IO-module beveiligt Resato-waterstoftankstations

AUTOMOBIL

Details: Gepubliceerd: 08.04.2024; Laatst bijgewerkt: 26.04.2024; Hits: 654

Naarmate de markt voor waterstofmobiliteit groeit, met H2 als veelbelovende energiebron, komt de infrastructuur voor de voorziening ervan steeds meer in beeld. Resato waterstoftechnologie heeft samen met Turck voor de locaties van waterstofstations een innovatief concept geïmplementeerd: modulair Waterstof tankstations garantie voorzien van IP67-AtexI/O-modules snelle inbedrijfstelling en hoge schaalbaarheid.

inhoud

Beleggers willen zekerheid
Intensief advies bij conceptontwikkeling
- Modulariteit maakt offline testen eenvoudiger en verkort de inbedrijfstelling
- Optimaal schaalbaar met consistente modulariteit
Serieproductie als volgende fase
Häufig gestellte Fragen

Beleggers willen zekerheid

Investeren bedrijven in waterstof?infrastructuur, hechten ze groot belang aan schaalbaarheid voor toekomstige marktvereisten. Daarom vertrouwt de Nederlandse fabrikant van waterstoftankstations Resato Hydrogen Technology BV uit Assen op het decentrale concept van de IP67 I/O-module van Turck. Het is de enige op de markt die een uitgebreide oplossing biedt voor modulaire systemen voor alle signaaltypen, inclusief veiligheid, zelfs in gevaarlijke omgevingen.

Waterstof wordt gebruikt als Energiebronnen in de toekomst een belangrijke rol spelen. Vooral vrachtwagens en bussen zullen steeds meer overstappen op H2-mobiliteit. Waterstof lijkt zich op de lange termijn ook te gaan vestigen als energiebron voor auto's. Resato is één van de bedrijven die met haar waterstoftankstations van deze trend profiteert.

De innovatie van het bedrijf ligt in de Hogedruktechnologie. Resato heeft zich sinds begin jaren negentig gevestigd in de nichemarkt voor waterstraalsnijden. De hier gegenereerde kennis gebruiken de ingenieurs sinds 90 ook bij de ontwikkeling en bouw van waterstoftankstations. Het bedrijf heeft in heel Europa al ruim 2018 waterstoftankstations geproduceerd en in gebruik genomen, waarvan 45 in Nederland.

H2-tankstations met 2 drukniveaus voor vrachtwagens en auto's

Waterstoftankstations kunnen op twee verschillende manieren aan hun brandstof komen:

over een Elektrolyzer, die elektrische stroom gebruikt om een chemische reactie te veroorzaken en zo water scheidt in waterstof en zuurstof of
over Waterstof tankwagen of buistrailer. De waterstof uit een tubetrailer wordt in drie fasen gecomprimeerd en afgekoeld tot 350 bar. Vervolgens wordt het opgeslagen in een bufferopslag voor het tanken van vrachtwagens. Als alternatief wordt de waterstof in een vierde compressietrap tot 700 bar gecomprimeerd en in een aparte buffer opgeslagen. Door de waterstof voor te koelen kunnen de waterstofauto’s veel sneller waterstof bijtanken via de 700 bar brandstofpompen.

Een waterstoftankstation is dus veel complexer dan een koolstoftankstation. Het waterstoftankstationsysteem moet de waterstof in een reeks koel- en compressiestappen leveren noodzakelijke druk brengen. Groter Druck leidt op zijn beurt tot hogere temperaturen. Daarom moet de waterstof steeds opnieuw worden afgekoeld.

Waterstof vereist explosiebeveiliging

De complexiteit van waterstoftankstations ligt in de sturen. Resato heeft hiervoor een gepatenteerd algoritme ontwikkeld dat afhankelijk van temperatuur en druk zo snel mogelijk tanken mogelijk maakt. Op I/O-niveau vormt de explosieve H2 een bijzondere uitdaging voor het automatiseringsconcept. De waterstof vereist een explosiebeveiligingsconcept en de geïnstalleerde componenten moeten over de juiste goedkeuringen beschikken.

Daarnaast moet het waterstoftankstation maximaal zijn onderhoud omdat er geen personeel ter plaatse is dat instellingen kan doen. Hier moeten voornamelijk temperatuur- en druksignalen en schakelsignalen van regelkleppen worden verwerkt. Ook zijn er veiligheidsgerelateerde signalen van kleppen, noodstopknoppen en andere veiligheidssensoren.

