Instrumentering og gassanalyse for hydrogen

Hydrogen spiller en viktig rolle i produksjonen av fornybar energi. Instrumenter for gassmåling og -analyse (hydrogengassanalysatorer, hydrogentrykksensorer, hydrogenstrømningsmåler, temperaturtransmittere) bidrar til å forbedre produksjonsprosessen, redusere kostnadene og øke levetiden til hydrogenproduksjonsprosesser, hydrogenlagring og -transport, hydrogenstasjoner og brenselceller.


Instrumentering og gassanalyse for hydrogen

Instrumentering og gassanalyse for hydrogen

Fuji Electrics måleinstrumenter er utviklet for å møte de avgjørende utfordringene i hydrogenindustrien på alle stadier av produksjonen.

Slik løser vi disse problemene:

  • Kostnadsstyring: Våre avanserte teknologier bidrar til å minimere produksjons- og driftskostnadene, slik at du kan holde deg konkurransedyktig i markedet for grønn energi.
  • Produksjonseffektivitet: Vi hjelper deg med å forbedre utbyttet av hydrogenproduksjonsprosessene, maksimere produktiviteten og redusere energisløsing.
  • Utstyrets pålitelighet: Våre robuste løsninger garanterer lang levetid og motstandskraft for installasjonene, selv under vanskelige driftsforhold og i møte med korrosjon.
  • Produktkvalitet: Vi sørger for nøyaktig og pålitelig måling av hydrogenets renhet, noe som garanterer kvaliteten som er avgjørende for bruken av hydrogen i mobilitets- og industrisektoren.

Hos Fuji Electric gjør vi deg i stand til å møte dagens utfordringer og forberede deg på en grønnere og mer bærekraftig fremtid.


Hydrogen H2

Hydrogen, fremtidens energi

Hydrogen, som ofte kalles fremtidens energi, lover å revolusjonere vår tilnærming til produksjon og bruk av ren energi. Hydrogen utmerker seg med sin renhet, energieffektivitet og lagringskapasitet. Hydrogen er også verdsatt for sin allsidighet og de tekniske utfordringene den byr på.

Kjennetegn ved hydrogenenergi

  • Rent og bærekraftig: Hydrogen er en ren energikilde som hovedsakelig produserer vann når den brukes i en brenselcelle. Det gjør den til et attraktivt alternativ til fossilt brensel når det gjelder å redusere klimagassutslippene og bekjempe klimaendringene.
  • Høy energieffektivitet: Brenselceller som bruker hydrogen, omdanner kjemisk energi direkte til elektrisitet, noe som gir høyere effektivitet enn tradisjonelle energiomdannelsesmetoder som forbrenning.
  • Energilagring: Hydrogen kan lagres i gass- eller væskeform, noe som muliggjør fleksibel bruk i en rekke ulike energianvendelser, inkludert transport, periodisk fornybar energi og industrielle behov.
  • Allsidighet: Hydrogen kan produseres fra en rekke ulike kilder, inkludert fornybar energi, naturgass, kull eller til og med organisk avfall, noe som gjør forsyningen tilpasningsdyktig og diversifisert.
  • Tekniske utfordringer: Til tross for hydrogenets mange fordeler byr produksjon, lagring og transport på store tekniske utfordringer, særlig når det gjelder sikkerhet på grunn av hydrogenets høye brennbarhet og lille molekylstørrelse, noe som kan føre til lekkasjer gjennom materialer som ikke er spesialdesignet for hydrogen.

Hydrogen, som ofte beskrives som fremtidens energibærer, kommer i en rekke ulike farger avhengig av hvordan det produseres og hvilken miljøpåvirkning det har. Hver type er klassifisert med en farge som gir informasjon om fordeler og ulemper knyttet til produksjonsprosessen.

Svart og brunt hydrogen produseres ved gassifisering av henholdsvis kull og brunkull. Disse metodene slipper ut store mengder CO2 og andre klimagasser, noe som utgjør en stor utfordring for den økologiske omstillingen.

Grønt hydrogen produseres ved elektrolyse av vann ved hjelp av elektrisitet fra fornybare kilder som sol- og vindkraft. Det er det mest bærekraftige og reneste alternativet, men det er fortsatt dyrt på grunn av kostnadene for fornybar energi og elektrolyseteknologi.

