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Effiziente Gasanwendung in Deutschland

Forschung für einen sicheren Betrieb der Gassysteme

Die betriebliche Forschung im DVGW befasst sich mit regelwerksnahen und konkreten sicherheitsbezogenen Themen in Unternehmen der Branche.

Effiziente Gasanwendung in Deutschland; © Foto: DVGW, Roland Horn

Allgemeine Gasforschung im DVGW

Angewandte Forschung rund um das DVGW-Regelwerk und den sicheren Betrieb der Gasinfrastrukturen und Anwendungen

Die deutsche Energiewirtschaft ist ständig mit neuen Herausforderungen konfrontiert. Insbesondere die Energiewende fordert die Entwicklung von zukunftsweisenden Konzepten für den Energieträger Gas, unter Berücksichtigung sowohl klima- und umweltpolitischer als auch systemischer, wirtschaftlicher und sicherheitstechnischer Zielstellungen. Sie bildet die Basis für die technische Weiterentwicklung in der Gaswirtschaft und fördert die Regelsetzung und Normung.
Die deutsche Energiewirtschaft ist ständig mit neuen Herausforderungen konfrontiert. Insbesondere die Energiewende fordert die Entwicklung von zukunftsweisenden Konzepten für den Energieträger Gas, unter Berücksichtigung sowohl klima- und umweltpolitischer als auch systemischer, wirtschaftlicher und sicherheitstechnischer Zielstellungen. Sie bildet die Basis für die technische Weiterentwicklung in der Gaswirtschaft und fördert die Regelsetzung und Normung.

Sicherheit und effizienten Betrieb im Gasfach

Die deutsche Gaswirtschaft sorgt für ein Höchstmaß an technischer Sicherheit, die insbesondere auf den strengen Vorschriften des DVGW-Regelwerks beruht. Auf Grund des über Jahrzehnte erreichten hohen Standards zählt die deutsche Gasinfrastruktur zu den sichersten weltweit. Bei der Regelsetzung werden neben den Ergebnissen aus der Schadenstatistik zusätzlich auch insbesondere wissenschaftliche Untersuchungen berücksichtigt, die gezielt durchgeführt werden, um die technische Sicherheit in der Gasversorgung noch weiter zu erhöhen.

Ein Teil der DVGW-Forschung befasst sich deshalb in erster Linie mit regelwerksnahen und sehr konkreten sicherheitsbezogenen Themen in Unternehmen der Branche.  Im Rahmen der Förderung wird die betriebliche Forschung gestärkt. Die aus Forschungsprojekten gewonnenen Erkenntnisse bilden gemeinsam mit weiteren Quellen wie Entwicklungen in der Rechtsprechung, Publikationen, internationalen Regelwerken und Erfahrungen die entscheidenden Grundlagen für die Regelsetzung des DVGW.

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Auswirkungen von schwankenden Gasbeschaffenheiten

Die Diversifizierung der Energieträger kann vermehrt zu Schwankungen der Gasbeschaffenheit führen. Insbesondere die Beimischung von hochkalorischem LNG und die Integration erneuerbarer Gase und Wasserstoff spielen hier eine Rolle. Dies hat Auswirkungen auf verschiedene Anwendungstechnologien, etwa bei speziellen Verbrennungs- oder Produktionsprozessen. Anpassungen für Anwendungstechnologien gibt es bereits – beispielsweise im Wärmemarkt oder in der Mobilität. Vor allem im gewerblichen und industriellen Sektor sind Forschungsbedarfe aber weiterhin existent.

Das Ziel der Forschungen ist es, über den Ansatz der dynamischen Verbrennungsregelung die Robustheit der Anwendungstechnologien gegenüber schwankenden Gasbeschaffenheiten zu erhöhen. In diesem Zusammenhang stehen breite Anwendungsbereiche im Mittelpunkt, keine Einzeltechnologien. Die Forschungen umfassen auch neuartige Regelungskonzepte, die auf externer Informationsbereitstellung beruhen.

