Kde mohu použít automatizaci?
V rámci celého vodíkového hodnotového řetězce existují systémy a procesy, které lze automatizovat za účelem zvýšení efektivity, bezpečnosti a nákladové efektivity. Mezi ně patří výroba, skladování, distribuce a využití vodíku.
- Elektrolyzéry: Automatizace elektrolytických procesů (např. PEM, alkalická elektrolýza, elektrolýza při vysokých teplotách), včetně řízení spotřeby energie, průtoku vody a optimalizace provozních parametrů
- Úprava vodíku: Automatizace procesů odstraňování nečistot a zvyšování čistoty vodíku, např. pomocí adsorpce za změny tlaku (PSA– Pressure Swing Adsorption).
- Kompresory: Automatizované řízení a monitorování komprese vodíku pro skladování nebo transport.
- Úložiště vodíku: Automatizované monitorování úrovně plnění, tlaku a teploty ve vysokotlakových nádržích. Automatizované řízení chlazení a správy tlaku pro skladování zkapalněného vodíku. Automatizace procesů nakládání a vykládání a řízení teploty a tlaku.
- Infrastruktura čerpacích stanic: Automatizace procesů tankování, monitorování hladiny naplnění a bezpečnostních mechanismů na vodíkových čerpacích stanicích pro vozidla.
- Systémy palivových článků: Automatizované monitorování a řízení provozu palivových článků, včetně regulace dodávky plynu, správy teploty a optimalizace efektivity.
Ve všech procesech se používá senzorová technologie k měření procesních parametrů, jako je vodivost, tlak, průtok nebo teplota, a proces je řízen pomocí technologie pohonu (např. technologie ventilů, čerpadla). Pokud se toto řízení a monitorování provádí prostřednictvím komunikačního rozhraní a automatizace, je označováno jako procesní automatizace.
Jaká senzorová technologie a technologie pohonu je k dispozici a jaké typy se používají ve vodíkových aplikacích?
Senzorová technologie
Senzorová technika v aplikacích s vodíkem detekuje fyzikální veličiny, jako jsou tlak, teplota, vodivost a průtok, které jsou důležité pro řízení procesů. Existují dva různé druhy signálů:
– digitální signály: výstup diskrétních hodnot, jako je signál vstupu/výstupu.
– analogové signály: výstup kontinuálních signálů, např. 4–20 mA pro jemně laděné regulátory.
Technologie pohonu
Technologie pohonu zahrnuje komponenty, které vykonávají fyzické pohyby v procesech, jako je otevírání a zavírání ventilů nebo řízení čerpadel. Tyto pohony jsou řízeny elektrickými signály.
Která komunikační rozhraní jsou vhodná?
Budoucí vodíkové závody vyžadují inteligentní propojení a komunikaci mezi řídicími systémy, senzory, pohony a monitorovacími systémy. Různá komunikační rozhraní jsou potřebná k zajištění efektivní výměny dat, informace o stavu a příkazů.
Typické sběrnicové systémy používané v takových závodech zahrnují:
- Ethernet: Univerzální a rozšířený síťový protokol, který umožňuje vysoké přenosové rychlosti a bezproblémovou integraci s IT systémy.
- Sběrnice CAN: (Řídící oblastní síť - CAN): Robustní protokol pro propojení řídicích systémů a zařízení v reálných aplikacích; ideální pro náročné automatizační úkoly.
- PROFIBUS: Zavedený sběrnicový systém, který umožňuje rychlou a spolehlivou komunikaci mezi procesními zařízeními a řídicími jednotkami.
Tato rozhraní hrají centrální roli v integraci a automatizaci složitých procesů ve vodíkových závodech.
Které protokoly lze použít?
V moderních vodíkových závodech jsou spolehlivé komunikační protokoly nezbytné pro efektivní přenos všech relevantních měřených proměnných, výstupních hodnot a diagnostických dat do stavěcích systémů (PLC). Použití vhodných protokolů minimalizuje kabeláž a zajišťuje stabilní přenos dat.
Nejdůležitější protokoly zahrnují:
- PROFINET, EtherCAT, Modbus TCP/IP, EtherNet/IP
- PROFIBUS DP, CANopen
- büS (proprietární sběrnice založená na CAN pro efektivní propojení a kombinovanou komunikaci mnoha zařízení s vyššími řídicími jednotkami, snadnější výměna zařízení) / EDIP(protokol aplikace)
Tyto protokoly zajišťují efektivní a spolehlivou komunikaci mezi různými komponenty vodíkového závodu a přispívají k efektivní automatizaci procesů. Další informace o protokolech naleznete zde.
Jaký druh automatizace je pro mě k dispozici?
Automatizaci lze realizovat různými způsoby: centralizovaně (s ovládací skříní bez ní) nebo decentralizovaně. Který koncept je vhodný pro vaši vodíkovou aplikaci? Představíme vám oba koncepty a pomůžeme vám najít nejlepší řešení pro vaše potřeby.
Centralizovaná automatizace
Jak to funguje
V závislosti na vašich požadavcích lze distribuovaný koncept automatizace ve vašem zařízení realizovat s ovládací skříní nebo bez ní. Při použití ovládací skříně lze automatizace dosáhnout efektivním a ekonomickým způsobem se systémem AirLINE Quick, protože ventilové ostrovy lze umístit přímo na stěnu nebo dno ovládací skříně. To vede ke snížení počtu vedení a kabelů, což následně snižuje množství potřebného stlačeného vzduchu. Pokud zvolíte variantu bez ovládací skříně, lze použít ventilové ostrovy s vysokým stupněm ochrany. Výhodou v tomto případě je, že jste blízko procesu a potřebujete méně dalších kabelových žlabů, hadic a vedení.
