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Die Gasinfrastruktur ermöglicht den Transport von Wasserstoff

31. Januar 2022

TransHyDE

Das Wasserstoffleitprojekt TransHyDE erarbeitet Lösungen für eine Transportinfrastruktur, die die Grundlage für eine zukünftige Wasserstoffwirtschaft bildet. In verschiedenen Teilprojekten werden unterschiedliche Technologien für den Transport und die Speicherung von Wasserstoff weiterentwickelt und getestet.
Die Gasinfrastruktur ermöglicht den Transport von Wasserstoff; © AdobeStock/malp
Forschungsprojekt
Projektbeschreibung

Wasserstoff übernimmt als vielfältig einsetzbarer Energieträger in der Energiewende eine zentrale Rolle. Hergestellt auf Basis erneuerbarer Energien ermöglicht Wasserstoff die Dekarbonisierung der Industrie, des Verkehrs und des Wärmesektors und ist somit essenziell für die Sektorenkopplung. Voraussetzung für die Verteilung von Wasserstoff sowie für dessen Verwendung in den verschiedenen Sektoren ist eine effizient funktionierende und sichere Transport- sowie Speicherinfrastruktur.

Das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) mit 145 Millionen Euro geförderte Leitprojekt TransHyDE treibt dazu in Demonstrationsvorhaben vier mögliche Transportvektoren für Wasserstoff weiter voran:

  • gasförmig in Hochdruckbehältern sowie in bestehenden und neuen Gasleitungen
  • in flüssiger Form bei extrem kalten Temperaturen
  • in Ammoniak gebundener Wasserstoff
  • im flüssigen Trägermedium LOHC gebundener Wasserstoff

Zusätzlich widmet sich TransHyDE dem Wasserstofftransport in fünf wissenschaftlichen Verbünden mit unterschiedlichen Schwerpunkten:

  • Erstellung einer Roadmap, wie eine umfassende Wasserstoff-Infrastruktur zukünftig aussehen könnte
  • Erarbeitung möglicher Standards, Normen und Sicherheitsvorschriften von Wasserstofftransporttechnologien,
  • Sicherheit von Wasserstofftransporttechnologien (Materialien, Werkstoffe und Sensorik)
  • effiziente Lösung von Wasserstoff aus Ammoniak
  • Betanken von Behältern mit flüssigem Wasserstoff (tiefkalt). 

An dem Leitprojekt TransHyDE sind insgesamt 84 Partner (plus ca. 20 assoziierte Partner) beteiligt, die in 11 Teilprojekten unterschiedliche Aspekte der Transport-Infrastruktur für Wasserstoff erforschen. Die Laufzeit des Wasserstoff-Leitprojekts beträgt vier Jahre und soll am 31.03.2025 beendet sein.

Struktur und Teilprojekte von TransHyDE
Kurzbeschreibung der Teilprojekte von TransHyDE

Die Ergebnisse aus TransHyDE fließen in eine ganzheitliche systemanalytische Roadmap ein, die die verschiedenen Aufbauszenarien einer zukünftigen Wasserstoff-Infrastruktur bis 2045 aufzeigt.

  • Bewertung verschiedener Materialien, die in der Wasserstoff-Infrastruktur zum Einsatz kommen, bezüglich ihrer Sicherheit und Lebensdauer bewertet
  • Erprobung eichfähiger Messgeräte, die Verunreinigungen, Undichtigkeiten und Gasdurchflüsse detektieren können

Entwicklung von Handlungsempfehlungen für Technische Regelwerke und Normen für den Wasserstofftransport.

Erarbeitung einer wissenschaftlich fundierten, nachhaltigen Datenbasis und Empfehlung als Entscheidungsbasis für die zukunftsfähige und langfristige Nutzung von LNG-Terminal-Standorten als logistische Knotenpunkte für Wasserstoff und dessen Derivate.

Untersuchung regulatorischer Rahmenbedingungen in Deutschland und wie diese für einen schnellen und effektiven Wasserstoffhochlauf angepasst werden müssen.

  • Erprobung lastflexibler Haber-Bosch-Reaktoren für die Produktion von grünem Ammoniak
  • Entwicklung neuartiger Katalysatoren zur Rückgewinnung des Wasserstoffs

Effiziente Verflüssigung, Speicherung, Transport und Anwendung von flüssigem Wasserstoff, auch in Kombination mit dem Transport elektrischer Energie.

Regionen mit hohem EE-Anteil sollen mit einer H2-Erzeugung und -Abnahme im industriellen Maßstab verbunden werden. Dafür demonstriert GET H2 den Aufbau und den Betrieb einer H2-Versuchspipeline, wobei praxistaugliche Messkonzepte für die Gasbeschaffenheit und den Volumenstrom sowie Werkstofffragen und Technologien zur Pipelineüberwachung (Molchung, Gasferndetektion) und die Evaluierung von Verdichterkonzepten mitbetrachtet werden.

Neuartige Hochdruckbehälter für Hochdruckwasserstoff.
Erfolgreicher Betrieb einer Wasserstoffwertschöpfungskette von der H2-Erzeugung über innovative Druck-Speicherung und Transport bis hin zur Nutzung an unterschiedlichen Standorten. Dafür soll im Hafen Mukran der Aufbau eines trimodalen Wasserstoffzentrums erfolgen. Ziel ist u.a. die Integration eines Elektrolysesystems an ein Transition Piece einer Windenergieanlage mit systemintegrierter Nutzung eines neuartigen H2-Speicherbehälters. Die Entwicklung und Erprobung eines innovativen H2-Hochdruck-Kugelspeichers für den flexiblen, standardisierten Transport nach Hamburg sind ebenfalls Bestandteil des Vorhabens.

