El futuro de las redes de gas natural se perfila prometedor y más respetuoso con el medio ambiente. Las empresas explotadoras de redes de gas pueden seguir esta tendencia añadiendo, transportando y almacenando hidrógeno proveniente de energías regenerativas en las redes de gas existentes, sin necesidad de invertir en nuevos caudalímetros de gas FLOWSIC. Las mediciones de la tecnología ultrasónica de SICK en las infraestructuras de gas siguen siendo estables a pesar de las variaciones en las propiedades del gas. También las instalaciones "Power to gas" se benefician de la calidad de medición.
Energía verde en la red de gas: las mediciones de FLOWSIC siguen siendo estables
20-jul-2020
El consumo de energía se mantiene elevado y se espera que incluso aumente en los próximos años en todo el mundo. Para que el suministro de energía siga estando asegurado, una mezcla de energía inteligente debe cubrir las necesidades. En esta mezcla se estima que el porcentaje de gas natural aumentará a una tercera parte. Actualmente su porcentaje está en torno al 22%. Las energías renovables obtenidas del viento, el agua, el sol o la biomasa gozan de carácter preferente en el debate climático actual, pese a que puedan existir problemas en cuanto al suministro. Estos problemas se deben a las variaciones en la generación de corriente por los cambios en las condiciones climáticas, por lo que el volumen transportado no puede calcularse. Además, actualmente no existe la capacidad de acumulación suficiente para el exceso de corriente generado por las plantas solares y eólicas. La solución a este problema puede estar en la conversión de esta corriente obtenida por medios ecológicos en gas libre de CO2. En el proceso de conversión de electricidad en gas, la energía eléctrica obtenida por medios ecológicos se transforma, a través de la electrólisis, en un gas que pueda almacenarse, como el hidrógeno. Otros gases almacenables son el metano o el gas natural sintético. Del hidrógeno ecológico se benefician también los fabricantes de pilas de combustible, y los vehículos movidos por gas natural son respetuosos con el entorno.
Suministro de energía con hidrógeno
La tecnología "Power to gas" tiene el potencial de protección del medio ambiente y se utiliza en el sector energético al igual que el hidrógeno obtenido sin CO2. Este hidrógeno puede también añadirse y almacenarse en redes de gas natural existentes. Las infraestructuras de gas disponibles son perfectamente válidas para ello. El gas natural así mezclado se considera una energía verde, puede utilizarse de forma eficiente y está disponible en volumen suficiente para el aprovechamiento de las redes actuales. Equipos de investigación en la Unión Europea y en Asia están trabajando para determinar cuán seguro es el suministro en las redes de gas natural existentes sin sobrecargar los puntos de consumo de gas. Los pasos para este proceso se están desarrollando y optimizando. Actualmente se considera factible una adición de hidrógeno al gas natural en un abanico entre el 5% y el 25% como máximo. También se está investigando la protección frente a posibles fugas en las plantas existentes, la compatibilidad del material de las tuberías y válvulas, las normas de protección contra explosiones y, por último, la cuestión de cómo calcular y gestionar su poder calorífico.
Looking at gas flow meters
It is clear that the properties of natural gas change significantly when hydrogen is admixed. Many operating entities of gas networks ask whether this change has a negative effect on the measurement performance of its gas flow meters. Especially in times of cost savings, additional charges are pretty much a no-go. “Of course, when feeding in hydrogen, the measuring devices already installed in the gas grid should still be in good working order,” explains Jörg Wenzel, Head of Product Marketing Services at SICK. “That is why we have taken a close look at the effects of increased admixture of hydrogen on the ultrasonic technology and tested the FLOWSIC gas flow meters for this new requirement. Ultrasonic flow meters from SICK can measure hydrogenous natural gas. Measurement uncertainties which result from the admixture of up to 10% hydrogen are either negligible low or are compensated by the FLOWSIC."
FLOWSIC measures stable, what exactly does that mean?
The gas flow meters from SICK are resistant to hydrogenous natural gas: Electronic housings, electronic adapters and parts which come in contact with media such as ultrasonic sensors, O-rings, flow conditioners, plugs and protective tubes. This is the result of a study by the Federal Institute for Materials Research and Testing (BAM). The changed density and viscosity of the gas mixture as well as the new flow and sound velocity do not influence the reliability and quality of the measurement results of FLOWSIC gas flow meters. A recalibration is also not necessary if up to 10% by volume of hydrogen is fed in. Similar data was published in a technical report in the magazine gwf Gas + Energie in May 2013. At a 20% admixture of hydrogen, the speed of sound probably increases by 10%. The amount of hydrogen admixed in the natural gas is therefore known and the plant operator is informed of the availability of the plant.
Regarding explosions
Hydrogen has a different specific ignitability than natural gas and is in explosion group IIC with stricter requirements on equipment than for natural gas measurements. Explosion group IIA is sufficient for measuring natural gas. In September 2016, BAM – the Federal Institute for Materials Research and Testing – published its report entitled “Safety properties of natural gas/hydrogen mixtures”, looking into the effects of admixing hydrogen with natural gas on explosion behavior and requirements for the explosion group. According to the German Gas and Water Association (DVGW), work is underway to further develop the rules. The new regulation is intended to increase the admixture of hydrogen into the natural gas network to 20% by volume. It is clear based on the current publications, that the electronics and the ultrasonic sensors of the installed FLOWSIC600 and FLOWSIC600-XT gas flow meters from SICK meet the explosion protection requirements for a natural gas mix with 10% hydrogen by volume. Correction is not necessary.
A great deal of commitment with vision
In industry, very different limit values are currently being named for the admixture of hydrogen to natural gas. They range up to 25% by volume. What seems to be clear is that the proportion of hydrogen will increase steadily over the coming years. How quickly this happens will certainly depend on the speed of investment and the progress made with developing power-to-gas technologies. SICK is continuing to study the measuring capability of its ultrasonic measurement devices for hydrogen contents exceeding 25 % by volume and will adapt the gas flow meters if necessary. Operating entities of gas plants can also continue to rely on the precise custody transfer gas volume flow measurement by SICK – and power-to-gas plants as well.
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