Zielony wodór – kluczowy element transformacji energetycznej

Wodór, najczęściej występujący pierwiastek chemiczny, uważany jest za źródło energii przyszłości. Bezbarwny, bezwonny i nietoksyczny w swojej czystej formie, może być wykorzystywany w sposób ekologiczny, oferując obiecującą alternatywę dla tradycyjnych źródeł energii. Szczególną rolę we wspieraniu wysiłków w ramach dekarbonizacji odgrywa zielony wodór wytwarzany w sposób neutralny dla klimatu z wykorzystaniem odnawialnych źródeł energii (OZE), takich jak energia słoneczna, wiatrowa czy wodna.

Zielony wodór ma potencjał, by zrewolucjonizować wiele sektorów, zastępując paliwa kopalne w transporcie, przemyśle, systemach grzewczych oraz w produkcji energii. Co więcej, oferuje rozwiązanie jednego z kluczowych wyzwań transformacji energetycznej, jakim jest magazynowanie nadmiarowej energii generowanej przez odnawialne źródła energii. Otwiera to drzwi dla dalszego rozwoju i wdrażania nowatorskich technologii, w tym ogniw paliwowych i elektrolizerów, co może mieć przełomowe znaczenie dla przyszłości zrównoważonej energetyki.

Zielony wodór jako filar europejskiej strategii osiągnięcia neutralności klimatycznej

W kontekście europejskim, zielony wodór stał się kluczowym elementem strategii energetycznej, mającej na celu osiągnięcie neutralności klimatycznej do 2050 roku. Unia Europejska wyznaczyła ambitne cele, dążąc do zwiększenia mocy produkcyjnej zielonego wodoru z obecnych 1 GW do 48 GW do 2030 roku. Ten wzrost ma kluczowe znaczenie dla transformacji energetycznej w Europie, odzwierciedlając globalne dążenia do zrównoważonego rozwoju i konieczność przejścia na bardziej ekologiczne źródła energii.

Elektrolizer – serce zielonej produkcji wodoru

Elektrolizer to urządzenie, które wykorzystuje energię elektryczną do rozkładu wody na wodór i tlen.

• Woda jest poddawana działaniu prądu elektrycznego, co powoduje rozszczepienie cząsteczek H2O na cząsteczki wodoru (H2) i tlenu (O2).
• Wodór jest gromadzony, a tlen może być wykorzystywany do innych celów.

Ten proces umożliwia uzyskanie czystego wodoru, który jest następnie magazynowany i transportowany do dalszego wykorzystania.

Zastosowania elektrolizerów w skrócie:

Produkcja wodoru:

• Zielony wodór z OZE np. zasilanie transportu publicznego, produkcja nawozów sztucznych
• W przemyśle chemicznym
• W rafineriach

Przechowywanie energii:

• Wodór jako magazyn energii np. magazynowanie nadwyżek energii z paneli fotowoltaicznych
• Zasilanie ogniw paliwowych

Inne zastosowania:

• Uzdatnianie wody
• Przemysł metalurgiczny
• Medycyna np. inhalacje w leczeniu astmy

Znaczenie pomiaru temperatury w różnych strefach elektrolizera

Temperatura ma bezpośredni wpływ na wydajność elektrolizera, a także na trwałość i bezpieczeństwo urządzenia. Zbyt wysoka może prowadzić do szybszego zużycia komponentów i obniżenia wydajności, podczas gdy zbyt niska obniży efektywność w produkcji wodoru. Oferujemy szeroką gamę urządzeń do pomiaru temperatury w elektrolizerach, w tym:

• Czujniki temperatury z serii VIBROtemp: kompaktowe i odporne na wibracje czujniki do pomiaru temperatury w różnych strefach elektrolizera. Ich krótki czas reakcji jest idealny do monitorowania dynamicznych zmian temperatury.
• Termopary w osłonie mineralnej: Polecamy je szczególnie do monitorowania wysokich temperatur, np. w procesach elektrolizy stałotlenkowej (SOEC), gdzie temperatura procesu może osiągać nawet 1200°C.

