Hidrogênio - principal vetor de energia para atingir metas de descarbonização
Como garantir a qualidade e a conformidade regulamentar ao longo da cadeia de valor do hidrogênio
Na transição para uma economia de zero emissões, o hidrogênio está emergindo como uma promissora fonte de energia para reduzir as emissões de carbono na indústria de petróleo e gás natural. O hidrogênio apresenta desafios para o transporte, armazenamento e uso, portanto, é essencial uma consultoria especializada sobre medições precisas e confiáveis. Nosso portfólio permite uma operação segura com desempenho ideal enquanto oferece conformidade regulamentar e ambiental com rastreabilidade e documentação.
Principais fatos
USD 80 billion
average annual global investment in H2 infrastructure to increase tenfold by 2050 (IEA)
O ecossistema do hidrogênio
O hidrogênio permite a descarbonização, a integração de energias renováveis e a mobilidade com emissão zero. Sua limpeza e aplicabilidade multissetorial proporcionam uma abordagem holística da energia limpa. A demanda global vem das refinarias, da produção de amônia e de outras indústrias. As fontes de produção de hidrogênio incluem combustíveis fósseis, processos industriais, biomassa e energias renováveis. Ele é classificado como cinza, azul ou verde com base em sua fonte e transportado através de dutos, caminhões ou navios na fase gasosa ou líquida (LH2).
©Endress+Hauser
Garantir a medição precisa durante a produção, transporte e armazenamento é de extrema importância para assegurar a eficiência e a confiabilidade em toda a cadeia de suprimento de hidrogênio.
Conformidade da qualidade do hidrogênio na saída do eletrolisador
O hidrogênio verde pode ser produzido por plantas de eletrólise alimentadas por fontes de energia renováveis, como parques solares ou eólicos, e se tornar uma forma de armazenar quantidades significativas de energia que podem ser recuperadas sob demanda. A eletrólise é o processo que utiliza a eletricidade para dividir a água em hidrogênio e oxigênio. O hidrogênio deve atender a altos padrões de qualidade, dependendo do método de transporte e do uso final, especialmente em células de combustível (ISO 14687:2019).
Nosso conhecimento em campo
Tecnologias ópticas para medições de umidade (H2O) e oxigênio (O2) oferecem uma operação livre de manutenção devido à sua robustez e confiabilidade inerentes. Os medidores de análise óptica da Endress+Hauser oferecem os seguintes benefícios:
- Tempos de resposta muito rápidos para identificar as impurezas do processo
- Sem peças móveis, sem eletrólitos e com lente óptica de longa duração e, consequentemente, baixa manutenção
- Uma construção muito confiável usando elementos sensores de estado sólido significa um tempo em atividade extremamente alto
- Fácil de instalar e comissionar, com o monitoramento de saúde Heartbeat Technology que permite uma operação sem manutenção durante anos
Injeção de hidrogênio na rede de gás natural
O hidrogênio pode ser transportado usando a infraestrutura de gás natural existente, dependendo dos dutos. Cada quantidade incremental de hidrogênio injetada em um sistema ou gasoduto de gás natural reduz um pouco a quantidade de metano e, portanto, de CO₂. As porcentagens de injeção podem variar de 10 a 20%, de acordo com os regulamentos. Contar com uma tecnologia precisa de medição de vazão e composição é fundamental para garantir a quantidade e a qualidade das misturas.
Nosso conhecimento em campo
Usando os medidores de vazão Coriolis da Endress+Hauser, é fácil medir com alta precisão, estabilidade e, principalmente, controlar adequadamente a vazão de hidrogênio na rede de gás natural. Para determinar a proporção final da mistura, você pode contar com a espectroscopia Raman , que mede a composição completa do gás, lidando de forma confiável com muitos dos componentes de gás natural comumente medidos.
- Medições seguras da composição com espectroscopia Raman: com disponibilidade de até quatro canais e comprimentos de fibra óptica de até 150 m, um analisador Raman também pode monitorar a composição do hidrogênio por uma longa extensão do duto após a injeção
- Medição inline para maior segurança do operador e tempos de resposta rápidos: a sonda fica localizada de forma remota em relação ao analisador, de modo que nenhuma amostra é transportada para o analisador
- Os medidores de vazão Coriolis são capazes de realizar medições multivariáveis em fluxos de gás, incluindo vazão mássica, densidade, temperatura e vazão volumétrica corrigida
©Adobe
Medição da qualidade da água para a produção de hidrogênio verde
O processo de eletrólise requer água ultrapura. Para produzir 1 kg de hidrogênio, são usados 9 kg de água ultrapura, o que significa cerca de 30 kg de água do mar. A água que não atende aos requisitos de qualidade pode afetar o bom funcionamento do eletrolisador, aumentando assim o OPEX. A condutividade é o principal parâmetro de qualidade. Ela é geralmente limitada a <1 μS/cm para eletrolisadores alcalinos e <0,1 μS/cm para eletrolisadores PEM.
