Plattform für Wasser, Gas und Wärme
Der SVGW hat in den vergangenen Jahren zahlreiche technische Regelwerke im Bereich Gas revidiert und neue erstellt. Dabei rückten neben der Sicherheit der Gasinfrastruktur zunehmend erneuerbare Gase und deren Anforderungen an die bestehenden Netze in den Fokus. Insbesondere die Erkenntnisse zur Werkstoffverträglichkeit und zu wasserstoffhaltigen Gasgemischen bildeten eine wichtige Grundlage für die Weiterentwicklung des Regelwerks und die praktische Erprobung der Wasserstoff-einspeisung.
Energie 360° AG ist einer der grössten Netzbetreiber (Transport- und Verteilnetz) in der Schweiz. Das Energieversorgungsunternehmen liess im Jahr 2023 die Beimischung von erneuerbarem Wasserstoff intern prüfen. Dabei standen folgende Aspekte im Vordergrund: Sicherheit des Netzes, Funktionieren der sicherheitstechnischen Einrichtungen, Werkstoffverträglichkeit der bestehenden Komponenten und Netzstruktur sowie die Beschaffung neuer Komponente.
Gemeinsam mit der SVGW-Geschäftsstelle und der Initiative CH42 «Netztransformationsplan Erneuerbare Gase» erarbeiteten die SVGW-Gas-Unterkommissionen G-UK1 «Transport und Speicherung» und G-UK4 «Erneuerbare Gase» wichtige Grundlagen für den sicheren Einsatz von Wasserstoff in der Gasinfrastruktur. Dabei stützten sie sich auf nationale und internationale Normen, technische Standards, Erkenntnisse der Komponentenhersteller sowie verfügbare Datenbanken. Auf dieser Basis wurde und wird das SVGW-Regelwerk schrittweise weiterentwickelt. Den ersten Schritt bildete die Empfehlung H1000 «Planung, Bau und Betrieb von Rohrleitungsanlagen für den Transport von Wasserstoff», gefolgt von der SVGW-Richtlinie H2 «Rohrleitungen für Wasserstoff». Die bestehenden Richtlinien G2 «Rohrleitungen» und G18 «Gasbeschaffenheit» bilden die regelwerkstechnische Grundlage für die Beimischung von bis zu 20 Vol.-% Wasserstoff in Erdgas. Bei Wasserstoffanteilen über 2 Vol.-% sind zusätzliche Sicherheitsbewertungen zu berücksichtigen.
Wasserstoff wird von vielen Branchenakteuren zunächst vor allem mit Risiken, hohen Produktionskosten und einem begrenzten Nutzen in der breiten Anwendung in Verbindung gebracht. Erst bei genauerer Betrachtung werden die möglichen Synergien und Vorteile sichtbar, insbesondere beim Ersatz fossiler Gase als Übergangslösung sowie bei einer unabhängigen Produktion von grünem Wasserstoff im Inland. Um offene Fragen zum Einsatz von Wasserstoff zu klären, braucht es konkrete Praxiserfahrungen und Pilotprojekte. Zudem muss das Thema vermehrt in Schulungen einfliessen.
Im Jahr 2025 nahm sich bei Energie 360° ein Zweierteam (Markus Kuhn und Kay Kemmer) des Themas an und evaluierte mögliche Anwendungen für das Verteilnetz. Rasch kristallisierte sich heraus, dass in einem Praxistest unter realen Bedingungen untersucht werden sollte, wie sich ein Wasserstoffanteil von 20 Vol.-% im Gasverteilnetz verhält. Dabei standen zwei Grundüberlegungen im Vordergrund: Einerseits sollte kein Risiko, etwa durch undefinierte Zustände von Gasgemischen oder durch nicht geeignete Materialien, eingegangen werden. Andererseits sollten praxisnah Komponenten verwendet werden, die bereits heute im Netz von Energie 360° verwendet werden, den technischen Anforderungen entsprechen und von den Herstellern als H2-ready eingestuft sind. Für die sichere Durchführung wurde das Projektteam erweitert. Im Steuerungsausschuss sassen Andrea Zinsli, Ronald Hagger und Markus Kuhn. Die Gesamtprojektleitung übernahm Joram Shito. Die Thematik der Arbeitssicherheit wurde von Sheela Wiedmer betreut und Karsten Reichart (SVGW) unterstützte sie dabei. Der gesamte Test wurde von Dimitri Faisst (Wika AG) und Luca Sparascio (Energie 360° AG) im Rahmen ihrer Diplomarbeit dokumentiert und ausgewertet.
