ad

数学が天然ガスパイプラインでの水素混合を可能にする(Math enables blending hydrogen in natural gas pipelines)

ad

2023-08-22 ロスアラモス国立研究所(LANL)

◆数学的モデリングを用いて、水素を天然ガスと混合して既存のパイプラインシステムで安全に輸送する方法が研究されました。この方法は、二酸化炭素排出を減少させるための脱炭素経済への移行の一環として、炭素排出を削減する戦略の一部として提案されています。

◆研究によれば、水素を天然ガスパイプラインに徐々に注入することで、安全で予測可能な運用が可能であることが示されました。この研究は、燃料電池などで利用されるクリーンな水素の利用を促進し、炭素排出を削減するための有望な方法として注目されています。

<関連情報>

パイプラインネットワークにおけるガス混合ダイナミクスにおける単調性からカオスへの遷移 Transitions From Monotonicity to Chaos in Gas Mixture Dynamics in Pipeline Networks

Luke S. Baker, Saif R. Kazi, and Anatoly Zlotnik

PRX Energy  Published 9 August 2023

DOI:https://doi.org/10.1103/PRXEnergy.2.033008

Figure 1

ABSTRACT

The blending of hydrogen generated using clean energy into natural gas pipeline networks is proposed in order to utilize existing energy systems for their planned lifetimes while reducing their reliance on fossil fuels. We formulate a system of partial differential equations (PDEs) that govern the flow dynamics of mixtures of gases in pipeline networks under the influence of time-varying compressor and regulator control actions. The formulation is derived for general gas networks that can inject or withdraw arbitrary time-varying mixtures of gases into or from the network at arbitrarily specified nodes. The PDE formulation is discretized in space to form a nonlinear control system that is used to prove that homogeneous mixtures are well behaved and that heterogeneous mixtures may be ill behaved in the sense of monotone ordering of solutions. We use numerical simulations to compute interfaces in the parameter region of sinusoidal boundary conditions that delimit monotonic, periodic, and chaotic system responses. The interfaces suggest that any solution in the monotonic response region is not chaotic and will eventually approach a periodic orbit. The results are demonstrated using examples for a single pipeline and a small test network.

ad
0802流体資源の開発及び生産
ad
ad


Follow
ad
ad
タイトルとURLをコピーしました