Nosso conhecimento em campo
A água do mar é uma fonte vital, considerando a escassez de água doce em algumas partes do mundo. Consequentemente, são necessárias etapas distintas de tratamento para atingir a pureza da água necessária para a operação do eletrolisador. A qualidade da água de alimentação fornecida à membrana de osmose reversa (RO) precisa ser monitorada de perto para controlar a eficiência, acionar a limpeza ou a regeneração e garantir a qualidade adequada da água. A Endress+Hauser oferece uma ampla variedade de sensores e analisadores para monitorar esses processos.
- A facilidade de uso e a flexibilidade tornam a plataforma do transmissor multicanal perfeita para instalações com múltiplos sensores de qualidade Memosens 2.0
- Para eletrólise alcalina, o pH é usado para manter a solução eletrolítica cáustica; a Tecnologia Memosens 2.0 de última geração garante uma operação confiável e longa vida útil
- Em usinas de hidrogênio em escala industrial, o monitoramento preciso da contaminação orgânica (COT) ou de impurezas como silicato e sódio da água de alimentação para o eletrolisador torna-se cada vez mais importante
©Adobe
LOHC - uma forma fácil de distribuir e armazenar hidrogênio
Os Líquidos Orgânicos Portadores de Hidrogênio (LOHC) são compostos orgânicos que absorvem e liberam hidrogênio através de reações químicas. Os LOHC são considerados um método viável para armazenar e transportar hidrogênio por longas distâncias usando a infraestrutura existente.
Nosso conhecimento em campo
Durante a hidrogenação e a desidrogenação, ocorrem altas temperaturas. Diversos pontos-chave de medição são essenciais para o monitoramento e o controle da reação. A Endress+Hauser ajuda você a garantir a eficiência do processo, a segurança e a qualidade do produto.
- Amplo portfólio de produtos, serviços e soluções
- Medidores de vazão Coriolis, térmicos e Vortex com verificação online e in-situ, otimizando os processos de hidrogenação
- Medição precisa do nível em tanques de armazenamento
©Endress+Hauser
Tecnologia de deslocador servo operado para tancagem de hidrogênio líquido
O armazenamento de hidrogênio na forma líquida é um processo criogênico e, portanto, apresenta desafios para a medição do inventário devido às temperaturas extremas de -253°C (-423,4°F), gás de ebulição e pressão de vapor. Para garantir a operação segura do tanque e um inventário preciso, medidores de nível confiáveis e medidores independentes para alarme para transbordo são essenciais.
Nosso conhecimento em campo
Os medidores servo da Endress+Hauser fornecem um método de contato para medir o nível exato do líquido. Esse método e essa tecnologia de medição não são influenciados pela pressão de vapor e pela temperatura, proporcionando assim uma medição segura, confiável e precisa do nível e da densidade do hidrogênio líquido.
- Segurança aprimorada através da medição confiável e precisa do nível e da densidade do hidrogênio líquido
- Verificação periódica sem interromper a operação
- Possibilita a operação segura e precisa do tanque
©Endress+Hauser
Reforma a vapor do metano (SMR) e hidrogênio azul
A reforma a vapor do metano (SMR) é o processo mais usado para produzir hidrogênio nas refinarias. Os desafios do processo incluem altas temperaturas, a presença de um catalisador e a necessidade de controlar o processo com variações mínimas. A produção de hidrogênio azul envolve SMR com captura de carbono na cadeia de processos.
Nosso conhecimento em campo
O portfólio da Endress+Hauser o ajuda a otimizar a eficiência do seu processo de reforma e a reduzir as emissões de gases do efeito estufa. A espectroscopia Raman oferece diversos benefícios importantes para melhorar a eficiência do processo de SMR e reduzir as emissões:
- Medição simultânea da admissão de gás natural e gás de síntese, incluindo H2, para otimização de SMR
- Medição na derivação de amostras, eliminando linhas de transferência de amostras aquecidas
- Eliminação dos gases de arraste usados nas abordagens tradicionais
- Eliminação da queima de gás por meio da análise não destrutiva em alta pressão, permitindo que o gás medido seja devolvido ao processo
Como podemos ajudar
É importante que uma instrumentação de medição altamente confiável seja usada em toda a cadeia de valor do hidrogênio, desde a produção até o uso final. Para garantir transações e prestação de contas justas, os medidores Coriolis devem medir com precisão a quantidade de hidrogênio transferida. Para cumprir com as normas de qualidade, a medição da qualidade do hidrogênio também desempenha um papel fundamental. A Endress+Hauser oferece a instrumentação e as soluções mais adequadas para a produção de hidrogênio, bem como para unidades de liquefação.
- Amplo portfólio: equipamentos de medição de alto desempenho de um único fornecedor
- Somos únicos no fornecimento de medições precisas e confiáveis de qualidade, quantidade e composição
- Protocolos de comunicação de última geração disponíveis em todos os pontos de medição para uma integração perfeita
- Fácil instalação e comissionamento: O monitoramento de saúde da Heartbeat Technology da Endress+Hauser permite uma operação sem manutenção
- Os dados são verificados, seguros e aprovados para transferência de custódia