Vety + polttokenno: komponentit energiantuotantoon
- Lisätiedot
- Hits: 7208
Energiahuollon tulevaisuus piilee Uusiutuvat energiat. Teknologiat Vetypolttokennot tai elektrolyysilaitteet ovat lupaavia ehdokkaita tulevaisuuden energian kantajiksi, jos ne ovat "vihreitä". Automaatioasiantuntija + Fuchs tarjoaa tuotteita koko vedyn arvoketjulle laajan ja monivuotisen osaamisensa pohjalta. Selvitä alta, missä olemme vihreän vedyn suhteen ja mitkä tuotteet vievät kehitystä eteenpäin.
Pitoisuus
- Kotelo vedyn tuotannon mittausteknologiaan
- Vety kriisipelastajana
- Energiahuolto siirtymävaiheessa
- Vihreä vety on jokeri
- Anturitekniikka vedyn arvoketjuun
- Usein kysytyt kysymykset
Kotelo vedyn tuotannon mittausteknologiaan
11.10.2013. lokakuuta XNUMX | Kattava sellainen energinen muutos asettaa lisääntyviä vaatimuksia kaikille tuotantoketjussa mukana oleville - vihreästä sähköstä vedyn tuotantoon eri johdannaisten valmistukseen, mukaan lukien kaikki kuljetusvaiheet asemien välillä.
Tuulivoimaloiden ja tuulipuistojen odotetaan saavan parempia verkkoa palvelevia toimintoja. Tätä varten säätimet tarvitsevat dataa, jonka puolestaan tarjoavat Pepperl+Fuchsin anturit. Anturit voivat havaita sijainnin Lehti ja gondoli sekä tunnistaa tarkasti nopeudet ja tärinän.
Jos vetyä tuotetaan uusiutuvasta sähköstä elektrolyysaattoreilla, paine on sovitettava eri kuljetus- ja käsittelyvaiheisiin. Tämä herättää myös kysymyksiä ko Räjähdyssuoja on.
Pepperl+Fuchs tarjoaa erityisen tähän räjähdyssuojaukseen Asuntotekniikka vastaaville Ex-vyöhykkeille ja kytkentäkaappi-Moduulit signaalin erottamiseen ja jatkokäsittelyyn.
Näitä käytetään paineenmittaus- ja paineensäätöjärjestelmissä. Myös "Puhdistus"-alueen erikoisratkaisuja tarjotaan. Nämä mahdollistavat räjähdyssuojattujen mittauslaitteiden käytön. Viimeisenä mutta ei vähäisimpänä, räjähdyssuojatut helpottavat sitä Tabletit ja älypuhelimet kuolla viestintätekniikan mahdollisesti räjähdysvaarallisilla alueilla.
Vety kriisipelastajana
Yli vuosi sitten vetyä (H 2) pidettiin edelleen tärkeänä komponenttina hiilidioksidipäästöt teollisuuden ja liikenteen alalla. Mutta nyt emme kamppaile vain ilmastokriisin kanssa, vaan myös energiakriisin kanssa, joka voi edistää vihreän vedyn leviämistä sähköenergian energialähteenä sähkön ja lämmön tarpeen varmistamiseksi. Ongelma piilee tässä vähemmän konsepteissa ja teknisessä osaamisessa, vaan ennen kaikkea oikea-aikaisessa toteutuksessa.
IO-moduuli turvaa Resaton vetytäyttöasemat
Suurista vetyprojekteista on jo ilmoitettu ympäri maailmaa Kanadasta Saksaan ja Japaniin. Mutta um Vihreä vety Sähkön tuottamiseksi meidän on ensin laajennettava uusiutuvan energian tuotantoa. Offshore-tuuliturbiineilla on tässä ratkaiseva rooli, koska ne tuottavat tarvittavaa vihreää sähköä.
Vihreä vety – mahdollisuus vai riski tehdasautomaatioinsinööreille?
