In een poging om de klimaatverandering en de desastreuze gevolgen voor ons milieu af te remmen, wordt steeds meer onderzoek gedaan naar het gebruik van nieuwe energiebronnen als vervanging van fossiele brandstoffen zoals olie en gas.
Waterstof kan een belangrijke bijdrage leveren aan het koolstofvrij maken van grote CO-uitstoters, zoals producenten van beton en staal. Bovendien zal waterstof een cruciale rol gaan spelen in transport, logistiek en verkeer. In de logistieke sector blijkt waterstof al een veelbelovende oplossing te zijn : de eerste waterstoftrucks in Zwitserland zijn al in gebruik en de Deutsche Bahn zet de eerste waterstoftreinen op de rails. De voornaamste voordelen van waterstof ten opzichte van batterijen zijn de eenvoudigere mogelijkheden om bij te tanken en de veel grotere actieradius. Om klimaatneutraal te zijn en de vereiste hoeveelheden waterstof te leveren, moet de productie van groene waterstof verder worden uitgebreid.
PC-based control voor milieuvriendelijke waterstoftankstations
Waterstofinstallaties stellen bijzondere eisen aan de automatisering. Als fabrikant van automatiseringstechniek heeft Beckhoff Automation de afgelopen jaren nauw samengewerkt met verschillende bekende bedrijven uit de waterstofindustrie om deze uitdagingen te overwinnen. Hiertoe behoort ook het bedrijf Nel Hydrogen, dat op Beckhoff vertrouwt als leverancier van onderdelen met de nodige expertise voor zijn waterstoftankstations.
Nel Hydrogen, opgericht in 1927, is wereldleider op het gebied van waterstoftechnologie en de grootste leverancier van elektrolyzers. De open besturingsoplossing van Beckhoff Automation betekende de oplossing voor Nel Hydrogen om zijn concurrentievoordeel veilig te stellen in deze relatief nieuwe markt. De uiterst schaalbare industriële pc's van Beckhoff kunnen elke besturingstaak aan, en door het gebruik van standaardcomponenten op speciaal ontwikkelde moederborden zijn Beckhoff Industrial PC's altijd uitgerust met de nieuwste chiptechnologie. Hierdoor kunnen gebruikers de besturing projectspecifiek schalen en kunnen ze steeds rekenen op de nieuwste technologie.
De standaard besturingssystemen draaien op Windows of BSD. Dit vergemakkelijkt de integratie van hulpmiddelen zoals betalingssystemen of andere programma's van derden in het bestaande controlesysteem. Met de TwinCAT automatiseringssoftware kan ook een breed scala aan besturingstaken worden uitgevoerd, ondersteund door talrijke open interfaces, zoals de verbinding met MATLAB®/Simulink®. Bovendien bestaat dankzij de integratie in Visual Studio® de mogelijkheid om te programmeren in een vertrouwde omgeving.
Jacob Svendsen, Chief Architect bij Nel Hydrogen. ‘Programmeren is een koud kunstje dankzij de implementatie van de TwinCAT- omgeving in Visual Studio® en de mogelijkheid tot objectgeoriënteerd programmeren. De snelle sampling rates bieden ons het voordeel dat we beter in staat zijn de regeling, diagnostiek, rapportage en veilige uitschakeling in geval van lekkage te controleren. Tegelijkertijd kunnen wij het energieverbruik van elke component verminderen. De optimalisatie van de functionaliteit en het energieverbruik van iedere component komen zowel de eindgebruiker als het milieu ten goede.’
Explosiebeveiliging en functionele veiligheid als bijzondere uitdaging
Waterstof stelt bijzondere eisen aan het besturingssysteem vanwege het grote explosiegevaar. PC-based besturingstechnologie van Beckhoff kan aan deze voorwaarden voldoen met een uitgebreide portefeuille van gecertificeerde componenten voor waterstofexplosiegevaarlijke gebieden tot Zone 0.
Met de EtherCAT-klemmen van de ELX-serie is het mogelijk intrinsiekveilige sensoren en actoren vanuit zone 0 rechtstreeks in het besturingssysteem te integreren. Dit betekent dat er geen extra veiligheidsbarrières nodig zijn om de intrinsieke veiligheid te integreren, hetgeen een aanzienlijke besparing op vlak van kosten, moeite en ruimte betekent. Bovendien kunnen met het ELX-systeem tot acht intrinsiekveilige signalen worden verwerkt op slechts 12 mm, waardoor een uiterst compact besturingssysteem kan worden gerealiseerd. De ELX-klemmen kunnen zelfs modulair worden gecombineerd met andere I/O's, bijvoorbeeld voor zeer nauwkeurige metingen of functionele veiligheid, om het verzamelen van een breed scala digitale en analoge signalen op één enkel platform te realiseren.
Met tal van explosieveiligheidscertificaten voor Embedded PC's, bedieningspanelen en paneel-PC's is het mogelijk de besturing live te installeren, waar de gegevens direct kunnen worden geregistreerd en geëvalueerd. Afhankelijk van de toepassing kunnen in de explosiegevaarlijke zones van een waterstofinstallatie verschillende besturingsarchitecturen worden toegepast.
Cloudverbinding voor meer beschikbaarheid
Voor de bediening van waterstoftankstations of gedecentraliseerde productiefaciliteiten is wereldwijde toegang op afstand nodig. Geen enkel probleem met de open PC-based besturingstechnologie van Beckhoff. Met de uitbreiding van klassieke besturingstaken maken toepassingen als big data en analytics in combinatie met IoT- componenten toekomstbestendige automatiseringsoplossingen mogelijk.
Gegevensanalyses kunnen in de cloud worden uitgevoerd via cross- site netwerken, wat de beschikbaarheid verhoogt en de uitvaltijd vermindert dankzij betrouwbare voorspellende onderhoudsconcepten. In de toekomst zal het niet alleen mogelijk zijn om waterstofinstallaties veilig, efficiënt en open te automatiseren met behulp van PC-based control, maar ook om bestaande installaties te upgraden.
