天然氣摻氫將爆發(fā)？不得不提10年前荷蘭埃姆蘭島的一次著名試驗(yàn)

香橙會(huì)按

天然氣摻氫項(xiàng)目在歐洲等地不斷涌現(xiàn)。這也許緣于10年前在荷蘭埃姆蘭島的一次成功的天然氣摻氫試驗(yàn)。該試驗(yàn)過程、成果已經(jīng)公開。下面是“荷蘭埃姆蘭島的一項(xiàng)關(guān)于氫注入天然氣體的試驗(yàn)項(xiàng)目”中文版，由香橙會(huì)研究院翻譯。

引言

從2002年到2006年，歐盟委員會(huì)共同資助了第六個(gè)框架項(xiàng)目Naturalhy，通過識(shí)別和消除阻礙氫作為能源載體發(fā)展的潛在障礙，以現(xiàn)有的天然氣系統(tǒng)作為變革的催化劑，為氫經(jīng)濟(jì)的準(zhǔn)備做出貢獻(xiàn)。

Naturalhy項(xiàng)目指出，在天然氣中加入氫氣可以顯著減少溫室氣體的總排放量，是一種“綠化”天然氣的有效手段，因此這種混合物可以直接用于現(xiàn)有的供熱和發(fā)電設(shè)備。在管道耐久性方面，Naturalhy結(jié)果表明，適當(dāng)?shù)拇胧┛梢詼p輕氫氣對(duì)天然氣網(wǎng)管道材料的影響。為保證天然氣／氫混合物的安全可靠供應(yīng)而進(jìn)行的修改，將主要用于鋼制的運(yùn)輸管道，但重要的是，尚未確定“明顯的終結(jié)者問題”。

家用電器、個(gè)人健康和家庭安全受到威脅和數(shù)以百萬計(jì)的電器，這就是為什么常規(guī)家用電器最多可容納20％的氫氣。

“可持續(xù)的埃姆蘭”項(xiàng)目的啟動(dòng)是為了演示在低熱量的格羅寧根天然氣（G25）中注入高達(dá)20％的氫，以促進(jìn)能源轉(zhuǎn)換。此外，該項(xiàng)目還積累了電解、混合過程以及氫氣混合物對(duì)荷蘭管道和傳統(tǒng)燃?xì)馄骶咝阅艿挠绊懙慕?jīng)驗(yàn)。它使公眾有可能了解氫的混合物。

項(xiàng)目的目的和參與各方

在這個(gè)試驗(yàn)項(xiàng)目中，向天然氣中注入氫氣的目的是獲得有關(guān)電解、混合過程以及氣體網(wǎng)和氣體器具的行為的知識(shí)。對(duì)不同類型的電源、接頭、調(diào)速器、煤氣表、鍋爐和烹飪?cè)O(shè)備進(jìn)行了測(cè)試。終端用戶的經(jīng)驗(yàn)和意見是試點(diǎn)項(xiàng)目的一個(gè)重要部分，因?yàn)槌晒Φ哪茉催^渡需要有廣泛的社會(huì)基礎(chǔ)。

該項(xiàng)目展示了向天然氣網(wǎng)注入20％氫氣的前景。項(xiàng)目發(fā)起人GasTerra和Stedin都有自己的興趣來支持這個(gè)項(xiàng)目。該項(xiàng)目由Joulz和Kiwa Gas Technology作為分包商執(zhí)行。表1概述了所有參與的公司及其主要角色。

表1參與各方及其在項(xiàng)目中的主要角色

埃姆蘭地方議會(huì)是負(fù)責(zé)批準(zhǔn)該項(xiàng)目的當(dāng)局。埃姆蘭的瓦登海島有一個(gè)美麗的鄉(xiāng)村（瓦登海是世界遺產(chǎn)），埃姆蘭委員會(huì)希望為她的社區(qū)和每年超過50萬的游客保持這一狀態(tài)。與此一致，委員會(huì)鼓勵(lì)可持續(xù)能源的應(yīng)用，并希望為其他政府樹立榜樣。

GasTerra是一家經(jīng)營(yíng)天然氣的國(guó)際貿(mào)易公司。該公司經(jīng)營(yíng)并在歐洲能源市場(chǎng)上做出了重要貢獻(xiàn)，在荷蘭為天然氣的供應(yīng)做出了貢獻(xiàn)。GasTerra認(rèn)為，重要的是利潤(rùn)因素要與社會(huì)平衡和生態(tài)利益。這一立場(chǎng)是GasTerra戰(zhàn)略和活動(dòng)的基礎(chǔ)。天然氣的經(jīng)濟(jì)價(jià)值及其作為一種能源對(duì)社會(huì)的重要性使得GasTerra在利用國(guó)內(nèi)天然氣儲(chǔ)備方面發(fā)揮著重要作用。GasTerra促進(jìn)安全高效利用天然氣，積極發(fā)展清潔經(jīng)濟(jì)應(yīng)用程序。GasTerra認(rèn)識(shí)到向可持續(xù)發(fā)展能源供應(yīng)過渡和在這個(gè)領(lǐng)域啟動(dòng)項(xiàng)目的巨大重要性。

