Idrogeno - vettore energetico chiave per gli obiettivi di decarbonizzazione
Come garantire qualità e conformità regolatoria lungo la catena del valore dell'idrogeno
Nella transizione verso un'economia a "zero emissioni nette", l'idrogeno sta emergendo come un promettente vettore energetico per ridurre le emissioni di carbonio nell'industria Oil and Gas. Tuttavia, considerate le problematiche di trasporto, stoccaggio e utilizzo, è indispensabile affidarsi alla consulenza di esperti per una misura accurata e affidabile. Il nostro portfolio ne consente la gestione ottimale e nel contempo, grazie alla tracciabilità e alla documentazione, assicura la conformità regolatoria e ambientale.
Fatti principali
80 miliardi di dollari
è l'investimento globale medio annuo in infrastrutture, da decuplicare entro il 2050 (IEA)
L'ecosistema dell'idrogeno
L'idrogeno consente la decarbonizzazione, l'integrazione delle energie rinnovabili e la mobilità a emissioni zero. La sua pulizia e l'applicabilità in diversi settori permettono un approccio olistico all'energia pulita. La domanda globale proviene dalle raffinerie, dall'industria di produzione dell'ammoniaca e da altri settori. Le fonti di produzione dell'idrogeno includono combustibili fossili, processi industriali, biomasse e rinnovabili. Viene classificato come grigio, blu o verde a seconda dell'origine e trasportato in condotte, su camion o navi in fase gassosa o liquida (LH2).
©Endress+Hauser
Per salvaguardare efficienza e affidabilità lungo tutta la catena logistica, è indispensabile disporre di misure accurate durante la produzione, il trasporto e lo stoccaggio dell'idrogeno.
Conformità della qualità dell'idrogeno all'uscita dell'elettrolizzatore
L'idrogeno verde può essere prodotto in impianti di elettrolisi alimentati da fonti di energia rinnovabile (ad es. parchi solari o eolici) e diventare un modo per immagazzinare quantità significative di energia da recuperate su richiesta. L'elettrolisi è il processo utilizzato per dividere l'acqua in idrogeno e ossigeno. A seconda del metodo di trasporto e dell'uso finale, soprattutto nelle celle a combustibile l'idrogeno deve soddisfare elevati standard di qualità (ISO 14687:2019).
La nostra expertise nel settore
Le tecnologie ottiche per la misura di umidità (H2O) e ossigeno (O2) permettono il funzionamento senza manutenzione grazie alle loro qualità intrinseche di robustezza e affidabilità. I dispositivi di analisi ottica di Endress+Hauser offrono i seguenti vantaggi:
- Tempi di risposta molto rapidi per l'identificazione delle impurità di processo
- Assenza di parti in movimento ed elettroliti associata a ottiche di lunga durata, per minimizzare i requisiti di manutenzione
- Grande affidabilità costruttiva con elementi di rilevamento allo stato solido, per una continuità di servizio estremamente elevata
- Semplicità di installazione e messa in servizio con monitoraggio delle condizioni Heartbeat Technology, per un funzionamento senza manutenzione negli anni
Iniezione di idrogeno nella rete del gas naturale
L'idrogeno può essere trasportato utilizzando, a seconda delle condotte, l'infrastruttura esistente del gas naturale. Ogni quantità incrementale di idrogeno iniettata in un sistema di alimentazione a gas naturale o in una condotta abbatte una certa quantità di metano e quindi di CO₂. Le percentuali di iniezione possono variare dal 10 al 20%, come da normativa. Per garantire la correttezza della quantità e della qualità delle miscele, è fondamentale affidarsi ad un'accurata tecnologia di misura della portata e della composizione.
La nostra expertise nel settore
Con i misuratori di portata Coriolis di Endress+Hauser, controllare adeguatamente la portata di idrogeno nella rete del gas naturale è facile. Per determinare il rapporto di miscelazione finale, si può invece fare affidamento sulla spettroscopia Raman. Oltre che il contenuto di idrogeno, un analizzatore Raman può gestire in modo affidabile anche molti dei componenti del gas naturale che vengono generalmente misurati.
- Misura sicura della composizione con la spettroscopia Raman: con fino a quattro canali e fibra ottica fino a 150 m di lunghezza, un analizzatore Raman può monitorare la composizione dell'idrogeno iniettato su lunghi tratti di tubazioni
- Misura in linea per una maggiore sicurezza degli operatori e tempi di risposta rapidi: la sonda, situata a distanza, evita di dover trasportare i campioni all'analizzatore
- I misuratori di portata Coriolis sono in grado di eseguire misure multivariabili nei flussi di gas, tra cui portata massica, densità, temperatura e portata volumetrica corretta
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Misura della qualità dell'acqua per la produzione di idrogeno verde
Il processo di elettrolisi richiede acqua ultrapura. Per produrre 1 kg di idrogeno si utilizzano 9 kg di acqua ultrapura ovvero quasi 30 kg di acqua di mare. Se non soddisfa i requisiti di qualità, l'acqua può compromettere il corretto funzionamento dell'elettrolizzatore, con il conseguente aumento dell'OPEX. La conducibilità è il principale parametro di qualità ed è generalmente limitata a <1 μS/cm per gli elettrolizzatori alcalini e a <0,1 μS/cm per gli elettrolizzatori PEM.
