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Aktuell werden in ZĂĽrich ganze Teile des Gasnetzes stillgelegt, weil in bisher gasversorgten Gebieten thermische Netze auf- und ausgebaut werden. Was ist fĂĽr dieses und die folgenden Jahre geplant in Bezug auf Stilllegung?
Mit ersten flächenmässigen Stilllegungen haben wir im Jahr 2016 im Zürcher Stadtkreis Schwamendingen begonnen. Es folgten dann weitere Stilllegungen in Zürich-Nord. Mittlerweile sind die in diesen Gebieten vorgesehenen Stilllegungen beinahe abgeschlossen. Hier wird nur ein Teil der ehemaligen Gasinfrastruktur bestehen bleiben, nämlich unser Transportnetz. Aktuell planen wir Stilllegungen in weiteren Stadtkreisen sowie einzelnen Quartieren, zum Beispiel in Altstetten oder im Industriequartier (Kreis 5). Mittelfristig – gemäss heutigem Planungsstand ab 2030 – stehen weitere flächenmässige Stilllegungen im Quartier Unterstrass an. Rund 5000 Anschlusspunkte sollen ab dann zurückgebaut werden.
In welchen Schritten gehen Sie bei einer gebietsweisen Stilllegung vor?
Das Grundprinzip ist überall das gleiche: Stillzulegende Netzteile werden physisch vom Gasnetz abgetrennt durch Aufschneiden der Hauptleitung. Dann unterteilen wir den abgetrennten Hauptleitungsteil in mehrere sinnvolle, nicht allzu lange Abschnitte. Das in dem Abschnitt enthaltene Gas wird mittels Unterdruck, der durch Anwendung einer Venturidüse erzeugt wird, abgesaugt und über eine mobile Fackel verbrannt. Gleichzeitig arbeiten wir uns von Gebäude zu Gebäude vor auf die Venturidüse zu. Dabei wird in jedem Gebäude der Haupthahn geöffnet, um über diesen Stickstoff in Richtung Strasse einzubringen. Ziel ist es nicht, den gesamten Abschnitt mit Stickstoff zu inertisieren, sondern vielmehr die Leitung gasfrei zu spülen. Gasfrei bedeutet, dass kein explosionsfähiges Gasgemisch mehr in der Leitung vorliegt. Nach 24 Stunden gehen wir nochmals in jedes Gebäude hinein und messen das vorhandene Restgemisch mit einem Gasspürgerät. Liegt die Methankonzentration, wie in der Richtlinie G2 vorgeschrieben, unter zwei Volumenprozent – das entspricht 50 Prozent der unteren Explosionsgrenze von Methan –, markieren wir den Anschluss als ehemaligen Gasanschluss.
Was muss beim Schritt der Entgasung beachtet werden, vor allem hinsichtlich Sicherheit?
Die Fackel zur Verbrennung des Gasgemischs muss bestimmten technischen Standards entsprechen, standsicher installiert sein und während des gesamten Vorgangs personell überwacht werden. Ebenso ist es erforderlich, das Abfackeln im Voraus anzumelden und transparent zu kommunizieren, um besorgte Meldungen an die Feuerwehr zu vermeiden.Zentral ist zudem, dass wir Zugang zu sämtlichen Gebäuden mit einem ehemaligen Gasanschluss im betreffenden Leitungsabschnitt erhalten, um dort die zuvor beschriebenen Arbeiten durchführen zu können. Kann auch nur ein einzelner Gasanschluss nicht ordnungsgemäss stillgelegt werden, lässt sich der gesamte Leitungsabschnitt nicht endgültig sicher ausser Betrieb nehmen, da bereits die Gasmenge aus einem einzigen Gebäude ausreichen kann, um im Abschnitt ein explosionsfähiges Gasgemisch zu erzeugen. Schliesslich sind die Kontrolle nach 24 Stunden und ihre Dokumentation wesentliche Sicherheitsbausteine.
«Kann auch nur ein einzelner Gasanschluss nicht ordnungsgemäss stillgelegt werden, lässt sich der gesamte Leitungsabschnitt nicht endgültig sicher ausser Betrieb nehmen.»
Sie haben nun bereits erste flächenmässige Silllegungen durchgeführt. Was waren die Lessons Learned?
Zu Beginn haben wir versucht, das Gas aus einem rund zwei Kilometer langen Leitungsabschnitt gesamthaft abzusaugen. Nach mehreren Tagen intensiver Arbeiten mussten wir dieses Vorgehen jedoch aufgeben, weil immer wieder kritische Gaskonzentrationen auftraten, die keinesfalls in der Leitung verbleiben durften. Dabei wurde deutlich, wie wichtig es ist, die Leitung in geeignete, beherrschbare Abschnitte zu unterteilen.
