Rośnie zapotrzebowanie na wykrywanie wodoru. Wodór jest jednym z gazów, o których często się mówi w kontekście obecnej transformacji energetycznej: jego zastosowania, zrównoważony rozwój, wodór zielony, szary – można wymieniać bez końca. Jedną z kwestii, której nie należy pomijać – i na którą chcielibyśmy zwrócić większą uwagę – są zagrożenia związane z wodorem. Wodór jest bowiem gazem niebezpiecznym. Znany jest również jako „gaz wybuchowy”, a nazwa ta została wybrana nie bez powodu.
W niniejszym artykule firma 7Solutions przedstawia kompleksowy przegląd zagadnienia: od roli wodoru w transformacji energetycznej, poprzez wpływ H₂ na czujniki wykrywające gazy, aż po praktyczne zastosowania, w których wykrywanie wodoru jest niezbędne. Ostatecznie właśnie o to chodzi: o bezpieczne instalacje, wiarygodne pomiary i bezpieczną sieć
Wodór w transformacji energetycznej
Wodór odgrywa kluczową rolę w sukcesie transformacji energetycznej w Polsce i w całej Europie — szczególnie w kontekście wodoru niskoemisyjnego. Jest to aktualny i wieloaspektowy temat. Wodór jest postrzegany jako ważny element pozwalający w przyszłości całkowicie wyeliminować wykorzystanie paliw kopalnych. Obecnie znaczna część H₂ jest nadal wytwarzana z gazu ziemnego, co sprawia, że jest to rozwiązanie niezrównoważone. Ponadto nie istnieje jeszcze ogólnokrajowa sieć dystrybucji w 100% wodoru, ale coraz powszechniejsze staje się mieszanie H₂ z gazem ziemnym w celu zmniejszenia emisji CO₂ z urządzeń spalających.
Obecnie w kilku lokalizacjach trwają testy systemów przekształcających energię elektryczną – najlepiej wytworzoną przez turbiny wiatrowe lub panele słoneczne – w wodór. Ułatwia to magazynowanie i transport energii oraz pozwala na wykorzystanie tego wodoru w momentach, gdy brakuje energii słonecznej i wiatrowej. W nadchodzących latach rozwiązania te będą dalej udoskonalane, aby można je było wdrażać na większą skalę i z większą wydajnością.
Zastosowania wodoru
Istnieje wiele potencjalnych zastosowań, na przykład w sektorze transportowym. Opracowuje się coraz więcej rozwiązań opartych na H₂, takich jak autobusy i ciężarówki wyposażone w ogniwa paliwowe zasilane wodorem. Producenci samochodów pracują również nad modelami samochodów osobowych napędzanych wodorem. Ponadto podejmowane są wysiłki mające na celu wykorzystanie wodoru w żegludze – od żeglugi śródlądowej po żeglugę morską – aby transport stał się bardziej zrównoważony. Także w Polsce rozwijane są projekty wykorzystujące wodór w transporcie, energetyce i przemyśle. Wraz z nimi rośnie potrzeba prawidłowej detekcji na etapie produkcji, magazynowania, dystrybucji, tankowania i serwisu instalacji.
Ogrzewanie wodorem
Ogrzewanie domów stało się bardzo aktualnym tematem ze względu na rosnące ceny energii. Istnieją już systemy grzewcze zasilane wodorem (H₂) na ograniczoną skalę, ale wymagają one dalszego udoskonalenia, zanim możliwe będzie ich zastosowanie na szeroką skalę.
W krótszej perspektywie celem jest dostosowanie istniejącej infrastruktury, wykorzystywanej obecnie do transportu gazu ziemnego, tak aby można ją było wykorzystać również do transportu wodoru. Obecnie realizowanych jest kilka projektów budowlanych mających na celu instalację systemów wykorzystujących ekologiczny wodór w miejscach, gdzie można go produkować na większą skalę. Prowadzone są również różne inicjatywy lokalne mające na celu podłączenie domów do sieci wodorowej. W Polsce rozwijane są projekty produkcji, magazynowania i wykorzystania wodoru. Każdy z nich wymaga oceny ryzyka, właściwego doboru technologii sensorów oraz prawidłowego rozmieszczenia punktów pomiarowych.
Firma 7Solutions współpracuje z różnymi dostawcami i użytkownikami, aby zaspokoić zapotrzebowanie na urządzenia do wykrywania i pomiaru dostosowane do konkretnych potrzeb. Wymaga to specjalistycznej wiedzy na temat czujników oraz różnorodnych zastosowań, w których wykrywanie wodoru odgrywa istotną rolę.
Jak wodór wpływa na czujniki wykrywające gaz?
