Energie verte dans le réseau de gaz naturel : les débitmètres FLOWSIC sont prêts

Une application respectueuse du climat et prometteuse se dessine pour le réseau de gaz naturel. Les opérateurs des réseaux de gaz peuvent suivre la tendance à alimenter, transporter et stocker l'hydrogène produit de manière régénérative dans les réseaux de gaz existants - sans investissement supplémentaire à l’aide des nouveaux débitmètres de gaz FLOWSIC. La technologie ultrasonique de SICK continue à fournir des mesures stables dans les infrastructures gazières malgré les changements de propriétés du gaz. Les centrales électriques au gaz profitent également de ses performances de mesure.

Les besoins en énergie restent élevés et vont même augmenter dans le monde entier au cours des prochaines années. Pour que l'approvisionnement en énergie reste sûr, un bouquet énergétique intelligent doit couvrir les nouveaux besoins. On estime que la part du gaz naturel dans ce bouquet énergétique dépassera les 30 %. Aujourd'hui, sa part est d'environ 22 %.

Les énergies renouvelables produites à partir du vent, de l'eau, du soleil et de la biomasse sont une priorité dans le débat actuel sur le climat - malgré certains problèmes d'approvisionnement. La production d'électricité fluctue en raison des changements climatiques et la quantité produite n'est pas prévisible. En outre, il n'y a actuellement pas assez d'espace de stockage pour le surplus d'énergie provenant des centrales solaires et éoliennes.

La solution à ce dilemme pourrait être la conversion d'une énergie neutre pour le climat en un gaz produit sans CO2. Dans le processus de conversion de l'électricité en gaz, l'électricité verte est convertie par électrolyse en gaz stockable, par exemple en hydrogène. Le méthane ou le gaz naturel synthétique peuvent également être stockés. Les producteurs de piles à combustible tirent profit de l'hydrogène vert, et les véhicules au gaz naturel se déplacent de manière écologique

La technologie de conversion de l'énergie en gaz a un potentiel pour la protection du climat et fait partie du secteur de l'énergie au même titre que l'hydrogène produit sans CO2. Cet hydrogène peut certainement aussi être injecté et valorisé dans les réseaux de gaz naturel existants. Les infrastructures gazières existantes peuvent être utilisées à cette fin. L'énergie verte ajoutée au gaz naturel est ainsi utilisée de manière économiquement efficace et est disponible en quantité suffisante à tout moment. Des équipes de recherche dans l'Union européenne et en Asie examinent la fiabilité de l'approvisionnement dans le réseau de gaz naturel existant, en principe sans que les consommateurs de gaz soient mis à rude épreuve.

Les étapes du processus sont optimisées et avancées. Le mélange de 5 % à max. 25 % d'hydrogène dans le gaz naturel est actuellement considéré comme possible. La protection contre les fuites dans les systèmes existants, la compatibilité des matériaux des gazoducs et des installations, la réglementation en matière de protection contre les explosions et enfin la question de la détermination et du contrôle du pouvoir calorifique sont également à l'étude.

Il est clair que les propriétés du gaz naturel changent considérablement lorsque de l'hydrogène est mélangé. De nombreuses entités d'exploitation des réseaux de gaz se demandent si ce changement a un effet négatif sur la performance de mesure de leurs débitmètres de gaz. En particulier en période de réduction des coûts, les frais supplémentaires sont pratiquement inexistants.

"Bien entendu, lors de l'alimentation en hydrogène, les appareils de mesure déjà installés dans le réseau de gaz doivent toujours être en bon état de fonctionnement", explique Jörg Wenzel, responsable des services de marketing produit chez SICK.

"C'est pourquoi nous avons étudié de près les effets d'un mélange accru d'hydrogène sur la technologie ultrasonique et testé les débitmètres de gaz FLOWSIC pour cette nouvelle exigence. Les débitmètres à ultrasons de SICK peuvent mesurer le gaz naturel hydrogéné. Les incertitudes de mesure qui résultent du mélange de jusqu'à 10% d'hydrogène sont soit négligeables, soit compensées par le FLOWSIC".

Les débitmètres de gaz de SICK sont résistants au gaz naturel hydrogéné : Les boîtiers électroniques, les adaptateurs électroniques et les pièces qui entrent en contact avec les milieux tels que les capteurs à ultrasons, les joints toriques, les conditionneurs de débit, les bouchons et les tubes de protection.

C'est le résultat d'une étude de l'Institut fédéral de recherche et d'essai des matériaux (BAM). La modification de la densité et de la viscosité du mélange gazeux ainsi que le nouveau débit et la nouvelle vitesse du son n'influencent pas la fiabilité et la qualité des résultats de mesure des débimètres de gaz FLOWSIC.

Un réétalonnage n'est pas non plus nécessaire si l'on introduit jusqu'à 10 % en volume d'hydrogène. Des données similaires ont été publiées dans un rapport technique dans le magazine gwf Gas + Energie en mai 2013. Avec un mélange de 20 % d'hydrogène, la vitesse du son augmente probablement de 10 %. La quantité d'hydrogène mélangée dans le gaz naturel est donc connue et l'exploitant de l'installation est informé de la disponibilité de l'installation.

L'hydrogène a une inflammabilité spécifique différente de celle du gaz naturel et se trouve dans le groupe d'explosion IIC avec des exigences plus strictes sur les équipements que pour les mesures du gaz naturel. Le groupe d'explosion IIA est suffisant pour la mesure du gaz naturel. En septembre 2016, le BAM - l'Institut fédéral de recherche et d'essai des matériaux - a publié son rapport intitulé "Safety properties of natural gas/hydrogen mixtures", qui examine les effets du mélange d'hydrogène avec le gaz naturel sur le comportement à l'explosion et les exigences relatives au groupe d'explosion.

Selon l'association Allemande du gaz et de l'eau (DVGW), des travaux sont en cours pour développer davantage les règles. La nouvelle réglementation vise à augmenter l'adjonction d'hydrogène dans le réseau de gaz naturel à 20 % en volume. Il ressort clairement des publications actuelles que l'électronique et les capteurs ultrasoniques des débitmètres de gaz FLOWSIC600 et FLOWSIC600-XT de SICK installés répondent aux exigences de protection contre les explosions pour un mélange de gaz naturel contenant 10 % d'hydrogène en volume. Une modification n'est donc pas nécessaire.

Dans l'industrie, des valeurs limites très différentes sont actuellement fixées pour le mélange de l'hydrogène au gaz naturel. Elles vont jusqu'à 25% en volume. Ce qui semble évident, c'est que la proportion d'hydrogène augmentera régulièrement au cours des prochaines années. La rapidité avec laquelle cela se produira dépendra certainement de la rapidité des investissements et des progrès réalisés dans le développement des technologies de conversion de l'énergie en gaz.

SICK continue d'étudier la capacité de ses appareils de mesure par ultrasons pour les teneurs en hydrogène supérieures à 25 % en volume et adaptera les débitmètres de gaz si nécessaire. Les exploitants d'usines à gaz peuvent également continuer à compter sur la mesure précise du débit volumique de gaz de transfert de garde effectuée par SICK - et les usines de production d'électricité au gaz également.

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