Funktionale Sicherheit und Industrial Security für den Einsatz in der Wasserstoffindustrie

Wasserstoff (H2) gilt als die Energiequelle der Zukunft. Ihm kommt eine Schlüsselrolle beim Übergang zu einer nachhaltigen Energieversorgung zu. Pilz trägt zu diesem Übergang bei, indem wir die Erzeugung von grünem Wasserstoff aus erneuerbaren Energiequellen wie Windkraft oder Photovoltaik sowie die sichere Verteilung an den Nutzer optimieren. Unser Fokus auf funktionale Sicherheit und Automatisierung sorgt für eine grüne und sichere Zukunft.

Wasserstoff H2

Wasserstoff H2 – Safe und Secure

Mit der zunehmenden digitalen Vernetzung von Anlagen und Systemen in der Wasserstoffproduktion, der Speicherung und Wasserstoffanwendung in der Industrie müssen Sie das Thema Industrial Security unbedingt bedenken, um sensible Anlagendaten zu schützen. Auch hier bietet Pilz bewährte Lösungen für den Umgang mit Bedrohungen.

Im Flyer finden Sie viele weitere Informationen rund um die funktionale Sicherheit von Wasserstoff - von der Wasserstoffproduktion bis hin zur Anwendung.

Pilz unterstützt Sie bei Ihren Herausforderungen

Wasserstoff Systemgrafik von Pilz

Wasserstoff ist ein hochentzündliches Gas. Für die sichere Produktion, Handhabung und Verwendung benötigen Sie die Sicherheitssysteme von Pilz um die gefährlichen Situationen im Umgang mit Wasserstoff sicher zu vermeiden und zu beherrschen. 

Unsere Sicherheitslösungen für Sie:

  • Sichere Kleinsteuerung PNOZmulti 2 steuert und überwacht erforderliche Sicherheitsfunktionen  
  • Automatisierungssystem PSS 4000 kommt bei großen Anlagen und je nach Anzahl von benötigten Ein- und Ausgängen zum Einsatz
  • PNOZmulti 2 und PSS 4000 sind bis zu SIL 3 nach EN IEC 61511 zertifiziert und erfüllen die Anforderung nach EN IEC 61508
  • I.A.M . (Identification and Access Management) unterstützt Sie bei der Authentifizierung von Nutzern über die Betriebsartenwahl oder der Daten- und Netzwerksicherheit, bis zum Zugangsmanagement
  • Industrie-Firewall Security Bridge bietet Schutz des Steuerungsnetzwerkes vor Manipulationen durch unbefugte Zugriffe. Die Online-Verbindung erfolgt über eine VPN-Verbindung mit rollenbasierter Benutzerverwaltung (entwickelt in Anlehnung an die IEC 62443)

Risiken im Umgang mit Wasserstoff – sicher vermeiden und beherrschen

Leckage

Aufgrund seiner geringen Molekülgröße, seines geringen Molekulargewichts, seines hohen Diffusionsvermögens und seiner geringen Viskosität ist Wasserstoff schwer einzudämmen und kann leicht austreten. Wasserstofflecks stellen eine ernsthafte Brand- oder sogar Explosionsgefahr dar. Wasserstoffbrände sind unsichtbar und es sollte immer davon ausgegangen werden, dass eine Flamme vorhanden ist.

Feuer / Entzündung

Wasserstoff ist hochentzündlich und von Natur aus explosiv. Er entzündet und brennt viel leichter als andere Brennstoffe, und als eines der leichtesten Elemente der Erde breitet sich Wasserstoff schnell nach oben aus. Wasserstoffflammen sind unsichtbar, was es schwierig macht, den Brandherd zu lokalisieren. Selbst technische Vorkehrungen wie Thermosensoren stoßen hier an ihre Grenzen.

Verletzung durch Kontakt

Da Wasserstoff normalerweise in komprimiertem Zustand in Druckwasserstofftanks gelagert und transportiert wird, ist er extrem kalt. Wenn Wasserstoff in diesem Zustand entweicht und mit der Haut in Berührung kommt oder die eisigen Dämpfe des flüssigen Wasserstoffs eingeatmet werden, kann dies zu Verbrennungen, Erfrierungen, Unterkühlung und Lungenschäden führen.
 

Funktionale Sicherheit im Elektrolyse-Verfahren

Funktionale Sicherheit im Elektrolyse-Verfahren mit Pilz Sicherheitssystemen

Bei der alkalischen oder PEM-Elektrolyse müssen Sie mehrere Sicherheitsanforderungen berücksichtigen:

  • Die Erkennung von Gasen und Flammen ist obligatorisch, um geeignete Sicherheitsmaßnahmen wie Entlüftung einzuleiten oder den Zugang zu diesem Bereich zu verhindern 
  • Das Fehlen einer konstanten Stromquelle kann ein zusätzliches Sicherheitsproblem darstellen (Cross-over-Phänomen). Aus diesem Grund kann ein Fehler im elektrischen Teil - Spannung oder Strom - zu einer möglichen Explosionsgefahr führen

Wasserstofftankstellen – Safe und Secure

Eine Wasserstofftankstelle (Hydrogen Refuelling Station - HRS) besteht aus einem Kompressionsbereich, in dem das Gas auf bis zu 1000 bar verdichtet werden kann, einem Kühlsystem, Hochdruckspeichertanks und der Zapfsäule.

Typische Sicherheitsfunktionen sind: 

  • Wasserstoffleck-, Flammen- und Raucherkennung
  • Temperatur- und Drucküberwachung
     

Funktionale Sicherheit im Dampfreformierungs-Verfahren

Dampfreformierungs-Verfahren von Wasserstoff

Die Dampfreformierung ist das zurzeit bedeutendste Verfahren zur Herstellung von Wasserstoff aus kohlenstoffhaltigen Energieträgern und Wasser. Erdgas ist derzeit der wichtigste Rohstoff, es können aber auch Methanol, Biogas oder Biomasse als Ausgangsmaterial eingesetzt werden. Dieser Prozess erfordert hohe Temperaturen, die durch den Einsatz von Gasbrennern erreicht werden. 

Die sichere Kleinsteuerung PNOZmulti 2 Burner und das Automatisierungssystem PSS 4000 können nicht nur die Steuerung des Burner Management Systems übernehmen, sondern auch die Sicherheit des Prozesses. So werden zum Beispiel Temperatur und Druck sicher geregelt und überwacht. 

Verbrennung von Wasserstoff – H2-ready

Bei der Verwendung von 100 % Wasserstoff oder Gemischen aus gasförmigen Kohlenwasserstoff-Brennstoffen, wie z. B. Erdgas, mit Wasserstoff als Brennstoff in Gasbrennern gelten die bestehenden Normen für Brenner mit gasförmigen Brennstoffen.

Diese Normen finden beispielsweise Anwendung:

  • EN 298, 
  • IEC/UL 60730-2-5 für Brennersteuerung
  • EN 676 für Gasbrenner 
  • ISO 13577 für Industrieöfen (Bereich gasförmige Brennstoffe) 

Diese Normen unterscheiden zwischen gasförmigen, flüssigen und festen Brennstoffen, es gibt jedoch keine Unterscheidung nach spezifischen Gasen innerhalb der Gruppe der gasförmigen Brennstoffe. Dadurch sind die bestehenden Normen auch auf Wasserstoff anwendbar.

Die PNOZmulti 2 Burner Lösung ist zu 100% einsatzbereit für die Verbrennung von Wasserstoff oder Gemischen aus gasförmigen Kohlenwasserstoff-Brennstoffen.

Verbrennung von Wasserstoff
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