Bald konnte ein Gasnetzabschnitt in Winkel bei Bülach als geeignet für den Praxistest identifiziert werden. Es handelt sich um einen recht isolierten Abschnitt in der Druckstufe MD mit einem MOP von 900 mbar (Fig. 1). Im gesamten Netz sind HDPE-Rohre aus den 1990er-Jahren verbaut mit einem durchgängig gleichbleibenden Durchmesser (Da 160). Der Testabschnitt ist knapp 2 km lang und verfügt über 19 Anschlussleitungen. Obwohl es sich um ein kurzen Netzabschnitt mit überschaubaren Gasverbrauch handelt, ist ein stetiger Verbrauch vorhanden. Zudem ist mit einer Gärtnerei ein Grossverbraucher angeschlossen. In diesem Netzabschnitt sind zusätzlich auch Messstutzen (siehe SVGW G2) installiert.
Für die Einspeisung des Wasserstoff-Gas-Gemisches wurden ursprünglich zwei Varianten verfolgt: (1) volumenstromgesteuerte Einspeisung von Wasserstoff ins Gasnetz (ähnlich dem Prinzip einer Odorierpumpe) und (2) Einspeisung eines vorgemischten Wasserstoff-Gas-Gemischs aus einem Speicher. Das Projektteam entschied sich für eine Vormischung (Variante 2), denn allfällige Ungenauigkeiten in der Konzentration hätten sich bei der Volumenstrom-Variante (1) während der kurzen Testdauer (insgesamt 7 Tage) nicht korrigieren lassen. Hinzu kam, dass der Verbrauch im Testgebiet genau bekannt war und sich somit der Aufwand für die Produktion der vorgemischten Gasmischung in Grenzen hielt.
Für den Praxistest wurde die erste Juniwoche von Montag, 1. Juni, bis Samstag, 6. Juni 2026, ausgewählt. Folgende Fragen sollten mit dem Test beantwortet werden:
Mithilfe eines Gasmischers der Firma Witt (Fig. 2) wurde das vordefinierte Gemisch aus H-Gas (aus der Anschlussleitung des Erdgas-Zürich-Transport-[EZT-]Netzes, 5 bar) und Wasserstoff (Reinheitsgrad 5.0; aus Flaschenbündeln, 200 bar, der Firma Linde) produziert (Fig. 3). Über einen mechanischen Stellantrieb (stufenlos wählbar von 0% bis 30%) wurde ein Wasserstoffanteil von 20 Vol.-% im Gasgemisch eingestellt.
Zur Überwachung des Wasserstoffanteils im eingespeisten Gasgemisch wurde am Ausgang der Einspeiseanlage ein Doppelmagnetventil (Dungs DMV 50 050 von Hiltbrand Systemtechnik AG) installiert. Ein gasQS-flonic-Sensor (MEMS AG) steuerte das Doppelmagnetventil. Der vordefinierte Sicherheitswert von max. 25 Vol.-% Wasserstoff wurde im Gasgemisch nie erreicht. Bei Erreichen dieser Obergrenze wäre die Einspeisung sofort unterbrochen worden. Zusätzlich wurde die Zusammensetzung des Gasgemisches an einem eingebauten Messstutzen (ca. 10 m nach dem Magnetventil) mit dem Messgerät Variotec 660 von Sewerin kontrolliert und plausibilisiert (Fig 2).
Um die Ausbreitung des Gasgemisches respektive des Wasserstoffs im Netzteil nachzuvollziehen, wurden an weiteren Stellen Messungen der Gaszusammensetzung vorgenommen. Hierzu wurden fĂĽnf Messstutzen am Ende der Versorgungsleitungen per Stichproben ĂĽberprĂĽft. Ausserdem wurden drei Sensoren (gasQS static von Mems AG) in kundenseitigen Gasinstallationen eingebaut (Fig. 2).
