Vihreän vedyn tuotannon tehokkuuden parantaminen
Päästöjen vähentäminen vedyn tuotannossa optimoidun suorituskyvyn ja turvallisuuden ansiosta
Vihreän vedyn tuottamisen ensisijainen menetelmä, elektrolyysi, on edelleen suhteellisen tehoton. Elektrolyysin tehokkuuden parantaminen on ratkaisevan tärkeää vihreän vedyn tuotannon kustannusten alentamiseksi. Elektrolyysilaitteiden toimintaparametrien, kuten virtaustiheyden, lämpötilan ja käyttöpaineen, hienosäätö voi vaikuttaa merkittävästi energiatehokkuuteen. Näiden parametrien optimointi voi maksimoida vihreän vedyn tuoton samalla kun minimoidaan uusiutuvan energian kulutus ja materiaalien hajoaminen.
Olennaiset tiedot
70%
sähköenergiasta muunnetaan tällä hetkellä vedyksi. (Lähde: IEA 2021 -raportti)
Vedyn tuotannon prosessikartat
©Endress+Hauser
©Endress+Hauser
Alkalisen elektrolysaattorin prosessikartta, joka kertoo tarvittavat prosessinmittausparametrit.
PEM-elektrolysaattorin prosessikartta, joka kertoo tarvittavat prosessinmittausparametrit.
©Endress+Hauser
Veden laadun mittaaminen tehokkaassa elektrolyysissä
Veden elektrolyysi liittyy vihreän vedyn tuotantoon. Tämä prosessi vaatii huomattavan määrän vettä. Kestävä vesivarojen käyttö on perusteltu huolenaihe vihreän vedyn tuotannossa. Elektrolyysissä on käytettävä puhdasta tai tislattua vettä kemiallista reaktiota häiritsevien ja vihreän vedyn tuotantoprosessin tehokkuutta heikentävien epäpuhtauksien minimoimiseksi. Erittäin puhdasta vettä saadaan prosesseilla, kuten käänteisosmoosilla.
Alan asiantuntemuksemme
Seuraavat parametrit on mitattava: pinta, virtaus, paine, johtokyky ja joissakin tapauksissa pH.
- Johtokyky on keskeinen mittausparametri veden laadun varmistamisessa. Digitaalinen johtokykyanturimme Memosens CLSE16 käyttää Memosens 2.0 -teknologiaa tiedon tallennukseen ja kontaktittomaan siirtoon.
- Virtausmittareita käytetään johtavien nesteiden tarkkailuun ja ne varmistavat elektrolysaattorin vedensyötön luotettavuuden. Promag W 10 on maailman ensimmäinen sähkömagneettinen virtausmittari rajoittamattomaan mittaukseen (0 x DN full bore).
- Paineen mittaaminen elektrolyysiveden valmistelun aikana on välttämätöntä suodatuksen ja osmoosin tukkeutumisen havaitsemiseksi. Cerabar PMP51B on luotettava ja helppokäyttöinen anturi, jolla vähennetään systemaattisia vikoja vihreän vedyn tuotannossa.
- Pinnanmittaus on ratkaisevan tärkeää tasaisen tarjonnan ylläpitämiseksi, kuivakäynnin estämiseksi ja resurssitehokkuuden edistämiseksi. Levelflex FMP51 sopii vedyn ja hapen erottimiin ja kestää erittäin syövyttäviä aineita.
©Endress+Hauser
Veden alkalielektrolyysi
Veden alkalielektrolyysi on prosessi, jossa vesi jaetaan vedyksi ja hapeksi elektrolysaattorilla. Tässä menetelmässä alkalinen liuos, tyypillisesti kaliumhydroksidi, toimii elektrolyyttinä, joka helpottaa sähkökemiallisia reaktioita. Veden alkalielektrolyysi tunnetaan tehokkuudestaan ja yksinkertaisuudestaan, mikä tekee siitä käyttökelpoisen teknologian laajamittaiseen vedyn tuotantoon, etenkin koska se käyttää uusiutuvaa energiaa fossiilisten polttoaineiden sijaan.
Alan asiantuntemuksemme
Tuotannon tehokkuuden parantamiseksi ja optimaalisen suorituskyvyn varmistamiseksi on tärkeää mitata tietyt parametrit, kuten virtaus, pinta, lämpötila ja paine. Endress+Hauser tarjoaa kaikki nämä kriittiset parametrit.
- Tehokkaan hapentuotannon varmistamiseen vortex-virtausmittari, kuten Prowirl F 200, sopii täydellisesti.
- Jos erottimissa oleva vesi nousee liian korkealle, se voi vuotaa yli elektrolysaattorin kennoihin. Nesteen pinnan tunnistus värähtelypintakytkin Liquiphant FTL51B:llä estää tämän ylivuodon.
- Elektrolyysilaitteen lämpötila vaikuttaa elektrolyysireaktion nopeuteen. Lämpötila-anturiamme iTHERM Moduline TM131:tä voidaan käyttää elektrolysaattorin toimintaparametrien optimointiin.
- Johtokyky on keskeinen mittausparametri veden laadun varmistamisessa. Digitaalinen johtokykyanturimme Memosens CLS16E käyttää Memosens 2.0 -teknologiaa tiedon tallennukseen ja kontaktittomaan siirtoon.
