{"id":3604,"date":"2021-03-28T21:29:15","date_gmt":"2021-03-28T21:29:15","guid":{"rendered":"https:\/\/www.teccuro.com\/?p=3604"},"modified":"2021-03-29T18:10:11","modified_gmt":"2021-03-29T18:10:11","slug":"aardgasleidingen-op-waterstof","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.teccuro.com\/nl\/aardgasleidingen-op-waterstof\/","title":{"rendered":"Aardgasleidingen op waterstof"},"content":{"rendered":"

\u201cEnergietransitie veel goedkoper met waterstof door de aardgasleiding\u201d stond geschreven in een online magazine over waterstof\u00a0(Waterstofmagazine<\/em>, 2021). In Europa worden verschillende initiatieven ontplooit om de CO2-uitstoot te verminderen. Een van de oplossingen is\u00a0 het gebruik van groen waterstofgas dat met duurzame bronnen zoals zonne-, wind- en waterkracht wordt geproduceerd. Daarbij is het idee om een gedeelte van het bestaande aardasnetwerk te gebruiken voor het vervoer van waterstofgas.<\/p>\n

Sinds de ontdekking van het Groninger aardgas is er in Nederland gebouwd aan een fijnmazig netwerk van pijpleidingen. Dit aardgasnetwerk zou op een duurzame manier kunnen bijdragen aan de transitie naar duurzame energie zoals duurzame waterstof. Net zoals Gasunie en Fluxys in de Benelux, hebben vele andere gasleveranciers in Europa een backbone plan gemaakt waarbij een deel van het bestaande aardgasnetwerk zal worden gebruikt voor waterstofgas. De vraag is: \u201dZijn deze aardgasleidingen wel geschikt voor waterstof?\u201d<\/strong><\/p>\n

Om deze vraag te beantwoorden is gekeken naar een aantal belangrijke eigenschappen van waterstof, mogelijke risico\u2019s die kunnen ontstaan, welke normen van toepassing zijn en welke mogelijkheden er zijn om aardgasleidingen op een veilige manier in bedrijf te nemen.<\/p>\n

Eigenschappen van waterstof<\/u><\/strong><\/h3>\n

Waterstof heeft overeenkomsten met aardgas, maar ook verschillen. Waterstof (H2<\/sub>) is het eerste element van het periodieke systeem en daardoor het meest eenvoudig chemisch element. Het is in normale omgevingscondities een kleurloos, reukloos, niet-corrosief, niet-oxiderend, niet-radioactief, niet-kankerverwekkend en niet-toxisch gas \u00a0(Waterstofnet<\/em>, 2021).<\/p>\n

Waterstof is een licht en snel ontvlambaar gas. Doordat waterstof lichter is kan het ten opzichte van aardgas (CH4<\/sub>) makkelijker ontsnappen bij flenzen, kleppen en afsluiters. Doordat het zo licht is, zal het in de buitenlucht snel stijgen en afhankelijk van de weersomstandigheden, in\u00a0 een \u201crechte lijn\u201d omhoog gaan. Het explosiegebied van aardgas ligt tussen de 4,4% en 16%, terwijl het explosiegebied van waterstof veel groter is (tussen de 4,1% en 74,8%).<\/p>\n

Waterstof is een \u2018beweeglijker\u2019 gas dan aardgas, maar het verschil is in de praktijk van beperkte betekenis. De viscositeit van waterstof is ongeveer 40% lager, dit betekent dat bij eenzelfde klein laminair lek er 40% meer volume weglekt dan bij aardgas (KIWA & Stedin, 2021)<\/em><\/p>\n

Expanderen levert energie<\/u><\/h3>\n

Een andere verschil tussen aardgas en waterstofgas is dat bij het in bedrijf nemen (commissioning) van \u00a0een pijpleiding, waterstof warmte produceert. Waterstof is, net als helium, een gas dat zich bij een dalende druk anders gedraagt dan stikstof, lucht en andere gassen. Het zogenoemde isenthalpische proces. In tegenstelling tot veel andere moleculen wordt waterstof namelijk juist warmer als het uitzet. Dit effect wordt ook wel een omgekeerd Joule-Thompson effect genoemd. Voor het werken met waterstof onder hoge druk tot 700 bar, geeft de\u00a0Britse Health and Safety Executive<\/a>\u00a0het kritieke belang aan van het begrijpen van deze implicaties om veilige oplossingen te kunnen ontwikkelen (Resato, 2021)<\/em>.<\/p>\n

Waterstofbrosheid<\/u><\/h3>\n

Een andere eigenschap is de waterstofbrosheid. Waterstofbrosheid kan corrosie veroorzaken die\u00a0leidt tot een aanzienlijke reductie in buigbaarheid en \u00a0belastbaarheid, hetgeen zelfs bij een druk lager dan de normale operationele druk kan leiden tot scheurvorming en catastrofale brosheidsgevolgen (NACE, 2021)<\/em>.<\/em>\u00a0<\/em><\/p>\n

Waterstofbrosheid is het binnendringen van waterstof in een component, een gebeurtenis die de buigbaarheid en het draagvermogen ernstig kan verminderen, scheuren en catastrofale brosse breuken kan veroorzaken bij spanningen onder de vloeispanning van gevoelige materialen. Voorbeelden van waterstofverbrossing zijn het scheuren van lasnaden of gehard staal bij blootstelling aan waterstof in het onderdeel. Momenteel wordt dit fenomeen niet volledig begrepen en in het bijzonder de detectie van waterstofverbrossing lijkt een van de moeilijkste aspecten van het probleem te zijn. Waterstofverbrossing tast niet alle metalen materialen in gelijke mate aan. De meest kwetsbare zijn staalsoorten met een hoge treksterkte, titaniumlegeringen en aluminiumlegeringen.<\/p>\n<\/div>

