Enlever le "complexe" des stations de ravitaillement en hydrogène.

À mesure que les stations de ravitaillement en hydrogène se multiplient, la combinaison de vérin électrique, de l'intégration des composants et, de la facilité d'entretien du système peut contribuer à réduire sa complexité.

Alors que de plus en plus de stations de ravitaillement en hydrogène sont mises en service, Niklas Coors de Norgren affirme que la combinaison de vérin électrique, de l'intégration des composants et de la facilité d'entretien du système peut contribuer à réduire la complexité du système tout en offrant des avantages tangibles en termes de coûts et d'exploitation pour éclairer la prise de décision en matière de dépenses d'investissement et d'exploitation.

Avec son potentiel de décarbonisation de la production d'électricité, des transports et du chauffage, l'hydrogène jouera un rôle central dans la recherche de sources d'énergie durables.

Pourtant, un élément essentiel de la réussite de l'adoption et de la gestion continue de l'utilisation de l'hydrogène dans de nombreuses applications est la nécessité de veiller à ce que les stations de ravitaillement en hydrogène puissent être mises en œuvre et exploitées économiquement de la manière la plus efficace possible, dans le cadre d'une économie de l'hydrogène et de son infrastructure en constante expansion.

Lorsqu'on examine la viabilité d'une station de ravitaillement en hydrogène, les préoccupations relatives aux coûts d'investissement et aux coûts d'exploitation sous-tendent la prise de décision concernant le lancement de la construction initiale et l'exploitation rentable continue.

Les points sensibles des stations de ravitaillement en hydrogène

Derrière cette décision se cache une multitude de complexités qui influencent les facteurs d'ingénierie, d'exploitation et d'achat.

Les ingénieurs concepteurs sont confrontés à des conceptions de stations complexes qui doivent satisfaire aux exigences de certification et de fonctionnalité - tout en tenant compte des contraintes de temps et d'espace - tout en veillant à rester en phase avec les développements industriels et les demandes de croissance.

Une fois en service, l'équipe d'exploitation peut être confrontée à des composants peu fiables et difficiles à entretenir, ce qui peut entraîner des temps d'arrêt imprévus et coûteux de la station.

Outre les questions complexes de conception et d'exploitation, il ne faut pas sous-estimer l'importance de la chaîne d'approvisionnement et des exigences en matière d'achat pour la station. De nombreux opérateurs sont confrontés à une chaîne d'approvisionnement fragmentée et difficile à gérer, qui exerce une pression à la hausse sur le coût total de possession pour le cycle de vie de la station.

Alors que beaucoup pensent que la complexité des stations-service est liée à des zones critiques, notamment l'infrastructure essentielle du système de tuyauterie et d'instrumentation nécessaire à la station, les applications comportant de nombreux sous-systèmes pouvant inclure le stockage de l'hydrogène, le panneau de gaz pilote, le distributeur et la section du compresseur, ne font qu'ajouter à cette complication.

Il est donc important que les opérateurs recherchent des avantages susceptibles de réduire l'impact des subtilités du système et de son fonctionnement continu, notamment une mise à l'échelle rapide de l'industrie à mesure que la demande d'utilisation de l'hydrogène s'intensifie dans de nombreuses applications, la disponibilité de composants fiables pour garantir que les stations continuent à fonctionner efficacement et le niveau élevé de tuyauterie nécessaire autour de la station pour la faire fonctionner.

La reconnaissance de l'impact positif que trois propositions, à savoir l'actionnement électrique, l'intégration des composants et la facilité d'entretien, peuvent avoir sur la réduction de la complexité du système de la station, permettra aux parties prenantes de prendre de meilleures décisions en matière de spécification, qui pourront étayer l'efficacité globale du modèle de station de ravitaillement en hydrogène.

Solutions de complexité

Commande électrique

Le système de tuyauterie et d'instrumentation d'une station de ravitaillement en hydrogène typique comprend à lui seul 15 à 20 vannes, faisant partie d'une multitude de composants qui incluent également des régulateurs et des solutions de contrôle de processus.

Dans la plupart des cas, il s'agit d'appareils à commande pneumatique, qui nécessitent une sous-station entière comprenant un compresseur d'air, des FRL et des équipements de préparation de l'air, ainsi que la tuyauterie et les tubes associés. Le sous-système doit également être conforme à toutes les exigences en matière de sécurité, telles que l'ATEX, et doit pouvoir fonctionner avec succès dans des environnements chauds et froids.

