水素産業におけるアプリケーション

水素のバリューチェーン全体の市場拡大は、すべての関係者にとって重要な課題です。水素生産や水素補給ステーション、水素の消費といったアプリケーションに関わる企業にとって、たとえば機械安全の分野からの、業界で実証済みの原理の活用および移転は付加価値の創出につながります。

水素アプリケーションの機能安全

目標はすべてのアプリケーションにおける安全、そして、有資格の訓練された水素生産のプロから訓練を受けていない補給ステーションの消費者まで、あらゆるスキルレベルの人々にとっての安全を保証することです。

「機能安全」は安全が制御システムの正常な機能に依存する場合に用いる用語です。水素を安全に利用して損害や事故を予防するには、検出技術と安全制御技術の連携が重要な役割を果たします。

水素関連アプリケーションには、電解装置や蒸気改質装置を用いた水素の生産から、水素補給ステーションなどでの水素の取り扱い、燃料電池やエンジン、バーナーなどでの水素の消費までが含まれます。

水素アプリケーションの産業サイバーセキュリティ

産業サイバーセキュリティとは、生産設備と産業設備を意図的な不正操作や、意図しない操作ミスから守ることです。そのために、生産・産業設備におけるファクトリーオートメーション (FA) やプロセス制御に関わる制御ネットワークのセキュリティ対策を行います。

水素関連の例として、水素生産システムの状態チェックを目的とする、システムへのリモートアクセスが挙げられます。システムの安全関連部の制御あるいは変更操作をリモートで可能にする場合、そのリモート接続は即保護しなくてはなりません。保護しなければ、何者かが許可なくシステムに変更を加えて、危険な状態を作り出す危険があります。

Identification and Access Management (I.A.M.) は、データと従業員を同じように高いレベルで保護します。ユーザ認証からデータとネットワークのセキュリティまで – いつでも当社にご相談ください！

電解法

水素電解装置の安全に関する参照文書は、ISO 22734:2019規格の「水電解を用いる水素発生器 – 産業、商業、住宅用途」です。この規格には、すべての部品と材料の安全要件と、関連する試験法が記述されています。

電解装置の安全機能:

非常停止
電圧監視
電流監視
漏れ検知
ガス検知
火炎／火災警報

換気や当該区域への立入防止などの適切な安全措置を開始するには、ガスや炎を検出することが必須となります。

定電流源がないと、さらなる安全上の問題 (クロスオーバー現象) が発生する可能性もあります。ですから、電気部品 (電圧または電流) の故障は爆発のリスクを引き起こすことがあります。

水素補給ステーション

水素補給ステーション (HRS) の設置と運用は地方当局により承認され、国や地域の法規の監督下で行われます。ISO 19880-1:2020規格「ガス状水素 - 燃料補給ステーション - パート1：一般要件」では、補給ステーションの安全を保証する手法が記述され、火災や爆発のリスクを軽減するための対策が求められています。ステーション全体の総合的リスクアセスメントは必須の要求事項です。

水素補給ステーション (HRS) はコンプレッサ、弁、パイプ、蓄圧器などの高圧部品で構成されています。そのほかに冷却システムや水素供給部分があり、たとえば補給用のディスペンサは圧力が350～700バール、ディスペンサで供給するガスの温度は-40℃ (233.15ケルビン) の低温になります。

水素補給ステーションの安全機能: