AUTOMATISATION DURABLE INSTALLATIONS HYDROGENE

Dans le but de ralentir le changement climatique et les conséquences qui en découlent pour notre environnement, de plus en plus d'études sont menées sur l'utilisation de nouvelles sources d'énergie pour remplacer les combustibles fossiles tels que le pétrole et le gaz.

L'hydrogène peut apporter une contribution significative à la décarbonisation pour les grands émetteurs de carbone tels que les fabricants de béton et d'acier. En plus, l'hydrogène est appelé à jouer un rôle crucial dans les transports, la logistique et la circulation. Dans le secteur de la logistique, l'hydrogène s'avère déjà une solution prometteuse, à tel point que les premiers camions à hydrogène sont utilisés en Suisse et que la Deutsche Bahn met sur les rails les premiers trains à hydrogène. Les avantages les plus évidents de l'hydrogène par rapport aux batteries sont les possibilités de ravitaillement plus simples et les portées beaucoup plus grandes. Pour établir la neutralité climatique et fournir les quantités d'hydrogène nécessaires à l'industrie, la production d'hydrogène vert doit encore être développée.

PC-based control pour stations de ravitaillement en hydrogène respectueuses de l'environnement

Les installations d'hydrogène imposent des exigences particulières en matière d'automatisation. En tant que fabricant de techniques d'automatisation, Beckhoff Automation a travaillé ces dernières années en étroite collaboration avec diverses entreprises renommées de l'industrie de l'hydrogène dans le but de relever ces défis. C'est notamment le cas de la société Nel Hydrogen, qui a misé sur Beckhoff en tant que fournisseur de composants doté du savoir-faire nécessaire pour ses stations-service à hydrogène.

Fondée en 1927, Nel Hydrogen est un leader mondial de la technologie de l'hydrogène et le plus grand fournisseur d'électrolyseurs. Nel Hydrogen s'est tournée vers la solution de contrôle-commande ouverte de Beckhoff Automation afin d’assurer son avantage concurrentiel. Les PC industriels hautement évolutifs de Beckhoff peuvent gérer toutes les tâches de commande. Grâce à l'utilisation de composants standard sur des cartes mères spécialement développées, les PC industriels de Beckhoff sont toujours équipés de la dernière technologie de puce. Cela permet non seulement aux utilisateurs d'adapter la commande en fonction des projets, mais ils ont ainsi l'assurance de pouvoir toujours compter sur les dernières technologies.

Les solutions fonctionnent sur des systèmes d'exploitation standard sous la forme de Windows ou de BSD, ce qui facilite l'intégration d'outils tels que les systèmes de paiement ou d'autres programmes tiers dans le contrôle-commande existant.

Le logiciel d'automatisation TwinCAT permet également de mettre en œuvre une large gamme de tâches de commande prises en charge par de nombreuses interfaces ouvertes, telles que la connexion à MATLAB®/Simulink®. De plus, l'intégration dans Visual Studio® permet de programmer dans un environnement familier.

Jacob Svendsen, architecte en chef chez Nel Hydrogen : « La programmation est un jeu d'enfant grâce à l'implémentation de l'environnement TwinCAT dans Visual Studio® et la possibilité d'une programmation orientée objet. Les taux d'échantillonnage rapides nous offrent l'avantage d'être mieux à même de contrôler la régulation, les diagnostics, les rapports et les arrêts sûrs en cas de fuite. Dans le même temps, nous pouvons réduire la consommation d'énergie de chaque composant. En fait, nous sommes en mesure d'optimiser à la fois la fonctionnalité et la consommation d'énergie de chaque composant, dans l'intérêt des utilisateurs finaux et de l'environnement. »

Protection contre les explosions et sécurité fonctionnelle : un défi particulier

L'hydrogène impose des exigences particulières au système de contrôle-commande en raison du risque élevé d'explosion qu'il représente. La technologie de contrôle-commande sur base PC de Beckhoff peut répondre à ces exigences grâce à un vaste portefeuille de composants certifiés pour les zones dangereuses d'une installation d'hydrogène jusqu'à la zone 0.

Avec les bornes EtherCAT de la gamme ELX, il est possible d'intégrer des capteurs et actionneurs à sécurité intrinsèque de la zone 0 directement dans le contrôle-commande. Cela signifie qu'aucune barrière de sécurité supplémentaire n'est nécessaire pour intégrer la sécurité intrinsèque, ce qui réduit les coûts, les efforts et l'espace. De plus, le système ELX permet d'acquérir jusqu'à huit signaux de sécurité intrinsèque sur seulement 12 mm, ce qui permet de mettre en œuvre un contrôle-commande extrêmement compact. Les bornes ELX peuvent même être combinées avec d'autres E/S sur une base modulaire – par exemple pour des mesures de haute précision ou la sécurité fonctionnelle – afin de mettre en œuvre l'acquisition de signaux pour une large gamme de signaux numériques et analogiques sur une seule plate-forme.

Grâce aux nombreuses certifications de protection contre les explosions pour les PC embarqués ainsi que pour les panneaux de commande et les Panel PC, il est possible d'installer la commande sur le terrain, où les données peuvent être enregistrées et évaluées directement. En fonction de l'application, cela signifie que différentes architectures de commande peuvent être mises en œuvre dans les zones dangereuses d'une installation d'hydrogène.

Connexion au cloud pour une disponibilité accrue

Un accès à distance dans le monde entier est nécessaire pour l'exploitation de stations-service à hydrogène ou d'installations de production décentralisées, ce que permet la technologie ouverte de contrôle-commande sur base PC de Beckhoff. Avec l'expansion des tâches de commande classiques, des applications telles que le Big Data et l'analyse en lien avec les composants IoT permettent des solutions d'automatisation à l'épreuve du temps.

L’analyse des données basée sur le cloud peut être effectuée par la mise en réseau intersites, ce qui peut augmenter la disponibilité et réduire les temps d'arrêt en lien avec des concepts de maintenance prédictive fiables. À l'avenir, il sera possible non seulement d'automatiser les installations d'hydrogène de manière sûre, efficace et ouverte à l'aide d'un contrôle-commande sur base PC, mais aussi de moderniser les installations existantes.