H2 SpeTransLeit – Grundlagen zu Wasserstoff Speicher- und Transportleitungen

• Forschungsstelle: BFE
• Projektnummer: SI/502246

Kurzbeschreibung (Deutsch)

Mit einer technischen und wirtschaftlichen Machbarkeitsstudie wird am Beispiel eines konkreten Projektes (IWB Birsfelden) Möglichkeiten untersucht, wie Wasserstoff von einer Produktionsanlage zu den industriellen Verbrauchern via Rohrleitung transportiert werden kann. Dies als Alternative zu einem Transport mit Fahrzeugen. Zur Verbesserung der Wirtschaftlichkeit soll auch untersucht werden, ob die Leitung nach Möglichkeit als Speichermedium dienen kann. Neben der bautechnischen Auslegung dieses Rohrleitungsprojekts sollen insbesondere auch Fragen hinsichtlich, Behördenverfahren, Normen und Richtlinien, Prüfverfahren und Inbetriebnahmen, Betrieb und Unterhalt geklärt werden. Ziel ist, dass die Machbarkeitsstudie anderen H2-Leitungsprojekten in der Schweiz als Leitfaden für die Planung dienen kann. Als eines der ersten Projekte in einer ganzen Reihe von möglichen geplanten Wasserstoffnetzen kann die Schweizer Gaswirtschaft ihre konkreten Schritte zur Dekarbonisierung aufzeigen. Ferner kann der anhand dieses Projektes erarbeitete Leitfaden der Branche dazu dienen, wie solche Projekte grundsätzlich umgesetzt werden können.

Publikationen / Ergebnisse (Deutsch)

H1000 d Empfehlung zu Planung, Bau und Betrieb von Rohrleitungsanlagen für den Transport von Wasserstoff

Die Empfehlung H1000 ist eine Hilfestellung für heutige und zukünftige Projekte bezüglich der Planung, Bau und Betrieb von Wasserstoffrohrleitungsanlagen und liefert technische Grundlagen. Nationale, europäische und internationale Gesetzgebungen für die technischen Aspekte wurden berücksichtigt. Die Empfehlung H1000 basiert auf Erkenntnissen aus bestehenden Wasserstoff- und Gasinfrastrukturen, sowie den daraus abgeleiteten Normen und Regelwerken. Der aktuelle Wissensstand aus Forschung sowie praktische Erfahrung aus konkreten Umsetzungen im In- und Ausland wurden ebenfalls mit einbezogen.

SVGW - Fachverband für Wasser, Gas und Wärme, April 2023

Schlussbericht (Deutsch)

Dieses Projekt konnte eine erste Basis schaffen für den Planung, Bau und Betrieb von Wasserstoffrohrleitungsanlagen. Eine Übersicht der aktuellen Aktivitäten in Europa bezüglich Leitungsbau wurde aufgezeigt. Grundlegend kann festgestellt werden, dass Wasserstoffrohrleitung, und im weiteren Wasserstoffnetze, nach den Grundprinzipien der Gasinfrastruktur, ausgelegt, gebaut und betrieben werden können. Auch ist die europäische Normierung im Bereich Gasinfrastruktur bereits auf dem Weg, um die bestehenden EN-Normen auf Wasserstoff zu erweitern. 

Mit der SVGW-Empfehlung H1000 zu Planung, Bau und Betrieb von Wasserstoffrohrleitungsanlagen konnten die technischen Grundlagen zusammengefasst werden. Diese technischen Grundlagen basieren auf Erkenntnissen aus bestehenden Wasserstoff- und Gasinfrastrukturen und den daraus abgeleiteten Normen und Regelwerken und berücksichtigen ebenfalls nationale wie auch internationale Gesetzgebungen aus dem technischen Bereich. Der aktuelle Wissensstand aus Forschung sowie praktische Erfahrung aus konkreten Umsetzungen im In- und Ausland wurden ebenfalls mit einbezogen. Die H1000 kann nun für die aktuellen Projekte mit Leitungstransport von Wasserstoff genutzt werden. 

Aus der Machbarkeitsstudie können die grundsätzlichen Fragestellungen der Auslegung von Wasserstoffrohrleitungsanlagen abgelesen werden. Sie zeigt einerseits die verschiedenen Möglichkeiten der Materialauswahl und des Druckniveaus auf, sowie welche Überlegungen zum Trassee zu berücksichti-gen sind. Bei Leitungen, die die Produktion direkt mit dem Anwender verbinden, muss die Wahl getroffen werden, ob die Bedingungen genau auf die Bedingungen abgestimmt werden, oder ob eine spätere Erweiterbarkeit mit einer Verbindung zu einem anderen Wasserstoffnetz bereits berücksichtigt wird.

Sobald grundlegende Änderungen in der Gesetzgebung und/oder Normierung/Regelwerk vorliegen, wird die H1000 aktualisiert und bei Bedarf erweitert. Längerfristig ist es ein Ziel, eine Richtlinie für Planung, Bau und Betrieb von Wasserstoffrohrleitungsanlagen zu entwickeln mit konkreten Anforderungen für den Rohrleitungsbau, wie z. B. Sicherheitsabstände. Hierzu müssen noch weitere Arbeiten und Abklärungen in Zusammenarbeit mit Behörden und anderen Verbänden erfolgen. Die H1000 kann hierbei als Grundlage zur Erstellung von Richtlinien der Wasserstoffinfrastrukturen genutzt werden. Allfällige zusätzliche Anforderungen für Wasserstoff in der Gasinfrastruktur werden nach Bedarf auch im bestehenden SVGW-Regelwerk aktualisiert. Heute beinhaltet bereits die SVGW Richtlinie G18 zur Gasbeschaffenheit die Reinheitsanforderungen für Wasserstoff. Und die SVGW Richtlinie G13 zur Einspeisung von erneuerbaren Gasen erlaubt seit Jahren eine Einspeisung von Wasserstoff in das Gasnetz.