©Endress+Hauser
PEM veden elektrolyysi
PEM-elektrolysaattorit (Proton Exchange Membrane) ovat toinen laajalti käytetty teknologia alkalisten elektrolyysilaitteiden lisäksi. Teknologia perustuu kiinteään polymeerielektrolyyttikalvoon, mikä mahdollistaa kompaktin suunnittelun ja tarkan ohjauksen, joten se sopii erityisen hyvin joustavuutta ja reagointikykyä edellyttäviin sovelluksiin vihreän vedyn tuotannossa. PEM-elektrolysaattorit tarjoavat etuja, kuten korkean hyötysuhteen, nopean reagoinnin muuttuviin kuormiin ja soveltuvuuden hajautettuihin sovelluksiin.
Alan asiantuntemuksemme
Vedyn optimaalisen tuotannon tehokkuuden saavuttamiseksi uusiutuvilla luonnonvaroilla fossiilisten polttoaineiden sijaan keskeisten parametrien mittaaminen on edelleen ratkaisevan tärkeää. Prosessin optimoinnin kannalta tärkeitä parametreja, kuten virtaus, pinta, lämpötila ja paine, voidaan valvoa tehokkaasti Endress+Hauserin mittalaitteilla, mikä varmistaa luotettavan suorituskyvyn PEM-elektrolyysijärjestelmissä.
- Coriolis-massavirtausmittarit ovat erittäin tarkkoja ja luotettavia massavirtausten mittaamisessa. Promass F 300:aa voidaan käyttää PEM-elektrolysaattorin toimintaparametrien optimointiin.
- Erottimien pintamittaus varmistaa vedyn puhtauden. Levelflex FMP51 soveltuu vedyn ja hapen erottimiin.
- Jos kaasujen paine muuttuu epätasaiseksi, syntyy räjähdysvaara. Cerabar PMP51B -painelähettimme on luotettava ja helppokäyttöinen anturi systemaattisten vikojen vähentämiseen.
©Adobe Stock/ Grispb
Turvallinen vihreän vedyn kompressio ja varastointi
Vety erottuu edukseen ainoana energiavektorina, joka pystyy varastoimaan tehokkaasti ylimääräistä energiaa, joko kompression tai luolavarastoinnin ansiosta. Nestemäiset orgaanisen vedyn kuljettimet (LOHC:t, Liquid Organic Hydrogen Carriers) tarjoavat vaihtoehtoisen menetelmän vedyn varastointiin ja kuljettamiseen. Tässä menetelmässä vety sidotaan kemiallisesti nestemäiseen orgaaniseen yhdisteeseen, mikä mahdollistaa suuremman energiatiheyden kaasumaiseen vetyyn verrattuna.
Alan asiantuntemuksemme
Kun kiinnostus LOHC:itä kohtaan kasvaa niiden vetyvarastointimahdollisuuksien ansiosta, on ratkaisevan tärkeää seurata ja optimoida niihin liittyviä prosesseja. Endress+Hauserin tarkat anturit tarjoavat luotettavan tavan seurata LOHC-järjestelmien monimutkaista dynamiikkaa, mikä varmistaa tehokkaan ja kontrolloidun toiminnan vedyn varastointi- ja vapautusjaksojen ajan.
- Tarkkojen painemittausten varmistaminen on välttämätöntä ylipaineiden estämiseksi ja kompressorien käyttöiän pidentämiseksi. Cerabar PMP71B -painemittarimme mittaa tarkasti ja luotettavasti vedyn kompression.
- Lämpötila vaikuttaa kompression tehokkuuteen. iTHERM Moduline TM131 -lämpötila-anturiamme voidaan käyttää kompressorin tehokkuuden seuraamiseen.
- Endress+Hauser on kokonaisratkaisua tarjoava toimittaja laskutusmittausjärjestelmillesi koko vedyn arvoketjussa. Varmistaaksemme luotettavan kaupankäynnin ja standardien noudattamisen alan asiantuntemuksemme on apunasi koko projektin ajan.
Edut
Prosessi-instrumentointi parantaa veden elektrolyysin tehokkuutta tarjoamalla reaaliaikaista tietoa tärkeistä parametreista. Tämä mahdollistaa tarkan ohjauksen ja ehkäisee ongelmia, kuten ylikuumenemista tai kavitaatiota. Kaasun virtausnopeudet on optimoitu tehokkaaseen hapen ja vedyn erotukseen. Elektrolyysin johtavuutta ja puhtautta valvotaan ja ohjataan. Painehäviöiden tunnistus havaitsee tukokset tai vuodot. Edistyksellinen prosessi-instrumentointi mahdollistaa ennakoivan kunnossapidon.
Olennaiset tiedot
10
miljoonaa laitetta on asennettu turvakriittisiin sovelluksiin vuodesta 1953 lähtien
Olennaiset tiedot
50 %
parempi prosessin käyttöaika digitaalisten Memosens-antureiden ansiosta
Miten lisätä vihreän vedyn tuotannon tehokkuutta
Prosessimittalaitteilla on ratkaiseva rooli veden elektrolyysin tehokkuuden parantamisessa tarjoamalla reaaliaikaista tietoa tärkeimmistä prosessiparametreista ja mahdollistamalla optimaalisen järjestelmän ohjauksen vihreän vedyn tuottamiseksi.
- Tarkkailemalla ja ohjaamalla lämpötilaa ja painetta ylikuumenemisen tai kavitoinnin estämiseksi
- Optimoimalla kaasun virtausnopeudet hapen ja vedyn erotuksen varmistamiseksi
- Valvomalla ja ohjaamalla elektrolyytin johtavuutta ja puhtautta
- Havaitsemalla järjestelmän painehäviöt tukkeumien tai vuotojen tunnistamiseksi
- Ennakoiva kunnossapito mahdollistaa edistyneen prosessi-instrumentoinnin