Risk assessment of uncontrolled releases of hydrogen and methane mixtures in existing methane distribution pipelines using CFD simulations and analytical calculations

In response to the accelerating concerns associated with climate change, this research investigates the potential of hydrogen as a sustainable energy vector, with an emphasis on using existing methane pipelines for hydrogen distribution. Recognizing the inherent risks of potential uncontrolled releases from pipelines carrying a hydrogen and methane mixture, a two-tiered strategy is introduced, involving the development of novel analytical models and the utilization of computational fluid dynamics (CFD) simulations. The focus lies in developing simulations to analyze the influence of physical obstructions on the expansion of the lower flammability limit cloud in mixed gas releases and in evaluating the qualitative characteristics of an eventual explosion. This data aims to improve safety measures, contributing to more efficient and environmentally conscious energy transition strategies.

In risposta alle crescenti preoccupazioni associate ai cambiamenti climatici, questo lavoro di tesi esplora la capacità dell’idrogeno di agire come un vettore energetico sostenibile, con una particolare enfasi sull’utilizzo delle attuali condotte di metano per la distribuzione di idrogeno in miscela. Riconoscendo i rischi intrinseci delle possibili emissioni incontrollate da condotte che trasportano una miscela di idrogeno e metano, viene introdotta una strategia a due livelli, che coinvolge lo sviluppo di nuovi modelli analitici e l’utilizzo delle simulazioni di fluidodinamica computazionale (CFD). L’obiettivo è sviluppare delle simulazioni CFD in modo da analizzare l’influenza delle ostruzioni fisiche sull’espansione della nuvola con una concentrazione corrispondente al limite di infiammabilità inferiore e di valutare quantitativamente le caratteristiche di un’eventuale esplosione. Questi dati mirano a migliorare le misure di sicurezza, contribuendo a strategie di transizione energetica più efficienti e rispettose nei riguardi dell’ambiente.