Водородът е ключов за декарбонизацията на ЕС, съгласно водородна стратегия от 2020 г.
(снимка: Rystad Energy)
Нова, водородна инфраструктура започва да се изгражда в Европа, докато светът се стреми да ускори прехода си към нулевовъглеродна икономика. В изграждането на мрежата се надпреварват два подхода: новите трасета и адаптацията на съществуващите тръбопроводи за транспортиране на изкопаеми горива.
Простото преминаване на съществуващата петролна и газова инфраструктура към пренос на водород не винаги е жизнеспособно решение. В основата на това предизвикателство е физиката: водородът има висока гравиметрична енергийна плътност и ниска обемна енергийна плътност. Това означава, че тръбопроводите за пренос на водород ще бъдат много по-добро решение от плавателните съдове при транспортирането на водорода на къси и средни разстояния, казват от Норвежката консултантска компания Rystad Energy.
Над 90 проекта за нови тръбопроводи
Днес вече съществуват над 4300 километра трасета за транспортиране на водород. От тях над 90% са разположени в Европа и Северна Америка. Rystad Energy изчислява, че в света има около 91 планирани проекта за нови тръбопроводи с обща дължина 30 300 километра. Те трябва да бъдат пуснати в експлоатация около 2035 г.
В случаите, когато водородът ще бъде транспортиран по вода, той в крайна сметка ще се разпределя на сушата с помощта на тръбопроводи за водород. Това прави транспортирането чрез тръбопроводи критичен начин за превоз на газа.
Тръбопроводи за водород вече се използват за захранване на промишлени центрове (например в нефтохимически заводи). Тъй като доставките се увеличават и се преместват от райони с изобилна и възобновяема енергия към центровете на търсене, дългите преносни трасета ще се превърнат в необходимост навсякъде. Тези тръбопроводи ще изискват по-големи диаметри и по-високо налягане за постигане на разходна ефективност. Следователно ще са необходими и по-високи класове стомана, казват от Rystad.
В световен мащаб Европа е в челните редици на разработките за производство и внос на зелен водород. Нейното внимание сега е насочено към изграждането на необходимата инфраструктура за доставяне на новото гориво до центровете на търсене.
Според проучването на Rystad Energy, Испания, Франция и Германия са сред страните, ангажирани или обмислящи трансгранични тръбопроводи за улесняване на енергийните потоци. Обединеното кралство с обширната си газова мрежа пък се намира във “фантастична” позиция да премине от природен газ към водород.
Десетки милиони тонове
Водородът е ключов за декарбонизацията на ЕС, както е посочено в неговата водородна стратегия през 2020 г. Той също така играе централна роля в плана REPowerEU за постепенно прекратяване на вноса на руски изкопаеми горива. Неговата цел е производството на 10 милиона тона възобновяем водород до 2030 г. и внасянето на още 10 мегатона в същата времева рамка.
“Като се имат предвид предложените проекти за екологичен водород в ЕС, в момента сме на 7,9 Mt местни доставки със стартова дата през 2030 г. (тоест делят ни само 2,1 Mt от целта)”, казват анализаторите.
Доставките от близко разположени източници възлизат на 1 Mt в останалата част на Европа – предимно Обединеното кралство и Норвегия – и друг 1 Mt от Близкия изток. Освен това 3,4 Mt от предложените проекти са в Африка, която би могла да доставя най-големите количества водород в Европа – по кораб или по тръбопровод.
За да планира разпределението им в рамките на блока, Европейската инициатива за “водороден гръбнак” (EHB – група от 31 оператори на европейски газопреносни системи) публикува документ с визия за бъдещата инфраструктура на газопроводите. Той се основава на национални анализи на наличието на съществуваща инфраструктура за природен газ, бъдещо развитие на пазара на природен газ и бъдещо развитие на пазара на водород.
Според картата на водородната инфраструктура на EHB за 2030 г., очаква се в 28-те европейски страни да има обща дължина от приблизително 28 000 км през 2030 г. и 53 000 км до 2040 г. Понастоящем специалните тръбопроводи за водород, които ще бъдат налични до 2030 г., възлизат на 23 365 км, което е 83% от целта за 2030 г.
Пускането на тръбопроводи за водород в Европа ще бъде постепенно и началото на всеки проект за преносни или разпределителни тръбопроводи ще зависи от търсенето.
