Wie sich bestehende Gasnetze für den Wasserstoff-Transport eignen, testen HTWK Leipzig, DBI und MITNETZ GAS im Wasserstoffdorf Bitterfeld-Wolfen
Wie verhalten sich Gasleitungen und ihre Komponenten, wenn künftig Wasserstoff durch sie fließt? Das Forschungsprojekt „H₂INFRA – H₂-Infrastruktur“ liefert dazu wichtige Erkenntnisse. Die Hochschule für Technik, Wirtschaft und Kultur Leipzig (HTWK Leipzig), DBI Gas- und Umwelttechnik und MITNETZ GAS haben das in einem Langzeit-Versuch an der Wasserstoff-Testinfrastruktur in Bitterfeld-Wolfen untersucht, dem sogenannten Wasserstoff-Dorf. Der jüngste Projektabschluss markiert zugleich zehn Jahre gemeinsamer Forschung an der Wasserstoffversorgung.
„Wasserstoff gilt als wichtiger Baustein für die Transformation des Energiesystems. Doch bevor er zuverlässig über Leitungen zu Haushalten, Gewerbe und Industrie transportiert werden kann, müssen viele technische und ökologische Fragen geklärt sein. Wie verhalten sich bestehende Gasnetzkomponenten im Dauerbetrieb mit Wasserstoff? Wie lässt sich eine hohe Gasqualität sicherstellen? Und welche Infrastruktur ist langfristig wirtschaftlich und ökologisch sinnvoll?“, fasst Robert Huhn, Professor für Gas- und Wärmenetze der HTWK Leipzig, das Projektziel zusammen. Im Forschungsprojekt H₂INFRA untersuchten die Projektpartnern von 2022 bis 2025 gemeinsam den effizienten und sicheren Betrieb von Wasserstoffverteilnetzen, gefördert vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz. Die Arbeiten knüpften an das 2016 gestartete Projekt H2-Netz an. Damit blickt die Forschungspartnerschaft inzwischen auf zehn Jahre gemeinsamer Wasserstoffforschung zurück.
Langzeit-Beobachtung des Wasserstoffnetzes
Im Mittelpunkt von H₂INFRA stand die Untersuchung eines Wasserstoff-Verteilnetzes unter realitätsnahen Betriebsbedingungen. Über die gesamte Projektlaufzeit wurden zentrale Betriebsparameter wie Druck, Temperatur und Volumenstrom kontinuierlich erfasst. Gleichzeitig prüften die Forschenden neue Komponenten aus dem Erdgasbereich sowohl im Labor des DBI als auch an einem eigens dafür auf dem Testfeld eingerichteten Komponentenversuchsstand auf ihre Eignung für Wasserstoff. Im sogenannten Forschungspavillon auf dem Testfeld wurde eine vollständige Hausinstallation mit einer Wasserstofftherme aufgebaut und zwei Jahre lang im Dauerbetrieb getestet. Zusätzlich untersuchten die Forschenden Rohrproben aus dem Netz auf Materialstruktur, Alterung und mechanische Eigenschaften. Sicherheitstechnische Komponenten wie Gasströmungswächter und Gasmangelsicherungen sowie verschiedene Absperrtechnologien wurden ebenfalls erprobt.
„Die Besonderheit unserer Forschung liegt darin, dass wir eine aus verschiedenen Materialien und über mehrere Druckstufen errichtete und damit nahezu komplette Wasserstoff-Infrastruktur über längere Zeiträume unter realitätsnahen Bedingungen untersuchen können. So gewinnen wir Erkenntnisse zum Beispiel zur Betriebsführung und Instandhaltung, die über reine Laborversuche hinausgehen und für den späteren, sicheren Betrieb von Wasserstoffnetzen unmittelbar relevant sind“, sagt Michael Schneider, Leiter des Forschungsprojekts für MITNETZ GAS.
