Kathodische bescherming: een korte introductie en waarom IoT belangrijk is

Introductie

Nederland heeft voor heel veel kapitaal aan stalen leidingen in de grond zitten. Deze vervoeren water, gassen en vloeistoffen en vormen onderdeel van de vitale infrastructuur. De levensduur van leidingen kan tot wel meer dan 100 jaar verlengd worden wanneer deze goed beschermd worden door middel van kathodische bescherming. 

Dit artikel legt uit wat kathodische bescherming is en hoe je middels sensoren en IoT nog meer waarde uit stalen leidingen kan realiseren.

Wat is kathodische bescherming?

Kathodische bescherming is de toevoer van gelijkstroom aan stalen objecten die in de bodem of het water zitten. Het is een manier om stalen objecten te beschermen tegen corrosie. Door de stroom op de stalen leidingen wordt het potentiaal verlaagd. Door dit verlaagde potentiaal wordt het corrosieproces vertraagd. Bijna alle stalen leidingen in Nederland in de grond of water zijn beschermd met kathodische bescherming. Naast kathodische bescherming hebben leidingen ook een coating die als primair beschermingsmiddel dient. Kathodische bescherming kent twee varianten:

Opoffering kathodische bescherming

Hierbij wordt een stuk metaal, welke onedel is, gekoppeld aan de te beschermen leiding. Dit stuk metaal vormt de anode en is meestal gemaakt van zinc, aluminium of magnesium. Door deze koppeling ontstaat er een beschermstroom voor het stalen object. De anode wordt als het ware opgeofferd voor de bescherming van het object.

Opgedrukte stroom kathodische bescherming

Een tweede methode is om de beschermstroom te leveren met een externe stroombron. Dit wordt een Impressed Current Cathodic Protection systeem genoemd. De externe stroombron wordt meestal door een gelijkrichter geleverd in combinatie met een onedel stuk metaal. Welk anode het beste gebruikt kan worden is afhankelijk van verschillende factoren en kan het beste door een KB specialist bepaald worden.

Kathodische bescherming opgedrukte stroom en opffering
Figuur 1: Vergelijking varianten van kathodische bescherming (bron)

Hoe wordt onderhoud aan kathodische bscherming gepleegd? 

Om de kathodische bescherming in stand te houden is onderhoud nodig. De opofferingsanode of gelijkrichter moet de leiding nog voldoende kunnen beschermen en de bescherming moet over het hele tracé nog aanwezig zijn. Om dit te controleren worden inspecties uitgevoerd. Wanneer dit handmatig uitgevoerd wordt dient de frequentie te voldoen zoals gesteld in de norm NEN-EN 12954. Dit betekent dat gelijkrichters minimaal 4X jaar gecontroleerd dienen te worden, drainages elke maand en meetpalen elke 3 jaar (en een deel daarvan elk jaar). 

Inspectiefrequentie van kathodische bescherming
Figuur 2: NEN-EN 12954 – Kathodische bescherming van metalen constructie in de grond of in het water

De KB norm stelt dat wanneer er IoT sensoren (telemetrie) aanwezig zijn er afgeweken mag worden van de verplichte inspectiefrequentie. Het is dus waardevol om de kathodische bescherming middels telemetrie te monitoren. 

Wat is telemetrie?

Telemetrie, ofwel remote control, is het op afstand bewaken van leidingen met behulp van sensoren. De sensoren worden aangesloten op een asset en versturen hun versleutelde meetgegevens periodiek naar een online omgeving. Op een digitale kaart is zichtbaar welke leidingdelen goed functioneren of juist aandacht behoeven. Bij een storing ontvangt de juiste persoon direct een bericht. In het dashboard wordt dan weergegeven welke acties dienen te worden ondernomen. Na uitvoering kunnen deze acties worden geanalyseerd. 

Waarom remote control? 

Het belangrijkste voordeel van remote control van de kathodische bescherming is om sneller storingen te kunnen detecteren. Dit kunnen een uitgeschakelde gelijkrichter, niet aangesloten meetdraden na werkzaamheden of onverwachte graafschade zijn. Doordat storingen sneller kunnen worden opgelost wordt de levensduur van de assets verlengd. Met behulp van de actuele status van de KB in het digitale dashboard kunnen technici efficiënt worden ingezet, wat een significante besparing in manuren betekent. Hierdoor vinden er tevens minder voertuigbewegingen plaats hetgeen resulteert in een lagere CO2-uitstoot. 

Kathodische bescherming meten en bewaken met Withthegrid sensoren

Withthegrid sensoren bewaken de kathodische bescherming op stalen leidingen. De sensoren worden aangesloten op de gelijkrichter en bij de verschillende meetpunten op de leiding. Zowel de spanning (DC/AC) als de stroom (DC/AC) wordt gemeten Conform NEN-EN 13509). Er is ook een couponmeting mogelijk om de IR-Free te meten (conform ISO-NEN18086). De gegevens worden vervolgens naar een online omgeving verstuurd. Op deze manier wordt het gehele KB-systeem inzichtelijk gemaakt. Tevens kan bij de gelijkrichter geschakeld worden voor het uitvoeren van uitpotentiaal metingen of om werkzaamheden aan het net te kunnen verrichten. 

Telemetrie kathodische bescherming
Figuur 3: Withthegrid KB sensor in een meetpaal
Telemetrie kathodische bescherming
Figuur 4: Withthtegrid KB sensor bij een gelijkrichter

Op welke KB-installaties werkt het Withthegrid systeem?

Het systeem van Withthegrid is toepasbaar op alle type KB-installaties. 

Withthegrid cathodic protection
Figuur 5: Varianten waar de Withthegrid oplossing in een KB systeem geplaatst kan worden
  • Gelijkrichters: Gelijkrichters worden middels een analoge aansluiting uitgelezen en geschakeld. Door een extern relais is nauwkeurig en synchroon schakelen ook mogelijk. 
  • Modbus aansluiting gelijkrichters: Voor de Amstel gelijkrichters met een Modbus aansluiting is een specifieke sensor beschikbaar die ook ervoor zorgt dat ook instellingen in de gelijkrichter op afstand aangepast kunnen worden en er nauwkeurig en synchroon geschakeld kan worden. 
  • KB-meetpunten: De Withthegrid sensoren kunnen geplaatst worden in metalen paaltjes en ronde plastic palen. 
  • AC/DC-drainages: De Withthegrid sensoren kunnen ook geplaatst worden in drainages waarbij naast spanning ook stroom gemeten wordt.

Voor meet technische gegevens ga naar de KB oplossing pagina

Wil je een case study ontvangen hoe Withthegrid de Kathodische bescherming van Shell heeft uitgerust of wil je met een expert van ons praten