Что показали результаты транспортировки водорода в газовых сетях

С чего все началось

В январе 2020 года РГК впервые в Украине приступила к изучению влияния водорода на газораспределительные сети. Пять месяцев — до июля велась подготовка пяти полигонов в разных частях страны для проведения экспериментов с водородом и его смесями с природным газом.

На полигонах в Волынской, Днепропетровской, Житомирской, Ивано-Франковской и Харьковской областях были созданы модели сетей с учетом их региональных особенностей. Использовали реальные материалы, оборудование, типичную архитектуру газопроводов и даже их износ. Есть металлические и полиэтиленовые трубы разного диаметра, с разными сроками эксплуатации и разными уплотнительными материалами.

С 6 августа началось проведение экспериментов на этих закрытых участках газораспределительной системы. Все полигоны автономны. Они не подключены к внешним потребителям — предприятиям или населению.

Объем финансирования проекта — около миллиона евро. При этом значительная часть этой суммы направляется на работу украинских ученых.

Исследованиями занимаются представители Институт газа, Институт электросварки, Физико-механический институт и Институт угольных энерготехнологий. А также представители Ивано-Франковского университета нефти и газа, Львовская политехника и ГП “Ивано-Франковскстандартметрология”.

Ученые опираются на результаты исследований, которые проводились в США и Европейском Союзе. Но материалы и состояние украинской газотранспортной системы отличаются от тех, которые уже были исследованы в странах Европы. Из-за разных стандартов и нормативов, которые регулируют строительство и ремонт газовых сетей.

Поэтому основная цель водородного проекта — понять, как себя поведет существующая украинская система доставки газа при использовании водорода. А в будущем — модернизировать газовые сети с учетом новых экологичных видов энергии. В частности, водорода, который производят помощью возобновляемых источников энергии (солнечные и ветряные ЭС).

Зачем Украине модернизировать сети и переходить на чистые виды энергии?

Для этого есть несколько причин. Во-первых, используя произведенный с помощью ВИЭ водород вместо газа Украина сможет решить проблему аккумуляции энергии в пиковые периоды производства. Это позволит не ограничивать развитие солнечных и ветровых электростанций. И производить экологически чистое топливо для покрытия внутренних потребностей и экспорта.

Во-вторых, это поможет нашей стране стать независимой от импортного газа. Более того, экспортировать водород в страны Евросоюза.

В третьих, поможет не подпасть под углеродный налог — специальный налог на выбросы СО2. ЕС планирует применять такой налог ко всей импортной продукции из стран, которые не снижают выбросы углерода. Подробнее о налоге мы писали ранее.

Именно поэтому переход на новые чистые источники энергии важен для Украины. А РГК уже начала изучать, как подготовить украинские газовые сети к использованию экологичного топлива.

Что показали первые испытания

Первые исследование показали, что система, которая является герметичной при транспортировке природного газа, пропускает водород.

На сегодня технология производства водорода понятна. Но вопрос хранения и транспортировки водорода открыт и является проблемой. Именно поэтому ученые изучают возможные варианты именно транспортировки нового топлива.

Во время испытаний макет действующей газораспределительной сети был закачан водород в концентрации 99%. Общее падение давления в условно герметичной системе на метане составило 46% и было потеряно за первые 14 дней.

“По-простому, если молекула метана — это яблоко, то молекула водорода — это вишня. Результаты этого эксперимента свидетельствуют о том, что каждое соединение пропускает молекулу водорода”, — привел пример директор РГК Олег Никоноров.

Самые частые места утечек водорода — сварные швы, а также резьбовые и муфтовые соединения с применением обычных уплотнительных материалов, и места подключения датчиков. Хотя при использовании природного газа все эти элементы обеспечивают герметичность системы. Такие результаты уже дают некое понимание того, какие работы нужно провести в ходе модернизации сетей.

Какие испытания водородом ожидают сети далее

Испытания на полигонах РГК продлятся до 2022 года. Они позволят оценить специфику использования смеси газа и водорода в течение двух отопительных сезонов. А также определить так называемые Н2Ready материалы — безопасные для водорода в системе.

Уже с октября 2020 года в ходе проекта РГК концентрацию водорода снизили с 99 до 50% и будут наблюдать за поведением системы. Далее концентрацию постепенно будут снижать до 30%, 20%, 10% и 5%. Цель таких экспериментов — изучить влияние определенного процентна водорода в смеси с природным газом на материалы и оборудование газовых сетей.

На основании результатов исследований будет проводиться реконструкция и редизайн системы с учетом пригодности материалов для транспортировки водорода.

Параллельно будут проходить и другие испытания. Например, в октябре 2020 года специалисты РГК совместно с учеными из Института газа НАК Украины начали огневые испытания на бытовом газовом оборудовании — газовой плите, водонагревателе и котле, модели которых являются наиболее часто используемыми в домах украинцев.

Этот эксперимент проводился с целью определить, какая концентрация водорода может быть допустимой для использования на этих приборах. Предварительные результаты экспериментов подтвердили нормальную работу приборов со смесью природного газа, в котором до 30% водорода — при этом выбросы углекислого газа сократились почти в пять раз.

После проведения испытаний данные с полигонов и приборов будут подтверждаться в научных лабораториях. На их основании будут разработаны рекомендации по реконструкции сетей и безопасной концентрации водорода в них. С 2022 года компания планирует начать реконструкцию газовых сетей.