HyLeak – Leckage-Raten und Konzentrationsfelder in Räumen Phase 1

In mehreren DVGW-Forschungsprojekten wurde bereits untersucht, inwieweit die bestehende Gasinfrastruktur für den Transport von Wasserstoff geeignet ist – sowohl materialseitig als auch funktionell. Dabei traten zunehmend konkrete Fragen zur operativen Planung und Umstellung der Netze und Anlagen von Erdgas auf Wasserstoff auf, auch dazu, wann und wie Wasserstoff entweicht. Das ist relevant, da alle Aspekte der technischen Sicherheit bekannt sein müssen und das Technische Regelwerk entsprechend angepasst werden muss.

Zu Leckage-Raten mit Luft und anderen Gasen gibt es bereits umfassende Informationen in der Literatur. Allerdings wurde noch nicht abschließend untersucht, wie sich bei einem Austritt von Wasserstoff die Gasekonzentrationen im Raum bzw. in der Luft verteilen und wie dies bewertet werden kann. Das Forschungsprojekt HyLeak hat diese Punkte mittels Simulationen untersucht.

Das Ergebnis: Ausbreitung von Methan und Wasserstoff in einem Aufstellungsraum einer GDRM-Anlage mit einem Raumvolumen von 80 m³ zeigen, dass das Konzentrationsfeld von Wasserstoff aufgrund der höheren Leckagerate, der geringeren Dichte und der höheren Diffusivität ausgedehnter ist als das von Methan. Die Darstellungen der Konzentrationsverteilungen in der Mittelebene des Aufstellungsraums zeigen auch in diesem Fall, dass hohe Konzentrationen von Methan und Wasserstoff ausschließlich in der unmittelbaren Umgebung der Leckage auftreten.

Zusammenfassend kann gesagt werden, dass die Simulationen mit den angenommenen Randbedingungen für Wasserstoff und Methan unter vergleichbaren Bedingungen keine größeren Risiken durch den Einsatz von Wasserstoff im Vergleich zu Methan bzw. Erdgas zeigen.

• Untersuchung der Auswirkungen verschiedener Leckageraten auf die Raumluftkonzentration bei Wasserstoff
• Simulation der Gaskonzentrationsverteilung (H₂ und CH₄) in Räumen mithilfe von CFD (Numerische Strömungsmechanik)
• Betrachtung typischer Raumgrößen wie Besenkammer und Kellerraum
• Bewertung der Belüftungsanforderungen in Aufstellräumen von GDRM-Anlagen
• Ableitung von Anforderungen unter Berücksichtigung der Technischen Regel G 491
• Unterscheidung zwischen bestimmungsgemäßem Betrieb und Fehlerfällen (z. B. Membranriss, Überströmung)

Projektlaufzeit: 4 Monate (07/2024 – 10/2024)
Förderkennzeichen: G 202412
Fördermittelgeber: DVGW
Partner: DBI Gas- und Umwelttechnik GmbH