Tankowanie wodoru w mniej niż trzy minuty
Dla UE znalezienie alternatyw dla pojazdów paliwowych jest kluczowym elementem w planie obniżenia emisji dwutlenku węgla (CO2). Ważnym krokiem w tym kierunku jest użycie pojazdów napędzanych ogniwami paliwowymi, które emitują CO2 na poziomie bliskim zero. Nawet wysoko zoptymalizowane silniki spalania wewnętrznego nie są w stanie emitować mniej niż 110 gramów CO2 na kilometr. Główni producenci samochodów są gotowi do masowej produkcji pojazdów napędzanych wodorowymi ogniwami paliwowymi. Zbudowanie nowej infrastruktury do tankowania wodoru jest jednak dużą przeszkodą w pomyślnym wprowadzaniu na rynek tego typu pojazdów. Zapewnienie wydajności procesu tankowania w różnych warunkach otoczenia jest sporym wyzwaniem. Aby udoskonalić tankowanie pojazdów wodorowych, został wdrożony wspierany ze środków UE projekt HYTRANSFER (Pre-normative research for thermodynamic optimization of fast hydrogen transfer). Głównym celem projektu było obniżenie kosztów inwestycyjnych i operacyjnych przy jednoczesnym zwiększeniu niezawodności stacji tankowania oraz ograniczeniu maksymalnego czasu tankowania. Eksperymenty pokazują, że wymiana ciepła pomiędzy gazem wodorowym i ścianą baku jest raczej ograniczona. Nawet kiedy wodór znajdujący się w baku osiągnie temperaturę 85°C (maksymalna temperatura określona w regulacjach, kodeksach i standardach dla baków pokładowych), temperatura ściany baku pozostanie niska. Korzystanie z termodynamiki do określenia relacji pomiędzy podanym wodorem, parametrami tankowania, takimi jak natężenie przepływu wodoru, a temperaturą otoczenia może ułatwić optymalizację procesu przekazywania wodoru. Jan Zerhusen, nowy koordynator projektu z firmy Ludwig-Bölkow-Systemtechnik GmbH w Niemczech wyjaśnia: "Poprzez przeprowadzenie szeroko zakrojonej kampanii eksperymentalnej w zakresie spalania z dokładnym modelowaniem termodynamicznym zdobyto głębszą wiedzę dotyczącą warunków temperaturowych w użytych bakach. Opierając się na zdobytej wiedzy, zostały zaproponowane udoskonalenia w zakresie tankowania wodorem". Zerhusen dodał, że opracowano i zaprezentowano odpowiednim podmiotom zainteresowanym nowy i innowacyjny protokół tankowania pojazdów oraz powiązane regulacje, kodeksy, normy i rekomendacje. Zaproponowany protokół umożliwia znaczące ograniczenie kosztów inwestycyjnych i operacyjnych stacji tankowania wodorem. Ponadto protokół skraca czas tankowania, co zwiększa zadowolenie klientów". W szczególności protokół opracowany w ramach projektu HYTRANSFER umożliwia znaczące obniżenie temperatury chłodzenia wstępnego z -40°C do -20°C, pozwalając na ograniczenie kosztów inwestycyjnych i operacyjnych jednostek chłodzenia wstępnego, które stanowią kluczową część stacji tankowania. Operatorzy stacji tankowania mogą zwiększyć rentowość przedsięwzięcia aż o 20 000 EUR rocznie. Osiągnięty krótszy czas tankowania oraz ceny wodoru mogą z kolei stanowić dla klientów zachętę do zakupu oraz dalszego korzystania z pojazdów napędzanych wodorem. Zerhusen dodał: "Aktualnie znajdujemy się na początku budowania infrastruktury służącej do tankowania wodoru oraz wprowadzania na rynek pojazdów z ogniwami paliwowymi. Opóźnione wprowadzenie proponowanego protokołu tankowania może wymagać wprowadzenia zmian do istniejących stacji lub baków samochodowych, generując zbędne koszty". Zespół pracujący w ramach projektu HYTRANSFER przeprowadził zatem serię testów baków i systemów tankowania dostarczonych przez partnerów przemysłowych. Analizie poddano również możliwości optymalizacji procesu podawania wodoru w ramach istniejących uregulowań, kodeksów i norm oraz zaawansowanej technologii. Wynikiem tych działań było stworzenie warunków do opracowania nowego protokołu tankowania dla podmiotów międzynarodowych.
Słowa kluczowe
Tankowanie wodoru, wodorowe ogniwa paliwowe, HYTRANSFER, termodynamika, protokół tankowania
