Rozwiązania, które niezawodnie, bezpiecznie i wydajnie kontrolują wodór, odgrywają kluczową rolę dla zwiększenia skali wymaganej do zaspokojenia popytu na to paliwo – dziś, jak i jutro.

Wodór to kluczowe paliwo alternatywne w drodze do dekarbonizacji. Rządy państw na całym świecie wspierają branżę wodoru odnawialnego poprzez dotacje, starając się osiągnąć cele NetZero, tj. zerowego zużycia gazów cieplarnianych netto, co zapewnia tej branży znaczny wzrost. W Stanach Zjednoczonych ustawa w sprawie obniżenia inflacji obejmuje zachęty w postaci ulg podatkowych w wysokości do 3 USD za kilogram produkcji tzw. zielonego wodoru. Tego rodzaju działania mają na celu przyspieszenie zastąpienia „szarego wodoru”, który w głównej mierze jest wytwarzany poprzez reforming parowy metanu (SMR), zielonym wodorem w ciągu następnej dekady.

Podczas gdy wodór można pomocniczo wykorzystywać do produkcji nawozów dla sektora rolnego poprzez produkcję amoniaku i usuwanie siarki w procesie rafinacji ropy naftowej, to jego wartością dla przyszłości zielonej energii są jego unikalne możliwości przenoszenia energii. Produkcja energii ze źródeł odnawialnych, takich jak słońce czy wiatr, może być niespójna ze względu na nieregularne występowanie tych źródeł oraz brak rozwiniętej infrastruktury do ich magazynowania. Czynniki te mogą wpływać na brak stabilności sieci elektrycznej. Dzięki trzykrotnie większej zawartości energii w porównaniu do benzyny, wodór można wykorzystywać do magazynowania energii pozyskanej ze źródeł odnawialnych poza siecią, a następnie zużywać odpowiednio do swoich potrzeb.

Firmy z branży wodorowej pracują nad tym, aby ekologiczna przyszłość, z jaką wiąże się wodór stała się faktem, a zakrojone na szeroką skalę projekty były realizowane lub planowane w całym łańcuchu wartości wodoru. Projekty te przyczynią się do poszerzenia infrastruktury wodorowej i obejmują elektrolizery do produkcji wodoru, stacje tankowania do jego dystrybucji oraz ogniwa paliwowe do przekształcania go w energię elektryczną. Dzięki stworzeniu tych podstaw ludzie mogą wykorzystywać wodór jako paliwo do stacjonarnych jednostek napędowych i transportu, a także do ogrzewania, a nawet jako surowiec.

Ogniwa paliwowe można wykorzystywać do zasilania stacjonarnego, jako zapasowe źródło energii, lub do zasilania każdego pojazdu, który standardowo jest napędzany olejem napędowym.

Jednak stworzenie przyszłości, w której zielony wodór stanie się powszechnie stosowanym źródłem energii, wymaga szybkiego wzrostu i udanego wdrożenia tej koncepcji. Przemieszczając się w łańcuchu wartości, wodór podlega ciśnieniu do 15 000 funtów na cal kwadratowy (psi) lub 1000+ barów i, podobnie jak wiele innych paliw, w przypadku nieprawidłowej obsługi może być wybuchowy. Aby osiągnąć warunki, które pozwolą na skuteczne i bezpieczne zaspokojenie popytu, niezwykle ważne jest, aby firmy opracowały technologie, które mogą niezawodnie i wydajnie kontrolować paliwo wodorowe – począwszy od fazy produkcji, po jego końcowe wykorzystanie. Wymaga to rozwiązań bazujących na technologii układów wysokiego ciśnienia w całym ekosystemie wodorowym.

Produkcja metodą elektrolizy

Zielony wodór jest wytwarzany w procesie elektrolizy alkalicznej lub elektrolizy wykorzystującej membrany z elektrolitu polimerowego (PEM), która jest wspomagana energią odnawialną. W obu procesach elektrolizer wykorzystuje prąd elektryczny do rozdzielenia cząsteczek wody na pierwiastki podstawowe, tj. tlen i wodór. Po wyizolowaniu wodór można przechowywać, transportować i dystrybuować.

Aby zapewnić skuteczne i bezpieczne działanie elektrolizera, przepływ wszystkich trzech cieczy – wody, wodoru i tlenu – wymaga precyzyjnego sterowania. Niezawodne zawory, regulatory ciśnienia zwrotnego oraz inteligentne programowalne sterowniki logiczne (PLC) mogą zapewnić wysoki poziom kontroli przepływu mediów, zapobiegając wyciekom oraz minimalizując czas i koszty konserwacji, zabezpieczając przy tym jednocześnie całą instalację.

W elektrolizerze istnieją cztery warstwy, które ze sobą współpracują, aby wydajnie, niezawodnie i bezpiecznie kontrolować media. Pierwsza warstwa to wszelkiego rodzaju zawory sterujące przepływem mediów – tlenu, wody lub wodoru – i obejmują zarówno regulatory przeciwciśnienia, jak i pneumatyczne zawory odcinające. Druga warstwa to warstwa aktywująca, która obejmuje systemy wysp zaworowych i elektromagnetyczne zawory pilotowe. Oba komponenty pełnią tę samą funkcję, uruchamiając pneumatyczne zawory odcinające, które obsługują media technologiczne. Zawory te wymagają stopnia ochrony IP66, natomiast zawory pneumatyczne nie wymagają takiego stopnia ochrony. Trzecią warstwę stanowi sterownik PLC, a czwartą system kontroli nadrzędnej oraz system akwizycji danych (SCADA).