Kısaca
- Yenilenebilir enerjinin yükselişi: Rüzgar, su ve güneş enerjisi, enerji dönüşümünün merkezinde yer alıyor. Bu teknolojiler fosil yakıtlara olan bağımlılığı azaltır ve dekarbonizasyonu teşvik eder; bu sayede, iklimi korurken artan talebi karşılayabilecek sürdürülebilir bir enerji sisteminin temel taşını oluştururlar.
- Geçiş aşaması olarak gaz: Yenilenebilir enerji kaynaklarının hızla yaygınlaşmasına rağmen, doğal gaz önümüzdeki yıllarda güvenilir ve uygun fiyatlı enerji temininde hayati bir rol oynamaya devam edecek. Daha temiz alternatifler yaygınlaşıp geniş çapta kullanılabilir hale gelirken, istikrarı sağlayan bir köprü teknolojisi işlevi görüyor.
- Hidrojen ve depolama: Yenilenebilir enerji kaynaklarının hava koşullarına bağlı doğası ile tüketimdeki mevsimsel dalgalanmaları dengelemek için yeni çözümler gerekiyor. Hidrojen, çok yönlü bir enerji kaynağı olarak öne çıkarken, artan enerjiyi depolamak ve istikrar sağlamak açısından gelişmiş depolama teknolojileri hayati önem taşıyor; bu da CO2 nötr bir enerji tedariki hedefine yaklaşmamızı sağlıyor.
Gaz şebekesindeki hidrojen
Yenilenebilir kaynaklardan hidrojen üretimi ve bu hidrojenin mevcut gaz şebekelerine aktarılması, CO2 nötr bir enerji tedarikine giden yolda önemli bir rol oynamaktadır. Hidrojen, yenilenebilir enerjinin bol olduğu yerlerde üretilebilir. Ayrıca, mevcut gaz şebekeleri aracılığıyla ek bir enerji taşıyıcısı olarak depolanabilir ve tüketiciye ulaştırılabilir. Hidrojen, mevcut doğal gaz dağıtım şebekesinde hacimce %30'a kadar oranlarda depolanabilir ve taşınabilir.
Saf hidrojen şebekeleri ilk etapta bölgesel olarak genişletilecek. Bu ağlar zaman içinde aşamalı olarak birbirine bağlanacak ve daha büyük ağlar oluşturulacak. Avrupa çapında bir hidrojen taşıma ağıyla ilgili tahminlere göre, 2040 yılına kadar 40.000 km'ye varan bir ağ kurulabileceği öngörülüyor.
Gaz akış ölçümüne etkileri
Bu nedenle, hidrojen katkılı doğal gaz akışını güvenilir ve istikrarlı bir şekilde ölçme yeteneği günümüzde giderek daha fazla önem kazanmaktadır. Gaz bileşimindeki değişiklik, çeşitli ölçüm teknolojileri için yeni ölçüm zorlukları ortaya çıkarmaktadır. Bunun nedeni, ilave edilen hidrojenin doğal gazın özelliklerini etkilemesidir: gazın yoğunluğu, viskozitesi, patlayıcılığı, akış hızı ve ses hızları değişir. Bu durum, örneğin sızıntı ve patlama riski ya da kalorifik değerin belirlenmesi gibi konularda boru hatları, kompresörler, contalar, valfler, ölçüm teknolojisi vb. için tamamen yeni zorluklar ortaya çıkarmaktadır. Bu nedenle, gaz şebekesi işletmecileri ve gaz tedarikçileri, bu durumun gaz akış ölçerlerinin performansını nasıl etkileyeceğini merak ediyorlar.
Ultrasonik akış ölçümü, son yirmi yılda hem doğal gaz hem de proses gazı endüstrilerinde güvenilirlik, dayanıklılık ve ölçüm doğruluğu açısından yeni bir standart belirlemiştir.
Doğal gaza az miktarda hidrojen eklenmesi, gaz karışımının ses hızını (SOS) önemli ölçüde artırmaktadır. Hacimce %100 hidrojen olduğunda, bu hız doğal gazdakinin yaklaşık üç katıdır. Şekil 1’deki şemalar, doğal gaz, %30 hacimsel hidrojen karışımı ve saf hidrojen için SOS değerlerini göstermektedir.
Şekil 1: Tipik bir doğal gaz (metan içeriği %90
hacim) ve %100'e kadar hidrojen karışımları için ses hızı
Bu durum, USM tasarımına ilişkin bir dizi gereklilik ortaya çıkarır. Hem doğal gaz eşdeğeri ölçüm aralığı hem de istenen ölçüm belirsizliği sağlanmalıdır. Buna, ölçülen değerdeki sapmaların, basınç, sıcaklık ve ortam değişikliklerine karşı çapraz duyarlılığın ve akışkan mekaniği etkilerinin azaltılması dahildir.
Hacimce %30'a kadar hidrojen katkısı içeren doğal gazda, bu etkiyi telafi etmek hala mümkündür.
Şekil 2: Bir FLOWSIC cihazının uygulama örneği
Ultrasonik akış ölçümü: Gelecekteki gereksinimlere de hazır
Doğal gaz ölçümlerinde olduğu gibi, hidrojen karışımlarının ve saf hidrojenin gelecekteki alım-satımlarda da – özellikle ölçüm doğruluğu açısından – aynı teknik özelliklerin ve gerekliliklerin sağlanması beklenebilir. Ultrasonik gaz akış ölçerler (USM), yeni ölçüm görevine uygun şekilde uyarlanmalıdır.
