水素サミットは水素圧縮における課題と機会を強調する

ジャック・バーク著 2023 年 6 月 8 日

深い技術的なディスカッション、イベントのネットワーキングのハイライト

脱炭素化は、法律や企業の ESG 目標によって推進されるかどうかに関係なく、水素の生産と移動が COMPRESSORTech2 の世界の一部になる可能性があることを意味します。

しかし、COMPRESSORTech2 Hydrogen Summit の講演者によると、水素の最適な使用方法と、冶金からバルブの性能に至るまでのあらゆるものに対する水素の影響については、まだ不明な点が多くあります。 4月下旬にヒューストンで開催されたこのイベントには、bp、アトラスコプコ、クック・コンプレッション、ドーバー・プレシジョン・コンポーネンツなど、さまざまな企業から140人以上の参加者が集まりました。

サミットプレゼンテーション

基調講演

Enbridge Gas Inc. (EGI) の送電事業のオペレーション＆メンテナンスエンジニアリング担当マネージャーである Jeff Falkiner 氏は、午前の基調講演で会議を始め、天然ガス資産を混合水素サービスに再利用する際の重要なエンジニアリング要素を強調しました。

Falkiner は、800,000 馬力を超えるポートフォリオを含む、EGI の保管およびトランスミッション運用におけるすべての圧縮および補助機器のエンジニアリング サポートを担当しています。 現在の職務では、圧縮装置に対する水素の影響とその適合性の評価に深く関わっています。

ファルキナー氏は、カナダのオンタリオ州マーカムでの北米初の水素混合プロジェクトなど、EGIの水素プロジェクトのいくつかについて語った。

この520万ドルのパイロットプロジェクトはカミンズ社との提携で、オンタリオ州の余剰電力を純粋な水素として必要になるまで貯蔵することで、オンタリオ州の電力需給のバランスをとることを目的として2018年に開始された。

2022年1月から、施設からの水素は、マーカムの約3,600の顧客にサービスを提供するエンブリッジ・ガスの既存の天然ガスシステムの一部に注入されている。

同氏は、同社はネットワークの安全性と信頼性を追跡し定量化するために、特定の運用および完全性管理プログラムを作成する必要があると指摘した。 さらに、初期対応者が混合天然ガスの対処方法を理解できるように、初期対応者向けのトレーニング プログラムを開発して提供しました。

午後の基調講演は、オクラホマ州タルサにあるウィリアムズのニュー・エナジー・ベンチャーズ・グループをサポートするエンジニア、ジェイコブ・サレツキー氏によって行われた。 サレツキーは、既存の天然ガス収集、処理、輸送資産の脱炭素化を中心としたプロジェクトの開発と実行をサポートしており、水素、アンモニア、炭素回収、再生可能天然ガス、廃熱回収、公共事業などのエネルギー移行技術にも携わっています。 -スケールソーラー。

同氏は、アンモニアやメタノールなどの水素ベースの燃料には、炭素回収や電気駆動技術などの他の炭素削減手段に比べて利点があると指摘した。

彼はまた、ワイオミング州で行われたレガシークーパー 6V-250 レシプロエンジンの最近のフィールドテストについても語った。 亜酸化窒素、二酸化炭素、メタン、NOX、その他の汚染物質の出力への影響を調べるために、さまざまな割合 (最大 30%) の水素がエンジンの燃料に添加されました。

100% のエンジン トルクにおいて、30% の水素混合物は、完全天然ガスと比較して亜酸化窒素をほぼ 25%、メタンを約 12% 削減しました。 テスト中に増加した唯一の汚染物質は NOX でした。 しかし、サレツキー氏は、エンジンをアップグレードしなくても、燃料をさらに絞り出すことでNOXを削減できるが、それはある程度の範囲にとどまると述べた。

サミットの他の講演者は、水素とガス圧縮に使用される技術に対する水素の影響に関する幅広い話題を取り上げました。 水素は将来のエネルギーミックスにおいて重要な役割を果たすと予想されており、これはガス圧縮業界のあらゆるレベルの関係者にとって見逃せないイベントです。

コンプレッサーの種類

Sundyne 社の PPI 製品担当ディレクターである Peter Roth 氏は、水素に関するさまざまなタイプのコンプレッサーの長所と短所について語りました。 たとえば、遠心圧縮機は非常に大きなガス流量を処理でき、パイプライン、再循環、乾燥の用途に適していますが、圧力比が中程度であることが欠点の 1 つです。 ダイヤフラムコンプレッサーは水素を大気中に漏らすことはありませんが、より大きな流量には使用できません。 Recip コンプレッサーはより大きなガス流量を処理できますが、オイル潤滑ピストンによりガスが汚染される可能性があります。

Sundyne に加えて、Siemens Energy、Rolls Royce Energy Systems、MAN Turbo & Diesel とも協力してきました。

エリオット・グループのシニア・セールス・エンジニア、メアリーベス・マクベイン氏は、水素の生産、輸送、貯蔵のニーズを満たすためのパイプラインと燃料供給システムのインフラへの潜在的な影響について語った。 まず、天然ガスと同等のエネルギーを得るには、より多くの水素の体積流量が必要です。 これは、必要な圧縮ステーションの数、または少なくとも大量のガスを移動させるために必要なエネルギーに影響を与える可能性があります。

ほとんどの場合、水素の圧縮要件は生産から輸送まで同様であり、ブースター ユニット、パイプライン輸送用コンプレッサー、貯蔵圧縮、場合によっては燃料ステーションのポンプやコンプレッサーが必要です。

現在の役割では、マクベインは、LNG コンプレッサー、パイプライン輸送、下流/製油所コンプレッサー、水素および CO2 アプリケーションを含む、北米および南米の加工製品市場をカバーしています。