Zudem hat sich gezeigt, dass das Entleeren der Leitungen, insbesondere bei grossen Leitungsdurchmessern, langsam und gleichmässig erfolgen muss. Basierend auf unseren Erfahrungen haben wir einen eigenen Referenzwert definiert: Die Absauggeschwindigkeit soll zwischen 2 und maximal 5 Metern pro Sekunde liegen. Höhere Geschwindigkeiten führen zu Verwirbelungen, was den Absaugprozess verzögert und die vollständige Entleerung der Leitung deutlich verlängert. Weiter ist es erforderlich, die Netzstruktur und die Topografie zu berücksichtigen. So wie beim Befüllen und Entlüften, wie in der Richtlinie G2 beschrieben, Höhenunterschiede zu beachten sind, müssen diese auch beim Entleeren in die Planung einbezogen werden. Zur Vorbereitung und Planung einer Stilllegung verweise ich gerne auf die SVGW-Empfehlung G1012 für die Planung und Ausführung der Stilllegung von Gas-Anschluss- und Verteilleitungen. Viele Erfahrungen von uns und anderen Gasnetzbetreibern sind in diese eingeflossen.
Wie sieht der Betrieb des Gasnetzes in Stilllegungsgebieten aus? Was muss aus Sicherheitssicht besonders beachtet werden?
Trotz des Rückbaus – ob geplant oder teilweise schon durchgeführt – in einem Versorgungsgebiet müssen Überwachung (vor allem Leckortung) und Unterhalt aufrechterhalten werden. Darüber hinaus ist es erforderlich, die Pläne und die Dokumentation im GIS konsequent und korrekt nachzuführen. Sollen in einem Stilllegungsgebiet Bauarbeiten durch andere Medienträger im Bereich einer alten Gasleitung durchgeführt werden, bieten wir eine kostenfreie Überprüfung an. Dazu bohren wir sie an und messen das in der Leitung vorhandene Restgemisch.
Neben den grossräumigen Stilllegungen wegen des FernÂwärmeausbaus plant Energie 360°, das Gasnetz bis 2040 so aus- und umzubauen, dass es vollständig mit nichtfossilen Gasgemischen wie Biogas oder Wasserstoff betrieben werden kann. Wie weit sind Sie mit den Abklärungen bisher gekommen, und wo steht das Netz heute bezĂĽglich Wasserstofftauglichkeit?
Dato können wir nur Angaben zu unserem erdverlegten Netz machen. Dieses besteht vor allem aus Stahl- und PE-Leitungen und ist zu rund 90 Prozent wasserstofftauglich. Die Wasserstoffkorrosion von Stahlleitungen erachten wir in unserem Netz als nicht relevant, da sie eher bei extrem hohen Drücken und Lastwechseln auftritt. Wir betreiben unser Netz hingegen bei einem konstanten Druck von 5 bar. Zudem verwenden wir Stähle, die in dieser Hinsicht gutmütig sind. Die zehn Prozent der nicht wasserstofftauglichen Komponenten umfassen Gussleitungen und Flanschverbindungen. Diese problematischen Bereiche werden jedoch in den nächsten Jahren entweder erneuert oder stillgelegt. Da Stationen und andere nicht erdverlegte Bereiche des Netzes leicht zugänglich sind, haben wir den Fokus der Prüfung auf Wasserstofftauglichkeit nicht auf diese gelegt.
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«Das Transportnetz soll so weitergeführt werden, dass die Spitzenlastabdeckung in der Fernwärme gewährleistet bleibt und unsere Industriekunden zuverlässig versorgt werden können.»
Welche Lücken gilt es nun in den nächsten Jahren zu schliessen? Wie soll das angegangen werden?
Ausgebaute Komponenten lassen wir im Labor auf ihre Wasserstofftauglichkeit untersuchen, um daraus weitere Rückschlüsse für unser Netz ziehen zu können. Dazu arbeiten wir eng mit anderen Institutionen und Partnern zusammen, wie beispielsweise mit dem Schweizerischen Verein für Schweisstechnik (SVS), dem TISG sowie dem Gasverbund Mittelland (GVM). Bei der Beschaffung und beim Einbau von Materialien achten wir zudem darauf, ausschliesslich Komponenten zu verwenden, die das Gütesiegel H2‑ready tragen und somit zu 100 Prozent wasserstofftauglich sind. So wurden beispielsweise bei der Erneuerung des Gasnetzes im Zürcher Niederdorf ausschliesslich Materialien mit H2‑ready‑Nachweis verbaut. Dieses Netz soll auch nach 2040 weiter betrieben werden – dann jedoch vollständig mit erneuerbaren Gasen, das heisst mit Biogas und/oder Wasserstoff.
