РЕЗЮМЕ. Настоящият доклад представя анализ на развитието на водородната икономика, която се разглежда като ключов елемент от енергийния преход към нисковъглеродна енергийна система. Широкото интегриране на водорода в енергийната инфраструктура изисква разработването и прилагането на надеждни технически стандарти, които да гарантират безопасността, оперативната съвместимост и ефективния контрол на качеството на газа. Докладът прави преглед на съществуващите дейности по стандартизация в Европа и на международно равнище, като поставя акцент върху водородните мрежи и качеството на газообразния водород. Основните разглеждани теми включват детекцията на течове и мониторинга на емисиите, одорирането на водорода (включително използването на одоранти без съдържание на сяра), безопасността и предотвратяването на експлозии, системите за пречистване на водород, както и параметрите за качество на газа. Въз основа на анализа са направени изводи относно съществуващите пропуски и приоритетните направления за бъдещото развитие на стандартизацията в областта на водородните технологии.
Ключови думи: водород, инфраструктура, стандартизация, безопасност, детекция на течове
Въведение
Техническите стандарти осигуряват основата за проектирането, изграждането, експлоатацията и поддръжката на инженерните системи. Те определят изисквания към продуктите, материалите и процесите, както и отговорностите на операторите на инфраструктура, с цел гарантиране на функционалност, оперативна съвместимост и безопасност. Стандартите са особено важни за интегрирането на водорода в европейската енергийна система поради специфичните свойства на H₂, включително високата му дифузионна способност, широките граници на запалимост и ниската енергия на запалване.
В настоящия преглед терминът „мрежа“ се отнася до тръбопроводна система за пренос на водород към приложения за крайно потребление или към системи, разположени по-надолу по веригата, включително системи за подземно съхранение на водород. Анализът е съсредоточен върху дейностите по стандартизация в рамките на CEN, CENELEC, ISO, IEC и националните органи по стандартизация.
Рамка за стандартизация и видове документи
Документите по стандартизация се разработват от експертни групи, включващи системни оператори, производители, крайни потребители, публични органи, браншови асоциации и научни и технически организации. На европейско и международно равнище CEN/CENELEC и ISO/IEC играят централна роля.
Основните видове документи по стандартизация включват европейски стандарти (EN), които се приемат на национално равнище; технически спецификации (TS), които могат да обхващат области, в които условията за пълна стандартизация все още не са достатъчно развити; технически доклади (TR), които предоставят техническа информация с информативен характер; и споразумения от работни срещи на CEN (CWA), които улесняват постигането на консенсус между заинтересованите страни и индустрията.
Международното сътрудничество се подпомага от Виенското споразумение (CEN–ISO) и Франкфуртското споразумение (CENELEC–IEC), които осигуряват механизми за паралелно разработване на стандарти и гласуване, както и за приемане на международни стандарти като европейски стандарти.
Основни теми на стандартизацията за водородните мрежи
На практика основните теми, които оказват влияние върху безопасността и оперативната съвместимост на водородните мрежи, включват:
Детекция на течове на водород и мониторинг на емисиите.
Одориране на водорода, включително с одоранти без съдържание на сяра, и детекция на течове със и без одориране.
Протоколи за безопасност и технически решения за предотвратяване на запалвания и експлозии.
Системи за пречистване на водород и контрол на примесите.
Параметри за качество на водорода при експлоатацията на мрежите и приложенията за крайно потребление.
Детекция на течове и мониторинг на емисиите
Детекцията на течове и мониторингът на емисиите са от съществено значение както за безопасността, така и за отчитането в областта на околната среда (Таблица 1). В зависимост от мащаба на системата могат да се прилагат подходи „отдолу нагоре“ (локални измервания и проверки) и „отгоре надолу“ (методи за агрегирани измервания в обширни мрежи и съоръжения за съхранение). В рамките на системите за управление на безопасността тези дейности следва да бъдат интегрирани в експлоатационните процедури и плановете за поддръжка.
Таблица 1. Идентифицирани стандарти, свързани с детекцията на течове и мониторинга на емисиите
| Документ | Наименование | Относимост |
|---|---|---|
| ISO 14064-1:2019 | Парникови газове — Част 1: Спецификация с указания на ниво организация | Относим |
| ISO/TS 19870:2023 | Водородни технологии — Методология за определяне на емисиите на парникови газове, свързани с производството, кондиционирането и транспортирането на водород | Относим |
| prEN ISO 19870-1 | Водородни технологии — Емисии на парникови газове, свързани с производството на водород до границата на производството | Относим |
| ISO 19880-1:2020 | Газообразен водород — Станции за зареждане | Относим |
| ISO/AWI TS 19880-10 | Газообразен водород — Мобилни станции за зареждане | Относим |
| ISO 24367:2023 | Безразрушителен контрол — Изпитване чрез акустична емисия — Метално оборудване под налягане | Относим |
| EN 13160-1 до -7 | Системи за откриване на течове — Части 1–7 | Информативен |
Детекция на течове със и без одориране; одоранти без съдържание на сяра
Одорирането е утвърдена мярка за безопасност в газовите мрежи. При водорода конвенционалните одоранти, съдържащи сяра, които се използват в системите за природен газ, може да са неподходящи за някои приложения, особено за горивни клетки и чувствителни каталитични процеси. Това е насърчило разработването на одоранти без съдържание на сяра и на критерии за техния подбор, обхващащи химическата стабилност, съвместимостта с материалите, въздействието върху пречистването и надеждното възприемане на миризмата от човека.
