Waterstofenergie is het duurzame alternatief voor de energie van morgen en speelt een steeds belangrijkere rol in de wereldwijde energietransitie. Wat is de rol en bijdrage van JUMO in de industrie van waterstoftoepassingen, de technologie van waterstofproductie, waterstofopslag en waterstoftransport. Dit en meer lees je in dit blog.
Waterstofenergie is het duurzame alternatief voor de energie van morgen en speelt een steeds belangrijkere rol in de wereldwijde energietransitie. Als een kleurloos, reukloos en niet-toxisch gas wordt waterstof beschouwd als een potentieel cruciale speler in nationale en internationale strategieën om de uitstoot van broeikasgassen te verminderen. Het heeft de hoogste energie-inhoud per massa-eenheid en wordt gezien als een belangrijke energiedrager in toekomstige koolstofarme scenario's, waardoor de ontwikkeling van een waterstofeconomie wordt bevorderd. Waterstof kan worden geproduceerd met behulp van hernieuwbare en afvalmaterialen als energiebron, waardoor het een milieuvriendelijke optie is voor het leveren van elektriciteit, warmte, en brandstof voor verschillende sectoren zoals industrie, transport en energieopslag. Hoewel waterstof veelbelovend is, blijft de algehele milieuduurzaamheid een vraag die moet worden beantwoord. De brede toepasbaarheid en veelzijdigheid maken waterstof tot een waardevolle bron in de strijd tegen klimaatverandering en de bevordering van duurzame energieoplossingen.
waterstoftechnologie
Waterstof wordt o.a. ingezet voor de productie van ammoniak, methanol en andere chemische stoffen die gebruikt worden in de chemische industrie. Daarnaast wordt waterstof gebruikt in raffinaderijen o.a. om zwavel te verwijderen en in de staalindustrie als reductiemiddel om CO2-uitstoot te verlagen. In de voedingsmiddelenindustrie wordt waterstof o.a. gebruikt bij het raffineren van suiker en het produceren van margarine. Ook in de transport- en bouwsector wordt waterstof steeds vaker gezien als alternatieve brandstof voor zware voertuigen zoals kranen, vrachtwagens, bussen en treinen.
Om aan de behoeften van voertuigen voor waterstof te voldoen, is het noodzakelijk om waterstoftankstations te bouwen voor de levering van waterstofenergie. Dit omvat zowel de ontwikkeling van voertuigen geschikt voor waterstof als de bouw van waterstoftankstations .
Toepassing van waterstof in de transportsector.
Hoewel waterstof momenteel voornamelijk wordt gebruikt in de industrie, vindt er aanvullend onderzoek plaats naar bredere toepassing van waterstof in de energieopslag en -levering. Aan een waterstofenergie-opslagsysteem gaan een aantal processen vooraf.
Tijdens de eerste fase wordt water (H2O) gesplitst in waterstof (H2) en zuurstof (O2) door middel van elektrolyse. Elektrolyse maakt gebruik van elektriciteit om watermoleculen te scheiden van hun afzonderlijke componenten. Deze elektriciteit kan afkomstig zijn van hernieuwbare zonne- of windenergie.
Het geproduceerde waterstofgas wordt vervolgens opgeslagen in geschikte opslagsystemen. Dit vindt plaats onder druk (compressed hydrogen) of in vloeibare vorm (liquid hydrogen).
Wanneer er behoefte is aan energie, kan het opgeslagen waterstofgas uit de opslagtanks gehaald worden en omgezet worden in elektriciteit en warmte. Met behulp van een brandstofcel (deze gebruikt waterstof en zuurstof om elektriciteit te genereren), kan elektriciteit vervolgens worden gebruikt voor het voeden van elektrische voertuigen of het leveren van elektriciteit aan woningen en bedrijven, etc.
Elektriciteit-waterstof energieopslagtechnologie wordt beschouwd als een belangrijke methode voor energieopslag, vooral voor het opvangen van schommelingen in de vraag naar elektriciteit vanuit hernieuwbare energiebronnen zoals wind- en zonne-energie, die niet constant beschikbaar zijn.
De relatie tussen waterstofenergie en warmtekracht (ook bekend als WKK of warmtekrachtkoppeling) ligt in het potentieel van waterstof om zowel elektriciteit als warmte te produceren in een geïntegreerd energiesysteem.
Door waterstofenergie te koppelen aan warmtekrachtopwekking, kunnen systemen efficiënter gebruik maken van energiebronnen en tegelijkertijd zorgen voor elektriciteit en warmte voor de toepassing van waterstof. Dit draagt bij aan een meer duurzame energievoorziening.
De technologie van waterstofproductie evolueert voortdurend, waarbij de focus ligt op het vinden van duurzame en efficiënte methoden. Technologieën zoals biomassavergassing, biogasstoomhervorming en waterelektrolyse winnen aan populariteit vanwege hun vermogen om hernieuwbare grondstoffen te benutten en schone waterstof te produceren. Deze ontwikkelingen zijn essentieel voor het realiseren van een duurzame energie-economie en het verminderen van de impact van klimaatverandering.
