Bezpieczne wykorzystanie wodoru dzięki sprawdzonym w automatyzacji rozwiązaniom
CanvaPodczas pracy z wodorem w celu zapewnienia ochrony ludzi i środowiska, należy zagwarantować bezpieczeństwo funkcjonalne instalacji. Przetestowane i dostępne dla branży automatyki rozwiązania bezpieczeństwa odgrywają kluczową rolę we wszystkich aplikacjach wykorzystujących wodór. Dzięki nim wodór może być nie tylko czysty, ale także bezpieczny.
Wodór odgrywa kluczową rolę w transformacji energetycznej i dążeniu do neutralności klimatycznej. Wykorzystuje się go w przemyśle, na przykład w produkcji stali i szkła, jako paliwo do pojazdów oraz do rekonwersji na energię elektryczną. Wodór stwarza jednocześnie wiele możliwości, ale i duże zagrożenia. Jest gazem silnie łatwopalnym i wysoce wybuchowym w kontakcie z powietrzem. Nawet w niewielkiej ilości – zapłon następuje już przy stężeniu wodoru w powietrzu na poziomie 4%. Z tego powodu, aby uniknąć ryzyka zapłonu spowodowanego iskrami lub ciepłem, nie wolno mieszać powietrza i wodoru w niekontrolowany sposób. Bezpieczne wytwarzanie, transportowanie, magazynowanie i wykorzystanie wymagają zastosowania odpowiednich systemów bezpieczeństwa.
Powiązane firmy
Wymagania w zakresie technologii sterowania
Szczególnie ważnymi czynnikami, na jakie należy zwrócić uwagę w aplikacjach wykorzystujących wodór, są szczelność gazowa, trwałość urządzeń odcinających oraz wytrzymałość ciśnieniowa, a także szczelność rur, czujników i zaworów. Ma to związek z faktem, że wyciek gazu, nadmierne ciśnienie lub nieszczelności zaworów mogą mieć poważne konsekwencje dla ludzi, instalacji i środowiska. Dlatego rozwiązania bezpieczeństwa często uwzględniają takie parametry jak właściwości materiału i wymiarowanie mechaniczne. Im na przykład solidniejsze zawory odcinające, tym bezpieczniejsze jest ich użytkowanie.
Zabezpieczenie procesu tankowania wodorem pojazdów jest kluczowe, ponieważ wodór jest tankowanym pod bardzo wysokim ciśnieniem, co stwarza ryzyko wybuchu, pożaru i zagrożenia dla ludzi oraz infrastruktury. Aby odpowiednio zabezpieczyć ten etap, należy stosować szczelne instalacje, systemy detekcji wycieków, odpowiednią wentylację oraz przeszkolić personel z procedur bezpieczeństwa.
Bezpieczeństwo na wszystkich etapach
Wodór można wytwarzać na kilka różnych sposobów, w zależności od dostępnych surowców, technologii i celów zastosowania. Do najczęściej stosowanych należą elektroliza wody oraz reforming parowy.
W procesie elektrolizy prąd elektryczny jest wykorzystywany do rozbicia wody na tlen i wodór. Różne procesy elektrolizy wymagają różnych środków bezpieczeństwa. Niektóre wymagają wysokich ciśnień i temperatur, które należy monitorować i kontrolować, w celu uniknięcia wypadków. Jeżeli ciśnienie w zbiorniku jest zbyt wysokie, aktywowany zostaje zawór nadmiarowy, który otwiera się automatycznie, aby uwolnić nadmiar wodoru. Detektory gazu i płomieni odgrywają tu ważną rolę, ponieważ natychmiast rozpoznają ulatniający się gaz i płomienie, dzięki czemu pozwalają szybko podjąć środki bezpieczeństwa – na przykład zabezpieczyć strefę niebezpieczeństwa lub bezpiecznie zatrzymać proces. Podczas elektrolizy mogą wystąpić również wahania obciążenia. Z tego powodu ważne jest zapewnienie możliwie najbardziej stabilnego zasilania elektrycznego. Ma to związek z faktem, że awaria zasilania nie tylko przerywa elektrolizę, ale również zwiększa ryzyko wybuchu. Sterownik bezpieczeństwa PNOZmulti 2 firmy Pilz wykorzystuje wejścia analogowe i elastyczność oprogramowania do monitorowania wszystkich niezbędnych funkcji bezpieczeństwa, takich jak ciśnienie, temperatura lub poziom napełnienia, a także do sterowania nimi.
Reforming parowy natomiast to metoda wytwarzania wodoru z węglowych źródeł energii oraz z wody. W procesie tym paliwo, na przykład gaz ziemny czy nawet metanol, biogaz lub biomasa, reaguje z parą wodną w warunkach wysokich wartości temperatury i ciśnienia. Zawartość tlenu w parze powoduje częściowe utlenienie paliwa, w wyniku czego powstaje wodór i tlenek węgla. Procedura wymaga wysokich temperatur, które osiąga się za pomocą palników. Sterownik PNOZmulti 2 w wersji Burner i system sterowania PSS 4000 mogą przejąć kontrolę nad sekwencjami sterowania i monitorowania klasycznego systemu zarządzania palnikami. Mogą również odpowiadać za monitorowanie bezpieczeństwa instalacji lub maszyny produkcyjnej wykorzystującej proces termiczny.
MOŻE ZAINTERESUJE CIĘ TAKŻE
Wytworzony wodór można magazynować i transportować na różne sposoby w zależności od procesu produkcyjnego, odległości i potrzeb użytkownika końcowego. Jako źródło energii – zarówno w postaci sprężonej, jak i ciekłej – wodór może być transportowany na przykład transportem kolejowym, wodnym lub drogowym. Wybór postaci sprężonej lub ciekłej zależy od konkretnych wymagań i infrastruktury. Transport morski może mieć zastosowanie w przypadku importu i eksportu wodoru. Duże ilości tego surowca można transportować na duże odległości rurociągami.
Kompleksowe podejście do bezpieczeństwa i ochrony
Aby uzyskać optymalne wykorzystanie wodoru jako źródła energii, wszystkie elementy instalacji muszą do siebie pasować i ścisłe ze sobą współpracować. Nowoczesne rozwiązania automatyzacyjne mogą być cennym uzupełnieniem dotychczas stosowanych klasycznych mechanicznych zabezpieczeń stosowanych w branżach wykorzystujących wodór. Ma to związek z tym, że bezpieczeństwo funkcjonalne zawsze uwzględnia cały cykl życia urządzeń zabezpieczających.
Ciągła, usystematyzowana ocena bezpieczeństwa funkcjonalnego zapewnia ochronę ludzi, instalacji i środowiska – począwszy od produkcji źródła energii, aż po jego wykorzystanie na stacji tankowania. Ponadto w firmie Pilz jesteśmy absolutnie przekonani, że jedynym słusznym rozwiązaniem jest kompleksowe podejście do zagadnień ochrony i bezpieczeństwa. W ramach bezpieczeństwa instalacje i maszyny są bowiem zabezpieczone przed nieupoważnioną ingerencją i niewłaściwym użyciem.
Źródło: Pilz