Waterstof + brandstofcel: componenten voor energieopwekking

In de eerste H2-tankstationversie beschikt Resator nog over passieve tanksystemen I/O-technologie bedrade. Sensor- en actuatorsignalen werden op passieve verdelers bij de bufferopslag geplaatst en van daaruit via multicoreLijnen leidde tot de controle. Deze betrouwbaar functionerende oplossing was niet erg flexibel zodra het systeem zou worden uitgebreid met extra bufferopslag.

“Het was elektrisch heel complex om een unit toe te voegen. Ook moesten we de software volledig opnieuw ontwerpen. Daarom hebben we besloten om het hele systeem in modules te verdelen, zodat we elke module afzonderlijk kunnen aansturen”, legt uit Remco Lagendijk, Electrical and Instrumentation Engineer bij Resato, het begin van het modulaire tankstationconcept.

Modulair ontwerp zorgt voor meer flexibiliteit

De tweede generatie Resato waterstoftankstations heeft een modulair ontwerp. bufferopslag, koelunits en compressoren kunnen nu flexibel worden toegevoegd en gecombineerd. Om het gemakkelijker te maken de aggregaten aan te vullen, moeten alle signalen op elk aggregaat in één zijn datalijn convergeren.

De bufferopslag heeft hiervoor een I/O-oplossing nodig Industrial Ethernet in de vorm van Profinet. Resato wilde dat Huisvesting en mechanische inspanning besparen. Daarom keken de ontwikkelaars IP67 I/O-modules, die temperatuurbestendig zijn en geschikt voor gebruik buitenshuis. De modules moeten echter ook een goedkeuring hebben voor Atex Zone 2 en geschikt zijn voor het aansluiten van intrinsiek veilige signalen uit Zone 1 en 0. Deze eis zorgt ervoor dat de automatiseringsingenieur gaat zweten.

Op zoek naar een automatiseringspartner die dit decentrale concept ook ondersteunt gevaarlijk gebied kan ondersteunen, is het Resato-team naar de Hannover Messe Informatie verzameld en gevonden. De ingenieurs zagen veel IP67 IO-oplossingen op de beursstands.

Maar als het gaat om de kwestie van IP67 Atex-goedkeuring Veel aanbieders moesten zich aanpassen. ‘Behalve Turck. Zij konden ons verschillende oplossingen aanbieden voor IP67 in Atex-zones. We begrepen dat Turck hiermee bekend is en overeenkomstige componenten al op de markt heeft”, meldt de heer Lagendijk.

Intensief advies bij conceptontwikkeling

Resato en Turck hebben er dan één gedecentraliseerd I/O-concept ontwikkeld voor de bufferopslag. “De ondersteuning was echt goed. "Ze gaven ons niet zomaar een paar producten en zeiden: 'Succes ermee', maar we hebben de producten intensief besproken en over verschillende opties nagedacht", legt hij uit. Niels de Jong, ingenieur voor onderzoek en ontwikkeling. "Turck gaf ons zelfs de exacte Kabeltypen met de juiste aanbevolen lengtes. Resato wil de mondiale technologieleider zijn op het gebied van waterstoftankstations. Hiervoor hebben we partners als Turck nodig.”

Het I/O-concept is ontworpen om volledig gedecentraliseerd te zijn, inclusief de intrinsiek veilige Sensorsignalen uit Atex-zones 0 en 1. Met de IMC-familie heeft Turck speciaal Interface-Bouw blokken in IP67 in de portefeuille. Ze worden aangesloten tussen het I/O-apparaat en de Ex-sensor of actor. Ze scheiden de circuits veilig en transformeren de signaalstromen. Zelfs de veiligheidsgerelateerde signalen worden decentraal gedistribueerd naar de IP67 I/O-module TBPN, die via het Profisafe-protocol met de veiligheidscontroller communiceert.

