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Aug 18, 2023

La ciencia detrás de un sistema de tuberías más limpio y ecológico

Los investigadores del Laboratorio Nacional de Los Álamos informan que los modelos matemáticos pueden mostrar cómo mezclar de forma segura hidrógeno con gas natural para el transporte en los sistemas de tuberías existentes. Un seguro y

Los investigadores del Laboratorio Nacional de Los Álamos informan que los modelos matemáticos pueden mostrar cómo mezclar de forma segura hidrógeno con gas natural para el transporte en los sistemas de tuberías existentes. Una transición segura y confiable al hidrógeno es una de las soluciones propuestas para el cambio hacia una economía neta de carbono cero.

Anatoly Zlotnik, coautor de un nuevo artículo sobre modelado en la revista PRX Energy. Zlotnik, matemático del Laboratorio Nacional de Los Álamos, tiene experiencia en modelado, diseño y control de sistemas de transmisión de energía y explicó brevemente: “Mezclar hidrógeno en un gasoducto de gas natural cambia la forma en que fluyen los gases, lo que creará nuevas condiciones para los operadores. Nuestro modelo muestra que la inyección gradual de hidrógeno en una red de gasoductos permite operaciones seguras y predecibles”.

Según el artículo, Zlotnik y sus colegas de Los Álamos utilizaron ecuaciones diferenciales parciales no lineales para desarrollar el modelo para transportar mezclas heterogéneas de gas natural e hidrógeno a través de sistemas de tuberías. El modelado de infraestructura incluye unidades compresoras y reguladoras, estaciones de suministro que inyectan gas a la red a presiones y mezclas de hidrógeno definidas, y estaciones de flujo que retiran la mezcla de la red.

Resolviendo desafíos para la operación del oleoducto

El transporte de hidrógeno en las redes de gasoductos existentes permitiría a los operadores maximizar la utilidad de estas extensas y costosas instalaciones como parte de una estrategia para reducir los combustibles fósiles que emiten carbono. El hidrógeno es mucho más liviano que el gas natural, que es principalmente metano, por lo que combinarlos desafía la operación de los gasoductos de nuevas maneras.

El modelo matemático del equipo de Los Álamos determinó que limitar la tasa de cambio de la inyección de hidrógeno en un gasoducto evitará cambios grandes y rápidos en las presiones. Los métodos del equipo para simular una red de tuberías podrían permitir a los operadores desarrollar estándares sobre tasas de inyección.

El hidrógeno ofrece varias ventajas como combustible limpio que no emite dióxido de carbono. En una pila de combustible, el hidrógeno más el oxígeno crean electricidad para alimentar automóviles, camiones e instalaciones. El hidrógeno también se puede mezclar con gas natural para su uso en electrodomésticos como hornos y secadoras domésticas, o se puede quemar para alimentar instalaciones de fabricación o generar electricidad.

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Disponer de un método para manejar las variaciones de presión que se producen al bombear hidrógeno muy ligero a un gas más pesado es una mejora fundamental. Un sistema mixto de gases parece una muy buena idea.

Sigue existiendo el problema de la fragilización del acero por hidrógeno. Tampoco es un problema menor. El hidrógeno bajo presión en un simple recipiente de acero simplemente penetra en el acero, como el hidrógeno parece absorber casi todo cuando está contenido bajo presión. Para obtener volúmenes apreciables la presión debe ser bastante alta. Con el tiempo, el hidrógeno simplemente convierte el acero en una aleación de hidrógeno frágil y podría fragmentarse fácilmente. Las altas presiones en un recipiente fragmentable ofrecen una posibilidad bastante desagradable.

Realmente sería mejor alear el hidrógeno con algo de carbono y reducir o eliminar la presión y la destrucción de los recipientes de almacenamiento con las posibles consecuencias.

Por Brian Westenhaus a través de New Energy and Fuel

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