09.02.2023 | Tuulivoima-alan selkeästi ennustettu vahva kasvu seuraavan 20 vuoden aikana tarjoaa erinomaiset mahdollisuudet anturivalmistajille ja tehdasautomaatioyrityksille. Näitä korostuu se, että sama koskee kaikkien näiden järjestelmien varastointia, kuljetusta ja valmistusta. Wolfgang Weber, Pepperl+Fuchsin globaali teollisuusjohtaja, puhuu aiheesta seuraavassa videossa RBS Stutenseen ammattilehdistöpäivillä Karlsruhessa.
Energiahuolto siirtymävaiheessa
Sähköenergian tarjonta on perustavanlaatuisen mullistuksen edessä, jossa kaikki tunnetut prosessit joutuvat koetukselle. The Atomienergia, joka lupasi rajoittamattoman saatavuuden 60- ja 70-luvuilla, joutui huonoon maineeseen useista syistä ja nyt sitä harkitaan vain muutamissa maissa.
Myös vesivoima Sitä voidaan laajentaa vain rajoitetusti, koska sillä on valtava vaikutus maisemaan ja seurauksia kasvistoon ja eläimistöön. Biomassa puolestaan on erittäin kiistanalainen, koska se kilpailee elintarviketuotannon kanssa ja sillä on myös rajoituksensa.
Energiasiirtymän perusnäkökohdat
toistaiseksi olleet fossiiliset aineet kuten öljy, maakaasu ja kivihiili ovat edullisia energialähteitä. Toisin kuin aikaisemmissa ennusteissa, niitä on kuitenkin edelleen saatavilla lähes rajattomasti, ne ovat edullisia ja fossiilisille polttoaineille on monia käyttömahdollisuuksia. Ne eivät toimi vain energian tuottajana, vaan myös kemian, farmasian ja monien muiden alojen perusmateriaaleina.
Kahden viime vuosikymmenen aikana kaksi uusiutuvien energiamuotojen edustajaa on eronnut erityisesti sähköntuotannon alalla. Tätä ajattelet ensin Tuuli und Aurinko, koska nämä energialähteet ovat ilmeisesti saatavilla ilmaiseksi.
Saksassa oletamme, että Tehovaatimukset kaksinkertaistuu seuraavan 20 vuoden aikana. Tällä hetkellä katamme kuitenkin vain vajaat puolet nykyisestä sähköntarpeestamme regeneratiivisilla lähteillä. Meidän on siis nelinkertaistettava sähkön tuotanto. Tänä aikana on todellakin tapahtunut hämmästyttävää kehitystä – sekä mittakaavassa että kustannuksissa. Tuulivoimalat, joiden kapasiteetti on enintään 18 MW yksikköä kohden asennetaan offshore-alueelle nykyään, mikä oli mahdotonta ajatella 1980-luvulla. Ajatus siitä, että aurinkoisten alueiden aurinkosähköjärjestelmät tuottaisivat sähköä alle 1 sentin kilowattitunnilta, pidettiin parhaimmillaan utopistisena.
Ongelma ratkaistu? Ei lainkaan!
Tarkoittaako tämä, että kaikki ongelmat on ratkaistu? Ei suinkaan, koska perushaasteet on valitettavasti aliarvioitu huolimattomasti pitkään. Saksa on yksi niistä maista, joilla voi olla luotettava virtalähde aina. Tämä ei ole mitenkään itsestäänselvyys, ei edes pitkälle kehittyneissä maissa.
Tehonsyöttöjärjestelmää suunniteltaessa oli aina kyse siitä, että absoluuttinen huippukysyntä pystytään kattamaan joka tapauksessa, vaikka se olisi vain tunnin verran vuodessa. Tyylitelty grafiikka (oikealla) havainnollistaa ongelmaa. Tuuli ja aurinko tarjoavat kumpaakin liikaa tai liian vähän energiaa. Molemmat aiheuttavat ongelmia, koska joko tehoa on rajoitettava tai varavoimaloiden on toimitettava energiaa. Molemmat skenaariot ovat kuitenkin epätaloudellisia. Tavoitteena on siis oltava näiden kahden tilanteen minimoiminen niin paljon kuin mahdollista.