Jako dostawca usług na rynku energetycznym być może już wiele lat temu podjąłeś przemyślany wybór dotyczący detekcji gazu i związanej z nią technologii. Jednak biorąc pod uwagę zmieniający się rynek energetyczny, czy ten wybór będzie nadal właściwy w przyszłości? Wiele lat temu branża energetyczna opowiadała się albo za katalitycznym czujnikiem LEL, albo za czujnikiem podczerwieni LEL. W tym artykule dowiesz się więcej o różnicach między tymi dwiema zasadami działania czujników. Jednak czujnik LEL nie jest jedynym czujnikiem, który należy wziąć pod uwagę. Czy inne czujniki również reagują na wodór – czy też nie? Przez długi czas temat ten nie był szczególnie istotny, po prostu dlatego, że wodór również nie odgrywał znaczącej roli. W związku z ostatnimi zmianami w sektorze energetycznym przeprowadziliśmy badania w tej kwestii.
Czujnik CO
W branży powszechnie wiadomo, że czujnik CO (tlenku węgla) wykazuje czułość krzyżową na wodór.
Czujnik tlenu (O₂)
Mniej znanym faktem jest to, że wodór wpływa również na czujnik O₂ (tlenu). Podobnie jak w przypadku czujnika LEL, zależy to od technologii zastosowanej w detektorze gazu.
Klasyczny elektrochemiczny czujnik tlenu z ciekłym elektrolitem może reagować na obecność wodoru i zaniżać wskazanie O₂. Wielkość błędu zależy od konstrukcji sensora, stężenia H₂ i warunków pomiaru. Nie oznacza to automatycznie rzeczywistego ubytku tlenu, ale może prowadzić do alarmu i błędnej interpretacji atmosfery. Ponieważ powoduje to częste uruchamianie alarmu, zaufanie do detektora może się zmniejszyć, co stwarza ryzyko, że pracownicy będą mniej skutecznie reagować na rzeczywiste zagrożenia.
Czujnik tlenu ciekłego jest często reklamowany jako czujnik o długiej żywotności. Nie wiadomo, czy obecność wodoru wpływa na żywotność czujnika, choć tak gwałtowna reakcja raczej nie pozostaje bez długoterminowych konsekwencji. Obecnie badamy tę kwestię.
Ponadto istnieje elektrochemiczny czujnik tlenu, którego średnia żywotność wynosi dwa lata. Czujniki te nie reagują na obecność wodoru. Tego typu czujnik można znaleźć na przykład w urządzeniu QGM-Cat firmy WatchGas oraz Ventis Pro5 firmy Industrial Scientific. Urządzenie Ventis Pro5 można również wyposażyć w czujnik CO z kompensacją wodoru, co dodatkowo eliminuje potencjalne problemy związane z wykrywaniem wodoru.
Co to oznacza dla Państwa
Praca z wodorem stwarza nowe wyzwania nie tylko dla rynku energetycznego i instalatorów, ale dla wszystkich sektorów i branż, które mają z nim do czynienia. Na przykład detektor gazu z czujnikiem podczerwieni (IR) LEL nie reaguje na wodór, podczas gdy detektor z czujnikiem ciekłego tlenu może z kolei wykazywać nadmierną czułość. Dlatego niezbędna jest wiedza na temat tego, jaka technologia czujników jest stosowana w posiadanym sprzęcie i co to oznacza dla wiarygodności pomiarów.
Praktyczne zastosowania wykrywania wodoru
Wszystkie wymienione poniżej zastosowania i pomiary mają zasadnicze znaczenie dla bezpiecznego transportu wodoru i mieszanek wodoru.
Instalacja sieci (nowa budowa)
Podczas budowy nowej sieci nadchodzi moment, w którym należy ją uruchomić z wodorem w sieci (do 100% obj.) lub, w niektórych przypadkach, z mieszanką wodoru i gazu ziemnego, biogazu lub LNG. Podczas testów i uruchamiania sieć jest przedmuchiwana azotem, aby zapewnić, że w rurociągu nie pozostał tlen. Następnie do sieci wprowadza się wodór, a za pomocą urządzeń do wykrywania wodoru sprawdza się, czy osiągnięto właściwe stężenie (100% obj. H₂).
Przebudowa sieci (z gazu ziemnego lub biogazu na wodór)
W przypadku konwersji istniejącej sieci z gazu ziemnego na wodór dochodzi do momentu, w którym sieć musi zostać oddana do eksploatacji w celu transportu wodoru (100% obj.) lub mieszanki wodoru z gazem ziemnym lub biogazem. Podczas oddawania do eksploatacji sieć jest przedmuchiwana azotem, aby upewnić się, że w rurociągu nie pozostał żaden gaz ziemny. Następnie wprowadza się wodór, a za pomocą urządzeń do wykrywania wodoru sprawdza się, czy stężenie jest prawidłowe.
Zabezpieczanie sieci na czas konserwacji
Gdy istniejąca sieć jest przedmuchiwana w celu zabezpieczenia jej na czas konserwacji, przepłukuje się ją azotem – a czasami powietrzem kierowanym do systemu pochodni – aż do momentu, gdy w rurociągu nie pozostanie żadna mieszanka wybuchowa. Dopiero wtedy można bezpiecznie wykonywać prace na rurociągu.
