Direkte massestrømsmåler for storskala rørtransport av H2 og H2-gassblandinger

Metering systems with high accuracy will be an enabler for efficient value chains for hydrogen (H2). The industry has extensive expertise in fiscal metering of natural gas, but limited experience with H2-metering, and no qualified solutions available. The industry will contribute to develop technology for fiscal H2-metering. Hydrogen is a very light gas, which means that the best method for large-scale transport is by large-diameter pipelines at high operating pressures. Cignus's principle is patented and based on gas and liquids having inertia, and has similarities with Coriolis technology, which currently is considered as state of art for accurate flow metering. Our principle is based on fluid oscillations generated by longitudinal partitions vibrating in resonance inside the pressure-bearing pipe, in contrast to Coriolis where the entire pipe vibrates in resonance, which means limitations at large pipe diameters and high operating pressures due to increasing pipe stiffness. Our principle thus has technological advantages and can close technology gaps for large-scale H2 pipelines. Cignus will develop industrial prototype H2 mass flow meters, as well as develop and verify simulation models and methods as an important design tool and support extrapolating from laboratory tests to field conditions. Industry partner R&D personnel and experts in fiscal metering will participate in technical discussions and project meetings, provide input to the test matrix, and contribute with operating experience from process plants, natural gas pipelines and gas receiving terminals. The technology developed by Cignus is based on known analytical principles and has the potential to become an alternative when metering station concepts are chosen in future H2 transport systems, and will contribute to a wider range of technologies in the market, greater competition and potentially lower costs. The technology has the potential to be used under a wide range of process conditions.

For fremtidige karbonfrie energisystemet vil det være nødvendig å etablere et rørnettverk for ren H2, enten som nye rørnettverk eller konvertere eksisterende gassrørnettverk. I en overgangsfase kan innblanding av opptil 30 mol% H2 i det eksisterende gassrørnettverket fremskynde avkarboniseringen av Europa og støtte utviklingen av H2 teknologi. Eksisterende strømningsmålere kan enten ikke håndtere H2- eller H2-blandinger eller har ukjent nøyaktighet under slike operasjoner. Flere typer strømningsmålere gir volumstrøm som krever volum-til-masse-konvertering, noe som krever nøyaktig sammensetning for å bestemme massestrøm for H2-anvendelser. Coriolis-målere er et attraktivt alternativ siden de gir massestrømmen direkte, men har ikke blitt tatt i bruk i storskala gassrørledninger pga. lav følsomhet, høyt trykktap, høy trykkfølsomhet og en oppskaleringsutfordring på grunn av stivheten til stålrør ved nødvendig veggtykkelse. HYDIMAS vil utvikle et patentert konsept for nøyaktig og direkte måling av massestrøm for H2-anvendelser med varierende fluidtetthet og sammensetning egnet for rørledninger med svært stor diameter og høyt arbeidstrykk med lavt trykktap. Det vil også bli utviklet fluid-struktur-simuleringsmodell for å bestemme designparametere og utvikle kompetanse for effektiv oppskalering uten at det kreves et stort antall kostbare fullskala tester. Prototyper vil bli bygget og testet i laboratorieskala ved fluid-tetthet og hastigheter tilsvarende feltbetingelser for H2 og H2 med andre gasser innblander for verifisering av design og simulator. Konseptet har fortrinn ved at trykkbærende rørstruktur og sensorfunksjon i veggstrukturen er frikoblet hverandre. Det vil si at trykkbærende rør kan designes for ethvert operasjonstrykk og rørdimensjon, og at veggstruktur kan designes for lav massestrøm og lav fluidtetthet uavhengig av operasjonstrykk. Dette medfører et utvidet operasjonsområdet og nøyaktighet i forhold til tradisjonell teknologi.