L’optimisation des process et une exploitation aux meilleurs coûts sont plus importantes que jamais. KROHNE relève ces défis et aide les entreprises à améliorer leur rendement en fournissant des appareils de process, des solutions de mesure et des services à distance de haute qualité, afin d’exploiter pleinement le potentiel d’une application.
KROHNE propose une gamme complète d’appareils pour l’analyse de débit, niveau, pression, température et process pour les centrales électriques. Des mesures à des températures allant jusqu’à +600°C / 1112°F et des pressions jusqu’à 490 bar / 7107 psi sont ainsi possibles.
Nous fournissons des débitmètres pour transactions commerciales et des débitmètres de très grande précision pour des applications telles que l’eau d’alimentation, mais aussi des appareils avec une haute résistance au rayonnement et/ou aux perturbations sismiques. KROHNE fournit également des services et des solutions de mesure complètes. Notre gamme couvre un large éventail d’applications, par exemple dans les centrales au charbon et les centrales à cycles combinés, passant par le chauffage urbain, l’incinération des déchets, l’énergie solaire thermique ou la conversion d’électricité en gaz.
Les sources d’énergie renouvelable jouent un rôle important dans la transition énergétique. Les appareils KROHNE assurent un fonctionnement sûr et efficace. Par exemple, les débitmètres à ultrasons OPTISONIC 4400 HT sont utilisés pour mesurer le débit du sel en fusion jusqu’à 600°C /1112°F dans des centrales solaires à concentration. Les débitmètres électromagnétiques OPTIFLUX sont notamment utilisés dans le circuit de refroidissement liquide des éoliennes.
Les électrolyseurs à hydrogène sont des dispositifs utilisant l’électricité pour décomposer l’eau en hydrogène et en oxygène. Quand l’électricité arrivant dans l’électrolyseur est obtenue à partir de sources d’énergie renouvelable, comme l’énergie éolienne et solaire, l’hydrogène produit est appelé hydrogène vert. Pour un fonctionnement efficace et sûr des systèmes électrolyseurs, une mesure de process fiable est requise. Des produits KROHNE pour la mesure du débit, du niveau, de la pression et de la température de process sont utilisés par exemple pour mesurer l’alimentation en eau dans l’électrolyseur, pour mesurer le débit de l’électrolyte, ou encore pour surveiller les niveaux, la pression et la température à l’intérieur du système électrolyseur.
Le reformage du méthane à la vapeur (Steam Methane Reforming, SMR) est un process dans lequel le méthane provenant du gaz naturel est chauffé à la vapeur, généralement à l’aide d’un catalyseur, afin de produire un mélange de monoxyde de carbone et d’hydrogène.
CH4+H20→CO + 3H2
Avec une réaction ultérieure de conversion du gaz à l’eau, le monoxyde de carbone réagit avec la vapeur pour former du dioxyde de carbone et davantage d’hydrogène.
CO +H20→CO2 + H2
Dans une dernière étape appelée absorption modulée en pression, le dioxyde de carbone et d’autres impuretés sont éliminés du gaz, laissant essentiellement de l’hydrogène pur. Comme du CO2 est libéré pendant ce process, il est qualifié d’hydrogène gris. Si le SMR est combiné avec le captage et le stockage du carbone, il est qualifié d’hydrogène bleu.
Les transmetteurs OPTIBAR DP, les débitmètres Vortex OPTISWIRL et les débitmètres à ultrasons OPTISONIC conviennent parfaitement pour la mesure de vapeur et de gaz à haute température.
La gazéification du charbon est le process de conversion du charbon en un gaz par addition de vapeur et d’oxygène sous pression. Le charbon est introduit dans un conteneur sous pression à haute température avec de la vapeur et une quantité limitée d’oxygène afin de produire un gaz. Le gaz est appelé gaz de synthèse ou syngaz et se compose principalement de monoxyde de carbone et d’hydrogène.
