Automatisation avancée pour les micro-réseaux d’hydrogène décentralisés

H2 Powercell et Beckhoff collaborent pour mettre en œuvre le H2PowerCube, un système conteneurisé combinant des électrolyseurs, des piles à combustible et un stockage par batterie pour l'approvisionnement en énergie décentralisé. Cette solution technique répond au besoin de stabilité opérationnelle des réseaux électriques dans des applications telles que les stations-service à hydrogène, les micro-réseaux industriels et les projets complexes de couplage sectoriel.

Défis Opérationnels et Rôles de Coopération
L'intégration de sources d'énergie renouvelable fluctuantes exige des systèmes de stockage robustes. H2 Powercell construit des systèmes d'ingénierie de procédés modulaires pour remplacer les conceptions d'usines d'hydrogène rigides et monolithiques. Cette modularité structurelle nécessite une architecture d'automatisation capable de traiter d'importants volumes de données en temps réel strict tout en synchronisant des processus thermodynamiques complexes. Beckhoff fournit la technologie d'automatisation industrielle requise, agissant en tant que fournisseur du système de commande pour gérer la dynamique du système dans les limites physiques d'un conteneur unique.




Architecture du Système et Intégration Technique
Le H2PowerCube monte en cascade jusqu'à 24 modules d'électrolyseur pour atteindre une capacité de 1,2 mégawatt. Le centre topologique de ce système conteneurisé est le PC industriel ultra-compact Beckhoff C6015. Équipé d'un processeur à quatre cœurs, le contrôleur synchronise les processus d'électrolyse et de production d'énergie avec une latence minimale. L'acquisition des signaux est gérée de manière décentralisée via des bornes EtherCAT, connectant tous les capteurs de température, de pression et de débit nécessaires afin de minimiser le câblage physique.

L'architecture logicielle, basée sur la suite d'automatisation TwinCAT, gère la programmation orientée objet conformément à la norme CEI 61131-3, permettant une modularité logicielle à mesure que le matériel physique évolue.




Sécurité Préventive et Interfaces de Déploiement
Au lieu d'utiliser des enveloppes antidéflagrantes traditionnelles pour les zones de protection contre les explosions, le système repose sur une surveillance active intégrée directement dans la couche d'automatisation. Un système de ventilation redondant et des capteurs de détection de gaz sont contrôlés via des bornes d'E/S de sécurité et le protocole Safety over EtherCAT pour empêcher la formation d'atmosphères explosives. Déployé en tant qu'unité autonome, le conteneur se connecte à l'infrastructure numérique et aux systèmes physiques existants via cinq interfaces standards : hydrogène, énergie électrique, chauffage urbain, eaux usées et accès à distance. La communication avec les systèmes périphériques utilise des protocoles industriels standards, notamment OPC UA et Modbus TCP.

Efficacité des Processus et Impact Attendu
L'ingénierie des procédés utilise un système thermodynamique à circuit unique où l'eau de process de l'électrolyse sert d'eau de refroidissement, permettant d'extraire la chaleur résiduelle de fonctionnement via une boucle de contrôle thermique et de la distribuer. Cette combinaison de matériel et de logiciel permet une gestion précise de l'énergie, stockant l'énergie électrique excédentaire sous forme d'hydrogène et produisant de l'électricité localement à la demande. L'infrastructure de contrôle installée jette les bases de la future intégration d'outils d'intelligence artificielle conçus pour la détection des anomalies en temps réel et l'analyse du cycle de vie des équipements.

Publié avec l’assistance de l’IA par Aishwarya Mambet, rédactrice pour Induportals.

www.beckhoff.com