Zielony wodór, pozyskiwany zarówno z niskoemisyjnych, jak i odnawialnych źródeł energii, może odegrać kluczową rolę w przybliżeniu firmy - lub kraju - do neutralności węglowej. Typowe zastosowania, w których można wykorzystać zielony wodór, obejmują:

• Ogniwa paliwowe dla pojazdów elektrycznych
• Jako wodór w mieszaniu gazu w rurociągach
• W rafineriach "zielonej stali", które spalają wodór jako źródło ciepła, a nie węgiel
• W kontenerowcach zasilanych ciekłym amoniakiem, który jest wytwarzany z wodoru
• W turbinach elektrycznych zasilanych wodorem, które mogą wytwarzać energię elektryczną w okresach szczytowego zapotrzebowania

W tym wpisie przeanalizujemy zastosowanie wodoru w mieszaniu gazu w rurociągach oraz w ekologicznych rafineriach stali.

Wstrzykiwanie wodoru do rurociągów

Rządy i przedsiębiorstwa użyteczności publicznej na całym świecie badają możliwości wprowadzenia wodoru do swoich sieci gazu ziemnego, aby zmniejszyć zużycie paliw kopalnych i ograniczyć emisje. W istocie, wtłaczanie wodoru do rurociągów jest obecnie uwzględnione w krajowych strategiach dotyczących wodoru w UE, Australii i Wielkiej Brytanii, przy czym strategia UE dotycząca wodoru przewiduje wprowadzenie wodoru do krajowych sieci gazowych do 2050 roku.

Z punktu widzenia ochrony środowiska, dodanie wodoru do gazu ziemnego może potencjalnie znacznie zmniejszyć emisję gazów cieplarnianych, ale aby to osiągnąć, wodór musi być produkowany z niskoemisyjnych źródeł energii i źródeł odnawialnych. Na przykład wodór wytwarzany w procesie elektrolizy, z bioodpadów lub ze źródeł kopalnych wykorzystujących wychwytywanie i magazynowanie dwutlenku węgla (CCS).

W podobny sposób, kraje aspirujące do rozwoju ekologicznej gospodarki wodorowej mogą zwrócić się do sieci w celu stymulowania inwestycji i rozwoju nowych rynków. Australia Zachodnia, chcąc rozpocząć swój plan dotyczący odnawialnego wodoru, planuje wprowadzić co najmniej 10% odnawialnego wodoru do swoich gazociągów i sieci oraz przyspieszyć realizację celów stanowych w ramach strategii dotyczącej odnawialnego wodoru z 2040 do 2030 roku.

W ujęciu objętościowym wodór ma znacznie mniejszą gęstość energetyczną niż gaz ziemny, dlatego użytkownicy końcowi gazu mieszanego potrzebowaliby większej objętości gazu, aby uzyskać tę samą wartość opałową, co użytkownicy korzystający z czystego gazu ziemnego. Mówiąc prościej, 5-procentowe objętościowe domieszkowanie wodoru nie przekłada się bezpośrednio na 5-procentowe zmniejszenie zużycia paliw kopalnych.

Czy mieszanie wodoru z naszymi dostawami gazu wiąże się z ryzykiem dla bezpieczeństwa? Przyjrzyjmy się temu ryzyku:

1. Wodór ma niższą wartość LEL niż gaz ziemny, dlatego istnieje większe ryzyko wytworzenia atmosfery łatwopalnej w przypadku mieszanek gazowych.
2. Wodór ma niższą energię zapłonu niż gaz ziemny i szeroki zakres palności (4% do 74% w powietrzu), więc istnieje większe ryzyko wybuchu
3. Cząsteczki wodoru są małe i szybko się przemieszczają, więc każdy wyciek gazu mieszanego będzie rozprzestrzeniał się szybciej i szerzej niż w przypadku gazu ziemnego.

W Wielkiej Brytanii ogrzewanie domowe i przemysłowe odpowiada za połowę zużycia energii w Wielkiej Brytanii i jedną trzecią emisji dwutlenku węgla. Od 2019 r. realizowany jest pierwszy w Wielkiej Brytanii projekt wtłaczania wodoru do sieci gazowej, a próby odbywają się na Uniwersytecie Keele. Projekt HyDeploy ma na celu wstrzyknięcie do 20% wodoru i zmieszanie go z istniejącymi dostawami gazu w celu ogrzania bloków mieszkalnych i kampusów bez zmiany urządzeń gazowych lub orurowania. W tym projekcie detektory gazu i analizator gazów spalinowych firmy Crowcon są wykorzystywane do określenia wpływu mieszania wodoru na wykrywanie wycieków gazu. Analizator spalin Sprint Pro firmy Crowcon jest używany do oceny sprawności kotła.