Po zakończeniu prac sieć musi zostać przywrócona do eksploatacji z wykorzystaniem gazu: gazu ziemnego, biogazu lub wodoru. Sieć jest przywracana do prawidłowego stężenia za pomocą azotu, po czym weryfikowane jest stężenie gazu w sieci.
Wykrywanie wycieków
Na razie nadal spotykamy się z sytuacjami, w których mogą występować zarówno gaz ziemny, jak i wodór. W takich przypadkach konieczne jest rozróżnienie, aby ustalić, czy wyciek dotyczy gazu ziemnego, czy wodoru. Wykrywanie wycieków odbywa się na różne sposoby – za pomocą sondy nakłuwającej, maty przeciągowej lub sondy dzwonowej – w zależności od wykonywanych prac. Również w tym przypadku niezawodne wykrywanie wodoru ma zasadnicze znaczenie dla szybkiego i dokładnego ustalenia miejsca wycieku oraz rodzaju gazu.
Jako niezależny dostawca firma 7Solutions – w porozumieniu z operatorami sieci – rekomenduje i dostarcza na rynek holenderski urządzenie łączące te funkcje pomiarowe. Wspieramy Państwa w przeprowadzaniu tych pomiarów za pomocą łatwego w obsłudze urządzenia, zgodnego ze wszystkimi obowiązującymi wymogami bezpieczeństwa i zapewniającego niezbędną dokładność.
Przechowywanie butli z wodorem
Udzielamy również porad dotyczących systemów wykrywania zapewniających bezpieczeństwo osobiste i operacyjne w obiektach magazynowych wodoru lub amoniaku.
Uwalnianie wodoru podczas ładowania akumulatorów
Wodór uwalnia się również podczas ładowania zestawów akumulatorów trakcyjnych. W szczególności centra dystrybucyjne, w których wykorzystywane są elektryczne pojazdy do transportu materiałów, są miejscami, w których podczas ładowania może dochodzić do uwalniania wodoru. W takich sytuacjach również wymagane jest wykrywanie wodoru.
Dlaczego warto wybrać 7Solutions do wykrywania wodoru
Wykrywanie wodoru wymaga wiedzy na temat tej substancji, zastosowania oraz odpowiedniego sprzętu. Nie ma dwóch identycznych sytuacji: zrównoważony rozwój, transport, ogrzewanie budynków mieszkalnych, ładowanie akumulatorów trakcyjnych, nowe budownictwo, modernizacja, konserwacja, wykrywanie wycieków i magazynowanie – każda z tych dziedzin ma swoje specyficzne wymagania dotyczące zakresu pomiarowego, dokładności i typu czujnika. Również sama technologia czujników ma znaczenie, o czym świadczy krzyżowa czułość czujników CO i O₂ na wodór.
7Solutions jest niezależnym dostawcą sprzętu do wykrywania gazów i współpracuje z wieloma producentami, w tym z firmami WatchGas, Dräger, Crowcon, Honeywell i Teledyne. Ponieważ nie jesteśmy związani z jedną marką ani technologią czujników, rekomendujemy urządzenie, które naprawdę pasuje do danego zastosowania, niezależnie od tego, czy chodzi o przenośne wykrywanie gazów w terenie — takie jak QGM-Cat firmy WatchGas lub Ventis Pro5 firmy Industrial Scientific — czy też o rozwiązanie stacjonarne do ciągłego pomiaru.
Dostarczane przez nas urządzenia są gotowe do natychmiastowego użytku i w pełni skalibrowane, dzięki czemu można je od razu wykorzystać do wykrywania wodoru w zakresie od 0 do 10 000 ppm, od 0 do 100% LEL lub od 1 do 100% obj. w przypadku gazu ziemnego, biogazu i/lub wodoru. Nawet po dostawie nie pozostają Państwo sami: nasz wewnętrzny dział serwisowy i kalibracyjny dba o to, by Państwa sprzęt – niezależnie od marki – był niezawodny i aktualny. Jeśli nie ma jeszcze gotowego rozwiązania dla Państwa konkretnego zastosowania, nasz dział badań i rozwoju będzie współpracował z Państwem w celu opracowania rozwiązania dostosowanego do indywidualnych potrzeb.
Oferujemy firmom i organizacjom prowadzącym badania z wykorzystaniem wodoru możliwość bezpiecznego prowadzenia tych badań. Wspieramy użytkowników w wykrywaniu wycieków wodoru, wdrażaniu środków ochrony indywidualnej przed wodorem oraz uruchamianiu stałych systemów wykrywania wodoru. W przypadku projektów krótkoterminowych dostępna jest również wypożyczalnia sprzętu, dzięki czemu nie musisz inwestować w urządzenia, których potrzebujesz tylko tymczasowo.
Mają Państwo pytania dotyczące zagrożeń związanych z wodorem oraz tego, jak można się przed nimi chronić za pomocą stacjonarnych lub przenośnych detektorów gazu? Prosimy o kontakt z jednym z naszych specjalistów w celu uzyskania porady lub obejrzenia prezentacji.
Znają Państwo nas z nazwy; my znamy Państwa sytuację.