Rosa hydrogen (noen ganger kalt rødt eller lilla), som ligner på grønt hydrogen, produseres ved hjelp av elektrolyse, men spesielt frakjernekraft. Selv om det har et lavt karbonfotavtrykk, gir det grunn til bekymring når det gjelder atomsikkerhet og håndtering av radioaktivt avfall.

Blått hydrogen produseres fra hydrokarboner, for eksempel naturgass, ved hjelp av en karbonfangst- og lagringsprosess (CCS) for å minimere utslippene. Det er renere enn svart eller brunt hydrogen, men er fortsatt avhengig av fossilt brensel og krever en effektiv CCS-infrastruktur.

Hvitt hydrogen er geotermisk hydrogen, som utvinnes direkte fra naturlige kilder, men tilgjengeligheten er begrenset til geotermisk aktive områder.

Turkis hydrogen utvinnes ved pyrolyse av metan, som er en renere metode fordi den produserer fast karbon i stedet for CO2. Denne teknologien er imidlertid fortsatt på et tidlig utviklingsstadium.

Gult hydrogen brukes noen ganger om hydrogen som produseres ved elektrolyse ved hjelp av elektrisitet fra en blanding av fornybare og fossile kilder, noe som plasserer det et sted mellom grønt og grått når det gjelder karbonfotavtrykk.

Grått hydrogen produseres fra naturgass ved dampreformering uten å fange opp CO2, noe som gjør det til en betydelig kilde til klimagassutslipp.

Siden 17. februar 2021 har hydrogensektoren i Frankrike, takket være en forordning som er forankret i energi- og klimaloven, fått bekreftet juridisk anerkjennelse i energiloven. Dette innovative juridiske rammeverket foreslår en fornyet tilnærming til klassifisering av hydrogen, der de gamle fargede kategoriene forlates til fordel for en klassifisering basert på hydrogenets økologiske egenskaper.

Som et resultat av dette fokuserer evalueringen av hydrogen nå på miljøpåvirkningen, med vekt på den opprinnelige energikilden og mengden CO2-utslipp som genereres ved produksjonen.

Fornybart hydrogen omfatter vanligvis grønt hydrogen, og noen ganger rosa, forutsatt at kjernekraft regnes som fornybar.

Lavkarbonhydrogen omfatter hydrogentyper hvis produksjon genererer mindre CO2 enn tradisjonelle metoder, særlig blått hydrogen og noen ganger turkis hydrogen. Gass- og hydrogenmarkedsdirektivet setter en terskel på 3,38 kgCO2eq/kgH2 for definisjonen av lavkarbonhydrogen.

Karbonhydrogen er et begrep som brukes for å beskrive former for hydrogen som produseres med et stort karbonavtrykk, for eksempel svart eller brunt hydrogen.

Hver type hydrogen er et kompromiss mellom kostnad, tilgjengelighet og miljøpåvirkning, noe som gjenspeiler kompleksiteten i overgangen til en hydrogenøkonomi og behovet for kontinuerlig innovasjon for å oppnå en bærekraftig og økonomisk levedyktig produksjon.


Metode for produksjon av hydrogen

Konvensjonell hydrogenproduksjonsmetode: Dampreformering (SMR)

Funksjoner :

For å produsere hydrogen ved dampreformering varmes hydrokarbonet og dampen opp i nærvær av en katalysator. Man får H2 eller en blanding av CO og H2. Lette hydrokarboner som metan, naturgass, LPG og nafta brukes som råmaterialer. Disse materialene må avsvovles før bruk.

Dampreformering av metan innebærer en serie kjemiske reaksjoner der et hydrokarbon reagerer med damp for å produsere hydrogen og karbondioksid.

I denne sammenhengen spiller hvert enkelt måleinstrument en spesifikk rolle for å sikre en effektiv og sikker produksjon.

Trykkmåling er avgjørende for å kontrollere trykket inne i reaktorene, noe som sikrer optimale forhold for de kjemiske reaksjonene og den generelle sikkerheten i prosessen. Temperaturmåling er også viktig for å kunne overvåke og regulere temperaturen i reaktoren, ettersom reformering krever høye temperaturer for å være effektiv, noe som har direkte innvirkning på utstyrets ytelse og levetid.

