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Impacto da adição de hidrogênio verde nas propriedades do gás natural em um sistema canalizado local

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2023
Autor(a) principal: Torres, Lucas de Almada
Orientador(a): Bueno, André Valente
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Não Informado pela instituição
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Área do conhecimento CNPq:
Link de acesso: http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/76793
Resumo: Green hydrogen gas has been gaining prominence in the industrial area as it is considered a clean fuel that has the capacity to play an important role in the global energy transition. The addition of hydrogen to natural gas contains energy needed for industrial and residential applications to replace natural gas. Furthermore, it has lower CO2 emissions compared to natural gas. The present work aims to evaluate the injection of green hydrogen into the local natural gas network. Three (3) scenarios for the addition of hydrogen gas were evaluated: (i) scenario 1, consisted of adding hydrogen to a natural gas line; (ii) scenario 2, hydrogen was added to a biomethane line; (iii) scenario 3, hydrogen was added to a line mixed with natural gas and 15% biomethane. To evaluate the higher calorific value and the Wobbe index, the NBR 15213 standard was used, which specifies methods for calculating physicochemical properties. The Wobbe index is a measure of the energy content of a gas, measured based on its calorific value per unit volume at standard pressure and temperature, used as an indicator of burner interchangeability. The calculation method defined was that of real dry gases, for this method it is necessary to calculate the compressibility factor, which is also defined by the same standard. The measurement and reference conditions adopted for gas temperature and pressure are 20°C and 101.325kPa, respectively. To evaluate the methane number, ANP resolutions no. 16/2008 and no. 886/2022 were used. Scenario 3, referring to pure biomethane, presented as a restriction the addition of hydrogen to just 3%, limiting greater additions of hydrogen by specifying the higher calorific value. For scenario 1, natural gas is restricted to the addition of hydrogen at 11%. Greater additions of hydrogen are limited to the higher calorific value and number of methane. For the addition of hydrogen to a mixture of natural gas and biomethane, scenario 2, the restriction on the addition of hydrogen is 10%, limiting a greater addition of hydrogen by restricting the higher calorific value.
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Three (3) scenarios for the addition of hydrogen gas were evaluated: (i) scenario 1, consisted of adding hydrogen to a natural gas line; (ii) scenario 2, hydrogen was added to a biomethane line; (iii) scenario 3, hydrogen was added to a line mixed with natural gas and 15% biomethane. To evaluate the higher calorific value and the Wobbe index, the NBR 15213 standard was used, which specifies methods for calculating physicochemical properties. The Wobbe index is a measure of the energy content of a gas, measured based on its calorific value per unit volume at standard pressure and temperature, used as an indicator of burner interchangeability. The calculation method defined was that of real dry gases, for this method it is necessary to calculate the compressibility factor, which is also defined by the same standard. The measurement and reference conditions adopted for gas temperature and pressure are 20°C and 101.325kPa, respectively. To evaluate the methane number, ANP resolutions no. 16/2008 and no. 886/2022 were used. Scenario 3, referring to pure biomethane, presented as a restriction the addition of hydrogen to just 3%, limiting greater additions of hydrogen by specifying the higher calorific value. For scenario 1, natural gas is restricted to the addition of hydrogen at 11%. Greater additions of hydrogen are limited to the higher calorific value and number of methane. For the addition of hydrogen to a mixture of natural gas and biomethane, scenario 2, the restriction on the addition of hydrogen is 10%, limiting a greater addition of hydrogen by restricting the higher calorific value.O gás hidrogênio verde vem ganhando destaque na área industrial por ser considerado um combustível limpo que possui a capacidade de desempenhar um papel importante na transição energética mundial. A adição de hidrogênio ao gás canalizado contém energia necessária para manter as aplicações industriais e residenciais em substituição ao gás natural. Além disso, possui uma menor emissão de CO2 em comparação ao gás natural. O presente trabalho tem como objetivo avaliar da injeção de hidrogênio verde na rede de gás natural local. Foram avaliados 3 (três) cenários para a adição do gás hidrogênio: (i) cenário 1, consistiu na adição do hidrogênio a uma linha de gás natural; (ii) cenário 2, o hidrogênio foi adicionado a uma linha de biometano; (iii) cenário 3, o hidrogênio foi adicionado a uma linha misturada com gás natural e 15% de biometano. Para a avaliação do poder calorífico superior e o índice de Wobbe, foi utilizada a norma NBR 15213 que especifica métodos para o cálculo das propriedades físico-químicas. O índice de Wobbe é uma medida do conteúdo energético de um gás, medido com base no seu poder calorífico por unidade de volume à pressão e temperatura padrão, utilizada como indicador da intercambialidade de queimadores. O método de cálculo definido foi dos gases reais tipo seco que para esse método é necessário calcular o fator de compressibilidade que também é definido pela mesma norma. A condição de medição e de referência adotados para temperatura e pressão do gás são 20°C e 101,325kPa, respectivamente. Para a avaliação do número de metano foi utilizado as resoluções da ANP nº 16/2008 e nº 886/2022. O cenário 3, referente ao biometano puro, apresentou como restrição a adição de hidrogênio a apenas 3%, limitando maiores adições de hidrogênio pela especificação do poder calorífico superior. Para o cenário 1, o gás natural tem-se como restrição a adição de hidrogênio a 11%. Maiores adições de hidrogênio é limitada ao poder calorífico superior e ao número de metano. Já para a adição de hidrogênio a mistura de gás natural e biometano, cenário 2, a restrição a adição de hidrogênio é de 10% limitando uma maior adição de hidrogênio por restrição ao poder calorífico superior.Torres, Lucas de Almada. Impacto da adição de hidrogênio verde nas propriedades do gás natural em um sistema canalizado local. 2023. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2023.Impacto da adição de hidrogênio verde nas propriedades do gás natural em um sistema canalizado localImpact of The Addition of Green Hydrogen on The Properties of Natural Gas In a Local Pipeline Systeminfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisGás combustívelEnergias renováveisHidrogênio verdeGás naturalBiometanoFuel gasRenewable energiesGreen hydrogenNatural gasBiomethaneCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICAinfo:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Repositório Institucional da Universidade Federal do Ceará (UFC)instname:Universidade Federal do Ceará (UFC)instacron:UFChttp://lattes.cnpq.br/0826811242334095http://lattes.cnpq.br/72557512965870162024-01-31ORIGINAL2023_dis_latorres.pdf2023_dis_latorres.pdfDissertação de Lucas de Almada Torresapplication/pdf3971248http://repositorio.ufc.br/bitstream/riufc/76793/3/2023_dis_latorres.pdf7e72cb504d27f6b6aaeeced657e43a0fMD53LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81748http://repositorio.ufc.br/bitstream/riufc/76793/4/license.txt8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33MD54riufc/767932024-04-16 14:29:50.659oai:repositorio.ufc.br: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Repositório InstitucionalPUBhttp://www.repositorio.ufc.br/ri-oai/requestbu@ufc.br || repositorio@ufc.bropendoar:2024-04-16T17:29:50Repositório Institucional da Universidade Federal do Ceará (UFC) - Universidade Federal do Ceará (UFC)false
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