La nostra expertise nel settore
L'acqua di mare è una fonte vitale, considerando la scarsità di acqua dolce in alcune parti del mondo. Di conseguenza, per ottenere la purezza richiesta per il funzionamento dell'elettrolizzatore sono necessarie diverse fasi di trattamento. La qualità dell'acqua di alimentazione fornita alla membrana a osmosi inversa (RO) deve essere attentamente monitorata per controllare l'efficienza, attivare la pulizia o la rigenerazione e garantire un'adeguata qualità dell'acqua. Per monitorare questi processi, Endress+Hauser propone un'ampia gamma di sensori e analizzatori.
- Semplicità d'uso e flessibilità rendono la piattaforma di trasmettitori multicanale ideale per le installazioni con diversi sensori di qualità Memosens 2.0
- Per l'elettrolisi degli alcali, il pH serve a mantenere la soluzione elettrolitica caustica; l'avanzata tecnologia Memosens 2.0 assicura un funzionamento affidabile e tempi di attività elevati
- Negli impianti di idrogeno su scala industriale, è sempre più importante anche il monitoraggio accurato della contaminazione organica (TOC) o delle impurità dell'acqua di alimentazione dell'elettrolizzatore, come silicato e sodio
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LOHC – un modo semplice di distribuzione e stoccaggio dell'idrogeno
I LOHC (vettori di idrogeno organico liquido) sono composti organici che assorbono e rilasciano idrogeno attraverso reazioni chimiche, adatti a immagazzinare e trasportare l'idrogeno su lunghe distanze utilizzando le infrastrutture esistenti.
La nostra expertise nel settore
L'idrogenazione e la deidrogenazione generano temperature elevate. Per il monitoraggio e il controllo della reazione, sono necessari diversi punti di misura chiave. Endress+Hauser aiuta a garantire l'efficienza del processo, la sicurezza e la qualità del prodotto.
- Ampio portfolio di prodotti, servizi e soluzioni
- Dispositivi di misura della portata Coriolis, termici e Vortex con verifica in linea in situ che ottimizza i processi di idrogenazione
- Misura accurata del livello nei serbatoi di stoccaggio
©Endress+Hauser
Dislocatore servoazionato per la misura nei serbatoi di idrogeno liquido
Lo stoccaggio dell'idrogeno in forma liquida è un processo criogenico e quindi problematico, quando si tratta di misurare l'inventario, a causa delle temperature estreme -253 °C (-423.4 °F), del gas di evaporazione e della pressione di vapore. Per un funzionamento sicuro del serbatoio e un inventario preciso, è fondamentale disporre di indicatori di livello affidabili e indicatori di allarme indipendenti per il troppopieno.
La nostra expertise nel settore
I servomisuratori di Endress+Hauser forniscono un metodo a contatto per la misura esatta del livello del liquido. Non essendo influenzata dalla pressione di vapore e dalla temperatura, questa tecnologia garantisce misure sicure, affidabili e accurate del livello e della densità dell'idrogeno liquido.
- Maggiore sicurezza grazie alla misura affidabile e accurata del livello e della densità dell'idrogeno liquido
- Verifica periodica senza interruzione del funzionamento
- Funzionamento sicuro e preciso del serbatoio
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SMR (Steam Methane Reforming) e idrogeno blu
Il reforming con vapore del metano (SMR) è il processo più utilizzato per la produzione di idrogeno nelle raffinerie. Le sfide di questo processo includono temperature elevate, la presenza di un catalizzatore e la necessità di minimizzare la variabilità del processo. La produzione di idrogeno blu prevede l'uso dell'unità SMR con cattura del carbonio nella catena di processo.
La nostra expertise nel settore
Il portfolio di Endress+Hauser aiuta a ottimizzare l'efficienza del processo di reforming riducendo le emissioni di gas serra. Per migliorare l'efficienza del processo SMR e ridurre le emissioni, la spettroscopia Raman offre diversi e importanti vantaggi:
- Misura simultanea del gas naturale e del gas di sintesi (syngas) in entrata, H2 compreso, per ottimizzare il processo SMR
- Misura alla presa del campione e conseguente eliminazione delle linee riscaldate di trasferimento dei campioni
- Eliminazione dei gas vettori utilizzati con gli approcci tradizionali
- Eliminazione del gas di torcia mediante analisi non distruttiva ad alta pressione che consente di reintrodurre il gas misurato nel processo
I vantaggi offerti da Endress+Hauser
È importante che lungo tutta la catena del valore dell'idrogeno, dalla produzione all'utilizzo finale, la strumentazione di misura sia altamente affidabile. Per garantire transazioni corrette, i misuratori Coriolis devono misurare accuratamente la quantità di idrogeno trasferita. E lo stesso vale per la misura della qualità dell'idrogeno, anch'essa fondamentale. Endress+Hauser dispone della strumentazione e delle soluzioni più adatte sia per la produzione di idrogeno che per gli impianti di liquefazione.
- Vasto portfolio: strumenti di misura ad alte prestazioni da un unico fornitore
- Misure accurate e affidabili dei parametri di qualità, quantità e composizione
- Protocolli di comunicazione all'avanguardia su tutti i punti di misura, per una perfetta integrazione
- Semplicità di installazione e messa in servizio: il monitoraggio delle condizioni assicurato dalla Heartbeat Technology di Endress+Hauser elimina il problema della manutenzione
- Dati verificati, a prova di misura fiscale e sicuri