Vätgas och säkerhetslösningar för elektriska faror i explosiva miljöer

Strävan efter nettonollutsläpp och utfasning av fossila bränslen har lett till en dramatisk ökning av efterfrågan på förnybara energikällor. Vätgas har snabbt växt fram som en lovande lösning, särskilt eftersom den fungerar som en energibärare och lagringsmedium för energi.

Eftersom regeringar och industrier strävar efter att uppfylla aggressiva mål för att fasa ut fossila bränslen till 2030, expanderar anläggningarna för vätgasproduktion, -distribution och -lagring över hela världen. I och med denna ökning av vätgasanvändning följer en viktig utmaning, nämligen säkerheten. Samtidigt som vätgas är en ren och effektiv energibärare, är den också mycket explosiv och kräver robusta skyddsåtgärder i farliga miljöer.

Planerade och operativa projekt för vattenelektrolys i Europa

Löftet om grön vätgas och behovet av omställning

Vätgas benämns med olika ”färger” beroende på hur den har producerats och följaktligen hur den påverkar miljön. Färgkoderna för att identifiera vätgas inkluderar svart, grå, blå och grön vätgas, där grön vätgas är det mest miljövänliga alternativet. 

Färgkoder för vätgas

Idag produceras majoriteten av världens vätgas genom ångreformering av metan, en process där naturgas som innehåller metan CH4 delas upp i vätgas H2 och CO2.

 

Reaktion för ångreformering av metan 

CH₄ + H₂O (+ värme) → CO + 3H₂
 

Vattengasreaktion 

CO + H₂O → CO₂ + H₂ (+ liten mängd värme)
 

Vilket avger betydande mängder koldioxid (CO2) som en biprodukt av själva processen och som en biprodukt av att värma upp ångreformatorn till 800–900 grader. 

För att nå det globala målet för nettonollutsläpp av koldioxid, måste vi ersätta denna form av vätgas, ofta kallad svart eller grå vätgas.

Grön vätgas, å andra sidan, produceras via elektrolys, där elkraft – helst genererad av förnybara källor – används för att dela upp vatten (H2O) i väte (H2) och syre (O2). Trots de tydliga miljöfördelarna är bara cirka 5% av vätgasproduktionen i dagsläget grön. För att vi ska kunna förverkliga en koldioxidsnål ekonomi, är det avgörande att skala upp produktionen av grön vätgas, eftersom det ger industrier som är starkt beroende av fossila bränslen en hållbar väg att övergå till renare energilösningar.

 

Vätgasens explosiva natur: En ständig säkerhetsutmaning

Även om vätgasen har många fördelar, utgör dess mycket explosiva natur en betydande risk. Den energi som behöver tillföras för att antända vätgas är mycket lägre jämfört med andra traditionella gaser, såsom flytande naturgas (LNG), och gas/luftblandningen har ett mycket bredare brännbarhetsområde. Detta innebär att vätgas till sin natur utgör en större risk för explosion där den produceras, lagras eller används.

I miljöer där man hanterar vätgas, skapas automatiskt farliga områden eftersom det alltid föreligger en risk för explosioner. Detta kräver ett omfattande säkerhetsramverk för att förhindra potentiella faror. Vätgasrelaterade säkerhetsåtgärder tillämpas genom hela värdekedjan, från produktionsanläggningar till transportledningar och ner till lagringstankar och slutanvändarapplikationer.

Eftersom världen planerar för betydande expansion av vätgasinfrastrukturen, är det viktigt att göra säkerhetsöverväganden i takt med tillväxten. Denna expansion introducerar omfattande säkerhetsaspekter, särskilt relaterade till elektriska faror i explosiva miljöer, som vi måste ta hänsyn till för att möjliggöra en utbredd användning av vätgas som en säker och effektiv energilösning.
 
 

Hantering av elektriska faror i explosiva vätgasmiljöer

En av de mest kritiska säkerhetsaspekterna i vätgasrika miljöer är att hantera elektriska risker. Även små gnistor från elektriska komponenter kan antända vätgasen och därför är det viktigt att företagen som arbetar i dessa utrymmen antar strikta säkerhetsprotokoll och säkerhetstekniker.

I farliga miljöer är explosionssäker utrustning avgörande för att förhindra antändning av vätgas. Elektriska system som används vid bearbetning, lagring och transport av vätgas måste följa specifika säkerhetsstandarder som minimerar risken för gnistor eller andra antändningskällor. Detta innefattar användning av egensäker (IS) utrustning, utformad för att fungera säkert i explosiva atmosfärer genom att begränsa den elektriska och termiska energin som finns tillgänglig för antändning.

Användning av egensäkra anordningar i vätgasmiljöer säkerställer t.ex. att energin från den elektriska utrustningen inte räcker till för att utlösa en vätgasexplosion. Principen för egensäker design är särskilt avgörande för att mäta och kontrollera processvärden som tryck, temperatur och flöde i processer för produktion och distribution av vätgas.

PR electronics: En pålitlig partner inom säkerhetslösningar för vätgas

I de komplexa miljöer med hög insats där man hanterar vätgas, erbjuder PR electronics avancerade lösningar för gränssnitt mellan processvärden, särskilt i explosiva vätgasmiljöer. Med över 50 års erfarenhet har PR electronics specialiserat sig på att utveckla kostnadseffektiva lösningar för instrumentering i riskzoner, inklusive de som involverar vätgas. Vår expertis inom explosionssäker instrumentering möjliggör sömlös integrering av givare och kontrollsystem, vilket säkerställer säkerhet samtidigt som processeffektiviteten optimeras.

