Tecnologia dell'idrogeno
Le nostre soluzioni sostenibili per l'industria dell'idrogeno offrono connettività per una vasta gamma di settori. I nostri componenti, modulari e configurabili singolarmente, e le nostre soluzioni di sistema personalizzate sono la scelta affidabile ovunque siano richiesti monitoraggio e controllo nella produzione, nello stoccaggio, nella distribuzione e nel rifornimento di idrogeno.
Le tecnologie dell'idrogeno comprendono processi e sistemi che producono e utilizzano l'idrogeno come fonte di energia. Questi includono la produzione di idrogeno attraverso l'elettrolisi, lo stoccaggio e il trasporto dell'idrogeno e il suo utilizzo nelle celle a combustibile per generare elettricità. Queste tecnologie offrono un'alternativa pulita ai combustibili fossili e contribuiscono alla riduzione delle emissioni di CO₂.
Cos'è la tecnologia dell'idrogeno?
La tecnologia dell'idrogeno è un approccio promettente per la realizzazione di un futuro energetico sostenibile e copre tre aree chiave:
Produzione: L'idrogeno può essere prodotto in diversi modi, uno dei più comuni è l'elettrolisi. L'elettrolisi utilizza una corrente elettrica per scindere l'acqua in idrogeno e ossigeno. Questo processo può essere alimentato da fonti di energia rinnovabili come l'energia eolica, solare o idroelettrica, rendendolo un metodo green e sostenibile. Altri metodi di produzione includono lo steam methane reforming (SMR), che estrae idrogeno dal gas naturale, e la gassificazione della biomassa, che converte materiali organici in idrogeno. I progressi della tecnologia migliorano continuamente l'efficienza e riducono i costi di questi metodi di produzione.
Stoccaggio e trasporto: Per garantire sicurezza ed efficienza, le proprietà dell'idrogeno richiedono metodi speciali di stoccaggio e trasporto. L'idrogeno può essere immagazzinato come gas ad alta pressione, come liquido a temperature molto basse o in composti chimici che rilasciano idrogeno su richiesta. Ogni metodo porta con sé vantaggi e sfide. Ad esempio, lo stoccaggio dell'idrogeno come gas richiede serbatoi robusti e ad alta pressione, mentre lo stoccaggio come liquido richiede temperature criogeniche. Il trasporto dell'idrogeno richiede tubazioni o rimorchi per tubi ad alta pressione. In alternativa, l'idrogeno può essere convertito in ammoniaca per facilitarne la gestione. Le innovazioni nella scienza e nell'ingegneria dei materiali stanno migliorando la sicurezza e la fattibilità dello stoccaggio e del trasporto dell'idrogeno.
Utilizzo: L'idrogeno è utilizzato come fonte di energia in diverse applicazioni, in particolare nelle celle a combustibile. Le celle a combustibile convertono l'idrogeno in elettricità attraverso una reazione elettrochimica. Gli unici "scarti" sono acqua e calore. Questo lo rende un'eccellente opzione di energia pulita. Le celle a combustibile a idrogeno sono utilizzate in una serie di applicazioni, dall'alimentazione di veicoli (come automobili, autobus e camion) alla fornitura di elettricità per edifici e sistemi di alimentazione di riserva. L'idrogeno può essere utilizzato anche nei processi industriali. Tra gli esempi vi sono la raffinazione dei metalli e la produzione di ammoniaca per i fertilizzanti. La versatilità dell'idrogeno come vettore energetico lo rende un componente chiave nella transizione verso un'economia a basse emissioni di carbonio.
Queste tre aree sono fondamentali per lo sviluppo di un'economia a basse emissioni di carbonio e lavorano fianco a fianco per fornire un'alternativa ecologica alle fonti energetiche tradizionali.
Le soluzioni di connettività di HARTING per la tecnologia dell'idrogeno
L'industria dell'idrogeno richiede i più alti standard di sicurezza, longevità e affidabilità. HARTING è in grado di soddisfare questi precisi requisiti, ponendosi come partner ideale per tutte le esigenze di connettività nell'ambito della tecnologia dell'idrogeno. Guidata dall'obiettivo di innovare in modo efficiente e sostenibile, HARTING collabora strettamente con i clienti per sviluppare prodotti e soluzioni che non solo soddisfano ma superano le aspettative.
Connettività - la tecnologia utilizzata per collegare e trasmettere dati, segnali e alimentazione - sta svolgendo un ruolo fondamentale nella creazione dell'approvvigionamento energetico del futuro. È di cruciale importanza nella produzione di idrogeno, perché l'efficiente collegamento in rete di tutti i componenti e sistemi utilizzati, garantito dalla connettività, è necessario per implementare un ciclo efficace nella produzione e distribuzione dell'idrogeno. Allo stesso modo, l'infrastruttura di connettività tra i produttori e i consumatori di idrogeno gioca un ruolo chiave nella tecnologia dell'idrogeno.
