Hidrogênio: fonte de energia segura ou um desafio explosivo?

Armin Glaser, vice-presidente de Estratégia e Cooperação

(A palavra falada prevalecerá)

O hidrogênio será o transmissor de energia do futuro. Suas possibilidades de uso são mútiplas: ele é usado, por exemplo, nas indústrias siderúrgica, química, de vidro e de mobilidade, como combustível para veículos com célula de combustível ou para a reconversão. A desvantagem da fonte de energia: o gás não tem cor nem cheiro, mas é altamente inflamável. Por isso, a produção e o manuseio requerem importantes medidas de segurança e sistemas de monitoramento seguros. O que está cada vez mais evidente: a aceitação comercial de novas tecnologias está diretamente relacionada aos seus riscos e à resolução de possíveis falhas. Portanto, nesse novo campo de aplicação também vale a pena considerar a experiência de mais de 40 anos de história na atuação com segurança funcional na indústria.

A Pilz, com suas soluções de automação, torna possível o uso seguro e econômico do hidrogênio, inclusive em toda a cadeia de valor da fonte de energia: da produção do hidrogênio nos eletrolisadores, seu armazenamento e transporte até o uso em células de combustível ou queimadores industriais.

Armazenamento e transporte eficientes e seguros
Para que o hidrogênio possa ser transportado, ele é fortemente comprimido e levado sobre trilhos, água ou rodovias dentro de tanques especiais de alta pressão. Alterações rápidas de pressão – como as ocorridas durante o abastecimento ou o esvaziamento do hidrogênio, ou em caso de oscilações de temperatura – podem resultar no surgimento de novas tensões no material de ligação do recipiente de transporte. A consequência: delaminação do material (suas camadas desprendem-se umas das outras), redução na vida útil do recipiente pressurizado, vazamentos e, no pior dos casos, explosões. Para proteger os tanques de hidrogênio e, principalmente, as pessoas presentes nos pontos de transferência, são necessárias medidas de segurança especiais para o abastecimento e o esvaziamento dos tanques.  

Os comandos comprovados e seguros da Pilz monitoram esses processos de transferência de forma confiável por meio do processamento de valores analógicos à prova de falhas. Em caso de erros, eles também interrompem o processo de abastecimento ou esvaziamento. Em Bremerhaven, na Alemanha, a empresa GP JOULE aproveita as soluções de segurança da Pilz. A empresa converte o excedente da energia eólica gerada em hidrogênio neutro em CO2, que é armazenado em tanques dentro de caminhões reboque especiais que, por sua vez, levam o gás altamente inflamável para os postos de hidrogênio da cidade. Lá, veículos como os ônibus de Bremerhaven, entre outros, podem ser abastecidos com a energia verde. O abastecimento e o esvaziamento dos contêineres pressurizados são realizados facilmente em todos os pontos de entrega, com rapidez e, acima de tudo, segurança.  

”Precisão técnica de segurança”: valores de medição com precisão de 1%
Os valores do processo, críticos para o abastecimento ou o armazenamento de H2, são registrados por sensores analógicos seguros e lidos por um controlador de segurança. A precisão técnica da segurança é decisiva para o monitoramento da pressão na faixa de 0 a 1.000 bar, a fim de garantir a função de toda a cadeia de monitoramento segura. Análises de risco em reabastecimentos de reboques tubulares revelaram que apenas uma precisão de 1% (neste caso, 10 bar) é capaz de atender às prescrições de segurança.

Na prática, o valor indicado pela resolução do valor analógico com frequência é considerado suficiente. Esse valor pode até aparecer dentro de uma faixa aceitável nas fichas técnicas, mas não pode ser usado automaticamente para a concepção da segurança! Vale a pena olhar mais de perto!

Após o registro dos valores do processo, não se deve apenas monitorar se eles ficaram dentro dos limites absolutos (estáticos); o mais importante é identificar sua oscilação dinâmica e limitá-la, se necessário. Para isso, são necessárias funções de monitoramento ainda mais complexas, como um monitoramento seguro de gradientes, por exemplo. Com seu módulo de software “Monitoramento seguro de rampas”, os controladores de segurança verificam o cumprimento dos parâmetros relevantes dos respectivos valores críticos ascendentes e descendentes em caso de alterações de pressão e temperatura e, assim, a velocidade de enchimento e esvaziamento do hidrogênio. Se um desses valores ascendentes ficar acima ou abaixo do limite, o controlador seguro dispara a reação necessária, por exemplo, limita um regulador ou compressor ou, ainda, fecha completamente uma válvula.

Uma abordagem holística para Safety e Security
As soluções de automação são capazes de complementar adequadamente propriedades de segurança clássicas dos componentes da indústria de hidrogênio que são dimensionadas mecanicamente. Assim, a segurança funcional sempre considera a reação segura do processo durante todo o ciclo de vida. A OT Security protege a disponibilidade de instalações e máquinas contra manipulação e operação incorreta. O foco é a proteção dos dados das instalações e o controle de quem tem acesso ao processo. Essas funções são fundamentais, principalmente no trabalho em instalações com infraestruturas críticas.

A Pilz também está convencida de que apenas a consideração antecipada e holística da segurança de máquinas (Safety) e de TI (Security) pode garantir a proteção completa na indústria de hidrogênio. Esse setor ainda em desenvolvimento pode se beneficiar da experiência de longa data da indústria.