Воднево-метанові суміші в системах газопостачання: аналіз проблем транспортування та експлуатації
DOI:
https://doi.org/10.32347/2409-2606.2026.57.124-134Ключові слова:
природний газ, біометан, водень, вуглекислий газ, метан, біогаз, фізико-хімічні властивості, система газопостачання, надійність газопостачанняАнотація
У статті досліджується проблематика використання воднево-метанових сумішей у наявних системах газопостачання як перспективного шляху до декарбонізування енергетики. Проаналізовано вплив додавання водню на фізико-хімічні властивості газу, зокрема на зниження його об'ємної теплоти згоряння, густини та числа Воббе. Розглянуто ключові проблеми транспортування сумішей: підвищену проникність водню, ризик водневої крихкості сталевих труб, погіршення довговічності зварних з'єднань та зростання ймовірності витікання. Встановлено, що додавання водню до 5 % дозволяє дотриматися чинних в Україні вимог щодо теплоти згоряння. При вмісті водню в суміші до 20 % густина суміші буде нижчою за допустиме значення, але конструкцію пальників або режим їхньої роботи потрібно змінювати при вмісті водню 20 % і вище. При підвищенні вмісту водню виникає необхідність заміни або скорочення ущільнювачів роз'ємних з'єднань та адаптування обладнання. Запропоновано технологічну схему оптимального використання водню під час реконструювання та будівництва газових мереж. Зроблено висновок щодо необхідності комплексного підходу до впровадження водневих технологій, що вимагає вдосконалення нормативно-правової бази та обов'язкового переходу на облік спожитого газу в одиницях енергії.
Посилання
Momirlan M, Veziroglu T. "The properties of hydrogen as fuel tomorrow in sustainable energy system for a cleaner planet". Int J Hydrogen Energy, vol. 30, 2005, pp. 795-802. Available at: https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2004.10.011
Ukraina – enerhetychnyi khab Yevropy. Uriad skhvalyv Enerhetychnu stratehiiu do 2050 roku [Ukraine – Europe's energy hub. The government has approved the Energy Strategy until 2050.] (In Ukrainian). Available at: https://greentransform.org.ua/ukrayina-shvalyla-energetychnu-strategiyu-do-2050-roku/?print-posts=pdf
Potentsial vyrobnytstva vodnyu v Ukraini [Hydrogen production potential in Ukraine]. (In Ukrainian). Available at: https://uspp.ua/news/novyny-hromadskykh-partneriv/2018/potentsial-vyrobnytstva-zelenoho-vodniu-v-ukraini-stanovyt-505-mln-ton-kubometriv-shcho-potribno-dlia-rozvytku-tsoho-napriamu
Novi pravyla dlia rynku ta infrastruktury vodniu v YeS [New rules for the hydrogen market and infrastructure in the EU] (In Ukrainian). Available at: https://dixigroup.org/comment/novi-pravyla-dlya-rynku-ta-infrastruktury-vodnyu-v-yes
Zapukhlyak V., Melnychenko Yu., Оkipnyi І., Poberezhny L., Grudz Ya., Drin N., Chernetskyy M. "Reliability assurance of gas-hydrogen mixture transportation by gas pipeline system". Procedia Structural Integrity, Vol. 36, 2022, pp. 378-385. https://doi.org/10.1016/j.prostr.2022.01.049
Pohosov O., Chepurna N. "Perspektyvy ta problematyka vykorystannia vodniu, yak systemy akumuliatsii pozabalansnoi heneratsii elektrychnoi enerhii, dlia naftohazovoho ta enerhetychnoho sektoriv Ukrainy" [Prospects and issues of using hydrogen as a system for accumulating off-balance electricity generation for the oil, gas and energy sectors of Ukraine] Scientific Collection «InterConf» № 187, 2024, рр. 314–321. (In Ukrainian). Available at: https://archive.interconf.center/index.php/conference-proceeding/article/view/5355/5389
Franchuk Y., Konovaliuk V., Kyrychenko M., Liubarets O. "Justification of measures to improve the stability of gas distribution networks". In 23rd International Scientific Conference Engineering for Rural Development, Jelgava, 2024, pp. 271-279. Available at: https://doi.org/10.22616/ERDev.2024.23.TF053
Franchuk Yu., Konovaliuk V. "Use of biomethane and hydrogen in internal combustion engines." Ventilation, Illumination and Heat-Gas Supply, iss. 48, 2024, pp. 32-39. (In Ukrainian). Available at: https://doi.org/10.32347/2409-2606.2024.48.32-39
Wang H., Tong Z., Zhou G. еt al. "Research and demonstration on hydrogen compatibility of pipelines: a review of current status and challenges", International journal of hydrogen energy, vol. 47, 2022, pp. 28585-28604. Available at: https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2022.06.158
J. Zhang, Z. Li, X. Zheng Ta P. Liu, "Long-term planning and coupling optimization of multi-regional natural gas and hydrogen supply systems: A case study of China". Computers & Chemical Engineering, Vol. 183, 2024, p. 108593. https://doi.org/10.1016/j.compchemeng.2024.108593.
