Mittwoch, 29. Juni 2022

Energiewende
Sind Erdgasnetze und LNG-Terminals wasserstofftauglich?

Wasserstoff gilt als wichtiges Element der Energiewende. Um den Übergang zur Wasserstoffwirtschaft möglichst kostengünstig zu gestalten, wäre es notwendig, die vorhandene Infrastruktur weiter zu nutzen - wie das Erdgasnetz oder die geplanten LNG-Terminals. Doch nicht alles lässt sich umrüsten.

von Frank Grotelüschen | 15.06.2022

Blick auf eine Flüssiggas-Pipeline am Nordsee Gas Terminal.
Wasserstoff setzt den Leitungen zu (hier eine Flüssiggas-Pipeline am Nordsee-Gas-Terminal (picture alliance/dpa/Marcus Brandt)
Stolze 500.000 Kilometer. So lang ist das deutsche Erdgasnetz, zählt man alle Leitungen zusammen. Bislang fließt Methan durch seine Röhren, doch irgendwann soll es grüner Wasserstoff sein. Doch ist das heutige Netz fit dafür? Im Prinzip ja, meint Gert Müller-Syring von der DBI Gas- und Umwelttechnik GmbH in Leipzig, ein privatwirtschaftliches Forschungsinstitut.
„Es wäre sehr pfiffig, wenn wir diese Infrastrukturen so gut wie möglich auf die neue Aufgabe umstellen und nicht wieder Gelder ausgeben, um eine neue Pipeline-Infrastruktur zu bauen.“

Wasserstoff setzt den Leitungen zu

Doch es gibt Herausforderungen, und zwar vor allem beim sogenannten Transportnetz, quasi den Gas-Autobahnen. Es umfasst rund 30.000 km. Die Befürchtung: An bestimmten Stellen könnte der Wasserstoff die Leitungen verspröden und die Ausbreitung von Rissen begünstigen. Doch das, meint Müller-Syring, dürfte höchstens fünf Prozent des Transportnetzes betreffen.

„Und diese fünf Prozent des Netzes würde man dann engmaschiger kontrollieren, damit man weiß, okay, welche Risse hat man da? Würde die reparieren, um ein mögliches Risiko möglichst gering zu halten.“

Umrüstung einer Erdgas-Pipeline günstiger als Neubau

Mit etwas mehr Inspektion und Wartung sollte es also getan sein, so zumindest Gert Müller-Syring. Anders sieht es bei den Verdichtern aus, sie komprimieren das Gas und treiben es durch die Röhren. Mischt man dem Erdgas nur ein paar Prozent Wasserstoff bei, ließen sich die vorhandenen Verdichter mit einigen Anpassungen weiternutzen. Doch ab einem Wasserstoffgehalt von 20 Prozent müssten die Verdichter ausgetauscht werden, ebenso viele Ventile. Dennoch dürfte die Umrüstung einer Erdgas-Pipeline deutlich billiger sein, als der Neubau einer Wasserstoff-Pipeline. 
„Dann liegen wir bei ungefähr 40 Prozent der Kosten, die ich bräuchte, wenn ich es neu mache.“
Pipelines sind es auch, durch die wir das Gas aus dem Ausland importieren. Doch mit dem Krieg in der Ukraine soll sich das ändern: In Zukunft will Deutschland auch LNG beziehen, also Flüssigerdgas, angeliefert durch LNG-Tanker. Dazu braucht es LNG-Terminals, an denen die Schiffe ihre Fracht entladen können. Diese Terminals sollen das Minus-160 Grad Celsius kalte Flüssigerdgas auch gleich verdampfen und anschließend in unser Gasnetz einspeisen.

Lassen sich LNG-Terminals auf Wasserstoff umstellen?