Indipendentemente dalla classificazione delle zone pericolose, HARTING offre i prodotti adatti. Che si tratti di soluzioni di connettività per aree pericolose o dell'ampio portafoglio di connettori industriali standard e modulari per l'uso al di fuori delle aree pericolose, HARTING garantisce connessioni affidabili e sicure. La serie Han® Ex, ad esempio, è progettata specificamente per l'uso in aree pericolose della Zona 1 e della Zona 2 e offre una connettività robusta e sicura. Per le applicazioni al di fuori di queste zone, l'ampia gamma di connettori standard e modulari di HARTING offre soluzioni versatili e affidabili.
"In HARTING sappiamo che precisione e affidabilità sono essenziali nel mondo della tecnologia dell'idrogeno. Le nostre soluzioni di connettività sono progettate per affrontare condizioni difficili. Con le nostre soluzioni di connettività modulare di prima scelta, sviluppate per soddisfare i più elevati standard di qualità e durata e la facile scalabilità, avete al vostro fianco un partner di sviluppo competente per la vostra applicazione.
Bo Wang
Industry Segment Manager Energy
Aree applicative delle tecnologie dell'idrogeno
Le tecnologie dell'idrogeno sono versatili. Essi svolgono un ruolo decisivo nella transizione energetica e nel raggiungimento degli obiettivi climatici. Come vettore di energia pulita, l'idrogeno verde può ridurre in modo significativo le emissioni di CO2 e accelerare la trasformazione in un'economia rispettosa del clima. Le aree di applicazione sono, ad esempio, le seguenti:
Industria energetica: l'idrogeno funge da accumulatore flessibile di energia per le energie rinnovabili e supporta l'accoppiamento settoriale.
Mobilità: Le unità a idrogeno per camion, autobus, treni e navi offrono un'alternativa ai combustibili fossili e alle tecnologie a batteria.
Produzione industriale: L'idrogeno è utilizzato come materia prima nella produzione di acciaio e cemento e nella produzione di carburanti elettronici.
Generazione di calore: La generazione combinata di calore ed energia e i gruppi di continuità sono altre importanti aree di applicazione.
Tecnologie di produzione dell'idrogeno
Come altre risorse naturali, l'idrogeno non è disponibile sulla terra nella sua forma grezza, ma deve essere estratto dall'acqua o dagli idrocarburi utilizzando energia.
Le tecnologie più utilizzate per la produzione di idrogeno sono:
reforming a vapore
elettrolisi
Nel reforming a vaporel'idrogeno viene separato dagli idrocarburi mediante alte temperature e l'aggiunta di vapore acqueo. Tuttavia, ciò lascia dietro di sé dei composti di carbonio, il che significa che l'idrogeno non può essere prodotto senza emissioni.
Nell' elettrolisil'acqua viene scomposta nei suoi componenti mediante un processo chimico che utilizza l'energia elettrica. Nel processo si producono ossigeno e idrogeno. Se l'idrogeno viene prodotto durante l'elettrolisi utilizzando energia elettrica proveniente da fonti rinnovabili, si parla di idrogeno green. L'idrogeno può quindi essere immagazzinato in varie forme.
Nella produzione di idrogeno sono necessari un monitoraggio e un controllo costanti.
Connettività per la produzione di idrogeno green
I componenti HARTING svolgono un ruolo decisivo nella scalabilità dei sistemi di elettrolisi, riducendo la complessità e aumentando l'efficienza. Per soddisfare i requisiti specifici dei sistemi di elettrolisi, la nostra azienda sviluppa soluzioni di connettività personalizzate. Sono particolarmente importanti perché le fluttuazioni della temperatura richiedono un monitoraggio continuo di tutti i segnali di processo, come pressione, temperatura e flusso. Inoltre, le nostre opzioni di connettività corrispondenti consentono un monitoraggio affidabile della tensione anche a temperature ambientali elevate, contribuendo alla stabilità e alla sicurezza dell'intero sistema.
Stoccaggio e trasporto dell'idrogeno
Il trasporto dell'idrogeno avviene per ferrovia o su strada in unità di stoccaggio mobili.
Esistono vari modi per immagazzinare l'idrogeno:
In forma gassosa, in serbatoi pressurizzati o in caverne sotterranee ad alta pressione
In forma liquida, in serbatoi criogenici isolati, a una temperatura di -253 °C
Assorbito in solidi adatti, come il carbonio o alcuni metalli (accumulo di idruri metallici)
Assorbito in idonei supporti liquidi, ad esempio olio (supporto organico liquido per l'idrogeno)
A seconda dello stato aggregato o del mezzo di trasporto, l'idrogeno immagazzinato può essere trasportato, ad esempio, su camion, nave o ferrovia.
Lo stoccaggio dell'idrogeno è un aspetto fondamentale della transizione energetica. L'obiettivo è quello di rendere questo versatile vettore energetico disponibile per un'ampia gamma di applicazioni. Di seguito spieghiamo perché lo stoccaggio dell'idrogeno è così importante:
Versatilità: dalla mobilità all'industria e all'approvvigionamento energetico, l'idrogeno può essere utilizzato in diversi settori. È un elemento chiave nello sviluppo di un'infrastruttura energetica integrata e sostenibile.