Une réponse à la réduction de la complication du système pourrait résider dans la spécification de solutions d'actionnement électrique qui peuvent aider à se concentrer sur la réduction du nombre de sous-systèmes nécessaires. Cela offre des avantages en termes de coûts et d'exploitation grâce à une réduction significative du nombre total de composants, ce qui permet de réduire les points de fuite potentiels, d'améliorer la fiabilité des composants et, en fin de compte, de concevoir un système moins complexe.

Les développements de solutions système - y compris ceux fournis par Norgren - sont de plus en plus nombreux à faciliter la transition vers des composants à commande purement électrique. Les considérations relatives à l'exploitation et à l'investissement peuvent être influencées par la réduction du nombre de composants à acheter, à entretenir ou présentant un risque de défaillance. Si l'on ajoute les avantages des systèmes BUS pour réduire davantage la complexité du câblage, l'actionnement électrique doit être considéré comme un véritable moteur d'amélioration des systèmes dans plusieurs domaines.

Intégration des composants :

Là encore, la station de ravitaillement en hydrogène typique nécessite l'achat et la mise en œuvre d'un grand nombre de raccords, de tubes, de tuyaux et d'assemblages généraux. Mais la méthode prescrite est-elle la meilleure ? Est-il possible d'éliminer un pourcentage des nombreux composants qui contribuent à la multiplicité et à l'inefficacité potentielle de la station de ravitaillement en hydrogène, tout en s'attaquant aux problèmes liés à la fragmentation des chaînes d'approvisionnement ?

Les attributs prometteurs des collecteurs dotés d'une fonctionnalité modulaire offrent une solution crédible. Grâce à l'intégration de différentes fonctions telles que les vannes, les régulateurs et les filtres, il est possible de réduire la quantité totale de raccords et de tuyauterie. Cela permet non seulement d'éliminer les points de fuite potentiels dans le système, mais aussi de gagner du temps lors de l'installation et de réduire l'empreinte globale de la section de la station. Cette approche a déjà fait ses preuves dans le développement de stations de ravitaillement en GNC, ainsi que dans les applications hydrauliques traditionnelles.

Facilité d'entretien :

La fiabilité des composants, afin qu'ils aient une durée de vie prolongée et améliorée, est un élément clé de l'efficacité opérationnelle. Cela signifie qu'il faut spécifier des solutions de composants qui ont été testées et simulées et qui ont été développées pour répondre aux besoins exacts des constructeurs et des exploitants de stations.

Lorsque l'entretien est nécessaire, les environnements à haute pression dans lesquels les composants fonctionnent peuvent souvent s'avérer problématiques. Dans les systèmes typiques, des composants entiers sont retirés des lignes de traitement pour l'entretien, ce qui prend du temps et peut entraîner des problèmes de fuite lors du réassemblage.

La solution réside dans les composants de type cartouche qui peuvent être entretenus sans qu'il soit nécessaire de retirer le corps entier de la tuyauterie. Là encore, les besoins d'entretien potentiellement difficiles sont atténués, le temps est gagné et les coûts d'entretien minimisés.

Enfin, la surveillance de l'état des composants essentiels peut soutenir les objectifs globaux de réduction des besoins en systèmes complexes et d'augmentation de l'efficacité. Les solutions intégrées qui comportent des capteurs et des transmetteurs pour surveiller la pression et la température sont idéales en ce sens. Les données générées fournissent non seulement une vue transparente de l'état du composant, mais elles permettent également une prise de décision plus éclairée pour des programmes de maintenance prédictive à l'avenir.

À mesure que la demande de solutions énergétiques basées sur l'hydrogène s'intensifie, il est essentiel que l'infrastructure de soutien (telle que les stations de ravitaillement) requise pour la soutenir soit efficace tant du point de vue des coûts que de l'exploitation. 

S'attaquer à des questions potentiellement problématiques telles que la conception de systèmes à facettes multiples, l'achat coûteux de composants à grande échelle, les chaînes d'approvisionnement disjointes et les exigences de maintenance fastidieuses, liées aux fonctions critiques de tuyauterie et d'instrumentation, relève du bon sens commercial et contribuera à réduire les dépenses et à améliorer l'efficacité opérationnelle à long terme.