Bezpieczna, ekonomiczna technologia dystrybucji wodoru do pojazdów z ogniwami paliwowymi Niezawodność stacji tankowania wodoru jest warunkiem tego, czy kierowca będzie w ogóle rozważał zainwestowanie w pojazd na wodorowe ogniwa paliwowe. Zapewnienie trwałej, łatwej w utrzymaniu i ekonomicznej technologii dystrybucji wodoru ma przez to kluczowe znaczenie dla skutecznego wdrożenie potrzebnej infrastruktury tankowania. Transport i mobilność © Literator, Shutterstock Stacje tankowania wodoru są podstawowym elementem każdego łańcucha dostaw paliwa wodorowego, ponieważ stanowią łącznik między różnymi możliwymi rozwiązaniami do dystrybucji wodoru a pojazdami użytkowników końcowych. Głównym zadaniem stacji tankowania wodoru jest opłacalna, sprawna i niezawodna kompresja, a także buforowanie wodoru znajdującego się pod wysokim ciśnieniem, tak by była możliwa jego dystrybucja. Kompresja odbywa się obecnie metodą mechaniczną, opracowaną pierwotnie dla środowisk przemysłowych, w których realizowane procesy są stabilne i przestrzega się jasno określonych wymogów konserwacji. Zastosowanie tej technologii na stacjach tankowania, które działają w sposób przerywany i gdzie możliwości nadzoru są ograniczone, rodzi problemy związane z kosztami i niezawodnością. Nowe podejście Uczestnicy finansowanego przez UE projektu H2REF starają się rozwiązać ten problem i opracować nowy proces kompresji i buforowania, który sprawdzi się na stacjach tankowania pojazdów pasażerskich z wodorowymi ogniwami paliwowymi. „Nasz pomysł opiera się na wykorzystaniu akumulatorów hydropneumatycznych, które zapewniają większą niezawodność i opłacalność, a przy tym również o wiele większą wydajność”, wyjaśnia koordynator projektu Frederic Barth. Konsorcjum dąży do opracowania i zweryfikowania nowego rozwiązania do tankowania lekkich pojazdów napędzanych gazowym wodorem, w którym za kompresję i buforowanie wodoru będą odpowiadać akumulatory pęcherzowe. „Dystrybucja wodoru do pojazdów lekkich wymaga nie tylko kompresji, ale i buforowania, ponieważ wodór znajdujący się pod wysokim ciśnieniem trzeba przed dozowaniem zakumulować. Przeprowadzanie potrzebnej kompresji wyłącznie w trakcie wydawania paliwa byłoby finansowo nieopłacalne”, tłumaczy Barth. Partnerzy uczestniczący w projekcie analizowali kompresję i buforowanie na przykładzie dystrybucji paliwa do pojazdów pasażerskich tankowanych paliwem sprężonym do 700 barów (70 MPa). Prace obejmowały podjęcie wszystkich działań potrzebnych do udoskonalenia nowego, wysoce ekonomicznego i niezawodnego hydraulicznego systemu kompresji i buforowania i podniesieniem jego gotowości technologicznej z poziomu 3 (koncepcja potwierdzona eksperymentalnie) do 6 (technologia zademonstrowana w rzeczywistym środowisku). Pokonane przeszkody Opracowanie tego procesu wymagało stawienia czoła wielu poważnym trudnościom. „Nigdy wcześniej na przykład nie opracowano akumulatorów pęcherzowych, które działałyby w warunkach ciśnienia podniesionego do poziomu, jakiego wymaga dystrybucja wodoru (nawet do 900 barów), a duży otwór potrzebny do wymiany pęcherzy czynił to szczególnie trudnym”, zauważa Barth. Oprócz tego elastomer, czyli guma, z której wykonany jest akumulator pęcherzowy, może zostać poważnie uszkodzony z powodu wchłaniania wodoru, który uwalnia się do tego materiału, jeśli ciśnienie jest obniżone. Z tego powodu badacze przetestowali różne elastomery, by znaleźć wśród nich materiał odporny na warunki panujące w takim środowisku eksploatacji. Ponadto wodór przenika też przez ściany pęcherzy do oleju hydraulicznego. „W układach hydraulicznych nie stosowano wcześniej wodoru, dlatego trzeba było znaleźć rozwiązanie, które pozwoliłoby zachować w takich warunkach bezpieczeństwo”, komentuje Barth. „Uczestnicy projektu H2REF dowiedli jednak, że te problemy techniczne można rozwiązać, i zaprezentowali w pełni gotowy proces oraz pełnowymiarowy prototyp skonteneryzowanego systemu przemysłowego, który został z powodzeniem użyty i zweryfikowany podczas działania w pętli zamkniętej”. Dzięki swojej skalowalności innowacyjne połączenie znanych technologii (hydrauliki i akumulatorów), które opracowano w toku projektu H2REF, może wyznaczyć nowe standardy trwałości i wydajności systemów wydawania paliwa do lekkich i ciężkich pojazdów, pomagając tym rozwiązaniom w wejściu na rynek. „Zdobyta przez nas wiedza pozwoli na dalszy rozwój prac i skupienie się na optymalizacji poszczególnych elementów, opracowanie planów produkcji i konserwacji, kolejne demonstracje i przygotowanie gamy produktów dla różnych stacji tankowania, co pozwoli wprowadzić tę innowację na rynek”, podsumowuje Barth. Słowa kluczowe H2REF, wodór, kompresja, buforowanie, tankowanie, akumulatory, pojazd na ogniwa paliwowe, akumulator pęcherzowy
