Thema: Wasserstoffnetz

Im Rahmen der Marktabfrage Wasserstoff Erzeugung und Bedarf (WEB) haben auch zahlreiche Verteilernetzbetreiber Bedarfsmeldungen abgegeben. Daran wird deutlich, dass ebenso frühzeitig wie großflächig ganze Regionen mit einer leistungsfähigen Wasserstoffinfrastruktur erschlossen werden müssen, um die Versorgung einer großen Anzahl von Kunden über die Verteilernetze sicherstellen zu können.

Die im NEP Gas 2022–2032 abgegebenen Meldungen von Verteilernetzbetreibern ergeben für das Jahr 2032 eine Ausspeisemenge in Höhe von 54 TWh. Die in den folgenden Jahren weiter ansteigenden Mengen unterstreichen den signifikanten Bedarf an Wasserstoff im Verteilernetz und die Bestrebungen der Verteilernetzbetreiber, langfristig einen Beitrag zum Klimaschutz zu leisten.

Ähnlich wie bei der L-/H-Gas-Umstellung ist bei der Umstellung von Netzbereichen von Erdgas auf Wasserstoff eine wechselseitige Abhängigkeit zwischen den Beteiligten zu beachten.

Eine im Sinne des Netzausbaus effiziente Umstellung eines Bereiches entlang einer Leitung eines Fernleitungsnetzbetreibers ist nur dann zu gewährleisten, wenn alle angeschlossenen Abnehmer (Verteilernetzbetreiber oder an das Fernleitungsnetz angeschlossene Industriekunden) im gleichen Zeitraum auf Wasserstoff umstellen können. Nur so lassen sich volkswirtschaftlich ineffiziente, parallele Wasserstoff- oder Methanneubauleitungen vermeiden, die gegebenenfalls auch nur temporär bis zu einer vollständigen Umstellung aller Abnehmer entlang einer Leitung benötigt würden.

Im Regelprozess erfolgt die Auflösung der o. g. Abhängigkeit durch Bildung von netzbetreiberübergreifenden, bereichsbezogenen Arbeitsgemeinschaften (auch im Rahmen der jeweiligen GTP-Erstellung) sowie durch den Abschluss von multilateralen Umstellungsfahrplänen, in denen alle wechselseitigen Abhängigkeiten zwischen den Beteiligten gewürdigt werden. Dieses Vorgehen hat sich bereits bei der L-/H-Gas-Umstellung als sinnvoll erwiesen und ist damit in der Praxis erprobt.

Basis für die Planung der Umstellung von Leitungen auf Wasserstoff durch die Fernleitungsnetzbetreiber sind zunächst die konkreten Bedarfsmeldungen verschiedener Bedarfsträger (Verteilernetzbetreiber oder direkt an das Fernleitungsnetz angeschlossene Industriekunden). Diese Bedarfsmeldungen wurden im NEP Gas 2022–2032 über Memorandum of Understanding (MoU) abgesichert, bevor sie in die Modellierung der Fernleitungsnetzbetreiber im Rahmen des NEP Gas-Prozesses eingegangen sind. Für die Bedarfsmeldungen der Verteilernetzbetreiber führen die Fernleitungsnetzbetreiber im aktuellen NEP Gas-Zyklus zunächst eine sog. Wasserstoffprüfung durch. Perspektivisch wird der Prozess der Wasserstoffprüfung ersetzt, sobald Bedarfsmeldungen mit höherer Verbindlichkeit eingehen bzw. entsprechende MoU zwischen Fernleitungsnetzbetreiber und Bedarfsträger abgeschlossen werden. Eine endgültige Verbindlichkeit erfährt die Umstellung auf Wasserstoff durch den Abschluss eines Umstellungsfahrplanes zwischen Fernleitungsnetzbetreiber und Bedarfsträger.

