氫能源被認(rèn)為是未來(lái)能源發(fā)展方向之一，氫與除稀有氣體外的幾乎所有元素都可形成化合物，存在于水和幾乎所有有機(jī)化合物中。因此，每一個(gè)活的有機(jī)體中都能發(fā)現(xiàn)含有氫的分子。作為一種能源資源，如果使用風(fēng)能或太陽(yáng)能等可再生能源生產(chǎn)氫，它不會(huì)產(chǎn)生二氧化碳。

丹麥 Nel Hydrogen 公司一直以來(lái)都是氫能技術(shù)領(lǐng)域的先驅(qū)。Nel 公司憑借其制氫理念，致力于為實(shí)現(xiàn)節(jié)約環(huán)保型交通做出重要貢獻(xiàn)。Nel Hydrogen 公司主要為汽車、公共汽車和卡車開(kāi)發(fā)加油站和加油機(jī)。快速、實(shí)時(shí)地控制和監(jiān)測(cè)每個(gè)加氫站組件對(duì)于確保高可靠性和低維護(hù)至關(guān)重要。他們基于倍福的控制技術(shù)實(shí)施了復(fù)雜精密的軟件解決方案。

*Nel Hydrogen 公司產(chǎn)品管理高級(jí)主管 Michael Stefan（左）和負(fù)責(zé) Nel Hydrogen 公司加氫站開(kāi)發(fā)的 Nel Hydrogen 公司技術(shù)與開(kāi)發(fā)主管 Jacob Svendsen

總部位于丹麥赫寧的 Nel Hydrogen 技術(shù)公司一直致力于開(kāi)發(fā)加氫站。來(lái)自商界、科學(xué)界和政界人士一致確信，這一市場(chǎng)將在未來(lái)幾年保持快速增長(zhǎng)。這是因?yàn)榭沙掷m(xù)發(fā)展的觀念已經(jīng)滲透到了人類生活的各個(gè)領(lǐng)域。

氫是一種很容易儲(chǔ)存和轉(zhuǎn)化為電能的氣體。氫能轉(zhuǎn)換產(chǎn)生燃料源的效率是傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)的兩到三倍。這意味著，與傳統(tǒng)動(dòng)力汽車相比，氫動(dòng)力汽車的續(xù)航里程更長(zhǎng)，同時(shí)使用的燃料也更少。在這個(gè)過(guò)程中，它們不會(huì)排放任何二氧化碳或一氧化碳或氮氧化物等其它污染物。唯一排放的廢物是純凈水。

現(xiàn)在，Nel Hydrogen 公司每年生產(chǎn)和銷售 30 多個(gè)加氫站。這個(gè)數(shù)字很快將會(huì)上升到 300。3 分鐘即可完成一輛氫動(dòng)力汽車的氫燃料加注，加滿氫燃料的情況下，續(xù)航里程可以達(dá)到 600 公里，在不久的將來(lái)，續(xù)航里程有望達(dá)到 1000 公里。

汽車行業(yè)正在重新思考

“我們看到全球汽車制造商的戰(zhàn)略正在發(fā)生轉(zhuǎn)變。我們的加氫站很大一部分銷往韓國(guó)。在零排放汽車方面，亞洲汽車制造商采取了積極的戰(zhàn)略。在美國(guó)，尤其是加利福尼亞州，氫燃料汽車的租賃報(bào)價(jià)很有吸引力。美國(guó)擁有世界上最大的汽車市場(chǎng)，對(duì)零排放汽車的需求量很大。為了滿足市場(chǎng)需求，我們已準(zhǔn)備好迅速擴(kuò)大產(chǎn)能。根據(jù)市場(chǎng)預(yù)測(cè)，到 2030 年，全球范圍內(nèi)將需要 2 萬(wàn)至 3 萬(wàn)臺(tái)加氫機(jī)。”Nel Hydrogen 公司產(chǎn)品管理高級(jí)主管 Michael Stefan 說(shuō)道。

市場(chǎng)成熟化

Nel Hydrogen 公司依靠倍福技術(shù)在競(jìng)爭(zhēng)中保持領(lǐng)先地位。他們面臨的挑戰(zhàn)是，如何進(jìn)入相對(duì)不成熟的市場(chǎng)，選擇能夠?yàn)榻K端客戶提供與汽油加油同樣方便的氫燃料加注技術(shù)和解決方案。它必須很簡(jiǎn)單，而且通常每個(gè)加氫站只有一臺(tái)加氫機(jī)，它必須全天候工作。

“我們已經(jīng)在市場(chǎng)逐步成熟的過(guò)程中占據(jù)了領(lǐng)先地位，目標(biāo)是讓氫燃料能夠成功替代汽油和柴油。不僅從環(huán)境的角度，而且在實(shí)踐中亦是如此。我們采用倍福了自動(dòng)化控制解決方案，我們可以明確地說(shuō)，倍福的開(kāi)放式平臺(tái)戰(zhàn)略支持我們的業(yè)務(wù)模式。”Michael Stefan 說(shuō)道。

實(shí)時(shí)性是關(guān)鍵

倍福的 TwinCAT PLC 和 EtherCAT 現(xiàn)場(chǎng)總線控制整個(gè)加氫過(guò)程，收集壓力、溫度、流量、氣體檢測(cè)和車輛油箱狀態(tài)等組件數(shù)據(jù)，并將所有數(shù)據(jù)分發(fā)給云端。所有過(guò)程和參數(shù)都得到實(shí)時(shí)密切監(jiān)測(cè)，從而能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)測(cè)性維護(hù)和快速響應(yīng)。

