Flow regeling bij waterstof productie

Waterstof is een hot topic de laatste tijd. We zien toepassingen in de traditionele industrie maar ook steeds meer in de duurzame energiemarkt. Flowmeters spelen een belangrijke rol bij het produceren van waterstof. Betrouwbare en nauwkeurige meetwaarden zijn essentieel in dit proces. Al vele jaren leveren wij flowmeters aan de firma HyGear in Arnhem (NL) die worden gebruikt in hun stoomreforming units.

We gingen in gesprek met Ellart de Wit, CTO van HyGear, om meer te leren over deze interessante markt, de stoomreforming units die ze ontwikkelen en de rol van onze flowmeters in dit proces.

HyGear methaan reforming stoomunit met flowmeters

Wat doet Hygear met waterstof?

“HyGear is van huis uit een bedrijf dat chemische installaties bouwt, met focus op waterstof.
Zo zijn we in 2002 begonnen. In die tijd was waterstof een grote belofte als brandstof voor auto’s, en hierop hebben we ingespeeld. Waterstof heeft veel positieve eigenschappen, maar één ding is lastig: vervoer. Het gas is immers heel licht, en je kunt het niet vloeibaar maken onder druk.

De uitdaging is dan ook om het transport zoveel mogelijk te beperken. Dit kan door de waterstof zoveel mogelijk lokaal te produceren. In de beginjaren deden we dat door turnkey-systemen aan onze klanten te leveren, die hiermee zelf waterstof kunnen produceren. De laatste jaren positioneren we ons meer als echte gasleverancier, waarbij klanten waterstof per kilogram kopen als ‘gas as a service’, met het hele servicepakket er omheen.”

Meer over Hygear

Leveren jullie ook waterstof voor duurzame energietoepassingen?

“Het grootste deel van onze klanten komt nu nog uit de traditionele industrie:

Fabrieken voor vlakglas en metaalbedrijven gebruiken waterstof vooral als schutgas bij processen waar geen zuurstof bij mag komen.
De voedingsmiddelenindustrie gebruikt waterstof bij het hydrogeneren of harden van olie om vetten te maken.
Waterstofauto’s komen op als klant, maar dat is nog relatief nieuw.

In al deze gevallen moet waterstof heel zuiver zijn, zonder verontreinigingen.”

“Als trend zien we de vraag naar waterstof op meerdere vlakken toenemen. Zo heeft de traditionele industrie steeds meer waterstof nodig van hoge kwaliteit. Daarnaast zie je steeds meer duurzame energietoepassingen met waterstof, zoals het voeden van brandstofcellen voor auto’s. Ook zien we waterstof op steeds meer nieuwe plekken gebruikt worden. Bijvoorbeeld in het binnenland, ver van de kust en dus ver vanaf chemische clusters waar waterstof als (rest)product vrijkomt.”

De service die verleend wordt vanuit Bronkhorst is uitmuntend! - Ellart de Wit, CTO HyGear

En hoe staat het met waterstof auto’s?

“Op dit moment zien we nog een aantal uitdagingen bij het vullen van waterstofauto’s. Waar bij processen in de industrie het gasverbruik behoorlijk gelijkmatig is, is het vullen van voertuigen wat lastiger. Het gaat daarbij in korte tijd om hele hoge drukken en debieten, vooral bij de start van het vullen, waarna dit vullen steeds langzamer gaat. De hoeveelheid getankte waterstof moet hierbij wel steeds nauwkeurig gecontroleerd en gemeten worden, zodat de automobilist aan de pomp de juiste prijs betaalt.”

Wat zijn stoomreforming units?

“Eén van HyGears oplossingen om lokaal waterstof te maken is via herplaatsbare stoomreforming units. Bij stoomreforming reageert Methaan (uit aardgas) bij hoge druk en temperatuur met stoom tot een mengsel van vooral waterstof en kooldioxide. Hieruit wordt de gewenste waterstof met pressure swing adsorption (PSA) gemaakt. Bij deze vorm van lokale waterstofproductie is het handig dat aardgaspijpleidingen al overal ter wereld liggen - waardoor deze grondstof goedkoop te transporteren is. Je kunt kiezen om aardgas, biogas of groen gas te gebruiken, al dan niet met CO₂-afvang. De klanten kunnen zo zelf bepalen of ze grijze, blauwe of groene waterstof willen hebben.

HyGear 'HyGEN' proces flow

De crux bij deze stoomreforming units is dat alle benodigde modules voor de kraakinstallatie, de stoomvorming en de zuiveringsstappen geïntegreerd zijn, en zonder ingrijpen van buitenaf continu blijven functioneren. Bij het opstarten en bij continu draaien.

Het systeem heeft geen operator, is volledig zelfsturend en kan snel schakelen. Het werkt net als een tube trailer met waterstofcilinders, waarvan je alleen maar de kraan hoeft open te draaien om waterstof te leveren. In een snel veranderende wereld met steeds kortere leveringscontracten biedt zo’n herplaatsbaar stationair systeem de nodige flexibiliteit.”

Flowmeters voor betrouwbare en nauwkeurige meetwaarden

“Sinds het begin van de ontwikkeling van deze units werken we met flowmeters van Bronkhorst. Deze flowmeters zitten op twee plekken in het proces. Bij het laten reageren van methaan met stoom moeten we weten hoeveel we toevoeren. Voor methaan gebruiken we thermische massflowcontrollers van Bronkhorst met een flowbereik tot 500 liter methaan per minuut. Stoom doen we op een andere manier. Aan de uitgang van het systeem meten we hoeveel waterstof eruit komt, en hiervoor gebruiken we thermische massflowmeters van Bronkhorst met een flowbereik van 90 tot 250 Nm³ waterstof per uur. Omdat het systeem lokaal staat – dit kan maar zo in een heel afgelegen oord zijn - is het belangrijk dat de flowmeters en flowregelaars betrouwbaar zijn. We moeten van de gemeten waarde op aan kunnen. Aan de meetkant is naast betrouwbaarheid ook nauwkeurigheid van belang, want op basis van de hoeveelheid geleverde waterstof moet de klant uiteindelijk de rekening betalen.”

Bronkhorst levert de flowbereiken die wij nodig hebben met een hoge betrouwbaarheid. - Ellart de Wit, CTO HyGear

Bronkhorst flowmeters voor waterstof applicaties

Bronkhorst levert regelmatig flowmeters en verdampingssystemen voor verschillende processen binnen de waterstofmarkt. Denk daarbij aan flow oplossingen voor bevochtiging van brandstofcellen, lektesten, Power-to-gas applicatie, opslag van waterstof in metaalhydride en opslag van waterstof met vloeibare biologische dragers (LOHC). Hiervoor worden veelal onze thermische massflowmeters voor gebruikt en CEM verdampingssystemen.

Waterstof toepassingen waar Bronkhorst flowmeters kunnen worden gebruikt