PR electronics fokuserar på att tillhandahålla instrumentering som uppfyller de strikta kraven i explosiva miljöer och deras associerade Ex-standarder som ATEX, IECEx, UL, FM etc. Utbudet av egensäkra enheter möjliggör noggrann och säker övervakning av vätgasrelaterade processer och deras associerade signaler relaterade till t.ex. temperatur, tryck, nivå och flöde, från produktion till lagring och transport. Detta säkerställer tillförlitlig mätning av kritiska processvärden som tryck, flöde, ventilstatus och temperatur, även under de mest utmanande förhållandena.

När vätgasens roll i den globala energimixen blir alltmer betydande, ökar också behovet av pålitliga partners som förstår de unika säkerhetsutmaningar som vätgas medför. PR electronics är ledande inom detta område och erbjuder innovativa lösningar som hjälper industrier att navigera i det komplexa arbetet med explosiva gaser som vätgas.

 

Egensäkra lösningar för farliga zoner

PR electronics tillhandahåller en rad egensäkra (IS) lösningar som är utformade för miljöer som är utsatta för vätgas. Dessa lösningar är enkla att konstruera och underhålla och säkerställer tillförlitlig prestanda i områden med varierande zonklassificeringar såsom Zon 0 / Div 1, där det kontinuerligt föreligger explosiv vätgas. Vätgas, klassificerat som Gas Grupp IIC, kräver särskild försiktighet eftersom även minsta gnistor kan antända gasen. PR electronics säkerställer säkra gränssnitt för instrument som temperaturgivare och trycktransmittrar i sådana farliga zoner.
 

Zonklassificeringar och efterlevnad

PR electronics produkter överensstämmer med EN / IEC 60079-standarderna, vilket garanterar säkerheten i vätgasmiljöer. Lösningarna är skräddarsydda för olika klassificeringar:

• Zon 0 / Div 1: Kontinuerlig förekomst av vätgas.
  
  
• Zon 1 / Div 1: Tillfällig förekomst av vätgas.
  
  
• Zon 2 / Div 2: Lägre risk för förekomst av vätgas, men säkerhetsåtgärder gäller fortfarande.

 

Temperaturklassificeringar för vätgasutrustning 

Vätgas har en självantändningstemperatur på 560°C. 

En egensäker (IS) produkt med temperaturklassificeringen T4-T6 (T1 minst strikt) är tillräcklig för att undvika alla faror relaterade till omgivningstemperaturen, men på grund av dess låga antändningsenergi måste utrustningen konstrueras och övervakas noggrant. PR electronics tillhandahåller temperaturklassade lösningar som upprätthåller säkerheten även under krävande förhållanden.

Lär dig mer om grunderna i egensäkerhet

Lösningsexempel för övervakning av temperatur

Enkla steg för att kvalificera ditt egensäkra system (ATEX-miljö)
 

1. Transmitter i Zon 0  Exia  / Barriär i säkert område [Ex ia].
   
   
2. Vätgas kräver en Gas Grupp IIC-klassad produkt.
   
   
3. Bestäm zon- / divisionsområdesklassificeringen för transmittern – i detta fall Zon 0 / Div 1 för kontinuerlig förekomst av vätgas.
   
   
4. Bestäm driftstemperaturerna för transmittern – t.ex. 80°C omgivningstemperatur. Vätgasens antändningstemperatur på 560°C ligger långt över temperaturkravet för Ex-temperaturklass T4 = 135°C. Barriären kan fungera i en omgivningstemperatur på upp till 60°C i det säkra området.
   
   
5. Utför en loop-beräkning för hela IS-systemet, inklusive transmittern, kabeln och barriären, med respektive enhetsparametrar.
    

PR 5337D Temperaturtransmitter PR 5337D med en ATEX Ex klassificering: II 1 G Ex ia IIC T6...T4 Ga		PR 9106B Barriär PR 9106B för installation i ett säkert område med ATEX Ex-klassificering: II (1) G [Ex ia Ga] IIC/IIB/IIA

 

För att göra det enkelt är endast Atex-klassificeringar listade här. Liknande produktklassificeringar kommer att observeras för IECEx, UL, FM, INMETRO etc. Se produktmanualen / databladet.

Lär dig mer om grunderna i egensäkerhet

Arbeta med PR electronics IS-lösningar

PR electronics erbjuder lättanvända, egensäkra enheter som förenklar säkerheten i vätgasmiljöer. Våra lösningar är designade för att vara användarvänliga och hjälper företag att fokusera på att optimera processer och samtidigt minimera säkerhetsrisker i farliga zoner.

 

Fördelar med egensäkerhet

Egensäkerhet erbjuder flera fördelar:
 

• Förenklat underhåll med möjlighet till arbete medan systemet är strömförande.
  
  
• Lägre kostnader jämfört med explosionssäkra kapslingar och associerade komponenter.
  
  
• Feltolerant design.
  
  
• Tillämpbart i alla områden med gas och damm.

 

Behöver du experthjälp med dina IS-lösningar för vätgas?