Im Umstellungsfahrplan wird definiert, über welche Punkte eine Versorgung mit Wasserstoff zu einem definierten Stichtag gewährleistet werden kann. Die technische Vorlauffrist bei der Umstellung auf Wasserstoff ist deutlich länger als bei der Umstellung von L- auf H-Gas. Insofern ist davon auszugehen, dass auch Umstellungsfahrpläne zwischen Fernleitungsnetzbetreiber und Bedarfsträger mit einem deutlich längeren zeitlichen Vorlauf geschlossen werden müssten als im Vergleich zur L-/H-Gas-Umstellung üblich (dort spätestens 2 Jahre und 8 Monate gemäß Kooperationsvereinbarung Gas). Insofern ist auch der gesamte Prozess beginnend mit den ersten Bedarfsmeldungen und darauf aufbauend die Vereinbarung von MoU deutlich früher zu starten.

Die Bundesregierung arbeitet daran, dass ab 2024 möglichst jede neue Heizung zu mindestens 65 % mit erneuerbaren Energien betrieben wird (bilanziell oder physisch) [BMWK 2022]. Dazu zählen alle erneuerbaren Energien, also auch grüne und klimaneutrale gasförmige Energieträger wie Biomethan oder grüner Wasserstoff. Damit aber alle Dekarbonisierungsoptionen voll ausgeschöpft werden können, ist ein technologieoffener Ansatz notwendig, der alle klimaneutralen Gase wie z. B. blauen Wasserstoff berücksichtigt.

Eine Marktraumumstellung auf Wasserstoff ist erst dann durchführbar, wenn möglichst viele Gasgeräte verbaut worden sind, die sowohl mit Erdgas und Biomethan als auch mit Wasserstoff betrieben werden können. Ab spätestens 2025 werden von den im Bundesverband der Deutschen Heizungsindustrie (BDH) organisierten Herstellern Seriengeräte auf den Markt kommen, die zunächst auf Methan oder Methan-Wasserstoff-Gemische eingestellt und mittels eines Umbaukits mit wenig Aufwand durch einen Installateur zu einem Wasserstoffgerät konvertiert werden können. Durch den Einbau dieser wasserstofftauglichen Geräte schafft der Kunde die Voraussetzungen für die klimaneutrale Wärmeversorgung, sodass er damit zunächst über den bilanziellen Bezug und später über den physischen Bezug von Wasserstoff die 65 % Erneuerbare Energien-Vorgabe erfüllen kann.

Jedes Verteilernetz in Deutschland hat seine eigenen regionalen Gegebenheiten. Damit Klimaneutralität vor Ort erreicht werden kann, müssen diese Spezifika stets berücksichtigt werden. Nach der Analyse und dem Planungsprozess in einer Initialphase wird deshalb in der Ausbauphase damit begonnen, die Verteilernetze zu ertüchtigen bzw. auf andere grüne und klimaneutrale Gase umzustellen, um spätestens 2045 den Zielzustand zu erreichen. Neben der technischen Machbarkeit und der Verfügbarkeit grüner und klimaneutraler Gase ist es von zentraler Bedeutung, dass die Verteilernetzbetreiber zeitnah in den kontinuierlichen Dialog mit Anwendern, Erzeugern, Politik und weiteren Stakeholdern wie Installateuren, Heizungsherstellern etc. treten und diesen stetig und dauerhaft führen.

Daher sieht der Gasnetzgebietstransformationsplan (GTP) vor, in Zusammenarbeit mit der lokalen Wirtschaft und anderen lokalen Akteuren Dekarbonisierungslösungen zu erarbeiten, die effektiv und zielgerichtet auf eine breite Akzeptanz stoßen. Diese regionalspezifischen Lösungen und Umstellpfade müssen durch geeignete, bundesweit geltende Gesetze und Regelungen ermöglicht und flankiert werden.

