Automazione avanzata per microreti a idrogeno decentralizzate

H2 Powercell e Beckhoff collaborano per implementare l'H2PowerCube, un sistema basato su container che combina elettrolizzatori, celle a combustibile e sistemi di accumulo a batteria per la fornitura di energia decentralizzata. Questa soluzione tecnica affronta il problema della stabilità operativa delle reti elettriche in applicazioni quali stazioni di rifornimento di idrogeno, microreti industriali e complessi progetti di accoppiamento settoriale.

Sfide operative e ruoli di cooperazione
L'integrazione di fonti di energia rinnovabile fluttuanti richiede sistemi di accumulo robusti. H2 Powercell costruisce sistemi di ingegneria di processo modulari per sostituire i progetti di impianti a idrogeno rigidi e monolitici. Questa modularità strutturale richiede un'architettura di automazione in grado di elaborare notevoli volumi di dati in tempo reale critico, sincronizzando al contempo complessi processi termodinamici. Beckhoff fornisce la tecnologia di automazione industriale necessaria, fungendo da fornitore del sistema di controllo per gestire le dinamiche del sistema entro i limiti fisici di un singolo container.




Architettura del sistema e integrazione tecnica
L'H2PowerCube collega in cascata fino a 24 moduli elettrolizzatori per raggiungere una capacità di 1,2 megawatt. Il centro topologico di questo sistema in container è il PC industriale ultracompatto Beckhoff C6015. Dotato di un processore quad-core, il controller sincronizza i processi di elettrolisi e di generazione di energia con una latenza minima. L'acquisizione dei segnali è gestita in modo decentralizzato tramite i terminali EtherCAT, che collegano tutti i sensori di temperatura, pressione e flusso necessari per ridurre al minimo il cablaggio fisico.

L'architettura software, basata sulla suite di automazione TwinCAT, gestisce la programmazione orientata agli oggetti in conformità allo standard IEC 61131-3, consentendo la modularità del software parallelamente al ridimensionamento dell'hardware fisico.




Sicurezza preventiva e interfacce di distribuzione
Invece di utilizzare i tradizionali involucri resistenti alla pressione per le zone di protezione contro le esplosioni, il sistema si affida a un monitoraggio attivo integrato direttamente nel livello di automazione. Un sistema di ventilazione ridondante e sensori di rilevamento dei gas sono controllati tramite terminali I/O di sicurezza e il protocollo Safety over EtherCAT per prevenire la formazione di atmosfere esplosive. Distribuito come unità autonoma, il container si connette all'infrastruttura digitale e ai sistemi fisici esistenti attraverso cinque interfacce standard: idrogeno, energia elettrica, teleriscaldamento, acque reflue e accesso remoto. La comunicazione con i sistemi periferici utilizza protocolli industriali standard, tra cui OPC UA e Modbus TCP.

Efficienza del processo e impatto previsto
L'ingegneria di processo utilizza un sistema termodinamico a circuito singolo in cui l'acqua di processo dell'elettrolisi funge da acqua di raffreddamento, consentendo di estrarre e distribuire il calore residuo operativo tramite un ciclo di controllo termico. Questa combinazione di hardware e software consente una gestione precisa dell'energia, immagazzinando l'energia elettrica in eccesso sotto forma di idrogeno e generando elettricità localmente su richiesta. L'infrastruttura di controllo installata pone le basi per la futura integrazione di strumenti di intelligenza artificiale progettati per il rilevamento di anomalie in tempo reale e l'analisi del ciclo di vita delle apparecchiature.

Edito da Aishwarya Mambet, redattrice di Induportals, con il supporto dell’IA.

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