H2-VNetz - Strömungsoptimierte Spülverfahren für Wasserstoff‑Verteilnetze
Förderzeitraum: 01.04.2026 – 30.09.2027
Das Forschungsprojekt „Strömungsoptimierte Spülverfahren für Wasserstoff‑Verteilnetze“ (H2-VNetz) knüpft an unsere Erkenntnisse aus der Spülung von Transportleitungen an und überträgt diese auf das Verteilnetz. Ziel des Vorhabens ist es, erforderliche Parameter zu untersuchen, um Hausanschlüsse und Verteilnetzabschnitte sicher zwischen verschiedenen Betriebszuständen überführen zu können. Hierzu wird das bereits in der Vergangenheit entwickelte und validierte CFD‑Modell eingesetzt, das sowohl direkte als auch indirekte Spülprozesse und Mehrspeziesströmungen der in der Verteilung am häufigsten vorkommenden Gaskombinationen abbildet.
Ein Schwerpunkt liegt auf der Charakterisierung des Übergangs von laminarer zu turbulenter Strömung in kleinen Rohrdurchmessern und die Untersuchung der dadurch beeinflussten geschichteten Strömungen, die zu unvollständigen Spülergebnissen führen können. Die maximal zulässige Restkonzentration an brennbarem Gas wird dabei durch Sicherheitskriterien wie die obere und untere Explosionsgrenze bestimmt.
Neben geraden Rohrleitungsabschnitten werden auch typische Einbauteile des Verteilnetzes wie Ventile, Reduzierstücke, Aufgabestutzen und Hausanschluss‑Geometrien numerisch untersucht, um deren Einfluss auf Spülgrad, Spülzeiten und Mischungslängen zu quantifizieren.
Auf Grundlage eines Simulationsplans, welcher auf statistische Versuchsplanung beruht, werden die Einflüsse der wesentlichen Spülparameter auf die Zielgrößen Spülzeit, Spülvolumen und Mischungslänge systematisch ausgewertet.
Die aus den CFD‑Untersuchungen abgeleiteten Zusammenhänge werden in ein praxisnahes Berechnungstool überführt, das als anwenderfreundliche Gleichungssammlung Spülzeiten, Spülvolumina und zulässige Geschwindigkeitsbereiche für definierte Spülaufgaben prognostiziert; dabei wird eine maximale Abweichung von 10 % gegenüber CFD‑Ergebnissen und Messdaten angestrebt.
Die Ergebnisse sollen in die einschlägigen technischen Regelwerke (DIN EN 12327, DVGW G 466‑1 (A), DVGW G 465‑2 (A)) einfließen, um diese für den Einsatz von Wasserstoff im Verteilnetz anzupassen, sowie in Form von Tabellen, Spüldiagrammen und Berechnungsvorschriften veröffentlicht werden.
