e-gépész online szaklap

A hidrogénnel kevert földgáz a következő évtizedek tüzelőanyaga

2022. július 12. | Fazakas Miklós | |  0 |

A zöld energiával előállított hidrogén földgázzal való keverése lehetőséget ad arra, hogy a nyáron megújuló energiával előállított és a gáztározókban tárolt zöld hidrogént télen a meglévő gázfogyasztó készülékekben használjuk fel. A hidrogén használat bevezetésének első lépései közé tartozik annak tisztázása, hogy a meglévő, ma üzemelő gázkészülékek milyen mértékű hidrogéntartalom földgázhoz keverését viselik el úgy, hogy a készülékek üzemeltetése jogilag rendezett és biztonságos marad. A szerző megállapítja: megoldható, hogy a ma üzemelő, 2H csoportú gáz eltüzelésére alkalmas gázfogyasztó készülékeket legfeljebb 23 tf% hidrogén tartalmú földgázzal üzemeltessük. 23tf% hidrogén tartalom felett a meglévő gázfogyasztó készülékparkot le kell cserélni.

A cikk a Magyar Épületgépészet 2022/6. számában jelent meg.

Az időjárásfüggő megújulóenergia–termelés növelésének feltétele a kiváltásra rövid időn belül képes energiatermelők teljesítményének kiváltása, az ellátásbiztonság fenntartása érdekében. A váratlanul kieső megújuló energiatermelés pótlására, helyettesítésére leginkább a gázerőművek és a gázfogyasztó készülékek alkalmasak. A tiszta földgázhasználat kivezethető, de ez nem jelenti a gázüzemű energiatermelők kivezetését. A tiszta földgázhasználat kivezetése nem keverendő össze a gázfogyasztó készülékek kivezetésével, mert a gázfogyasztó készülékek egy–két éven belül nem földgázzal, hanem hidrogénnel kevert földgázzal, később tiszta hidrogénnel fognak üzemelni. Ellátásbiztonságot is nyújtó megújuló energiatermelés jelen tudásunk szerint csak olaj– és gázfogyasztó készülékekkel együtt biztosítható, mert a megújulók túltermelését, illetve hirtelen kiesését egyaránt kezelni szükséges. Ha valaki ezt nem veszi figyelembe, az bajba kerül, amire Németország esete is figyelmeztet bennünket. A gázfogyasztók és a megújuló energiatermelők együtt bármely más megoldásnál energiahatékonyabb hibridet alkotnak. A megújuló energiatermelés bővítése csak gázfogyasztókkal együtt képzelhető el, gazdaságilag racionálisan.

A hidrogén földgázhoz keverése átmeneti megoldás a tiszta hidrogén felhasználásához vezető úton. Az első lépéseink egyike a megújuló energiával előállított, azaz a zöld hidrogén elégetése a meglévő gázfogyasztó készülékben.

Ez a cikk hidrogénnel kevert földgázzal üzemelő gázfogyasztó készülékekkel kapcsolatos főbb kérdéseket tárgyalja, nem tér ki a hidrogénnel kevert földgáz szállításával, elosztásával és tárolásával kapcsolatos kérdésekre.

A hidrogén földgázhoz keverése mai ismereteink szerint a megújuló energiával előállított zöld hidrogén felhasználásának egyedül elfogadható többletköltség ráfordítással járó módja. A zöld energiával előállított hidrogén földgázzal való keverése lehetőséget ad arra, hogy a nyáron megújuló energiával előállított és a gáztározókban tárolt zöld hidrogént télen, első lépésként a meglévő gázfogyasztó készülékekben használjuk fel, vagy a megújuló energiaforrások kiesése esetén a gázüzemű csúcserőműveket a korábban megtermelt és tárolt hidrogén tartalmú gázzal, vagy a tárolt tiszta hidrogénnel üzemeltessük. Az éves földgázfelhasználást az is jelentősen csökkenti, ha a nyáron földgáz helyett hidrogén használunk és az így megtakarított földgázt tároljuk a téli időszakra.

