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 brytyjskiego zużycia energii 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 wtłoczenie do 20% wodoru i zmieszanie go z istniejącą siecią gazową w celu ogrzewania bloków mieszkalnych i kampusów bez konieczności wymiany urządzeń gazowych lub rurociągów. W tym projekcie detektory gazu Crowcon i analizator spalin są wykorzystywane do identyfikacji wpływu mieszania wodoru w zakresie wykrywania wycieków gazu. Analizator spalin Crowcon Sprint Pro jest wykorzystywany do oceny sprawności kotła.

Crowcon's Sprint Pro to profesjonalny analizator spalin z funkcjami dostosowanymi do potrzeb profesjonalistów HVAC, solidną konstrukcją, pełnym wyborem akcesoriów i 5-letnią gwarancją. Więcej informacji na temat Sprint Pro 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