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Methanemissionen

Im Hinblick auf den Klimaschutz geraten diffuse Methanemissionen entlang der Erdgaslieferkette, d.h. bei der Förderung und dem Transport von Erdgas, immer mehr in den Fokus der Öffentlichkeit. Die Erdöl- und Erdgasindustrie verursachen etwa 9 Prozent der Methanemissionen und somit 0,5 Prozent der gesamten Treibhausgasemissionen Deutschlands. Das Gasfach ist sich dessen bewusst und arbeitet seit Jahrzehnten kontinuierlich an dessen Reduzierung zum Zwecke der technischen Sicherheit, der Wirtschaftlichkeit und des Umweltschutzes.

Für eine angemessene Bewertung der Emissionen ist es unerlässlich, auf wissenschaftlich fundierte Datensätze zurückzugreifen. Um die Datenlage zu Methanemissionen zu aktualisieren und innovative Wege zur Emissionsvermeidung zu finden, fördert der DVGW Forschungsprojekte auf diesem Gebiet.

Systemische Betrachtung und Sektorenkopplung

Der Klimaschutz, die von Deutschland angestrebte Klimaneutralität und die damit verknüpften politischen Ziele erfordern eine rasche Reduktion der Treibhausgas-Emissionen – und das in allen Sektoren. Doch allein mit erneuerbarem Strom, also "grünen Elektronen", lässt sich der zukünftige Energiebedarf nicht decken. Eine Kombination aus Elektronen und Molekülen, zum Beispiel in Form von Gasen, ist notwendig.

Eine Schlüsseltechnologie im Rahmen der Energiewende ist die Sektorenkopplung, die Strom-, Wärme- und Gasnetze als auch den Mobilitätssektor miteinander verbindet. Aber auch die Entwicklung von innovativen Netzkonzepten ist von zentraler Bedeutung. Dafür muss das gesamten Energiesystem sektorenübergreifend betrachtet werden. Sollen gasförmige Energieträger auch zukünftig eine Rolle spielen, sind gemeinsame Lösungen mit der Stromwirtschaft erforderlich. Im Rahmen der DVGW-Forschung werden deshalb Konzepte erarbeitet, die die Potenziale von Kraft-Wärme-Kopplung-Technologien oder Quartierslösungen aufzeigen.

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Erneuerbare Gase: Von Biogas bis SNG

Fermentative Verfahren der Biogaserzeugung haben in den letzten Jahren einen hohen technologischen Reifegrad erreicht. Inzwischen werden in Deutschland etwa 9.000 Biogasanlagen betrieben. Aktuelle Herausforderungen in diesem Bereich liegen vor allem in der Verbesserung der Marktbedingungen. Doch auch technologische und wirtschaftliche Verbesserungspotenziale sollten berücksichtigt werden – sie zeigen sich insbesondere in der Aufbereitung und Konditionierung von Biogasen auf Erdgasqualität.

Zukünftige Optionen bei der Biogasproduktion ergeben sich aus der Nutzung des im Biogas enthaltenen CO2. Dieses lässt sich über die Methanisierung – gekoppelt mit Wasserstoff z.B. aus Power-to-Gas-Anlagen – in Biomethan umwandeln. Die Kapazität der Biogasproduktion in Deutschland könnte so auf etwa 20 Milliarden Kubikmeter pro Jahr gesteigert und ein Weiterbetrieb der Anlagen auch jenseits der EEG-Förderung gewährleistet werden. Dies ist durch Forschungsarbeiten zu untermauern, die verfahrenstechnische und sicherheitstechnische Bewertungen beinhalten müssen.

Auch die thermochemische Erzeugung von synthetischem Methan (SNG, engl. synthetic natural gas) über die Biomassevergasung ist in diesem Zusammenhang von Interesse. Sie ermöglicht eine Erweiterung des einsetzbaren Biomassespektrums und erfordert prinzipiell größere Anlagen mit geringeren spezifischen Kosten. Im Hinblick auf einen stabilen Betrieb der Synthesegasproduktion stehen hier Forschungsthemen der Prozesstechnik und deren Optimierung im Vordergrund. Wegen der Notwendigkeit der Überprüfbarkeit in der Praxis werden solche Projekte in enger Kooperation mit Demonstrationsprojekten stehen.

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Ansprechpartner
Bei Fragen zur allgemeinen und betrieblichen DVGW-Gasforschung wenden Sie sich gerne an:
Frederik Brandes
Hauptgeschäftsstelle / Technologie und Innovationsmanagement

Telefon+49 228 91 88-844