Wir befinden uns in einer sehr spannenden Phase für den globalen Wasserstoffmarkt. Brennstoffzellen, Elektrolyseure (Geräte, die Wasser in Wasserstoff- und Sauerstoffmoleküle aufspalten) und Tankstellen sind über das Prototypenstadium hinausgewachsen und bieten der Industrie Anreize, sich zu vergrößern. Die Konzentration auf nur einen Teil dieses Marktes, die Brennstoffzelle, verdeutlicht die Möglichkeiten: Die durchschnittliche jährliche Wachstumsrate (CAGR) des globalen Wasserstoff-Brennstoffzellenmarktes wird für den Zeitraum von 2022 bis 2029 auf robuste 45,3 Prozent prognostiziert, mit einem prognostizierten Marktwert von 17,88 Milliarden Dollar in diesem Zeitraum.
Es gibt jedoch keine Garantie dafür, dass dieses Wachstumsniveau erreicht wird. Im Jahr 2020 wurden in den Vereinigten Staaten weniger als 16.000 Brennstoffzellen-Elektrofahrzeuge (FCEVs) verkauft, was einen Rückgang gegenüber dem Vorjahr bedeutet. Grüner oder emissionsarmer Wasserstoff macht immer noch weniger als 1 Prozent der gesamten Wasserstoffproduktion aus und ist sehr teuer in der Herstellung. In der Zwischenzeit muss die Zahl der Tankstellen rasch zunehmen, um die Nachfrage auf dem FCEV-Markt anzukurbeln. Es gibt viel zu tun, wenn die Wasserstofftechnologie bis 2050 einen Anteil von 6 Prozent an der kumulierten globalen Emissionsreduzierung haben soll.
Um das Risiko zu beherrschen und ehrgeizige, komplexe Wasserstoffproduktionsprojekte zu verwirklichen, brauchen wir starke Partnerschaften zwischen Innovatoren und Automatisierungsexperten.
Die Innovatoren, die daran arbeiten, die Wasserstofftechnologie skalierbar, effizienter und rentabler zu machen, gehen immer noch ein erhebliches Risiko ein. Ausrüstungshersteller und Endnutzer müssen oft schon die Produktion hochfahren, während sie noch an der Technik von Komponenten und Komplettlösungen feilen. Um das Potenzial des Wasserstoffs in dem engen Zeitrahmen unserer ehrgeizigen Klimaziele auszuschöpfen, brauchen wir eine konzentrierte Anstrengung aller Beteiligten.
Automatisierungsexperten werden bei der Entwicklung jeder Komponente der Wasserstoff-Wertschöpfungskette eine entscheidende Rolle spielen. Von der Erhöhung der Elektrolyseur-Kapazität bis hin zur effizienten Kraftstoffspeicherung und der sicheren Abgabe an Tankstellen mit hohem Durchfluss werden die Produkte und das Fachwissen von Unternehmen wie Emerson für die Risikominderung in jedem Entwicklungsstadium von entscheidender Bedeutung sein.
Darüber hinaus muss der Automatisierungsansatz ganzheitlich sein. Er muss Messgeräte umfassen, die für den Umgang mit einer leichten, flüchtigen Kraftstoffquelle wie Wasserstoff geeignet sind, Softwarelösungen, die eine vorausschauende Wartung und Echtzeiteinblicke in die Leistung ermöglichen, sowie zuverlässige Dienstleistungen, die OEMs und Endanwender bei der Entwicklung und Wartung ihrer Produkte und Lösungen unterstützen können.
Im Folgenden finden Sie vier Möglichkeiten, wie ein starker Automatisierungspartner die Entwicklung des Wasserstoffmarktes unterstützen und gleichzeitig die kurz- und langfristigen Kosten kontrollieren kann:
1. Unterstützung bei der Anpassung von Design und Kapazität an die Marktnachfrage
Ein vielversprechender Markt ist eine große Chance, aber er übt auch Druck auf eine Branche aus, der es an einer soliden Infrastruktur und etablierten Lösungen mangelt. Eine Partnerschaft mit einem Automatisierungsexperten, der bereits viele Produkte für Wasserstoffanwendungen im Einsatz hat, kann die Entwicklung auf Kurs halten.
Bei Protonenaustauschmembran-Elektrolyseuren (PEM-Elektrolyseure), die in grünen Wasserstoffprojekten eingesetzt werden, hängt die maximale Effizienz beispielsweise von der hochpräzisen Messung der Sauerstoff- und Wasserstoffproduktion ab, wenn diese Produktgase den Elektrolyseurstapel verlassen. Werkzeuge, die eine präzise Druckregelung ermöglichen, wie z. B. ein elektropneumatischer PID-Regler, sind der Schlüssel zu diesem Prozess.
Hersteller von Elektrolyseuren können Lösungen mit mehr Vertrauen entwickeln, wenn sich die von ihnen gewählten Produkte in anderen Anwendungen bewährt haben. So wurden beispielsweise Regler und Steuerungen von Emerson in weltraumgestützten Raketen und in der Internationalen Raumstation eingesetzt, wobei strenge militärische und internationale Standards eingehalten wurden. Diese bewährte Leistung kann Herstellern von Wasserstoffinfrastrukturen helfen, Paketlösungen und Plug-and-Play-Betrieb zu entwickeln, wodurch die Testzeit verkürzt und eine Skalierung des Betriebs möglich wird.
