Wodór - podstawowy nośnik energii dla osiągnięcia celów dekarbonizacji
Jak zapewnić jakość i zgodność z przepisami w łańcuchu wartości wodoru?
W przejściu ku gospodarce o zerowej emisji netto, wodór to przyszłościowy nośnik energii, umożliwiający zmniejszenie emisji dwutlenku węgla w branży naftowej i gazowej. Transport, magazynowanie i użycie wodoru stanowi wyzwanie, a jego dokładny i wiarygodny pomiar wymaga specjalistycznej wiedzy. Nasza oferta umożliwia bezpieczną eksploatację, optymalną wydajność, a jednocześnie zapewnia zgodność z przepisami i wymogami ochrony środowiska dzięki zachowaniu spójności pomiarowej i dokumentacji.
Najważniejsze fakty
USD 80 billion
average annual global investment in H2 infrastructure to increase tenfold by 2050 (IEA)
Ekosystem wodorowy
Wodór umożliwia dekarbonizację, integrację energii odnawialnej i bezemisyjną mobilność. Możliwość jego pozyskiwania z naturalnych źródeł i zastosowania w wielu branżach przemysłu to holistyczne podejście do czystej energii. Globalny popyt na wodór zapewniają rafinerie, produkcja amoniaku oraz inne branże. Źródła produkcji wodoru obejmują paliwa kopalne, procesy przemysłowe, biomasę i odnawialne źródła energii. W zależności od źródła pochodzenia jest on klasyfikowany jako szary, błękitny lub zielony i transportowany rurociągami, cysternami i statkami w postaci gazowej lub ciekłej (LH2).
©Endress+Hauser
Zapewnienie dokładnego pomiaru podczas procesu produkcji, transportu i magazynowania ma ogromne znaczenie dla zagwarantowania efektywności i niezawodności w całym łańcuchu dostaw wodoru.
Zapewnienie jakości wodoru na wylocie z elektrolizera
Zielony wodór może być produkowany w stacjach elektrolizy zasilanych z odnawialnych źródeł energii np. elektrowni słonecznych lub farm wiatrowych i stanowić rozwiązanie umożliwiające magazynowanie dużych ilości energii, którą można potem w razie potrzeby odzyskiwać. Elektroliza to proces rozkładu wody na wodór i tlen z wykorzystaniem energii elektrycznej. W zależności od metody transportu i końcowego zastosowania, zwłaszcza w ogniwach paliwowych, wodór musi spełniać surowe standardy jakościowe (ISO 14687:2019).
Nasza wiedza ekspercka
Analizatory optyczne do pomiarów zawartości wilgoci (H2O) i tlenu (O2) charakteryzują się bezobsługową eksploatacją dzięki odpornej konstrukcji i wiarygodności pomiaru. Analizatory optyczne Endress+Hauser oferują następujące korzyści:
- Bardzo krótkie czasy odpowiedzi podczas identyfikacji zanieczyszczeń procesu
- Niewielkie wymagania konserwacyjne ze względu na brak części ruchomych, brak elektrolitów i trwałą optykę
- Wysoka niezawodność konstrukcji dzięki półprzewodnikowym czujnikom oznacza bardzo długi czas nieprzerwanej eksploatacji
- Łatwy montaż i uruchomienie, funkcja monitorowania stanu funkcjonalnego Heartbeat Technology umożliwia bezobsługową pracę przez wiele lat
Wtrysk wodoru do sieci gazu ziemnego
W zależności od możliwości rurociągów, wodór może być transportowany z wykorzystaniem istniejącej infrastruktury przesyłu gazu ziemnego. Każda dodatkowa ilość wodoru wprowadzona do sieci lub rurociągu gazu ziemnego zmniejsza nieco ilość metanu, a tym samym CO₂. Zależnie od obowiązujących przepisów, wielkość wtrysku może wynosić 10-20%. Dokładny pomiar przepływu i składu gazu ma kluczowe znaczenie dla zapewnienia zarówno ilości, jak i jakości mieszanin.
