Wiele kolorów wodoru

Wodór, obok innych źródeł odnawialnych i gazu ziemnego, ma do odegrania coraz ważniejszą rolę w krajobrazie czystej energii. Korporacje i kraje coraz bardziej interesują się paliwami alternatywnymi w związku z globalnym dążeniem do neutralności węglowej. W tym roku UE zobowiązała się do osiągnięcia neutralności klimatycznej (czyli gospodarki o zerowej emisji gazów cieplarnianych netto) do roku 2050, Australia uruchomiła krajową strategię wodorową w celu przyspieszenia rozwoju czystego wodoru i jego eksportu do krajów sąsiednich, a Shell i BP zobowiązały się do osiągnięcia neutralności węglowej do roku 2050.

Dla wielu firm naftowych i gazowych dążących do dekarbonizacji, wodór jest paliwem z wyboru, aby spełnić cele klimatyczne. Oczekuje się, że w ciągu najbliższych 10-20 lat wodór nabierze rozpędu, a koszty będą spadać wraz z coraz powszechniejszą produkcją wodoru. Dzięki nowym zastosowaniom, wielkość rynku wodoru niskoemisyjnego może osiągnąć 25 mld USD do 2030 r., a w dłuższej perspektywie jeszcze bardziej wzrosnąć.

Wodór spala się czysto po zmieszaniu z tlenem i jest postrzegany jako ekologiczna alternatywa paliwowa w transporcie, żegludze i ogrzewaniu (zarówno domowym, jak i przemysłowym). Co ciekawe, wykorzystanie wodoru jako paliwa nie jest niczym nowym. Wodór jest już składnikiem paliwa rakietowego i jest wykorzystywany w turbinach gazowych do produkcji energii elektrycznej lub spalany w silnikach spalinowych do wytwarzania energii. Wodór jest również wykorzystywany jako surowiec do produkcji amoniaku, metanolu i innych produktów petrochemicznych.

Ogólnie rzecz biorąc, wiemy, że wodór jest dobrym wyborem paliwa dla przemysłu dążącego do dekarbonizacji, ale nie każdy wodór jest sobie równy. Chociaż gaz ten podczas spalania emituje jedynie wodę, jego wkład w neutralność węglową zależy od sposobu jego produkcji.

Brązowy wodór powstaje w wyniku gazyfikacji węgla, który podczas spalania emituje do atmosferyCO2. Wodór szary to wodór produkowany przy użyciu paliw kopalnych, takich jak gaz ziemny, i jest to obecnie najpowszechniej produkowana forma wodoru na świecie. Wodór niebieski jest produkowany w ten sam sposób co wodór szary, ale technologie wychwytywania i składowania dwutlenku węgla (CCS) zapobiegają uwalnianiuCO2, umożliwiając bezpieczne przechowywanie wychwyconego węgla głęboko pod ziemią lub wykorzystanie go w procesach przemysłowych. Turkusowy (lub niskoemisyjny)H2 to wodór produkowany z gazu ziemnego przy użyciu technologii pirolizy stopionych metali.

Jak sama nazwa wskazuje, wodór ekologiczny lub odnawialny jest najczystszą odmianą wodoru, która nie powoduje żadnych emisji dwutlenku węgla. Jest on produkowany przy użyciu elektrolizy zasilanej energią odnawialną, taką jak wiatr lub energia słoneczna, w celu wytworzenia czystego i zrównoważonego paliwa.

Elektroliza rozszczepia wodę (H2O) na wodór i tlen, więc nie ma odpadów, a wszystkie części są wykorzystywane z zerowym wpływem na środowisko. Jeśli energia wykorzystywana do elektrolizy pochodzi ze źródeł odnawialnych, może być zaliczona do "zielonego paliwa", ponieważ nie ma negatywnego wpływu na środowisko.

W naszym następnym blogu omówimy potencjalne zagrożenia związane z wodorem, które mogą wystąpić podczas produkcji, magazynowania i transportu, oraz rozwiązania w zakresie detekcji gazów oferowane przez Crowcon.

Aby dowiedzieć się więcej, pobierz nasz arkusz informacyjny na temat wodoru tutaj.

 

Referencje:

Zobowiązanie do osiągnięcia neutralności klimatycznej do 2050 r: Komisja proponuje europejskie prawo klimatyczne i prowadzi konsultacje w sprawie europejskiego paktu klimatycznego (kwiecień 2020 r.)

Shell ujawnia plany stania się firmą o zerowej emisji dwutlenku węgla do 2050 roku(The Guardian, 16 kwietnia 2020)

BP stawia sobie za cel osiągnięcie zerowego bilansu netto do 2050 roku i gruntownie zmienia organizację, aby to osiągnąć(BP.com, 12 lutego 2020)

Kształtowanie globalnego rynku wodoru jutra (Baker Mackenzie, styczeń 2020)

Niebezpieczeństwa związane z wodorem

Jako paliwo, wodór jest wysoce łatwopalny, a jego wycieki stwarzają poważne zagrożenie pożarowe. Jednak pożary wodoru różnią się znacznie od pożarów innych paliw. W przypadku wycieku cięższych paliw i węglowodorów, takich jak benzyna czy olej napędowy, gromadzą się one blisko ziemi. Natomiast wodór jest jednym z najlżejszych pierwiastków na Ziemi, więc w przypadku wycieku gaz szybko rozprasza się w górę. Dzięki temu prawdopodobieństwo zapłonu jest mniejsze, ale dalsza różnica polega na tym, że wodór zapala się i pali łatwiej niż benzyna czy olej napędowy. W rzeczywistości, nawet iskra elektryczności statycznej z palca człowieka wystarczy, aby wywołać wybuch, gdy wodór jest dostępny. Płomień wodoru jest również niewidoczny, więc trudno jest określić, gdzie tak naprawdę się pali, ale generuje on niskie promieniowanie cieplne z powodu braku węgla i ma tendencję do szybkiego wypalania się.

