Daimler Truck i Linde Engineering wykorzystują do tankowania pojazdów wodorowych przechłodzony ciekły wodór sLH2. Gaz w tej postaci ma kilka zalet.
Przechłodzony ciekły wodór sLH2 (ang. subcooled liquid hydrogen) jest przechowywany pod podwyższonym ciśnieniem około 16 barów. Ten sposób przechowywania pozwala na znaczne zwiększenie gęstości energii zgromadzonej w zbiorniku w porównaniu z wodorem sprężonym (CHG – compressed hydrogen gas) lub sprężonym w niskiej temperaturze (cCH2 – cryo compressed hydrogen). Pod tym względem ma także niewielką przewagę nad wodorem ciekłym (LH2 – liquid hydrogen).
Daimler Truck i Linde Engineering dążą do wprowadzenia sLH2 jako ogólnego standardu tankowania ciężarówek napędzanych wodorem. Poprzez normę ISO udostępnią tę metodę wszystkim zainteresowanym.
Pierwsza stacja
7 lutego 2024 r. w Wörth uruchomiono pierwszą publiczną stację tankowania sLH2. Przy uroczystym, pierwszym tankowaniu Mercedesa-Benza GenH2 Trucka byli obecni Andreas Gorbach, członek zarządu Daimler Truck AG odpowiedzialny za dział techniki pojazdów ciężarowych i Jürgen Nowicki, wiceprezes Linde plc i dyrektor generalny Linde Engineering oraz Petra Dick-Walther, sekretarz stanu w Ministerstwie Gospodarki Nadrenii-Palatynatu. Od połowy 2024 roku ze stacji będą korzystać również wybrani klienci z branży logistycznej w ramach pierwszych testów GenH2 Trucka, zasilanego wodorowymi ogniwami paliwowymi.
– Dziś osiągamy znaczący postęp w rozwoju infrastruktury wodorowej: dzięki standardowi sLH2 tankowanie wodoru staje się równie proste, jak tankowanie oleju napędowego. Zbiornik wystarczający do pokonania ponad 1000 kilometrów zostaje napełniony w ciągu 10–15 minut – powiedział Andreas Gorbach.
– Ciekły wodór sLH2 znacznie zwiększa wydajność instalacji tankowania wodoru. Ta i inne zalety czynią z sLH2 praktyczną alternatywę dla oleju napędowego w transporcie ciężkim. Metoda, którą opracowaliśmy we współpracy z Daimler Truck, wytycza drogę do stworzenia rozległej sieci stacji tankowania, jakiej wymagają dzisiejsze łańcuchy logistyczne – dodał Jürgen Nowicki.
Zasięg ponad 1000 km
Zatankowanie 40-tonowej ciężarówki 80 kilogramami sLH2 zajmuje około 10–15 minut i umożliwia pokonanie ponad 1000 kilometrów. Jednocześnie stosowanie przechłodzonego wodoru zmniejsza nakłady inwestycyjne na stację tankowania wodoru dwu- lub trzykrotnie, a koszty jej eksploatacji są pięć lub sześć razy niższe. Obecnie możliwe są stabilne dostawy ciekłego wodoru w całej Europie.
Przy tankowaniu sLH2 stosuje się pompę, która nieznacznie zwiększa ciśnienie ciekłego wodoru. Dzięki niej następuje przechłodzenie wodoru. W tym stanie gaz tankowany jest stabilnie i do minimum ogranicza się straty energii podczas tankowania. Ponadto nie jest konieczne przesyłanie danych między stacją tankowania a pojazdem, co dodatkowo upraszcza tankowanie. Jednocześnie znacząco wzrasta wydajność tankowania. Stacja może osiągnąć wydajność 400 kilogramów ciekłego wodoru na godzinę. W stosunku do tankowania wodoru ciekłego LHG lub sprężonego (CHG, cCH2) uzupełnianie wodoru przechłodzonego sLH2 jest prostsze i wydajniejsza.
W celu ustanowienia wspólnego standardu tankowania dla samochodów ciężarowych z napędem wodorowym, metoda ta zostanie udostępniona wszystkim zainteresowanym stronom w postaci normy ISO.
Na dużą skalę
Nowa publiczna stacja tankowania sLH2 ulokowana w Wörth wyznacza standardy efektywności energetycznej i wydajności. Dzięki zużyciu energii wynoszącemu zaledwie 0,05 kWh/kg, jej zapotrzebowanie na energię jest około 30 razy niższe niż w przypadku tankowania sprężonego wodoru. Stacja tankowania zajmuje również bardzo małą powierzchnię, wynoszącą jedynie 50 metrów kwadratowych (nie licząc dystrybutorów) i umożliwia zastosowanie kilku dystrybutorów do równoczesnego tankowania ciężarówek, a także tankowania wielu pojazdów po kolei. Zbiornik mieści 4 tony ciekłego wodoru, co wystarcza na około dziesięć godzin ciągłego tankowania. Systematycznie uzupełniając paliwo, można zwiększyć dzienną wydajność stacji tankowania sLH2 do ponad ośmiu ton.