Sprint Pro firmy Crowcon to profesjonalnej klasy analizator spalin o funkcjach dostosowanych do potrzeb profesjonalistów z branży HVAC, solidnej konstrukcji, z pełnym wyborem akcesoriów i 5-letnią gwarancją. Więcej o analizatorze Sprint Pro można przeczytać tutaj.

Wodór w przemyśle stalowym

Tradycyjna produkcja żelaza i stali jest uważana za jeden z największych emiterów zanieczyszczeń środowiska, w tym gazów cieplarnianych i drobnego pyłu. Procesy produkcji stali w znacznym stopniu opierają się na paliwach kopalnych, z czego 78% stanowią produkty węglowe. Nie jest więc zaskoczeniem, że przemysł stalowy emituje około 10% wszystkich globalnych emisji CO2 związanych z procesami i energią.

Wodór może być alternatywą dla firm z branży stalowej, które chcą drastycznie ograniczyć emisję dwutlenku węgla. Kilku producentów stali w Niemczech i Korei już obniża emisje stosując metodę redukcji wodoru, która do produkcji stali wykorzystuje wodór, a nie węgiel. Tradycyjnie, w procesie produkcji stali znaczna ilość wodoru jest wytwarzana jako produkt uboczny, zwany gazem koksowniczym. Przepuszczając gaz koksowniczy przez proces zwany wychwytywaniem i magazynowaniem dwutlenku węgla (CCS), stalownie mogą produkować znaczne ilości błękitnego wodoru, który może być następnie wykorzystywany do kontrolowania temperatury i zapobiegania utlenianiu podczas produkcji stali.

Ponadto, producenci stali wytwarzają produkty stalowe przeznaczone specjalnie dla wodoru. Koreański producent stali POSCO, w ramach nowej wizji przekształcenia się w ekologiczne przedsiębiorstwo wodorowe, zainwestował znaczne środki w rozwój produktów stalowych przeznaczonych do produkcji, transportu, przechowywania i wykorzystania wodoru.

Ze względu na wiele zagrożeń związanych z palnymi i toksycznymi gazami występującymi w stalowniach, ważne jest zrozumienie wrażliwości krzyżowej gazów, ponieważ fałszywy odczyt może okazać się śmiertelny. Na przykład, wielki piec wytwarza dużą ilość gorącego, zapylonego, toksycznego i łatwopalnego gazu składającego się z tlenku węgla (CO) z pewną ilością wodoru. Producenci systemów detekcji gazów, którzy mają doświadczenie w pracy w takich środowiskach, doskonale znają problem wpływu wodoru na elektrochemiczne czujniki CO i dlatego standardowo dostarczają czujniki z filtrem wodorowym do zakładów hutniczych.

Aby dowiedzieć się więcej o czułości krzyżowej, odwiedź nasz blog. Detektory gazu Crowcon są stosowane w wielu zakładach stalowych na całym świecie, a więcej informacji o rozwiązaniach Crowcon w przemyśle stalowym można znaleźć tutaj.

Referencje:

1. Wtłaczanie wodoru do sieci gazu ziemnego mogłoby zapewnić stały popyt, którego sektor potrzebuje do rozwoju (S&P Global Platts, 19 maja 2020 r.)
2. Australia Zachodnia przeznacza 22 mln USD na plan działania w zakresie wodoru (Energetyka, 14 września 2020 r.)
3. Zielony wodór w rurociągach gazu ziemnego: Rozwiązanie dekarbonizacji czy mrzonka? (Green Tech Media, 20 listopada 2020)
4. Czy wodór mógłby wykorzystać infrastrukturę gazu ziemnego? (Network Online, 17 Mar 2016)
5. Stal, wodór i odnawialne źródła energii: Strange Bedfellows? Może nie... (Forbes.com, 15 maja 2020 r.)
6. POSCO rozszerzy produkcję wodoru do 5 mln ton do 2050 r. (Business Korea, 14 grudnia 202 0 r.) Tons by 2050 (Business Korea, 14 Dec 202 0)http://https://www.crowcon.com/wp-content/uploads/2020/07/shutterstock_607164341-scaled.jpg