Jak chytrá řešení podpoří od zařízení po podnik novou vodíkovou ekonomiku

Jak chytrá řešení podpoří od zařízení po podnik novou vodíkovou ekonomiku

Vodík bude v příštích několika desetiletích jádrem téměř každého aspektu našich životů. Rozvíjející se infrastruktura jeho kompletního hodnotového řetězce má velkou příležitost získat obrovskou efektivitu, pokud zavede digitální technologie a co nejdříve se stane chytrou. V tomto článku Cornelia Huberová, marketingová manažerka společnosti ABB Instrumentation, hovoří o tom, jak transformace předtím, než toto odvětví začne dramatický růst, poskytne ideální základ pro budoucnost.

Globální závazky k dekarbonizaci spojené s ambicióznějšími cíli v oblasti změny klimatu vedly k masivní změně důrazu na investice, politiku a výzkum i vývoj v oblasti energetiky.

Nyní se nacházíme ve fázi, kdy si nemůžeme příliš vybírat, jaké materiály používáme, jaké technologie nasazujeme nebo jaké plány zveřejňujeme – potřebujeme dosáhnout úspěchů a potřebujeme jich dosáhnout rychle. A z tohoto důvodu je vodík zaslouženě v centru pozornosti.

Někteří mohou tvrdit, že se nacházíme na prahu věku vodíku, a jejich argumenty jsou přesvědčivé. Mohl by se stát nejsilnější ingrediencí v boji proti emisím a při vytváření globální ekonomiky zaměřené na dekarbonizaci.

Maximální flexibilita

Vodík je nejrozšířenějším prvkem ve vesmíru a má mnoho možností využití, ať už přímo jako bezuhlíkové palivo, nebo jako prostředek pro skladování a přenos obnovitelné energie. Vodík má také výhody oproti jiným ekologičtějším zdrojům energie, protože není závislý na větru, přílivu ani na slunci. Lze jej skladovat a používat tam, kde je to potřeba, bez nutnosti přeměny na meziprodukt (např. baterie), když tomu klimatické podmínky nevyhovují.

Ať už se jedná o jakoukoli aplikaci, hraje svou roli v téměř každém hodnotovém řetězci na planetě. Abychom však dosáhli co nejlepšího provozního potenciálu a udržitelnosti, musíme zajistit, aby tyto hodnotové řetězce nasadily a využívaly co nejefektivnější technologie, které v každé fázi omezí všechny možné formy odpadu.

ABB H Shield for Green Hydrogen ProductionABB H-Shield pro výrobu zeleného vodíku

Vše je v barvě

Začněme od začátku. V současné době se výroba vodíku dělí do čtyř kategorií – šedá, modrá, modrozelená a zelená. Šedý vodík je v současnosti nejrozšířenější formou výroby vodíku na světě a vyrábí se především ze zemního plynu procesem zvaným parní reforming metanu (Steam Methane Reforming – SMR). Modrý vodík se naopak vyrábí zachycováním uhlíku. Bohužel ani jeden z těchto procesů není uhlíkově neutrální, a proto EU a další mezinárodní orgány označily zelený vodík za pilíř svých dekarbonizačních strategií.

Pozornost se zaměřuje na dvě ekologičtější varianty. Uhlíkově neutrální „modrozelený“ biovodík využívá stejný proces SMR jako šedý, ale s biosurovinami, a pokud se do rovnice přidá zachycování uhlíku, může být dokonce uhlíkově negativní. Ekologicky nejatraktivnějším řešením je zelený vodík, který se vyrábí pomocí elektrolýzy vody a energie z obnovitelných zdrojů.

V krátkodobém horizontu bude existovat kombinace všech variant, jak se bude infrastruktura rozšiřovat a docházet k širšímu zavádění. Jakmile však bude tento systém zaveden, přechod na modrozelený a zelený vodík bude mnohem hladší, protože systémy pro skladování, rozptyl a měření budou totožné.

