环境

将天然气管道转换为氢气管道

KNF如何帮助客户在天然气管道中输送氢气

在全球寻求绿色未来的过程中,人们探讨着众多技术、能源和方法。虽然很多可再生能源正在接受测试或已经投入正常使用,但在这些能源的储存和运输方面仍然存在障碍。即使电气化在许多领域有所帮助,但这不是适用于所有情况的万能药。氢气可能会介入,但要想大规模地发挥作用,就需要建立氢气管道等氢气基础设施。一种新的方法可能有助于更快、更容易地实现这一目标,就像以前假设的那样,将天然气管道转换为氢气。

绿色能源需要新的解决方案

可再生能源通常位于偏远地区,如海上风电场或山区的水电站。此外,它们的能量输出波动很大,例如太阳能工厂在夜间无法工作。这就增加了储能能力的重要性。随着可再生能源在能源组合中的份额越来越大,我们对能源长距离运输和储存的需求也相应增加。1

运输和储存的理想选择:氢气

电力可用于储存和运输。然而,它并非在所有方面都表现完美。比如它会造成能源损失、技术和经济效率低下等。在可储存性和长距离运输方面,氢气被证明更具优势。2它几乎可以像化石气体一样进行储存和运输。尽管如此,氢气在今天并不是一种主流的能源载体。其中一个原因在于缺乏完善的氢气基础设施,如氢气管道。一种通过将天然气管道转换为氢气管道基础设施的新方法可能有助于相对快速和经济地解决这个问题。

绿色能源的崛起增加了对运输和储存的需求。
绿色能源的崛起增加了对运输和储存的需求。

氢气——天然气的替代品?

随着向绿色能源过渡的进展,对更好的氢基础设施的需求将会增加,而对用于化石能源载体的基础设施的使用将会减少。因此,尝试将现有的天然气基础设施用于氢气应用是非常合理的做法。事实上,人们正在世界不同地区开展多个项目,以探索该方案的技术和经济可行性。3

已成为现实:在天然气管道中输送氢气

一些企业探索着氢气和化石气混合的可行性4,还有一些则尝试将天然气管道转换为氢气管道来运输纯氢气。在法国、德国、日本、瑞士、英国和美国等国家,实践已证明将高达 20% 的氢气混合到化石气体流中是可行的做法,而且不会影响管道。5这样一来,如今已经在非实验层面上减少了一些天然气应用的碳足迹。

将天然气管道转换为氢气管道

在传统天然气管道中使用纯氢气是一项相对较新的工作。在进行实验之前,人们担心氢气可能会因氢脆化而损坏金属管道。实验已成功证明情况并非如此。在传统的天然气管道中,当转换到 25% 或更高比例的氢气混合时,只需更换像泵和压缩机以及测量和控制单元这样的部件,而无需管道内衬或其他大规模的改动。6

在天然气管道中输送氢气:能力相当

氢气和天然气在按体积计算的能量密度上存在巨大差异。氢气提供的能量大约是相同体积化石气体的 1/3。乍一看,这似乎有问题,因为这将意味着以前运输天然气的管道在变成氢气管道后只能输送三分之一的能量。幸运的是,事实并非如此,因为氢气的密度远低于化石气体,这使得氢气的流量大大增加。这样,在其他条件相同的情况下,改用于氢气的天然气管道仍然可以提供 80% 到 90% 的原始能源输送能力。7

KNF如何帮助将天然气管道转换为氢气管道

凭借数十年的氢气应用经验,KNF知道这种能源载体的特殊要求。目前,KNF 泵在世界各地广泛用于氢气应用,如运输、加工、分析以及向燃料电池提供氢气。对于小规模的运行和实验室应用,KNF还提供管道进料解决方案。同时,KNF 还为天然气管道应用(如泄漏检测)提供泵。基于成熟的模块化方法,这些泵可以根据几乎所有的应用进行定制。这样,KNF 就可以快速提供具有出色安全性和可靠性,以及针对特定应用(如在天然气管道中输送氢气)量身定制的高品质泵。

参考文献

1 Khan, N., Dilshad, S., Khalid R., Kalair, A. R. &  Abas, N. (2019). Review of energy storage and transportation of energy. Energy Storage. Retrieved January 7, 2022 from https://doi.org/10.1002/est2.49

 

2 Semeraro, M. A. (2021). Renewable energy transport via hydrogen pipelines and HVDC transmission lines. Energy Strategy Reviews, Volume 35. Retrieved January 7, 2022 from https://doi.org/10.1016/j.esr.2021.100658

 

3 Brezonick, M. (2020). European Consortium Plans Repurposed Hydrogen Pipeline. Diesel & Gas Turbine Worldwide. Retrieved January 7, 2022 from https://www.dieselgasturbine.com/8009372.article

 

4 Jewkes, S. (2020). TAP pipeline explores feasibility of blending hydrogen. Retrieved January 7, 2022 from https://www.reuters.com/article/tap-hydrogen-study/tap-pipeline-explores-feasibility-of-blending-hydrogen-idUKKBN28J2EH

 

5 NREL. (2020). HyBlend Project To Accelerate Potential for Blending Hydrogen in Natural Gas Pipelines. Retrieved January 7, 2022 from https://www.nrel.gov/news/program/2020/hyblend-project-to-accelerate-potential-for-blending-hydrogen-in-natural-gas-pipelines.html

 

6 Nationaler Wasserstoffrat. (2021). Wasserstofftransport. Retrieved January 7, 2022 from https://www.wasserstoffrat.de/fileadmin/wasserstoffrat/media/Dokumente/NWR_Wasserstofftransport_WEB-Bf.pdf

 

7 Ibid.

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