Typowe zastosowanie tych urządzeń w elektrolizerach obejmuje monitorowanie temperatury wodoru gazowego oraz temperatury stosu elektrolizera.

Monitorowanie bezpieczeństwa w elektrolizerach (do SIL 3): Bezpieczny ogranicznik temperatury

Temperatura to kluczowy parametr bezpieczeństwa w elektrolizerach. Ogranicznik temperatury bezpieczeństwa safetyM STB/STW Ex zapewnia wysoki poziom bezpieczeństwa i precyzję. Urządzenie spełnia normę SIL 3, jest dostępne w wykonaniu Ex dla stref zagrożonych wybuchem i oferuje szeroki zakres pomiarowy od -50°C do +500°C. Dodatkowo charakteryzuje się funkcjami bezpieczeństwa, takimi jak testy samoczynne i redundancja, oraz jest łatwe w montażu i obsłudze.

Pomiar ciśnienia w elektrolizerze

Nadzorowanie ciśnienia w różnych częściach elektrolizera, takich jak system doprowadzania wody oraz komory, gdzie zachodzi proces elektrolizy, jest niezbędne do utrzymania stabilnego i bezpiecznego procesu produkcji wodoru. Wysokie lub niskie ciśnienie wskazuje na potencjalne problemy, takie jak przecieki, blokady, czy nieefektywną pracę systemu, co może prowadzić do awarii lub przestoju.

1. Uniwersalny przetwornik ciśnienia MIDAS S05: To wszechstronne urządzenie do pomiaru ciśnienia, przeznaczone do użytku zarówno z gazami, jak i cieczami. Ma kompaktowe wymiary, odporną obudowę i zapewnia długoterminową stabilność.
2. Przetwornik ciśnienia procesowego dTRANS p20: Zaprojektowany do zastosowań przemysłowych, w tym wodorowych. Posiada certyfikaty SIL2 (do 100 bar) i ATEX.

Oba te urządzenia są doskonałe do monitorowania ciśnienia wody oczyszczonej doprowadzanej do elektrolizera.

Pomiar przewodności w elektrolizerze

Pomiary konduktywności są niezbędne w procesie elektrolizy do monitorowania jakości wody wykorzystywanej w elektrolizerach. Woda o wysokiej konduktywności może powodować nadmierną korozję i uszkodzenie elektrod, podczas gdy woda o niskiej konduktywności może zmniejszać wydajność procesu elektrolizy.

W tej roli sprawdzają się urządzenia takie jak:

1. Przetwornik przewodności digiLINE CR ST10: Wyposażony w interfejsy komunikacyjne do systemów automatyki, takie jak JUMO digiLINE IO-Link. Posiada również zintegrowaną pamięć danych i zarządzanie cyfrowym sensorem, co ułatwia monitorowanie i analizę danych.
2. Czujnik przewodności tecLINE CR: To urządzenie oferuje pomiar konduktywności w szerokim zakresie – od bardzo niskich do wysokich wartości. Może pracować w wysokich temperaturach, co jest istotne w różnych zastosowaniach przemysłowych, w tym w procesie elektrolizy.

Typowe zastosowanie tych urządzeń to pomiary przewodności przy wejściu wody oczyszczonej do elektrolizera. Monitorują one jakość wody, zapewniając, że jest ona w odpowiednim stanie do efektywnego przeprowadzenia elektrolizy.

Pomiar przepływu gazu i cieczy w elektrolizerze

Precyzyjne pomiary przepływu są niezbędne do kontroli i regulacji ilości wody doprowadzanej do elektrolizera, co bezpośrednio wpływa na wydajność procesu elektrolizy. Nieodpowiedni przepływ wody może prowadzić do niewystarczającego chłodzenia systemu, co z kolei może skutkować przegrzaniem i potencjalnym uszkodzeniem elektrolizera. Ponadto, kontrola przepływu umożliwia optymalizację wykorzystania energii, minimalizując straty i zwiększając ogólną efektywność systemu.