Kuolla sähköntuotanto ei riipu vain ajallisista, vaan myös tilavaatimuksista. Siksi oli järkevää rakentaa suuria voimalaitoksia lähelle suuria kuluttajia, kuten suuria suurkaupunkialueita tai teollisuusalueita.
Auringon ja tuulen energialähteillä nämä vaatimukset eivät kuitenkaan enää täyty. Tuulivoimaloiden sijoitus riippuu käytettävissä olevasta tilasta ja tuulivoimasta. Asennus PV-moduulit toisaalta on vahvasti riippuvainen yksityishenkilöiden yksilöllisestä investointihalukkuudesta. Näiden laitosten sähköntuotanto on puolestaan sääolosuhteiden alaista.
Saksa tarjosi monien vuosien ajan kaksinkertaisen energiansaannin ylellisyyttä kuvattujen ongelmien kompensoimiseksi. Vaikka väitetään, että olemme jo 46 % sähköstämme syntyy regeneratiivisesti, tiettyinä päivinä vuodesta tämä osuus on tuskin yli 20 %. Mitä enemmän vähennämme perinteisiä voimalaitoksia, sitä enemmän joudumme tilanteeseen, jota ei voida enää hallita.
Energian säästäminen haasteena
Kysynnän ja tarjonnan suhteen tasapainottamiseksi on ryhdyttävä toimenpiteisiin sekä lyhyellä aikavälillä että kausiluonteisesti. On selvää, että talvella tarvitaan enemmän energiaa kuin kesällä. Siksi on löydettävä ratkaisu, joka pystyy varastoimaan energiaa mihin tahansa aikaan, kuljettamaan sitä helposti ja käyttämään sitä monin eri tavoin, mukaan lukien kyky uudelleenmuuntaminen. Elektroniikkakomponenttien toimittajana ja anturit Pepperl+Fuchs on aluksi kiinnostunut tällaisten prosessien ohjaamisesta. Asia on siinä, että tuuliturbiinien on yhä enemmän otettava kantaa verkkoon liittyviä toimintoja ja pystyttävä reagoimaan verkon vaatimuksiin.
Lukuvinkki: Mittaustekniikka vedyn tuotantoon
Harkitsemme Saksa referenssinä, jossa noin 20 % maan kokonaisenergiatarpeesta katetaan sähköllä, kun taas valtaosa tuotetaan pääasiassa öljyllä, kaasulla ja hiilellä. Näitä ovat kuljetusala, lämpömarkkinat ja teollisuus, erityisesti teräs-, kemian-, sementti-, lasi- ja muut sektorit. Vaikka on varmasti tapoja "sähköistää" osa siitä, aika näyttää, missä määrin tämä on mahdollista. Koska se riippuu viime kädessä hinnasta ja saatavuudesta.
Vihreä vety on jokeri
Vety on villi kortti tässä pelissä, joka hallitsee nykyään maailmanlaajuinen yksimielisyys. Vety voi varastointivälineenä kompensoida tuuli- ja aurinkoenergian epäsäännöllisiä vaihteluja ja perusmateriaalina tunnettujen johdannaisten kanssa korvata fossiilisia polttoaineita kaikissa sovelluksissa.
Nykyään käytetty vety on valmistettu kaasusta, josta vapautuu hiilidioksidia2 voitti. Jos ajattelet menettelyä Hiilidioksidin talteenotto ja varastointi (CCS) vaihtoehtona, niin ns. vihreä vety on valintamenetelmä.
Jotta vety voisi tulevaisuudessa korvata fossiiliset polttoaineet käytännössä, tarvitaan lisätoimenpiteitä ja valtavia määriä vihreää vetyä. Vety kulkee a elektrolyyttinen fissio tuotetaan vedestä sähköllä, jolloin vesi jaetaan vedyksi ja hapeksi. Tämä prosessi tapahtuu elektrolyysilaitteessa, kun taas kääntyminen tapahtuu polttokennossa. Siellä vetyä käytetään polttoaineena ja yhdessä hapen kanssa tuotetaan sähköä. "Jätetuote" on vesi.