Drawer C., Lange J. and Kaltschmitt M. "Metal hydrides for hydrogen storage - Identification and evaluation of stationary and transportation applications." Journal of Energy Storage, no. 77, 2024, p. 109988.
Franchuk Yu., Konovaliuk V. "Analysis of the influence of combustion heat on the determination of gas pipeline diameters." Ventilation, illumination and heat and gas supply, iss. 47, 2023, pp. 18-27. (In Ukrainian). Available at: https://doi.org/10.32347/2409-2606.2023.47.18-27.
Leicher J., Schaffert J., Cigarida H. "The impact of hydrogen admixture into natural gas on residential and commercial gas appliances." Energies, vol. 15, 2022, p. 777. https://doi.org/10.3390/en15030777
Mayrhofer M., Koller M., Seemann P. еt al. "Assessment of natural gas/hydrogen blends as an alternative fuel for industrial heat treatment furnaces". International journal of hydrogen energy, vol. 46, Iss.41, 2021, pp. 21672-21686 https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2021.03.228.
GOST 5542-87 Hazy horiuchi pryrodni dlia promyslovoho ta komunalno-pobutovoho pryznachennia. Tekhnichni umovy. [GOST 5542-87 Natural combustible gases for industrial and municipal use. Technical conditions.] (In Ukrainian). Not valid since 01.01.2022
Kodeks hazotransportnoi systemy [Gas transmission system codex] Available at: https://tsoua.com/wp-content/uploads/2024/05/Pereklad_Kodeksu_GTS-as-of-01.05.2024.pdf (In Ukrainian).
Tekhnichnyi rehlament pryrodnoho hazu [Technical regulations for natural gas] Electronic resource: Available at: https://mev.gov.ua/rehulyatornyy-akt/proyekt-postanovy-kabinetu-ministriv-ukrayiny-pro-zatverdzhennya-tekhnichnoho (In Ukrainian).
Vodneva stratehiia Ukrainy na period do 2050 roku [Ukraine's hydrogen strategy for the period up to 2050] Available at: https://www.mev.gov.ua/sites/default/files/field/file/vodneva-strategiya17.05.2024.pdf (In Ukrainian).
Soroka B.S., Pianykh K.Ye., Zghurskyi V.O., Horupa V.V., Kudriavtsev V.S. "Enerhetychni ta ekolohichni kharakterystyky pobutovykh hazovykh pryladiv pry vykorystanni metano-vodnevoi sumishi yak palyvnoho hazu". [Energy and environmental characteristics of household gas appliances when using a methane-hydrogen mixture as fuel gas.] Oil and Gas Industry of Ukraine, No. 6, 2020; pp. 3-13. (In Ukrainian).
Kolienko A.H. Vykorystannia sumishi pryrodnoho hazu i vodniu v yakosti palyva v komunalno-pobutovykh i promyslovykh palyvospaliuvalnykh teploheneruiuchykh ustanovkakh [Use of a mixture of natural gas and hydrogen as fuel in municipal and industrial fuel-burning heat-generating installations] (In Ukrainian). Available at: https://www.mdi.org.ua/images/2021/kolienko-stattia.pdf.
Franchuk Y., Kosilov V., Kovalchuk Y. "Determining the physical-chemical parametere of fuel mixtures of gas with hydrogen in gas networks." Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. № 6 (132) 2024, p. 49-58. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2024.318930
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2026 Юрій Франчук, Юрій Битюцький
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