Die Einspeiseanlage bestand aus drei Schienen:
Das produzierte Gasgemisch wurde in einem Vorspeicher über eine Standard-Gasschiene ins Netz eingebracht (Fig. 3 und 4). Der Vorspeicher diente der Glättung der Produktion und Vermeidung von Druckstössen. Die eingesetzten Armaturen wie SAV (Sicherheitsabsperrventile), SBV (Sicherheitsabblaseventile), Filter und weitere Rohrbauteile entsprachen der üblichen technischen Ausführung.
Für errechnete Spitzenlasten war eine 16-bar-Optimierungsanlage konzipiert worden, mit einem Speicher, die über eine Reserveschiene bei 800 mbar Betriebsdruck (OP) zugeschaltet werden konnte.
Bei einem Totalausfall der Mischanlage war die Versorgung abgesichert, und zwar über einen Bypass der Zuleitung vom EZT-Netz (siehe auch Fig. 5). Diese dritte Schiene (in Fig. 4, Leitung im Vordergrund) wäre bei einer Untergrenze von 450 mbar Betriebsdruck angesprungen und hätte H-Gas eingespeist. In diesem Fall wäre der Test beendet gewesen. Die dritte Schiene musste während der gesamten Testlaufzeit nicht aktiviert werden.
Wochen vor dem eigentlichen Test im Juni 2026 wurde durch das Team der Installationskontrolle jeder Anschluss gesichtet. Allfällige Unregelmässigkeiten an den Anlagen, wie kleine Undichtigkeiten an Gewindeverbindungen, wurden repariert, vorliegende Datensätze über Art der Verbrauchsstelle und Anlagen wurden geprüft und ergänzt oder allenfalls angepasst. Zudem wurde im Vorfeld durch das Leckortungsteam das gesamte Netzgebiet auf mögliche Leckagen untersucht. Des Weiteren erstellte Sheela Wiedmer (ASGS-Expertin bei Energie 360°) in Zusammenarbeit mit Karsten Reichart vom SVGW ein Explosionsschutzkonzept für die Testanlage. Der Aufbau und der zukünftige Betrieb der Anlage wurden so noch einmal hinsichtlich der Arbeitssicherheitsaspekte im Detail durchleuchtet. Schliesslich wurden alle betroffenen Kunden rechtzeitig über den Praxistest in Kenntnis gesetzt. Es gab kundenseitig vor und nach Projekt keine Einwände oder Reklamationen.
Eine Woche vor der Inbetriebnahme der Einspeisung wurde die 16-bar-Optimierungsanlage mit dem Wasserstoff-H-Gas-Gemisch beaufschlagt (Reserveschiene: Spitzenlast). Die 16-bar-Optimierungsanlage wurde mithilfe eines hochsensitiven Wasserstoffsensors (Variotec 460)auf Undichtheiten kontrolliert. Diese Reserveschiene war ab der ersten Minute gefordert fĂĽr die Spitzenlastabdeckung.
Nach allen Prüfungen und Abklärungen wurde dann die Freigabe des Praxistests am Freitag, den 29. Mai 2026, durch den Sicherheitszirkel und den Steuerungsausschuss erteilt.
Pünktlich am 1. Juni 2026 um 10.00 Uhr wurden die Absperrschieber zum Netz geschlossen (die Dichtheit der Absperrschieber war ebenfalls im Vorfeld nachgewiesen worden) und die Einspeisung des Gasgemisches freigegeben. Dank des Vorspeichers (siehe Fig. 4, rechts im Foto) verlief die Nachproduktion des Gasgemischs kontinuierlich und gleichmässig. Im Lastenprofil waren weder Druckstösse noch Druckabfälle erkennbar. Sämtliche im Netzteil installierten Sensoren waren durchgehend in Betrieb und übermittelten ihre Messdaten zuverlässig.
Die elektronische Überwachung der gesamten Anlage (Gasmischer, Einspeiseanlage, Netzabschnitt und Anwendungen) im Prozessleitsystem (Fig. 5) bestätigte die vorab durchgeführten Simulationen. Schon am ersten Tag konnte von einer sicheren Inbetriebsetzung gesprochen werden. Lediglich die Messungen der Wasserstoffkonzentrationen an den Sensoren zeigten anfangs leicht zu hohe Werte (bis zu 22 Vol.-%). Mit einer Kalibrierung und Nachjustierung wurden diese Werte über den gesamten Testbetrieb angepasst und geglättet.