A megújuló energiával előállítható hidrogén mennyiségét úgy becsülik, hogy az EU–ban 2024–ben várhatóan előállított hidrogén mennyisége az európai földgázrendszerben csak 5 tf% hidrogén tartalmat eredményezne. A földgázhoz kevert zöld hidrogén tárolható, szállítható és mintegy 20 tf% H2 tartalomig a meglévő gázfogyasztó készülékekben is eltüzelhető. Ezért a meglévő gázfogyasztó készülékek legalább két évtizedig használhatók maradnak, feltételezve, hogy a szolgáltatott gáz hidrogéntartalma akkorra éri majd el a 20 tf%–ot. Az így biztosított két évtizedre szükség is lesz annak érdekében, hogy a tiszta hidrogén használatra felkészüljünk.

A legújabb gázfogyasztó készülékeket már úgy hozzák forgalomba, hogy akár tiszta hidrogén üzemre is átállíthatók, ezért ezek kötelező kivezetése ésszerűtlen lenne, egy ilyen döntés környezetvédelmi szempontokkal nem támasztható alá.

A zöld hidrogénnek a meglévő gázfogyasztó készülékekben történő egyszerű eltüzeléséhez képest minden más ismert felhasználási lehetőség, például hidrogén üzemű autók előállítása, elfogadhatatlanul költséges. Az előbbieket a hidrogén minél nagyobb arányú felhasználását célzó EU–s projektek résztvevői is belátták, így a földgázhasználat a zöld energiával foglalkozók körében, mint átmeneti megoldás visszakerült a középtávon elfogadható kategóriába. A hidrogén várható bekeverésének lehetőségét jelzi a hidrogénnel kevert földgáz tárolásával és szállításával kapcsolatos projektek igen jelentős száma Európában, és az is, hogy olyan rendelést, amely a hidrogén tartalom meghatározására is alkalmas kromatográfra vonatkozik, már csak 2027–es évi teljesítési időre igazolnak vissza a gyártók.

A megújuló energiatermelők és a kiváltásukra képes gázfogyasztók természetes párost képeznek, mert szükség van a megújuló energiatermelés megszűnése esetén a kiváltásra képes gázfogyasztókra és arra is, hogy a megújuló energiával előállított hidrogént ezekben a gázfogyasztókban ésszerű többletköltséggel tudjuk felhasználni.

Az előbbiek következtében előtérbe kerültek a hidrogénnel kevert földgáz előállításával, szállításával, tárolásával és felhasználásával kapcsolatos kérdések.

Az európai szabványosító műszaki bizottságok az Európai Bizottságtól megbízást kaptak miden olyan szabvány átdolgozására, amely a hidrogén előállításában, a hidrogénnel kevert gáz, vagy tiszta hidrogén szállításában, tárolásában, felhasználásában érintett. A bizottságok feladata, hogy dolgozzák ki az európai szabványoknak azokat a módosításait, amelyek alkalmazásával a szabvány alkalmazási területébe tartozó készülékek megfelelősége hidrogénnel kevert földgáz, illetve tiszta hidrogén használata esetén is kimutatható. Így ezeknek a szabványoknak az alkalmazásával igazolható a készülékek jogszabályi követelményeknek való megfelelősége.

A hidrogén használat bevezetésének első lépései közé tartozik annak tisztázása, hogy a ma üzemelő gázfogyasztó készülékeink milyen mértékű hidrogéntartalom földgázhoz keverését viselik el úgy, hogy a készülékek üzemeltetése jogilag rendezett és biztonságos marad.

A cél a földgázhasználat arányának fokozatos csökkentése, hosszú távon a tiszta hidrogén használatának bevezetése, ami nyilvánvalóan nem egyenlő a gázfogyasztó készülékek kivezetésével. Tisztában kell lennünk azzal, hogy a hidrogénnel kevert földgáz és a tiszta hidrogén használatának műszaki feltételei még nem kidolgozottak, de várhatóan reális költségekkel megoldható feladatról van szó.