Sehen Sie neben der Wasserstofftauglichkeit der Materialien und Verbindungen noch andere HĂĽrden bzw. technische Schwierigkeiten, die es zu ĂĽberwinden gilt, wenn Wasserstoff beigemischt respektive das Netz von Erdgas auf Wasserstoff umgerĂĽstet werden soll?
Die Bestimmung der Zusammensetzung des Gasgemischs als Grundlage fĂĽr die Abrechnung wird kĂĽnftig eine erhebliche Herausforderung darstellen. Um die Kundinnen und Kunden korrekt und fair abrechnen zu können, muss neben der gelieferten Gasmenge auch der Energiegehalt – also der Brennwert – des jeweiligen Gasgemischs ermittelt werden. Auch bei der LeckÂortung sind Anpassungen erforderlich. KĂĽnftig benötigen wir Messgeräte, die nicht nur Methan, sondern auch Wasserstoff zuverlässig erfassen können. Erste solche Geräte kommen gerade auf den Markt.
Soll eine Gasleitung, die bisher mit 5 bar betrieben wurde, auf Wasserstoff umgewidmet und dabei mit höheren Drücken von bis zu 30 bar gefahren werden, müssen die bestehenden Unterlagen gemeinsam mit dem TISG überprüft werden. Zusätzlich sind weitergehende Kontrollen erforderlich, darunter Dichtigkeits‑ und Festigkeitsprüfungen. Bei einer Druckerhöhung genügt es nicht, dass sämtliche Komponenten grundsätzlich wasserstofftauglich sind – die Leitung muss auch den höheren mechanischen Beanspruchungen sicher standhalten. Aus technischer Sicht ist die Umwidmung von Leitungen für den Einsatz von Wasserstoff in Kombination mit einer Druckerhöhung ein komplexer Prozess und sehr anspruchsvoll. Hingegen haben wir Leitungen, die mit bis zu 5 bar betrieben werden, bezüglich des Einsatzes von reinem Wasserstoff technisch im Griff.
Sind bereits Pilotprojekte geplant, wo in einem definierten Gebiet eine Umstellung auf Wasserstoff versuchsweise durchgefĂĽhrt werden soll?
Aktuell konzentrieren wir uns auf die Beimischung von Wasserstoff und nicht auf die Umwidmung ganzer Netzabschnitte auf reinen Wasserstoff. In einem Pilotprojekt in einem Inselnetz (Sackleitung) einer Gemeinde im Kanton Zürich werden wir demnächst anstelle von Erdgas konstant ein Erdgas-Wasserstoff-Gemisch einspeisen. Das Gemisch wird 20 Prozent Wasserstoff enthalten. Das Netz ist sehr jung und damit grundsätzlich wasserstofftauglich. Auch die vorhandenen Druckverhältnisse eignen sich gut für einen solchen Testlauf. Zudem verfügt die Hauptleitung über nur eine durchgängige Dimension. Verwirbelungen oder Reibungsverluste können demzufolge vernachlässigt werden. Und last but not least ist die Anzahl der Endkundinnen und -kunden – sowohl Industrie- als auch Privatkunden – überschaubar. In dem Pilotprojekt wollen wir insbesondere die Frage beantworten, wie sich das Wasserstoff-Erdgas-Gemisch nach dem Einspeisepunkt verhält und wo im Inselnetz das Gemisch als Erstes ankommen wird. Zurzeit bereiten wir den Versuch theoretisch mit Netzberechnungen und Simulationen vor. Mit dem Test im Inselnetz wollen wir diese theoretischen Vorhersagen plausibilisieren.
«Die Bestimmung der Zusammensetzung des Gas-gemischs als Grundlage für die Abrechnung wird künftig eine erhebliche Herausforderung darstellen.»
Wo steht dieses Projekt heute? Was erweist sich bei der Umsetzung am schwierigsten?
Gleich zu Beginn haben wir den SVGW ins Boot geholt; er beteiligt sich am Pilotversuch, insbesondere um die gewonnenen Erkenntnisse in die Branche einzubringen. Vieles, was wir für das Projekt entwickelt und zusammengestellt haben, soll später auch für Schulungen und TISG-Kurse zur Verfügung stehen, um den sicheren und praxisnahen Umgang mit Wasserstoff und Wasserstoffgemischen vermitteln zu können. Gleichzeitig werden Abläufe erarbeitet und die erforderlichen Berechnungen durchgeführt; dies als Grundlage für die technische Ausführung. Auch die technischen Anlagen – etwa der Mischer –, die wir für den Pilotbetrieb benötigen, stehen bereit. Mit ihnen haben wir bereits kleinere Tests durchgeführt und damit nachgewiesen, dass sie zuverlässig funktionieren. Alle technischen Komponenten, die es für die Einspeisung des Gasgemischs in das Inselnetz braucht, wurden in einem mobilen Container zusammengestellt. Dieser wurde bereits für mögliche spätere Schulungen ausgelegt. Derzeit informieren wir die Endkundinnen und -kunden über den bevorstehenden Versuch.
