HEROSE hat ein neues Hochdruck-Absperrventil für den Transport gasförmigen Wasserstoffs entwickelt. Als sicherheitskritisches Bauteil für moderne GH2–Transportsysteme erfüllt es die steigenden Anforderungen der Wasserstofflogistik.
Die Nachfrage nach Wasserstoff und Transportlösungen wächst
Die Produktionskapazitäten wachsen und der Aufbau der Wasserstoffinfrastruktur schreitet voran. Um Industrie und Logistik mit Wasserstoff zu versorgen, sind sichere und effiziente Transportmöglichkeiten gefragt. Mobile Wasserstofftransportsysteme spielen eine große Rolle, um Verbraucher zu erreichen, die nicht an eine Pipeline oder Erzeugungsanlage angeschlossen sind.
Planvoll zum Projekterfolg
Vor diesem Hintergrund beschloss HEROSE, ein innovatives Hochdruck-Absperrventil für den mobilen Transport gasförmigen Wasserstoffs zu entwickeln. Die Entwicklung erfolgte in enger Zusammenarbeit mit einem weltweit agierenden Gaselieferanten.
Die Armatur wurde speziell für transportable Druckbehälter und Multiple Element Gas Container (MEGC) konzipiert. Sie erfüllt die Anforderungen der EN ISO 10297 (TPED & TPER) und ist für Wasserstoff, Helium sowie Stickstoff zugelassen. Die Armatur kombiniert höchste Dichtheit, maximale Betriebssicherheit und eine robuste Auslegung für Anwendungen bis zu 500 Bar.
Hohe Drücke sicher beherrschen
Neben der fundierten Produktentwicklungskompetenz hat HEROSE in den letzten Jahren umfassende praktische Erfahrung im Umgang mit Gasen unter Hochdruck von bis zu 1.200 Bar aufgebaut. Das neue Absperrventil wurde für einen Betriebsdruck von 500 Bar bei 15 Grad Celsius ausgelegt, um höchste Dichtigkeits- und Sicherheitsanforderungen zu erfüllen. „Die Anforderungsliste für die Produktentwicklung war anspruchsvoll und die Erwartungen hoch“, berichtet Produktmanagerin Franziska Jänike. Entwicklungsingenieur Daniel Scharr und Tim Fiegel entwarfen Ventilkonzepte, auf deren Grundlage bei HEROSE zunächst erste Prototypen angefertigt wurden.
Das neue Hochdruck-Absperrventil verbindet höchste Sicherheit mit robuster Auslegung und einfacher Handhabung.
Franziska Jänike, Produktmanagerin bei HEROSE
Vom Prototyp bis zur Marktreife
Sämtliche Stufen – von den Werkstoffen und Einzelteilen über Prototypen bis zum fertigen Produkt – wurden auf internen und externen Prüfständen umfassend getestet. Dazu gehörten unter anderem Materialverträglichkeitstests, Leckagemessungen mit diversen Prüfgasen inklusive reinem Wasserstoff, Berstversuche, Beflammung, erweiterte Lebensdauerprüfungen und Klimatisierung. Die Messlatte lag dabei über den normativen Anforderungen, um eine kompromisslose Funktion zu gewährleisten. Die finale Zulassungsprüfung wurde anschließend bei der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung erfolgreich abgeschlossen. Das Ergebnis dieses Entwicklungsprozesses ist ein Hochdruck-Absperrventil, das speziell für den Einsatz mit Wasserstoff konzipiert ist und zuverlässig ihren Dienst tut. Umfangreiche Lebensdauerprüfungen mit 10.000 vollständigen Druckzyklen bestätigen die Auslegung für den langfristigen Einsatz und anspruchsvollen Dauerbetrieb auf Europas Straßen.
HEROSE Hochdruck-Absperrventil 01C07
Mehr Informationen zum Hochdruck-Absperrventil 01C07 finden Sie hier.
Aus der Entwicklung auf die Straße
Ende Juni wurden die ersten Hochdruck-Absperrventile ausgeliefert. Verschiedene Anbieter werden das HEROSE Hochdruck-Absperrventil in ihre Transportsysteme integrieren – der Bedarf ist vorhanden. Die Typ-4-Druckbehälter der Transportsysteme zeichnen sich durch ein metallfreies, gewichtssparendes Design aus. Sie bestehen aus einem nahtlosen Kunst- stoffinnenbehälter, dem Liner, der die Gasdichtigkeit herstellt, und einer Außenhülle aus kohlefaserverstärktem Kunststoff, die den Druck aufnimmt und für äußere Stabilität sorgt. Gegenüber Stahltanks sind die Typ-4-Behälter über 70 Prozent leichter, sie haben eine lange Lebensdauer – sie rosten nicht – und sie sind für hohe Drücke geeignet, was sie zum Standard für die Speicherung von Wasserstoff gemacht hat, sowohl als Tanks für Brennstoffzellenfahrzeuge als auch als Speicher für den Wasserstofftransport.
