Tubos de plástico num mundo de hidrogénio verde de amanhã: adequação e operação segura comprovadas em projetos-piloto

A sustentabilidade futura e a aceitação geral da infraestrutura de rede no setor do gás dependem da possibilidade fundamental de continuar a utilizar os sistemas existentes com gás verde e, ainda, de saber se as já hoje baixas perdas de gás podem ser reduzidas a zero. Os sistemas de tubagem em desenvolvimento pelos fabricantes apoiam este processo. Uma transição energética bem-sucedida significa a combinação de segurança de abastecimento e compatibilidade ambiental com proteção climática inovadora e inteligente. Para isso, a Alemanha precisa de alternativas aos combustíveis fósseis ainda utilizados atualmente. Isto aplica-se, em particular, aos combustíveis gasosos e líquidos, mesmo que estes continuem a ser uma parte integrante do sistema energético num país industrializado como a Alemanha por um período mais longo. O hidrogénio como gás assume um papel cada vez mais central no desenvolvimento e conclusão da transição energética. Neste contexto, são discutidas várias abordagens na comunidade especializada: por um lado, uma conversão completa de uma rede para hidrogénio, por exemplo, para aplicações industriais; por outro lado, modelos para a mistura de hidrogénio numa rede de gás existente. A Alemanha, com a sua extensa rede de gás natural e os seus armazenamentos de gás conectados, possui uma infraestrutura de gás bem desenvolvida. Esta deve continuar a ser utilizada para o abastecimento de todos os segmentos de clientes atuais. O hidrogénio poderia funcionar aqui como um elo entre o crescente mundo da eletricidade renovável de hoje e os combustíveis fósseis baseados em moléculas, como o gás natural e o petróleo. Especialmente onde a eletricidade de energias renováveis não pode ser utilizada diretamente, o hidrogénio verde a ser produzido a partir dela abre novos caminhos de descarbonização, também ao resolver o problema de armazenamento do lado da eletricidade. Em caso de excesso de oferta de eletricidade, a eletricidade pode ser transferida com água para hidrogénio através da tecnologia de eletrólise e, em seguida, injetada na rede de gás e nos armazenamentos existentes. As tecnologias de implementação já foram desenvolvidas, algumas ainda em fase de testes em projetos, mas já demonstraram a sua fiabilidade. As instalações e componentes estão atualmente a ser expandidos em termos de capacidade.

Também no domínio da tecnologia de aplicação, os desenvolvimentos estão a progredir. Nos últimos anos, foram realizados numerosos testes de equipamentos a nível nacional e internacional, que mostraram que a maioria dos equipamentos utilizados para o aquecimento funciona de forma segura com uma mistura de até 20% em volume de hidrogénio no gás natural. Para novos equipamentos, os fabricantes estão a desenvolver soluções para lançar no mercado tanto equipamentos de hidrogénio puro como equipamentos de hidrogénio com kits de conversão para a utilização de misturas de gás na proporção de 30/70 (hidrogénio/gás natural). Os clientes das redes de gás terão então a possibilidade de converter os seus edifícios para energia cada vez mais verde, sem grandes necessidades de adaptação no sistema de aquecimento. A infraestrutura invisível, porque subterrânea, para uma conversão ou mistura de hidrogénio também está disponível. Novas obras são necessárias apenas em pequena escala. Os investimentos seriam mínimos. As ações de conversão das redes de gás existentes em todos os níveis de pressão já começaram. O regulamento DVGW foi simultaneamente revisto, complementado e as especificações ainda em falta foram resumidas em novas fichas informativas e de trabalho. A ficha base na área da rede é a ficha informativa DVGW G 221 (M). De acordo com as análises técnicas realizadas até agora pelos operadores de rede, é certo que o novo combustível hidrogénio pode ser transportado através das redes de gás existentes em todos os níveis de pressão até ao cliente final. As normas DIN válidas já fazem referência a isto e confirmam a adequação fundamental. Para a indústria do gás, a adequação fundamental comprovada é de grande importância, pois dos mais de 500.000 km só na Alemanha, 65% das linhas de distribuição e 85% das linhas de ligação doméstica são de plástico (principalmente PE 80, PE 100 e PE 100-RC). Antes de uma conversão da rede, os operadores devem avaliar exaustivamente a infraestrutura de rede instalada, desde os tubos e componentes até às peças. Para este fim, o DVGW publicou as fichas informativas G 407(M) e G 408(M) para a conversão de redes de gás para hidrogénio, com base nas experiências de projetos-piloto. Dependendo do estado da documentação da rede do operador e da mistura planeada, são recomendadas diferentes ações. Entre outras coisas, os operadores de rede são aconselhados a verificar a prontidão para o hidrogénio das redes existentes com a ajuda da base de dados de materiais disponibilizada pelo DVGW no início de 2023. Em princípio, também do ponto de vista da segurança, de acordo com o conhecimento atual, não há razão para questionar a utilização das redes de tubos de plástico para hidrogénio. No entanto, é importante dar novos impulsos tecnológicos no ‘processo de transformação energética’.

Na área dos tubos de plástico, as perdas de metano são muito baixas. No entanto, a permeação de materiais plásticos é repetidamente abordada em todos os níveis nacionais e europeus na transição para o hidrogénio. Os operadores de rede serão futuramente solicitados a identificar esta fonte de perda nas perdas de gás. Uma solução para isso são os tubos de plástico multicamadas com camada de barreira de difusão. Os primeiros testes mostram que as taxas de perda de metano por permeação podem ser reduzidas a zero e, no caso do hidrogénio, em 50% em comparação com os tubos padrão de PE de parede única. Mais testes práticos em tubos multicamadas foram iniciados no âmbito de um projeto de investigação do DVGW. Também as Fragen relativas ao aumento da pressão dos sistemas de tubos de plástico, bem como à inspeção não destrutiva de uniões soldadas, estão na agenda do DVGW. Não haverá um regresso ao mundo exclusivo dos combustíveis fósseis. Em vez disso, haverá uma mudança para mais energia elétrica. No entanto, os primeiros resultados de análises de planeamentos de aquecimento realizados para grandes cidades mostram que um abastecimento de energia exclusivamente elétrico não será eficaz nem do ponto de vista ecológico nem em termos dos investimentos necessários. Estas elaborações estão atualmente a ser discutidas a nível municipal, com resultados abertos. Não se trata de questionar a longo prazo o abastecimento de energia neutra em CO2, mas sim de descrever o caminho para lá de forma segura e sustentável. Para isso, as energias baseadas em moléculas, como o hidrogénio e o biogás, podem desempenhar um papel central em todos os setores, pois a rede de gás existente pode contribuir significativamente para continuar a levar energia aos clientes da indústria, comércio e setor de edifícios.