\u201cEnergietransitie veel goedkoper met waterstof door de aardgasleiding\u201d stond geschreven in een online magazine over waterstof\u00a0(Waterstofmagazine<\/em>, 2021). In Europa worden verschillende initiatieven ontplooit om de CO2-uitstoot te verminderen. Een van de oplossingen is\u00a0 het gebruik van groen waterstofgas dat met duurzame bronnen zoals zonne-, wind- en waterkracht wordt geproduceerd. Daarbij is het idee om een gedeelte van het bestaande aardasnetwerk te gebruiken voor het vervoer van waterstofgas.<\/p>\n

Sinds de ontdekking van het Groninger aardgas is er in Nederland gebouwd aan een fijnmazig netwerk van pijpleidingen. Dit aardgasnetwerk zou op een duurzame manier kunnen bijdragen aan de transitie naar duurzame energie zoals duurzame waterstof. Net zoals Gasunie en Fluxys in de Benelux, hebben vele andere gasleveranciers in Europa een backbone plan gemaakt waarbij een deel van het bestaande aardgasnetwerk zal worden gebruikt voor waterstofgas. De vraag is: \u201dZijn deze aardgasleidingen wel geschikt voor waterstof?\u201d<\/strong><\/p>\n

Om deze vraag te beantwoorden is gekeken naar een aantal belangrijke eigenschappen van waterstof, mogelijke risico\u2019s die kunnen ontstaan, welke normen van toepassing zijn en welke mogelijkheden er zijn om aardgasleidingen op een veilige manier in bedrijf te nemen.<\/p>\n

Eigenschappen van waterstof<\/u><\/strong><\/h3>\n

Waterstof heeft overeenkomsten met aardgas, maar ook verschillen. Waterstof (H2<\/sub>) is het eerste element van het periodieke systeem en daardoor het meest eenvoudig chemisch element. Het is in normale omgevingscondities een kleurloos, reukloos, niet-corrosief, niet-oxiderend, niet-radioactief, niet-kankerverwekkend en niet-toxisch gas \u00a0(Waterstofnet<\/em>, 2021).<\/p>\n

Waterstof is een licht en snel ontvlambaar gas. Doordat waterstof lichter is kan het ten opzichte van aardgas (CH4<\/sub>) makkelijker ontsnappen bij flenzen, kleppen en afsluiters. Doordat het zo licht is, zal het in de buitenlucht snel stijgen en afhankelijk van de weersomstandigheden, in\u00a0 een \u201crechte lijn\u201d omhoog gaan. Het explosiegebied van aardgas ligt tussen de 4,4% en 16%, terwijl het explosiegebied van waterstof veel groter is (tussen de 4,1% en 74,8%).<\/p>\n

Waterstof is een \u2018beweeglijker\u2019 gas dan aardgas, maar het verschil is in de praktijk van beperkte betekenis. De viscositeit van waterstof is ongeveer 40% lager, dit betekent dat bij eenzelfde klein laminair lek er 40% meer volume weglekt dan bij aardgas (KIWA & Stedin, 2021)<\/em><\/p>\n

Expanderen levert energie<\/u><\/h3>\n

Een andere verschil tussen aardgas en waterstofgas is dat bij het in bedrijf nemen (commissioning) van \u00a0een pijpleiding, waterstof warmte produceert. Waterstof is, net als helium, een gas dat zich bij een dalende druk anders gedraagt dan stikstof, lucht en andere gassen. Het zogenoemde isenthalpische proces. In tegenstelling tot veel andere moleculen wordt waterstof namelijk juist warmer als het uitzet. Dit effect wordt ook wel een omgekeerd Joule-Thompson effect genoemd. Voor het werken met waterstof onder hoge druk tot 700 bar, geeft de\u00a0Britse Health and Safety Executive<\/a>\u00a0het kritieke belang aan van het begrijpen van deze implicaties om veilige oplossingen te kunnen ontwikkelen (Resato, 2021)<\/em>.<\/p>\n

Waterstofbrosheid<\/u><\/h3>\n

Een andere eigenschap is de waterstofbrosheid. Waterstofbrosheid kan corrosie veroorzaken die\u00a0leidt tot een aanzienlijke reductie in buigbaarheid en \u00a0belastbaarheid, hetgeen zelfs bij een druk lager dan de normale operationele druk kan leiden tot scheurvorming en catastrofale brosheidsgevolgen(NACE, 2021)<\/em>.<\/em>\u00a0<\/em><\/p>\n

Waterstofbrosheid is het binnendringen van waterstof in een component, een gebeurtenis die de buigbaarheid en het draagvermogen ernstig kan verminderen, scheuren en catastrofale brosse breuken kan veroorzaken bij spanningen onder de vloeispanning van gevoelige materialen. Voorbeelden van waterstofverbrossing zijn het scheuren van lasnaden of gehard staal bij blootstelling aan waterstof in het onderdeel. Momenteel wordt dit fenomeen niet volledig begrepen en in het bijzonder de detectie van waterstofverbrossing lijkt een van de moeilijkste aspecten van het probleem te zijn. Waterstofverbrossing tast niet alle metalen materialen in gelijke mate aan. De meest kwetsbare zijn staalsoorten met een hoge treksterkte, titaniumlegeringen en aluminiumlegeringen.<\/p>\n<\/div>