Wasserstoffeinspeicherung mit Erdgasverdichtern Wie kommt der Wasserstoff ins Erdgasnetz?

Von Dominik Stephan

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Wasserstoff und das Erdgasnetz: Das klingt wie das Traumpaar der Energiewende. Indem wir „grünes“ Gas ins Netz einspeisen und bestehende Kavernenspeicher nutzen, kommt die Defossilierung ohne großen Aufwand bei Verbrauchern und Gewerbe an. Doch halt: Geht es um die nötigen Verdichter, müssen wir genauer hinsehen.

Wasserstoff und das Erdgasnetz: Das klingt wie das Traumpaar der Energiewende.
Wasserstoff und das Erdgasnetz: Das klingt wie das Traumpaar der Energiewende.
(Bild: gemeinfrei / Pixabay)

Über 500.000 Kilometer Erdgasnetz könnten zum Rückgrat der Energiewende werden – wenn es gelänge, statt fossilem Methan grünen Wasserstoff ins Netz zu bekommen. Entsprechend eifrig sind Ingenieure und Planer dabei, Rohre, Armaturen und Dichtungen auf ihre Wasserstofftauglichkeit zu prüfen – aber wie soll der „Stoff“ in Rohre und Kavernenspeicher hineinkommen?

Eben mit Verdichtern – doch der 1:1 Ersatz bestehender Erdgasverdichter ist aufgrund unterschiedlicher Schallgeschwindigkeit und Pulsationseigenschaften nicht einfach. Welche Verdichterarten eignen sich überhaupt für den Einsatz mit Wasserstoff? Und was ist bei der schrittweisen Umstellung vorhandener Erdgasanlagen zu beachten?

Zeit einmal genauer hinzusehen: Grundsätzlich wird zwischen Turboverdichter (Strömungsmaschine) und Kolbenverdichter (Verdrängermaschine) unterschieden. Aus strömungstechnischer Sicht ist eine Verdichtung von Wasserstoff mit einem bestehenden Turboverdichter nur dann mit vergleichbarer Effizienz möglich, wenn die auf die Schallgeschwindigkeit bezogenen Geschwindigkeitsdreiecke am Laufradein- und –austritt gleich bleiben, was aufgrund des großen Unterschiedes bei der Schallgeschwindigkeit einen um den Faktor vier höheren Durchsatz erfordern würde.

Bleiben Kolbenverdichter – doch auch hier steckt der Teufel im Detail: Die Puslationseigenschaften unterscheiden sich sich stark, was das Schwingungsverhalten in der Anlage entscheidend beeinflusst, erklärt Dr. Johann Lenz von Kötter Consulting Engineers. Dazu kommt, dass typische zur Dämpfung akustischer Resonanzen installierten Drosselelemente in Wasserstoffanwendungen einen deutlich niedrigeren Dämpfungseinfluss besitzen. Dadurch treten Resonanzeffekte bei Wasserstoff stärker hervor als bei dem Betrieb mit Erdgas.

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Dem stehen Betreiber allerdings nicht machtlos gegenüber, wie Lenz betont: Auf dem Wasserstoff-Forum der Förderprozess-Foren am 26. Und 27.September in Würzburg zeigt ein Vortrag des beratenden Ingenieurs, wie wichtig eine frühzeitig schwingungstechnische Untersuchung mit Pulsationsstudien bei der sukzessiven Umstellung einer bestehenden Erdgasanlage auf zunehmenden Wasserstoffanteil ist.

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