跟踪管道中的氢气

我们正在努力使能源脱碳, 气体燃料在这一过渡中发挥着重要作用，因为低碳影响燃料的生产是必要的. 目前，英国家庭仅供暖产生的碳排放量就需要从每年近3吨的水平下降, 到2050年减少到135公斤. 将20%的氢气与现有的天然气混合到天然气网中，每年可以减少大约600万吨的二氧化碳排放. 这相当于取2.道路上减少了500万辆汽车[1]. 一些最先进的努力正在进行中，包括公用事业 国家电网 和 苏格兰天然气网络, 将氢混合到管道中不仅仅是为发电厂或工业过程提供燃料吗, 同时也为家庭和企业服务.

关于通过现有的天然气网络运输氢气有很多讨论. 我们之前讨论过设计方面，主题专家Callum Peace, 突出创新的R&解析:选D 重新利用基础设施来运输氢气. 但是一旦我们在天然气网络中有了氢, 我们如何监控并确保它不仅可以安全使用，而且在管道中具有成本效益? 这些关键的问题是，当我们希望将氢转移到最终用户时，追踪氢的全部内容.

氢的挑战

氢是一种非常有用的未来燃料，因为它可以通过水电解产生，水电解可以由电力驱动并储存起来供以后使用. 目前，大部分氢气是通过化石原料的蒸汽重整生产的. 在管道中使用氢气的关键问题是，氢气的能量密度低于天然气，而且它的沃比指数(WI)也不同。, 因此，有时纯氢不能用于现有的系统，因为它携带的能量少，而且很难移动. WI或Wobbe数是气体用作燃料时的互换性及其输送能量能力的指标. i.e. 天然气、液化石油气和城镇煤气.

将氢气混合到现有的天然气网络中的机会是有用的，因为当与低浓度的氢气混合时, 从2%到20%不等, 您可以使用现有的基础设施将其移动到最终用户. 这节省了大量的资金成本，因为不需要更新的安装. 这也可以降低运营成本，因为我们不需要监控更新的管道资产.

这听起来很有希望, 但氢气的主要问题是，小分子有时会通过管道的钢壁扩散，造成损害. 很多R&D是为了将来的解, 但目前不同管道材料的氢气使用量是有限的.

Natural gas networks are complex as gas can be routed in many different directions; the pipeline branches are potentially constructed of many different materials 和 different branches will have different specifications. 规模相当可观, 仅在美国, 大约有300万英里的干线和其他管道连接着天然气生产区和储存设施[2]. 有些分行可能会有6%的容忍度，有些可能会一直有20%的容忍度. 公差的差异意味着相同的体积不能成为所有网络的单一解决方案，因为这将导致管道故障和潜在的严重安全漏洞.

监控解决方案

鉴于这些复杂性，有必要把重点放在氢的热力学上. 换句话说，就是精确地建模. 但更重要的是，能够追踪任何给定部分的氢浓度是关键. 混合氢气和氢气输送的另一个关键领域是需要将氢气输送到最容易处理的分支中，并防止高氢气峰值进入氢气管道分支，而氢气管道分支无法处理氢气.

管道故障通常被认为是外部因素, 从外部腐蚀建筑物和管道. 但这也针对内部系统. 内部完整性呈现出一组单独的挑战，因为访问变得更加重要, 涉及关闭, 停产和复杂的调查技术.

故障监测和预测是关系到管网或其分支的整个生命周期的一个非常重要的学科. 管道在原则上是非常简单的, 但当你的管道很复杂或延伸数千英里时，事情很快就会变得复杂. Flow rates can be different in different areas of the pipe; hotspots focus on the effects of weakness in certain areas or allow it to develop elsewhere, 缓蚀剂可能无法到达正确的区域.

因此，创新的数字技术可以在不干扰管道的情况下帮助监测这些复杂性. 我们的 艺术大师®软件用于模拟和预测管道网络中的流量. 它可以在线和离线运行, 允许基于历史数据进行预测，并使用实时数据进行实时确认，以构建越来越精确的改进. 最近，我们一直在 与HyNet合作 我们将在哪里确定最佳的系统规模，并对复杂的网络进行测试，以考虑未来的需求和项目扩展，确保在各种运作情况下的灵活性. 系统的设计将使用我们的H₂ 建模技术，艺术大师®对整个氢气网络进行评估. 艺术大师®的使用, 将是模拟复杂的氢网络和项目成功的关键.

电子腐蚀工程师(ECE)是我们的专业软件，可以根据温度预测腐蚀速率, 压力和流量条件. 有数千种可能的条件组合会导致不同程度的腐蚀，因此很难准确预测.

通过将艺术大师®的流动建模数据插入到ECE的腐蚀计算中，我们已经能够创建一个强大的工具来评估流量对腐蚀的影响. 除了, 当我们考虑使用抑制剂减轻腐蚀时，我们可以建模并预测应用程序的有效性.

移动它

中游天然气基础设施的运营变得越来越复杂. 在天然气中添加氢将进一步加速对该领域解决方案的需求，并且需要更详细的动态实时操作模型来解决运输和加工问题.

虽然在现有管道中使用氢气的想法是可以实现的, 如果没有专家解决方案来监测流经网络的气体的影响，这是不可能发生的. 为了有效地管理运营，需要实时和离线的数字工具. 通过解决这个问题，我们可以确保最复杂的管道系统可以用来运输氢气，帮助工业和人们满足日常的能源需求.

英国天然气网准备从2023年开始向全国输送氢气, 能源网络公告-能源网络协会(ENA)

天然气管道-美国.S. 能源情报署(EIA)