Wodór jest bezwonny, bezbarwny i bez smaku, więc wycieki są trudne do wykrycia wyłącznie za pomocą ludzkich zmysłów. Wodór jest nietoksyczny, ale w pomieszczeniach zamkniętych, takich jak magazyny akumulatorów, może się gromadzić i powodować uduszenie poprzez wypieranie tlenu. To niebezpieczeństwo można w pewnym stopniu zniwelować dodając do paliwa wodorowego substancje zapachowe, nadające mu sztuczny zapach i ostrzegające użytkowników w przypadku wycieku. Ponieważ jednak wodór szybko się rozprasza, jest mało prawdopodobne, aby substancja zapachowa przemieszczała się wraz z nim. Wodór wyciekający w pomieszczeniach szybko się gromadzi, początkowo na poziomie sufitu, a ostatecznie wypełnia pomieszczenie. Dlatego umieszczenie detektorów gazu jest kluczowe dla wczesnego wykrycia wycieku.

Wodór jest zwykle przechowywany i transportowany w zbiornikach z wodorem ciekłym. Ostatnim problemem jest to, że ponieważ jest on sprężony, ciekły wodór jest bardzo zimny. Jeśli wodór wydostanie się ze zbiornika i wejdzie w kontakt ze skórą, może spowodować poważne odmrożenia, a nawet utratę kończyn.

Która technologia czujników jest najlepsza do wykrywania wodoru?

Crowcon posiada szeroką gamę produktów do wykrywania wodoru. Tradycyjne technologie czujników do wykrywania gazów palnych to pelistory i podczerwień (IR). Pelistorowe czujniki gazu (zwane również katalitycznymi czujnikami gazu z koralikami) są podstawową technologią wykrywania gazów palnych od lat 60-tych i możesz przeczytać więcej o czujnikach pelistorowych na naszej stronie poświęconej rozwiązaniom. Jednak ich kluczową wadą jest to, że w środowiskach o niskiej zawartości tlenu czujniki pelistorowe nie będą działać prawidłowo, a nawet mogą ulec awarii. W niektórych instalacjach istnieje ryzyko zatrucia lub zahamowania pracy pelistorów, co pozostawia pracowników bez ochrony. Czujniki pelistorowe nie są również odporne na uszkodzenia, a awaria czujnika nie zostanie wykryta, jeśli nie zostanie zastosowany gaz testowy.

Czujniki na podczerwień są niezawodnym sposobem wykrywania palnych węglowodorów w środowiskach o niskiej zawartości tlenu. Nie są one podatne na zatrucie, więc IR może znacznie zwiększyć bezpieczeństwo w tych warunkach. Przeczytaj więcej o czujnikach IR na naszej stronie poświęconej rozwiązaniom, a różnice między pelistorami i czujnikami IR w poniższym blogu.

Tak jak pelistory są podatne na zatrucie, tak czujniki IR są podatne na silne szoki mechaniczne i termiczne, a także silnie odczuwają zmiany ciśnienia. Dodatkowo, czujniki IR nie mogą być używane do wykrywania wodoru. Dlatego najlepszą opcją do wykrywania wodoru w gazach palnych jest technologia czujników z molekularnym spektrometrem właściwości (MPS™). Nie wymaga ona kalibracji przez cały cykl życia czujnika, a ponieważ MPS wykrywa gazy palne bez ryzyka zatrucia lub fałszywych alarmów, może znacznie obniżyć całkowity koszt posiadania i ograniczyć interakcje z urządzeniami, zapewniając spokój ducha i mniejsze ryzyko dla operatorów. Detekcja gazów z wykorzystaniem spektrometru właściwości molekularnych została opracowana na Uniwersytecie w Nevadzie i jest obecnie jedyną technologią detekcji gazów zdolną do jednoczesnego, bardzo dokładnego wykrywania wielu gazów palnych, w tym wodoru, za pomocą jednego czujnika.

Przeczytaj naszą białą księgę, aby dowiedzieć się więcej o naszej technologii czujników MPS, a aby uzyskać więcej informacji na temat wykrywania wodoru, odwiedź naszą stronę branżową i zapoznaj się z innymi naszymi zasobami dotyczącymi wodoru:

Co trzeba wiedzieć o wodorze?

Zielony wodór - przegląd

Niebieski wodór - przegląd

Xgard Bright MPS zapewnia wykrywanie wodoru w zastosowaniach związanych z magazynowaniem energii