Výhody centralizované automatizace:
✓ Rychlá instalace a spolehlivé procesy díky krátkým vzdálenostem a flexibilní, prostorově úsporné instalaci
✓ Snížená spotřeba stlačeného vzduchu a energie činí váš systém rychlejším, ekonomičtějším a efektivnějším
✓ Snadné monitorování a čištění díky robustním procesním jednotkám s vysokou koncentrací ventilů
✓ Méně hadic, vedení a kabelových žlabů díky blízkosti k procesu úpravy
Výběr komponentů, které lze použít
Zjistěte více o centralizované automatizaci zde:
Decentralizovaná automatizace
Jak to funguje
Každý procesní ventil je řízen individuálně a napájen prostřednictvím své vlastní inteligentní ovládací hlavy. S pomocí ovládacích hlav a odpovídajících digitálních komunikačních možností se standardní ventily mění na inteligentní praktická zařízení. Procesní ventily signalizují svůj stav přepínání pomocí LED diod, čímž poskytují vynikající přehled o celém procesu.
Výhody decentralizované automatizace:
✓ Jednoduché, místní monitorování procesů eliminuje odstraňování problémů a zaručuje dostupnost úpravny vody
✓ Inteligentní, rychle přepínající ventily jsou obzvlášť flexibilní, přehledně uspořádané a spolehlivé
✓ Snadnější spuštění, údržba a rozšíření díky individuálním řešením
✓ Blízkost k procesu úpravy snižuje potřebu stlačeného vzduchu, energie, pneumatických hadic, vedení a kabelových žlabů
A výběr komponentů, které lze použít
Chcete se dozvědět více o decentralizované automatizaci? Klikněte zde:
Užitečné informace o automatizaci vodíkových aplikací
Kdy stojí za to zvážit decentralizovanou automatizaci oproti centralizovanému řešení?
V automatizaci vodíku se návrháři a plánovači zařízení často setkávají s následující otázkou: Má být řízení centralizováno prostřednictvím ventilového ostrova, nebo decentralizováno přímo u pohonu? Oba přístupy mají své specifické silné stránky – a volba je do značné míry závislá na požadavcích příslušné aplikace.
Závěr Rozhodnutí o centralizované a decentralizované automatizaci závisí na faktorech, jako je výkon vzduchu, náročnost instalace, podmínky prostředí a náklady. Oba koncepty mají své místo – a, pokud se rozhodnete pro společnost Bürkert, vždy obdržíte následující: přizpůsobená řešení pro centralizovanou a decentralizovanou automatizaci, která jsou přizpůsobena vašim specifickým požadavkům na vodíkovou technologii.
Jak lze spolehlivě implementovat funkční bezpečnost v automatizaci vodíku – a jakou roli v tom hrají ventilové ostrovy a elektromagnetické ventily?
Funkční bezpečnost začíná správnou architekturou systému. Funkční bezpečnost je klíčovým prvkem v aplikacích s kritickým bezpečnostním požadavkem na vodík – např. při ovládání kulových nebo motýlových ventilů. Cílem je spolehlivě vykonávat definované bezpečnostní funkce, jako je bezpečné uzavření procesů v případě poruchy.
Typická aplikace Jedním z příkladů je zabezpečení vodíkového procesu, ve kterém musí být kulový ventil v případě nouze bezpečně uzavřen. Kombinace ventilového ostrova a elektromagnetických ventilů zajišťuje, že uzavření probíhá spolehlivě i v případě výpadku napájení nebo chyby systému.
Závěr Funkční bezpečnost vodíkového systému (např. elektrolyzéru) je do značné míry určena architekturou systému bezpečnostních funkcí. Se společností Bürkert získáte řešení, které splní vaše požadavky na bezpečnost, integraci a diagnostiku. Kombinace ventilového ostrůvku a bezpečnostních elektromagnetických ventilů umožňuje flexibilní, škálovatelné a standardům vyhovující provedení vašich bezpečnostních funkcí – ušité na míru automatizaci vodíku.
Proč je ochrana proti výbuchu v rámci automatizace vodíku tak kritická – a jak lze bezpečně integrovat pneumatické systémy do zón 1 a 2?
V technologii vodíku je ochrana proti výbuchu zásadní. Vzhledem k velmi nízké minimální energii zapálení a širokým výbušným limitům vodíku podléhá použití elektrického a elektronického zařízení v oblastech s nebezpečím výbuchu obzvlášť vysokým bezpečnostním požadavkům. Zejména musí být automatizační technologie navržena tak, aby byly spolehlivě vyloučeny možné zdroje vznícení. Projektanti zařízení stojí před úkolem bezpečně vést elektrické signály prostřednictvím vhodných konceptů ochrany proti vznícení – například jiskrové bezpečnosti nebo nevýbušných (tlakově odolných) krytů – a správně zabezpečit kritická rozhraní na pneumatické systémy, aniž by zbytečně omezovali dostupnost zařízení.
Závěr Bezpečnost v oblastech s nebezpečím výbuchu nesmí akceptovat žádné kompromisy. Se společností Bürkert se spoléháte na osvědčenou bezpečnost, která jde ruku v ruce s vysokou funkčností. Bez ohledu na to, zda se jedná o centralizovaný ventilový ostrůvek v certifikované ovládací skříni, nebo decentralizované Ex komponenty přímo v procesu, poskytuje společnost Bürkert správná řešení vyhovující ATEX a IECEx pro bezpečnou budoucnost vodíku.
Potřebujete více informací?
Máte zájem o další fluidní řešení pro elektrolyzéry?
Stáhněte si zde celý katalog vodíku