Applications dans l’industrie de l’hydrogène

L’objectif est de garantir la sécurité pour tous les cas d’application et tous les niveaux de qualification possibles, du personnel qualifié responsable de la production d’hydrogène jusqu’à l’utilisateur final à la station de recharge. 

On parle de « sécurité fonctionnelle » lorsque la sécurité dépend du fonctionnement correct d’un système de commande. L’association de technologies de détection et d’un système de contrôle-commande de sécurité joue un rôle important dans l’utilisation en toute sécurité de l’hydrogène et permet d’éviter les dommages et les accidents.

Ces applications s’étendent de la production d’hydrogène par électrolyse ou vaporeformage jusqu’à sa consommation par les cellules combustibles, les moteurs et les brûleurs, en passant par son utilisation notamment dans les stations de ravitaillement en hydrogène.

La cybersécurité industrielle décrit la protection des installations de production et industrielles contre les fraudes, qu’elles soient intentionnelles ou non. Elle concerne ainsi la sécurité des réseaux de commande dans les installations de production et industrielles, dans le cadre de l’automatisation des usines et du contrôle des processus.

Par exemple, il peut s’agir de contrôler l’état d’un accès à distance à un système de production d’hydrogène. Cette liaison doit être sécurisée dès lors qu’elle permet de commander ou de modifier à distance la partie de sécurité du système. L’absence d’une telle protection implique le risque que le système soit modifié sans autorisation et que cela entraîne un état dangereux.

L’Identification and Access Management (I.A.M.) vous permet de protéger à la fois vos données et vos collaborateurs. De l’authentification des utilisateurs à la sécurité des données et des réseaux, nous pouvons vous apporter nos conseils d’experts ! 

La norme ISO 22734:2019 Générateurs d’hydrogène utilisant le procédé de l’électrolyse de l’eau — Applications industrielles, commerciales et résidentielles est la référence en matière de sécurité des électrolyseurs d’hydrogène. Elle inclut les exigences de sécurité et les procédures de contrôle correspondantes relatives à l’ensemble des composants et des matériaux. 

Fonctions de sécurité au niveau des électrolyseurs :

• Arrêt d’urgence
• Surveillance de la tension
• Surveillance de l’intensité
• Détection de fuites
• Détection de gaz
• Alarme incendie

La détection de gaz et de flammes est obligatoire pour déclencher des mesures de sécurité appropriées telles que la ventilation ou pour prévenir tout accès à la zone. 

L’absence d’une source de courant constante peut constituer un problème de sécurité supplémentaire (phénomène de cross-over). Pour cette raison, un défaut dans la partie électrique – tension ou courant – peut entraîner un risque d’explosion.

L’installation et l’utilisation d’une station de ravitaillement en hydrogène (HRS) sont soumises à l’approbation des autorités locales et au contrôle du respect des prescriptions légales nationales ou régionales. La norme ISO 19880-1:2020 Carburant d’hydrogène gazeux – Stations-service – Partie 1 : Exigences générales inclut une méthodologie visant à garantir la sécurité des stations-service. Elle exige des mesures de réduction du risque d’incendie et d’explosion. Il est obligatoire de réaliser une évaluation du risque de toute la station.

Une station de ravitaillement en hydrogène (HRS) inclut des composants haute pression tels que des compresseurs, des électrovannes, des tuyaux et des accumulateurs de pression. À cela s’ajoutent le système de refroidissement et la zone d’alimentation en hydrogène, notamment les distributeurs de carburant, dont la pression peut atteindre entre 350 et 700 bar et la température du gaz peut aller jusqu’à -40 °C (233,15 kelvins).

Fonctions de sécurité au niveau des stations de ravitaillement en hydrogène :

• Arrêt d’urgence
• Détection de fuites
• Détection de gaz
• Alarme incendie
• Surveillance de la pression, surveillance des gradients
• Surveillance de la température, surveillance des gradients

La norme ISO 16110-1:2007 Générateurs d’hydrogène faisant appel aux technologies du traitement du carburant – Partie 1 : Sécurité décrit les principaux risques (CEM, aspects électriques et liés aux hautes pressions, prévention des explosions, etc.) en matière de sécurité de la production d’hydrogène à partir de carburants fossiles, telle que par vaporeformage.

Le vaporeformage est actuellement le principal procédé utilisé pour la fabrication d’hydrogène à partir de sources d’énergie contenant du carbone et de l’eau. Le gaz naturel est la principale matière première employée à ce jour, mais le méthanol, le biogaz ou la biomasse peuvent également être utilisés comme matériau de base. Ce procédé exige des températures élevées pouvant être atteintes grâce à l’utilisation de brûleurs. 

Fonctions de sécurité :

• Arrêt d’urgence
• Gestion de brûleurs
• Détection de fuites
• Détection de gaz
• Alarme incendie
• Surveillance de la pression
• Surveillance de la température

Les micro automates configurables de sécurité PNOZmulti 2 ou le PSS 4000 peuvent aussi bien prendre en charge la commande du système de gestion de brûleurs que la surveillance de sécurité du procédé. Cela permet notamment d’assurer la surveillance et la commande en toute sécurité de la température et des pressions élevées afin d’éviter toute situation inattendue pouvant représenter un danger.

En cas d’utilisation de 100 % d’hydrogène ou de mélanges de combustibles à base d’hydrocarbures gazeux, tels que le gaz naturel, avec de l’hydrogène employé en tant que combustible dans des brûleurs, les normes existantes relatives aux brûleurs utilisant des combustibles gazeux sont pertinentes.

Voici quelques normes applicables :

• EN 298
• CEI/UL 60730-2-5 pour la commande de brûleurs
• EN 676 pour les brûleurs 
• ISO 13577 pour les fours industriels (dans le domaine des combustibles gazeux) 

Ces normes font la distinction entre les combustibles gazeux, liquides et solides ; toutefois il n’existe pas de distinction entre les gaz spécifiques au sein du groupe des combustibles gazeux. De ce fait, les normes existantes sont également applicables à l’hydrogène.

Le système de gestion de brûleurs PNOZmulti 2 est prêt à être utilisé à 100 % pour la combustion de l’hydrogène ou de mélanges de combustibles à base d’hydrocarbures gazeux.