3C (par ex. charbon)+O2+ H2O → H2 + 3CO (syngaz)
Avec une réaction ultérieure de conversion du gaz à l’eau, le monoxyde de carbone réagit avec la vapeur pour former du dioxyde de carbone et davantage d’hydrogène.
CO +H20→ CO2 + H2
Dans une dernière étape appelée absorption modulée en pression, le dioxyde de carbone et d’autres impuretés (comme le soufre) sont éliminés du gaz, laissant essentiellement de l’hydrogène pur. Comme du CO2 est libéré pendant ce process, il est qualifié d’hydrogène brun. Si la gazéification du charbon est combinée avec le captage et le stockage du carbone, il est qualifié d’hydrogène bleu.
Les transmetteurs OPTIBAR DP, les débitmètres Vortex OPTISWIRL et les débitmètres à ultrasons OPTISONIC conviennent parfaitement pour la mesure de vapeur et de gaz à haute température.
Des gaz industriels sont produits pour être utilisés dans les process industriels et de fabrication. Les gaz techniques sont une sous-catégorie des gaz industriels et ils se distinguent par leur degré de pureté. La pureté peut être obtenue par transformation et extraction dans les usines de traitement. L’hydrogène est produit dans une usine d’absorption modulée en pression (PSA) et le process est constitué de 4 étapes : adsorption, dépressurisation, régénération et repressurisation.
Les transmetteurs OPTIBAR DP, les débitmètres Vortex OPTISWIRL, les débitmètres à ultrasons OPTISONIC, les débitmètres à section variable et les débitmètres massiques Coriolis OPTIMASS de KROHNE sont largement utilisés dans les applications PSA.
Le captage et stockage du carbone (Carbon Capture and Storage, CCS) est le process qui consiste à capter du CO2 dans les centrales d’énergie et les sites industriels puis de le transporter vers un site où le CO2 sera soit stocké sous terre, par exemple dans un gisement de gaz épuisé (CCS), soit utilisé comme matière première pour produire notamment des hydrocarbures de synthèse (CCUS). Il existe trois types de base de procedés de captage : pré-combustion, post-combustion et oxy-combustion avec post-combustion. Des équipements KROHNE sont utilisés pour mesurer la pression, la température, le débit et le niveau de divers fluides dans les process, tels que la vapeur, les amines, l’hydrogène et le CO2.
Pour le transport et l’échange du CO2, plusieurs comptages transactionnels sont nécessaires. KROHNE fournit des débitmètres homologués ainsi que des systèmes de mesure complets prêts à l’emploi pour la mesure de CO2 gazeux, liquide ou supercritique.
Les industries du ciment et de l’acier sont des exemples de secteurs dans lesquels une chaleur haute température est appliquée. Habituellement, les combustibles fossiles tels que le gaz naturel et le charbon sont utilisés comme combustible pour les fours et les fourneaux. En vue de la décarbonation, ces industries tentent d’abandonner les combustibles fossiles. Cependant, les hautes températures requises (dans certains cas supérieures à 1000ºC/1832ºF) ne peuvent pas être fournies par l’électricité verte, c’est pourquoi l’hydrogène est considéré comme un combustible alternatif.
Pour l’industrie de l’acier, les émissions de CO2 peuvent être davantage réduites quand l’hydrogène est utilisé pour la réduction directe du fer ; dans ce process, du H2O est formé au lieu du CO2. Des débitmètres à section variable de KROHNE sont utilisés pour contrôler le taux d’injection d’hydrogène dans le haut fourneau. Dans l’industrie du ciment, 60 % des émissions de CO2 proviennent du process chimique où le calcaire est décarboné. Par conséquent, l’application du CCS à la production de ciment peut réduire encore davantage les émissions de CO2. Des débitmètres massiques Coriolis OPTIMASS et des débitmètres à ultrasons OPTISONIC de KROHNE sont utilisés pour le comptage transactionnel et la mesure de process de l’hydrogène et du CO2.