Strømningsmåling spiller en uunnværlig rolle i reguleringen av tilførselen av damp og hydrokarboner til reaktoren, og sikrer at de nødvendige kjemiske reaksjonene opprettholdes og hydrogen produseres kontinuerlig.Gassanalyse brukes også til å undersøke sammensetningen av gassene som produseres, for å verifisere at hydrokarboner omdannes effektivt til hydrogen, og for å oppdage eventuelle urenheter eller biprodukter, som karbonmonoksid, som kan forringe kvaliteten på gassen.

Selv om det er mindre vanlig, brukes nivåmåling til å kontrollere volumet av væsker, som vann og hydrokarboner, før de behandles, noe som sikrer nøyaktig styring av råvarene som trengs til prosessen.


Konvensjonell hydrogenproduksjonsmetode: Elektrolyse

Funksjoner :

Elektrolysører er det fremste innen teknologi, og utnytter elektrisk energi til å skille vann i hydrogen og oksygen. Det finnes ulike teknologier: alkalisk vannelektrolyse (AWE), protonutvekslingsmembranelektrolyse (PEM), fastoksidelektrolyse (SOEC) og anionutvekslingsmembranelektrolyse (AEM).

For å sikre maksimal effektivitet og sikkerhet i denne prosessen med å produsere hydrogen ved hjelp av elektrolyse av vann, er man helt avhengig av presise måleinstrumenter og kontrollsystemer.

Trykksensorer er avgjørende for å holde det interne trykket i elektrolysøren innenfor sikre driftsgrenser, og dermed forhindre farlige overtrykk. Like viktig er temperaturmålingsteknologien, som gir sanntidsdata for å overvåke elektrolysørens termiske tilstand, en variabel som i betydelig grad påvirker prosessens effektivitet og levetid.

Hydrogenstrømningsmålere gir nøyaktig kvantifisering av hydrogenutbyttet, slik at operatørene kan overvåke produksjonshastigheten og foreta justeringer for å optimalisere ytelsen.

Til slutt spiller analyse avhydrogensammensetningen en viktig rolle når det gjelder å garantere renheten til hydrogenet som produseres. Denne analyseprosessen sikrer at hydrogenet som produseres oppfyller de høye kvalitetsstandardene som kreves for ulike bruksområder, samtidig som den identifiserer eventuelle uønskede urenheter eller biprodukter som kan oppstå under elektrolysen.


Konvensjonell metode for produksjon av hydrogen: Hydrogenderivater, Metallurgisk industri, Sodaindustri

Funksjoner :

Produksjonen av hydrogen som et biprodukt i en rekke industrisektorer, blant annet stål- og natronlutproduksjon, byr på unike utfordringer når det gjelder fangst, rensing og effektiv bruk av denne verdifulle gassen. Her kan du lese om hvordan presise måleinstrumenter bidrar til å kontrollere og optimalisere disse prosessene.

I metallurgien, og særlig i stålproduksjonen, frigjøres det ofte hydrogen under reduksjonen av jernoksider ved hjelp av alternative reduksjonsmetoder. Hydrogen-trykksensoren bidrar i denne sammenhengen til å overvåke og kontrollere reaksjonsmiljøene der hydrogen genereres, og sørger for trygge og optimale arbeidsforhold for metallreduksjon. Temperaturmåling er også avgjørende for å sikre at ovner og annet utstyr oppnår og opprettholder de temperaturene som kreves for effektiv metallreduksjon, samtidig som hydrogenproduksjonen styres.

I kaustisk soda-industrien produseres hydrogen som et biprodukt ved elektrolyse av saltlake i kloralkaliprosessen. Trykkmåling er avgjørende for kontrollen av elektrolyseceller, der variasjoner i trykket kan påvirke effektiviteten av elektrolysen og sikkerheten i prosessen. Temperatursensorer brukes til å regulere celletemperaturen, optimalisere elektrolytiske reaksjoner og mengden hydrogen som genereres. Strømningsmåling kontrollerer strømmen av saltlake og kjemiske løsninger, noe som sikrer stabil tilførsel og kontinuerlig produksjon.

I begge tilfeller er gassanalysatorer avgjørende for å bestemme renheten til hydrogenet som gjenvinnes. Dette trinnet er avgjørende for å avgjøre om hydrogenet kan brukes direkte i andre industrielle prosesser, eller om det må renses ytterligere. For eksempel kan tilstedeværelsen av urenheter som karbonmonoksid kreve bruk av renseteknologier som trykksvingningsadsorpsjon (PSA) før hydrogenet kan brukes på en trygg måte.