Digitálně nepopsaný list

Vodíkový hodnotový řetězec je podobný tomu ropnému, ale má výraznou výhodu v tom, že je relativně mladý, a proto může být už od začátku založen na digitálním pojetí. Namísto úprav desítky let organicky budované infrastruktury, která se stále do značné míry opírá o zastaralé systémy a řešení, může vodík začít jako nepopsaný list a přejít rovnou na digitální technologie – bez nutnosti transformace.

Jedná se o vícestupňový proces, který začíná výrobou. V případě šedého vodíku se ropný a plynárenský průmysl výrazně posunul ve zlepšování svého provozu, zejména pokud jde o výnosy a udržitelnost. Jako odvětví, které včas rozpoznalo potenciál inteligentní digitalizované technologie, má již mnoho významných případů použití, ale i když je výroba plynu mnohem efektivnější než před deseti lety, šedý vodík zdaleka ještě není ideálním zdrojem.

Výroba ekologického vodíku se rozhodně navyšuje, protože se vyvíjejí technologie, které tento proces zefektivňují a rozšiřují, a svou roli hrají i inteligentní technologie, a to jak při vývoji a testování, tak při výrobě. V hodnotovém řetězci je však třeba vzít v úvahu mnoho dalších kroků, které mohou mít pozitivní nebo negativní dopad v závislosti na tom, jak jsou řízeny a konfigurovány.

ABB Process Flow Diagram showing a phase of Green Hydrogen productionABB Process Flow Diagram ukazuje fázi výroby zeleného vodíku

Vícestupňové zvyšování účinnosti

V případě čerpání a skladování bude většina úspor spočívat v eliminaci plýtvání a inteligentní procesní řešení již v tomto ohledu hrají významnou roli. Přesnější měření ve spojení s tokem informací v reálném čase znamenají, že nápravná opatření mohou být téměř okamžitá a problémy mohou být odstraněny hned v zárodku.

Distribuce, přeprava a prodej se potýkají s podobnými problémy, kdy úniky a plýtvání mohou zhoršit efektivitu. Důsledná kontrola průtoku, objemu a tlaku hraje klíčovou roli, stejně jako sběr, shromažďování a předávání těchto provozních informací zpět do chytřejších řídicích jednotek a řídicích center, které jsou schopny pracovat s daty.

Konečné využití paliva je poslední částí rovnice životního cyklu a opět je klíčová účinnost, ať už jde o způsob jeho spalování, nebo využití jinými prostředky. Bylo by škoda dojít tak daleko, jen aby hloupá starší řídicí řešení zmařila všechny zisky z navazujících procesů.

Největší dopad

Mezinárodní energetický úřad na podporu digitalizace uvádí, že na dosažení čistých nulových emisí bude mít největší vliv energetická účinnost. Pokud dokážeme monitorovat, řídit a optimalizovat způsob, jakým je vodík vytvářen, distribuován a využíván průmyslem, podniky a spotřebiteli – ať už z obnovitelných zdrojů, nebo ne – můžeme k těmto snahám o nulové čisté emise přispět velkým dílem.

Digitalizace, od komoditních zařízení až po systémy na podnikové úrovni, prokázala svou hodnotu desetinásobně, zejména v průběhu posledních dvou let. Po zavedení přísnějších digitalizovaných kontrol a řízení se vodíková ekonomika stane méně volatilní, čímž bude atraktivnější pro investory. Jakmile bude tento finanční model zaveden, budou finanční prostředky plynout i z jiných zdrojů než od místních a národních vlád a odvětví se začne udržovat samo díky snadno identifikovatelným hodnotovým řetězcům. Všechny tyto služby budou prosperovat díky chytrým řešením fungujícím na místní, národní a mezinárodní digitální páteři.

ABB

Společnost ABB je lídrem v oblasti inovativních technologií, jenž v úzce spolupracuje se zákazníky z oblasti energetiky, průmyslu, dopravy a infrastruktury, čímž utváří budoucí podobu digitalizace průmyslu a zajišťuje tvorbu hodnoty.

www.abb.cz