Trong bối cảnh toàn cầu đang đẩy mạnh nỗ lực phi phát thải, Hydro (Hydrogen) đã vươn mình trở thành chìa khóa chiến lược để hiện thực hóa mục tiêu Net Zero. Theo Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IEA), số lượng dự án Hydro đã tăng 50% chỉ riêng trong năm 2023. Nếu mọi dự án theo đúng kế hoạch, sản lượng có thể đạt 38 triệu tấn mỗi năm vào năm 2030. Để đáp ứng quy mô này, các doanh nghiệp cần những giải pháp điều khiển thông minh, an toàn và linh hoạt vượt xa các kiến trúc truyền thống.
1. Khi Hydro đặt ra những thách thức mới cho hệ thống điều khiển
Hydro là một nguyên tố "khó tính" với đặc tính phân tử nhỏ, dễ cháy và yêu cầu điều kiện lưu trữ khắc nghiệt (áp suất cao hoặc nhiệt độ cực thấp). Những hệ thống điều khiển cố định cũ không còn đủ khả năng đáp ứng.
Đây là lúc các nền tảng điều khiển hiện đại dựa trên PC-based automation của Beckhoff Automation cho thấy sự khác biệt. Thay vì chia cắt điều khiển, giám sát và phân tích dữ liệu thành các hệ thống rời rạc, Beckhoff tích hợp tất cả trên một nền tảng thống nhất, linh hoạt và mở rộng.
- Điều khiển chính xác: Trong ứng dụng điện phân, hệ thống cho phép kiểm soát lặp lại và chính xác các biến số như điện áp, dòng điện, nhiệt độ và áp suất.
- Dữ liệu thời gian thực: Giúp duy trì quá trình tách điện hóa trong dải dung sai cho phép để đạt hiệu suất cao nhất.
- Bảo trì dự báo: Tích hợp các chức năng phân tích, thu thập dữ liệu liên tục để phát hiện sớm các dấu hiệu xuống cấp của thiết bị trước khi xảy ra sự cố.
2. Linh hoạt từ lưu trữ đến phân phối Hydro
2.1 Từ sản xuất đến lưu trữ
Sau khi được tạo ra, hydro có thể được lưu trữ dưới nhiều dạng khác nhau như khí nén, hydro hóa lỏng ở nhiệt độ siêu thấp hoặc hấp thụ trong kim loại hydride. Mỗi phương thức đều đặt ra những yêu cầu riêng biệt về quản lý nhiệt và điều khiển áp suất.
Các hệ thống lưu trữ hydro tiên tiến, tiêu biểu như giải pháp metal hydride của GKN Hydrogen, đòi hỏi khả năng giám sát và đồng bộ nhiều điểm đo cùng lúc. Nền tảng điều khiển của Beckhoff cho phép theo dõi liên tục nhiệt độ và áp suất tại nhiều vị trí trong hệ thống, đảm bảo quá trình nạp – xả hydro diễn ra an toàn và hiệu quả ngay cả khi điều kiện vận hành thay đổi.
2.2 Phân phối Hydro
Ở khâu phân phối, đặc biệt là hạ tầng tiếp nhiên liệu hydro cho giao thông và công nghiệp nặng, yêu cầu còn khắt khe hơn. Việc nạp hydro ở áp suất lên tới 700 hoặc thậm chí 1.000 bar đòi hỏi hệ thống điều khiển phải phản ứng trong tích tắc. Giải pháp của Beckhoff thực hiện song song việc thu thập dữ liệu cảm biến, phát hiện rò rỉ, kích hoạt logic an toàn và truyền dữ liệu lên nền tảng đám mây.
Nhờ khả năng kết nối và phân tích dữ liệu theo thời gian thực, các nhà vận hành như Nel Hydrogen có thể giám sát không chỉ một trạm mà toàn bộ mạng lưới hạ tầng hydro, từ đó tối ưu bảo trì, giảm thời gian dừng máy và nâng cao độ tin cậy của hệ thống.
3. An toàn là ưu tiên số một
Trong toàn bộ chuỗi giá trị hydro, an toàn luôn là yếu tố ưu tiên số một. Đây cũng chính là lý do kiến trúc mở, linh hoạt nhưng vẫn đảm bảo an toàn cao của Beckhoff Automation được đánh giá cao.
Hệ thống cho phép tích hợp đa dạng cảm biến, cơ cấu chấp hành và thiết bị edge, đồng thời dễ dàng mở rộng hoặc nâng cấp khi công nghệ và tiêu chuẩn an toàn thay đổi. Hệ thống tự động hóa của Beckhoff tích hợp đầy đủ các lớp an toàn chức năng (functional safety), xử lý tín hiệu an toàn song song với dữ liệu quá trình. Bên cạnh đó, các module I/O an toàn nội tại (intrinsically safe) cho phép lắp đặt trong khu vực có nguy cơ cháy nổ, giảm đáng kể độ phức tạp khi triển khai và phù hợp với các nhà máy hydro quy mô lớn trong tương lai.
Khi hydro ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong năng lượng tái tạo, giao thông và công nghiệp nặng, vai trò của công nghệ điều khiển trở nên mang tính quyết định. Với hệ sinh thái điều khiển PC-based toàn diện, Beckhoff Automation đang góp phần xây dựng các hệ thống hydro an toàn hơn, hiệu quả hơn và sẵn sàng mở rộng theo lộ trình Net Zero toàn cầu. Trong một thị trường tăng trưởng nhanh nhưng rủi ro cao, tự động hóa tiên tiến không còn là lợi thế cạnh tranh, mà đã trở thành yêu cầu nền tảng cho tương lai năng lượng sạch.
