L’hydrogène est un sujet brûlant dans le secteur de l’énergie, des carburants et de la durabilité. Avec le soutien financier nécessaire des gouvernements et le développement d’applications innovantes, l’hydrogène a le potentiel pour devenir le vecteur énergétique durable de l’avenir.
Par conséquent, les pipelines d’hydrogène sont également sous les feux de la rampe. L’intérêt croissant pour l’hydrogène signifie-t-il que les gazoducs existants pour le gaz naturel doivent être modifiés ou remplacés ? Quelles sont les exigences particulières pour les pipelines d’hydrogène gazeux et liquide ? Quels sont les risques liés au transport de l’hydrogène liquide ? Dans ce blog, nous répondrons à ces questions en détail.
Pipelines pour l’hydrogène gazeux
Il existe des millions de kilomètres de gazoducs dans le monde. Ces gazoducs transportent le gaz entre les régions, les villes ou entre différents pays. Les gazoducs ont généralement un grand diamètre et utilisent des alliages d’acier (dans le cas de la haute pression) ou, dans le cas des canalisations de distribution, des matériaux tels que la fonte, le cuivre, l’acier ou le plastique (PVC ou PE).
Avec l’augmentation des objectifs et des directives en matière de durabilité, l’utilisation du gaz naturel est sous pression. C’est pourquoi les producteurs de pipelines, les producteurs de gaz et les gouvernements se posent la question de savoir si les infrastructures existantes pour le gaz naturel peuvent également être utilisées pour un gaz plus durable : l’hydrogène vert.
Des recherches sur les meilleures canalisations pour l’hydrogène gazeux sont en cours depuis plusieurs années, et il semble qu’il existe des possibilités de convertir les infrastructures existantes en réseaux d’hydrogène sûrs.
Gasunie, la société actuellement responsable du transport, du stockage et de la conversion du gaz naturel aux Pays-Bas, travaille sur un projet qui ferait des Pays-Bas le premier pays où le réseau de gaz naturel existant serait modifié pour accueillir l’hydrogène.
« L’infrastructure nationale contiguë ne reliera pas seulement nos ports et nos pôles industriels entre eux et aux sites de stockage de l’hydrogène, mais elle les reliera également à nos pays voisins. En conséquence, les Pays-Bas deviendront la porte d’entrée de l’Europe pour le marché mondial de l’hydrogène. » – Han Fennema, PDG de Gasunie.
Il n’est toutefois pas acquis qu’un pipeline existant puisse être utilisé pour l’hydrogène. Un rapport d’Hydrogen Europe montre que les possibilités existent bel et bien, mais que toutes les infrastructures ne sont pas identiques. Il sera donc nécessaire d’évaluer dans quelle mesure des ajustements sont nécessaires pour chaque infrastructure.
Là où les pipelines pour l’hydrogène gazeux et liquide se rencontrent
Les pipelines dont nous parlons ci-dessus sont utilisés pour transporter de l’hydrogène gazeux sur de longues distances. Mais quelles caractéristiques doivent avoir les pipelines destinés à transporter l’hydrogène liquide ? Et à quel moment l’hydrogène gazeux est-il transformé en sa forme liquide ?
L’un des endroits où l’hydrogène gazeux et liquide se rencontrent est la zone du Botlek à Rotterdam. Ici, l’hydrogène gazeux est produit dans de grands reformeurs, puis liquéfié avec des liquéfacteurs. Le site contient à la fois des pipelines pour l’hydrogène gazeux et des lignes de transfert pour l’hydrogène liquide, par lesquels ce liquide cryogénique est acheminé des réservoirs de stockage aux camions-citernes pour le transport.
Dès 1988, lorsque les infrastructures pour l’hydrogène ont été construites au Botlek, Demaco était le parti préféré pour la construction d’infrastructures cryogéniques pour l’hydrogène liquide. Le réseau de lignes de transfert isolées sous vide dans le Botlek a été le premier grand projet d’hydrogène construit par nos ingénieurs. Avec succès, puisque jusqu’à aujourd’hui, pratiquement aucune réparation ou maintenance n’a été nécessaire.
Lignes de transfert pour l’hydrogène liquide
Le transport de l’hydrogène gazeux est complexe ; celui de l’hydrogène liquide l’est, si possible, encore plus. Afin d’éviter tout gaspillage et d’assurer une sécurité optimale, les lignes de transfert d’hydrogène liquide doivent être exceptionnellement bien isolées. L’hydrogène liquide est à une température de -252,9 °C, extrêmement froide.
La sécurité est essentielle lors du transport d’hydrogène liquide. En combinaison avec l’oxygène, le liquide cryogénique peut provoquer des explosions. Si de l’hydrogène liquide glacé est libéré en raison d’une fuite dans la ligne de transfert ou d’une isolation insuffisante, il est fort probable que l’oxygène environnant se condense. L’oxygène condensé, combiné à l’hydrogène liquide, peut conduire à des situations dangereuses. C’est pourquoi les lignes de transfert de l’hydrogène liquide sont soumises à des exigences plus strictes que celles de l’oxygène liquide ou de l’azote liquide.
L’isolation sous vide (VIP) s’est avérée être la méthode de choix pour une isolation optimale des lignes de transfert d’hydrogène liquide. Un environnement sous vide poussé est créé en isolant les canalisations ou les systèmes par une double paroi et en aspirant tout l’air entre ces parois. Dans le vide, il ne reste pratiquement aucune molécule, ce qui signifie qu’il ne peut y avoir de transfert de chaleur du tube extérieur chaud (chemise à vide) au tube intérieur froid (tuyau de traitement). Ainsi, une grande partie de la chaleur ambiante est maintenue hors du système ou du tuyau.
Les lignes de transfert isolées sous vide présentent plusieurs avantages. Tout d’abord, la haute qualité de la tuyauterie offre un rendement très élevé, ce qui permet de maintenir les coûts d’exploitation à long terme du système à un niveau inférieur à celui des matériaux isolants classiques.
Deuxièmement, les lignes de transfert isolées sous vide prennent moins de place que les matériaux d’isolation conventionnels (PIR/PUR, Foamglas, Armaflex, Perlite ou Misselon). La double paroi offre une valeur d’isolation tellement élevée qu’elle ne peut être approchée avec les matériaux ci-dessus qu’en appliquant de nombreuses couches de matériau. Cela augmente considérablement le diamètre du tuyau tout en augmentant le risque de condensation de l’oxygène, car l’isolation conventionnelle est moins étanche à la vapeur. Un problème de sécurité qui ne se pose pas avec l’isolation sous vide.
Enfin, un autre avantage que nous avons déjà brièvement abordé dans notre précédent blog sur l’hydrogène liquide. Dans certaines industries spécifiques, il est exigé que les lignes de transfert d’hydrogène liquide soient équipées d’un double-container pour une sécurité supplémentaire (en cas de fuite de la ligne de traitement, le double-container l’absorbera).
Alors que les autres méthodes d’isolation nécessitent la construction d’un mur supplémentaire pour répondre à cette exigence, l’isolation sous vide comporte automatiquement deux murs. Les lignes de transfert isolées sous vide sont donc très sûres, très largement applicables et de loin le meilleur choix économique.