Nasza wiedza ekspercka
Przepływomierze Coriolisa produkcji Endress+Hauser umożliwiają dokładny i stabilny pomiar, oraz kontrolowanie przepływu masowego wodoru do sieci gazu ziemnego. Do oznaczania końcowej proporcji mieszaniny można zastosować spektroskopię Ramana, która pozwala na pomiar pełnego składu gazu, w tym wielu najczęściej mierzonych składników gazu ziemnego.
- Wiarygodny pomiar składu z wykorzystaniem spektroskopii Ramana: analizator ramanowski oferujący do czterech kanałów pomiarowych, z możliwością podłączenia światłowodowych sond pomiarowych o długości do 150 m, może być również wykorzystany do monitorowania ilości wtryskiwanego wodoru na długich odcinkach rurociągu
- Pomiar inline zwiększa bezpieczeństwo operatora i zapewnia szybką odpowiedź pomiarową: sonda jest umieszczona z dala od analizatora; nie ma potrzeby transportowania próbek pomiarowych do analizatora
- Przepływomierze Coriolisa umożliwiają pomiar wieloparametrowy strumienia gazu, w tym przepływu masowego, gęstości, temperatury i skorygowanego przepływu objętościowego
©Adobe
Pomiar jakości wody do produkcji zielonego wodoru
Proces elektrolizy wymaga wody ultraczystej. Do wyprodukowania 1 kg wodoru zużywa się 9 kg wody ultraczystej, czyli około 30 kg wody morskiej. Woda niespełniająca wymagań jakościowych może negatywnie wpływać na bezawaryjną pracę elektrolizera, zwiększając tym samym koszty operacyjne. Najważniejszym parametrem jakościowym wody jest przewodność. Generalnie jest ona ograniczona do wartości poniżej 1 μS/cm dla elektrolizerów alkalicznych i poniżej 0.1 μS/cm dla elektrolizerów PEM.
Nasza wiedza ekspercka
W obliczu niedoborów wody słodkiej w niektórych częściach świata, ważnym jej źródłem jest woda morska. W związku z tym, aby osiągnąć żądaną dla pracy elektrolizera czystość wody, jej uzdatnianie może obejmować różne etapy. Jakość wody zasilającej dostarczanej do membrany odwróconej osmozy (RO) musi być ściśle monitorowana, aby utrzymać wydajność procesu pod kontrolą, uruchamiać czyszczenie lub regenerację membrany i zapewnić odpowiednią jakość wody. Endress+Hauser oferuje szeroki asortyment czujników i analizatorów do monitorowania tych procesów.
- Łatwość użytkowania i elastyczność sprawiają, że wielokanałowa platforma przetworników idealnie nadaje się do instalacji w wieloma czujnikami z technologią Memosens 2.0
- W elektrolizie alkalicznej miarą stężenia żrącego roztworu elektrolitu jest wartość pH roztworu; najnowocześniejsza Technologia Memosens 2.0 zapewnia wiarygodny pomiar i długi czas nieprzerwanej pracy
- W instalacjach produkcji wodoru na skalę przemysłową coraz większego znaczenia nabiera dokładny monitoring zanieczyszczeń organicznych (OWO) lub takich zanieczyszczeń, jak krzemionka i sód w wodzie zasilającej elektrolizer
©Adobe
LOHC – prosty sposób dystrybucji i magazynowania wodoru
Ciekłe organiczne nośniki wodoru (LOHC) to związki organiczne, które pochłaniają i uwalniają wodór w wyniku reakcji chemicznych. Systemy LOHC są uważane za praktyczne sposoby przechowywania i transportowania wodoru na duże odległości z wykorzystaniem istniejącej infrastruktury.
Nasza wiedza ekspercka
Zarówno podczas procesu uwodornienia jak i odwodornienia występują wysokie temperatury. Monitorowanie i kontrolowanie reakcji wymaga kilku kluczowych punktów pomiarowych. Endress+Hauser wspiera w zapewnieniu wydajności, bezpieczeństwa procesu i jakości produktu.