Der raaka-aine vettä on käytännössä rajattomasti saatavilla planeetallamme merien muodossa. Vedyn tuottamiseksi on kuitenkin tuotettava sähköä. Jos tämä onnistuu ilmastoneutraalilla tavalla, energiahuoltomme muutos voi auttaa tasapainottamaan hiilidioksidin välillä2-Palauta synty ja imeytyminen ja pysäytä ilmakehän lämpeneminen edelleen.
Anturitekniikka vedyn arvoketjuun
Jaksollisen järjestelmän ensimmäinen elementti on keskeinen tekijä hiilidioksidipäästöt talouden ja liikenteen kannalta, mutta vain vihreällä vedyllä, jota varten kaasu ilman hiilidioksidia2 tuotos saatiin. Arvoketju tuuliturbiinista vedyn tankkausasemalle on täynnä teknisiä haasteita.
Ennen kaikkea haluttu hiilidioksidipäästöjen vähentäminen muuttaa tapaa, jolla tuotamme, varastoimme, jaamme ja kulutamme energiaa. Vihreästä vedystä tulee yksi avainasema tulevaisuuden sähköntuotannossa ja teollisuuden ja raskaan liikenteen hiilidioksidipäästöjen vähentämisessä. monet anturit Automatisoitujen prosessien turvaamiseen tarvitaan erilaisia toimintoja sekä räjähdyssuojattuja komponentteja.
Pepperl+Fuchsilla on monen vuoden kokemus alalta räjähdyssuojaus ja teollisuusanturit. Vedyn arvoketjussa yhteensopivia komponentteja toimittavana toimintaturvallisuuden asiantuntijana yritys on oikea kumppani ja yhdistävä elementti vetyketjussa - regeneratiivisesta energiantuotannosta, korkeapainepuristukseen elektrolyysin jälkeen, kuljetuksesta, varastoinnista laajamittaiseen. teolliseen käyttöön ja vetyhuoltoasema. Alla esittelemme muutamia tuotteita ja sovelluksia:
Ultraäänianturit bipolaaristen levyjen valmistukseen
04.07.2023 | Lähitulevaisuudessa toimintakyky ja vedyn hinta ja sen johdannaiset ovat suurelta osin riippuvaisia saatavuudesta. Tuotannon aikaisella sähkön hinnalla ja järjestelmien hankintakustannuksilla on tässä ratkaiseva rooli.
Vaikka elektrolyysilaitteet ja polttokennot ovat teknisesti samanlaisia, niillä on erilaiset sovellusalueet. Elektrolyysit ovat ainutlaatuisia tuottamaan vihreää vetyä, kun taas polttokennot kilpailevat muiden prosessien kanssa. Erityisesti vetyautot saavat pisteitä raskaassa liikenteessä verrattuna akkusähkömoottoreita, mutta myös sähköisen liikkuvuuden vaihtoehdosta keskustellaan edelleen.
Molemmissa tapauksissa kuitenkin tuotantomääriä kasvattaa merkittävästi kasvavan kysynnän kattamiseksi ja kustannusten alentamiseksi pitkällä aikavälillä. Teollistuminen ja automaatio tuotanto on keskeisessä roolissa. Avainkomponentit ovat bipolaariset levyt (BPP) ja kalvoelektrodikokoonpano (MEA). MEA voidaan valmistaa 3-, 5- ja 7-kerroksisissa kokoonpanoissa, ja se edellyttää katalyyttisten kerrosten käyttöä elektrolyyttisiä prosesseja varten.
Tutkimusprojektin referenssitehdas H2
Das Fraunhofer- Työstökoneiden ja muovaustekniikan instituutti IWU Chemnitzissä on käynnistynyt referenssitehdas H2 -projekti, joka keskittyy näiden komponenttien tuotannon optimointiin. He tutkivat, testaavat ja optimoivat prosesseja bipolaaristen levyjen valmistuksesta ja tiivisteiden toiminnasta koko pinon kokoamiseen.