Sicherheit und Gasqualität als zentrale Herausforderungen
Die Untersuchungen zeigen, dass die Umstellung auf Wasserstoff eine sorgfältige Betrachtung von Materialien und Komponenten erfordert. Beispielsweise haben die Prüfungen zur äußeren Dichtheit gezeigt, dass nahezu alle getesteten Komponenten für den Einsatz in Wasserstoffinfrastrukturen geeignet sind. Ein weiterer Schwerpunkt war die Wasserstoffqualität. Gerade sensible Anwendungen wie Brennstoffzellen stellen hohe Anforderungen an die Reinheit des Gases. Dies wurde schwerpunktmäßig durch die Mitarbeiter vom DBI untersucht. Die Ergebnisse zeigten, dass insbesondere für Wasserstoff mit sehr hohen Reinheitsanforderungen die Vermeidung von Verunreinigungen eine Herausforderung für zukünftige Verteilnetze darstellt. Potenzielle Eintragsquellen wurden identifiziert und Materialien sowie Herstellungs- und Verlegeprozesse untersucht. Daraus konnten Maßnahmen zur Minimierung von Störstoffen abgeleitet werden.
Ökobilanz: Nicht nur der Wasserstoff selbst zählt
Neben Sicherheit und technischer Eignung untersuchte H₂INFRA auch die ökologischen und wirtschaftlichen Aspekte der Wasserstoffversorgung. Die HTWK Leipzig erstellte eine Ökobilanz der Wasserstoff-Wertschöpfungskette – von der Herstellung über den Transport bis zur Versorgung der Verbraucherinnen und Verbraucher. Ein zentrales Ergebnis: Der für die Elektrolyse eingesetzte Strom ist entscheidend für die Treibhausgasbilanz der Wasserstoffproduktion. Herstellung und Bau der Elektrolyseure tragen dagegen vergleichsweise wenig zum Gesamtergebnis bei. Unter den untersuchten Szenarien führte die Elektrolyse mit Windstrom zu den niedrigsten Treibhausgasemissionen. Gleichzeitig zeigt die Untersuchung, dass auch „grüner“ Wasserstoff nicht automatisch emissionsfrei ist, da entlang der gesamten Wertschöpfungskette weitere Umweltwirkungen entstehen. Auch bei den Leitungen selbst gibt es ökologische Stellschrauben. Rohrmaterial, Rohrdimension und Verlegeverfahren beeinflussen die Umweltbilanz erheblich.
Von H₂-Netz zu H₂INFRA – und weiter
Begonnen hat die nunmehr zehnjährigen Forschungskooperation zwischen HTWK Leipzig, DBI und MITNETZ GAS 2016 mit dem Projekt H₂-Netz, in dem unter anderem die wissenschaftliche Begleitung eines Wasserstoff-Verteilnetzes und die ökologische und ökonomische Bewertung verschiedener Infrastrukturvarianten im Mittelpunkt standen. H₂INFRA führte diese Arbeiten fort und erweiterte sie um Untersuchungen zum Langzeitverhalten von Komponenten, zur Gasqualität, Sicherheit und Ökobilanz. Die Forschung geht inzwischen weiter: Im Folgeprojekt SafeH2Supply werden seit 2025 unter anderem die sichere Wasserstoffversorgung, die Odorierung, die Gasqualität und die Umweltwirkungen der Infrastruktur untersucht. GreenH2Supply, das 2026 gestartet ist, beschäftigt sich mit der Umstellung bestehender Erdgasnetze auf den Betrieb mit Wasserstoff sowie mit einer sicheren und effizienten, leitungsgebundenen Versorgung von Kraftwerken, Industrie und Gewerbe. Damit liefert die Forschungspartnerschaft nicht nur Erkenntnisse über einzelne Komponenten, sondern schafft eine wissenschaftliche Grundlage für die Frage, wie Wasserstoff-Infrastrukturen künftig sicher, wirtschaftlich und möglichst umweltverträglich geplant und betrieben werden können.
Tage der offenen Tür
Das Wasserstoffdorf Bitterfeld-Wolfen bietet regelmäßig kostenfreie Führungen über das Testfeld an. Die nächsten Termine sind nach Anmeldung am 9. September 2026, am 14. Oktober 2026 sowie am 11. November 2026, jeweils 10 bis 12 Uhr.
Zur Anmeldung: https://event.enviam-gruppe.de/microsite/index.cfm?l=2425&modus=
Adresse: Chlorstraße, 06749 Bitterfeld-Wolfen
Zum Abschlussbericht von H2INFRA: https://doi.org/10.34657/37503
