Блог

Aug 18, 2023

Наука, лежащая в основе более чистой и экологичной трубопроводной системы

Исследователи Лос-Аламосской национальной лаборатории сообщают, что математическое моделирование может показать, как безопасно смешивать водород с природным газом для транспортировки в существующих трубопроводных системах. Безопасный и

Исследователи Лос-Аламосской национальной лаборатории сообщают, что математическое моделирование может показать, как безопасно смешивать водород с природным газом для транспортировки в существующих трубопроводных системах. Безопасный и надежный переход на водород является одним из предлагаемых решений перехода к экономике с нулевым выбросом углерода.

Анатолий Злотник, соавтор новой статьи о моделировании в журнале PRX Energy. Злотник, математик из Лос-Аламосской национальной лаборатории, имеет опыт моделирования, проектирования и управления системами передачи энергии, кратко объяснил: «Смешивание водорода в трубопроводе природного газа меняет способ потока газов, что создаст новые условия для операторов. Наше моделирование показывает, что постепенное введение водорода в сеть газопроводов обеспечивает безопасную и предсказуемую работу».

Согласно статье, Злотник и его коллеги из Лос-Аламоса использовали нелинейные уравнения в частных производных для разработки модели транспортировки гетерогенных смесей природного газа и водорода по трубопроводным системам. Моделирование инфраструктуры включает в себя компрессорно-регуляторные установки, станции подачи, закачивающие в сеть газ под заданным давлением и водородные смеси, а также проточные станции, выводящие смесь из сети.

Решение проблем эксплуатации трубопроводов

Транспортировка водорода по существующим сетям газопроводов позволит операторам максимизировать полезность этих обширных и дорогих объектов в рамках стратегии по сокращению выбросов углерода от ископаемого топлива. Водород намного легче природного газа, который в основном состоит из метана, поэтому их смешивание создает новые проблемы для эксплуатации трубопроводов.

Математическое моделирование, проведенное командой из Лос-Аламоса, показало, что ограничение скорости изменения закачки водорода в трубопровод природного газа предотвратит большие и быстрые изменения давления. Методы моделирования трубопроводной сети, разработанные командой, могут позволить операторам разработать стандарты скорости закачки.

Водород предлагает несколько преимуществ как чистое топливо, не выделяющее углекислый газ. В топливном элементе водород плюс кислород создают электричество для питания автомобилей, грузовиков и объектов. Водород также можно смешивать с природным газом для использования в таких приборах, как бытовые печи и сушилки, или его можно сжигать для питания производственных предприятий или выработки электроэнергии.

***

Получение метода, позволяющего справиться с перепадами давления, возникающими при перекачке очень легкого водорода в более тяжелый газ, является критическим улучшением. Система смешанного газа кажется очень хорошей идеей.

Остается проблема водородного охрупчивания стали. Это тоже немалая проблема. Водород под давлением в простом стальном сосуде просто впитывается в сталь, как водород, кажется, впитывается практически во все, что находится под давлением. Чтобы получить заметные объемы, давление должно быть довольно высоким. Со временем водород просто делает сталь хрупким водородным сплавом и может легко фрагментироваться. Высокое давление в фрагментируемом сосуде открывает весьма неприятную возможность.

Действительно, было бы лучше сплавить водород с некоторым количеством углерода и снизить или устранить давление и разрушение емкостей для хранения с возможными последствиями.

Брайан Вестенхаус через New Energy and Fuel

Еще больше полезного для чтения на сайте Oilprice.com:

Цены на нефть растут, поскольку ураган Идалия приближается к побережью Мексиканского залива

Bloomberg прогнозирует пик спроса на нефть в 2027 году

Проблемы с доставкой утихли, поскольку ставки упали до допандемического уровня

Прочтите эту статью на OilPrice.com.