Til slutt bidrar måling av nivået i hydrogenlagertankene til å styre tilgjengelige lagre og planlegge produksjon eller salg av overskuddshydrogen. Dette muliggjør ikke bare effektiv ressursforvaltning, men også en strategisk integrering av hydrogen i selskapets samlede industrielle aktiviteter.

Å integrere disse tiltakene i industriprosessene er derfor ikke bare et spørsmål om å overholde regelverket, men et viktig element for å øke effektiviteten, maksimere utbyttet av hydrogenet som produseres og styrke industriens forpliktelser til bærekraftig utvikling.


Fremtidens hydrogenproduksjonsteknologi: Gassifisering av kull

Funksjoner :


Gassifisering av kull er en sofistikert metode for hydrogenproduksjon som omdanner kull til en hydrogenrik gassblanding, kjent som syngass.

Karbon som sprøytes inn i en ovn, reagerer med O2 i luften og danner CO2 og/eller CO, eller reagerer med vanndamp og danner CO og H2.

CO reagerer med vanndamp og løser seg opp i CO og H2. CO + H2O CO2 + H2. Denne prosessen, som foregår i et miljø med høy temperatur og høyt trykk, krever bruk av avansert måleteknologi for å garantere effektiviteten og sikkerheten i driften.

Trykksensorer er avgjørende for nøyaktig kontroll av driftsforholdene i forgasseren, der et stabilt trykk er avgjørende for den kjemiske reaksjonen.

Temperaturmåling spiller en avgjørende rolle når det gjelder å overvåke og regulere de høye temperaturene som kreves for gassifiseringsreaksjonen.

Strømningsmåleren sørger for streng kontroll av mengdene oksygen og vanndamp som injiseres, nøkkelelementer for optimal syngassproduksjon.

I tillegg brukes gassanalyse til å undersøke syngassens sammensetning og justere prosessparametrene i sanntid, slik at hydrogenproduksjonen maksimeres samtidig som urenheter minimeres. Til slutt bidrar nivåmåling til å styre lagertankene for innsatsvarer og ferdige produkter, noe som sikrer kontinuerlig og effektiv mating av systemet.

Til sammen gjør disse måleinstrumentene det mulig å styre kullgassifiseringen nøyaktig og effektivt, noe som gjør prosessen til en viktig komponent i den moderne hydrogenindustrien.


Fremtidige teknologier for hydrogenproduksjon: termokjemisk konvertering, termolyse av biomasse, fotolyse osv.

Funksjoner :

Produksjon av hydrogen ved termokjemisk konvertering, termolyse av biomasse og fotolyse er innovative metoder som utnytter ulike energikilder til å bryte ned vannmolekyler eller andre organiske forbindelser til hydrogen. Hver av disse teknikkene krever spesialiserte måleinstrumenter for å optimalisere utbyttet og sikre prosessikkerheten.

Ved termokjemisk konvertering og termolyse av biomasse, der høye temperaturer brukes til å bryte ned biomasse til hydrogen og andre gasser, er temperaturmåling helt avgjørende. Det muliggjør nøyaktig overvåking av reaksjonsforholdene, noe som er avgjørende for å oppnå maksimal effektivitet.

Trykkregulering er også viktig for å opprettholde et kontrollert miljø, optimalisere reaksjonen og øke sikkerheten.
Gassanalysatorer spiller en viktig rolle når det gjelder å karakterisere gassene som produseres og justere reaksjonsparametrene deretter, slik at hydrogenet som produseres er rent og uønskede biprodukter reduseres.

Når det gjelder fotolyse, som bruker lys, særlig sollys, til å spalte vann i hydrogen og oksygen, brukes strømningsmåling til å kontrollere tilførselen av vann og frigjøringen av gasser, slik at systemet fungerer kontinuerlig og effektivt.


Emballering og transport av hydrogen

Emballasjestadiet og lastebiltransporten er avgjørende for å sikre en smidig og sikker forsyningskjede for hydrogen.

Trykkmåleutstyr spiller en viktig rolle når det gjelder å overvåke trykket når hydrogen komprimeres og opprettholdes i lagertanker eller sylindere under transport. På denne måten unngår man risikoen forbundet med trykkøkninger som kan kompromittere beholdernes integritet.