FlowTRANS US W02 to ultradźwiękowy przepływomierz, który jest doskonałym przykładem urządzenia wykorzystywanego w procesie monitorowania przepływu w elektrolizerach. Charakteryzuje się prostotą instalacji, odpornością na korozję oraz niskim zużyciem, co czyni go idealnym rozwiązaniem dla środowisk wodorowych. Jednym z typowych zastosowań tego przepływomierza w elektrolizerze jest monitorowanie przepływu i temperatury wody oczyszczonej na wejściu.

Pomiar poziomu cieczy w zbiornikach elektrolizera

Dokładne monitorowanie poziomu cieczy, szczególnie wody w zbiornikach, zapewnia ciągłość procesu produkcji wodoru i jest kluczowe dla zapobiegania przestoju czy przeciążeniu systemu. Niewłaściwy poziom cieczy może prowadzić do nieefektywnego działania elektrolizera lub nawet do jego uszkodzenia, dlatego kontrola poziomu jest nieodzowną częścią procesu operacyjnego. Monitorowanie poziomu wody w zbiorniku pozwala także na utrzymanie optymalnej ilości wody potrzebnej do elektrolizy.

1. Przełącznik pływakowy JUMO NESOS R0x LS: Jest to urządzenie zaprojektowane do monitorowania poziomu ultra czystej wody i mediów chłodzących. Charakteryzuje się małymi wymiarami, co umożliwia łatwą instalację. Możliwość montażu od zewnątrz z połączeniem G3/4 sprawia, że jest ono bardzo praktyczne w zastosowaniu.
2. Pojemnościowy sygnalizator poziomu granicznego ZELOS C01 LS: Jego niezawodna i solidna konstrukcja przemysłowa wraz z interfejsem IO-Link sprawiają, że jest doskonałym rozwiązaniem do zastosowań w elektrolizerach.

Pomiar wilgotności w elektrolizerach

Pomiar wilgotności odgrywa ważną rolę w procesie elektrolizy, szczególnie w kontekście kontroli jakości wytwarzanego wodoru i ochrony komponentów systemu. Wysoka wilgotność w gazach wyjściowych, takich jak wodór, może wpływać na czystość produktu końcowego oraz na efektywność i bezpieczeństwo procesu. Nadmierna wilgotność może również prowadzić do korozji i innych uszkodzeń komponentów systemu elektrolizy. W tej roli mogą być wykorzystane nasze specjalistyczne przetworniki wilgotności i temperatury.

Sterowanie w elektrolizerach – tyrystorowe sterowniki mocy i kontrolery modułowe

Efektywne sterowanie w elektrolizie, kluczowe dla stabilności i wydajności procesu, opiera się na regulacji mocy. Do tego celu stosuje się tyrystorowe sterowniki mocy i kontrolery modułowe, które zapewniają dokładną regulację energii elektrycznej. Tyrystorowe sterowniki mocy, takie jak TYA s202, oferują precyzyjną kontrolę i łatwą konfigurację, natomiast kontrolery modułowe, jak  meroTRON, umożliwiają zarządzanie złożonymi parametrami procesu. Ich zastosowanie w elektrolizerach, w szczególności do kontroli temperatury i optymalizacji przepływu energii, znacząco wpływa na jakość wytwarzanego wodoru i trwałość systemu.

O autorce

Nazywam się Ewelina Szmit i od kilku lat działam w dziedzinie content marketingu, łącząc moje umiejętności zawodowe z pasją do pisania. Wierzę, że nawet najbardziej techniczne tematy mogą być przedstawione w sposób ciekawy i dostępny dla każdego. Poza pracą, moją kreatywność rozwijam tworząc kolaże z gazet. Czas wolny najchętniej spędzam aktywnie, spacerując z psem lub biegając.