2. Neue Projekte im Zeit- und Kostenrahmen halten
Selbst mit bewährten Instrumenten in etablierten Branchen kann es schwierig sein, die Produktion zu optimieren und die Kosten zu kontrollieren. In fast allen Bereichen der Wasserstofftechnologie werden Prototypen erstellt und neue Lösungen getestet, wobei die Betriebs- und Kapitalkosten genau im Auge behalten werden müssen.
Führende Automatisierungsunternehmen, die leistungsstarke digitale Tools und Simulationssoftware anbieten, können diese Hersteller bei der Erstellung digitaler Zwillinge und der Optimierung einer physischen Umgebung unterstützen, bevor diese in Betrieb genommen wird. Dies kann fortschrittliche Tests vor der Inbetriebnahme und Möglichkeiten zur Schulung des Bedienpersonals mit minimalen Auswirkungen auf den laufenden Prozess beinhalten. Sowohl Wasserstoff-OEMs als auch Endverbraucher können durch die Einsparung von Zeit und Kosten bei der Inbetriebnahme stark profitieren.
Bedenken Sie beispielsweise, dass PEM-Elektrolyseure sowohl in Bezug auf die Investitions- als auch auf die Betriebskosten immer noch viel teurer sind als ihre Pendants auf Basis fossiler Brennstoffe. Die Regierungen finanzieren einige
Regierungen finanzieren einige Großprojekte, um die Stückkosten zu senken, aber um eine schnelle Skalierung zu erreichen, müssen die Produktionskosten gesenkt werden. Kosteneffiziente Automatisierung und kompakte, integrierte Plug-and-Play-Lösungen können dazu beitragen, den Weg für die Ausweitung der grünen Wasserstoffproduktion zu ebnen.
3. Bereitstellung fortschrittlicher Technologieplattformen zur Überwachung der Leistung von Wasserstoffanwendungen
Einmal in Betrieb, hängt jeder Teil der Wasserstoff-Wertschöpfungskette von einer effizienten Leistung ab, um wirtschaftlich lebensfähig zu bleiben. Gegenwärtig werden Ausfallzeiten von Wasserstofftankstellen in der Regel durch eine defekte Komponente wie einen Kühler, einen Luftkompressor oder ein Ventil verursacht. Das Potenzial von Wasserstoff als alternativer Kraftstoff hängt von der Zuverlässigkeit der Komponenten und regelmäßigen Wartungsmaßnahmen ab, die ungeplante Ausfallzeiten minimieren oder verhindern können. Kraftwerksbetreiber benötigen Echtzeitdaten und Einblicke in ihre Systeme, um den Betrieb zu optimieren und die Einhaltung von Emissions- und Sicherheitsstandards zu gewährleisten.
Automatisierungsexperten können diese Ziele unterstützen, indem sie Sensorsysteme bereitstellen, die den Zustand pneumatischer Komponenten überwachen, Leckagen erkennen und den kostspieligen Druckluftverbrauch optimieren. Das Sammeln umfangreicher Daten auf intelligenten Plattformen mit Open-Source-Software wird den Betreibern auch dabei helfen, die Entscheidungsfindung und die vorausschauende Wartung in jeder Phase zu verbessern und gleichzeitig den Fahrern die gleiche zuverlässige Erfahrung zu bieten, die sie von Tankstellen mit Diesel- und Gaskraftstoff erwarten.
4. Gewährleistung der Sicherheit in flüchtigen Umgebungen
Da Wasserstoff leicht und brennbar ist, stellt er überall dort ein Sicherheitsrisiko dar, wo ein Leck auftritt. Die Sicherheitskontrollen müssen bei jeder Anwendung einem hohen Standard entsprechen.
In Tankstellen kann Wasserstoff plötzlichen und extremen Druck- und Temperaturschwankungen ausgesetzt sein. Ohne hochwertige Instrumente ist die Wahrscheinlichkeit von externen Leckagen, Tankschäden und unsicherer Wärmeeinwirkung sehr viel größer.
Eine Tankstelle besteht aus einem Netz von Ventilen, Druckreglern, Absperrventilen und anderen Instrumenten, die Pufferspeicher, Kältemaschinen, Zapfsäulen und den Fahrzeugtank miteinander verbinden. Die Beschaffung von Komponenten, die über umfangreiche Erfahrungen in der Praxis verfügen und getestet wurden, kann dazu beitragen, die Einhaltung der Sicherheitsvorschriften und eine hohe Zuverlässigkeit zu gewährleisten.
Darüber hinaus kann die Zusammenarbeit mit einem Automatisierungsanbieter, der ebenfalls in die Wasserstoff-Wertschöpfungskette investiert und sich auf die Sicherheit der Automatisierung konzentriert, zu Kosteneinsparungen und Qualitätskontrolle in jeder Phase eines Projekts führen.
Die Zeit des Wasserstoffs ist jetzt
Chancen, Dringlichkeit und aktive Investitionen haben die Wasserstoffbranche auf eine spannende neue Wachstumsphase vorbereitet. Wie in jedem anderen Markt wird es Gewinner und Verlierer geben. Erstausrüster und Endverbraucher brauchen Automatisierungsanbieter mit einem umfassenden Angebot, fundiertem Fachwissen, Flexibilität und einer Verpflichtung zur Sicherheit. Es gibt viele Faktoren, die uns helfen können, unsere Ziele für saubere Energie zu erreichen. Die starke Partnerschaft von Automation mit den Wasserstoffproduzenten ist für ein frühes und nachhaltiges Wachstum unerlässlich.
