Mesure et surveillance de l'hydrogène (H2)
Comment garantir la qualité et la conformité réglementaire le long de la chaîne de valeur de l'hydrogène
Dans la transition vers une économie nette zéro, l'hydrogène ressort comme un vecteur énergétique prometteur pour réduire les émissions de carbone dans le secteur du pétrole et du gaz. L'hydrogène présente des défis pour le transport, le stockage et l'utilisation, et des conseils d'experts sont indispensables pour une mesure précise et fiable. Notre gamme permet une exploitation sûre avec des performances optimales tout en assurant la conformité réglementaire et environnementale avec la traçabilité et la documentation.
Chiffres clés
80 milliards de dollars
les investissements mondiaux annuels moyens dans les infrastructures H2 devraient être multipliés par dix d'ici à 2050 (IEA)
L'hydrogène comme écosystème
L'hydrogène permet la décarbonisation, l'intégration des énergies renouvelables et la mobilité zéro émission. Sa propreté et son application multisectorielle offrent une approche holistique de l'énergie propre. La demande mondiale provient des raffineries, des usines de production d'ammoniac et d'autres industries. Les sources de production d'hydrogène comprennent les combustibles fossiles, les process industriels, la biomasse et les énergies renouvelables. Il est classé comme gris, bleu ou vert en fonction de sa source et il est transporté par canalisations, camions ou navires en phase gazeuse ou liquide (LH2).
©Endress+Hauser
Assurer une mesure précise dans toute la production, le transport et le stockage est d'une importance capitale pour garantir l'efficacité et la fiabilité tout au long de la chaîne d'approvisionnement en hydrogène.
Conformité de la qualité de l'hydrogène à la sortie de l'électrolyseur
L'hydrogène vert peut être produit par des électrolyseurs alimentées par des sources d'énergie renouvelables, comme les parcs solaires ou éoliens, et offre la possibilité de stocker des quantités importantes d'une énergie pouvant être récupérée sur demande. L'électrolyse est un process utilisant l'électricité pour diviser l'eau en hydrogène et en oxygène. L'hydrogène doit répondre à des normes de haute qualité en fonction de la méthode de transport et de l'utilisation finale, notamment dans les piles à combustible (ISO 14687:2019).
Notre expertise dans le domaine
Les technologies optiques pour la mesure de l'humidité (H2O) et l'oxygène (O2) offrent un fonctionnement sans entretien grâce à leur robustesse et leur fiabilité intrinsèques. Les appareils d'analyse optique d'Endress+Hauser offrent les avantages suivants :
- Temps de réponse très rapides pour l'identification des impuretés du process
- Aucune pièce en mouvement, aucun consommable et des éléments optiques durables pour une maintenance faible
- Construction très fiable utilisant des éléments de détection d'état solides, pour une disponibilité élevée
- Facilité d'installation et de mise en service avec la surveillance de la santé Heartbeat Technology, pour un fonctionnement sans entretien pendant des années
Injection d'hydrogène dans le réseau de gaz naturel
L'hydrogène peut être transporté avec l'infrastructure de gaz naturel existante en fonction des pipelines. Chaque quantité supplémentaire d'hydrogène injectée dans un système d'alimentation au gaz naturel ou un pipeline élimine une certaine quantité de méthane, et donc de CO₂. Les pourcentages d'injection peuvent varier de 10 à 20 % en fonction des règlementations. L'utilisation d'une technologie précise de mesure du débit et de la composition est essentielle afin de garantir à la fois la quantité et la qualité des mélanges.
Notre expertise dans le domaine
Avec les débitmètres Coriolis Endress+Hauser, il est facile de mesurer puis de contrôler le débit d'hydrogène dans le réseau de gaz naturel. Pour déterminer le ratio de mélange final, vous pouvez compter sur la spectroscopie Raman. En plus de la teneur en hydrogène, un analyseur Raman peut également traiter de façon fiable plusieurs des composants de gaz naturel couramment mesurés.
- Mesures de composition sûres avec la spectroscopie Raman : avec jusqu'à quatre voies disponibles et des longueurs de fibres optiques allant jusqu'à 150 m, un analyseur Raman peut également surveiller la composition de l'hydrogène sur une longue longueur de pipeline après l'injection
- Mesure en ligne pour une sécurité accrue des opérateurs et des temps de réponse rapides : la sonde est située à distance de l'analyseur, donc aucun échantillon n'est transporté à l'analyseur
- Les débitmètres Coriolis sont capables de réaliser des mesures multivariables dans les flux de gaz, y compris le
débit massique, la masse volumique, la température et le débit volumétrique corrigé
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Mesure de la qualité de l'eau pour la production d'hydrogène vert
Le procédé d'électrolyse nécessite une eau ultrapure. Pour produire 1 kg d'hydrogène, 9 kg d'eau ultrapure sont utilisés, soit environ 30 kg d'eau de mer. Une eau ne répondant pas aux exigences de qualité pourrait entraver le bon fonctionnement de l'électrolyseur et ainsi augmenter les dépenses d'exploitation. La conductivité est le premier paramètre de qualité. Elle est généralement limitée à < 1 μS/cm pour les électrolyseurs alcalins et à < 0,1 μS/cm pour les électrolyseurs PEM.
