Waarom de beste waterstof pijpleidingen zo belangrijk zijn

It’s all about Cryogenius.

Waarom pijpleidingen voor waterstof van topkwaliteit belangrijk zijn 2

Waarom de beste waterstof pijpleidingen zo belangrijk zijn

Waterstof is een ‘hot topic’ op het gebied van energie, brandstof en duurzaamheid. Met de nodige financiële steun vanuit overheden en de ontwikkeling van innovatieve toepassingen heeft waterstof de potentie om dé duurzame energiedrager van de toekomst te worden.

Ook waterstof pijpleidingen staan hierdoor volop in de belangstelling. Betekent de groeiende interesse in waterstof dat bestaande pijpleidingen voor aardgas aangepast of vervangen moeten worden? Wat zijn de speciale kenmerken van leidingen voor gasvormige- en vloeibare waterstof? Welke risico’s spelen een rol bij het vervoer van vloeibare waterstof? Al deze vragen beantwoorden we uitgebreid in deze blog.

Pijpleidingen voor gasvormige waterstof

Er lopen momenteel miljoenen kilometers aan pijpleidingen voor aardgas de hele wereld over. Deze leidingen vervoeren het gas tussen gebieden, steden of tussen verschillende landen. Gasleidingen hebben over het algemeen een grote diameter en maken gebruik van staallegeringen (bij hoge druk) of materialen zoals gietijzer, koper, staal of kunststof (PVC of PE) in het geval van distributieleidingen.

Met de toenemende duurzaamheidsdoelen en richtlijnen staat het gebruik van aardgas echter onder druk. De producenten van de pijpleidingen, maar ook gasproducenten en overheden stellen daarom de vraag of de bestaande infrastructuren voor aardgas ook gebruikt kunnen worden voor een duurzamer gas: groene waterstof.

Het onderzoek naar de beste pijpleidingen voor gasvormige waterstof loopt al enkele jaren en er lijken mogelijkheden te zijn om bestaande infrastructuren om te zetten in een veilig waterstofnetwerk.

Gasunie, de partij die momenteel verantwoordelijk is voor transport, opslag en conversie van aardgas in Nederland, werkt bijvoorbeeld aan een project dat Nederland het eerste land zou maken waarin het bestaande aardgasnetwerk geschikt wordt gemaakt voor waterstof.

“De aaneengesloten landelijke infrastructuur zal niet alleen onze havens en industriële clusters met elkaar en met waterstofopslaglocaties verbinden, maar ook met onze buurlanden. Daarmee wordt Nederland de toegangspoort naar Europa voor de wereldwijde waterstofmarkt.” – Han Fennema, CEO van Gasunie.

Dat een bestaande pijpleiding kan worden ingezet voor waterstof is echter geen gegeven. Uit een rapport van Hydrogen Europe blijkt dat de mogelijkheden er zeker zijn, maar dat niet iedere infrastructuur hetzelfde is. Er zal dan ook per infrastructuur moeten worden geëvalueerd in hoeverre er aanpassingen nodig zijn.

Waar leidingen voor gasvormige- en vloeibare waterstof samenkomen

De pijpleidingen waar we het hierboven over hebben, worden gebruikt voor het transport van gasvormige waterstof over lange afstanden. Maar hoe zien de leidingen voor het vervoer van vloeibare waterstof eruit? En waar wordt gasvormige waterstof omgezet in de vloeibare variant?

Eén van de locaties waar gasvormige- en vloeibare waterstof samenkomen is de Botlek in Rotterdam. Hier wordt gasvormige waterstof geproduceerd in grote reformers en vervolgens vloeibaar gemaakt met liquefiers. Het gebied bevat zowel pijpleidingen voor gasvormige waterstof als transferleidingen voor vloeibare waterstof, waarmee deze cryogene vloeistof vanaf opslagtanks naar tankwagens wordt geleid voor vervoer.

Al in 1988, toen de infrastructuren voor waterstof in de Botlek werden gebouwd, was Demaco dé partij voor de aanleg van cryogene infrastructuren voor vloeibare waterstof. Het netwerk met vacuüm geïsoleerde transferleidingen in de Botlek was het eerste grote waterstofproject dat onze engineers hebben uitgevoerd. Met succes, want reparatie of onderhoud is tot nu toe nog bijna niet nodig geweest.

Transferleidingen voor vloeibare waterstof

Het vervoer van gasvormige waterstof is complex, maar dat van vloeibare waterstof is zo mogelijk nog veel complexer. Om verspilling tegen te gaan en optimale veiligheid te garanderen moeten transferleidingen voor vloeibare waterstof extreem goed geïsoleerd worden. Vloeibare waterstof is namelijk -252,9 graden Celsius koud.

Veiligheid is bij het transport van vloeibare waterstof essentieel. In combinatie met zuurstof, kan de cryogene vloeistof namelijk explosies veroorzaken. Komt er dan ook ijskoude vloeibare waterstof vrij door een lekkage in de transferleiding of bij onvoldoende isolatie, dan is de kans groot dat de omringende zuurstof condenseert. Deze gecondenseerde zuurstof kan in combinatie met vloeibaar waterstof gevaarlijke situaties opleveren. Transferleidingen voor vloeibare waterstof zijn om deze reden aan strengere eisen gebonden dan die voor bijvoorbeeld vloeibare zuurstof of vloeibare stikstof.

Vacuüm isolatie (VIP) is dé methode gebleken voor het optimaal isoleren van transferleidingen voor vloeibare waterstof. Door leidingen of systemen te voorzien van een dubbele wand en tussen deze wanden alle lucht weg te zuigen, ontstaat een hoogvacuüm omgeving. In het luchtledige zijn nauwelijks moleculen over, zodat er geen warmte-overdracht meer kan plaatsvinden van de warme buitenbuis (vacuum jacket) naar de koude binnenbuis (process pipe). Zo wordt een groot deel van de omringende warmte buiten het systeem of buiten de leiding gehouden.

Vacuüm geïsoleerde transferleidingen hebben diverse voordelen. Ten eerste zorgt de hoge kwaliteit van de leidingen voor zeer hoge efficiëntie, waardoor de langdurige operationele kosten voor het systeem lager blijven dan die van conventionele isolatiematerialen.

Een vacuüm geïsoleerde verbindingsleiding
Een vacuüm geïsoleerde transferleiding

Ten tweede nemen vacuüm geïsoleerde transferleidingen minder ruimte in beslag dan conventionele isolatiematerialen (PIR/PUR, Foamglas, Armaflex, Perlite, of Misselon). De dubbele wand biedt een isolatiewaarde die zo hoog is, dat deze met de bovenstaande materialen alleen benaderd kan worden met een groot aantal lagen aan materiaal. Hierdoor wordt de diameter van de leiding aanzienlijk groter, terwijl ook de kans op zuurstof condensatie toeneemt naarmate de conventionele isolatie minder dampdicht is. Een veiligheidsprobleem, dat zich bij vacuüm isolatie niet voordoet.

Als laatste nog een voordeel dat we al kort hebben benoemd in onze eerdere blog over vloeibare waterstof. In enkele specifieke branches wordt verwacht dat transferleidingen voor vloeibare waterstof worden uitgerust met een double-containment voor extra veiligheid (mocht de procesleiding een lek krijgen, is er altijd nog de double-containment om dit op te vangen).

Terwijl bij andere isolatiemethoden een extra wand moet worden aangelegd om aan deze richtlijn te voldoen, heeft vacuüm isolatie vanzelf al twee wanden. Dit maakt vacuüm geïsoleerde transferleidingen extra veilig, extra breed toepasbaar én economisch veruit de beste keuze.

Waarom pijpleidingen voor waterstof van topkwaliteit belangrijk zijn 1

Interesse?

Demaco heeft al zo’n 30 jaar ervaring in het ontwerpen en produceren van vacuüm geïsoleerde infrastructuren voor vloeibare waterstof. Heb je vragen over ons werk? Neem gerust contact met ons op of neem een kijkje tussen onze producten en projecten voor meer informatie.

Share on facebook
Share on linkedin
Share on email

Verwante berichten

Neem contact met ons op voor meer informatie

Subscribe to Demaco