Konzept zur Aktualisierung des Wissensstands zum Sauerstoff-Grenzwert (10 ppm) in Untergrundgasspeichern

Ausgangslage und Motivation

Der DGMK-Bericht 753 (2013) fasst den Stand der Literatur bis 2013 zusammen und diskutiert den in der Entwurfsfassung des DVGW-Arbeitsblattes G 260 verankerten Grenzwert von 0,001 mol‑% (10 ppm) O₂ am Übergabepunkt zum Hochdrucknetz und an Untergrundgasspeichern (UGS) [1]. Bereits 2013 wurde festgestellt, dass Biogas typische O₂-Gehalte von 0,2–1 mol‑% aufweist und damit den Netz-Grenzwert erfüllt, den Speicher-Grenzwert jedoch bei größeren Einspeisemengen verletzen kann.

Seither haben sich einige Rahmenbedingungen verändert und begründen den Bedarf einer Aktualisierung der Studie:

• Ausbau der Biomethaneinspeisung: quantitative Zunahme der Einspeisepunkte und der eingespeisten Mengen in Deutschland und der EU; damit steigende relative O₂-Frachten im Transport- und Verteilungsnetz. Das Transportnetz ist momentan noch wenig betroffen, aber erste Einspeisestellen mit Rückverdichtung in das Hochdrucknetz existieren


• Neue Feld- und Modelldaten: Es liegen inzwischen mehrjährige Felddatensätze zu O₂-Reaktivität in realen Speichern vor, die den bisher weitgehend theoretisch abgeleiteten Grenzwert empirisch prüfen lassen


• Aktualisierte Regelwerke: Neufassung DVGW G 260 (2021), CEN/DIN EN 16723 (Biomethan-Spezifikation), ENTSOG- und GERG-Berichte zur O₂-Handhabung im europäischen Gasnetz sowie H₂-spezifische Leitfäden (DVGW, ISO 14687)


• Mikrobiologisch/geochemische Wechselwirkungen: Es liegen neue Forschungsergebnisse zu Sulfatreduktion, Methanogenese, H₂S-Bildung, Pyritoxidation und "Black-Powder"-Bildung unter Bedingungen realer UGS vor


• Korrosion: In den vergangenen Jahren wurde im Zusammenhang mit H₂ umfangeiche Untersuchungen zur Korrosion an Stählen durchgefü Allerdings sind die Untersuchungsbedingungen mit denen in den Speichern abzugleichen (Drücke, Gaszusammensetzung wie z.B. Feuchte)

Ziel der Aktualisierung ist eine belastbare, zitierfähige Grundlage für die laufende Diskussion, ob der 10-ppm-Grenzwert anzuheben, beizubehalten, zu reduzieren oder differenziert nach Speichertyp/Gasart neu zu fassen ist.

Zielsetzung

Das Vorhaben soll:

• den seit 2013 erschienenen Erkenntnisstand (DGMK-Bericht 753) zu Wirkung, Vermeidung und Beherrschbarkeit von O₂ in Erdgas und H₂ in UGS und Hochdrucknetzen systematisch erfassen


• die technisch-wissenschaftliche Begründung des 10-ppm-Grenzwerts überprüfen und mit heutiger Datenlage abgleichen


• quantitative Aussagen zu Reaktionspfaden, Kinetik und tolerierbaren O₂-Konzentrationen (Poren-, Aquifer-, Kavernenspeicher) und für die relevanten Gase (Erdgas, H₂, Mischungen) darlegen. Bezüglich der verschiedenen Gase ist einzuschätzen, ob überhaupt evtl. Unterschiede im Schädigungsverhalten eine Differenzierung der O₂ - Konzentrationen erlauben würden


• Die Bewertung zum Grenzwert von 10 ppm aus Sicht der Speicherbetreiber formulieren.

 

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