Thermal Imaging สำหรับการตรวจจับและตรวจสอบเปลวไฟไฮโดรเจน

Hydrogen (H2)

ไฮโดรเจนกำลังได้รับความสนใจใหม่และเพิ่มมากขึ้นทั่วโลก ตัวอย่างเช่น ในยุโรป ไฮโดรเจนถือเป็นเป้าหมายสำคัญในการบรรลุเป้าหมาย European Green Deal และการเปลี่ยนแปลงพลังงานสะอาดของยุโรป สามารถใช้เป็นวัตถุดิบตั้งต้น เชื้อเพลิงหรือตัวพาพลังงานและการจัดเก็บ และมีการใช้งานที่เป็นไปได้มากมายในภาคอุตสาหกรรม การขนส่ง และพลังงาน ไฮโดรเจนยังเป็นทางเลือกที่น่าสนใจสำหรับการทำความร้อนอาคารเก่าหรืออาคารเก่าแก่ ซึ่งโดยปกติแล้วจะเป็นฉนวนได้ยาก และด้วยเหตุนี้ ปั๊มความร้อนแบบไฟฟ้าทั้งหมดจึงใช้งานไม่ได้ 

ไฮโดรเจนมีศักยภาพในการกักเก็บในปริมาณมากเพื่อใช้ในภายหลังซึ่งแตกต่างจากพลังงานหมุนเวียนอื่นๆ

Green Energy

แม้ว่าไฮโดรเจนจะถูกมองว่าเป็นพลังงานสะอาด แต่ก็ไม่ได้ผลิตด้วยวิธีที่สะอาดเสมอไป มีหลายวิธีในการสร้างมันขึ้นมา 

Gray hydrogen ผลิตจากเชื้อเพลิงฟอสซิล (มีเทน) ผ่านกระบวนการที่เรียกว่าการปฏิรูปด้วยไอน้ำ และส่งผลให้เกิดการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO 2) 

Blue hydrogen ยังอาศัยหลักการนี้ แม้ว่า 80% ถึง 90% ของ CO 2 ที่ปล่อยออกมาในระหว่างกระบวนการจะถูกดักจับและเก็บไว้ใต้ดิน 

Green hydrogen เป็นวิธีการผลิตไฮโดรเจนที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมมากที่สุด ซึ่งทำได้ผ่านกระบวนการ electrolysis ซึ่งหมายถึงการใช้ไฟฟ้าหมุนเวียนเพื่อแยกน้ำออกเป็นไฮโดรเจนและออกซิเจน

นี่คือจุดที่น่าสนใจของไฮโดรเจนจากมุมมองด้านสิ่งแวดล้อมและสภาพภูมิอากาศ เมื่อผลิตในช่วงเวลาที่มีแหล่งพลังงานแสงอาทิตย์และพลังงานลมอย่างล้นเหลือ “Green hydrogen” ที่หมุนเวียนได้สามารถรองรับความต้องการไฟฟ้าของโลก โดยเป็นแหล่งกักเก็บขนาดใหญ่ในระยะยาว ศักยภาพในการกักเก็บไฮโดรเจนเป็นประโยชน์อย่างยิ่งต่อโครงข่ายไฟฟ้า เนื่องจากช่วยให้สามารถกักเก็บพลังงานหมุนเวียนได้ไม่เพียงแต่ในปริมาณมากเท่านั้น แต่ยังเป็นระยะเวลานานอีกด้วย

กระจายสู่ผู้บริโภค

ด้วยศักยภาพทั้งหมดสำหรับพลังงานสีเขียว ยังมีคำถามอยู่ว่า เมื่อผลิตไฮโดรเจนแล้ว จะสามารถส่งไปยังผู้บริโภคได้อย่างมีประสิทธิภาพหรือไปยังจุดใช้งานในปริมาณมากได้อย่างไร จนถึงขณะนี้ ตลาดยังไม่ได้รองรับหรือมีที่เกี่ยวข้องกับการสร้างท่อส่งก๊าซไฮโดรเจนหรือโครงสร้างพื้นฐานในการจัดส่งโดยเฉพาะ

อีกทางเลือกหนึ่งที่ได้รับความสนใจมากขึ้นในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาคือการแปลงเครือข่ายการจำหน่ายก๊าซธรรมชาติที่มีอยู่สำหรับการส่งผ่านของไฮโดรเจน แน่นอนว่าไฮโดรเจนและก๊าซธรรมชาติมีลักษณะเฉพาะที่แตกต่างกัน เช่น ในแง่ของความสามารถในการติดไฟ ความหนาแน่น และความง่ายในการกระจายตัว แต่ด้วยโครงสร้างพื้นฐานสำหรับก๊าซธรรมชาติที่มีอยู่แล้ว การเปลี่ยนรูปแบบการกระจายไฮโดรเจนอาจเป็นเรื่องที่น่าสนใจในเชิงเศรษฐกิจ

