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Aug 18, 2023

La science derrière un système de pipelines plus propre et plus écologique

Les chercheurs du Laboratoire national de Los Alamos rapportent que la modélisation mathématique peut montrer comment mélanger en toute sécurité de l'hydrogène avec du gaz naturel pour le transport dans les systèmes de pipelines existants. Un site sécurisé et

Les chercheurs du Laboratoire national de Los Alamos rapportent que la modélisation mathématique peut montrer comment mélanger en toute sécurité de l'hydrogène avec du gaz naturel pour le transport dans les systèmes de pipelines existants. Une transition sûre et fiable vers l’hydrogène est l’une des solutions proposées pour la transition vers une économie carboneutre.

Anatoly Zlotnik, co-auteur d'un nouvel article sur la modélisation dans la revue PRX Energy. Zlotnik, mathématicien au Laboratoire national de Los Alamos, possède une expertise dans la modélisation, la conception et le contrôle des systèmes de transport d'énergie, expliquant brièvement : « Le mélange d'hydrogène dans un gazoduc modifie la façon dont les gaz s'écoulent, ce qui créera de nouvelles conditions pour les opérateurs. Notre modélisation montre que l’injection progressive d’hydrogène dans un réseau de gazoducs permet des opérations sûres et prévisibles.

Selon l'article, Zlotnik et ses collègues de Los Alamos ont utilisé des équations aux dérivées partielles non linéaires pour développer le modèle de transport de mélanges hétérogènes de gaz naturel et d'hydrogène à travers des systèmes de pipelines. La modélisation de l'infrastructure comprend des unités de compression et de régulation, des stations d'approvisionnement qui injectent du gaz dans le réseau à une pression définie et des mélanges d'hydrogène, ainsi que des stations de débit qui extraient le mélange du réseau.

Résoudre les défis liés à l’exploitation des pipelines

Le transport de l’hydrogène dans les réseaux de gazoducs existants permettrait aux opérateurs de maximiser l’utilité de ces installations vastes et coûteuses dans le cadre d’une stratégie de réduction des combustibles fossiles émetteurs de carbone. L’hydrogène est beaucoup plus léger que le gaz naturel, qui est principalement composé de méthane, donc leur mélange remet en question l’exploitation des pipelines de nouvelles manières.

La modélisation mathématique de l'équipe de Los Alamos a déterminé que limiter le taux de variation de l'injection d'hydrogène dans un gazoduc empêchera des changements de pression importants et rapides. Les méthodes utilisées par l'équipe pour simuler un réseau de pipelines pourraient permettre aux opérateurs d'élaborer des normes sur les débits d'injection.

L'hydrogène offre plusieurs avantages en tant que carburant propre qui n'émet pas de dioxyde de carbone. Dans une pile à combustible, l’hydrogène et l’oxygène créent de l’électricité pour alimenter les voitures, les camions et les installations. L’hydrogène peut également être mélangé au gaz naturel pour être utilisé dans des appareils tels que des fournaises et des séchoirs domestiques, ou il peut être brûlé pour alimenter des installations de fabrication ou produire de l’électricité.

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Disposer d’une méthode permettant de gérer les variations de pression qui se produisent lors du pompage de l’hydrogène très léger dans un gaz plus lourd constitue une amélioration cruciale. Un système mixte de gaz semble être une très bonne idée.

Reste le problème de la fragilisation de l’acier par l’hydrogène. Ce n’est pas non plus un petit problème. L’hydrogène sous pression dans un simple récipient en acier pénètre simplement dans l’acier, comme l’hydrogène semble pénétrer dans presque tout lorsqu’il est contenu sous pression. Pour obtenir des volumes appréciables, la pression doit être assez élevée. Au fil du temps, l’hydrogène transforme simplement l’acier en un alliage d’hydrogène fragile et pourrait se fragmenter facilement. Des pressions élevées dans un récipient fragmentable offrent une possibilité assez désagréable.

Il serait vraiment préférable d'allier l'hydrogène à du carbone et de réduire ou d'éliminer la pression et la destruction des cuves de stockage avec les conséquences possibles.

Par Brian Westenhaus via Nouvelles énergies et carburants

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