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Die europaische Gasinfrastruktur wird disruptiv in ein zukunftiges dekarbonisiertes Energiesystem verändert; ein Prozess, der angesichts der jüngsten politischen Situation beschleunigt werden muss. Mit einem wachsenden Wasserstoffmarkt wird der pipelinebasierte Transport unter Nutzung der bestehenden Erdgasinfrastruktur wirtschaftlich sinnvoll, trägt zur Erhöhung der öffentlichen Akzeptanz bei und beschleunigt den Umstellungsprozess. In diesem Beitrag wird die maximal technisch machbare Einspeisung von Wasserstoff in das bestehende deutsche Erdgastransportnetz hinsichtlich regulatorischer Grenzwerte der Gasqualität analysiert. Die Analyse erfolgt auf Basis eines transienten Tracking-Modells, das auf dem allgemeinen Pooling-Problem einschließlich Linepack aufbaut. Es zeigt sich, dass das Gasnetz auch bei strengen Grenzwerten gen ̈ugend Kapazität bietet, um für einen großen Teil der bis 2030 geplanten Erzeugungskapazität für grünen Wasserstoff als garantierter Abnehmer zu dienen.
Die europäische Gasinfrastruktur wird disruptiv in ein zukünftiges dekarbonisiertes Energiesystem verändert; ein Prozess, der angesichts der jüngsten politischen Situation beschleunigt werden muss. Mit einem wachsenden Wasserstoffmarkt wird der pipelinebasierte Transport unter Nutzung der bestehenden Erdgasinfrastruktur wirtschaftlich sinnvoll, trägt zur Erhöhung der öffentlichen Akzeptanz bei und beschleunigt den Umstellungsprozess. In diesem Fachbeitrag wird die maximal technisch machbare Einspeisung von Wasserstoff in das bestehende deutsche Erdgastransportnetz hinsichtlich regulatorischer Grenzwerte der Gasqualität analysiert. Die Analyse erfolgt auf Basis eines transienten Tracking-Modells, das auf dem allgemeinen Pooling-Problem
einschließlich Linepack aufbaut. Es zeigt sich, dass das Gasnetz auch bei strengen Grenzwerten genügend Kapazität bietet, um für einen großen Teil der bis 2030 geplanten Erzeugungskapazität für grünen Wasserstoff als garantierter Abnehmer zu dienen.
For industries like the cement industry, switching to a carbon-neutral production process is impossible. They must rely on carbon capture, utilization and storage (CCUS) technologies to reduce their production processes’ inevitable carbon dioxide (CO2) emissions. For transporting continuously large amounts of CO2, utilizing a pipeline network is the most effective solution; however, building such a network is expensive. Therefore minimizing the cost of the pipelines to be built is extremely important to make the operation financially feasible. In this context, we investigate the problem of finding optimal pipeline diameters from a discrete set of diameters for a tree-shaped network transporting captured CO2 from multiple sources to a single sink. The general problem of optimizing arc capacities in potential-based fluid networks is already a challenging mixed-integer nonlinear optimization problem. The problem becomes even more complex when adding the highly sensitive nonlinear behavior of CO2 regarding temperature and pressure changes. We propose an iterative algorithm splitting the problem into two parts: a) the pipe-sizing problem under a fixed supply scenario and temperature distribution and b) the thermophysical modeling, including mixing effects, the Joule-Thomson effect, and heat exchange with the surrounding environment. We demonstrate the effectiveness of our approach by applying our algorithm to a real-world network planning problem for a CO2 network in Western Germany. Further, we show the robustness of the algorithm by solving a large artificially created set of network instances.