โครงการสาธิตหลายโครงการและการพิสูจน์แนวคิดทั่วยุโรปได้แสดงให้เห็นแล้วว่าด้วยการปรับเปลี่ยนเล็กน้อย ไฮโดรเจนสามารถถูกฉีดเข้าไปในท่อส่งก๊าซธรรมชาติที่มีอยู่ และส่งมอบไปยังการใช้งานปลายทางที่หลากหลาย

• - ในปี 2020 โครงการนำร่องไฮโดรเจนได้เริ่มดำเนินการ UK การสาธิต HyDeploy แสดงให้เห็นว่าสามารถผสมผสานไฮโดรเจนได้ถึง 20% กับก๊าซปกติเข้ากับเครือข่ายก๊าซส่วนตัวของมหาวิทยาลัย Keele ซึ่งให้บริการในอาคารคณะ 17 แห่งและภายในบ้าน 100 แห่ง
• - นอกจากนี้ในสหราชอาณาจักร ยังมีการศึกษาความเป็นไปได้ - รายงาน H21 Leeds City Gate - ดำเนินการ โดยยืนยันว่าการแปลงเครือข่ายก๊าซของ UK เป็นไฮโดรเจน 100% เป็นไปได้ในทางเทคนิคและสามารถส่งมอบได้ในราคาที่สมเหตุสมผล
• - โครงการนำร่องอีกโครงการหนึ่งเริ่มต้นในปี 2022 ในเขต Berkeloord ของ Lochem (เนเธอร์แลนด์) ที่นั่น บ้าน 12 หลังได้รับความร้อนโดยใช้ไฮโดรเจนที่ส่งผ่านท่อก๊าซธรรมชาติที่มีอยู่
• - ในเมือง Hoogeveen ประเทศเนเธอร์แลนด์ มีการวางแผนการพัฒนาเขตไฮโดรเจนแห่งแรกของโลกในปี 2566

โครงการเหล่านี้ต้องการแสดงให้เห็นว่าไฮโดรเจนเป็นทางเลือกที่ปลอดภัย สะดวกสบาย และราคาไม่แพงแทนก๊าซธรรมชาติ ในขณะที่เขียนบทความนี้ มีการพัฒนาโครงการสาธิตและโครงการนำร่องอีกมากมาย ซึ่งแสดงให้เห็นถึงความสนใจที่เพิ่มขึ้นในการพัฒนาเครือข่ายการจำหน่ายไฮโดรเจน

การทดสอบด้วยก๊าซธรรมชาติและเปลวไฟไฮโดรเจน: ด้วยกล้องถ่ายภาพ เปลวไฟไฮโดรเจนจะมองไม่เห็นหรือแทบมองไม่เห็น อย่างไรก็ตาม กล้องถ่ายภาพความร้อนสามารถเห็นภาพได้โดยอาศัยการแผ่รังสีความร้อนที่เปลวไฟไฮโดรเจนปล่อยออกมา

คุณสมบัติของไฮโดรเจน

ไฮโดรเจน (H) เป็นก๊าซที่เป็นองค์ประกอบที่ขั้นพื้นฐานขององค์ประกอบทางเคมี ภายใต้สภาวะปกติ ก๊าซไฮโดรเจนคือการรวมตัวกันอย่างหลวมๆ ของโมเลกุลไฮโดรเจน ซึ่งแต่ละโมเลกุลประกอบด้วยอะตอมคู่หนึ่ง ซึ่งเป็นโมเลกุลไดอะตอมมิก H2

• - Availability: ไฮโดรเจนเป็นองค์ประกอบที่มีมากที่สุดในจักรวาล แต่คิดเป็นเพียงประมาณ 0.14 เปอร์เซ็นต์ของเปลือกโลกโดยน้ำหนัก
• - Diffusivity: ข้อได้เปรียบที่ยิ่งใหญ่ที่สุดของไฮโดรเจนในแง่ของความปลอดภัยก็คือความสามารถในการแพร่กระจายผ่านอากาศได้เร็วกว่าเชื้อเพลิงก๊าซอื่นๆ มาก ทำให้มีโอกาสสะสมน้อย
• - Toxicity: ไม่มีสี ไม่มีกลิ่น ไม่มีรส และไม่เป็นพิษ
• - Flammability: ไฮโดรเจนเป็นก๊าซไวไฟสูง ขีดจำกัดการติดไฟที่กว้างและพลังงานการติดไฟต่ำจะเพิ่มความเสี่ยง
• - Visibility: แตกต่างจากไฟมีเทนและน้ำมันเบนซินตรงที่ไฮโดรเจนเผาไหม้โดยมีเปลวไฟที่แทบจะมองไม่เห็นในเวลากลางวัน อย่างไรก็ตาม สารปนเปื้อนในอากาศสามารถสร้างทัศนวิสัยได้บ้าง