Notre expertise dans le domaine
L'eau de mer est une source essentielle compte tenu de la rareté de l'eau douce dans certaines régions du monde. Par conséquent, différentes étapes de traitement sont nécessaires pour obtenir la pureté requise pour l'utilisation de l'électrolyseur. La qualité de l'eau d'alimentation fournie à la membrane d'osmose inverse (OI) doit être étroitement surveillée pour contrôler l'efficacité, déclencher le nettoyage ou la régénération et assurer une qualité conforme de l'eau. Endress+Hauser propose une large gamme de capteurs et analyseurs pour surveiller ces process.
- Sa facilité d'utilisation et sa flexibilité rendent le transmetteur multivoies idéal pour les installations avec plusieurs capteurs de qualité Memosens 2.0
- Pour l'électrolyse alcaline, le pH est utilisé pour maintenir la solution d'électrolyte caustique ; la technologie Memosens2.0 de pointe garantit un fonctionnement fiable et une disponibilité élevée
- Dans les installations de production d'hydrogène à échelle industrielle, la surveillance précise de la contamination organique (COT) ou des impuretés comme le silicate et le sodium dans l'eau d'alimentation devient de plus en plus importante
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LOHC – une méthode simple de distribution et de stockage de l'hydrogène
Les LOHC (Liquid Organic Hydrogen Carrier, liquides organiques porteurs d’hydrogène) sont des composés organiques qui absorbent et libèrent l'hydrogène par des réactions chimiques. Les LOHC sont considérés comme une méthode envisageable pour stocker et transporter l'hydrogène sur de longues distances via l'infrastructure existante.
Notre expertise dans le domaine
Au cours de l'hydrogénation et de la déshydrogénation, de hautes températures sont observées. Plusieurs points de mesure clés sont essentiels pour surveiller et contrôler la réaction. Endress+Hauser vous aide à garantir l'efficacité, la sécurité et la qualité des produits.
- Vaste gamme de produits, services et solutions
- Appareils de mesure du débit Coriolis ou sur la base du principe thermique ou vortex, avec vérification en ligne sur site, pour l'optimisation des process d'hydrogénation
- Mesure de niveau précise dans les cuves de stockage
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Système à plongeur asservi pour le jaugeage de cuve d'hydrogène liquide
Le stockage d'hydrogène sous forme liquide est un process cryogénique, donc posant des défis pour la mesure des stocks en raison des températures extrêmes -253° C (-423,4° F), gaz d'évaporation et pression de vapeur. Pour garantir un fonctionnement sûr du réservoir et une mesure précise des stocks, des jaugeurs de niveau fiables et des manomètres avertisseurs en cas de débordement sont essentiels.
Notre expertise dans le domaine
Les jaugeurs asservis Endress+Hauser offrent une mesure par contact exacte du niveau de liquide. Cette méthode et technologie de mesure n'est pas sensible à la pression et la température de la vapeur, fournissant ainsi une mesure sûre, fiable et précise du niveau et de la densité de l'hydrogène liquide.
- Sécurité améliorée grâce à une mesure fiable et précise du niveau et de la densité de l'hydrogène liquide
- Vérification périodique sans interruption du process
- Permet un fonctionnement sûr et précis de la cuve
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Vaporeformage du méthane (SMR) et hydrogène bleu
Le vaporeformage du méthane (SMR) est le procédé le plus utilisé pour produire de l'hydrogène dans les raffineries. Parmi les défis de process, on compte les températures élevées, la présence d'un catalyseur et la nécessité de contrôler le process avec des variabilités minimales. La production d'hydrogène bleu implique le vaporeformage avec captage du carbone dans la chaîne de process.
Notre expertise dans le domaine
La gamme Endress+Hauser vous aide à optimiser l'efficacité de votre processus de reformage tout en réduisant les émissions de gaz à effet de serre. La spectroscopie Raman offre plusieurs avantages clés pour améliorer l'efficacité du processus de vaporeformage et réduire les émissions :
- Mesure simultanée du gaz naturel entrant et du gaz de synthèse, y compris le H2, pour l'optimisation du vaporeformage
- Mesure au point de prélèvement, élimination des lignes de transfert d'échantillon chauffées
- Élimination des gaz vecteurs utilisés avec les méthodes classiques
- Élimination des gaz brûlés grâce à l'analyse non destructive à haute pression, permettant de réintégrer le gaz mesuré au process
Ce que nous pouvons vous apporter
Il est important d'utiliser des instruments de mesure hautement fiables dans toute la chaîne de valeur de l'hydrogène - de la production à l'utilisation finale. Pour garantir des transactions et une responsabilisation équitables, les débitmètres Coriolis doivent mesurer avec précision la quantité d'hydrogène transféré. Pour répondre aux normes de qualité, la mesure de la qualité de l'hydrogène joue également un rôle crucial. Endress+Hauser propose des solutions et des instruments pour la production d'hydrogène ainsi que pour les usines de liquéfaction.
- Large gamme : équipement de mesure performant d'un seul fournisseur
- Nous sommes les seuls à fournir une mesure précise et fiable de la qualité, de la quantité et de la composition
- Protocoles de communication de pointe disponibles dans tous les points de mesure pour une intégration simple
- Installation et mise en service simples : la fonction de surveillance Heartbeat Technology de E+H permet un fonctionnement sans entretien
- Les données sont vérifiées, fiabilisées et sécurisées