Stedin負(fù)責(zé)荷蘭地區(qū)Randstad和Friesland的天然氣基礎(chǔ)設(shè)施。這個(gè)配氣服務(wù)營(yíng)辦商使輸氣網(wǎng)絡(luò)能滿足現(xiàn)今及將來的用氣需求并且預(yù)見天然氣需求的變化。因此Stedin不斷投資于燃?xì)廨敼艿赖默F(xiàn)代化、更換、擴(kuò)建和維護(hù)領(lǐng)域。此外它啟動(dòng)可持續(xù)能源項(xiàng)目。氫的注入可能未來燃?xì)廨斉渚W(wǎng)提供機(jī)遇。同時(shí)Stedin也是Ameland地區(qū)的天然氣網(wǎng)絡(luò)服務(wù)運(yùn)營(yíng)商。

Joulz是荷蘭能源基礎(chǔ)設(shè)施市場(chǎng)的承包商。作為這方面的項(xiàng)目負(fù)責(zé)人。項(xiàng)目由Joulz進(jìn)行項(xiàng)目管理，協(xié)調(diào)各項(xiàng)活動(dòng)和項(xiàng)目的實(shí)施。Joulz安裝了氫氣供應(yīng)設(shè)施，混合機(jī)和阿默蘭島的燃?xì)夤艿篮腿細(xì)馄骶?。除此之外，Joulz還冒著很大的風(fēng)險(xiǎn)執(zhí)行了存儲(chǔ)和評(píng)估，維護(hù)和檢查計(jì)劃，和一個(gè)全職故障服務(wù)。

Kiwa Gas Technology是一家為提供氣體技術(shù)服務(wù)的公司，如液化石油氣、氫氣和沼氣。Kiwa Gas Technology完成了氫氣供應(yīng)的設(shè)計(jì)，混合機(jī)和氣體網(wǎng)格的測(cè)試。此外，他們選擇和測(cè)試氣體用具。此外，他們還對(duì)管道系統(tǒng)和天然氣用具進(jìn)行了初始和最后的測(cè)試。

埃姆蘭注氫的工程方法

圖1埃姆蘭的“Noorderlicht”氫氣供應(yīng)、攪拌器和公寓綜合體

位置

該項(xiàng)目位于埃姆蘭島有幾個(gè)原因。首先，Stedin是Ameland的天然氣分銷服務(wù)運(yùn)營(yíng)商。第二，如果項(xiàng)目進(jìn)行，Ameland市議會(huì)擁有該公寓群。第三、因?yàn)槭枪?，共?4戶人家，均有獨(dú)立的煤氣表、炊具和燃?xì)忮仩t。第四，公寓位于城鎮(zhèn)的外圍，能夠控制燃?xì)饩W(wǎng)絡(luò)的隔離，并為氫供應(yīng)和混合提供空間。最后，公寓“Noorderlicht”的居民非常歡迎該項(xiàng)目。圖1給出了項(xiàng)目位置的圖片。

安全

埃姆蘭會(huì)議允許在這個(gè)特定的地點(diǎn)在天然氣中注入氫氣。該許可證確保燃?xì)庹{(diào)壓站、低壓裝置、爆炸安全、分區(qū)、通風(fēng)、防雷和防火等標(biāo)準(zhǔn)得到遵守。構(gòu)建了一個(gè)防止事故的安全體系。此外，攪拌機(jī)的安裝、煤氣柵和家用煤氣的安裝都經(jīng)過廣泛的維修和檢查。這些公寓配備了安全傳感器，用于檢測(cè)煤氣泄漏和一氧化碳。此外，對(duì)雇員、居民和當(dāng)?shù)叵狸?duì)進(jìn)行了有關(guān)氫氣特性和控制的培訓(xùn)。 不間斷供氣
完全的安全措施確保了不間斷的氣體供應(yīng)。一旦出現(xiàn)電力故障或氫氣供應(yīng)故障，氫氣注入就會(huì)停止，而天然氣注入則會(huì)繼續(xù)進(jìn)行。在緊急情況下，可以通過閥門切斷氫氣供應(yīng)、混合器和測(cè)試柵極。

混合過程和氫氣供應(yīng)

在天然氣供應(yīng)中，將氫從5％混合到20％，以5％的步長(zhǎng)增加氫的含量。加注開始于2007年12月。

在為電解槽安裝完之后，氫供應(yīng)在2008年12月從氫瓶轉(zhuǎn)換到現(xiàn)場(chǎng)電解生產(chǎn)。氫氣發(fā)電所需的電力來自附近的“知識(shí)與創(chuàng)新中心”新大樓的太陽能電池板。因此，所使用的氫來自一個(gè)完全可持續(xù)的來源。該項(xiàng)目于2011年4月完成。

混合器（混合裝置）通過兩個(gè)質(zhì)量流量控制器（低容量和大容量）注入氫氣，控制氣體消耗和氫氣百分比設(shè)定值。通過優(yōu)化控制范圍，將質(zhì)量流量控制器連接在并聯(lián)電路中，以滿足動(dòng)態(tài)氣體需求。安裝了氣體分析儀來監(jiān)測(cè)氣體質(zhì)量，并在必要時(shí)進(jìn)行干預(yù)。

圖2從瓶子中混合氫氣

圖3電解氫混合