Eine Übersicht des Wasserstoffnetzplanungskonzepts im Zusammenhang einer gesamtheitlichen Energiesystembetrachtung ist in der Abbildung dargestellt. Das vorgelegte Konzept zur zukünftigen Wasserstoffnetzplanung wird in den bewährten Netzentwicklungsplanungsprozess Gas integriert. Gleichzeitig werden durch die gesamtheitliche Betrachtung des Energiesystems auch neue Elemente vorgeschlagen, um mit der Gasnetzplanung für Wasserstoff und Methan künftig einen stärkeren Beitrag zur Erreichung der Vorgaben des Bundes-Klimaschutzgesetzes leisten zu können.

Basierend auf den Modellierungsergebnissen der Wasserstoffvariante 2032 im NEP Gas 2022–2032 führen die Fernleitungsnetzbetreiber für das Jahr 2032 eine Wasserstoffprüfung für die gemeldeten Bedarfe der Verteilernetzbetreiber durch.

Ziel der Wasserstoffprüfung ist es, Netzkopplungspunkte (NKP) bzw. Ausspeisezonen der Verteilernetzbetreiber zu identifizieren, die ohne weitere Netzausbaumaßnahmen von Seiten der Fernleitungsnetzbetreiber auf Basis der Ergebnisse der Wasserstoffvariante für das Jahr 2032 mit einer Wasserstoffinfrastruktur erreicht werden können. Weiterhin wird geprüft, ob für die identifizierten NKP grundsätzlich eine gleichzeitige Versorgung mit Methan in Frage käme, sodass eine Beimischung auf Verteilernetzebene möglich ist. Falls die Möglichkeit besteht, erste Bereiche bzw. einzelne NKP der Verteilernetzbetreiber auf 100% Wasserstoff umzustellen, könnten, analog zu dem Planungsprozess der L-H-Gas-Marktraumumstellung, erste potenzielle „Wasserstoffumstellungsbereiche“ bestimmt werden.

Dementsprechend ermitteln die Fernleitungsnetzbetreiber anhand der eingegangenen Meldungen der Verteilernetzbetreiber und der Modellierungsergebnisse der Wasserstoffvariante 2032 erste Potenziale für eine mögliche initiale Nutzung von Wasserstoff im Verteilernetz. Die Fernleitungsnetzbetreiber stehen hierzu bereits im engen Austausch mit den Verteilernetzbetreibern, um erste gemeinsame Konzepte zu entwickeln. Das geplante Vorgehen zur Wasserstoffprüfung ist in der Abbildung dargestellt.

Das im Zwischenstand zum NEP Gas 2022-2032 dargestellte Wasserstoffnetz 2032 zeigt das Ergebnis der Modellierung eines deutschlandweiten Wasserstoffnetzes für das Jahr 2032 auf Basis der MoU-Bedarfe, den Ergebnissen des Netzentwicklungsplans Gas 2020–2030 und den Leitungsmeldungen der Fernleitungsnetzbetreiber und anderer potenzieller Wasserstoffnetzbetreiber sowie an vorhandenen parallelen Leitungssystemen im Fernleitungsnetz. Daraus ergibt sich bis zum Jahr 2032 ein Wasserstoffnetz mit einer Leitungslänge von 7.600-8.500 km.

Das im Zwischenstand zum NEP Gas 2022-2032 dargestellte Wasserstoffnetz 2027 zeigt das Ergebnis der Modellierung eines deutschlandweiten Wasserstoffnetzes für das Jahr 2027 auf Basis der MoU-Bedarfe, den Ergebnissen des Netzentwicklungsplans Gas 2020–2030 und den Leitungsmeldungen der Fernleitungsnetzbetreiber und anderer potenzieller Wasserstoffnetzbetreiber sowie an vorhandenen parallelen Leitungssystemen im Fernleitungsnetz. Daraus ergibt sich bis zum Jahr 2027 ein Wasserstoffnetz mit einer Leitungslänge von 2.900-3.000 km.