Nem véletlen, hogy a CEN/TC 109 Gázkészülékek Európai Szabványosító Műszaki Bizottságnak van egy Hibridek elnevezésű munkacsoportja. A gázfogyasztó készülékből és hőszivattyúból álló hibridek energiahatékonysága akár 30%– kal is jobb lehet a tisztán gázzal, vagy tisztán hőszivattyúval üzemelő megoldásoknál. A magyarországi háztartások jelentős részében meglévő felhasználói gázüzemű berendezéseket levegős hőszivattyúkkal kiegészítve olyan hibrid rendszerek alakíthatók ki a tisztán hőszivattyús megoldásoknál lényegesen kisebb beruházási költséggel, amelyekben a tiszta hőszivattyús megoldásokhoz képest megközelítőleg 50%–os teljesítményű hőszivattyúk szükségesek. Az ún. bivalenciaponthoz tartozó külső hőmérséklet alatt a felhasználói gázüzemű berendezések üzemeltetése gazdaságosabb az elfogadható beruházási költséggel telepíthető levegő–levegő típusú hőszivattyúknál, továbbá a hőszivattyúk teljesítménye egy ilyen rendszerben jobban illeszkedik a hőigényhez, kevesebbszer kapcsolnak ki–be, aminek következtében élettartamuk megnő.

Ebben a rendszerben a hőszivattyú kizárólag 0 °C külső hőmérséklet feletti üzemeltetésével elkerülhetők a hőszivattyú kültéri egységének egyébként szokásos lefagyási ciklusai is. Ráadásul ebben a rendszerben nincs szükség, vagy csak minimális mértékben van szükség az elektromos hálózat teljesítményének bővítésére, ellentétben a tisztán hőszivattyús megoldással, ahol alacsony külső hőmérsékleten az elektromos teljesítmény igény rendkívüli mértékben, a négy–ötszörösére nő, a hőigény megnövekedésének és a COP értéke (coefficience of performance) drasztikus csökkenésének kulminálódó hatására, ami jelentős elektromos hálózatbővítést és költséget generál. Mindezek fényében vajon miért kellene a meglévő felhasználói berendezéséket és az azokat kiszolgáló meglévő gázinfrastruktúrát felhagyni? A hőszivattyúkkal kiegészített meglévő felhasználói berendezések, mint hibrid rendszerek a tisztán hőszivattyús megoldásoknál gazdaságosabban, sokkal jobb üzemeltetési feltételek között üzemeltethetők, beruházási költségük töredéke annak, mintha a gázfűtés helyett tisztán hőszivattyús megoldásra váltana valaki. Azzal, hogy az előbbiek szerinti hibrid rendszerekben a gázfogyasztó készülékek hidrogénnel kevert földgázzal, később tiszta hidrogénnel üzemelnek, a CO2–kibocsátás csökkentésében lényegesen kisebb költséggel, lényegesen jobb hatásfok érhető el. A hibrid megoldás a lakosság gazdasági erejéhez is a legjobban illeszthető megoldást eredményez. Azaz csak olyan érvek ismertek, amelyek a hibrid megoldások mellett szólnak.

A hidrogén földgázhoz keverésének jogszabályi kérdései a meglévő gázfogyasztó készülékek vonatkozásában

A tanúsítási körbe tartozó, 2H csoportú gáz felhasználására tanúsított gázfogyasztó készülékek esetében a hidrogénnel kevert földgázzal történő üzemeltetés jogi alapja, hogy a készülék a felhasználói berendezés létesítéskor, vagy átalakításkor (például a készülékcsere időpontja) hatályos előírásnak megfelelt és meg kell felelnie később is.

Az előírások szerint a gázfogyasztó készülékek biztonságosan üzemeltethetők maximum 23% hidrogén tartalmú földgáz–hidrogén keverékkel. A felhasználó, illetve az ingatlantulajdonos feladata, hogy a 23% hidrogén tartalmú gáz eltüzelésére alkalmas minősítéssel rendelkező gázfogyasztó készülék megfelelő műszaki állapotát a létesítéskor hatályos előírási környezetben a készülék élettartama alatt fenntartsa. Ezért a hidrogén földgázhoz történő keverése esetén a használatban lévő gázfogyasztó készülékek vonatkozásában nincs szükség újabb megfelelőség tanúsítási eljárásra, tanúsítványra vagy bármiféle újabb engedélyre.

