Zarządzanie zróżnicowaniem jakości gazu w systemach gazowniczych

• Autorzy: Chaczykowski Maciej , Osiadacz Andrzej J.

Identyfikatory

DOI

10.15199/17.2023.2.1

Warianty tytułu

EN

Managing the diversification of gas quality in pipeline networks

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W wielu krajach struktura rynku gazu ulega istotnym zmianom, spowodowanym głównie dążeniem do ograniczenia emisyjności źródeł energii (gaz ze źródeł odnawialnych), rozwojem globalnego i lokalnego handlu gazem (w tym przede wszystkim LNG), działalnością instytucji regulacyjnych (liberalizacja rynków, zasada TPA), czy wreszcie wyzwaniami związanymi z magazynowaniem energii odnawialnej (wodór i syntetyczny metan). Wyżej wymienione procesy prowadzą do wzrostu liczby rozproszonych punktów wejścia w systemie gazowniczym, którym towarzyszy znaczące zróżnicowanie jakości gazu. W artykule dokonano przeglądu nowoczesnych technologii związanych z zarzadzaniem sieciami gazowymi w warunkach zróżnicowanej jakości gazu oraz rozwiązań wspierających wprowadzanie gazów odnawialnych do systemów gazowniczych. Przedstawione zostały przykłady instalacji dostarczających biometan i wodór do sieci, omówiono doświadczenia wybranych krajów w zakresie integracji LNG i gazu sieciowego, oraz przedstawione zostały nowoczesne techniki śledzenia zmian jakości gazu w sieci w oparciu o komputerową symulację sieci.

EN

In many countries, the structure of the gas market is undergoing significant changes, driven mainly by the decarbonization of energy sources (renewable gases), the development of global and local gas trade (including primarily LNG), the activities of regulatory institutions (liberalization of markets, TPA principle), or, finally, the challenges of renewable energy storage (hydrogen and synthetic methane). The above-mentioned processes lead to an increase in the number of distributed entry points in the gas network, accompanied by a significant diversification of gas quality. The article reviews modern technologies related to the management of gas networks under diversified gas quality conditions, and solutions supporting the introduction of renewable gases into the pipeline systems. Examples of biomethane and hydrogen injection plants are presented, the experience of selected countries in integrating LNG and pipeline gas is discussed, and modern techniques for software-based gas quality tracking systems in the networks are presented.

Słowa kluczowe

PL

zarządzanie siecią gazową; jakość gazu; dywersyfikacja źródeł gazu; technologie power-to-gas; komputerowa symulacja sieciowania

EN

gas network operation; gas quality; diversification of gas sources; power-to-gas technologies; network simulation

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Gaz, Woda i Technika Sanitarna
• Rocznik: 2023
• Tom: Nr 2
• Strony: 2--8
• Opis fizyczny: Bibliogr. 40 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Chaczykowski Maciej

• Zakład Systemów Ciepłowniczych i Gazowniczych Politechnika Warszawska

autor

Osiadacz Andrzej J.