- Szeroka gama produktów, usług i rozwiązań
- Przepływomierze Coriolisa, termiczne i wirowe z weryfikacją online, in-situ w celu optymalizacji procesów uwodornienia
- Dokładny pomiar poziomu w zbiornikach magazynowych
©Endress+Hauser
Sonda poziomu ciekłego wodoru ze sterowaniem nadążnym i pływakiem
Przechowywanie wodoru w postaci ciekłej jest procesem kriogenicznym i dlatego pomiar stanów magazynowych stanowi wyzwanie ze względu na ekstremalną temperaturę parującego gazu -253°C (-423.4°F) i ciśnienie par. Dla zapewnienia bezpiecznej eksploatacji zbiornika i dokładnego pomiaru stanu, niezbędne są niezawodne przetworniki poziomu i pracujące niezależnie sygnalizatory przepełnienia.
Nasza wiedza ekspercka
Sondy poziomu ze sterowaniem nadążnym i pływakiem produkcji Endress Hauser służą do dokładnych pomiarów poziomu cieczy z wykorzystaniem kontaktowej metody pomiaru. Ta metoda i technologia pomiaru jest niezależna od ciśnienia i temperatury pary, a tym samym umożliwia bezpieczny, wiarygodny i dokładny pomiar poziomu i gęstości ciekłego wodoru.
- Większe bezpieczeństwo dzięki wiarygodnemu i dokładnemu pomiarowi poziomu i gęstości ciekłego wodoru
- Okresowa weryfikacja przez przerywania pracy
- Zapewnia bezpieczną i dokładną pracę zbiornika
©Endress+Hauser
Reforming parowy metanu (SMR) i błękitny wodór
Reforming parowy metanu (SMR) jest najczęściej stosowanym procesem produkcji wodoru w rafineriach. Wyzwania związane z tym procesem to wysokie temperatury, obecność katalizatora i konieczność kontrolowania procesu, aby zapewnić jego minimalną zmienność. Proces produkcji błękitnego wodoru obejmuje reforming parowy SMR i system wychwytu dwutlenku węgla.
Nasza wiedza ekspercka
Portfolio Endress+Hauser pomoże w optymalizacji efektywności procesu reformingu, przy jednoczesnej redukcji emisji gazów cieplarnianych. Spektroskopia Ramana oferuje szereg istotnych korzyści z zakresie zwiększenia efektywności procesu SMR i zmniejszenia wielkości emisji:
- Jednoczesny pomiar dopływającego gazu ziemnego i gazu syntezowego, w tym H2, celem optymalizacji procesu SMR
- Pomiar w punkcie poboru próbek eliminujący podgrzewane linie do transportu próbek
- Eliminacja gazów nośnych stosowanych w konwencjonalnych procesach
- Eliminacja spalania gazu w pochodniach dzięki analizie nieniszczącej przy podwyższonym ciśnieniu umożliwia powrót mierzonego gazu do instalacji procesowej
W czym możemy pomóc?
Niezwykle ważne jest, aby w całym łańcuchu wartości wodoru, począwszy od produkcji po zużycie przez końcowego odbiorcę, stosowana była wysoce niezawodna aparatura pomiarowa. Dla zapewnienia przejrzystości transakcji i rozliczeń, przepływomierze Coriolisa muszą zapewnić dokładność pomiaru przepływu wodoru odpowiednią dla celów rozliczeniowych. W zapewnieniu zgodności ze standardami jakościowymi, kluczową rolę odgrywa również pomiar jakości wodoru. Endress+Hauser oferuje optymalnie dobraną aparaturę i rozwiązania dla instalacji produkcji i skraplania wodoru.
- Bogate portfolio: aparatura pomiarowa o wysokiej dokładności od jednego dostawcy
- Zapewniamy dokładny i wiarygodny pomiar jakości, ilości i składu
- Obsługa najnowszych protokołów komunikacyjnych we wszystkich punktach pomiarowych umożliwia płynną integrację z systemami automatyki
- Łatwy montaż i uruchomienie: monitorowanie stanu funkcjonalnego dzięki Heartbeat Technology umożliwia pracę przy minimalnych wymaganiach konserwacyjnych
- Wysoka dokładność pomiarów np. dla celów rozliczeniowych, weryfikacja danych i bezpieczny transfer