Magyarországon a gyártási, forgalomba hozatali engedéllyel, vagy EU–típusvizsgálati tanúsítvánnyal igazolt megfelelőség alapján használatba vett gázfogyasztó készülékek esetében több, mint fél évszázadra visszamenően ún. határgázokkal történő vizsgálatokkal kell igazolni a gázfogyasztó készülékek biztonságos üzemét. A határgázok között, az EN 437 szabványban és a megfelelő korábbi magyar szabványokban minden esetben megtalálható a legalább 23% hidrogént tartalmazó „visszagyulladás” határgáz. Több mint fél évszázadra visszatekintve megállapítható, hogy a ma „tanúsítási körbe tartozó”–ként azonosítható gázfogyasztó készülékek, tehát azok a gázfogyasztó készülékek, amelyek ma az európai gázkészülék rendelet, a GAR, a 2016/426/EU (március 9.) rendelet hatálya alá tartoznak, vagy tartoznának, ha ma hoznák őket forgalomba, olyan megfelelőség igazolással rendelkeznek, amely szerint ezek a gázfogyasztó készülékek mindegyike a 2H gázcsoportban legfeljebb 23% hidrogén tartalmú gázzal biztonságosan képes üzemelni.

Az üzemelő gázfogyasztó készülékek tanúsítási körbe tartoznak. Kivételt azok a gázfelhasználó berendezések jelentenek, amelyek esetében az igen nagy teljesítmény miatt a palackos gázokkal történő vizsgálatok nem lehetségesek, ezért vizsgálatuk csak haszongázzal végezhető. Ezek esetében az alkalmasságot helyszíni vizsgálattal kellett és kell majd igazolni, minden olyan esetben, amelyet eddig nem végeztek el, például abban az esetben, ha olyan hidrogén–földgáz keverékkel üzemeltetik a berendezést, amelyre vonatkozóan nem áll rendelkezésre megfelelőség–igazolás. Így jogilag nincs akadálya, illetve megoldható, hogy az üzemelő, 2H csoportú meglévő gázfogyasztó készülékeinket legfeljebb 23 tf% hidrogén tartalmú földgázzal üzemeltessük. 23 tf% hidrogéntartalom felett a meglévő gázfogyasztó készülékeket le kell cserélni. Ezért tervezik maximum 20 tf% hidrogéntartalomig a hidrogén földgázhoz keverését.

A hatályos jogszabályi környezetben esélytelen, hogy az üzemelő gázfogyasztó készülékek megfelelőségét 23 tf%– nál nagyobb hidrogén tartalmú gáz esetére lehessen igazolni. Ennek egyik oka, hogy az üzemelő gázfogyasztó készülékek többsége esetében a gyártó, amely kezdeményezhetne egy ilyen vizsgálatot és amely biztosítani tudná például a megfelelőség tanúsításhoz szükséges azonosítási dokumentációt, már nem létezik, vagy a létező gyártó nem vállalkozik ilyen feladatra. A másik ok, hogy egy új gázcsoportra érvényes megfelelőség igazolás feltétele a hatályos előírásoknak való megfelelés, aminek teljesítése esélytelen.

A hatályos jogszabályoknak való megfelelés gyakorlatilag azt jelenti, hogy az üzemelő gázfogyasztó készülékeknek a vonatkozó európai készülékszabványok hatályos verziójának és a hatályos ErP előírásoknak kellene megfelelnie, ami nyilvánvalóan nem teljesíthető, többek között a korábban gyártott gázfogyasztó készülékek a mai előírásoknál lényegesen nagyobb NOx kibocsájtása és az előírtnál kisebb szezonális hatásfoka miatt. A készülék hatásfokának és NOx kibocsájtásnak megváltoztatásán csak a készülék konstrukciójának alapvető megváltoztatásával, azaz végeredményben készülékcserével lehet segíteni. A gáz hidrogén tartalmának 23 tf% fölé növelésének jelenleg még akadályát képezi annak az európai követelményrendszernek a hiánya, amely még csak előkészítési fázisban van. Például még nincs elfogadott követelményrendszer arra vonatkozóan, hogy a szolgáltatott gáz 30%–os hidrogén tartalmához milyen összetételű határgázok tartoznak.