Der eingestellte Wert von 20 Vol.-% Wasserstoffbeimischung wurde am Ausgang der Gasmischanlage durch das Messgerät Variotec 660 (gleichzeitige Messung von Methan und Wasserstoff) kontinuierlich überprüft (siehe Fig. 2). Nach nicht einmal einer Stunde sprach dann auch schon der erste Sensor der Firma Mems an einer Kundenanlage auf Wasserstoff an. Es zeigte sich, dass die Positionierung der Sensoren geeignet war, um die Ausbreitung des Gemisches im Netzteil zu verfolgen und zu bewerten.
Ein Fokus des Praxistests lag auf der Ausbreitung des Wasserstoffs im Netzabschnitt. Zur Plausibilisierung der an den im Netz verteilten Sensoren gemessenen Wasserstoffanteile wurde zusätzlich jeden Tag jeweils zu drei Zeiten an den fünf Messstutzen das Gemisch im Netz mit dem Messgerät Variotec 660 nachgeprüft (Fig. 6 und 7).
An den drei Sensoren an Kundenanlagen war je nach Verbrauch und Durchströmung im Netzbereich eine Erhöhung des Wasserstoffanteils zu beobachten. An den beiden am nächsten zur Einspeisestelle gelegenen Messpunkten bei KundenÂanlagen wurde ein Wasserstoffanteil von etwas mehr als 20 Vol.-% bereits im Laufe des ersten Versuchstags erreicht. Nachdem ein Anteil von ca. 20 Vol.-% Wasserstoff erreicht worden war, blieb er ĂĽber die restliche Versuchszeit konstant (Fig. 8 und 9). Am Sensor, der am weitesten entfernt von der Einspeisestelle positioniert war (an der Kundenanlage TĂĽfwisstrasse 13; siehe Fig. 9), stieg der Wasserstoffanteil erst am Abend des 1. Juni (gegen 21.00 Uhr) an, um dann ĂĽber Nacht auf einem Wert von ca. 12 Vol.-% zu verbleiben. In der Nacht wurde von der dortigen Kundenanlage kein Gas bezogen (siehe Fig. 8 unten, gelbe Linie). Erst mit dem erneuten Gasverbrauch am nächsten Morgen stieg die Wasserstoffkonzentration auch an diesem Messpunkt auf 20 Vol.-% an.
Bemerkenswert ist, dass an einem Messstutzen (Messstutzen 2 in Fig. 6) ein Wasserstoffanteil von 4 Vol.-% nachgewiesen wurde, obwohl sich die nächste Verbrauchsstelle mehrere Meter stromaufwärts befand und in diesem Netzabschnitt keine nennenswerte Durchströmung stattfand. Dieses Ergebnis sollte zum Anlass genommen werden, das Ausbreitungs- und Überströmverhalten von Wasserstoff in einem methangefüllten Netz im Nachgang zum Praxistest unter Laborbedingungen näher zu untersuchen.
Ein zweiter Schwerpunkt des Versuchs war die Überwachung möglicher Leckagen. Während der Testwoche überprüfte das Leckortungsteam das gesamte Gebiet zweimal. Nach dem Rückbau wurde der Netzabschnitt ein weiteres Mal überprüft. Verwendet wurde dabei das Lecksuchgerät Variotec 660, ausgestattet mit dem Wasserstoffsensor (Fig. 10).
Während des gesamten Testverlaufs und auch danach ist mit den eingesetzten Leckortungsgeräten kein Wasserstoff detektiert worden. Das weist darauf hin, dass es während des Praxistests zu keinem nennenswerten Wasserstoffaustritt kam.
Wie bereits erwähnt, wurden alle Verbrauchsstellen im Vorfeld auf technische Funktionstüchtigkeit und Gasdichtigkeit überprüft. Während der Testphase wurde an zwei ausgewählten Gasverbrauchsapparaten eine Abgasmessung durchgeführt. Der Vergleich mit früher durchgeführten Prüfungen anhand von Protokollen durch den Betreuer der Anlage liess eine Verbesserung der Abgaswerte erkennen, wie in Figur 11 ersichtlich.