Ensimmäiset käytännön sovellukset ovat osoittaneet, että tarkistaminen on mahdollista kaksinkertaiset kerrokset voi olla tärkeä kriteeri. Ultraäänianturit ovat osoittautuneet luotettavaksi anturiteknologiaksi. Ultraäänianturit voivat mitata tarkkoja etäisyyksiä millimetrin kymmenesosissa ja havaita useita kerroksia ja halkeamia.
Ultraäänen suuri etu on sen riippumattomuus materiaaliominaisuuksista, kuten väristä, pinnan kiillosta tai läpinäkyvyydestä. Tämä tarjoaa merkittäviä etuja erityisesti metallisten ja läpikuultavien materiaalien kanssa.
Kuolla F77Pepperl+Fuchsin anturisarja mahdollistaa tarkat korkeusmittaukset 0,2 mm:n alueella. UDC-kaksoislevysäätimien avulla voidaan havaita useita kerroksia tunnistamalla rajakerrokset ja siirtyminen ilmaväliin. Lisäksi mukana toimitettujen komponenttien olemassaolo tai sijainti on helppo tarkistaa.
Nämä edistyneet Ultraäänitunnistimet niissä on standardoitu IO-Link-liitäntä, jonka kautta voidaan tehdä asetuksia ja kysellä tilatietoja. Käytettävissä olevilla liitäntämoduuleilla (master) tiedot voivat olla OPC UA siirretty IT-infrastruktuurin muihin yksiköihin. Tämä tarkoittaa, että kaikki teollisuus 4.0 -yhteensopivan arkkitehtuurin vaatimukset täyttyvät.
Komponentit turvalliseen vihreän energian tuotantoon
12.09.2022 | Vihreän vedyn tuotanto uusiutuvat energiat on siksi ratkaisevan tärkeä sen teollisessa käytössä.
Esimerkiksi tuulienergian optimaalisen käytön mahdollistamiseksi roottorin siivet niillä on oikea kaltevuuskulma. Kovalla tuulella järjestelmät on sijoitettava suojaiseen paikkaan mahdollisen ylikuormituksen välttämiseksi. Pepperl+Fuchs toimittaa vaaditut arvot käyttämällä antureita sekä tärinä- ja kiihtyvyysanturit. Ylijännitesuojamoduulit vaaditaan Control Technology ja turvallinen signaalin siirto salamaniskuilta.
Näillä toimenpiteillä voimme hyödyntää tehokkaasti tuulivoimalla tuotettua energiaa ja siten edistää vihreän vedyn tuotantoa. Tämä on ratkaiseva askel pyrittäessä tekemään energiahuollosta kestävämpää ja ympäristöystävällisempää.
Vihreä sähkö muunnetaan vedyksi, kuljetetaan ja varastoidaan tilapäisesti määränpäähänsä. Vetyä kuljetetaan joko kaasusäiliöaluksella, kuorma-autolla tai putkilinjalla. Kuljetus aiheuttaa teknisiä haasteita räjähdysominaisuuksiensa vuoksi. Pepperl+Fuchs tarjoaa laajan valikoiman liitäntäkomponentteja räjähdyssuojaukseen. Erilaiset SR-sarjan liitäntämoduulit ja liitäntäkotelot varmistavat luotettavan signaalinsiirron kaasunpaineen ohjausmittausjärjestelmässä. Vetyanalyysissä käytetään 6000-sarjan paineistettuja kotelointijärjestelmiä.
Venttiilit säätelee kaasuvirtausta putkissa ja putkissa. F31K2 induktiiviset kaksoisanturit muun muassa varmistavat turvallisen venttiilin asennon takaisinkytkennän vaarallisilla ulkoalueilla. Luonnostaan turvallinen mobiililaitteet und Älykkäät lasit Pepperl+Fuchs Ecom -brändiltä tarjoaa reaaliaikaista tietoa liikkuville työntekijöille ja laitosten käyttäjille venttiilien huoltotöiden aikana.