Bununla birlikte, hidrojen nakliyesine özel boru hatları, doğal gaz boru hatlarından çok farklı olmayacaktır. Bu gereklilikler, günümüzün doğal gaz ölçüm cihazları için geçerli olanlara benzemektedir. Aynı enerji seviyesinde taşıma kapasitesi elde etmek için, taşıma sistemlerinde ya daha büyük nominal çaplar ya da daha yüksek akış hızları gereklidir. Bu nedenle, hidrojen için özel olarak tasarlanmış USM'ler daha yüksek maksimum gaz hızlarına izin vermelidir.
USM'ler tüm gereksinimleri son derece iyi bir şekilde karşıladıkları için, ister hidrojen karışımları, ister saf hidrojen olsun, gelecekteki nakil ve dağıtım ağlarında alım-satım akış ölçümü için idealdir.
USM kullanılarak yapılan akış ölçümünün avantajları şunlardır:
- Geniş nominal çap aralığı (DN50 ila DN1400)
- ≥ 1:100 oranında geniş ölçüm aralığı
- Engelleme yoktur, basınç kaybı olmaz
- Mekanik hareketli parça içermez, titreşim yoktur
- Hidrojenle daha yüksek akış hızları
- Kalibrasyonun diğer ortamlara aktarılabilirliği
USM'ler, hidrojen içeriğine göre yapılan sınıflandırmanın yanı sıra, proses gazı uygulamalarında, nakil şebekelerinde ve dağıtım şebekelerinde kullanımlarına göre de farklılaştırılabilir:
Gaz Kalitesi Göstergesi (GQI): Hidrojen içeriğinin belirlenmesi
Ultrasonik gaz akış ölçerler (USM), temel ölçüm değerleri ve gerekli yüksek hassasiyetin yanı sıra başka avantajlar da sunar: USM'de "gaz kalitesi göstergesi" (GQI) uygulamasının hayata geçirilmesi sayesinde, bu cihaz ses hızı (SOS) değerini kullanarak gaz bileşimindeki değişiklikleri tespit etme olanağı sunmaktadır. Hidrojenin son derece yüksek SOS değeri sayesinde, hidrojen içeriğindeki en ufak değişiklikler bile son derece hassas bir şekilde tespit edilebilir. Referans gazın bileşimi veya SOS değeri (hidrojen hariç) biliniyorsa, hidrojen içeriğini de oldukça hassas bir şekilde belirlemek mümkündür. Cihaz, ölçülen SOS değerini referans SOS değeriyle karşılaştırır. Herhangi bir farkın yalnızca hidrojen ilavesinden kaynaklandığı varsayıldığında, hidrojen içeriği doğrudan belirlenebilir. Yaklaşım, USM'nin firmware'inde uygulanan ampirik bir formül aracılığıyla gerçekleştirilir.
%100 hidrojenli alım-satım gaz ölçümüne hazır
Yüksek ses hızı için geliştirilmiş en son teknoloji hidrojen sensörleri, 1000 kHz frekansta çalışan tamamen yeni elektronik sistemler ve yeniden tasarlanmış üretim kontrol ve test prosesleri: Yıllara dayanan ticari ölçüm deneyiminden güç alan Endress+Hauser, DN50'den DN400'e kadar tüm boyutlarda, mali doğruluk sınıfı 1'e sahip, alım-satım amaçlı hidrojen gazı ölçümleri için MID onaylı en modern ultrasonik akış ölçer olan FLOWSIC610'u sunar.
FLOWSIC610 veri iletişimi için standart arayüzlerin yanı sıra, özel bir devreye alma ve servis arayüzüyle donatılmıştır: Bluetooth® uyumlu adaptör sayesinde Bluetooth® özellikli son kullanıcı cihazlarıyla 30 metreye kadar kablosuz bağlantı kurulabilmektedir. Cihaza özel ek adaptörlere gerek yoktur. Alternatif olarak, USB-C arayüzü bulunan kablolu bir adaptör de mevcuttur.
Özet
Ultrasonik gaz akış ölçerler, çok çeşitli uygulamalarda gaz miktarını ölçmek için 20 yılı aşkın bir süredir başarıyla kullanılmaktadır. Buna, farklı hidrojen içeriğine sahip gazlar için yapılan uygulamalar da dahildir. Bu uygulamalarda kullanılan cihazlar ile FLOWSIC ürün ailesinin diğer ürünleri, hacimce %30'a kadar hidrojen içeren doğal gazların faturalandırma amaçlı ölçümü için halihazırda uyarlanmış ve onaylanmıştır. Gaz şebekesi işletmecileri, yenilenebilir kaynaklardan üretilen hidrojeni mevcut gaz şebekelerine besleme, taşıma ve depolama yönündeki eğilimi takip edebilirler – yeni gaz akış ölçerlerine ek yatırım yapmaya gerek yoktur.
USM'nin hata teşhisi seçenekleri, gazın sadece miktarını ölçmekle kalmaz, aynı zamanda niteliğini de belirler. Bu nedenle cihaz, hidrojen için tamamlayıcı bir analiz yöntemi sunmaktadır. Bu yöntem, bazı uygulamalarda ekstraktif gaz kromatografisi gibi pahalı hidrojen belirleme tekniklerinin yerini alabilir.
Daha önceden kurulmuş cihazlar için, hidrojen oranını %30'a kadar artırmanın etkisini değerlendirmek amacıyla cihazın durumunun kontrol edilmesi tavsiye edilir. Eskimenin etkisi, kurulum koşulları ve basınç regülatörü de kontrol edilmelidir. Endress+Hauser'in Servis bölümü bu değerlendirme sürecinde size yardımcı olabilir.