Daimler Truck i Linde Engineering zamierzają uczynić sLH2 główną metodą tankowania wodoru ciężkich samochodów ciężarowych. Dlatego otwarcie przedstawiają zasady działania i wyposażenia stacji sLH2. Zadbały o standaryzację metody w ramach otwartego procesu ISO, dzięki czemu jest ona dostępna dla wszystkich zainteresowanych. Obecnie Daimler Truck i Linde Engineering wzywają innych producentów pojazdów i wyposażenia stacji oraz organizacje do stosowania nowego standardu stosowania przechłodzonego ciekłego wodoru, a tym samym stworzenia globalnego rynku masowego dla tej metody.
Bezpieczne i nieskomplikowane
W przeciwieństwie do tankowania pojazdów ciekłym wodorem (LH2) uzupełnianie sLH2 jest w praktyce bardzo podobne do tankowania oleju napędowego. Solidna izolacji węża do tankowania i konstrukcja złączy między pistoletem dystrybutora a zbiornikiem paliwa, zapewnia bezpieczne tankowanie wodoru, zapobiegając jego ulatnianiu się. tankowania jest niezwykle bezpieczny i zapobiega ulatnianiu się wodoru. To sprawia, że środki ochronne wymagane przy tankowaniu sLH2 są porównywalne ze środkami stosowanymi przy tankowaniu oleju napędowego. Podczas tankowania można napełnić ciekłym wodorem o temperaturze -253oC dwa połączone ze sobą 40-kilogramowe zbiorniki umieszczone po obu stronach podwozia ciężarówki, bez konieczności stosowania specjalnego wyposażenia zabezpieczającego. sLH2 pozwala na uzyskanie dużego przepływu wodoru, przekraczającego 400 kg na godzinę, a tankowanie 80 kg ciekłego wodoru trwa od dziesięciu do piętnastu minut. I wreszcie, nowa metoda pozwala uniknąć efektu odparowania skroplonego gazu (ang. boil-off). Podczas konwencjonalnego tankowania ciekłym wodorem jego część ulega zgazowaniu i konieczne jest jej odsysanie za pomocą drugiego przewodu. W przypadku sLH2 podczas tankowania wodór pozostaje w stanie ciekłym, dzięki czemu do napełnienia zbiorników wystarczy pojedynczy pistolet dystrybutora. Ułatwia to obsługę i obniża koszty inwestycji.
Nowa stacja tankowania w Wörth jest zaopatrywana w ciekły wodór przez firmę Linde. Linde dysponuje największą na świecie infrastrukturą do produkcji i dystrybucji wodoru.
Tańsze zbiorniki
W pracach nad rozwojem napędów wodorowych firma Daimler Truck preferuje zastosowanie wodoru ciekłego. Jako nośnik energii ma on znacznie większą gęstość energetyczną w stosunku do objętości niż wodór w stanie gazowym. Dlatego zbiorniki ciężarówki napędzanej ogniwami paliwowymi na ciekły wodór są tańsze niż zbiorniki z włókna węglowego na wodór gazowy. Dzięki niższemu ciśnieniu są też znacznie lżejsze. Przechłodzony ciekły wodór umożliwia zatem zwiększenie ładowności przy jednoczesnym zwiększeniu ilości paliwa zgromadzonej w pojeździe, co znacznie zwiększa jego zasięg. Dlatego Mercedes-Benz GenH2 Truck jest równie dobrze przystosowana do transportu długodystansowego, jak samochody ciężarowe z silnikiem wysokoprężnym.
Daimler Truck wykazał to z powodzeniem we wrześniu 2023 r., kiedy to dopuszczony do ruchu drogowego prototyp Mercedesa-Benza GenH2 Trucka ukończył #HydrogenRecordRun, pokonując 1047 km przy zużyciu 80 kilogramów ciekłego wodoru ze swoich zbiorników. Firma planuje wprowadzić seryjną wersję ciężarówki na ogniwa paliwowe w drugiej połowie obecnej dekady.
sLH2 w testach z klientami
Przewiduje się, że od połowy 2024 r. pięć firm skorzysta z możliwości zdobycia pierwszych doświadczeń w eksploatacji pojazdów napędzanych ogniwami paliwowymi w transporcie dalekobieżnym. Te ciągniki siodłowe wykorzystywane będą w Niemczech na określonych trasach, w różnego rodzaju operacjach. Ich tankowanie będzie się odbywać na niedawno uruchomionej stacji tankowania ciekłego wodoru (sLH2) w Wörth oraz na stacji w okolicach Duisburga.
Aby wodór w pojazdach upowszechnił się, w nadchodzących latach konieczny będzie rozwój globalnej infrastruktury tankowania oraz dostaw ciekłego wodoru, najlepiej takiego, który powstaje w sposób nie obciążający środowiska naturalnego.