Opslag, transport en distributie van waterstof zijn essentiële uitdagingen voor het gebruik van waterstof als energiedrager. Omdat waterstof een zeer lage dichtheid heeft (bevat per volume-eenheid minder energie dan conventionele brandstoffen) en tevens het vermogen heeft om metalen materialen te doordringen is ontwikkeling van veilige, betrouwbare en kosteneffectieve waterstofopslag en -transport van het grootste belang.
Toelichting afbeelding:
Afhankelijk van de specifieke behoeften kan waterstof op verschillende manieren worden vervoerd. Aan de linkerzijde worden de fysieke opslagopties getoond (gecomprimeerd waterstofgas, vloeibaar waterstof en cryo-gecomprimeerd waterstof). Aan de rechterzijde worden de chemische opslagopties weergegeven, zogenaamde LOHC’s (vloeibare organische waterstofdragers), koolstofnanobuizen en MOF’s (metaalorganische structuren).
Verschillende opties voor opslag en transport van waterstof.
Veilige en betrouwbare voorwaarden voor waterstofproductie, -opslag en -transport zijn essentieel voor het bevorderen van de groei van de waterstofeconomie. Onmisbaar hierbij is nauwkeurige meting en controle van de temperatuur en druk gedurende het hele proces.
Bij waterstofproductie dienen de temperatuur- en drukomstandigheden zorgvuldig te worden gemonitord. Dit om optimale reactieomstandigheden te behouden en de veiligheid te waarborgen. Zodoende worden ongewenste incidenten voorkomen en verloopt het productieproces zo efficiënt mogelijk.
Bij waterstofopslag is het beheersen van de temperatuur en druk belangrijk om de vereiste conditie in de opslagcontainers te behouden en het risico op lekken of explosies te minimaliseren. Door continue monitoring van de temperatuur en druk kunnen potentiële veiligheidsrisico's tijdig worden geïdentificeerd. Bovendien is een nauwkeurige niveaumeting van waterstof bij de toepassing in opslagtanks, het vullen en legen ervan, essentieel om overflow en drukopbouw te voorkomen.
Bij de toepassing van waterstof in de transportsector moeten de temperatuur- en drukomstandigheden onderweg nauwlettend worden gevolgd om een veilig en efficiënt transport te waarborgen. Betrouwbare metingen van de temperatuur en druk in de transportleidingen zijn essentieel om eventuele afwijkingen of storingen tijdig op te sporen en te corrigeren. Door middel van geavanceerde flow-, temperatuur- en druksensoren kunnen operators het transportproces real-time bewaken en aanpassen indien nodig, waardoor de veiligheid en betrouwbaarheid van het waterstoftransport is gegarandeerd.
In de toepassing van waterstofopslag worden bijvoorbeeld opslagtanks gebruikt die onder druk staan van ongeveer 200 bar tot wel 690 bar, terwijl het transport via pijpleidingen, schepen en treinen ook specifieke drukvereisten heeft. Daarnaast worden bij het monitoren van temperaturen nauwkeurige sensoren gebruikt die variëren van -253 °C voor vloeibare waterstof tot -233 °C voor cryo-compressie-waterstoftransport.
Waterstof is een zeer brandbaar gas dat slechts een kleine hoeveelheid ontstekingskracht nodig heeft om tot ontbranding te komen. Daarom is het zo belangrijk om de druk en temperatuur continu en nauwkeurig te monitoren. Bij JUMO begrijpen we dat waterstoftechnologieën geavanceerde sensoren en meetapparatuur vereisen om er veilig en efficiënt mee te kunnen werken.
Ons uitgebreide productportfolio voor temperatuurmeting omvat meer dan 40 verschillende sensoren, waaronder RTD-temperatuursensoren en thermokoppels die geschikt zijn voor een breed scala aan waterstoftoepassingen. Deze sensoren zijn gecertificeerd tot SIL 3 en bieden een betrouwbare en nauwkeurige meting, zelfs onder extreme omstandigheden. Met meer dan 70 jaar ervaring in temperatuur- en drukmeettechnologie heeft JUMO de kennis en expertise om de juiste meetoplossing te bieden voor de meeste waterstoftoepassingen.
Onze druktransmitters, zoals de JUMO MIDAS S05 en de JUMO dTRANS p20, zijn ontworpen met het oog op betrouwbaarheid en duurzaamheid. Deze transmitters zijn geschikt voor zowel relatieve als absolute drukmetingen en kunnen worden gebruikt in een breed scala aan toepassingen, van industriële processen tot explosiegevaarlijke omgevingen. Onze hoogwaardige sensoren en meetapparatuur bieden de nauwkeurigheid, betrouwbaarheid en duurzaamheid die nodig zijn voor de succesvolle implementatie van waterstof-technologieën.