Aufwendige Dichtheitsprüfungen
Die Dichtheitsprüfungen von Typ-4-Behältern werden meist mit Stickstoff durchgeführt, was nach sich zieht, dass die Behälter anschließend gespült werden müssen, um die notwendige Reinheit des Wasserstoffs zu erreichen. Für die meisten Transporte ist Fuel-Cell-Grade die Reinheit, die angestrebt wird, damit das Wasserstofftankstellennetz beliefert werden kann und die Voraussetzung für die Nutzung in Brennstoffzellen gegeben ist. Auch andere anspruchsvolle Abnehmer, beispielsweise die Halbleiterindustrie, fordern eine entsprechende Reinheit. Der Umspülprozess von Stickstoff auf Wasserstoff ist zeit- und ressourcenintensiv. Das Spülen kann außerdem einen Stressmoment für den Behälter darstellen, weil zu niedriger Druck im Behälter den Liner beschädigen kann.
Modulares Wasserstoff-Verteilsystem mit flexibel konfigurierbaren Druckanschlüssen sowie integrierter Durchfluss- und Druckmesstechnik.
Mit Vakuumtechnik zur neuen Lösung
Das Spülen im Rahmen der Erstinbetriebnahme sowie nach allen Revisions- und Servicemaßnahmen erfordert einen hohen zeitlichen und monetären Aufwand. Das Unternehmen HYKONIS hat eine patentierte Methode entwickelt, wie sich dieser Aufwand verringern lässt. Die Idee: Die Atmosphäre ändern, damit keine Druckdifferenz mehr besteht, und die Behälter direkt mit Wasserstoff auf Dichtigkeit prüfen. Der Druckbehälter kommt in eine Vakuumkammer und es wird ein Feinvakuum gezogen. So entweichen alle Fremdgase und auch jegliche Feuchtigkeit wird eliminiert. Dann wird der Behälter langsam mit Wasserstoff gefüllt. Vor der Befüllung war nichts im Behälter außer Vakuum, so wird die gewünschte Reinheit erreicht. Auch für die GH2 – Transportsysteme von HYKONIS, bei denen diese patentierte Methode eingesetzt wird, werden die Hochdruck-Absperrventile von HEROSE eingesetzt.
Wasserstoff bei hohem Druck und extremen Temperaturdifferenzen jederzeit sicher und zuverlässig abzudichten, war die große Herausforderung.
Daniel Scharr, Entwicklungsingenieur HEROSE
Eine Innovation mit überzeugenden Vorteilen
Ein einzelner Behälter auf dem HYKONIS GH2-Transportsystem fasst 625 Liter bei einem Leergewicht von 189 Kilogramm. Auf den Systemen werden immer acht Behälter zu einer Sektion mit 5.000 Liter Volumen zusammengefasst. Je nach Systemgröße können zwischen rund 500 und 1.200 Kilogramm Wasserstoff transportiert werden. Jede Sektion hat ein eigenes Hochdruck-Absperrventil, das dient der Sicherheit und ermöglicht eine kaskadierende Befüllung und Entladung – so spart man Verdichterleistung und kann mit dem notwendigen Druckgefälle arbeiten. Die Lösung von HYKONIS ist weltweit einzigartig und erlaubt eine Inertisierung mittels Vakuum und die Druckprüfung mit dem zu transportierenden Medium Wasserstoff. „Bei allem, was wir tun, haben wir maximale Sicherheit und die Total Cost of Ownership im Blick“, bekräftigt HYKONIS-Geschäftsführer Marius Koch. Als Tochterunternehmen des Ingenieurdienstleisters EDAG kann man auf umfangreiches Know-how und entsprechende Entwicklungsfähigkeiten zugreifen.
Das neue Konzept des GH2-Trailers von HYKONIS setzt Maßstäbe für den sicheren und effizienten Transport von gasförmigem Wasserstoff.
Ein vielseitiger Energieträger
Ausgangspunkt aller Wasserstofftrailer ist immer ein Elektrolyseur oder eine Dampfreformierungsanlage, wo der Wasserstoff erzeugt wird. Per GH2-Transportsystem werden meist Kunden in Entfernungen von 100 bis 200 Kilometern mit gasförmigem Wasserstoff versorgt. Die Zahl der Abnehmer, darunter Industriebetriebe und Tankstellen, nimmt ständig zu – hinzu kommen Flughäfen und Häfen, die viel benutzte Fahrzeuge mit Wasserstoff betreiben. Auch in Anlagen größerer Backwarenhersteller kann Wasserstoff als Energieträger zum Einsatz kommen. Speziell entwickelte Öfen ermöglichen eine innovative, ressourcenschonende und zukunftsorientierte Backtechnologie. Den Frühstücksbrötchen sieht man es nicht an, wenn der Ofen, in dem sie gebacken wurden, dank Wasserstoff seine Temperatur erreicht hat – und der Transport dorthin durch das neue HEROSE Hochdruck-Absperrventil abgesichert wurde.
HYKONIS bietet innovative Lösungen im Bereich der Wasserstofflogistik und entwickelt hochmoderne Multiple Element Gas Container (MEGC) für den Wasserstofftransport.