• Zakład Systemów Ciepłowniczych i Gazowniczych Politechnika Warszawska

Bibliografia

• [1] Bekkering J., A. A Broekhuis, W. J. T. van Gernert.2010. "Optimisation of a green gas supply chain - A review" Bioresource Technology 101, 450-456.
• [2] Chaczykowski M. 2009. "Sensitivity of pipeline gas flow model to the selection of the equation of state", Chemical Engineering Research and Design 87: 1596-1603.
• [3] Cudny M. 2015. "Technologie power to gas" Praca dyplomowa magisterska, Zakład Systemów Ciepłowniczych i Gazowniczych, Wydział Inżynierii Środowiska, Politechnika Warszawska.
• [4] Gahleitner G. 2013. "Hydrogen from renewable electricity: an international review of power-to-gas pilot plants for stationary applications". Int J Hydrogen Energy 38(5):2039-61.
• [5] Garmsiri S., M. A. Rosen, G. R. Smith. 2014. "Integration of Wind Energy, Hydrogen and Natural Gas Pipeline Systems to Meet Community and Transportation Energy Needs: A Parametric Study" Sustainability 6(5), 2506-26.
• [6] Graf F., T. Kolb. 2012. "Injection of gases from renewable sources into the gas grid in Germany - potentials and limits, in Proceedings of the 25th World Gas Conference" WGC 2012 Kuala Lumpur, Volume 2, Pages 996-1012.
• [7] Grond L., P. Schulze, J. Holstein. 2013. Systems analyses Power to Gas: A technology review, TKI Gas project TKIG01038, [dostęp marzec 2015].
• [8] Guandalini G, S. Campanari, M. C. Romano. 2015. "Power-to-gas plants and gas turbines for improved wind energy dispatchability: Energy and economic assessment" Applied Energy 147 (2015) 117-130.
• [9] Hager T., A. Bentaleb, E. A. Wehrmann. 2012. Simulation System with Calorific Value Tracking for Gas Distribution Grids with an Incomplete Measurement Infrastructure, in: Proceedings of the XX IMEKO World Congress, Busan.
• [10] Helgaker J. F., A. Oosterkamp, L. I. Langelandsvik, T. Ytrehus. 2014. "Validation of 1D flow model for high pressure offshore natural gas pipelines". Journal of Natural Gas Science and Engineering 16 pp. 44-56.
• [11] Hengeveld E. J., W. J. T. van Gernert, J. Bekkering, A. A. Broekhuis. 2014: "When does decentralized production of biogas and centralized upgrading and injection into the natural gas grid make sense?" Biomass. and Bioenergy, Volume 67, August 2014, Pages 363-371. [12] Hoeven T. 1998. Gas Quality Control in Simulation, in: Proceedings of the PSIG 20th Annual Meeting, Denver, CO.
• [13] Hoeven T. 2004. "Math in Gas and the art of linearization", Energy Delta Institute, Groningen.
• [14] Hydrogenics (2015) Materiały ze strony www.hydrogenics.com.
• [15] IGU (2011) Guidebook to Gas Interchangeability and Gas Quality, International Gas Union, August 2011.
• [16] IGU WOC4 (2015) International Gas Union Working Committee 4 Distribution, Committee report.
• [17] ISAAC (2016) Increasing Social Awareness and Acceptance of Biogas and Biomethane. Report on the biomethane injection into national gas grid, Materiały ze strony www. isaac-project.it.
• [18] Jenei A. 2014 Changing European gas markets and the unconventional gas potential, w materiałach: Gas Transport and Storage Forum, Berlin.
• [19] Kavalov B., H. Petri’c, A. Georgakaki. 2009. Liquefied Natural Gas for Europe - Some Important Issues for Consideration, European Commission, Joint Research Centre, Institute for Energy, Luxembourg.
• [20] Kunz O., W. Wagner. 2012. The GERG-2008 Wide-Range Equation of State for Natural Gases and Other Mixtures: An Expansion of GERG-2004, J. Chem. Eng. Data, 57 (11) 3032-91.
• [21] Marcogaz. 2014. EU Gas Quality Harmonisation Implementation Pilot Project, <http://gqpilot.dgc.eu/> [dostęp wrzesień 2015].
