Technical and economic analysis of natural-gas pipeline infrastructure use for hydrogen transport in Algeria

Abstract

Le gaz naturel grâce à ses énormes réserves a toujours été la colonne vertébrale de l'économie algérienne. L'essor du gaz naturel liquéfié dans le monde ainsi que la croissance du gaz de schiste et la forte concurrence présentent une difficulté de maintenir les marchés d'exportation traditionnels. Tous ces défis obligent l'Algérie à chercher de nouvelles stratégies pour la commercialisation de son gaz naturel. Parmi les solutions les plus importantes, il y a l'injection d'hydrogène vert dans les réseaux gazoduc d’exportation. Ce travail est consacré à l'étude de la faisabilité du transport d'un mélange de gaz naturel et d’hydrogène, et à estimer la quantité potentielle d'hydrogène qui peut être injectée dans le gazoduc et transférée aux consommateurs. Un programme Matlab a été développé pour déterminer et simuler les paramètres du gaz mélangé, le comportement hydrodynamique pour différents pourcentages d'hydrogène, ainsi que le fonctionnement des stations de compression. Deux scénarios différents sont considérés, à savoir un débit volumétrique constant et une énergie fournie constante. La faisabilité économique est déterminée par le travail des compresseurs. Le pipeline GZ1 est présenté comme une étude de cas pour la capacité d'injection d'hydrogène. Les résultats ont révélé que dans le premier scénario, lorsque le pourcentage d'hydrogène est de 10%, plus de 12 millions d'euros par an (€/an) peuvent être gagnés. Mais dans le deuxième scénario, plus de 34 millions d'euros par an (€/an) supplémentaires peuvent être dépensé

Natural gas has been always the Algerian economy’s backbone, thanks to its enormous reserves. The difficulty of maintaining traditional export markets and the flourish of the world’s liquefied natural gas also the growth of shale gas provided by the USA, all these challenges are forcing Algeria to upgrade its natural gas. Among the most important solutions, to upgrade natural gas is green hydrogen injection into the pipeline. This work is dedicated to studying the feasibility of transporting natural gas and hydrogen mixture and estimating the potential amount of hydrogen that can be injected into the natural gas pipeline and transferred to consumers. A Matlab program has been developed to determine and simulate the parameters of the mixed gas, the hydrodynamic behavior for different percentages of hydrogen, as well as the operation of the compressor stations. Two different scenarios are considered, as follows, constant volumetric flow rate and constant delivered energy. The economic feasibility is determined by the work of compressors. The GZ1 pipeline is presented as a case study for hydrogen injecting ability. The results revealed that in the first scenario, when 10% of hydrogen percentage, more than 12 million euros per year (€/year) can be profited. But in the second scenario, more than 34 million euros per year (€/year) more can be spen

طالما كان الغاز الطبيعي العمود الفقري للاقتصاد الجزائري، بفضل احتياطياته الهائلة، فصعوبة الحفاظ على أسواق التصدير التقليدية وازدهار الغاز الطبيعي المسال في العالم وكذلك نمو الغاز الصخري القادم من أمريكا، تعد تحديات تجبر الجزائر على ترقية غازها الطبيعي. ومن بين أهم الحلول لترقيته،حقن الهيدروجين الأخضر في خط أنابيب الغاز. هذا العمل مخصص لدراسة جدوى نقل خليط من الغاز الطبيعي والهيدروجين وتقدير الكمية المحتملة للهيدروجين التي يمكن حقنها في خط أنابيب الغاز الطبيعي ونقلها إلى المستهلكين. ولقد تم تطوير برنامج في بيئة عمل ماتلاب لتحديد ومحاكاة معاملات الغاز المختلط،والسلوك الهيدوديناميكي لنسب مختلفة من الهيدروجين الأخضر، وكذلك تشغيل محطات الضاغط. وقد تم تحديد سيناريوهين مختلفين، على النحو التالي: معدل التدفق الحجمي يظل ثابتا، والطاقة المزودة كذلك تبقى ثابتة. ويتم تحديد الجدوى الاقتصادية من خلال عمل الضواغط. كما يتم تحديد خط أنابيبGZ1كدراسة حالة لقدرة حقن الهيدروجين. لقد كشفت النتائج أنه في السيناريوالأول، عندما تكون نسبة الهيدروجين10٪ يمكن الحصول على أكثر من12مليون يورو سنويًا (يورو/ سنة). لكن في السيناريوالثاني،يمكن إنفاق أكثر من34مليون يورو سنويًا (يورو/ سنة)