Таблица 2. Идентифицирани стандарти, свързани с детекцията на течове и мониторинга
| Документ | Наименование | Относимост |
|---|---|---|
| ISO/IEC 17025:2017 | Общи изисквания за компетентността на лабораториите за изпитване и калибриране | Относим |
| EN 13018:2001 | Безразрушителен контрол — Визуален контрол — Общи принципи | Относим |
| EN 13160-1 до -7 | Системи за откриване на течове — Части 1–7 | Информативен |
| EN 13184:2001 | Безразрушителен контрол — Изпитване за течове — Метод чрез изменение на налягането | Относим |
| EN 13192:2001 | Безразрушителен контрол — Изпитване за течове — Калибриране на еталонни течове за газове | Относим |
| EN 13625:2001 | Безразрушителен контрол — Изпитване за течове — Ръководство за избор на измервателна апаратура | Относим |
| EN 14291 | Пенообразуващи разтвори за откриване на течове в газови инсталации | Относим |
| EN 15446:2008 | Неорганизирани и дифузни емисии — Измерване | Относим |
| EN 17649:2022 | Газова инфраструктура — Система за управление на безопасността (SMS) и система за управление на целостта на тръбопроводите (PIMS) — Функционални изисквания | Относим |
| EN ISO 18081:2024 | Безразрушителен контрол — Изпитване чрез акустична емисия — Откриване на течове | Относим |
Безопасност и предотвратяване на експлозии
Предвид ниската енергия на запалване на водорода и широките му граници на запалимост, управлението на риска следва да съчетава инженерни мерки за безопасност (детекция на газ, автоматични спирателни клапани и вентилация), процедурни мерки (проверки и поддръжка) и стандартизирани методи за класификация на опасните зони и избор на оборудване (Таблици 3 и 4).
Таблица 3. Стандарти, свързани с протоколите за безопасност
| Документ | Наименование | Относимост |
|---|---|---|
| EN 17649 | Газова инфраструктура — SMS и PIMS — Функционални изисквания | Относим |
| prCEN/TS XXXX (JT006004) | Безопасност на газообразния водород в ограничени пространства | Относим |
| ISO/TR 15916:2015 | Основни съображения относно безопасността на водородните системи | Относим |
| EN ISO 22734-1:2025 | Генератори на водород чрез електролиза на вода — Безопасност | Информативен |
| ISO 16110-1:2007 | Генератори на водород, използващи технологии за преработка на горива — Безопасност | Информативен |
| ISO 19880-1:2020 | Газообразен водород — Станции за зареждане — Общи изисквания | Информативен |
| ISO Guide 51:2014 | Аспекти на безопасността — Указания за включването им в стандарти | Информативен |
Таблица 4. Стандарти за технически решения за предотвратяване и управление на експлозии
| Документ | Наименование | Относимост |
|---|---|---|
| EN 1127-1:2019 | Експлозивни атмосфери — Предотвратяване на експлозии и защита от тях — Основни понятия и методология | Относим |
| EN 13237:2024 | Потенциално експлозивни атмосфери — Термини и определения | Информативен |
| EN 15198:2007 | Методология за оценка на риска при неелектрическо оборудване | Относим |
| EN IEC 60079-0 | Експлозивни атмосфери — Оборудване — Общи изисквания | Относим |
| EN IEC 60079-10-1 | Експлозивни атмосфери — Класификация на зони — Експлозивни газови атмосфери | Относим |
| EN IEC 60079-14 | Експлозивни атмосфери — Проектиране, избор и изграждане на електрически инсталации | Относим |
| EN IEC 60079-17:2024 | Експлозивни атмосфери — Проверка и поддръжка на електрически инсталации | Относим |
Системи за пречистване на водород
Произведеният водород може да съдържа примеси като H₂O, O₂, N₂, CO, CO₂, CH₄ и следи от серни съединения. Контролът на тези примеси е от решаващо значение за надеждността на инфраструктурата и приложенията по-надолу по веригата. Поради това са необходими стандартизирани спецификации за чистота и аналитични методи (Таблици 5 и 6).
