Od wodoru do wodoru - transformacja gazownictwa w Polsce

• Autorzy: Kroczek Marcin , Kulik Kinga , Barzantny Marcel , Kostowski Wojciech

Identyfikatory

DOI

10.15199/17.2024.4.1

Warianty tytułu

EN

From hydrogen to hydrogen - energy transition in the gas sector of Poland

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono przegląd techniczno-historyczny gazownictwa polskiego w kontekście nadchodzących zmian związanych z użytkowaniem wodoru. Przedstawiono historię transportu różnych paliw gazowych: gazu węglowego i koksowniczego (z dużą zawartością ok. 50% wodoru), gazu ziemnego oraz aktualną problematykę użytkowania biometanu i wodoru (czystego oraz jako domieszki do gazu ziemnego). Przedstawiono także zagadnienia techniczne związane z bezpieczeństwem eksploatacji sieci gazowych dla różnego rodzaju paliw oraz dla sytuacji przestawienia eksploatacji na inne paliwo. Doświadczenie sektora gazownictwa w pracy z mediami palnymi, tworzącymi atmosfery wybuchowe i transportowanymi pod ciśnieniem w rozległej infrastrukturze jest wystarczające, aby sprostać zadaniom obecnej transformacji energetycznej, z perspektywicznym systemem mieszanym wodorowo-biometanowym lub rozdzielonym systemem metanowym i wodorowym.

EN

This review paper presents a technical and historical overview of the Polish gas industry in the context of upcoming changes related to the use of hydrogen. The history of the transport of various gaseous fuels is presented: coal and coke-oven gas (with a high content of approx. 50% hydrogen), natural gas and the current problem of the use of biomethane and hydrogen, (pure and blended with natural gas). Technical issues related to the safe operation of gas networks for different types of fuel and for fuel conversion scenarios are also presented. The experience of the gas sector in working with flammable media, forming explosive atmospheres and transported under pressure in extensive infrastructures is sufficient to meet the tasks of the current energy transition, with a prospective mixed hydrogen-biomethane system or a separated methane and hydrogen system.

Słowa kluczowe

PL

sieci gazowe; historia; wodór; gaz ziemny; transformacja energetyczna

EN

gas networks; history; hydrogen; natural gas; energy transition

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Gaz, Woda i Technika Sanitarna
• Rocznik: 2024
• Tom: Nr 4
• Strony: 2--9
• Opis fizyczny: Bibliogr. 34 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Kroczek Marcin

• Polska Spółka Gazownictwa Sp. z.o.o., Gazownia w Gliwicach
• Politechnika Śląska, Wspólna Szkoła Doktorów

autor

Kulik Kinga

• Politechnika Śląska, Wydział Inżynierii Środowiska i Energetyki

autor

Barzantny Marcel

• Politechnika Śląska, Wydział Inżynierii Środowiska i Energetyki
• BTU Cottbus

autor

Kostowski Wojciech

• Politechnika Śląska, Wydział Inżynierii Środowiska i Energetyki, Katedra Techniki Cieplnej