• [22] Melaina M. W. O. Antonia, and M. Penev. 2013. Blending Hydrogen into Natural Gas Pipeline Networks: A Review of Key Issues Technical Report NREL/TP-5600-51995, National Renewable Energy Laboratory.
• [23] Müller-Syring G., M. Henel, W. Köppel, H. Mlaker, M. Sterner, T. Höcher. 2013. Entwicklung von modularen Konzepten zur Erzeugung, Speicherung and Einspeisung von Wasserstoffund Methan ins Erdgasnetz. DVGW-Projekt G1-07-10.
• [24] Osiadacz A. J. 1987. Simulation and analysis of gas networks. E. & F.N. Span Ltd., London.
• [25] Osiadacz A. J., M. Chaczykowski. 2011. Metody określania energii zawartej w gazie ziemnym - symulacja rozpływu energii w krajowej sieci przesyłowej, w materiałach VI konferencji TOp-Gaz, Rogów.
• [26] Osiadacz A. J., M. Chaczykowski, Ł. Kotyński, T. Zwiewka. 2012. Symulacja statyczna sieci gazowej miasta Chełmna, w materiałach XV Jubileuszowej Konferencji GAZ-TERM 2012, 14-16 maja 2012 r., Międzyzdroje.
• [27] Osiadacz A. J., Kwestarz M., Chaczykowski M. (2019) Układ oraz sposób dozowania wodoru do sieci gazowej, Nr pat. PL 237532.
• [28] Osiadacz A. J., Kotyński Ł., Chaczykowski M. (2022) Zarządzanie systemem gazowniczym w warunkach zasilania z instalacji power-to-gas. W materiałach 13. Polskiego Kongresu Naftowców i Gazowników, 2-3 czerwca, Bóbrka/Krosno. SITPNiG.
• [29] Rauch R., J. Hrbek, H. Hofbauer. 2014. Biomass gasification for synthesis gas production and applications of the syngas, Wiley Interdisciplinary Reviews: Energy and Environment Volume 3, Issue 4, July/August 2014, Pages 343-362.
• [30] Reuter M. 2013. Power to Gas: Microbial Methanation, a Flexible and Highly Efficient Method; Microb Energy GmbH; Viessmann; w materiałach: Group Exhibit Hydrogen + Fuel Cells, Hannover Messe.
• [31] Ryan M. J., R. L. Mailloux. 1986. Methods for performing composition tracking for pipeline networks, in: Proceedings of the PSIG Annual Meeting, New Orleans, LA.
• [32] Saint Jean M., P. Baurens, C. Bouallou (2014) Parametric study of an efficient renewable power-to-substitute-natural-gas process including high-temperature steam electrolysis, International Journal of Hydrogen Energy 39(30) 17024-39.
• [33] Schiebahn S., T. Grube, M. Robinius, V. Tietze, B. Kumar, D. Stolten. 2015. Power to gas: Technological overview, systems analysis and economic assessment for a case study in Germany, International Journal of Hydrogen Energy, 40(12) 4285-94.
• [34] Schley P., J. Schenk, A. Hielscher. 2011. Gas Quality Tracking in Distribution Grids, in: Proceedings of the International Gas Research Conference, Seoul.
• [35] Smyth B. M., H. Smyth, J. D. Murphy. 2011. "Determining the regional potential for a grass biomethane industry", Applied Energy, 88 (6), pp. 2037-49.
• [36] Thorley A. R. D., C. H. Tiley. 1987. Unsteady and transient flow of compressible fluids in pipelines-a review of theoretical and some experimental studies, International Journal of Heat and Fluid Flow 8 (1), pp. 3-15.
• [37] Uilhoorn F. E. 2009. "Dynamic behaviour of non-isothermal compressible natural gases mixed with hydrogen in pipelines", International Journal of Hydrogen Energy 34 (16), pp. 6722-29.
• [38] Uilhoorn F. E. 2013. A Comparison Between PSRK and GERG-2004 Equation of State for Simulation of Non-Isothermal Compressible Natural Gases Mixed with Hydrogen in Pipelines, Archives of Mining Sciences 58(2) 579-590.
• [39] Winkler-Goldstein R., A. Rastetter (2013) Power to Gas: The Final Breakthrough for the Hydrogen Economy? Green, Volume 3, Issue 1, Pages 69-78.
• [40] Wood D., S. Mokhatab (2007) Natural gas interchangeability in focus as sources of LNG widen, LNG journal, Feb. 2007,14-18.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2024).