Tärinätunnistin ja kiihtyvyysanturi tuuliturbiinissa
02.03.2023 | Kuvittele, että moderni Tuulivoimalan tornin korkeus on 130 metriä ja konehuoneen ja konepellin kantama massa on 400-600 t. Erilaiset tuulikuormat rasittavat rakennetta valtavasti. Tärinäanturit asennetaan torniin, koneeseen, roottorin napaan ja roottorin siivet käyttöön. Inertiaaliset mittausjärjestelmät tallentavat tämän latautuu reaaliajassa.
Usein kysytyt kysymykset
Miten polttokenno toimii?
Polttokenno on energianmuunnin, joka muuntaa kemiallisen energian suoraan sähköenergiaksi. Se toimii samalla tavalla kuin akku, mutta siihen syötetään jatkuvasti polttoainetta (esim. vetyä) ja hapetinta (esim. ilmasta tulevaa happea). Polttokenno käyttää vedyn ja hapen reaktiota sähköenergian tuottamiseen, jolloin vesi on ainoa jätetuote. Lyhyesti: vety+happi=polttokenno.
Miten polttokenno tuottaa sähköä?
Polttokenno tuottaa sähköä a sähkökemiallinen reaktio: Anodilla (negatiivinen napa) vety jaetaan protoneiksi ja elektroneiksi katalyytin avulla. Elektronit virtaavat ulkoisen piirin kautta katodille (positiivinen napa) tuottaen sähkövirtaa. Katodilla elektronit reagoivat hapen ja anodista tulevien protonien kanssa muodostaen vettä. Tuloksena on kemiallisen energian muuntaminen sähköenergiaksi.
Ovatko vety ja polttokennot sama asia?
ei, vety ja polttokennot eivät ole sama asia. Vety on kemiallinen alkuaine ja mahdollinen polttoaine. Polttokenno on laite, joka käyttää polttoainetta ja hapetinta, kuten happea, tuottaakseen sähköenergiaa. Vetyä voidaan käyttää polttoaineena polttokennossa.
Mitkä ovat polttokennon edut ja haitat?
Polttokennot tarjoavat tehokasta ja vähäpäästöistä energiantuotantoa, mutta haasteita kustannusten, infrastruktuurin ja kestävyyden suhteen.
Polttokennon edut:
- Alhaiset päästöt: Vetyä käytettäessä polttokenno tuottaa vain vettä jätetuotteena.
- Korkeus tehokkuus: Polttokennot voivat olla tehokkaampia kuin perinteiset polttomoottorit.
- Jatkuva Energian tuotanto: Kenno tuottaa jatkuvasti sähköä niin kauan kuin polttoainetta ja hapetinta syötetään.
- Hiljaisempi Toiminta: Polttokennot toimivat hiljaisesti polttomoottoreihin verrattuna.
Polttokennon huonot puolet:
- Kustannukset: Nykyiset tekniikat ovat usein kalliita, varsinkin kun käytetään jalometallikatalyyttejä.
- vetyinfrastruktuuri: Vedyn saatavuus ja jakelu voivat olla rajoitettuja.
- Varastointi und liikenne: Vety vaatii erityisiä varastointi- ja kuljetusolosuhteita sen alhaisen tiheyden ja reaktiivisuuden vuoksi.
- elinikäinen: Joidenkin polttokennojen käyttöikä ja pitkäikäisyys voivat olla rajoitettuja.
Saatat olla myös kiinnostunut...
Signaalinkäsittely Ex-alueille ja SIL-sovelluksille
Turvatekniikka sukkuloille ja yläkuljettimille intralogistiikkassa
Teollinen tutka-anturi CAN-liitännällä
Tekoälyn kehitys: tekoäly | Trendit ja kehitys
RFID ja viivakoodit | Teollinen tunnistus
RFID-lukija ja viivakoodilukija tunnistamiseen
Wolfgang Weber on Pepperl+Fuchsin uusiutuvien energialähteiden globaali teollisuusjohtaja.