Zugehörige Dokumente

• Schlussbericht [PDF] 441 kB
• Schlussbericht, Anhang 1: «Wasserstoffrohrleitungsanlagen – Leitfaden zu Planung, Bau und Betrieb», B. Bordenet, M. Hafner veröffentlicht im Aqua & Gas 05/2023, [PDF] 1'718 kB
• Schlussbericht, Anhang 2: SVGW-Empfehlung H1000 zu Planung, Bau und Betrieb von Rohrleitungsanlagen für den Transport von Wasserstoff [PDF] 160 kB
• Schlussbericht, Anhang 3: Machbarkeitsstudie für die Auslegung und Trassierung einer Wasserstoffleitung (Birsfelden) [PDF] 5'070 kB

Schlussbericht (Englisch)

This project was able to create an initial basis for the planning, construction, and operation of hydrogen pipeline systems. An overview of current pipeline construction activities in Europe was presented. Basically, it can be stated that hydrogen pipelines, and by extension hydrogen networks, can be designed, built, and operated according to the basic principles of gas infrastructure. European standardisation in the field of gas infrastructure is also already on the way to extending the existing standards to hydrogen.

The SVGW recommendation H1000 on the planning, construction and operation of hydrogen pipeline systems summarises the technical principles. These technical principles are based on experience from existing hydrogen and gas infrastructures and the standards and regulations derived from them, as well as factor in national and international legislation in the technical field. The current state of knowledge from research as well as practical experience from concrete implementations in Switzerland and abroad were also included. The H1000 can now be used for current projects with pipeline transport of hydrogen.

The feasibility study reveals the fundamental issues relating to the design of hydrogen pipeline systems. On the one hand, it shows the various options for material selection and pressure level, as well as the considerations for the routing. For pipelines that connect the production directly to the user, the choice must be made as to whether the conditions are precisely matched to the conditions or whether a later expandability with a connection to another hydrogen network is already considered.

As soon as there are fundamental changes in legislation and/or standardisation/regulations, the SVGW recommendation H1000 will be updated and expanded if necessary. In the longer term, the aim is to develop a guideline for the planning, construction, and operation of hydrogen pipework systems with specific requirements for pipeline construction, such as safety distances. Further work and clarifications still need to be carried out in cooperation with authorities and other associations. The H1000 can be used as a basis for the creation of guidelines for the hydrogen infrastructures. Any additional requirements for hydrogen in the gas infrastructure will also be updated in the existing SVGW regulations as required. Today, SVGW Guideline G18 on gas quality already contains the purity requirements for hydrogen. And SVGW Guideline G13 on the injection of renewable gases has permitted the injection of hydrogen into the gas network for years.

Schlussbericht (Französisch)

Ce projet a permis de créer une première base pour la planification, la construction et l'exploitation des canalisations d'hydrogène. Un aperçu des activités actuelles en Europe concernant la construction de conduites a été présenté. On peut constater que les canalisations d'hydrogène, et par extension les réseaux d'hydrogène, peuvent être conçus, construits et exploités selon les principes de base de l'infrastructure gazière. De plus, la normalisation européenne dans le domaine des infrastructures gazières est déjà en cours afin d'étendre les normes EN existantes à l'hydrogène. 

La recommandation SVGW H1000 sur la planification, la construction et l'exploitation des canalisations d'hydrogène résume les principes techniques. Ces principes techniques se basent sur les connaissances acquises dans les infrastructures d'hydrogène et de gaz existantes et sur les normes et règlements déduites et tiennent également compte des législations nationales et internationales dans le domaine technique. L'état actuel des connaissances issues de la recherche ainsi que l'expérience pratique acquise lors de mises en œuvre concrètes en Suisse et à l'étranger ont également été pris en compte. La H1000 peut désormais être utilisé pour les projets actuels de transport d'hydrogène par canalisation.

L'étude de faisabilité permet d'identifier les questions fondamentales liées à la conception d'installations de conduites d'eau. Elle montre d'une part les différentes possibilités de choix du matériau et du niveau de pression, ainsi que les considérations à prendre en compte pour le tracé. Pour les conduites qui relient directement la production à l'utilisateur, il faut choisir si les conditions doivent être adaptées précisément ou si l'on tient déjà compte d'une possibilité d'extension ultérieure avec une connexion à un autre réseau d'hydrogène.

Dès que des changements fondamentaux interviendront dans la législation et/ou de la normalisation/réglementation, la recommandation SVGW H1000 sera mise à jour et complétée si nécessaire. L'objectif à long terme est de développer une directive pour la planification, la construction et l'exploitation d'installations de conduites d'hydrogène avec des exigences concrètes pour la construction de conduites, comme les distances de sécurité. D'autres travaux et clarifications doivent encore être effectués à cet effet en collaboration avec les autorités et d'autres associations. Dans ce contexte, la H1000 peut être utilisé comme base pour l'élaboration de directives dans les infrastructures d'hydrogène. Toute exigence supplémentaire relative à l'hydrogène dans l'infrastructure gazière sera également mise à jour dans les règlements existants de la SVGW, le cas échéant. Aujourd'hui, la directive SVGW G18 sur la qualité du gaz contient déjà les exigences de pureté pour l'hydrogène. Et la directive SVGW G13 sur l'injection de gaz renouvelables permet depuis des années l'injection d'hydrogène dans le réseau de gaz.