Таблица 5. Идентифицирани стандарти за параметрите на качеството на водорода
| Документ | Наименование | Относимост |
|---|---|---|
| CEN/TS 17977:2023 | Газова инфраструктура — Качество на газа — Водород в преустроени газови системи | Относим |
| EN 437 | Изпитвателни газове — Изпитвателни налягания — Категории уреди | Информативен |
| ISO 14687:2025 | Качество на водорода като гориво — Спецификация на продукта | Относим |
| EN 16726 | Газова инфраструктура — Качество на газа — Група H | Информативен |
| EN 16723 | Природен газ и биометан за използване в транспорта и биометан за подаване в мрежата за природен газ | Информативен |
Таблица 6. Идентифицирани стандарти за контрол и мониторинг на качеството на водорода
| Документ | Наименование | Относимост |
|---|---|---|
| EN 17124:2022 | Водородно гориво — Спецификация на продукта и осигуряване на качеството за пунктове за зареждане с водород | Относим |
| ISO 19229:2019 | Анализ на газове — Анализ на чистотата и обработка на данните за чистотата | Относим |
| ISO 19880-8 | Газообразен водород — Станции за зареждане — Контрол на качеството на горивото | Информативен |
| ISO 21087:2019 | Анализ на газове — Аналитични методи за водородно гориво за приложения с PEM горивни клетки | Информативен |
| EN ISO 6974 (серия) | Природен газ — Определяне на състава чрез газова хроматография (серия) | Относим |
Параметри за качество на водорода при използване в мрежи
Параметрите за качество на водорода в мрежите следва да отразяват съвместимостта с инфраструктурата и изискванията на приложенията по-надолу по веригата. Стандартите определят допустимите нива на примеси, процедурите за вземане на проби, методите за измерване и изискванията за мониторинг.
Понастоящем повечето съществуващи стандарти за качество на водорода са ориентирани към конкретни приложения. В рамката за стандартизация, разгледана в изходния доклад, все още не е установен специализиран европейски или международен стандарт, който да определя качеството на газообразния водород по цялото протежение на специализираните водородни мрежи.
На международно равнище ISO 14687:2025 е основен референтен стандарт. Идентифицирани са следните класове от Тип I:
Тип I, клас A (98 % чистота): уреди за изгаряне на гориво за битови и търговски приложения.
Тип I, клас B (99,90 % чистота): промишлени приложения на водорода като гориво.
Тип I, клас C (99,995 % чистота): приложения с PEM горивни клетки в аерокосмическата област.
Тип I, клас D (99,97 % чистота): PEM горивни клетки за пътни превозни средства.
Тип I, клас E: стационарни приложения с PEM горивни клетки.
Тип I, клас F: приложения с двигатели с вътрешно горене, работещи с водород.
Идентифициране на потребностите от стандартизация
Анализът потвърждава необходимостта от нов стандарт за качеството на газообразния водород в специализирани водородни мрежи, който да обхваща водорода, постъпващ в мрежата от производствени съоръжения или терминали, както и водорода, доставян в изходните точки на мрежата към свързаните приложения.
С оглед на формиращата се европейска водородна мрежа се препоръчва разработването на единен стандарт за качеството на водорода в мрежите за газообразен водород, независимо от вида на мрежата. CEN/TS 17977, отнасящ се до преустроени газови системи, следва да бъде свързан с предложения нов стандарт.
Необходимостта от нови или адаптирани стандарти за контрол и мониторинг на качеството на водорода изисква допълнителен подробен анализ.
Заключение
Съществуващите стандарти осигуряват ценна основа, но значителна част от тях произхождат от сектора на природния газ. Водородът изисква специфични разпоредби за мониторинг на течове и емисии, критерии за подбор и методи за изпитване на одоранти без съдържание на сяра, както и хармонизирани подходи за контрол на качеството на газа. Приоритет следва да се даде на стандартизираните методи за измерване на течове на водород и интегрирането им в системите за управление на безопасността.
Използвана литература
ISO 14064-1:2019. Парникови газове — Част 1: Спецификация с указания на ниво организация за количествено определяне и отчитане на емисиите и поглъщанията на парникови газове.
ISO/TS 19870:2023. Водородни технологии — Методология за определяне на емисиите на парникови газове, свързани с производството, кондиционирането и транспортирането на водород до границата на системата за потребление.
ISO 19880-1:2020. Газообразен водород — Станции за зареждане — Част 1: Общи изисквания.
ISO 24367:2023. Безразрушителен контрол — Изпитване чрез акустична емисия — Метално оборудване под налягане.
EN 13306. Поддръжка — Терминология в областта на поддръжката.
Регламент (ЕС) № 1025/2012 относно европейската стандартизация.
HyQUAL NET. Проектен резултат D3.1: Доклад за съществуващите дейности по стандартизация в Европа и на международно равнище — Междинен доклад, декември 2025 г.