„Konkret sind Pläne für Wilhelmshaven und für Brunsbüttel. Ansonsten sind noch im Gespräch Stade, Lubmin, Rostock. Das sind die fünf Projekte, um die es jetzt geht.“
Sagt Gerald Linke, Vorsitzender des Deutschen Vereins des Gas- und Wasserfaches. Bei den Terminals handelt es sich um sogenannte Floating Terminals – fest vertäute Schiffe, die das Flüssigerdgas von den Tankern aufnehmen, in Gas umwandeln, per Pipeline an Land pumpen und ins Netz einspeisen. Nächstes Jahr könnten die ersten Terminals bei uns vertäut werden. Doch inwieweit lassen sie sich später auf Wasserstoff umstellen, der in Tankern aus fernen Ländern zu uns kommen soll? Das sei gar nicht so einfach, meint Linke.  
„Weil das Erdgas bei -160 Grad flüssig wird und Wasserstoff leider erst bei -253 Grad. Da liegen noch mal 90 Grad dazwischen. Die Technik ist also eine ganz andere. Man hat weitaus höhere Anforderungen.“
Eine Umrüstung der LNG-Terminal auf den extrem kalten Flüssigwasserstoff dürfte sich kaum lohnen, dazu müssten komplett neue Terminals gebaut werden. Anders könnte es aussehen, würde man einen Umweg einschlagen, und zwar über eine Trägersubstanz.
„Man kann auch statt Wasserstoff Ammoniak einsetzen. Da ist Wasserstoff an Stickstoff gebunden. Und Ammoniak hat einen Siedepunkt von -33 Grad, ist also viel wärmer und deswegen auch technologisch einfacher zu handhaben.“

Ammoniak oder Methan als Trägersubstanz

Das bedeutet: Die LNG-Terminals ließen sich relativ leicht auf Ammoniakbetrieb umrüsten. Diese umgerüsteten Terminals könnten dann Ammoniak aufnehmen, der zum Beispiel in Australien kostengünstig aus grünem Wasserstoff hergestellt wird. Um in Deutschland dann an diesen Wasserstoff heranzukommen, müsste er allerdings wieder aus dem Ammoniak herausgelöst werden. Und das kostet Energie, weshalb Gerald Linke eine andere Lösung ins Spiel bringt – nicht Ammoniak als Trägersubstanz, sondern Methan, also das Gas, das auch derzeit durch die Leitungen fließt. Denn das ließe sich durchaus auch klimaneutral erzeugen, etwa mit Solarenergie. Das Prinzip:  
„Der Ausgangsstoff in einem sonnenreichen Land war Wasserstoff. Man hat aus dem Wasserstoff Methan erzeugt. Dieses Methan kann man einfach transportieren mit der heutigen konventionellen Technik in den Schiffen. Man kann alle LNG-Terminals einsetzen und muss am Zielort den Kohlenstoff wieder extrahieren.“
So erhält man Wasserstoff, und der Kohlenstoff ließe sich dann für die Industrie als Rohstoff nutzen, meint Linke. Ebenso wie bei Ammoniak gäbe es auch bei Methan zwei Umwandlungsschritte, und das führt zu Verlusten. Doch unterm Strich könnte die Bilanz für Methan günstiger aussehen, meint Linke. Schließlich ließe sich die heutige Infrastruktur einfach weiterbenutzen.
„Ammoniak ist eben doch korrosiv, ist ein beizendes Gas. Und Erdgas ist bekannt einfach zu händeln. Die Technologie gibt es seit den 50er Jahren, sowohl die Schiffe wie auch die Terminals. Und das spricht genau dafür.“
Weshalb einige Unternehmen diesen Weg nun verfolgen, um grünen Wasserstoff aus den Vereinigten Arabischen Emiraten zu importieren. Doch es gibt noch weitere Ansätze: Auch Methanol könnte als Trägersubstanz fungieren, ebenso organische Öle, sogenannte LOHC. Und welche Option das Rennen macht, ist kaum zu sagen. Am Ende dürfte wie so oft die Wirtschaftlichkeit entscheiden.