Conversione in elettricità: Secondo le attuali necessità del momento, ad esempio in inverno o in assenza di vento, lo stoccaggio dell'idrogeno consente di riconvertirlo in energia elettrica. L'idrogeno può poi essere immesso nella rete elettrica. Ciò contribuisce a garantire la sicurezza dell'approvvigionamento energetico e a ridurre la dipendenza dai combustibili fossili.
Decarbonizzazione dell'industria: L'idrogeno è un modo per rifornire di una fonte di energia pulita le grandi fabbriche che prima dipendevano dal gas naturale e dal carbone. Si tratta di un passo importante verso la riduzione delle emissioni di gas serra.
Tecnologie di propulsione: L'idrogeno può essere utilizzato come carburante per una varietà di veicoli, tra cui automobili, camion, navi e persino razzi. Ciò contribuisce a ridurre l'impatto ambientale del trasporto.
Lo stoccaggio dell'idrogeno non è quindi solo una necessità tecnica, ma anche un approccio strategico per un futuro sostenibile, resiliente e a basse emissioni di carbonio.
Connettività per lo stoccaggio e il trasporto dell'idrogeno
Abbiamo grande esperienza nel proporre soluzioni per la connettività nel settore dei trasporti, con unità di stoccaggio mobili progettate per soddisfare le esigenze dinamiche del settore. Le nostre offerte sono personalizzate per garantire un'integrazione su misura e di minimo ingombro, consentendo un monitoraggio efficiente di parametri critici come temperatura, pressione e posizione delle valvole.
Comprendendo l'importanza della sicurezza, forniamo anche soluzioni Ex-i a sicurezza intrinseca adatte a tutti i tipi di segnali. Questo garantisce che i nostri sistemi possano essere utilizzati in ambienti in cui la sicurezza è un fattore di primaria importanza. Inoltre, offriamo la possibilità di controllare le valvole tramite connessioni pneumatiche, aggiungendo un ulteriore livello di precisione e affidabilità alle nostre soluzioni.
Il nostro impegno per la personalizzazione e l'ottimizzazione dello spazio è ulteriormente esemplificato dai nostri box di connettività, disponibili sia in acciaio inox (gradi V2A e V4A) che in acciaio verniciato a polvere. Questi box sono progettati per fornire opzioni di connettività robuste ed efficienti in termini di spazio che si integrano perfettamente nell'infrastruttura esistente.
Cassetta di monitoraggio personalizzata per le unità di stoccaggio mobili.
Cassetta di monitoraggio personalizzata per l'impiego sia nella tecnologia ferroviaria che in campo marino.
Uso dell'idrogeno
Le tecnologie dell'idrogeno svolgono un ruolo significativo nella transizione energetica e offrono un'ampia gamma di applicazioni potenziali. L'idrogeno prodotto può essere utilizzato nelle celle a combustibile per generare energia elettrica. Questo processo utilizza la cosiddetta combustione a freddo, in cui la reazione controllata dell'idrogeno con l'ossigeno avviene nella cella a combustibile. Questo produce tensione elettrica, che a sua volta può essere utilizzata. L'unica "scoria" è acqua: non vengono rilasciate ulteriori emissioni.
Celle a combustibile sono una componente fondamentale. Questa tecnologia è utilizzata principalmente in veicoli a celle a combustibileche rappresentano un'alternativa ecologica ai motori a combustione convenzionali.
Combinato impianti di produzione di calore ed energia (CHP) utilizzare l'idrogeno per generare contemporaneamente elettricità e calore. Sono particolarmente importanti per l'approvvigionamento energetico decentralizzato. Offrono una soluzione efficiente per la fornitura di energia agli edifici e possono contribuire a stabilizzare la rete elettrica.
Nell'industria, l'idrogeno viene utilizzato come agente riducente nella produzione di acciaio per ridurre le emissioni diCO2. L'idrogeno viene utilizzato anche in altri processi ad alta temperatura per rendere la produzione industriale più sostenibile.
Inoltre, l'idrogeno viene utilizzato in caldaie o sistemi di riscaldamento per generare calore ecologico. Ciò contribuisce a ridurre le emissioni di gas serra e a sostenere la transizione verso un'economia a basse emissioni di carbonio.
La ricerca nel settore dell'aviazione e del trasporto marittimo mostra il potenziale dell'idrogeno come combustibile che potrebbe portare a una significativa riduzione delle emissioni di gas serra. Si tratterebbe di un passo in avanti importante verso la mobilità sostenibile.
In breve, le tecnologie dell'idrogeno offrono un'ampia gamma di applicazioni che contribuiscono alla decarbonizzazione di vari settori e supportano la transizione energetica. Sono una componente essenziale nel percorso verso un futuro sostenibile e rispettoso del clima.
Vantaggi delle tecnologie a idrogeno
I vantaggi delle tecnologie dell'idrogeno sono molteplici e offrono un grande potenziale per un futuro energetico sostenibile. Alcuni tra i più importanti sono: