Водород является актуальной темой в сфере энергетики, топлива и устойчивого развития. При необходимой финансовой поддержке со стороны правительств и разработке инновационных установок водород имеет потенциал стать устойчивым энергоносителем будущего.
В результате водородные трубопроводы также находятся в центре внимания. Означает ли растущий интерес к водороду, что существующие трубопроводы для природного газа должны быть изменены или заменены? Каковы особые требования к трубопроводам для газообразного и жидкого водорода? Какие риски возникают при транспортировке жидкого водорода? В этом блоге мы подробно ответим на эти вопросы.
Трубопроводы для газообразного водорода
По всему миру протянулись миллионы километров газопроводов. Эти трубопроводы транспортируют газ между регионами, городами или между разными странами. Газопроводы обычно имеют большой диаметр и используют стальные сплавы (в случае высокого давления) или, в случае распределительных трубопроводов, такие материалы, как чугун, медь, сталь или пластик (ПВХ или ПЭ).
С ростом целей и руководящих принципов устойчивого развития использование природного газа находится под давлением. Поэтому производители трубопроводов, производители газа и правительства поднимают вопрос о том, можно ли использовать существующую инфраструктуру для природного газа и для более экологичного газа — зеленого водорода.
Исследования лучших трубопроводов для газообразного водорода продолжаются уже несколько лет, и, похоже, есть варианты преобразования существующих инфраструктур в безопасные водородные сети.
Компания Gasunie, которая в настоящее время отвечает за транспортировку, хранение и преобразование природного газа в Нидерландах, работает над проектом, который сделает Нидерланды первой страной, где существующая газовая сеть будет модифицирована для использования водорода.
«Смежная национальная инфраструктура не только соединит наши порты и промышленные кластеры друг с другом и с местами хранения водорода, но и свяжет их с соседними странами. В результате Нидерланды станут воротами в Европу для глобального водородного рынка.» — Хан Феннема, генеральный директор компании Gasunie.
Однако то, что существующий трубопровод может быть использован для производства водорода, не является само собой разумеющимся. Отчет Hydrogen Europe показывает, что возможности, безусловно, существуют, но не все инфраструктуры одинаковы. Поэтому необходимо будет оценить, насколько необходимы корректировки для каждой инфраструктуры.
Где пересекаются трубопроводы для газообразного и жидкого водорода
Трубопроводы, о которых мы говорили выше, используются для транспортировки газообразного водорода на большие расстояния. Но какими характеристиками должны обладать трубопроводы для транспортировки жидкого водорода? А в какой момент газообразный водород переходит в жидкую форму?
Одним из мест, где встречаются газообразный и жидкий водород, является район Ботлек в Роттердаме. Здесь газообразный водород производится в больших преобразователях, а затем сжижается с помощью ожижителей. На площадке находятся как трубопроводы для газообразного водорода, так и линии передачи жидкого водорода, по которым эта криогенная жидкость направляется из резервуаров для хранения в танкеры для транспортировки.
Еще в 1988 году, когда в Ботлеке были построены инфраструктуры для водорода, компания Demaco была предпочтительной стороной для строительства криогенных инфраструктур для жидкого водорода. Сеть вакуумных изолированных линий передачи в Ботлеке была первым крупным водородным проектом, который построили наши инженеры. С успехом, потому что до сегодняшнего дня практически не требовалось никакого ремонта или технического обслуживания.
Линии передачи жидкого водорода
Транспортировка газообразного водорода сложна; транспортировка жидкого водорода, если возможно, еще сложнее. Чтобы избежать потерь и обеспечить оптимальную безопасность, линии передачи жидкого водорода должны быть исключительно хорошо изолированы. Жидкий водород имеет температуру -252,9 °C, что чрезвычайно холодно.
При транспортировке жидкого водорода очень важна безопасность. В сочетании с кислородом криогенная жидкость может вызывать взрывы. В случае выделения ледяного жидкого водорода из-за утечки в линии передачи или из-за недостаточной изоляции существует высокая вероятность конденсации окружающего кислорода. Конденсированный кислород в сочетании с жидким водородом может привести к опасным ситуациям. По этой причине к линиям передачи жидкого водорода предъявляются более строгие требования, чем к линиям передачи жидкого кислорода или жидкого азота.
Вакуумная изоляция (VIP) зарекомендовала себя как метод оптимальной изоляции линий передачи жидкого водорода. Высоковакуумная среда создается путем изоляции трубопроводов или систем с двойной стенкой и вытягивания всего воздуха между этими стенками. В вакууме почти не остается молекул, что означает, что теплопередача не может происходить от горячей внешней трубы (вакуумной рубашки) к холодной внутренней трубе (технологической трубе). Таким образом, огромное количество окружающего тепла не попадает в систему или трубу.
Линии передачи с вакуумной изоляцией имеют ряд преимуществ. Во-первых, высокое качество трубопровода обеспечивает очень высокую эффективность, благодаря чему долгосрочные эксплуатационные расходы на систему ниже, чем при использовании обычных изоляционных материалов.
Во-вторых, линии передачи с вакуумной изоляцией занимают меньше места, чем обычные изоляционные материалы (PIR/PUR, Foamglas, Armaflex, Perlite или Misselon). Двойная стенка обеспечивает настолько высокий показатель изоляции, что к нему можно приблизиться только при использовании вышеуказанных материалов при нанесении многих слоев материала. Это значительно увеличивает диаметр трубы и одновременно повышает вероятность конденсации кислорода, поскольку обычная изоляция менее паронепроницаема. Проблема безопасности, которая не возникает при вакуумной изоляции.
Наконец, еще одно преимущество, которое мы уже кратко рассмотрели в нашем предыдущем блоге о жидком водороде. В некоторых специфических отраслях промышленности требуется, чтобы линии передачи жидкого водорода были оснащены двойным контейнером для обеспечения дополнительной безопасности (в случае утечки в технологической линии двойной контейнер поглотит ее).
В то время как другие методы изоляции требуют возведения дополнительной стены для выполнения этого требования, вакуумная изоляция автоматически имеет две стены. Это делает вакуумные изолированные линии передачи очень безопасными, очень широко применимыми и, безусловно, лучшим экономическим выбором.
Вам это интересно?
Компания Demaco имеет около 30 лет опыта в разработке и производстве инфраструктур для жидкого водорода с вакуумной изоляцией. У вас есть вопросы о наших услугах? Не стесняйтесь обращаться к нам или просмотрите наши продукты и проекты для получения дополнительной информации.