Temperaturovervåking er avgjørende for å sikre at hydrogenet ikke gjennomgår termiske variasjoner som kan føre til farlige trykkstigninger under lagring og transport.

Strømningsmåling er avgjørende for å kunne kvantifisere nøyaktig hvor mye hydrogen som lades eller tømmes fra lagringsanlegg, noe som muliggjør optimalisert styring og nøyaktig fakturering.

Gassanalyse er også viktig: Den sikrer at hydrogenet forblir fritt for forurensning under hele transporten, slik at det forblir rent til sluttbruken.

Til slutt brukes nivåmåling til å fastslå nøyaktig hvor mye hydrogen som finnes i lagertankene under transport, noe som sikrer klar kunnskap om mengdene som er i omløp og bidrar til å forhindre overbelastning eller mangel på produkt.


Distribusjonsstasjoner for hydrogen

Distribusjonsstasjoner for hydrogen fungerer som nervesentre og utgjør bindeleddet mellom hydrogenprodusenter og sluttbrukere. Presisjon og sikkerhet på disse stasjonene garanteres av de spesialiserte måleinstrumentene som styrer distribusjonsprosessen.

Trykkregulering er avgjørende for sikker distribusjon av hydrogen til kjøretøy eller containere, og sørger for at trykket under påfylling holder seg innenfor sikre parametere.

Temperaturmåling er spesielt viktig for å kontrollere temperaturen på hydrogenet og stasjonsmiljøet, to faktorer som påvirker sikkerheten og effektiviteten i utleveringsprosessen. Nøye overvåking bidrar til å unngå trykkvariasjoner forårsaket av temperaturendringer.

Når det gjelder gjennomstrømningsmålere, sørger de for nøyaktig måling av mengden hydrogen som tappes, noe som er avgjørende både for lagerstyring og for nøyaktig fakturering til forbrukerne.

Analyse av gassammensetningen brukes til å bekrefte hydrogenets renhet på salgstidspunktet, et kvalitetskriterium som kan være avgjørende for energieffektiviteten til hydrogendrevne kjøretøy.

Til slutt er nivåsensorer avgjørende for å overvåke mengden hydrogen som er tilgjengelig for distribusjon, slik at stasjonens reserver kan forvaltes effektivt for å møte etterspørselen på en kontinuerlig basis. Til sammen danner disse tiltakene det teknologiske grunnlaget for sikker og pålitelig drift av hydrogenfyllestasjoner, som er nøkkelelementer i morgendagens energiinfrastruktur.


Stasjonær brenselcelle (stasjonær PAC)

Stasjonære brenselceller for kraftproduksjon (Stationary PAC) bruker hydrogen til å generere strøm på en ren og effektiv måte, og er utstyrt med en rekke viktige måleinstrumenter for å optimalisere driften og garantere sikkerheten.

Trykkmålerne overvåker trykket i hydrogenet som tilføres cellene, og sørger for at gassen leveres på optimale nivåer for den elektrokjemiske reaksjonen. Temperatursensorer er også viktige, ettersom de kontrollerer temperaturen i brenselcellene og forhindrer overoppheting som kan skade komponentene og redusere systemets effektivitet.

Strømningssensorene sørger for nøyaktig kontroll av hydrogen- og oksygenstrømmen inn i cellene, noe som er avgjørende for å opprettholde riktig balanse mellom reaktantene og maksimere energiproduksjonen.

Gassanalysatorer brukes til å overvåke hydrogenkvaliteten og oppdage eventuelle forurensninger som kan påvirke cellenes ytelse eller levetid. Til slutt integreres ofte nivåsonder for å overvåke lagrede hydrogennivåer, noe som sikrer kontinuerlig forsyning uten driftsavbrudd.

Disse måleinstrumentene er derfor avgjørende for sikker og effektiv drift av stasjonære PAC-er, og muliggjør overvåking i sanntid og rask respons på endringer i driftsforholdene. Bruken av dem sikrer at disse systemene kan levere en pålitelig og bærekraftig energikilde, samtidig som de støtter miljømålene om å redusere utslipp og fremme fornybar energi.


Hva venter du på for å optimalisere hydrogenproduksjonsprosessen din med våre instrumenter for gassmåling og -analyse?