งานท่อและการเผาก๊าซทิ้ง (Flaring)

ตอนนี้เรารู้แล้วว่าโครงสร้างพื้นฐานที่มีอยู่สามารถนำมาใช้ได้: ท่อส่งก๊าซที่มีอยู่จะถูกเลิกใช้งานอย่างปลอดภัยจากท่อส่งก๊าซธรรมชาติเปลี่ยนเป็นใช้งานเป็นท่อส่งก๊าซไฮโดรเจน จากมุมมองในทางปฏิบัติ ท่อจ่ายจะต้องมีการปล่อยก๊าซธรรมชาติและก๊าซไฮโดรเจนจะต้องถูกปล่อยออกมา การวิจัยแสดงให้เห็นว่าไฮโดรเจนสามารถนำมาใช้เพื่อแทนที่ก๊าซธรรมชาติจากท่อส่งก๊าซธรรมชาติที่มีอยู่ได้ และท่อส่งก๊าซธรรมชาติสามารถเริ่มใช้งานใหม่ได้ทันทีเพื่อจำหน่ายไฮโดรเจน

เทคนิคหนึ่งที่ใช้บ่อยในการล้างท่อคือการเผาก๊าซทิ้งที่ปล่อง(flaring) นี่เป็นมาตรการด้านความปลอดภัยที่มักใช้ในโรงงานอุตสาหกรรมที่ใช้ไฮโดรเจน กระบวนการนี้เกี่ยวข้องกับการเผาไหม้ไฮโดรเจนส่วนเกินออกในลักษณะที่มีการควบคุม โดยทั่วไปการปะทุของไฮโดรเจนจะเกิดขึ้นระหว่างการบำรุงรักษา การตรวจจับการรั่วไหล หรือสถานการณ์อื่นๆ ที่มีไฮโดรเจนส่วนเกินซึ่งไม่สามารถจัดเก็บหรือกำจัดได้อย่างปลอดภัยด้วยวิธีที่ควบคุมได้

แม้ว่าไฮโดรเจนจะไม่เป็นพิษ แต่ก็มีอันตรายเฉพาะที่เกี่ยวข้องกับการทำงานกับก๊าซไฮโดรเจน และการเผาไหม้ทำให้เกิดความเสี่ยง เช่นเดียวกับก๊าซอื่นๆ ไฮโดรเจนเป็นสารไวไฟสูงและสามารถจุดติดไฟได้อย่างรวดเร็วเมื่อมีออกซิเจน เจ้าหน้าที่ซ่อมบำรุงจึงควรสวมชุดป้องกันที่สามารถทนความร้อนได้และต้องระวังสภาวะอุณหภูมิเพื่อหลีกเลี่ยงการไหม้ เจ้าหน้าที่ซ่อมบำรุงควรใช้เครื่องมือที่ปลอดภัยอย่างแท้จริงเพื่อหลีกเลี่ยงอุบัติเหตุจากประกายไฟ

วิธีการทั่วไปในการตรวจจับเปลวไฟไฮโดรเจน

ในการทำงานกับไฮโดรเจนอย่างปลอดภัย เจ้าหน้าที่ด้านเทคนิคจำเป็นต้องได้รับการฝึกอบรมและใช้เครื่องมือที่เหมาะสม ปัญหาอย่างหนึ่งในการทำงานกับไฮโดรเจนในระหว่างที่เกิดแสงวูบวาบก็คือเปลวไฟไฮโดรเจนไม่สามารถมองเห็นได้เสมอไป ไฮโดรเจนยังเบามากและเนื่องจากแสงวูบวาบจะเกิดขึ้นในที่โล่ง เจ้าหน้าที่ด้านเทคนิคจึงต้องระวังเสมอสำหรับการเคลื่อนไหวของเปลวไฟที่ไม่คาดคิดเนื่องจากลมพัด

เพื่อให้มั่นใจในความปลอดภัย เจ้าหน้าที่ด้านเทคนิคจำเป็นต้องมองเห็นเปลวไฟได้ชัดเจนยิ่งขึ้นในระหว่างการเผาบานไฟ เทคโนโลยีที่ใช้บ่อยที่สุดในการตรวจสอบเปลวไฮโดรเจน ได้แก่ เทอร์โมคัปเปิล เซ็นเซอร์อัลตราไวโอเลต (UV) และเซ็นเซอร์อินฟราเรด (IR) บางครั้งสารปนเปื้อนบางชนิด เช่น น้ำหรือฝุ่น จะถูกเติมเข้าไปในไฮโดรเจน ซึ่งทำให้มองเห็นเปลวไฟได้ชัดเจนยิ่งขึ้น