Gyakorlati kérdések

A hidrogénnel kevert földgáz üzemre történő áttérésnek várhatóan gyakorlati nehézségei is lesznek, amelyeket megfelelő felkészüléssel kezelni lehet:

  • Elhasználódott, karbantartandó gázfogyasztó készülékek
    A kezelendő kérdések egyike, hogy a maximum 23% hidrogén tartalommal történt vizsgálat egy új, rendszeresen karbantartott gázfogyasztó készülék esetében igazolta a megfelelőséget. Több évtizedes üzemeltetés alatt például az égő kerámiáinak rögzítése kilazulhat, az égő belsejében lévő járatok porral telítődhettek, így a hidrogén tartalom növelésével előfordulhat, hogy tiszta földgázzal még nem, de a hidrogén hozzákeverése következtében növekvő visszagyulladási hajlam miatt már 23%–nál kisebb hidrogén taralom esetén is bekövetkezik a visszagyulladás. A visszagyulladás azt jelenti, hogy az égés átterjed az előkeveréssel üzemelő gázégő belsejébe, ami koromképződéssel, a tökéletlen égés miatt nagymennyiségű szénmonoxid képződéssel jár. A koromképződés következményeként a rendeltetésszerű égéstermék utak elzáródnak, az égéstermék a felállítási helyiségbe áramolhat, azaz nem megengedhető, veszélyes üzemállapot alakulhat ki.

Azoknak a gázfogyasztó készülékeknek az esetében, amelyeket a gyártói előírás szerint, a helyszínen vezetékes gázzal kell beszabályozni, az égéstermék széndioxid– vagy oxigéntartalma szerint beavatkozások szükségesek, abban az esetben, ha beszabályozás olyan helyen történik, ahol a gáz hidrogént tartalmaz, vagy hidrogént tartalmazhat. A tanúsítási körbe tartozó gázfogyasztó készülékek megfelelőség– vizsgálata tekintetében több mint fél évszázada bevezetett gyakorlat, hogy a készüléket annak a gázcsoportnak az 1. ábrán „V”–vel jelölt vonatkoztatási gázával kell beszabályozni, amelyet a készülék adattábláján feltüntetnek. A vizsgálatok során a készülék beállításának változtatása nélkül, a vonatkoztatási gázt rendre az egyes határgázokra kell kicserélni, amelyekkel a készüléknek biztonságosan kell üzemelnie. A vizsgálatok folyamatát az 1. elvi ábra szemlélteti. A „H”–val jelölt határgázok, mint sarokoszlopok határolják azt a gázminőségi területet, amelyen belül a forgalomba hozhatóság feltételeként elvégzett vizsgálatok igazolják a gázfogyasztó készülék biztonságos üzemét a használat során.

1. ábra

A gázfogyasztó készüléket az ismételt beszabályozások során is a vonatkoztatási gázzal, vagy a vonatkoztatási gázzal történt beszabályozásnak megfelelően kellene beszabályozni. A gázfogyasztó készülék biztonságos üzemeltethetősége akkor igazolt, ha a vonatkozatási gázzal beszabályozott gázfogyasztó készüléket olyan gázzal üzemeltetik, amelynek minősége a határgázok által határolt területen belül van.

Az előbbieknek megfelelően a vizsgálógáz (EN 437) és a szolgáltatott gáz minőségére vonatkozó szabványoknak és jogszabályoknak harmonizálniuk kell egymással.

