem wurde 2020 das Projekt «Analyse der H2-Verträglichkeit der schweizerischen Verteilnetze» gestartet. Im Rahmen dessen wurden bis anhin acht Webinare und ein Erfa-Workshop durchgeführt (Fig. 3). Ein neuntes Webinar ist bereits geplant. Basis für das Projekt war der Einkauf ins Kompendium «Wasserstoff in Gasverteilnetzen» der DBI Gas- und Umwelttechnik GmbH, einer Forschungsstelle des DVGW. So kann der SVGW das in diesem Nachschlagewerk gesammelte Wissen zur H2-Kompatibilität der verschiedenen Assets seinen Mitgliedern zur Verfügung stellen. Das Kompendium wird kontinuierlich weiterentwickelt, woran sich der SVGW finanziell beteiligt.
Schliesslich beraten und unterstützen Mitarbeitende des Bereichs Gas/Fernwärme Netzbetreiber bei aktuellen Wasserstoffprojekten. Alle Informationen und Neuigkeiten zum Thema Wasserstoff werden SVGW-Mitgliedern auch über den Sharepoint angeboten.
Technisches Inspektorat Gas
Das Technische Inspektorat Gas (TISG) unterstützt mit seinem fachlichen Know-how Planung, Bau und Betrieb von Anlagen mit erneuerbaren Gasen, zu denen natürlich auch Wasserstoff zählt. Erfreulicherweise kann eine steigende Tendenz festgestellt werden: Mehr und mehr Anfragen und Anträge zu Projekten im Bereich Wasserstoff werden an das TISG herangetragen. Diese drehen sich vor allem um Planung und Bau von Elektrolyseanlagen, aber auch um den Bau von Wasserstoffleitungen oder neuer Netzabschnitte.
Arbeitssicherheit
Das Thema Wasserstoff wird auch in der EKAS-Branchenlösung 31 «Gas- und Wasserversorgung» integriert werden: Aktuell beschäftigt sich die SVGW-Arbeitsgruppe S-AG2 «Arbeitssicherheit» mit der Entwicklung eines neuen Moduls «Wasserstoff». Dazu gehören die Erweiterung des Sicherheitshandbuch (Richtlinie GW2, Teil B) sowie Schulungen zum Thema.
Bildung
Um das Wissen rund um Wasserstoff in die Branche zu bringen, sind Aus- und Weiterbildung zentral. Erste Schritte sind bereits gemacht: Eine Serie von «Webinaren» wurde durchgeführt. Überdies fanden bereits zwei zweitägige Wasserstoff-Seminare statt, die zusammen mit der DBI Gas- und Umwelttechnik GmbH respektive mit dem Institut für Energietechnik (IET) der Ostschweizer Fachhochschule (OST) entwickelt und ausgeführt wurden. Weitere Seminare sind geplant. Der Termin für das nächste steht bereits fest: 25. und 26. Januar 2023. Die Wasserstofftagung am 20. Mai hat grossen Anklang gefunden und wird zu einem späteren Zeitpunkt im Aqua & Gas zusammengefasst.
Zudem muss das gesamte Kurs- und Ausbildungsprogramm im Bereich Gas ergänzt und angepasst werden. An erster Stelle ist hier der Lehrgang Rohrnetzmonteur zu nennen, der zurzeit grundlegend überarbeitet wird und bei dem die vermittelten Grundkenntnisse im Bereich Gas durch Wasserstoff ergänzt werden. Aber auch andere Kurse, insbesondere die TISG-Kurse zu den Themen Löschen von Gasbränden, Gas-Lecksuche, Arbeitssicherheit usw., sind betroffen.
Kommunikation und Verlag
Für die Wissensverbreitung spielen neben Fachtagungen, Seminaren usw. die Fachzeitschrift Aqua & Gas samt Website sowie die SVGW-Website eine zentrale Rolle. Immer mehr Artikel und Beiträge, die im Aqua & Gas-Print und/oder auf der Website veröffentlicht werden, drehen sich um Wasserstoff. Auf der SVGW-Website ist das Fachdossier Wasserstoff eingerichtet worden und wird stetig ausgebaut. Selbstverständlich sind auch andere, neue Akteure, die in der Vergangenheit weniger mit Gas zu tun hatten, eingeladen, sich über diese Kanäle zu artikulieren. Genannt seien beispielsweise Stromproduzenten und -versorgungsunternehmen, die mit Power-to-Gas zu Wasserstoffproduzenten werden.
Zertifizierungsstelle Gas/Wasser
Die Zertifizierungsstelle des SVGW befasst sich intensiv mit Komponenten, z. B. Armaturen, deren Wasserstoffverträglichkeit es nachzuweisen gilt. Im Moment werden Informationen aus dem Kompendium «Wasserstoff in Gasverteilnetzen» der DBI Gas- und Umwelttechnik GmbH wie auch Daten von Herstellern, Lieferanten und Netzbetreibern in die Datenbank der SVGW-zertifizierten Produkte integriert. Dies ist eine Kompromisslösung, solange eine Zertifizierung hinsichtlich Wasserstoffverträglichkeit aufgrund fehlender Normen noch nicht möglich ist.
Ăśberdies sind auch eine Personenzertifizierung fĂĽr den Bereich Wasserstoff und ein Einbezug von Wasserstoff in die Zertifizierung der QS-Systeme von Gasversorgern angedacht. Die Diskussionen dazu stehen jedoch ganz am Anfang.
Dies sind nur einige Auszüge aus den vielfältigen und interessanten Herausforderungen, denen sich die Mitarbeitenden der Geschäftsstelle stellen. Das Thema Wasserstoff ist mittlerweile omnipräsent und beim SVGW nicht mehr wegzudenken.
Das technische Know-how, national und international, entwickelt sich stetig weiter. Um die Funktion als Wissensdrehscheibe zu erfüllen, pflegt die Geschäftsstelle enge Kontakte zur Forschung. Ausserdem arbeitet sie auf nationaler und internationaler Ebene mit verschiedenen Organisationen zusammen, z. B. mit der SNV, dem Verein der H2-Produzenten, dem CEN/TC 234 und dem CEN-CENELEC Joint Technical Committee 6, dem technischen Verband der europäischen Gasindustrie Marcogaz, dem Wasserstoff-Netzwerk HIPS-NET, den deutschen respektive österreichischen Vereinen DVGW und ÖVGW und der italienischen Organisation SNAM. All das Wissen wird von den Mitarbeitenden der SVGW-Geschäftsstelle aufgenommen, mitgestaltet und vor allem den Mitgliedern zur Verfügung gestellt. Wer hätte gedacht, dass nach fast 150 Jahren Gasbereich des SVGW wieder solch eine Neuausrichtung ansteht.
[1] European Hydrogen Backbone (2022): A European Hydrogen Infrastructure Vision Covering 28 Contries. https://www.ehb.eu/page/publications
[2] Bordenet, B.; Hafner, M. (2021): Gasbeschaffenheit – Revision der G18, der zentralen SVGW-Richtlinie auf allen Stufen der Gasinfrastruktur. Aqua & Gas 12/21: 58–62
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