Водород в газовой сети? Будьте осторожны с запахом

Исследование, координируемое ENEA, подчеркнуло, как высокие концентрации водорода в газораспределительной сети могут сделать любые утечки менее заметными.

Интеграция водорода в газораспределительные сети представляет собой одну из наиболее многообещающих стратегий ускорения декарбонизации в некоторых секторах, сильно зависящих от природного газа. Например, в производстве энергии, тяжелой промышленности, отоплении домов или тяжелом транспорте. Но внедрение этого энергоносителя может также иметь негативные последствия, если не принять правильное решение, с точки зрения безопасности. Именно это следует из исследования, проведенного ENEA и Университетом Кассино и Южного Лацио, в ходе которого анализировалось влияние водорода на измерение одорантов в природном газе.

Что такое одоранты и почему они важны

Одоранты — это химические вещества, намеренно добавляемые в природный газ, который не имеет цвета и запаха, чтобы его можно было легко распознать по запаху человека в случае утечки. На практике, когда вы чувствуете запах газа, это не метан, а одорант. Без системы одоризации утечка может остаться незамеченной, создавая серьезную угрозу безопасности. Одоранты дозируются в очень малых количествах, но достаточных для того, чтобы газ стал ощутимым задолго до того, как концентрация станет опасной.

Это соединения серы, выбранные потому, что они имеют очень интенсивный и резкий запах, обнаруживаются человеком в минимальных концентрациях и остаются стабильными при транспортировке по сетям. Они впрыскиваются в газ в контролируемых количествах в точках распределения. Законодательство устанавливает минимальную концентрацию, гарантирующую, что утечка будет заметна, когда газ достигнет примерно одной пятой нижнего предела взрываемости.

Менее точные измерения при увеличении содержания водорода в газовой сети.

Исследование, опубликованное в научном журнале Датчикипосвященный двум веществам, обычно используемым для обнаружения возможных утечек газа: THT (тетрагидротиофен) и TBM (трет-бутилмеркаптан). В ходе исследования оценивалось его поведение в трех различных сценариях: чистый метан, 20%-ная смесь метана и водорода и чистый водород.

Результаты подчеркивают небольшие, но существенные различия. В случае 20% метановодородной смеси обнаружено небольшое завышение ТНТ, равное +2,3%. Однако в случае чистого водорода концентрация ТБМ занижена на 3,4%.

«Результаты показывают, что по мере увеличения доли водорода становится все сложнее гарантировать постоянное обонятельное восприятие, что делает необходимым обновление существующих стандартов измерения.«, — объясняет Вивиана Чиголотти, руководитель отдела технологий и векторов декарбонизации ENEA и соавтор исследования».Завышение при измерении концентрации одорантов может привести к угрозе безопасности, связанной с невозможностью обнаружения утечек газа. Напротив, занижение может вызвать ложные срабатывания сигнализации и привести к увеличению затрат оператора на обеспечение соблюдения минимального порога концентрации одоранта в газе, попадающем в наши дома.».

Два экспериментальных этапа

Экспериментальная кампания была разделена на два этапа. В первом тесты проводились на баллонах, содержащих контролируемые смеси метана и водорода. Второй этап включал испытания уже одорированного природного газа, взятого из городской сети и впоследствии смешанного с водородом в масштабной сети, чтобы имитировать реалистичные условия эксплуатации.

Внимание также было обращено на надежность измерений, проводимых с использованием газовых хроматографов – приборов, считающихся одними из наиболее точных для анализа состава газа. Физические свойства водорода – чрезвычайная легкость, низкая вязкость и высокая диффузия – могут фактически препятствовать равномерному смешиванию с одорантом, влияя на точность показаний.

Безопасность и регулирование: последствия

В настоящее время закачка водорода в газораспределительные сети разрешена до 2%, но гипотеза увеличения этой доли находится в центре различных национальных и европейских стратегий по сокращению выбросов в секторах, которые в настоящее время зависят от природного газа. Такие как производство электроэнергии, энергоемкая промышленность, отопление и транспорт. Одним из основных преимуществ является возможность расширения существующей инфраструктуры без значительных конструктивных изменений в трубах и оборудовании.

Однако, как подчеркивают исследователи, эволюция регулирования должна будет учитывать возникшие критические проблемы. «Наше исследование предоставляет практические рекомендации по повышению безопасности и снижению затрат, например, за счет оптимизации систем впрыска одорантов или использования в счетчиках устойчивых к водороду материалов, таких как нержавеющая сталь.», – подчеркивает Джулия Монтелеоне, директор департамента энергетических технологий и возобновляемых источников энергии ВДНХ и соавтор исследования.