Daarnaast biedt JUMO oplossingen voor datamanagement, waarmee gebruikers de prestaties van hun waterstofsystemen nauwkeurig kunnen volgen en analyseren. Onze sensoren zijn voorzien van geavanceerde technologieën, zoals HART-interface, Single Pair Ethernet (SPE) en IO-Link, waarmee gebruikers eenvoudig de instellingen kunnen aanpassen en de prestaties van hun systemen kunnen optimaliseren.
Neem vandaag nog contact met ons op en ontdek welke waardevolle bijdrage JUMO kan bieden bij het ondersteunen van jouw waterstofproject voor een duurzamere toekomst.
1-Niveaumeting en -regeling in waterstof technologie
JUMO’s oplossingen en sensoren:
Deze vlotterschakelaar voor niveaumeting is uitermate geschikt voor energiesystemen zoals waterstoftoepassingen. Dankzij de horizontale uitvoering is de NESOS geschikt voor wandmontage in tanks en containers. De schakelaar biedt maximaal 2 schakelcontacten voor redundante niveaumeting.
JUMO NESOS niveau schakelaar
JUMO NESOS in een tank
2-Temperaturmeting en -regeling in waterstof technologie
JUMO’s oplossingen en sensoren:
De inschroefweerstandssensoren uit de JUMO VIBROtemp-serie meten betrouwbaar de temperatuur in bedrijfsvoertuigen, bouwmachines, landbouwmachines, motoren en compressoren, zelfs onder druk. De sensoren kunnen uitstekend gebruikt worden voor waterstoftoepassingen
JUMO VIBROtemp Typ 902040
toepassing van JUMO VIBROtemp in mobile fuel cells
De (mantel) thermokoppels van JUMO, voorzien van een drukfitting, kunnen worden gebruikt in waterstoftoepassingen tot meer dan 1000 bar. De thermokoppels zijn uitgevoerd met een flexibele, dunwandige omhulde mantel waarin de thermokoppeldraden zijn ingebed in geperst vuurvast magnesiumoxide. De goede warmteoverdracht tussen de mantel en het thermokoppel zorgt voor korte reactietijden en een hoge meetnauwkeurigheid.
JUMO’s oplossingen en sensoren
Deze druksensor wordt voornamelijk gebruikt in de machine- en installatietechniek en is geschikt voor waterstoftoepassingen in electrolyzers, synthese installaties en mobiele brandstofcellen. JUMO MIDAS S05 registreert de relatieve en absolute druk. Het meetsysteem is volledig gelast en kan in alle media worden gebruikt. Zelfs bij het laagste meetbereik is de siliciumsensor beschikbaar.
Deze procesdruksensor meet de relatieve en absolute druk van gassen, dampen en vloeistoffen en is geschikt voor waterstoftoepassingen in elektrolysers, synthese-installatie en mobiele brandstofcellen. De verzonken procesaansluiting is ook geschikt voor hygiënische toepassing.
4-Geleidbaarheidsmeting voor waterstoftoepassingen
JUMO’s oplossingen en sensoren
Type toepassing: elektrolyzer, ultra puur water, Osmose, koelcircuit brandstofcel
De betrouwbare productie van ultra puur water uit drinkwater, gezuiverd bronwater of zeewater is een fundamentele voorwaarde voor de elektrolyse van water. Alle mineralen en zouten moeten immers eerst worden verwijderd door omgekeerde osmose of andere technieken om waterstof van de vereiste zuiverheid te produceren. De combinatie van ecoTRANS Lf 03 geleidbaarheidstransmitter/-schakelaar met de tecLine CR geleidbaarheidssensor is een prima analoge oplossing voor dit proces.
In combinatie met JUMO digiLine CR ST10 vormt de JUMO ecoTRANS Lf sensor (RS485, IO-Link) een digitale oplossing voor bovenstaand proces.
5-Vochtmeting en -regeling in waterstof technologie.
JUMO’s oplossingen en sensoren
Type toepassing: vochtmeting in anodecircuit en kathodecircuit brandstofcel
Brandstofcellen worden gebruikt in zowel stationaire als mobiele toepassingen op zeer brede schaal. Om bij het werken met brandstofcellen te kunnen beschikken over maximale veiligheid, keurmerken, precisie en betrouwbaarheid biedt JUMO een uitgebreid scala aan temperatuur- en vochtsensoren voor nauwkeurige procescontrole. De robuuste metalen behuizing is IP65 vormgegeven.
6-Veiligheidsbewaking, tot SIL 3
JUMO’s oplossingen en sensoren
Type toepassing: veiligheidsbewaking, tot SIL 3, waterstofdrukbewaking en waterstof-temperatuurbewaking
Vanwege de hoge ontvlambaarheid van waterstof mag functionele veiligheid in waterstoftoepassingen niet lichtvaardig worden opgevat. Dit is waar JUMO Safety Performance (JSP) in het spel komt; een merk dat staat voor het hoogste niveau van fabrieksveiligheid. Het omvat apparatuur met SIL- en PL-certificering, evenals passieve elementen voor gebruik in SIL- en PL-meetketens.
