Projektet har undersøgt brinttransport i naturgasnettet i et forsøgsanlæg hos Dansk Gasteknisk Center i Hørsholm. Projektet omfattede stålrør fra det danske gastransmissionsnet og plastrør fra det danske og svenske gasdistributionsnet.
Projektbeskrivelse
Projektet skal ses som en fortsættelse af projektet 'Naturgasnettets anvendelighed til ren brintdistribution' Journal nr. 1763/00-0033. (i det følgende kaldt 'Fase I projektet'. Konklusionen i dette projekt er, at der specielt for plastdelen af gasdistributionsnettet er behov for supplerende forsøg og analyser. Distributionsnettet består overvejende af plast. Hoveddistributionsnettet er af stål, og projektet afdækkede ingen problemer med rørmaterialerne. Resultaterne har affødt stor interesse for projektet, der så vidt vides er det første feltforsøg i verden, hvor naturgasnet eksponeres med brint, og har betydet, at der i projektfortsættelsen nu indgår en af verdens førende producenter inden for plast til gasdistributionsrør, nemlig Borealis (hovedkontor i Danmark), ligesom Norsk Hydro - ligeledes en af verdens førende inden for brintteknologi - deltager med forstærket indsats - begge med fuld egenfinansiering. I nærværende projekt undersøges en række uafklarede forhold ved det danske gasnet i forbindelse med overgang til et fremtidigt brintsamfund: a) For gasdistributionettet udføres videregående forsøg over 3 år med de i fase I projektet anvendte plastprøverør, der repræsenterer brugte og ubrugte rørtyper med forskellige samlinger anvendt i Danmark og Sverige, siden naturgassen indførtes i 1980. Fase1 analyseresultaterne efter kun et års brinteksponering af plastdistributionsrør viser klare tendenser til materialeændringer i form af ændringer i smelteindeks og reduceret resistens mod oxidation. Endvidere blev fundet tendenser til øget stivhed for PE-80 og reduceret stivhed for PE-100 materiale b) Gastransmissionssystemets (80 bar højtryksnet) egnethed til brinttransport er hidtil ikke testet. I forbindelse med materialevalg hertil blev det overvejet at anvende en stålkvalitet, der er særlig egnet til brint. Merprisen herfor blev dog fundet for høj. Det betyder ikke, at det nuværende højtryksnet ikke kan anvendes, men der skal fortages en række undersøgelser til afdækning heraf. De påtænkte fieldtests og efterfølgende materialetekniske undersøgelser vil være en vigtig del heraf. c) For distributionsnettet undersøges mulighederne for at drive nettet ved højere gashastighed end i dag. Da hydrogen pr. energienhed fylder cirka tre gange mere end naturgas ved samme tryk, vil der, såfremt de samme energimængder skal transporteres i det nuværende gasnet, være behov for tre gange højere gashastighed eller driftstryk. Alternativet vil være at supplere eller erstatte det nuværende gasnet med et nyt dedikeret brintnet i andre dimensioner og optimale materialekvaliteter. Disse forhold gør sig naturligvis gældende for alle dele af gasnettet, men specielt for distributionsnettet vurderes der at være muligheder for at hæve gashastigheden og/eller driftstrykket. Foreløbige sonderinger indikerer dog, at øgning af trykket i det nuværende system kun kan ske i beskedent omfang af sikkerhedsmæssige årsager. d) Metoder til lækagedetektering og overvågning af brint- og brint/naturgas systemer undersøges. Sikkerhedsaspektet er af afgørende betydning ved hydrogensystemer, og det må forventes, at der vil blive stillet krav om højere sikkerhedsfaktorer ved dimensionering og drift af transmissions- og distributionssystemer til hydrogen. Sikkerhedsvurderinger og risikoanalyser vil indgå fra starten af projektet. Meget tidligt i projektet vil myndighedsdialogen blive indledt for at sikre et optimalt forløb i et projekt, der bevæger sig noget ud over, hvad der normalt tillades. Projektet er opdelt i en række faser. Aktiviteterne er uddybet i den vedlagte tidsplan. 1. Planlægning og projekteringsfase 3 mdr. 2. Montagefase 3 mdr. 3 Driftsfase med prøveudtagning efter 12, 24 og 36 mdr . 4. Analyse/ Formidlingsfase 4- mdr. Projektdeltagerne vil primært indgå i projektet i henhold til deres ekspertise: DGC: Projektledelse og feltforsøg med måledataopsamling, behandling samt rapportering og formidling Borealis: Plasttekniske analyser. Norsk Hydro: Stålrørsanalyser herunder konsekvenser af miljøbelastninger fra gassen i form af belægninger, H_2S og tryksving samt litteraturstudier af skademuligheder for 80 bar gastransmissionsnettet. Generel assistance til projektet mht. brintteknologi. HNG: Montage og nedgravning og prøveudtagning af plast- og stålrør. En følgegruppe bestående af repræsentanter for projektdeltagerne samt Svensk Gasteknisk Center, Tumab, Gastra og Energistyrelsen vil følge projektet
Resultater
Litteraturundersøgelser viste, at der kun fandtes ganske lidt information om det eksisterende naturgasnets anvendelighed til transport af brint. Derfor igangsatte man et projekt, der skulle undersøge brinttransport i naturgasnettet i et forsøgsanlæg hos Dansk Gasteknisk Center i Hørsholm. Projektet omfattede stålrør fra det danske gastransmissionsnet og plastrør fra det danske og svenske gasdistributionsnet. Testen af plastrørene blev udformet således, at der en gang årligt blev udskåret en rørstump af samtlige testrør. Herefter gennemførtes en omfattende analyse for at afdække, hvorvidt plastrørene blev degraderet af brinten. Analyseprogrammet, der blev opstillet til testen af plastrørene, var udformet med henblik på at detektere en eventuel indflydelse fra brint på additivstofferne i plasten, da dette igen vil påvirke modstandsdygtigheden over for oxidering, ligesom programmet skulle kunne påvise eventuel allerede opstået degradering af rørene ved ekstruderingen af materialet. Der blev også anvendt reologiske undersøgelser samt kontrol af smelteindeks for at afsløre eventuelle strukturelle ændringer i materialet. Mht. materialeegenskaber måltes brudstyrken og elasticiteten, ligesom den vel nok vigtigste materialeegenskab, nemlig revnevæksten, blev undersøgt. Målet for ståltesten var derfor via dynamiske test at afdække, hvorvidt brint kunne initiere udmattelsesrevner. Der blev udført dynamiske fuldskalaforsøg af tilfældigt udvalgte rørstykker, API 5L X70, med en diameter på 20 tommer og en godstykkelse på 7 mm, der var blevet skåret ud af det danske naturgastransmissionsnet. Rørstykkerne havde rundsømme, der var blevet svejst ved nedlægningen af rørledningerne i de tidlige firsere
