Automatyzacja zdecentralizowanych mikrosieci wodorowych

H2 Powercell i Beckhoff współpracują przy wdrażaniu H2PowerCube, systemu kontenerowego łączącego elektrolizery, ogniwa paliwowe i magazyny energii w postaci baterii do celów zdecentralizowanego zasilania. To rozwiązanie techniczne odpowiada na problem stabilności operacyjnej sieci elektroenergetycznych w zastosowaniach takich jak stacje tankowania wodoru, przemysłowe mikrosieci oraz złożone projekty łączenia sektorów.

Wyzwania operacyjne i role w ramach współpracy
Integracja niestabilnych odnawialnych źródeł energii wymaga solidnych systemów magazynowania. H2 Powercell konstruuje modułowe systemy inżynierii procesowej, aby zastąpić sztywne, monolityczne projekty instalacji wodorowych. Ta modułowość strukturalna wymaga architektury automatyzacji zdolnej do przetwarzania znacznych ilości danych w twardym czasie rzeczywistym przy jednoczesnej synchronizacji złożonych procesów termodynamicznych. Beckhoff dostarcza niezbędną technologię automatyki przemysłowej, działając jako dostawca systemu sterowania do zarządzania dynamiką systemu w fizycznych granicach pojedynczego kontenera.




Architektura systemu i integracja techniczna
H2PowerCube łączy kaskadowo do 24 modułów elektrolizerów, aby osiągnąć moc 1,2 megawata. Centrum topologicznym tego systemu kontenerowego jest ultrakompaktowy komputer przemysłowy Beckhoff C6015. Wyposażony w czterordzeniowy procesor sterownik synchronizuje procesy elektrolizy i generowania energii z minimalnym opóźnieniem. Akwizycja sygnałów jest zarządzana w sposób zdecentralizowany za pośrednictwem modułów EtherCAT Terminals, łączących wszystkie niezbędne czujniki temperatury, ciśnienia i przepływu w celu zminimalizowania fizycznego okablowania.

Architektura oprogramowania, zbudowana na pakiecie automatyzacji TwinCAT, obsługuje programowanie obiektowe zgodnie z normą IEC 61131-3, umożliwiając modułowość oprogramowania w miarę skalowania sprzętu fizycznego.




Bezpieczeństwo prewencyjne i interfejsy wdrożeniowe
Zamiast wykorzystywać tradycyjne obudowy odporne na ciśnienie w strefach ochrony przeciwwybuchowej, system opiera się na aktywnym monitorowaniu zintegrowanym bezpośrednio z warstwą automatyzacji. Redundantny system wentylacji i czujniki wykrywania gazu są sterowane za pośrednictwem bezpiecznych terminali wejść/wyjść i protokołu Safety over EtherCAT, aby zapobiegać powstawaniu atmosfer wybuchowych. Wdrożony jako autonomiczna jednostka, kontener łączy się z istniejącą infrastrukturą cyfrową i systemami fizycznymi poprzez pięć standardowych interfejsów: wodór, energia elektryczna, sieć ciepłownicza, ścieki i dostęp zdalny. Komunikacja z systemami peryferyjnymi wykorzystuje standardowe protokoły przemysłowe, w tym OPC UA i Modbus TCP.

Efektywność procesów i oczekiwany wpływ
Inżynieria procesowa wykorzystuje jednoobwodowy system termodynamiczny, w którym woda procesowa z elektrolizy pełni funkcję wody chłodzącej, umożliwiając odprowadzanie ciepła odpadowego z eksploatacji za pomocą pętli kontroli termicznej i jego dystrybucję. Ta kombinacja sprzętu i oprogramowania umożliwia precyzyjne zarządzanie energią, magazynując nadwyżki energii elektrycznej w postaci wodoru i generując energię elektryczną lokalnie na żądanie. Zainstalowana infrastruktura sterowania stanowi fundament pod przyszłą integrację narzędzi sztucznej inteligencji przeznaczonych do wykrywania anomalii w czasie rzeczywistym i analizy cyklu życia sprzętu.

Edytowane przez Aishwarya Mambet, redaktorkę Induportals, z pomocą AI.

www.beckhoff.com