L’ammoniac est largement utilisé comme matière première chimique, par exemple dans la production d’engrais ; il devrait jouer un rôle important à l’avenir en tant que combustible ou vecteur énergétique. L’avantage du NH3 en tant que vecteur énergétique est sa haute densité énergétique par unité de volume et les conditions relativement aisées dans lesquelles il peut être transporté sous forme liquide (-32°C à la pression atmosphérique). En tant que combustible, le NH3 ne libère pas de CO2 dans l’atmosphère lors de sa combustion.
Le plus souvent, le procédé Haber-Bosch est appliqué pour produire de l’ammoniac en combinant de l’azote et de l’hydrogène.
N2+3H2 ⇄ 2NH3
Quand l’hydrogène requis est formé au moyen du reformage du méthane à la vapeur, du CO2 est rejeté dans l’atmosphère. En combinant la production d’ammoniac avec le CCS, de l’ammoniac bleu est produit. Quand l’hydrogène requis est produit par électrolyse de l’eau à partir d’une source d’énergie renouvelable, et que le process est chauffé par de l’électricité verte, l’ammoniac peut être produit sans émission de CO2, donnant ainsi de l’ammoniac vert.
KROHNE fournit des appareils de mesure de niveau, température, pression et débit pour contrôler le process de production d’ammoniac.
Dans les industries chimiques, l’hydrogène est utilisé comme matière première dans le process chimique. Il est également produit en tant que produit dérivé dans d’autres process chimiques.
Matière première : la plupart de l’hydrogène est consommée dans la production d’ammoniac et de méthanol. Il existe également d’autres petits consommateurs d’hydrogène, comme la production de peroxyde d’hydrogène ou l’utilisation de l’hydrogène comme agent réducteur.
Produit dérivé : l’hydrogène est un produit dérivé du vapocraquage des hydrocarbures afin de produire des produits chimiques à forte valeur ajoutée (high value chemicals, HVC) utilisés dans la production de plastiques, et dans l’électrolyse des chlorures alcalins où l’hydrogène est un produit dérivé dans la production de chlore et d’hydroxyde de sodium. L’hydrogène produit peut être réutilisé sur place ou mis à la disposition d’autres industries.
Pour le réseau de distribution d’hydrogène gazeux sur un site chimique, il est possible d’utiliser l’OPTIMASS 6400. Si l’hydrogène est échangé avec un site industriel voisin, l’ALTOSONIC V12 peut être utilisé pour le comptage transactionnel.
KROHNE dispose d’une gamme complète de transmetteurs de débit, niveau, pression et température destinés aux industries chimiques, y compris pour la mesure de l’hydrogène et de produits associés.
Les raffineries sont des usines de traitement industriel dans lesquelles le pétrole brut est transformé et raffiné en produits utiles tels que l’essence, le diesel, le kérosène et le naphta. Les raffineries consomment l’hydrogène en tant que matière première et produisent de l’hydrogène en tant que produit (dérivé).
Consommation d’hydrogène : plusieurs process consomment de l’hydrogène, comme l’hydrocraquage où les hydrocarbures dans le pétrole brut sont décomposés en molécules plus simples telles que l’essence et le kérosène par addition d’hydrogène sous haute pression. Un autre exemple de process dans lequel l’hydrogène est consommé est la désulfuration ou l’hydrotraitement ; du soufre et d’autres composés comme l’azote et les composés aromatiques sont éliminés des hydrocarbures par une réaction avec l’hydrogène à des températures élevées.
Production d’hydrogène :
l’hydrogène nécessaire dans les raffineries peut être produit sur place via le reformage du méthane à la vapeur, mais il existe également des procédés de raffinage dans lesquels de l’hydrogène est produit comme produit dérivé. Un exemple d’un tel procédé est le reformage catalytique du naphta où un flux de naphta est converti en reformat, qui est un composant de mélange pour l’essence à haut indice d’octane.
