Блог

Jan 20, 2024

Schneider Electric

Schneider Electric – Акцент на водородной безопасности соответствует растущей экономике. Предполагается, что водород станет основным источником чистой энергии, который станет неотъемлемой частью энергетики и химикатов.

Schneider Electric – Акцент на водородной безопасности соответствует растущей экономике.

Предполагается, что водород станет основным источником чистой энергии, который станет неотъемлемой частью стратегии энергетических и химических компаний по нулевому расходу энергии, увеличивая потребность в процессах, системах и передовых практиках обеспечения безопасности водорода.

Водород является транспортабельным энергоносителем и обладает высоким энергетическим потенциалом, который можно использовать в качестве топлива для транспорта, производства электроэнергии, отопления и промышленности. В отличие от природного газа, водород обеспечивает чистое сгорание без выбросов парниковых газов. Однако с точки зрения пожаровзрывоопасности водород менее безопасен, чем природный газ, поскольку легче воспламеняется.

Он имеет более низкий уровень энергии воспламенения, более широкий диапазон концентраций горючих веществ, более склонен к утечкам, не имеет запаха, горит горячее, чем природный газ, и может создавать более высокое избыточное давление и взрыв. Более широкий диапазон концентраций горючих веществ и высокая скорость пламени означают, что горение водорода труднее контролировать.

Водород имеет более высокую теплотворную способность на фунт, но для производства того же количества энергии, что и природный газ, потребуется гораздо больший объем. Ниже приведена таблица, показывающая физические свойства водорода, метана/природного газа и бензина/бензина.

В отчете базы данных ARIA Бюро анализа промышленных рисков и загрязнения (BARPI) представлен анализ 215 аварий, связанных с промышленным водородом, по всему миру. Большинство (60–70%) этих водородных аварий произошло в энергетической и химической промышленности. Неясно, какой процент этих данных связан с производством зеленого водорода, но цифры, скорее всего, невелики, поскольку данные об авариях были собраны до 2007 года.

Интересное наблюдение статистики заключается в том, что 70% несчастных случаев произошли в результате «организационных и человеческих ошибок», поэтому профилактика должна быть сосредоточена на осведомленности о рисках, связанных с водородом, и процедурах безопасности компании.

При этом, поскольку более 90% производимого водорода производится из ископаемого топлива и используется в основном в нефтеперерабатывающей промышленности и производстве удобрений, стандартная отраслевая практика и правила требуют установки высокой доступности систем функциональной безопасности для обеспечения безопасности процессов.

Электролизер зеленого водорода

Основная концепция производства экологически чистого водорода — это процесс электролиза с использованием электрификации для расщепления молекул воды на водород и кислород. Электричество должно быть получено из возобновляемых источников, чтобы его можно было назвать зеленым водородом. Типичная установка по производству экологически чистого водорода работает на электролизере мощностью 5–25 МВт, но мы видим, что мощность электростанции будет больше, и планируется мощность более 100 МВт.

Увеличение электрификации и наращивание производственных мощностей

Проблема производства зеленого водорода, особенно если оно интегрировано в химические, нефтеперерабатывающие или нефтехимические заводы, заключается не в безопасности, а в увеличении производственных мощностей и процессе электрификации. Стандарты промышленной безопасности, такие как Управление по охране труда и здоровья (OSHA), Управление безопасностью процессов, ISO, NFPA, IEC и т. д., уже включают горючий газ, такой как водород.

Водород обычно производят с помощью термохимического процесса, называемого паровым риформингом. Его часто называют серым водородом. Этот процесс аналогичен другим термохимическим процессам на предприятии, поэтому он интегрирован в обеспечение безопасности предприятия. Например, на нефтеперерабатывающем заводе производится большое количество серого водорода, который используется в процессах гидрообессеривания и процесса гидрокрекинга.

Синий водород, который зависит от CCUS для декарбонизации серого водорода, также не меняет протокол безопасности на этих заводах. Зеленый водород, основанный на процессе электрификации, отличается от термохимических процессов — процесса, незнакомого традиционным химическим, нефтеперерабатывающим и нефтехимическим операциям.

Например, для типичного нефтеперерабатывающего завода производительностью 150 000 баррелей в сутки электролизеры, которые заменяют паровую установку риформинга метана, требуют дополнительной сетевой мощности в 100 МВт для производства зеленого водорода; это почти на 200% больше, чем традиционная сетевая мощность, необходимая для всего нефтеперерабатывающего завода такой мощности. Для автономных производителей экологически чистого водорода масштабы производства столкнутся с аналогичными проблемами: увеличение мощности с 25 МВт до 100 МВт.