A leírt vizsgálati rendszer nem igazolja a gázfogyasztó készülékek megfelelőségét azokra az esetekre, amikor a gázfogyasztó készüléket nem a gázcsoport vonatkoztatási gázával szabályozták be, például abban az esetben, ha a beszabályozás a vezetékből aktuálisan kiáramló, az ábrán „A”–val jelölt gázzal történik, majd a szolgáltatott gáz minőségét a „B”–vel jelölt minőségre változtatják. A helyszínen vezetékes gázzal beszabályozott gázfogyasztó készülékek megfelelő működése azzal a gázösszetétellel igazolt, amely a vezetékből a beszabályozáskor éppen kiáramlott. A helyszínen végzett beszabályozás rendszere megfelelően működött addig, amíg a gáz ugyanabból a forrásból származott. Napjainkban azonban egyre gyakrabban fordulnak elő jelentős gázminőség változások a gázforrás változtatása és hamarosan a hidrogén hozzáadása következtében.

Az elmúlt években elvégezett statisztikai jellegű vizsgálatok eredményei szerint a helyszínen, vezetékes gázzal beszabályozott gázfogyasztó készülékek megfelelően üzemeltek, ha a gázminőséget a gáz Wobbe–számának 4 – 3,7 MJ/m³ szélességű sávján belül tartották. Ezek a statisztikai jellegű vizsgálatok nem annyira egzaktak, mint a korábban leírt határgázokkal történő vizsgálatok, hiszen nem terjedtek ki valamennyi üzemelő gázfogyasztó készülékre és az összes lehetséges gázminőségre, amelyekkel a készülékek beszabályozása megtörténhet. Másrészt az előbbiek szerint a 2H gázcsoport 9 MJ/m³ szélességű sávja helyett ezek a vizsgálatok csak egy szűkebb Wobbe–szám szélességű gázminőség tartományra igazolják a gázfogyasztó készülékek megfelelőségét. A gázfogyasztó készülékek helyszíni beszabályozása az előbbiek alapján egy korábbitól eltérő biztonsági rendszerként azonosítható, amely a szolgáltatott 2H csoportú gázminőségnél (EN 437 szerintinél) szűkebb, 4 MJ/m³ szélességű sávját feltételezi.

A tagállamok többsége esetében megállapítható, hogy a gázminőség eddig éppen belül marad a 4 MJ/m³ szélességű tartományon, így nem is fordultak elő komolyabb üzemeltetési problémák. Magyarországon a gázminőség tartományok néhány területen 4 MJ/m³–nél már most is szélesebbek, 20 tf% hidrogén hozzáadása 2,5 MJ/m³–rel csökkenti a gáz Wobbe– számát a tiszta metán Wobbe–számához képest, amellyel a 4 MJ/m³ sávszélességből beavatkozás nélkül mindenképpen ki fogunk lépni.

A gázfogyasztó készülék gázösszetétel–változás következtében bekövetkező nem megfelelő működését a használó a gázfogyasztó készülék hibájaként fogja azonosítani, amelyet a gázszerelő a készülék újbóli beszabályozásával fog orvosolni. Így nem derül fény arra, hogy a készülék nem megfelelő működése a gázminőség változása miatt következett be. Ez a gázminőség változás azonban a 2H gázcsoportra előírt gázminőségen belül marad. Ezért a gázértékesítő nem jelölhető meg a hiba okozójaként. Megoldás lehet a gáz hidrogéntartalmának közel állandó értéken tartása, így az átszabályozott gázfogyasztó készülékeket nem szükséges ismételten átszabályozni, amikor a hidrogén hozzáadása szünetel. A másik megoldási lehetőség a gázfogyasztó készülékek vonatkoztatási gázzal történő beszabályozása, amely esetben a 2H gázcsoport teljes 9 MJ/m³ szélességű sávjában elvárható a gázfogyasztó készülékek megfelelő működése, amivel a maximum 20 tf% hidrogén hozzáadása is kezelhető.