Nach Beendigung des Pilotversuches wurde noch in Echtzeit die Absicherung der dreischienigen Anlage überprüft. Alle SAV- und SBV-Einstellungen passten und die Regler sind mit den jeweiligen Druckeinstellungen angesprungen. Nach Zurückstellung aller Schieber auf Normalbetrieb wurde das Restgas aus der Zuleitung bis zum Druckausgleich von 500 mbar verbraucht. Der letzte Teil wurde dann rückwärts über eine mobile Fackel (Firma Krohse) mit Gasgemischüberwachung durch eine Venturidüse abgesaugt und sauber verbrannt.
Der einwöchigen Praxistest zeigte, dass eine Wasserstoffeinspeisung bis 20 Vol.-% ins Transport- und Verteilnetz von Energie 360° möglich ist und sicher durchgeführt werden kann. Gleichzeitig zeigte der Versuch, dass der Gasversorger die erforderlichen technischen Prozesse zuverlässig beherrscht. Zudem konnten die theoretischen Annahmen der technischen Unterkommission G-UK1 zu Gasgemischen mit bis zu 20 Vol.-% Wasserstoff unter Praxisbedingungen verifiziert werden. Für den Bau und Betrieb bestehender Leitungen sind somit keine verschärften Anforderungen oder zusätzlichen Überwachungsmassnahmen der Gasinfrastruktur erforderlich.
Auch wenn es seitens der Endverbraucher keinerlei Anmerkungen oder Beschwerden zum Brennverhalten oder Wärmeverbrauch gab, können anhand der erhobenen Daten keine verbindlichen Aussagen zum Wobbe-Index und anderen Brenneigenschaften der Gasmischung gemacht werden. Diese Werte müssten in speziell dafür ausgerüsteten Laboren unter anderen Voraussetzungen geprüft werden. Was sich aber als Ergebnis des Praxistests in Bezug auf die Verbrauchsanlagen festhalten lässt: Es gab über die ganze Woche hinweg einen sicheren Betrieb.
Wie geht es weiter? Mit dem Praxistest und den dabei gewonnenen Erfahrungen möchten wir einen Beitrag dazu leisten, die Branche auf zukünftige Entwicklungen vorzubereiten. Der sichere Umgang mit wasserstoffhaltigen Gasgemischen sollte bereits heute thematisiert und erprobt werden, auch wenn Wasserstoff in der Schweiz derzeit noch nicht in grösseren Anteilen ins Gasnetz eingespeist wird. Aktuell sind wir daran, mit SVGW und TISG abzuklären, wie die gewonnenen Erkenntnisse der Gasbranche bestmöglich zur Verfügung gestellt werden können.
Der Praxistest von Energie 360° leistet einen wichtigen Beitrag zur Überprüfung und Weiterentwicklung des SVGW-Regelwerks. Die SVGW-Richtlinien G2 «Rohrleitungen» und G18 «Gasbeschaffenheit» sowie die Richtlinie H2 «Rohrleitungen für Wasserstoff» bilden die regelwerkstechnischen Grundlagen für den sicheren Einsatz von Wasserstoff in der Gasinfrastruktur. Der Versuch zeigte auf, dass sich die Vorgaben für die Beimischung von bis zu 20 Vol.-% Wasserstoff unter realen Betriebsbedingungen in einem Gasnetz umsetzen lassen. Besonders wertvoll sind die Erkenntnisse zur Werkstoffverträglichkeit, zum Netzbetrieb, zur Gasbeschaffenheit sowie zur sicheren Abgrenzung und Umstellung von Netzabschnitten. Diese Praxiserfahrungen helfen dem SVGW, bestehende Anforderungen zu überprüfen, offene Fragen zu klären und das Regelwerk gezielt weiterzuentwickeln.
Unser Dank gilt allen Beteiligten, deren Engagement, Fachwissen und tatkräftige Unterstützung wesentlich zum erfolgreichen Abschluss des Praxistests beitrugen.
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