Complexe waterstoftankstations minder "complex" maken
Naarmate meer waterstoftankstations in gebruik worden genomen, kan een combinatie van elektrische bediening, integratie van onderdelen en onderhoudsvriendelijkheid van het systeem helpen de complexiteit van het systeem te verminderen.
Naarmate er meer tankstations voor waterstof in gebruik worden genomen, kan volgens Niklas Coors van Norgren een combinatie van elektrische bediening, integratie van componenten en onderhoudsvriendelijkheid van het systeem helpen om de complexiteit van het systeem te verminderen en tegelijk tastbare kosten- en operationele voordelen opleveren die de besluitvorming over investeringsuitgaven en operationele uitgaven kunnen onderbouwen.
Met het potentieel om elektriciteitsproductie, vervoer en warmte koolstofvrij te maken, zal waterstof een centrale rol spelen in het streven naar duurzame energiebronnen.
Een essentieel element voor de succesvolle invoering en het lopende beheer van het gebruik van waterstof in vele toepassingen is echter de noodzaak ervoor te zorgen dat tankstations voor waterstof zo efficiënt mogelijk kunnen worden opgezet en economisch kunnen worden geëxploiteerd, als onderdeel van de steeds groeiende waterstofeconomie en de bijbehorende infrastructuur.
Bij het overwegen van de levensvatbaarheid van een waterstoftankstation liggen zowel CapEx- als OpEx-overwegingen aan de basis van de besluitvorming over de initiële start van de bouw en de lopende winstgevende exploitatie.
De pijnpunten van waterstoftankstations
Onder deze beslissing gaat een veelheid van complexiteiten schuil die van invloed zijn op engineering, werking en aankoopfactoren.
Ontwerpingenieurs worden geconfronteerd met complexe stationsontwerpen die moeten voldoen aan certificatie- en functionaliteitseisen - en rekening moeten houden met tijd- en ruimtebeperkingen - en er tegelijkertijd voor moeten zorgen dat zij gelijke tred houden met de ontwikkelingen in de industrie en de groei-eisen.
Eenmaal operationeel kan het operationele team te kampen krijgen met onbetrouwbare en moeilijk te onderhouden onderdelen, wat kan leiden tot ongeplande en dure stilstand van het station.
Naast complexe ontwerp- en operationele kwesties kan het belang van de toeleveringsketen en de inkoopvereisten voor het station niet worden onderschat. Veel exploitanten worden geconfronteerd met een gefragmenteerde en moeilijk te beheren toeleveringsketen; een keten die een opwaartse druk uitoefent op de totale eigendomskosten voor de levenscyclus van het station.
Hoewel velen geloven dat de complexiteit van tankstations verband houdt met kritieke gebieden, waaronder de essentiële infrastructuur van leidingen en instrumentatiesystemen die in het station vereist zijn, maken toepassingen met talrijke subsystemen, waaronder de opslag van waterstof, het pilotgaspaneel, de dispenser en het compressorgedeelte, deze complicatie alleen maar groter.
Daarom is het belangrijk dat exploitanten voordelen zoeken die de impact van de complexiteit van het systeem en de lopende exploitatie kunnen helpen verminderen, zoals een snelle schaalvergroting in de industrie naarmate de vraag naar waterstof in vele toepassingen toeneemt, de betrouwbare beschikbaarheid van onderdelen om ervoor te zorgen dat de stations efficiënt blijven werken en het overheersende hoge niveau van het vereiste leidingwerk rond het station om het te laten functioneren.
Door het positieve effect te erkennen dat drie voorstellen: elektrische aandrijving, integratie van onderdelen en onderhoudsvriendelijkheid kunnen hebben om de complexiteit van het stationssysteem te verminderen, zullen de belanghebbenden betere specificatiebeslissingen kunnen nemen die de algemene doeltreffendheid van het model van waterstoftankstation kunnen ondersteunen.
Complexiteit oplossingen
Elektrische cilinders
Een doorsnee pijpleiding- en instrumentatiesysteem van een waterstoftankstation omvat alleen al 15-20 ventielen, als onderdeel van een veelheid van componenten die ook regelaars en procesbesturingsoplossingen omvatten.
In de meeste toepassingen zijn deze lucht- of pneumatisch bediend, waarvoor een volledige eigen sub-station nodig is met inbegrip van een luchtcompressor, FRL's en luchtvoorbereidingsapparatuur, plus de bijbehorende leidingen en buizen. Het sub-systeem moet ook voldoen aan alle veiligheidsgerelateerde eisen zoals ATEX, en moet met succes kunnen werken in zowel warme als koude omgevingen.
