IO-Link-Sensoren überwachen PEM-Elektrolyse

In Zeiten des fortschreitenden Klimawandels und der dringenden Notwendigkeit, fossile Energieträger zu ersetzen, rückt grüner Wasserstoff immer stärker in den Fokus. Als vielseitig einsetzbarer Energieträger, der ausschließlich mit erneuerbaren Energien wie Wind- oder Solarstrom hergestellt wird, gilt grüner Wasserstoff als einer der Hoffnungsträger für die Dekarbonisierung zentraler Sektoren wie Industrie, Schwerlastverkehr und Energieversorgung.

Ein zukunftsweisendes Wasserstoffprojekt, bestehend aus einem Elektrolyseur, einer Wasserstoff-Tankstelle und einer Trailer-Abfüllstation, wurde jüngst nur 10,5 km Luftlinie vom Hauptsitz von Jumo entfernt realisiert.

Elektrolyseure „Made in Germany“

Während lokale Erneuerbare-Energien-Anlagen grünen Strom liefern und die Wasserstoff-Tankstelle die emissionsfreie Betankung ermöglicht, übernimmt ein Elektrolyseur die Aufgabe, Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff zu spalten.

Als Hersteller von Elektrolysetechnologien liefert FEST aus Goslar die Polymerelektrolytmembran-Elektrolyseure (PEM), die das Herzstück der Wasserstoffproduktion bilden. Die containerisierten Anlagen sind auf maximale Effizienz, Sicherheit und Flexibilität ausgelegt. Aufgrund ihrer modularen Bauweise lassen sie sich an die Anforderungen des Standorts anpassen und ermöglichen eine skalierbare Produktion – von der Pilotanwendung bis zum großflächigen Wasserstoff-Hub. Der Hersteller bringt dabei nicht nur seine Technologie, sondern auch Erfahrung im Planen, Realisieren und Betreuen komplexer Wasserstoffprojekte ein.

Präzise Messwerte für eine wirtschaftliche Elektrolyse

Während der Elektrolyse wird Wasser unter Einsatz von Strom in Wasserstoff und Sauerstoff zerlegt, ein hochsensibler Vorgang, bei dem verschiedene Prozessgrößen exakt überwacht werden müssen. Schon kleinste Abweichungen können die Effizienz der Wasserstofferzeugung beeinträchtigen oder zu unerwünschten Nebenreaktionen führen.

Ein präzises Messen der Temperatur stellt beispielsweise sicher, dass die Elektrolysezellen stets im optimalen Betriebsbereich arbeiten und vor dem Überhitzen sowie Leistungsverlusten geschützt sind. Die Leitfähigkeit kontinuierlich zu kontrollieren, ist wiederum essenziell, um die Qualität des Elektrolyten zu gewährleisten und Ablagerungen oder Störungen frühzeitig zu erkennen. Fehlerfreie und stabile Messwerte sind daher unverzichtbar, um den PEM-Elektrolyseprozess sicher, wirtschaftlich und nachhaltig zu betreiben.

Sensoren lassen sich zentral parametrieren

Die Vorteile der IO-Link-Technologie zeigen sich bereits in den frühen Projektphasen, lange bevor der Elektrolyseur erstmals Wasserstoff produziert. Beim Planen und der Inbetriebnahme der Anlage spart die digitale Schnittstelle nicht nur Zeit, sondern reduziert auch die Komplexität: Anstelle aufwendiger Verdrahtungen mit separaten Leitungen für Energie und Sensordaten kommt ein standardisiertes Kabel mit M12-Steckern zum Einsatz, das sowohl Strom als auch digitale Messwerte überträgt. Dies verringert den Verdrahtungsaufwand je nach Anlage um bis zu 50 %.

Auch die Inbetriebnahme profitiert, da sich Sensoren zentral parametrieren lassen, Konfigurationen gespeichert und bei Bedarf schnell auf andere Geräte übertragen werden können. Das spart Zeit, ermöglicht, die Steuerungsumgebung reibungslos zu integrieren, und erhöht die Flexibilität, wenn die Anlage angepasst oder erweitert werden soll.

Sensoren für die Produktion von grünem Wasserstoff

Immer mehr Strom stammt aus erneuerbaren Quellen – damit wird grüner Wasserstoff als Schlüsselelement der Energiewende immer wichtiger. Das wechselnde Stromaufkommen erfordert flexible Elektrolyseure und damit präzise Mess- und Steuerungstechnik.

Neuer Sensor übernimmt gespeicherte Parameter

Im laufenden Betrieb zeigt IO-Link seine volle Leistungsfähigkeit. Die Sensoren liefern nicht nur präzise Messwerte, sondern auch umfangreiche Diagnosedaten in Echtzeit. So können beispielsweise Verschleißerscheinungen oder Abweichungen frühzeitig erkannt und gezielt behoben werden, was ein Vorteil für die Prozesssicherheit und Anlagenverfügbarkeit ist. Sollte ein Sensortausch notwendig sein, erkennt das System den neuen Sensor automatisch und übernimmt die gespeicherten Parameter, sodass ein schneller und fehlerfreier Austausch möglich ist. Ferndiagnose und Fernwartung werden durch IO-Link ebenfalls erleichtert: Betreiber und Servicetechniker können jederzeit auf die Sensorinformationen zugreifen, ohne vor Ort sein zu müssen.

Die Erfolgsgeschichte von IO-Link zeigt, dass die Technologie längst zum Standard in der industriellen Automatisierung geworden ist. Ihr Zukunftspotenzial ist groß, insbesondere mit der zunehmenden Digitalisierung und Vernetzung von Produktionsanlagen wird IO-Link zur Schlüsseltechnologie für Industrie 4.0. Im Bereich der Wasserstoffproduktion ermöglicht IO-Link neue Dimensionen an Transparenz, Effizienz und Prozesssicherheit und macht Projekte wie den Elektrolyseur in Hünfeld-Michelsrombach fit für die Herausforderungen von morgen.

Explosionsschutz für Wasserstoffanwendungen

Wasserstoff gilt als Schlüssel für die Dekarbonisierung der Prozessindustrie und soll in möglichst vielen Bereichen fossiles Erdgas ersetzen. Gleichzeitig stellt kaum ein anderes brennbares Gas vergleichbare Anforderungen an den Explosionsschutz.