Франция, Испания и Германия, Гърция
Наскоро обявеният подводен тръбопровод за водород H2Med Барселона-Марсилия по план ще струва около 2,1 милиарда долара за участък от 450 км и наскоро стана ясно, че той ще бъде разширен и до Германия. Четири мрежови оператора – испанската Enagas, португалската REN и френската двойка GRT и Terega – в момента провеждат технически проучвания, планират тръбопроводи и оценяват разходите.
Първият офшорен тръбопровод за водород в Германия, наречен AquaDuctus, ще транспортира зелен водород от офшорни вятърни инсталации в Северно море до Германия. Тръбопроводът се простира на повече от 400 км и, според един от партньорите по проекта – RWE, се смята, че е най-рентабилният вариант за транспортиране на големи обеми енергия на разстояния от повече от 400 км, в сравнение с транспортирането на енергия от системите за пренос на електроенергия на високо напрежение (HVDC). Поради тази причина е изключена възможността за транспортиране на енергия на сушата чрез захранващи кабели.
Газопроводът в Гърция в областта Западна Македония е нов тръбопровод за природен газ, който започна да се строи по-рано тази година. Той е проектиран да може безопасно да пренася 100% водород на по-късен етап при високо налягане по високоякостни стоманени тръбопроводи с големи диаметри. Гръцкият оператор на газопреносна система DESFA ще управлява този 163-километров тръбопровод, който е част от инициативата EHB.
Промяна на предназначението
Изграждането на нови специални тръбопроводи за водород ще бъде допълнено с промяна на предназначението на съществуващите газови мрежи. Според EHB, при 60% от сегашните тръби е възможна промяна на предназначението им до 2040 г.
Пренастройването на тръбопроводи предлага убедителна алтернатива от икономическа гледна точка и може да се постигне по-бързо в сравнение с полагането на нови тръбопроводи. Европа разполага с обширна газова мрежа и пренастройването ѝ за водород при намаляване на газа ще вдъхне живот на система, която иначе ще остане да ръждясва. След модификации преработените стоманени тръбопроводи за природен газ могат да поемат 100% водороден газ.
Проучвания изчисляват, че използването на съществуващите мрежи за природен газ за пренос на водород е четири пъти по-рентабилно от изграждането на нови тръбопроводи. Има само ограничени разлики в оперативните разходи между мрежа за пренос на водород, базирана на преназначени тръбопроводи за природен газ, и мрежа за пренос на водород, съставена изцяло от нови тръбопроводи. Като се има предвид, че транспортът обикновено е по-тежък от гледна точка на капиталови разходи, отколкото оперативни разходи, това също може да е причина за ограничена разлика в транспортирането на водород вместо природен газ.
Възможността за пренастройване на тръбопроводите за природен газ се върти около преодоляването на технически проблеми, свързани с преноса на водород поради водородната крехкост на стоманата и заваръчния шев, потенциала за проникване на водорода и изтичане. Способността на водорода да се дисоциира върху метални повърхности, да се разтваря в металната решетка и да променя механичната реакция на метала води до умора и счупване. Това е значително предизвикателство за съществуващите стоманени тръбопроводи за природен газ.
За преодоляване на предизвикателствата при транспортирането на водород като решения се сочат специални покрития и “ръкави” с подходяща устойчивост от гледна точка на водородна крехкост и проникване, но към днешна дата подобни технологии все още не са тествани в комерсиален търговски мащаб в преносни тръбопроводи.
Съществува потенциал за използване на подсилени термопластични тръби (RTP) в разпределителни тръбопроводи за водород, тъй като RTP могат да бъдат произвеждани в дължини, които са значително по-големи от стоманените, а разходите за монтаж на RTP тръбопроводи са около 20% по-ниски, отколкото за стоманени тръбопроводи. В Обединеното кралство 62,5% от съществуващата газоразпределителна мрежа е модернизирана с полиетилен, поставен в желязната тръба, и повечето от тези модернизирани мрежи се считат готови за бъдещ пренос на водород.
В резултат Rystad Energy очаква повече променливост по отношение на пригодността на съществуващите тръбопроводи с цел пренос на новото “гориво” – водорода. Въпреки че това заключение касае само тръбите, без другите компоненти на тръбопроводите (компресията, клапаните или други компоненти), газопроводите могат да бъдат готови за пренасяне на водород със сравнително малко усилия в сравнение с това, което се смяташе доскоро.