Hydrogen conversion of existing pipelines: integrity solutions

Capa

Citar

Texto integral

Resumo

Background: In the global transition to low-carbon energy, hydrogen is becoming an important energy carrier. Adapting existing pipelines for hydrogen transportation can reduce costs and accelerate the development of hydrogen infrastructure. However, the use of pipelines in a hydrogen environment is associated with risks such as hydrogen embrittlement and metal cracking. Kazakhstan still lacks practical experience in the operation of hydrogen pipelines, which makes the task of assessing the technical condition of existing pipelines and their adaptation for operation with hydrogen urgen.

Aim: To conduct a comprehensive analysis of the integrity of the pipeline operated in an aggressive hydrogen sulfide environment and to assess the possibility of its repurposing for hydrogen transportation taking into account international standards and methods of strength calculation.

Materials and methods: The data of in-line inspection (ILI) including ultrasonic testing of wall thickness were used in the work. API 579 standards were used for defects assessment. Calculations were performed using NIMA software, which allows analyzing data on laminations and cracks in metal.

Results: The analysis identified six sections with laminations, of which five were found to be acceptable for service at the current operating pressure of 75 bar. One defect (#6) was classified as unacceptable, requiring either immediate repair or a reduction in operating pressure to 52 bar.

Conclusion: The study confirmed that conversion of existing gas pipelines for hydrogen transportation is feasible provided thorough diagnostics and compliance with international standards for strength assessment. Implementation of regular pipeline condition monitoring and development of a phased repair strategy to improve infrastructure reliability in hydrogen environment is recommended.

Sobre autores

Ildar Akhmetov

Kazakh-British Technical University

Autor responsável pela correspondência
Email: il.akhmetov1@gmail.com
ORCID ID: 0009-0004-1417-2353
Cazaquistão, Almaty

Abdugaffor Mirzoev

ROSEN Europe B.V.

Email: gmirzoev@rosen-group.com
ORCID ID: 0009-0009-9416-8974
Cazaquistão, Almaty

Bibliografia

  1. Wang A, Jens J, Mavins D, et al. (Creos, DESFA, Elering, Enagás, Energinet, Eustream, FGSZ, Fluxys Belgium, Gas Connect Austria, Gasgrid Finland, Gasunie, Gaz-System, Gas Networks Ireland, GRTgaz, National Grid, NET4GAS, Nordion Energi, OGE, ONTRAS, Plinovodi, Snam, TAG, Teréga). European Hydrogen Backbone: Analysing future demand, supply, and transport of hydrogen. Report. Netherlands Guidehouse; 2021 June.
  2. Office of Energy Efficiency & Renewable Energy [Internet]. Hydrogen: A Clean, Flexible Energy Carrier: blog. Washington: U.S. Departament of Energy [cited 2025 Feb 12]. Available from: energy.gov/eere/articles/hydrogen-clean-flexible-energy-carrier.
  3. Maka AOM, Mehmood M. Green hydrogen energy production: current status and potential. Clean Energy. 2024;8(2):1–7. doi: 10.1093/ce/zkae012.
  4. Yudin DA, Ovchinnikov AM. Gosudarstvennaya politika Kitaya v oblasti vodorodnoy energetiki. Innovation & Investment. 2023;4:46–50. (In Russ).
  5. primeminister.kz [Internet]. Official Information Source of the Prime minister of the of Kazakhstan. Steinmeier and Smailov start construction of green hydrogen plant in Mangystau [cited 2025 Feb 25]. Available from: primeminister.kz/ru/news/f-v-shtaynmayer-i-a-smailov-dali-start-bureniyu-v-ramkakh-stroitelstva-zavoda-po-proizvodstvu-zelenogo-vodoroda-v-mangistau-24503.
  6. acwapower.com [Internet]. ACWA Power breaks ground on green hydrogen project in Uzbekistan [cited 2025 March 05]. Available from: acwapower.com/news/acwa-power-breaks-ground-on-green-hydrogen-project-in-uzbekistan/.
  7. ehb.eu [Internet]. European Hydrogen Backbone: Boosting EU Resilience and Competitiveness [cited 2025 March 15]. Available from: ehb.eu/files/downloads/1732103116_EHB-Boosting-EU-Resilience-and-Competitiveness-20-11-VF.pdf.
  8. Alexeeva OK, Kozlov SI, Fateev VN. Hydrogen transportation. Transport na alternativnom toplive. 2011;3(21):18–24. (In Russ).
  9. ehb.eu [Internet]. European Hydrogen Backbone. EHB initiative to provide insights 10 July 2023 on infrastructure development by 2030 [cited 2025 Feb 08]. Available from: ehb.eu/files/downloads/EHB-initiative-to-provide-insights-on-infrastructure-development-by-2030.pdf.
  10. Wynne DP, Naib S, Mirzoev G. A Practical Guide to Repurposing Existing Pipelines to Hydrogen Operation. SPE Caspian Technical Conference and Exhibition; 2023 Nov 21–23; Baku, Azerbaijan. Available from: onepetro.org/SPECTCE/proceedings-abstract/23CTC/23CTC/D011S001R004/538369.
  11. eprg.net [Internet]. EPRG Hydrogen Pipelines Integrity Management and Repurposing Guideline White Paper [cited 2025 March 01]. Available from: eprg.net/fileadmin/EPRG_Dokumente/EPRG_Hydrogen_Pipelines_Integrity_Management_and_Repurposing_Guideline.pdf.
  12. rosen-group.com [Internet]. Pipeline Integrity Management Solutions Beyond Excel and GIS [cited 2025 March 02]. Available from: rosen-group.com/en/expertise/experience-center/case-studies/pipeline-integrity-management-solutions-beyond-excel-and-gis.
  13. Osage DA. Fatigue Assessment for In-Service Components – A New Part for API 579-1/ASME FFS-1 Fitness-For-Service.Procedia Engineering. 2015;133:320–347. doi: 10.1016/j.proeng.2015.12.673.

Arquivos suplementares

Arquivos suplementares
Ação
1. JATS XML
2. Figure 1. Expected consumption of various energy types based on company statements from industrial sectors

Baixar (397KB)
3. Figure 2. European Backbone efficiency estimate [7]

Baixar (42KB)
4. Figure 3. European Backbone Implementing a hydrogen transmission project [7]

Baixar (34KB)
5. Figure 4. European Backbone vision to the map of Hydrogen pipelines by 2040 [9]

Baixar (1MB)
6. Figure 5. H2 atoms diffused in the pipeline material, and its interaction causing cracking

Baixar (144KB)
7. Figure 6. Pipeline H2 Repurposing Framework [10]

Baixar (477KB)
8. Figure 7. Layout of parameters on the pipe wall

Baixar (67KB)
9. Figure 8. Acceptable axial crack zones on the pipe body

Baixar (126KB)
10. Figure 9. Axial cracks on the pipe body

Baixar (251KB)
11. Figure 10. Acceptable circumferential crack zones on the pipe body

Baixar (37KB)
12. Figure 11. Circumferential cracks on the pipe body

Baixar (223KB)

Declaração de direitos autorais © Akhmetov I., Mirzoev A., 2025

Creative Commons License
Este artigo é disponível sob a Licença Creative Commons Atribuição–NãoComercial–SemDerivações 4.0 Internacional.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».