Waterstof (H2) is een brandbaar gas dat op verschillende manieren geproduceerd kan worden; met duurzame energiebronnen zoals wind en water (groen) of met fossiele energiebronnen (grijs). Om de particuliere en de transportsector een 100% duurzaam model te bieden, moeten er nog de nodige barrières overwonnen worden. Maar voor industriële doeleinden is het nu al een prima alternatieve energiebron. Zelfs een die instant een positieve rol kan spelen t.o.v. de klimaatcrisis.
Waterstof is namelijk de meest duurzame brandstof voor het verkrijgen van zeer hoge temperaturen (>250 °C). Dat maakt het een uitstekende energiebron voor verwerking- en productieprocessen en andere onderdelen van de procesindustrie waar die hoge temperaturen noodzakelijk zijn. Denk ook aan de staalproductie waar waterstof de inzet van kolen als chemische reactiestof kan vervangen. Dat scheelt enorm veel CO2-uitstoot.
Meer electrolysers, meer groene waterstofproductie
Voor een volledig groene transitie van zowel industrie, transport en de particuliere sector zijn er meer industriële electrolysers nodig. Alleen met deze waterstof-productiestraten kan op grote schaal – en op een CO₂-vrije manier – groene waterstof worden geproduceerd.
Natuurlijk moet er dan tijdens dat elektrolyseproces wel gebruik worden gemaakt van duurzame energie die op een schone wijze is geproduceerd; zonne-energie, windenergie, waterkracht of biomassa. Is dit niet het geval, dan is elektrolyse natuurlijk gewoon mogelijk, maar dan spreken we niet van groene waterstof.
De risico’s bij waterstofproductie
Bij de elektrolyse van water wordt elektrische energie gebruikt om water te splitsen in waterstofgas en zuurstof. Het waterstofgas wordt opgevangen of kan eventueel met een liquefier worden omgezet in vloeibare waterstof.
Maar hoe eenvoudig hier ook geschetst, bij dit proces komen de nodige risico’s kijken. Bij deze elektrolyse wordt er via twee elektroden elektrische spanning op een zoutoplossing gezet. Bij de kathode komt dan waterstof vrij, bij de anode zuurstof. De hoeveelheid gasbellen die bij dit proces ontstaan belemmeren uiteindelijk het contact tussen de elektroden en de oplossing. Daarom moeten deze zo snel mogelijk afgevoerd worden. Tussen de twee elektroden verplaatsen zich ook ionen door de oplossing. Dit proces verloopt efficiënter als de elektroden dichter bij elkaar staan, maar dan komen de gasbellen ook dichter bij elkaar en die vormen samen een explosief mengsel.
Huidig gebruik van waterstof op industrieel niveau
- Waterstof wordt gebruikt bij de productie van ammoniak en methanol, en dat zijn weer grondstoffen voor andere producten in de chemische industrie (bijv. om mest of kunststoffen te kunnen maken.
- Olieraffinaderijen gebruiken waterstof om zwavel uit ruwe olie te verwijderen (hydrotreating) en om zwaardere koolwaterstoffen om te zetten in lichtere varianten (hydrocracking), zodat men meer benzine uit ruwe olie kan winnen.
In de chemische industrie, hoogovens en raffinaderijen vereisen veel processen een hoge temperatuur om de nodige reacties te verkrijgen. Momenteel worden dergelijke temperaturen bereikt door de verbranding van aardgas. Waterstof brandt echter ook bij hoge temperaturen en is een goed alternatief in toepassingen die temperaturen boven de 250 °C vereisen.
Waterstof biedt grote kansen bij de energietransitie door:
- (overtollige) groene energie uit zon, wind, water te kunnen opslaan;
- sectoren die moeilijk te elektrificeren zijn – zoals lange afstandsvervoer en zware industrie – koolstofvrij te maken;
- fossiele brandstoffen te vervangen; door als koolstofvrije grondstof voor de productie van chemicaliën en brandstoffen te dienen.
Veiligheid bij waterstofproductie – PEM electrolysers
Safety Barriers voor PEM Electrolysers
- Bewaken de bedrijfsomstandigheden
- Signaleren afwijkingen in het proces
- Melden noodzakelijk onderhoud
Voltage monitoring
- SIL 2 spanningsbewaking
- tot 1500 V
- Redundant ontwerp, twee processor duotec-technologie met zelfdiagnose
- Flexibele softwareconfiguratie
- Enige spanningsbewakingstransmitter SIL2 voor meer dan 1000 V
Shuntstroombewaking
- SIL 2 geclassificeerde mV transmitter
- 0 – 70 mV meetbereik
- Redundant ontwerp, twee processor duotec-technologie met zelfdiagnose
- Flexibele softwareconfiguratie
- Enige SIL 2 mV transmitter
Veiligheid bij waterstofproductie – Chloor Alkali-electrolysers
Chloor Alkali Electrolyser
Safety Barriers voor Chloor-Alkali Electrolysers
- Bewaken de bedrijfsomstandigheden
- Signaleren afwijkingen in het proces
- Melden noodzakelijk onderhoud
Shuntstroombewaking
- SIL 2 geclassificeerde mV transmitter
- 0 – 70 mV meetbereik
- Redundant ontwerp, twee processor duotec-technologie met zelfdiagnose
- Flexibele softwareconfiguratie
- Enige SIL 2 mV transmitter
Bewaking van de nominale veiligheidsspanning
- SIL 2 spanningsbewaking
- tot 1500 V
- Redundant ontwerp, twee processor duotec-technologie met zelfdiagnose
- Flexibele softwareconfiguratie
- Enige spanningsbewakingstransmitter SIL2 voor meer dan 1000 V
Universal Ex barrier
- universele SIL 2 Ex barrier en sensorvoeding
Spanningsrail symmetrie
- meet spanningsverschil tot 1000 V
Toepassingen
- Electrolyser stack spanningsbewaking (absoluut of vergelijking van twee segmenten)
- Gelijkrichter stroom
- DC-link en capaciteiten
- Vortex-sensoren (ontluchting) om explosieve atmosferen te voorkomen
- Temperatuur elektrolyser / behuizing
- Druk in gecontaineriseerde elektrolysers
Deze barriers zijn interessant voor:
- fabrikanten van electrolysers;
- integrators die werken met spanningsniveaus boven de 500 V;
- industriële processen waarbij extra (arbeids) veiligheid noodzakelijk is;
- integrators die de voorschriften/eisen van de klant op het gebied van machineveiligheid moeten volgen;
- toepassingen waarbij transmitters met SIL-certificaat vereist zijn (redundantie, zeer lage FIT, prestatieniveau).