Bibliografia

• [1] Biomass Media Group, Raport Biogaz i biometan w Polsce 2023.
• [2] Budziński Z. (red.) Historia gazownictwa polskiego od polowy XIX wieku po rok 2000. PZITS, Warszawa 2002.
• [3] Dodds P. E., Demoullin S. 2013. ”Conversion of the UK gas system to transport hydrogen” International Journal of Hydrogen Energy, Volume 38, Issue 18, 2013,Pages 7189-7200, https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2013.03.070.
• [4] European Hydrogen Backbone, https://ehb.eu, (data dostępu 09.04.2024).
• [5] Ez-Zaki, H., Christien, F., Bosch, C., Briottet, L., Bertin, M., Levasseur, O., & Leriverain, A. 2020. "Effect of Hydrogen Content in Natural Gas Blend on the Mechanical Properties of a L485-MB Low-Alloyed Steel" Proceedings of the Volume 6: Materials and Fabrication. Virtual, Online. August 3, 2020. V006T06A085. ASME. https://doi.org/10.1115/PVP2020-21228.
• [6] Englart, S., & Jedlikowski, A. 2023. „Wpływ dodatku wodoru na eksploatację osiedlowej sieci gazowej”. Instal.
• [7] Frużyński A. 2011. ”160 lat gazownictwa na Śląsku 1852-2012”. Zabrze: Górnośląska Spółka Gazownictwa, 2011.
• [8] Frużyński A. 2019. „Historia gazownictwa na Górnym Śląsku”, Rozprawa doktorska. Uniwersytet Śląski.
• [9] Gaykema, E. W., Skryabin, L., Prest, J., & Hansen, B. 2021. „Assessing the viability of the ACT natural gas distribution network for reuse as a hydrogen distribution network”. International Journal of Hydrogen Energy, 46(23): 12280-12289.
• [10] Gburzyńska, M., & Kwaśniewski, M. 2023. „Wodór-niebiesko-zielona rewolucja”. Gaz, Woda i Technika Sanitarna (7-8): 2.
• [11] Huszal, A., & Jaworski, J. 2020. "Studies of the Impact of Hydrogen on the Stability of Gaseous Mixtures of THT”. Energies, 13(23), 6441.
• [12] H2Pilot https://www.spp-distribucia.sk/o-spolocnosti/co-robime/h2-pilot/ (dostęp 12.04.2024).
• [13] Jaworski, J., Kukulska-Zając, E., &. Kułaga, P. 2019. „Wybrane zagadnienia dotyczące wpływu dodatku wodoru do gazu ziemnego na elementy systemu gazowniczego”. Nafta-Gaz, 75(10): 625-632.
• [14] Jaworski, J., Kułaga, P., & Błacharski, T. 2020. „Study of the effect of addition of hydrogen to natural gas on diaphragm gas meters”. Energies, 13(11), 3006.
• [15] Jedlikowski A., Englart S., Skrzycki M. 2023 ”Wpływ dodatku wodoru do sieci gazowej [na] projektowanie instalacji gazowej w budynku mieszkalnym”. Gaz, Woda i Technika Sanitarna (12):10-13.
• [16] Karcz A. 2009. ”Gaz koksowniczy jako surowiec do produkcji wodoru”. Polityka Energetyczna, Tom 12, Zeszyt 1.
• [17] Karta charakterystyki - Gaz Koksowniczy. NOWA Koksownia Częstochowa, 2022.
• [18] Kaszubska, M., & Szer, J. 2022. „Katastrofy budowlane w latach 2004-2020 związane z wybuchem gazu w Polsce”. Materiały Budowlane.
• [19] Kupecki J. (red.) Gospodarka Wodorowa - Raport zespołu nr 4. Zespół ds. Rozwoju Przemysłu OZE i Korzyści dla Polskiej Gospodarki, Warszawa 2020 https://klasterwodorowy.pl/ (dostęp 09.04.2024).
• [20] Kupecki J. (red.) Analiza potencjału technologii wodorowych w Polsce do roku 2030 z perspektywą do 2040 roku w ramach programu priorytetowego nr 5.1.1 Centrum Technologii Wodorowych, Instytut Energetyki, Uniwersytet Warszawski, Instytut Ekologii Terenów Uprzemysłowionych, ,2021 https://klasterwodorowy.pl/ (data dostępu 09.04.2024).
• [21] LOTOS, Tygodnik do rzeczy. (dostęp 09.04.2024) Historia wydobycia ropy i gazu w II Rzeczpospolitej.
• [22] Mouli-Castillo, J., Haszeldine, S. R., Kinsella, K., Wheeldon, M., & Mclntosh, A. 2021. “A quantitative risk assessment of a domestic property connected to a hydrogen distribution network”. International Journal of Hydrogen Energy, 46(29): 16217-16231.
• [23] Nanninga, N. et al. 2012. ”Comparison of hydrogen embrittlement in three pipeline steels in high pressure gaseous hydrogen environments”. International Journal of Hydrogen Energy, https://doi.org/10.1016/j.c0rsci.2012.01.028.
• [24] Nguyen T. T., Beak U. B., Park J., Nahm S. H., Tak N. 2020. ”Hydrogen environment assisted cracking in X70 welding heat-affected zone under a high-pressure hydrogen gas Theoretical and Applied Fracture Mechanics, 109, art. no. 102746 https://doi.org/10.1016/j.tafmec.2020.102746.
• [25] Nguyen T. T. et al. 2020.” Hydrogen embrittlement susceptibility of X70 pipeline steel weld under a low partial hydrogen environment". Int J of Hydrogen Energy, Vol. 45, Issue (43): 23739-53, https://doi.org/10.1016/.ijhydene.2020.06.199.
• [26] Nguyen, T. T., Heo, H. M., Park, J. et al. 2021. ”Fracture properties and fatigue life assessment of API X70 pipeline steel under the effect of an environment containing hydrogen”. J Mech Sci Technol (35): 1445-55 https://doi.org/10.1007/s12206-021-0310-0.
• [27] Nykyforchyn, H., Unigovskyi, L., Zvirko, O., Tsyrulnyk, O., & Krechkovska, H. 2021. “Pipeline durability and integrity issues at hydrogen transport via natural gas distribution network”. Procedia Structural Integrity (33): 646-651.
• [28] Polityka Energetyczna Polski do 2040 r. Ministerstwo Klimatu i Środowiska, Warszawa 2021.
• [29] Polska Strategia Wodorowa do roku 2030 z perspektywą do roku 2040. Ministerstwo Klimatu i Środowiska, Warszawa 2021.
• [30] Romeo, L. M., Cavana, M., Bailera, M., Leone, P., Peña, B., & Lisbona, P. 2022. “Non-stoichiometric methanation as strategy to overcome the limitations of green hydrogen injection into the natural gas grid”. Applied Energy, 309, 118462.
• [31] SEJM (02.05.1919). Ustawa z dnia 2 maja 1919 r. o wyłącznym upoważnieniu Państwa do zakładania rurociągów, służących do prowadzenia gazów ziemnych, regulowania produkcji i zużytkowania ich.
• [32] Vaccariello, E., Trinchero, R., Stievano, I. S., & Leone, P. 2021. "A statistical assessment of blending hydrogen into gas networks”. Energies, 14(16), 5055.
• [33] Wirtualne Muzeum Gazownictwa. (dostęp 09.04.2024). Wirtualne Muzeum Gazownictwa. https://wmgaz.pl/historia-gazownictwa.
• [34] WT-IGG-4501:2023 Infrastruktura do transportu paliw gazowych z domieszką H2. Wytyczne do projektowania, budowy i przebudowy. Izba Gospodarcza Gazownictwa, 2023.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa nr POPUL/SP/0154/2024/02 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki II" - moduł: Popularyzacja nauki (2025).