Burak Bekisli と Paul Modern は、高圧、無潤滑の水素往復圧縮に関連する課題について議論しました。 Bekisli 氏は Dover Precision Components の材料エンジニアリング担当ディレクターであり、Modern 氏は Cook Compression 社のバルブおよび流量制御製品の主任エンジニアです。彼らのプレゼンテーションでは、水素圧縮に関連するいくつかの課題について説明し、ケーススタディを通じてそれらの問題を解決する方法を説明しました。

同氏は、水素市場は主に脱炭素化目標に牽引されて進化していると述べた。 多くの人は、水素を優れたエネルギーベクトルおよび貯蔵媒体とみなしています。

往復圧縮の新しい用途には、保管および輸送の用途、燃料補給およびパイプラインが含まれます。 注目の水素は本質的にシールが難しく、潜在的な漏れ経路を最小限に抑えることが難しく、仕上げと公差が重要です。

彼らはまた、水素用途における PTFE ベースの材料の限界についても深く掘り下げ、高圧では適用が困難であることに注目しました。

フィールドテスト

Cooper Machinery ServicesのJordan Smith氏とHans Mathews氏によるプレゼンテーションでは、ガスエンジンでの水素使用に関する同社の実験と、30%の水素混合燃料で動作する大口径低速一体型エンジンの実地試験が強調された。

彼らは、水素の火炎速度がメタンの約 10 倍と速いため、「ノッキング」を避けるために発火時間を遅らせる必要があると指摘しました。

同社は、Southern Star ガスライン会社と協力して、Cooper-Bessemer GMVH-12 一体型エンジンコンプレッサーのフィールドテストを実施しました。 これまでのテストは成功したと見なされており、改造されていない大口径2ストロークは体積の約30％の水素を処理することができます。

彼らはまた、燃料混合物に少量の水素を添加するだけでも排出量削減につながる可能性があることも発見した。 彼らは、水素が CO 削減では 2:1 のレバーとして機能し、メタン削減では 1.5:1 のレバーとして機能することを発見しました。 水素を添加すると、エンジンの発熱率も向上し、燃焼品質も向上しました。

マイナス面としては、NOX 排出量の増加には緩和戦略が必要であり、二酸化炭素削減量は炭素削減量の 1:1 未満であることです。 そして、水素が増加すると燃料流量も増加します。

マシューズは 1991 年に Tenneco でガス パイプラインと圧縮業界に入社し、2000 年に Hoerbiger に入社するまでエンジニアリング、メンテナンス、分析に 9 年間従事しました。そこで、同社のエンジニアリング サービス (HES) チームの上級副社長兼ゼネラル マネージャーに就任しました。 HES は 2020 年に Cooper に買収されました。

Smith は、Cooper Machinery Services の持続可能性および新興テクノロジー担当副社長です。 彼は圧縮業界で 20 年のベテランであり、Cameron Inc. に在籍中は大型発電およびガス圧縮エンジンの排出削減技術の設計を専門としていました。エンジニアリングおよび販売管理の役割を務め、コロラド州で PE 認定を取得しました。

シーメンス エナジーのテクノロジーおよびイノベーション グループのシニア キー エキスパートであるジョエル サンフォード氏が、シーメンス エナジーのレシプロ コンプレッサー エンジニアリング グループのシニア キー エキスパートであるスティーブ チャイコスキー氏に話を聞きました。

二人は、往復コンプレッサーの信頼性と効率性にとって重要な要素であるバルブの性能について話し合いました。 彼らは、水素は一部の市場で注目を集めているところだが、ガスは多くの産業で数十年にわたって使用されてきたと指摘した。 シーメンスのマグナム バルブは、1997 年に初めて水素用途に適用され、高い差圧と吐出圧力に耐えるように設計されており、圧縮のすべての段階で使用できます。

彼らは、米国の製油所の水素圧縮機に関するケーススタディを紹介しました。 2000 年から 2002 年の間、製油所の 21 台のコンプレッサー (連続運転中の 50 シリンダーを搭載) では、年間平均 16 件のバルブ故障が発生していました。予定外のダウンタイムを避けるために、同社は 3 ～ 4 週間ごとに整備士の乗組員にバルブを交換させるだけでした。

同じ圧縮フリートを使用して、製油所は 2003 年にマグナム バルブを設置し、2007 年までにほとんどのシリンダーにマグナム バルブが装備されました。バルブの故障数は年平均 2 件に減少しました。

IRAの影響

技術プレゼンテーションの後、参加者は「エネルギーインフラの変化する形」と題したパネルディスカッションを聞いた。 Noureen Faizee 氏、戦略および成長担当ディレクター、Worley の水素担当。 Luiz Soriano 氏、Siemens Energy の営業および事業開発マネージャー。 NEA グループの水素経済アメリカ担当販売および製品マネージャーのパトリック・マッカリー氏も参加しました。

パネリストは、インフレ抑制法が代替エネルギーへの設備投資に及ぼす影響と、それが水素圧縮に何を意味するかについて話しました。 インフレ抑制法は、「45V」税額控除として知られる水素製造に対する税額控除を提供しており、クリーンな水素製造または水素製造自体への投資を補助します。 水素製造に伴うライフサイクル排出量が減少するにつれて、45V クレジットの価値は増加します。

短期的には、「45Q」として知られる炭素回収・隔離のための税額控除の拡大も、水素製造に伴う排出削減に大きな効果をもたらす可能性がある。 IRA の税額控除は、炭素の回収と隔離による天然ガスからの水素生産を、炭素の回収と隔離を行わない現在の水素生産と競合させるのにすでに十分であると示唆する人もいる]。

COMPRESSORTech2 は、おそらく 2024 年 4 月にヒューストン地域で再度の水素サミットを開催する予定です。