การถ่ายภาพความร้อน (Thermal Imaging) สำหรับการตรวจจับเปลวไฟไฮโดรเจน

แม้ว่าเทคโนโลยีที่กล่าวมาข้างต้นทั้งหมดจะมีประโยชน์ในการตรวจจับไฮโดรเจนอย่างรวดเร็วและแม่นยำ แต่ก็ขาดคุณลักษณะสำคัญประการหนึ่ง นั่นคือ ไม่สามารถให้มองเห็นเปลวไฟไฮโดรเจนจริงๆ นั่นคือเหตุผลที่กล้องถ่ายภาพความร้อนเป็นเครื่องมือเสริมในอุดมคติ แม้ว่าเปลวไฟไฮโดรเจนจะมองไม่เห็นในเวลากลางวัน แต่ก็ปล่อยรังสีความร้อนออกมา กล้องถ่ายภาพความร้อนสามารถตรวจจับการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิเหล่านี้ได้ ช่วยให้เจ้าหน้าที่ด้านเทคนิคเห็นภาพการเคลื่อนที่ของเปลวไฟอย่างแม่นยำ และเข้าใกล้เปลวไฟไฮโดรเจนได้อย่างปลอดภัย

กล้องถ่ายภาพความร้อนเป็นเครื่องมือที่ขาดไม่ได้สำหรับทุกคนที่ทำงานเกี่ยวกับท่อส่งไฮโดรเจนหรือตรวจสอบเปลวไฮโดรเจน นี่คือเหตุผล:

• - การรับรู้สถานการณ์ที่ดีขึ้น: กล้องถ่ายภาพความร้อนช่วยให้เห็นภาพของฉากทั้งหมดได้ รวมถึงการติดตั้งแฟลร์ไฮโดรเจน สิ่งนี้ทำให้รู้สถานการณ์ปัจจุบันได้ดีขึ้น ซึ่งอาจมีประโยชน์อย่างยิ่งในสภาพแวดล้อมทางอุตสาหกรรมที่มีกระบวนการหลายกระบวนการดำเนินอยู่
• - ความปลอดภัยของพนักงาน: กล้องความร้อนช่วยให้เจ้าหน้าที่ด้านเทคนิคสามารถตรวจสอบเปลวไฟจากระยะห่างที่ปลอดภัย โดยไม่จำเป็นต้องเข้าใกล้เปลวไฟ และเซนเซอร์ตรวจจับภายในกล้องถ่ายภาพความร้อนก็ไม่จำเป็นต้องสัมผัสเปลวไฟโดยตรง
• - การใช้งานที่หลากหลาย: กล้องถ่ายภาพความร้อนมีการใช้งานที่หลากหลาย นอกเหนือจากการตรวจจับเปลวไฟ สามารถใช้สำหรับการตรวจสอบทางไฟฟ้า การตรวจสอบทางกล และอื่นๆ ความอเนกประสงค์นี้ทำให้เป็นเครื่องมือที่ประหยัดมากสำหรับงานบำรุงรักษาและความปลอดภัยต่างๆ
• - มองเห็นความแตกต่างของอุณหภูมิ: กล้องถ่ายภาพความร้อนช่วยให้พนักงานซ่อมบำรุงเห็นภาพความแตกต่างของอุณหภูมิเพียงเล็กน้อยได้ ซึ่งไม่เพียงแต่ตรวจจับเปลวไฟเท่านั้น แต่ยังตรวจจับฮอตสปอต ปัญหาความร้อนสูงเกินไป และปัญหาอื่นๆ ที่อาจเกิดขึ้นที่เกี่ยวข้องกับการทำงานผิดพลาดของอุปกรณ์ที่อาจเกิดขึ้นได้
• - การแจ้งเตือนที่ผิดพลาดน้อยลง: กล้องถ่ายภาพความร้อนต่างจากเครื่องตรวจจับเปลวไฟในบางสภาพแวดล้อม มีแนวโน้มที่จะเกิดการแจ้งเตือนที่ผิดพลาดน้อยกว่าซึ่งเกิดจากแหล่งที่ไม่ใช่เปลวไฟ เช่น แสงแดด ส่วนโค้งของการเชื่อม หรือพื้นผิวที่ร้อน

การถ่ายภาพความร้อนที่เกี่ยวข้อง

FLIR ONE® Edge Series Thermal Cameras with Wireless Connectivity

FLIR Cx-Series Compact Thermal Cameras

FLIR Cx5 Hazardous LocationRated Thermal Camera