Az előbbiekre tekintettel a sávszélesség a szakirodalomban jelenleg leggyakrabban használt fogalom, amely a szolgáltatott gáz felső Wobbe–számának legnagyobb és legkisebb értéke közötti tartomány szélessége. A felső Wobbe–számot a gáz égéshőjének a levegőhöz viszonyított relatív sűrűségének négyzetgyökével történő osztásával kapjuk. Az azonos Wobbe–számú, de eltérő összetételű gázokkal a gázfogyasztó készülék hőterhelése azonos. Ezért a Wobbe–szám a gázellátás legfontosabb minőségi paramétere. AZ EN 437 szabvány szerint a 2H gázcsoport felső Wobbe száma 45,66 és 54,76 MJ/m³ (1013,25 mbar és 15 °C) közötti érték. Az alsó érték a G23 jelű lángleszakadás határgázának, a felső érték a G21 jelű tökéletlen–égés és koromképződés határgázának felel meg, míg a beszabályozáshoz használandó G20 jelű, 100% metánt tartalmazó vonatkoztatási gáz felső Wobbe–száma 50,72 MJ/ m³. Az előbbiek szerint a 2H gázcsoport Wobbe–szám tartománya 9 MJ/m³ szélességű.

Az egyes országok hidrogén bekeverésének hatását vizsgáló minta–projektjeinek eredményei a gázfogyasztó készülékek várható viselkedése tekintetében nem általánosíthatók. Az orosz földgáz összetétele a vonatkoztatási gáznak megfelel, így Magyarország ebből a szempontból előnyös helyzetben van más európai országokhoz képest, annak következtében, hogy a helyszínen beszabályozandó gázfogyasztó készülékek döntő részének beszabályozása megfelel a vonatkoztatási gázzal történt beszabályozásnak. Az előbbiek alapján belátható, hogy az eltérő beszabályozási állapotok miatt az egyes országok hidrogén bekeverésének hatását vizsgáló minta–projektek eredményei, a gázfogyasztó készülékek várható viselkedése tekintetében nem általánosíthatók.

A vonatkoztatási gázzal beszabályozott készülékektől elvárható, hogy a gázcsoport teljes Wobbe–szám tartományában megfelelően működjenek, míg a helyszínen, földgázzal beszabályozott készülékektől ez nem várható el. A leírtak a készülékhez mellékelt dokumentáció előírása szerint, a helyszínen beszabályozandó gázfogyasztó készülékekre vonatkoznak.

Az 1. táblázat a 2H gázcsoport vizsgálógázainak és az immár 4. gázosztályként azonosított „100%” hidrogén tartalmú „Y” gázosztály vonatkoztatási gázának főbb paramétereit tartalmazza. (A gázcsoport „Y”–nal való jelölése az angol „hydrogen” szó második betűjéből származik, tekintettel arra, hogy a „H” jelölés már foglalt volt, amely az angol „high” szó első betűjéből származik és a 2. gázosztály (a földgáz osztály) „magasabb” fűtőértékű, illetve Wobbe–szám tartományú csoportját, a 2H gázcsoportot jelöljük vele.) A táblázatban kék mezőben szerepelnek a 2H minőségű gázszolgáltatásra vonatkozó, MSZ 1648:2016 szabványban szereplő felső Wobbe számra vonatkozó adatok is.

1. táblázat

Szóba került egy 2Y20 jelű gázcsoport bevezetésének lehetősége is, amelynek vonatkoztatási gáza 20 tf% hidrogént és 80 tf% metánt tartalmazna. Egy ilyen gázcsoport bevezetésének jelenleg nincs sok értelme, mert egyfajta köztes megoldás lenne a jelenleg üzemelő gázfogyasztó készülékek és a tiszta hidrogénnel üzemeltethető gázfogyasztó készülékek között.

Az üzemelő gázfogyasztó készülékeknek csak töredékét lehet a hatályos követelményeknek megfeleltetni a 2Y20 jelű gázcsoportra vonatkozóan. Jelenleg a tiszta hidrogénnel üzemelő megoldások fejlesztése a cél. A 2Y20 gázcsoport egyfajta tartalék megoldás lehet arra az esetre, ha a tiszta hidrogén használata valamely okból ellehetetlenül.

