Direkte massestrømsmåler for storskala rørtransport av H2 og H2-gassblandinger

Målesystemer med høy nøyaktighet vil være utløsende for effektive verdikjeder for hydrogen (H2). Industrien har betydelig kompetanse på fiskal måling av naturgass, men begrenset erfaring med høynøyaktig måling av H2, og ingen kvalifiserte løsninger tilgjengelig. Industrien ønsker derfor å bidra til utviklingen av nøyaktig og pålitelig måleteknologi for fiskal måling av H2. Hydrogen er en svært lett gass, som betyr at beste metode for storskala transport er gjennom rørledninger med store diametere ved høye operasjonstrykk. Cignus sitt prinsippet er patentert og benytter seg av at gassen og væsken har treghet, og har likheter med coriolismålere, som i dag regnes som industristandard for nøyaktige strømningsmålere. Vårt prinsipp er basert på fluidsvingninger generert av langsgående skillevegger som vibrerer i resonans inne i det trykkbærende røret, i motsetning til coriolis hvor hele røret vibreres i resonans, som betyr begrensninger ved store rørdiametre og høye operasjonstrykk pga økende rørstivhet. Vårt prinsipp har dermed teknologiske fortrinn og kan lukke teknologigap for måling av storskala H2 rørtransport. Cignus skal utvikle industrielle prototype H2 massestrømsmålere, samt utvikle og verifisere simuleringsmodeller og -metoder som viktig designverktøy og hjelp til ekstrapolering fra laboratorietester til feltbetingelser. FoU-personell og eksperter på fiskal måling fra industripartnerne vil delta i tekniske diskusjoner og prosjektmøter, gi innspill til testmatrise, og bidra med driftserfaring fra prosessanlegg, naturgassrørledninger og gassmottaksterminaler. Teknologien som utvikles av Cignus er basert på kjente analytiske prinsipper og har potensial til å bli et alternativ når målersystemer og målestasjonskonsept velges i fremtidige H2-transportsystemer, og vil bidra til et bredere spekter av teknologier i markedet, større konkurranse og potensielt lavere kostnader. Teknologien har potensial til å kunne brukes under en lang rekke prosessforhold.

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.