Demonstration von Bunker- und Betankungsanlagen sowie der direkten Nutzung von Ammoniak als Treibstoff in Motoren oder zur Stromerzeugung.

Entwicklung der gesamten Wertschöpfungskette von flüssigen organischen Wasserstoffträgern (LOHC) von der Hydrierung, über den Transport, der Dehydrierung und der letztendlichen Nutzung.

TransHyDE-Norm

Das Teilprojekt TransHyDE-Norm, dessen Gesamtkoordination der DVGW innehat, befasst sich mit den vorhandenen existierenden Normen, Standards sowie Zertifizierungsgrundlagen für Wasserstoff-Transportoptionen und schafft eine Datengrundlage für deren Weiterentwicklung.

Ziele und Methodik

Im Projekt TransHyDE-Norm werden im ersten Schritt alle existierenden Normen, Standards und Zertifizierungsgrundlagen für die zu untersuchenden Wasserstoff-Transportoptionen erhoben. Eine Bedarfsanalyse leitet die Anforderungen hinsichtlich der Erstellung, Überarbeitung bzw. Erweiterung von Regelwerken, Normen und Zertifizierungsmethoden ab. Im Rahmen der Arbeiten findet ein umfangreicher Austausch mit den beteiligten Stakeholdern (z.B. Behörden, Verbänden, Zertifizierern, Industrievertretern) statt.

Vorhandene Prüfnormen zu den Demonstrationsprojekten im Leitprojekt TransHyDE werden auf ihre Anwendbarkeit geprüft und evaluiert und Anpassungsbedarfe mit den Stakeholdern identifiziert. Im nächsten Schritt soll eine solide Datengrundlage für die anstehenden Normierungsaktivitäten und für die Entwicklung von Prüfanforderungen für Zertifizierungsprogramme erarbeitet werden. Letztlich sind die Ergebnisse in eine Roadmap „Normung, Standardisierung, Zertifizierung“ in Handlungsempfehlungen zu überführen.

Der DVGW e. V. übernimmt hier die Gesamtkoordination sowie die Themenverantwortung für den leitungsgebundenen Wasserstofftransport. Die DVGW CERT GmbH ist zuständig für Zertifizierungsfragen im Bereich der leitungsgebundenen Gasversorgung. Das GWI übernimmt die Themenverantwortung für die Speicherung in Druckbehältern. Daneben positioniert sich das KIT ITES im Themenfeld Flüssigwasserstoff und ist hierbei Ansprechpartner für Fragen zu Schiffs-, Straßen- und Schienentransport sowie für Hafen-Infrastrukturen. Während die ISC technischen Fragestellungen zum ammoniakbasierten Wasserstofftransport nachgeht, befasst sich das IKEM mit den rechtlichen und regulatorischen Fragestellungen der notwendigen Prozesse im Ammoniakbereich.

TransHyDE LNG2Hydrogen

Das Teilprojekt TransHyDE LNG2Hydrogen beschäftigt sich mit der möglichen zukünftigen Umnutzung von LNG-Terminals für Wasserstoff und dessen Derivate sowie geeignete Trägermedien. Der DVGW beteiligt sich in zwei von acht Arbeitspaketen leitend und zwei weiteren Arbeitspaketen inhaltlich.

Ziel des Verbundvorhabens ist die Erarbeitung einer wissenschaftlich fundierten, nachhaltigen Datenbasis und Empfehlung als Entscheidungsbasis für die zukunftsfähige und langfristige Nutzung von LNG-Terminal-Standorten als logistische Knotenpunkte für Wasserstoff und dessen Derivate (H2-Transportvektoren). Dabei gilt es ebenso weitere Forschungs- und Entwicklungsbedarfe aufzuzeigen. Der Zeitplan sieht eine Zielerreichung innerhalb von 18 Monaten vor. Das Projekt startete nicht wie die anderen TransHyDE-Projekte am 01.04.2021, sondern erst am 01.06.2023.

Folgende Arbeitsinhalte werden dabei verfolgt: 

  • Analyse, Darstellung und Bewertung der heute möglichen technischen Optionen für eine zukunftsfähige Nutzung von LNG-Terminalinfrastrukturen und Ausblick auf notwendige kurzfristige Forschungs- und Innovationsbedarfe - technologieoffene Betrachtung von Synthetic Natural Gas (SNG), Flüssigwasserstoff (LH2), Methanol (MeOH), Ammoniak (NH3), Liquid Organic Hydrogen Carrier (LOHC) und Dimethylether (DME) als alternative Transportvektoren
  • Herausstellen der techno-ökonomischen Bedeutung der Umstellung einschließlich der Betrachtung der vor- und nachgelagerten Transportkette (Well-to-Wheel-Analyse)
  • Aufzeigen von rechtlichen und regulatorischen Optionen für eine nachhaltige Nutzung von LNG-Terminals
  • Erarbeiten der Kriterien, Designparametern und Planungsmaßnahmen von zukunftsfähigen Terminalinfrastrukturen und Definition der H2-Readiness
https://youtu.be/cxkHhnUMHGc
Weitere Informationen

Hier finden Sie alle Informationen vom Bundesministerium für Bildung und Forschung

TransHyDE-Verbund erstellt Datenbank zu Normung, Standardisierung und Zertifizierung der Wasserstoff-Transportinfrastruktur

TransHyDE-Projekt Norm unter Koordination des DVGW wird erweitert um Forschung zu schnelleren Prüfungsverfahren für Metalle

Ansprechpartner
Bei Fragen zum Forschungsprojekt wenden Sie sich bitte an folgenden Ansprechpartner
Thomas Systermans
Hauptgeschäftsstelle / Gastechnologien und Energiesysteme
Telefon+49 228 91 88-904
Forschung zum Thema Wasserstoff