Štvormesačná reálna prevádzka v obci Blatná na Ostrove ukazuje sľubné výsledky.

Zmena klímy je jednou z najdôležitejších výziev súčasnosti pre ľudstvo a životné prostredie. Pomôcť v riešení by mala Parížska dohoda, ktorej hlavným cieľom je udržať zvyšovanie priemernej celosvetovej teploty výrazne pod 2 °C v porovnaní s predindustriálnymi úrovňami a snažiť sa o obmedzenie tohto zvyšovania do 1,5 °C. Stanovený cieľ sa má dosiahnuť dekarbonizáciou ekonomiky. Uvedené záväzky sú implementované rôznymi stratégiami, napríklad tzv. Hydrogen strategy, a premietajú sa do európskej legislatívy. Na tieto skutočnosti reaguje aj sektor plynárstva, a to snahou o integráciu dekarbonizovaných a obnoviteľných plynov. Medzi takéto partia biometán a vodík.

Projekt H2Pilot

H2Pilot reprezentuje konkrétny príspevok spoločnosti SPP – distribúcia, a. s., (ďalej len SPPD) k snahe transformovať plynárenskú infraštruktúru na Slovensku v budúcom období. Ide o historicky prvú hmatateľnú iniciatívu v spojitosti s aplikáciou vodíka v prevádzkových podmienkach. Prvoradým zámerom SPPD pri projekte H2Pilot je zabezpečiť jeho realizáciu pri maximálnej úrovni bezpečnosti, preto boli prípravná aj realizačná časť projektu riadené s účasťou autority v oblasti posudzovania bezpečnosti pri prevádzke vyhradených technických zariadení so znalosťami a skúsenosťami z obdobných iniciatív, ktoré prebiehali, resp. stále prebiehajú v širšom európskom priestore.

V roku 2020 SPPD oficiálne prijala dokument Vodíková stratégia SPPD, na základe ktorého začala skúmať vplyv vodíka na jednotlivé prvky distribučnej siete a niektoré koncové zariadenia odberateľov. Projekt vyvrcholil v roku 2022 praktickou skúškou v teréne (field test).

Laboratórne testy

Pred praktickými skúškami bolo potrebné vykonať na overenie základných predpokladov niekoľko dôležitých testov.

Test homogenity zmesi

Testom sa overilo, že nedochádza k separácii zmesi zemného plynu (ďalej len ZP) a H2. Test prebiehal v zvislých dlhých potrubiach naplnených homogénnou zmesou ZP a H2.

Na potrubiach boli v rôznych výškach umiestnené ventily na odoberanie vzorky plynu. Počas celého trvania testu (18 týždňov) nedošlo k zmene pomeru plynov. Test potvrdil, že vo výškových domoch nebude na najvyšších poschodiach iba čistý H2, resp. v častiach obcí s väčšou nadmorskou výškou nedôjde pri malých až nulových prietokoch plynu k separácii H2.

Tesnosť zariadení

Tento test overil, že zariadenia, ktoré sú tesné pre čistý ZP, sú tesné aj pre zmes ZP + H2. Zmes sa správa ako káva s mliekom v prasknutej šálke. Ak zo šálky nevytečie biela káva, tak zo šálky nevytečie iba mlieko.

Chemická reaktivita H2

Vodík reaguje s odorantmi obsahujúcimi síru a vytvára sírovodík, ktorý v malej miere spôsobuje koróziu oceľových potrubí. Do budúcna je potrené zabezpečiť bezsírny odorant plynu.

Vplyv na oceľové potrubia

Posudzovanie 20 % zmesi ZP a H2 na oceľové potrubia a zvary stále prebieha.

Test zmesi 10 % H2 a ZP v reálnej prevádzke

Blatná na Ostrove bola vybraná ako vhodná obec z pohľadu dostupnosti z Bratislavy, veľkosti obce (počet odberateľov 300), jednej regulačnej stanice (izolovaná oblasť), kombinácie materiálu plynovodov (plast 20 % a oceľ 80 %), dĺžky siete plynovodov (5 399 m) a prípojok (3 435 m) a štruktúry odberateľov (rodinné domy, byty a malé firmy).

Prípravná fáza

Pred spustením projektu bol vybraný orgán dohľadu TÜV SÜD Slovakia (ďalej len TÜV), ktorý dozeral na:

  • prípravnú časť (odborné posúdenie pripravenosti siete na distribúciu zmesi ZP a H2) a
  • realizačnú časť (úradná skúška primiešavacieho zariadenie pred uvedením do prevádzky, dohľad nad priebehom projektu (výkon dohodnutých opatrení), priebežná a záverečná inšpekčná správa).