A vonatkoztatási gázzal történt beszabályozásnak megfelelően beszabályozott „hagyományos” gázfogyasztó készülékek

Azok a részleges előkeverésű égővel ellátott gázfogyasztó készülékek, amelyek beszabályozása nem égéstermék–elemző műszerrel, hanem például a gázcsoporthoz tartozó furatméretű gyári fúvóka beszerelésével és a fúvóka előtti gáznyomás beállításával történik, a gázcsoport vonatkoztatási gázával beszabályozottnak tekintendők. Ezektől a hagyományos gázkészülékektől, mivel beszabályozásuk megfelel a vonatkoztatási gázzal történt beszabályozásnak, elvárható, hogy a 2H gázcsoport teljes gázminőségi területén megfelelően működjenek, függetlenül attól, hogy a gázminőség változását a szolgáltatott gáz forrásának megváltozása, például a vezetékes gáz helyett az LNG szolgáltatása való áttérés, vagy hidrogén hozzáadása okozza, feltételezve a gázfogyasztó készülékek karbantartott állapotát. Előbbi a részleges előkeverésű, atmoszférikus égővel rendelkező, hagyományos gázfogyasztó készülékekre jellemző. Így a „hagyományos” gázfogyasztó készülékek a 2H gázcsoport teljes Wobbe–szám tartományában üzemképesek, ami magában foglalja 20tf% hidrogén hozzáadásának lehetőségét is.

Veszélyek a hidrogén földgázhoz keverése esetén

A hidrogén hozzáadása, a földgáztól jelentősen eltérő egyéb paraméterei, például a sűrűsége ellenére, a Wobbe–számra nincs jelentős hatással. A metánhoz 20% hidrogént hozzáadva a Wobbe–szám csak 2,54 MJ/m³–rel csökken a tiszta metán 50,76 MJ/m³–es felső Wobbe–számához képest. Azonban az esetben, ha egy helyszínen beszabályozandó gázfogyasztó készülék esetén az előírt λ=1,2 értéket 20 tf% hidrogéntartalmú gázellátás esetén állítja be az égéstermék oxigéntartalmának mérése alapján az üzembe helyező, akkor a hidrogén hozzáadás megszűnése esetén λ értéke 1,15–re csökken, ami veszélyes mennyiségű szénmonoxid–képződést idézhet elő. Az üzembe helyező nem tudja, hogy a vezetékből a beszabályozáskor 20% hidrogén tartalmú gáz, tiszta metán, vagy a vonatkoztatási gáztól eltérő összetételű más, de 2H minőségű földgáz áramlik–e ki. Ha az aktuális gázminőségre vonatkozó információval rendelkezne az üzembe helyező, akkor is hiányoznának azok a gyártói előírások, amelyek alapján a vonatkoztatási gáztól elérő minőségű gázzal ezek a gázfogyasztó készülékek úgy szabályozhatók be, hogy a beszabályozásuk a vonatkoztatási gázzal történt beszabályozásnak feleljen meg.

A CO2 alapú beszabályozás korábban leírt következményei és a gáz hidrogéntartama változásainak hatásai összeadódhatnak, ezért a helyszínen beszabályozandó gázfogyasztó készülékek beszabályozási előírásait különösen ajánlott felülvizsgálni.

Látható, hogy az interoperábilis gázellátás és a hidrogén földgázhoz keverése ugyanahhoz a problémakörhöz vezet. A két hatás összeadódik. A helyszínen vezetékes gázzal beszabályozott gázfogyasztó készülékek esetében a 4 MJ/m³ sávszélességű gázszolgáltatást a hidrogén hozzáadás ellenére is fenn kellene tartani, amire kicsi az esély.

Mindkét problémakör legjobb megoldása a vonatkoztatási gázzal történt beszabályozásra visszavezetett gázfogyasztó készülék beszabályozás lenne.

FöldgázGázellátásHidrogénMagyar Épületgépészet

Hozzászólás

A hozzászóláshoz be kell jelentkeznie.

Facebook-hozzászólásmodul