“我們需要強(qiáng)大的 PLC 和快速的信號(hào)處理，以確保我們的設(shè)備和復(fù)雜精密的傳統(tǒng)加油站一樣可靠。自 2003 年開(kāi)發(fā)第一個(gè)加氫站以來(lái)，這些加氫站變得更加復(fù)雜。因此，我們需要在市場(chǎng)上尋找最適合我們需求的解決方案。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)極為重要。從數(shù)據(jù)被捕獲并分發(fā)給云端，到全球監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠做出響應(yīng)，這一切必須要在幾毫秒內(nèi)完成。而這就是倍福控制組件的優(yōu)勢(shì)所在。在速度方面幾乎沒(méi)有限制，而且通過(guò)開(kāi)放式標(biāo)準(zhǔn)，可以連接一切。開(kāi)放式標(biāo)準(zhǔn)、實(shí)時(shí)速度和靈活性對(duì)我們來(lái)說(shuō)都是關(guān)鍵。”Nel Hydrogen 公司技術(shù)與開(kāi)發(fā)主管 Jacob Svendsen 說(shuō)道。

Nel Hydrogen 是為數(shù)不多的自主開(kāi)發(fā)軟件的加氫站制造商之一。公司相信，更多面向軟件而非基于硬件的解決方案將成為公司的獨(dú)特賣點(diǎn)。

“我們自己構(gòu)建軟件解決方案，并從中汲取了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。倍福在這方面給給予了我們很大的支持。通過(guò)在 Visual Studio 中實(shí)施的 TwinCAT 環(huán)境和使用面向?qū)ο缶幊痰哪芰Γ幊套兊梅浅Ｈ菀住Ｎ覀兛梢灾貜?fù)使用來(lái)自不同 PLC 的代碼，也可以重復(fù)使用代碼以適應(yīng)不同的 CPU 進(jìn)行擴(kuò)展，從而節(jié)省大量時(shí)間和資源。我們受益于快速掃描率，以更好地控制調(diào)節(jié)、診斷、報(bào)告，以及在發(fā)生泄漏時(shí)安全關(guān)閉。同時(shí)，我們可以降低每個(gè)單獨(dú)組件的能耗。我們可以優(yōu)化每個(gè)組件的功能和能耗，使最終消費(fèi)者受益，造福環(huán)境。”Jacob Svendsen 說(shuō)道。

*倍福的 CX5140 嵌入式控制器確保快速信號(hào)處理，使得加氫站像汽油加油站一樣方便。

“現(xiàn)在，一臺(tái)加氫機(jī)每天能夠服務(wù) 40-80 輛車，但在不久的將來(lái)，我們的加氫站每天能夠服務(wù)的車輛數(shù)量至少是這個(gè)數(shù)字的十倍。我們需要解決方案不僅能讓我們跟上市場(chǎng)發(fā)展的步伐，還能幫助我們開(kāi)拓市場(chǎng)。”Michael Stefan 繼續(xù)說(shuō)道：“倍福是我們最好的合作伙伴，因?yàn)樗麄円恢睂Ｗ⒂陂_(kāi)發(fā)創(chuàng)新解決方案。我們之所以能在行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)中領(lǐng)先，依靠的就是這一點(diǎn)。幸運(yùn)的是，倍福在德國(guó)的開(kāi)發(fā)部門(mén)與丹麥支持部門(mén)之間的距離非常短。”

• Nel Hydrogen 采用了以下倍福控制組件
• CX5140 | 搭載 Intel Atom® 處理器的嵌入式控制器

TwinCAT 3 PLC 控制整個(gè)系統(tǒng)和加氫過(guò)程

TwinCAT 3 HMI 用作人機(jī)界面，最終用戶和維修人員可以通過(guò)外部網(wǎng)絡(luò)瀏覽器（HTML5）操作

TC3 Modbus RTU 用于傳感器和外圍設(shè)備

TC3 Modbus TCP 接口用于實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間的通訊

TC3 IoT Communication 用于數(shù)據(jù)處理，通常用于本地消息代理

EtherCAT I/O 系統(tǒng)

使用的 EtherCAT 端子模塊包括數(shù)字量輸入和輸出端子模塊 EL1809/EL2809，模擬量輸入和輸出端子模塊 EL3058、EL3064/EL4004 和 EL4024，PT100 接口端子模塊 EL3208 和串口端子模塊 EL6021

關(guān)于 Nel Hydrogen

Nel Hydrogen 公司創(chuàng)立于 1927 年，是一家全球性的專業(yè)氫氣公司，公司股票市值 34 億美元。Nel Hydrogen 公司最初主要從事水電解制氫領(lǐng)域的工作。公司是目前全球最大的電解槽制造商，產(chǎn)品覆蓋各種型號(hào)的堿性電解槽和 PEM 電解槽。2015 年，Nel Hydrogen 公司收購(gòu)了丹麥 H2 Logic 公司，獲得了生產(chǎn)用于給汽車、巴士、卡車和叉車加注氫燃料的交鑰匙標(biāo)準(zhǔn)化加氫站的專業(yè)知識(shí)產(chǎn)權(quán)。公司現(xiàn)有員工 300 多名，從 2014 年開(kāi)始在奧斯陸證券交易所上市。到目前為止，Nel Hydrogen 公司已經(jīng)在歐洲、美國(guó)和韓國(guó)銷售了 80 座加氫站。