Prédiction et réduction des pertes de charge en transport d’hydrogène – READY

Les pertes de charge sont déterminées principalement par l'état de surface interne de la conduite et dans une moindre mesure par les singularités (raccordements de tuyaux, coudes).
Les pertes de charge peuvent être réduites, dans un premier temps, par l'utilisation d'un revêtement interne lisse. Toutefois, la rugosité hydraulique d'un revêtement n'est pas uniquement déterminée par la rugosité physique mais également par des ondulations de surface perturbant l'écoulement pariétal et par la qualité du matériau du revêtement tendant généralement à réduire le facteur de friction. Il convient, par conséquent, de sélectionner des revêtements compatibles avec le transport de l'hydrogène présentant une faible rugosité et un faible taux d'ondulations, de tester leur comportement aérodynamique en environnement hydrogène et d'étudier leur comportement au vieillissement (agents injectés ou conditions opératoires). L'IFP dispose d'un appareil (RCU) permettant la simulation du transport d'hydrogène dans des conditions de pression supérieure à 200 bar. Le RCU permet, par ailleurs, d'analyser l'effet du vieillissement des revêtements sur le facteur de friction en complément des méthodes traditionnelles.
Les pertes de charge peuvent être réduites, dans un second temps, par l'utilisation de surfaces structurées. Les structures bidimensionnelles présentent un gain pouvant atteindre 12%. L'utilisation de formes tridimensionnelles permettraient d'augmenter ce gain. L'optimisation de ces formes sera réalisée à l'aide d'un code de calcul simulant l'évolution de la turbulence. Des surfaces structurées seront fabriquées puis testées dans le RCU.
L'économie générale du projet est fortement dépendante du coût des conduites de gaz mais également des stations de compression compte tenu, pour ces dernières, de la faible masse moléculaire de l'hydrogène et, par conséquent, des fortes hauteur manométrique et puissance requises pour la compression de l'hydrogène. Dans une optique de réduction des coûts, il convient, par conséquent, de prédire avec une bonne précision les pertes de charge mais également de les réduire autant qu'il est possible.