Modulariteit maakt offline testen eenvoudiger en verkort de inbedrijfstelling

“Een van de voordelen waarom we voor de Turck-oplossing hebben gekozen, zijn de mogelijkheden Offline testenzegt Remcoo Lagendijk. “Vroeger moesten we testen in de productie, daarna hebben we alles gedemonteerd en ter plekke bij de klant alles opnieuw bedraad. Daarna moesten we natuurlijk nog een keer testen of alle in- en uitgangen correct waren aangesloten. Vandaag testen we onze systemen en laten we iedereen dat doen Stekker aangesloten op de externe I/O-modules. Wij hoeven dan alleen nog de stroom- en datakabels aan te sluiten bij de klant. Hierdoor besparen we enkele dagen inbedrijfstellingstijd voor de elektrische werkzaamheden, waardoor we met minder elektromonteurs kunnen werken.”

Meettechnologie zorgt voor kwaliteit in de waterstofproductie

Hij benadrukt dit voordeel modulair concept: “De inbedrijfstelling is een zeer kritische fase. Wanneer hier fouten optreden, duurt het meestal veel langer om deze te herstellen dan in de productie. Want in onze eigen productie zijn alle experts, het juiste gereedschap en de benodigde reserveonderdelen direct bij de hand, maar niet bij de klant.”

Optimaal schaalbaar met consistente modulariteit

Resato heeft het modulaire concept tot het einde doordacht en ook de besturingssoftware modulair opgezet. Er zit een module in de besturingssoftware uitbreidbaar, zonder dat u de hele code hoeft te herschrijven. “Het lijkt bijna op kopiëren en plakken”, zegt de heer Lagendijk.

Op basis van het modulaire concept zijn de waterstoftankstations van Resato zeer eenvoudig op te zetten schaal. “Als de klant zijn opslag wil uitbreiden en meer bufferopslag nodig heeft, dan is dat voor ons geen probleem. Dat is heel eenvoudig, vooral vanuit de elektrotechnische kant en de besturing”, vult Niels de Jong aan.

Serieproductie is het volgende niveau

De vraag naar H2-tankstations neemt voortdurend toe. Resato verwacht dan ook dat de productie geleidelijk zal worden overgedragen van de projectorganisatie naar de Serieproductie Kan veranderd worden. Met het modulaire H2-tankstationconcept en de modulaire I/O-architectuur is het bedrijf hierop voorbereid. Omdat het concept op elk moment de instap in serieproductie mogelijk maakt. Individuele modules zoals bufferopslag of compressoren kunnen op voorraad worden voorgeproduceerd en vervolgens worden samengesteld volgens de specifieke behoeften van de klant. Deze schaalvoordelen zullen de kosten en time-to-market van waterstoftankstations verlagen.

Häufig gestellte Fragen

Hoeveel waterstoftankstations zijn er momenteel in Duitsland?

In Duitsland zijn er momenteel meer dan 80 openbare waterstoftankstations, die worden beheerd door H2 Mobility Duitsland. Deze stations leveren brandstofcelvoertuigen van 700 bar, waaronder auto's en kleine bedrijfsvoertuigen, maar ook afvalinzamelingsvoertuigen. Daarnaast worden nog vier tankstations gepland, gebouwd of in gebruik genomen. Er zijn 350 waterstofstations voor bussen en vrachtwagens die op 24 bar worden getankt. Momenteel worden nog eens 18 tankopties voor 350 bar geïmplementeerd.

Voor actuele en gedetailleerde informatie over de beschikbaarheid en locaties van waterstoftankstations in Duitsland biedt het H2.Live-platform realtime gegevens en een overzicht van alle openbare waterstoftankstations in Duitsland en Europa

Waarom zijn er zo weinig waterstoftankstations?

Het beperkte aantal waterstoftankstations is vooral te danken aan de hoge investerings- en exploitatiekosten evenals de complexe technologische vereisten. Het bouwen van een dicht, uitgebreid netwerk vereist aanzienlijke investeringen vooraf in de infrastructuur, inclusief de productie, opslag en distributie van waterstof onder hoge druk.

tevens de technische uitdagingen, zoals het waarborgen van de veiligheid en efficiëntie van de waterstofvoorziening, mogen niet worden onderschat. Omdat de vraag naar voertuigen op waterstof nog steeds laag is in vergelijking met conventionele brandstoffen of elektrische auto’s, aarzelen investeerders om in zo’n kapitaalintensief en technologisch veeleisend netwerk te investeren zonder een duidelijk beeld te hebben van de toekomstige marktontwikkeling en de populariteit van klanten. Daarom verloopt de uitbreiding van het landelijke netwerk van waterstoftankstations zo traag.