Hidrojen: Emniyetli bir enerji taşıyıcısı mı, yoksa patlayıcı bir zorluk mu?

Armin Glaser, Strateji ve İşbirliği Başkan Yardımcısı

(Teslimatı kontrol edin)

Hidrojen, geleceğin enerji taşıyıcısı olarak kabul edilmektedir. Potansiyel uygulamaları oldukça çeşitlidir. Endüstride, örneğin çelik üretiminde, kimyasal veya cam endüstrisinde, yakıt hücreli araçlar için yakıt olarak mobilitede veya elektriğin yeniden dönüştürülmesi için kullanılır. Enerji taşıyıcısının dezavantajı, gazın renksiz ve kokusuz olmasının yanı sıra son derece parlayıcı olmasıdır. Bu nedenle, üretim ve taşıma proseslerinde uygun emniyet önlemleri ile emniyetli izleme sistemleri gereklidir. Her geçen gün daha da netleşen bir gerçek var: Yeni teknolojilerin toplumsal olarak kabul görmesi, beraberinde getirdiği tehlikelerin ve potansiyel hataların yönetimiyle doğrudan bağlantılıdır. Bu yeni uygulama alanlarında dahi, endüstrideki 40 yılı aşkın fonksiyonel emniyet geçmişinden edinilen deneyimlerden yararlanmak son derece faydalıdır.

Pilz, otomasyon çözümleriyle, elektrolizörlerde H2 üretiminden, depolama ve taşımaya ve hatta yakıt hücreleri veya endüstriyel brülörlerde kullanıma kadar enerji taşıyıcısının tüm katma değer zinciri boyunca hidrojenin emniyetli ve ekonomik bir şekilde kullanılmasını sağlar.

Emniyetli ve verimli depolama ve taşıma
Taşıma için hidrojen yüksek oranda sıkıştırılır ve demiryolu, deniz veya karayolu ile özel yüksek basınçlı tanklarda taşınır. Hidrojen doldurulurken veya boşaltılırken, hatta sıcaklık dalgalanmaları sırasında meydana gelen hızlı basınç değişiklikleri, tekrarlı olmaları halinde kompozit taşıma kabında gerilmelere yol açabilir. Sonuç olarak, malzemenin delaminasyonu (katmanlarının ayrılması), basınçlı kabın hizmet ömrünün kısalması, sızıntılar ve en kötü durumda patlamalar meydana gelebilir. Hidrojen tanklarını ve özellikle transfer noktalarının yakınındaki insanları korumak için tankların doldurulması ve boşaltılması sırasında özel emniyet önlemleri gereklidir.  

Pilz'in kanıtlanmış, emniyetli kontrolörleri, bu transfer proseslerini arıza emniyetli analog değer işleme ile güvenilir bir şekilde izler ve bir hata durumunda doldurma veya boşaltma işlemini durdurur. Bremerhaven, Almanya merkezli GP JOULE, Pilz'in emniyet çözümlerine güvenmektedir. Enerji şirketi, rüzgar enerjisinden elde edilen fazla elektriği CO2 nötr hidrojene dönüştürür, özel dorselerdeki tanklarda depolar ve son derece parlayıcı olan gazı şehir içindeki hidrojen yakıt ikmal istasyonlarına ulaştırır. Burada, diğerlerinin yanı sıra Bremerhaven Bus'a ait araçlara yeşil enerji ile yakıt ikmali yapılır. Basınçlı kapların yüklenmesi ve boşaltılması da aynı şekilde basit, hızlı ve en önemlisi tüm transfer noktalarında emniyetli şekilde gerçekleştirilir.  

"Emniyetle bağlantılı doğruluk": %1 dahilinde doğru ölçülen değerler
H2 yakıt ikmali veya depolaması için kritik olan proses değerleri, emniyetli analog sensörler aracılığıyla kaydedilir ve bir emniyet kontrolörüne iletilir. Basıncı 0 ile 1000 bar aralığında izlerken, emniyetle bağlantılı doğruluk, tüm emniyetli izleme zincirinin fonksiyonu açısından büyük önem taşır. Tüp dorselerin yakıt ikmali için yapılan risk değerlendirmeleri, yalnızca %1 doğruluğun (bu durumda 10 bar) emniyet gerekliliklerini karşılayabildiğini ortaya koymuştur.

Uygulamada, analog değer çözünürlüğünün belirtilmesi genellikle yeterli görülür. Veri formunda kabul edilebilir bir aralıkta görünse de emniyet tasarımı için otomatik olarak kullanılamaz! Daha yakından bakmak gerekir!

Proses değerleri kaydedildikten sonra, yalnızca mutlak (statik) sınır değerlere uygunluğun izlenmesi değil, aynı zamanda dinamik seyrinin görülmesi ve gerekirse sınırlandırılması da önemlidir. Bunun için, emniyetli gradyan izleme gibi daha karmaşık izleme fonksiyonları gereklidir! Emniyet kontrolörleri, basınç ve sıcaklık değişimleri sırasında kritik yükselme ve düşme değerlerine ilişkin ilgili parametrelere uyumu ve dolayısıyla hidrojeni yükleme ve boşaltma hızını izlemek için “Emniyetli Rampa İzleme” yazılım bloğunu kullanır. Böyle bir yükselme değerinin aşılması veya altına düşülmesi durumunda, emniyetli kontrolör gerekli yanıtı tetikler, örneğin bir regülatör veya kompresör kısılır ya da bir vana tamamen kapatılır.

Emniyet ve Güvenliğe bütünsel yaklaşım
Otomasyon çözümleri, hidrojen endüstrisindeki bileşenlerin geleneksel ve daha mekanik olarak tasarlanmış emniyet özelliklerini kullanışlı bir şekilde tamamlayabilir. Bunun nedeni, fonksiyonel emniyetin tüm yaşam döngüsü boyunca her zaman prosesin emniyetli tepkisini dikkate almasıdır. OT Güvenliği, tesis ve makinelerin kullanılabilirliğini manipülasyona ve yanlış kullanıma karşı korur. Burada odak noktası, tesis verilerinin korunması ve prosese kimlerin erişebileceğidir. Bu fonksiyonlar, kritik altyapı tesisleri düşünüldüğünde özellikle önemlidir.

Pilz, hidrojen endüstrisinde emniyet ve güvenliğin yalnızca erken ve bütünsel bir yaklaşım ile kapsamlı bir şekilde sağlanabileceğine inanır. Gelişip değişmekte olan hidrojen endüstrisi, endüstrinin uzun yıllara dayanan deneyiminden faydalanabilir.