SPPD pripravila pre TÜV kompletný majetkový register zariadení, ktoré sú v jej vlastníctve, alebo ktoré prevádzkuje (plynovody, prípojky a ostatné komponenty líniovej časti), úplný prehľad konštrukčnej a prevádzkovej dokumentácie a zoznam vykonaných preventívnych činností v zmysle interných predpisov a vyhlášky č. 508/2009 Z. z. spolu s prehľadom nedostatkov a dôkazom ich odstránenia.

SPPD ďalej spracovala zoznam regulátorov tlaku plynu, meradiel a hlavných uzáverov plynu. Boli skontrolované odberné plynové zariadenia zákazníkov – skontrolovala sa tesnosť a odstránili prípadné netesnosti. Súčasne sa získali a zaevidovali základné informácie o zdrojoch tepla (značka kotla, výrobca, výkon, rok výroby). SPPD zabezpečila  dokladovanie kompatibility zariadení pre zmes 10 % H2 v ZP vo forme stanovísk výrobcov, alebo na základe vedeckých poznatkov.

Nutnou podmienkou použitia zmesi ZP a H2 v domácich spotrebičoch je bezpečné spaľovanie zmesi bez významného vplyvu na samotné spotrebiče, resp. bez akýchkoľvek dodatočných úprav spotrebičov. V odborných publikáciách renomovaných spoločností (Marcogaz, GERG, RWE…) platí všeobecná zhoda – obsah vodíka do 20 % v zmesi nepredstavuje žiadne, resp. minimálne technické riziko pre domáce spotrebiče. Podmienkou zámennosti sú zhodnosť alebo malý rozdiel vo Wobbeho čísle.

Kompatibilita koncových zariadení (zdrojov tepla) sa opierala o prehlásenie o zhode vydané zo strany výrobcov − testovanie kotlov so skúšobným plynom G222 a vlastný výskum výrobcu (napr. Vaillant/Protherm). Zariadenia inštalované o obci sú pripravené na prevádzku − spaľovanie zmesi ZP s 10 % objemom H2 (dodané k 78 % kotlov).

Test v reálnej prevádzke

Kvôli kontinuálnej dodávke zmesi 10 % H2 v ZP do obce bolo vyvinuté špeciálne zmiešavacie zariadenie. Zelený vodík (certifikovaný so zárukou pôvodu) bol dodávaný z tlakových nádob, pričom dávkovanie bolo pravidelne overované chromatografickými meraniami a H2 skenom (online).

Počas projektu sa raz za týždeň vykonával chromatografický rozbor zmesi, raz za mesiac sa kontrolovala tesnosť plynárenských zariadení a dvakrát počas trvania projektu sa skontrolovala úroveň odorizácie zmesi. Dôležitá bola pravidelná kontrola stability spaľovania pri vybraných koncových spotrebičoch, pri ktorej sa vykonali:

  • vizuálna kontrola plameňa (kotol/sporák),
  • skúška zapálenia a zhasínania plameňa,
  • meranie spalín v priestore okolo kotla atmosféricky alebo turbo (ak išlo o kondenzačný kotol, tak aj cez revízny otvor dymovodu).

Reálna prevádzka trvala 4 mesiace.

Zhrnutie

  • Po technickej stránke pracovalo primiešavacie zariadenie spoľahlivo, dávkovalo kontinuálne a v požadovaných objemoch. Vykonané kontrolné chromatografické merania na týždennej báze preukázali homogenitu distribuovanej zmesi (približne 10 % vo všetkých častiach miestnej siete).
  • Vykonané čuchové skúšky a merania tesnosti preukázali kvalitnú a dostatočnú úroveň zaodorizovania siete a tiež tesnosť potrubných rozvodov. Počas testovania nedošlo k degradácii siete.
  • Kontrola najrizikovejších koncových zariadení (približne 30 najstarších atmosférických kotlov a sporákov) preukázala vo všetkých prípadoch pozitívne výsledky – zapálenie, stabilita plameňa, funkčnosť spotrebiča pri 10 % objemu H2 sa nelíšili od podmienok, keď zariadenia pracujú s čistým ZP.
  • Kondenzačné kotly novších typov, ktoré sa nachádzajú v budovách v Blatnej na Ostrove, sú pripravené na prevádzku so zmesou ZP a H2 do výšky 20 % (časť z nich má oficiálnu H2 certifikáciu).
  • Od spustenia až do ukončenia projektu v obci neboli zo strany odberateľov zaznamenané žiadne relevantné hlásenia ani sťažnosti.

Autor článku: Ing. Radovan Illith, PhD., SPP-distribúcia