Pokročilá automatizace pro decentralizované vodíkové mikrosítě

Společnosti H2 Powercell a Beckhoff spolupracují na implementaci systému H2PowerCube, kontejnerového řešení kombinujícího elektrolyzéry, palivové články a bateriová úložiště pro decentralizované dodávky energie. Toto technické řešení řeší provozní stabilitu elektrických sítí v aplikacích, jako jsou vodíkové plnicí stanice, průmyslové mikrosítě a komplexní projekty propojování sektorů.

Provozní výzvy a role v rámci spolupráce
Integrace kolísajících obnovitelných zdrojů energie vyžaduje robustní systémy skladování. Společnost H2 Powercell konstruuje modulární systémy procesního inženýrství, které nahrazují rigidní, monolitické návrhy vodíkových zařízení. Tato strukturální modularita vyžaduje architekturu automatizace schopnou zpracovávat značné objemy dat v tvrdém reálném čase při současné synchronizaci složitých termodynamických procesů. Společnost Beckhoff poskytuje požadovanou technologii průmyslové automatizace a působí jako dodavatel řídicího systému pro správu dynamiky systému ve fyzických omezeních jediného kontejneru.




Architektura systému a technická integrace
Systém H2PowerCube kaskáduje až 24 modulů elektrolyzérů k dosažení kapacity 1,2 megawattu. Topologickým centrem tohoto kontejnerového systému je ultrakompaktní průmyslové PC Beckhoff C6015. Řídicí jednotka vybavená čtyřjádrovým procesorem synchronizuje procesy elektrolýzy a výroby energie s minimální latencí. Sběr signálů je spravován decentralizovaně prostřednictvím terminálů EtherCAT, které připojují všechny potřebné snímače teploty, tlaku a průtoku, aby se minimalizovalo fyzické zapojení.

Softwarová architektura postavená na automatizační sadě TwinCAT zpracovává objektově orientované programování v souladu s normou IEC 61131-3, což umožňuje modularitu softwaru s tím, jak se fyzický hardware škáluje.




Preventivní bezpečnost a rozhraní pro nasazení
Místo využití tradičních tlakově odolných krytů pro zóny ochrany proti výbuchu se systém spoléhá na aktivní monitorování integrované přímo do vrstvy automatizace. Redundantní ventilační systém a senzory detekce plynů jsou řízeny prostřednictvím bezpečných vstupně-výstupních terminálů a protokolu Safety over EtherCAT, aby se zabránilo vzniku výbušných atmosfér. Kontejner nasazený jako autonomní jednotka se připojuje k existující digitální infrastruktuře a fyzickým systémům prostřednictvím pěti standardních rozhraní: vodík, elektrická energie, dálkové vytápění, odpadní vody a vzdálený přístup. Komunikace s periferními systémy využívá standardní průmyslové protokoly, včetně OPC UA a Modbus TCP.

Účinnost procesu a očekávaný dopad
Procesní inženýrství využívá jednookruhový termodynamický systém, kde procesní voda z elektrolýzy funguje jako chladicí voda, což umožňuje odvádět provozní odpadní teplo prostřednictvím regulační smyčky a distribuovat jej. Tato kombinace hardwaru a softwaru umožňuje přesné řízení energie, ukládání přebytečné elektrické energie ve formě vodíku a lokální výrobu elektřiny na vyžádání. Instalovaná řídicí infrastruktura vytváří základ pro budoucí integraci nástrojů umělé inteligence určených k detekci anomálií v reálném čase a analýze životního cyklu zařízení.

Editováno Aishwarya Mambet, editorkou Induportals, s pomocí AI.

www.beckhoff.com