Veuillez noter que des schémas de process pour ces procédés de raffinage sont disponibles sur le site Internet de KROHNE
Les bâtiments et la construction de bâtiments sont responsables d’environ 30 % de la consommation d’énergie totale dans le monde. Habituellement, les combustibles fossiles sont utilisés pour le chauffage des bâtiments. Toutes les solutions électriques et à hydrogène peuvent constituer une option valable pour décarboner cette application, toutes deux ayant leurs propres avantages et inconvénients. Une chaudière prête pour l’hydrogène est une chaudière à gaz capable de brûler soit du gaz naturel, soit de l’hydrogène pur (100 %). Les chaudières prêtes pour l’hydrogène permettent la conversion de réseaux de distribution de gaz existants à partir de gaz naturel (qui est principalement du méthane) en hydrogène. La gamme KROHNE pour la mesure de débit, pression et température peut être appliquée au gaz naturel, à l’hydrogène pur et aux mélanges hydrogène/gaz naturel qui sont fournis à des installations industrielles plus étendues.
Le secteur de la mobilité est un secteur dans lequel la consommation d’énergie augmente d’année en année. L’hydrogène constitue une option valable pour décarboner ce secteur. L’hydrogène peut réagir avec l’oxygène dans une pile à combustible afin d’alimenter un moteur électrique, ou plus rarement, l’hydrogène peut être brûlé dans un moteur à combustion interne. En ce qui concerne les petits véhicules, les véhicules électriques à pile à combustible à hydrogène sont fortement concurrencés par les véhicules électriques à batterie ; il est généralement admis que pour le transport long courrier (bus) et le transport lourd (poids-lourds), les véhicules à pile à hydrogène constitueront une solution viable. Pour les bateaux, l’hydrogène peut servir de combustible, bien que les combustibles dérivés comme l’ammoniac (NH3) soient également considérés comme une option. Dans le transport aérien, l’hydrogène peut remplacer le kérosène en tant que combustible, bien que le kérosène de synthèse formé à partir d’hydrogène vert et de CO2 (capté) puisse être une solution ayant un moindre impact sur l’infrastructure actuelle et la chaîne d’approvisionnement.
La gamme KROHNE pour la mesure de débit, niveau, pression et température peut être appliquée à la mesure de l’hydrogène, de l’ammoniac, du méthanol et des combustibles de synthèse comme le kérosène de synthèse ou le diesel de synthèse. Compte tenu de sa vaste expérience dans l’industrie pétrolière et gazière et les industries chimiques, KROHNE est en mesure de fournir une gamme d’appareils et de systèmes de comptage pour le secteur de la mobilité.
Power-to-X (ou P2X) est un terme couramment utilisé pour la conversion d’électricité en un autre vecteur énergétique ou produit chimique, généralement via l’hydrogène produit par l’électrolyse de l’eau. Le « X » peut représenter tout combustible, produit chimique, énergie ou chaleur qui en résulte. Par exemple, « Power to Gas » fait référence à la production d’hydrogène par électrolyse ou de méthane de synthèse produit à partir de l’hydrogène par électrolyse combiné à du CO2. De même, « Power to Liquid » fait référence à la production de combustibles liquides à base d’hydrogène. Combinés, les combustibles à base d’hydrogène qui intègrent de l’hydrogène par électrolyse sont parfois qualifiés de « e-carburants » ou, dans le cas très particulier de production d’énergie à partir de l’énergie solaire, de combustibles solaires. Dans le projet Power to Gas Jupiter 1000 en France, l’OPTIMASS 6400 mesure l’hydrogène vert et le méthane de synthèse, le débitmètre Vortex OPTISWIRL 4200 mesure le CO2 capté, et le débitmètre à ultrasons pour gaz OPTISONIC 7300 mesure le débit de gaz naturel.
L’hydrogène peut être transporté et stocké sous forme de gaz et de liquide.