Als grösste Herausforderung in der Vorbereitung erwies sich, nichts zu vergessen und wirklich alle relevanten Aspekte zu berücksichtigen, vor allem auch diejenigen, welche die Endgeräte betreffen. An dieser Stelle möchte ich ein grosses Dankeschön für die wertvolle Zusammenarbeit und technische Unterstützung durch Markus Kuhn (Leiter Kontrolle und Messdienstleistungen) aussprechen. Seine Netzkenntnisse sind Gold wert.
Wie soll das Gasnetz in ZĂĽrich kĂĽnftig aussehen, vor allem auch verglichen mit dem heutigen Netz?
Unsere Zielnetzplanung wird eng mit der städtischen Energieplanung abgestimmt, insbesondere mit der Planung der thermischen Netze. Das Transportnetz soll so weitergeführt werden, dass die Spitzenlastabdeckung in der Fernwärme gewährleistet bleibt und unsere Industriekunden zuverlässig versorgt werden können. Ein Beispiel dafür ist die KVA Josefstrasse: Nachdem im Frühjahr 2021 nach über 100 Jahren in der KVA der letzte Abfall verbrannt wurde, stehen heute dort zwei Gaskessel, die im Fernwärmenetz Zürich-West die Spitzenlast abdecken.
Unser Gasnetz selbst hat eine historisch gewachsene Struktur und wurde über Jahrzehnte kontinuierlich erweitert. Dadurch bestehen bereits verschiedene Netzzonen, die wir mittels Zonenschiebern voneinander trennen können. Auf diese Weise wäre es grundsätzlich möglich, die Gasqualität zonenweise einzustellen und zu kontrollieren. Aktuell ist es jedoch noch nicht realisierbar, die unterschiedlichen Verbrauchs- bzw. Abrechnungszonen verbindlich festzulegen. Für eine Zone, das Niederdorf, ist die zukünftige Versorgung dagegen bereits klar definiert: Zunächst soll Biogas eingesetzt werden, später voraussichtlich auch erneuerbarer Wasserstoff. Eine Umstellung auf Fernwärme ist in diesem Quartier technisch und wirtschaftlich nicht möglich. Wir gehen zudem davon aus, dass es weitere regionale Lösungen geben wird, bei denen erneuerbare Gase weiterhin eine Rolle spielen – teilweise auch als Übergangstechnologie.
Welche UnterstĂĽtzung wĂĽnschen Sie sich vom SVGW bei dieser grossen Aufgabe der Transformation des Gasnetzes?
Der Verband sollte, vor allem auf Bundesebene, klar aufzeigen, was die Gasbranche bereits heute technisch realisieren kann und welche Rolle erneuerbare Gase sowie die bestehende Gasinfrastruktur in der Transformation des Energiesystems spielen können – und aus unserer Sicht auch spielen sollten. Dabei geht es nicht nur darum, das bestehende SVGW-Regelwerk konsequent auf erneuerbare Gase auszurichten. Ebenso wichtig ist es, die Leistungsfähigkeit und den strategischen Wert der Gasinfrastruktur sichtbar zu machen und aktiv zu kommunizieren. Gerade in den aktuellen Diskussionen rund um mögliche Netzstilllegungen ist es entscheidend, deutlich herauszuarbeiten, welchen Beitrag Gasnetze heute und künftig leisten können. Sie bieten erhebliche Potenziale – und daraus werden sich zweifellos neue Optionen für eine sichere, flexible und erneuerbare Energieversorgung ergeben.
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Die Energie 360° AG hat bereits flächenmässige Stilllegungen durchgeführt. Die dabei gemachten Erfahrungen flossen in die SVGW-Empfehlung G1012 ein. Kay Kemmer legt diese anderen Gasnetzbetreibern wärmstens ans Herz. |
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Seit 1989 ist Kay Kemmer mit grossem Engagement im Rohrleitungsbau unterwegs. Nach einem vierjährigen berufsbegleitenden Technikerstudium leitet er seit 2014 bei der Energie 360° AG das Team «Bau und Instandhaltung Leitungen». Sein Leitsatz: «Es gibt nichts Schöneres, als wenn unsere Kunden am Ende einer Baustelle durch ein sicheres, langlebiges und mit viel Herzblut gebautes Netz versorgt sind.» |
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