Naturgasnettets anvendelighed for ren brint distribution

I forbindelse med den stigende interesse for hvorledes brint kan integreres i samfundet, er spørgsmålet, hvorvidt brint kan transporteres i naturgasnettet, meget centralt. DGC har tidligere gennemført en litteraturundersøgelse af, hvilke tidligere undersøgelser, der er udført inden for dette felt. Det viste sig, at der var udført en del teoretiske undersøgelser, men uhyre få praktiske forsøg. Faktisk var det i litteraturen kun muligt med sikkerhed at identificere to praktiske projekter. Et amerikansk projekt fra slutningen af 1970'erne og et tysk fra midtfirserne. Behovet for aktuel viden om danske forhold og muligheder var åbenbart. Formålet med nærværende projekt er at afdække mulighederne for brinttransport i det eksisterende danske naturgasnet. Undersøgelsen er afgrænset til distributionsnettet. Dette er realiseret ved opbygning af et selvstændigt 'mininaturgasnet'. De brinttekniske anlæg til fordeling af brint og test af gasmålere er udviklet i samarbejde med gasindustrien. DGC har udviklet systemer til styring, regulering og overvågning af anlægget. De testede stål- og plastrør fra gasdistributionsnettet er tildannet og nedgravet efter gældende standarder og myndighedskrav af HNG, det regionale naturgasselskab. Forsøgsdriften forløb over næsten hele 2003; i alt omkring 340 dages drift er gennemført. Overordnet set har der kun været små driftsproblemer. Lækager blev detekteret ved idriftsættelsen efter brintpåfyldning og ellers med måneders mellemrum. Dog var der en mindre lækage fra en af gasmålerne gennem hele testperioden. Analyser af forsøgsdata og efterfølgende materialeanalyser viser, at: 1) 19 bar ståldistributionsrørene har været helt tætte i forsøgsperioden med undtagelse af nogle få gange, hvor en gevindsamling eller en ventil er sprunget læk. 2) Stålmaterialet og svejsninger heri har været helt upåvirket af hydrogeneksponeringen. 3) Trækstyrken er uændret for både grundmateriale og svejsezoner. Analyser af forsøgsdata og efterfølgende materialeanalyser viser følgende: 1) 4 bar plast (PE) distributionsrørene har lækket med en konstant lækrate gennem hele forsøgsperioden, svarende til et tab på 1 bar pr år. Den beregnede permeabilitet af hydrogen gennem rørvæggen udgør omkring 20 % af den målte lækage. 2) Svejsbarheden ved praktiske svejseprøver har vist sig uændret efter forsøget. 3) Smelteindekset er for tre ud af fire brinteksponerede rør af typen PE80 faldet 5-10 %. Kan være en indikation af begyndende materialeændringer. For PE 100-prøverne er ikke målt ændringer efter brinteksponeringen. 4) OIT test (ilt induktionstest) viser, at effektiviteten af den tilsatte antioxidant er nedsat, og at svejsbarheden efter få års fortsat eksponering med hydrogen kan være nedsat til et uacceptabelt niveau for højstyrke PE-rør (PE100). o Trækstyrken har vist sig uændret for både grundmateriale og svejsezoner. 5) Infrarød spektroskopi har vist, at grundmaterialet ikke har ændret kemisk sammensætning. Industrigasmålerne og husholdningsgasmåleren er ikke blevet skadet af forsøgsdriften. 1) Rekalibrering på respektive fabrikker har vist, at alle målere overholdt specifikationerne. 2) Detailundersøgelse af følsomme komponenter som gummipakninger mv. viser ingen tegn på unormalt slid eller begyndende nedbrydning. 3) I forsøgsperioden var der konstant en mindre lækage fra turbinegasmåleren. Ovennævnte detailundersøgelse viste ingen defekter i de komponenter, som lækkede, dvs. en konstruktionsændring er påkrævet ved overgang til brint. Øvrige komponenter - som ventiler og filtre - er efter forsøgsperioden adskilt og undersøgt. Intet peger på skader forårsaget af hydrogeneksponering. Samlet konkluderes, at forsøgsresultaterne indikerer, at der er muligheder for hydrogentransport via 19 bar ståldistributionsnettet og 4 bar plastdistributionsnettet. For plastnettet kræves især yderligere undersøgelser af forholdene omkring de fundne tendenser til ændringer i smelteindeks og reduceret resistens mod oxidation efter brinteksponeringen. Endvidere bør de målte tendenser til øget stivhed for PEM-plast og reduceret stivhed for PE100-plast undersøges nærmere. Forsøget har vist, at alle samlinger, komponenter og armaturer i gasnettet periodisk bør undersøges for lækage. Visse komponenter skal modificeres for at være tætte for hydrogen