L’hydrogène gazeux est généralement transporté via des pipelines ou via des remorques de tubes d’hydrogène comprimé. Les pipelines peuvent être exploitées avec de l’hydrogène pur, ou avec des mélanges d’hydrogène et de gaz naturel. Pour le comptage transactionnel dans le transport par pipeline, KROHNE fournit le calculateur de débit SUMMIT 8800 et le débitmètre à ultrasons ALTOSONIC V12, tous deux adaptés à la mesure de l’hydrogène pur et des mélanges d’hydrogène et de gaz naturel. En outre, des systèmes de comptage transactionnel complets prêts à l’emploi pour l’hydrogène sont fournis par KROHNE.
Le stockage souterrain de l’hydrogène en cavité saline est utilisé pour stocker de grandes quantités d’hydrogène sur de longues périodes. Cela permet un stockage saisonnier pour conserver l’énergie renouvelable produite en été afin de la consommer en hiver. Cette méthode offre également des cycles de stockage plus courts, afin de compenser le « Dunkelflaute », cette période durant laquelle moins d’énergie renouvelable est produite en raison du manque de soleil et de vent.
L’hydrogène liquide a une température de -253°C (-423°F), elle est seulement 20°C (36°F) au-dessus du zéro absolu. L’infrastructure pour le transport et le stockage d’hydrogène liquide est très similaire à celle utilisée pour le gaz naturel liquéfié (GNL). Les principales différences sont liées à la température plus basse : -253°C au lieu de -160°C (-423°F et -265°F), qui implique des exigences plus rigoureuses pour l’instrumentation. KROHNE propose une gamme d’appareils de pression OPTIBAR qui est parfaitement adaptée à la mesure du débit et du niveau de pression différentielle, ainsi que pour la mesure de pression de process pour l’hydrogène liquide.
D’autres méthodes pour le transport et le stockage de l’hydrogène consistent à utiliser les molécules riches en hydrogène telles que l’ammoniac (NH3) et le méthanol (CH3OH). Les conditions de transport et de stockage pour ces fluides sont moins exigeantes que celles pour l’hydrogène liquide. À destination, l’ammoniac et le méthanol peuvent être consommés directement ou ils peuvent être reconvertis en hydrogène. Des liquides organiques porteurs d’hydrogène (LOHC) peuvent également être utilisés pour le stockage et le transport d’hydrogène. Les LOHC sont des composés organiques capables d’absorber et de libérer de l’hydrogène par le biais de réactions chimiques.
En plus de l’utilisation en tant que matière première dans l’industrie ou comme carburant combustible, l’hydrogène peut être reconverti en électricité au moyen de piles à combustible. Une pile à combustible peut être considérée comme une batterie qui fonctionne à l’hydrogène, où l’hydrogène est converti en électricité et en chaleur. Les piles à combustible peuvent être utilisées pour alimenter des sites non raccordés au réseau ou être combinées au stockage saisonnier afin de fournir de l’électricité quand la production à partir de sources d’énergie renouvelable est faible.
Des piles à l’ammoniac et au méthanol existent également. Dans ces piles à combustible, l’ammoniac ou le méthanol est reconverti directement en électricité et en chaleur. L’avantage de ce type de reconversion est la relative facilité de transport des fluides.
Si l’hydrogène a été transporté ou stocké au moyen d’un liquide organique porteur d’hydrogène (LOHC), l’hydrogène doit être libéré du LOHC à destination. Pour ce faire, un procédé de déshydrogénation chimique est utilisé, qui nécessite de la chaleur pour libérer l’hydrogène du LOHC.
KROHNE est l’un des fournisseurs leader de solutions et systèmes de mesure de process industriels. KROHNE emploie plus de 4 000 personnes à travers le monde et fournit des solutions complètes pour la mesure du débit, du niveau, de la pression et de la température, ainsi que pour l’analyse de process. En plus de ces appareils de mesure, KROHNE propose des services comme la mise en service, l’étalonnage, la maintenance… Le nom KROHNE est synonyme d’innovation, de fiabilité et de produits de grande qualité.
