氢气的运输安全和前两期一样,在讨论氢气运输的安全性之前,应该对氢气运输做一个简单的介绍。氢的运输方式主要有两种,一种是卡车和拖车的公路运输,另一种是管道运输。
公路运输
氢通过卡车和拖车进行公路运输,需要考虑运输的成本和能耗。由于卡车和拖车的载重和容积有限,有以下几个因素对运输的成本和能耗有影响:
氢的能量密度,单位空间内能存储尽可能多的氢
氢在车的总载重中的占比,即容器的重量越轻越好
这两个因素都由储氢的方法决定。
如上期储氢安全介绍,当前氢的主要存储形式有压缩氢气存储(CGH2)和低温液化存储(LH2)两种形式。
压缩氢气 (CGH2) 运输
压缩氢气存储(CGH2)使用的I型或II型储罐,存储压力在300Bar以下。一辆40吨载重的拖车一次可以运载2000至6000Nm3,或者180至540kg的氢气。即运载氢气的重量不到拖车总载重的2%。
储罐按形状分为长储罐和短储罐(储氢瓶)。长储罐一般是4-6只横置于卡车或拖车上。储氢瓶通常会数支一起竖立着打包成捆束,固定在金属筐里,再整筐置于卡车或拖车上进行运输。
管道输送
与卡车/拖车运输相比,管道运输是运输大量氢气的相对低成本的选择。如果我们希望氢能在未来成为化石能源的替代品,大规模的氢管道基础设施建设是必不可少的。
可能与大众的认知有所不同,氢气管道输送很早就已应用于工业领域。早在1938年德国就建设了世界上早的氢气管道(240km,Rhine-Ruhr)。但是,直到目前,已有的氢气管道基本都是为炼油厂和化工厂供应氢气的工业管道,规模不大,主要由大型的商业制氢商运营。
欧洲的氢气管道在2004年大约有1500公里(数据来源:维基,我没有找到的数据,应该增长不多),北美目前大约有2500公里(数据来源:美国能源部)。相比世界范围内超过两百万公里的天然气管道系统,氢气管道的规模还非常小。因此如果能够利用现有天然气管道系统传输氢气,就可以快速的扩大氢能管道传输的规模。不过天然气管道系统不能直接传输纯氢,需要进行根本性的改造。相对来说,传输氢气占比15%左右的天然气氢气混合气体对天然气管道系统的改造要求会比较低。
2020年,欧洲的一些能源基础设施运营商发起成立了“欧洲氢能骨干网”项目(European Hydrogen Backbone/EHB),旨在促进和协调欧洲一体的氢气管道基础设施建设。至今已有28个欧洲国家(25个欧盟成员国加挪威,英国,瑞士)的31个欧洲能源网络运行商加入。
2022年的俄乌激发了欧洲推进氢能转型的热情。而欧洲一体的氢气管道基础设施将增强欧洲能源供应网络的弹性。因此,2022年4月出版的修订版EHB愿景报告中将原计划至2030年5.6Mt(百万吨)的氢气供应量大幅增加15Mt至20.6Mt。增加的15Mt中有5Mt由欧洲本地生产,进口10Mt。相应的,氢气管道基础设施的规划也加强,至2030年的全欧洲的氢气联网传输管道将达到28000公里。其中大部分的管道将由现有天然气管道改造。
至2040年,将基本建起泛欧洲的基础氢能管道传输网络,管道总长度达到53000公里,其中60%将由天然气管道改造,40%为新建氢管道。预计可以满足欧洲届时1,640 TWh的年度氢需求量。
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