Каковы технические препятствия для добавления водорода в сеть природного газа? Насколько хорошо справятся трубопроводы? Как смесь повлияет на оборудование и технику? Каковы затраты и воздействие на окружающую среду? Ответы на эти ключевые вопросы ищет сотрудничество лабораторий, промышленности и академических кругов под руководством NREL, которое называется HyBlend.
Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии (NREL) возглавит новый проект совместных исследований и разработок (НИОКР), известный как HyBlendTM, для решения технических препятствий на пути добавления водорода в трубопроводы природного газа.
Команда HyBlend состоит из шести национальных лабораторий ―NREL, Sandia National Laboratories (SNL), Pacific Northwest National Laboratory (PNNL), Oak Ridge National Laboratory (ORNL), Аргоннской национальной лаборатории (ANL) и Национальной лаборатории энергетических технологий (NETL) и более 20 участников из промышленности и научных кругов.
Этот двухлетний проект был выбран Управлением технологий водорода и топливных элементов (HFTO) Министерства энергетики США в Управлении энергоэффективности и возобновляемых источников энергии (EERE) в рамках конкурса CRADA H2@Scale 2020. Команда получит более 10 миллионов долларов финансирования от EERE, с дополнительными взносами от 4 до 5 миллионов долларов от участников.
Добавление водорода в трубопроводы природного газа
Добавление водорода в существующую инфраструктуру природного газа дает национальные и региональные преимущества для хранения энергии, отказоустойчивости и сокращения выбросов. Водород, полученный из возобновляемых, ядерных или других ресурсов, может закачиваться в трубопроводы природного газа, а затем смесь может использоваться обычными конечными потребителями природного газа для производства электроэнергии и тепла.
Влияние на сеть еще не изучено
Несколько проектов по всему миру демонстрируют смеси с концентрацией водорода до 20%, но долгосрочное воздействие водорода на материалы и оборудование недостаточно изучено, что затрудняет планирование крупномасштабного смешивания для коммунальных предприятий и промышленности.
«Мы работаем с представителями отрасли, чтобы ответить на их приоритетные исследовательские вопросы», — сказал Майкл Петерс, инженер NREL, возглавляющий проект HyBlend. «Во-первых, совместимы ли трубопроводы с водородом? Во-вторых, каковы затраты и влияние на окружающую среду? И, наконец, как смеси водорода повлияют на бытовые приборы и другое оборудование в зданиях?»
Совместимость, анализ жизненного цикла, технико-экономический анализ
Проект HyBlend состоит из трех исследовательских задач, каждая из которых возглавляется национальными лабораториями с существующими исследованиями и возможностями в этой области:
- Совместимость труб и трубопроводов с водородом: SNL и PNNL проведут оценки для оценки срока службы металлических и полимерных трубопроводов и материалов трубопроводов (например, стали и полиэтилена) при использовании смесей. Эта информация будет включена в общедоступную модель, которая может быть использована для оценки срока службы трубопровода с учетом ключевых инженерных предположений.
- Анализ жизненного цикла: ANL будет анализировать выбросы в течение жизненного цикла технологий, использующих смесь водорода и природного газа, а также альтернативные пути, такие как синтетический природный газ.
- Технико-экономический анализ: NREL даст количественную оценку затрат и возможностей производства водорода и его смешивания в сети природного газа, а также альтернативные пути, такие как синтетический природный газ.
Расширение исследований потенциала водорода
Усилия HyBlend будут задействовать Консорциум совместимости водородных материалов HFTO (H-Mat), возглавляемый SNL и PNNL, который является всемирно признанной структурой для исследования совместимости водород-материалов.
«Компания H-Mat была основана HFTO в 2018 году и уже работает с более чем 20 дополнительными партнерами в промышленности и научных кругах над улучшением характеристик материалов», — сообщил Крис Сан Марчи из SNL, который возглавит исследования HyBlend по совместимости водорода с металлами.
Кевин Симмонс из PNNL, который будет руководить исследованиями и разработками, изучающими совместимость водорода с полимерами, добавил: «Исследования и разработки, проводимые лабораторией H-Mat, ранее позволили увеличить срок службы резервуаров для хранения водорода в 3 раза и новые стандарты для оценки жизнеспособности полимеров в водородной среде. Мы с нетерпением ждем возможности использовать уникальные возможности H-Mat для ответа на критические вопросы, касающиеся возможности смешивания водорода».
ANL является разработчиком модели «Парниковые газы, регулируемые выбросы и использование энергии в транспорте» (GREET) , инструмента, которым пользуются более 40 000 пользователей по всему миру, включая регулирующие органы, промышленность и научные круги. NREL проводит технико-экономический анализ H2@Scale, проводимый HFTO, включая как национальные, так и региональные исследования, характеризующие экономический потенциал водорода в будущих энергетических системах и потенциал водорода в долговременном хранении энергии.
«Поддержка концепции H2@Scale для крупномасштабного и доступного производства водорода, его хранения, распределения и использования в различных секторах является основной движущей силой исследований, над которыми мы работаем в NREL», — говорит Дженнифер Курц, директор Центра новых систем преобразования и хранения энергии NREL. «Подключение водорода к инфраструктуре природного газа является ключевым элементом этого, и мы с нетерпением ждем возможности возглавить эту сильную команду для решения этих важных исследовательских задач».