Een antwoord op het verminderen van de complexiteit van het systeem zou kunnen liggen in de specificatie van elektrische aandrijvingsoplossingen die kunnen helpen het aantal benodigde subsystemen te verminderen. Dit biedt kosten- en operationele voordelen door een aanzienlijke vermindering van het totale aantal componenten. Dit levert op zijn beurt minder potentiële lekkagepunten op, een hogere betrouwbaarheid van de componenten en, uiteindelijk, een minder complex systeemontwerp.
Er worden steeds meer systeemoplossingen ontwikkeld - waaronder die van Norgren - om naadloos de overgang te vergemakkelijken naar zuiver elektrisch bediende componenten. Zowel de OpEx- als de CapEx-overwegingen kunnen worden beïnvloed doordat er minder componenten moeten worden aangekocht, onderhouden of het risico lopen op defecten. Voeg daarbij de voordelen van BUS-systemen om de complexiteit van de bedrading verder te verminderen en elektrische bediening moet worden gezien als een echte drijfveer voor systeemverbetering op verschillende gebieden.
Integratie van onderdelen:
Nogmaals, het typische waterstoftankstation vereist de aankoop en implementatie van vele fittingen, buizen, pijpen en algemene assemblages. Maar is de voorgeschreven manier de beste manier? Is er een mogelijkheid om een percentage van de vele componenten die bijdragen tot de meervoudige en potentieel inefficiënte werking van het waterstoftankstation te elimineren, en tegelijkertijd de problemen aan te pakken die gepaard gaan met gefragmenteerde toeleveringsketens?
De veelbelovende eigenschappen van met modulaire functionaliteit uitgeruste verdeelblokken bieden een geloofwaardige oplossing. Door de integratie van verschillende functies zoals ventielen, regelaars en filters is het mogelijk de totale hoeveelheid fittingen en leidingen te verminderen. Dit elimineert niet alleen potentiële lekkagepunten in het systeem, maar levert ook tijdwinst op bij de installatie en vermindert de totale voetafdruk van het stationsgedeelte. Een dergelijke aanpak heeft reeds ingang gevonden bij de ontwikkeling van CNG-tankstations, alsook bij traditionele hydraulische toepassingen.
Onderhoudsgemak:
De betrouwbaarheid van componenten, zodat ze een langere en verbeterde levensduur hebben, is de sleutel tot operationele efficiëntie. Dit betekent dat componentoplossingen moeten worden gespecificeerd die een bewezen test- en simulatieachtergrond hebben en die zijn ontwikkeld voor de exacte behoeften van stationsbouwers en -exploitanten.
Wanneer onderhoud nodig is, kunnen de hogedrukomgevingen waarin de componenten werken, vaak problemen opleveren. Bij typische systemen worden hele componenten uit de procesleidingen verwijderd voor onderhoud, wat tijdrovend is en kan leiden tot lekkageproblemen wanneer ze opnieuw worden gemonteerd.
De oplossing ligt in onderdelen van het cartridge-type die kunnen worden onderhouden zonder dat het gehele huis uit de leidingen hoeft te worden verwijderd. Ook hier worden potentieel moeilijke onderhoudsbehoeften beperkt, wordt tijd bespaard en worden de onderhoudskosten geminimaliseerd.
Ten slotte kan conditiebewaking van essentiële componenten de algemene doelstelling ondersteunen om de behoefte aan complexe systemen te verminderen en de efficiëntie te verhogen. Geïntegreerde oplossingen met sensoren en transmitters om druk en temperatuur te bewaken zijn in dit opzicht ideaal. De gegenereerde gegevens bieden niet alleen een transparant beeld van de status van de component, maar maken het ook mogelijk beter geïnformeerde beslissingen te nemen voor voorspellende onderhoudsschema's in de toekomst.
Naarmate de vraag naar energieoplossingen op basis van waterstof toeneemt, is het van vitaal belang dat de ondersteunende infrastructuur (zoals tankstations) die nodig is om deze te ondersteunen zowel vanuit kosten- als operationeel oogpunt doeltreffend is.
Het aanpakken van potentieel problematische kwesties zoals een veelzijdig systeemontwerp, dure grootschalige aankoop van onderdelen, onsamenhangende leveringsketens en tijdrovende onderhoudsvereisten, gekoppeld aan de kritische pijpleiding- en instrumentatiefuncties, is vanuit zakelijk oogpunt een goede zaak. Het zal helpen de kosten te drukken en de operationele efficiëntie op lange termijn te verhogen.