Daimler otevřel standard pro plnění kapalného vodíku do nákladních vozidel

Daimler Truck a Linde Engineering prezentují společně vyvinutou technologii sLH2 (subcooled liquid hydrogen) pro čerpání kapalného vodíku.

Daimler Truck a Linde Engineering, dva přední průmyslové podniky, dosáhly významného milníku v oblasti vodíkové infrastruktury na cestě k dekarbonizaci dopravy. Inženýři obou firem v uplynulých letech společně vyvinuli technologii sLH2, novou metodu manipulace s kapalným vodíkem.

Tento inovativní přístup umožňuje v porovnání s plynným vodíkem vyšší hustotu uložené energie, delší dojezd, rychlejší načerpání paliva, nižší náklady a vyšší energetickou hospodárnost. Načerpání 80 kg kapalného vodíku do 40tunového nákladního vozidla trvá přitom přibližně 10–15 minut. Uvedené množství paliva umožňuje dojezd i více než 1000 km.

Nová technologie sLH2 současně snižuje dvojnásobně až trojnásobně nezbytné investice do vodíkových čerpacích stanic a provozní náklady jsou při jejím použití pětkrát až šestkrát nižší. V současnosti lze kapalný vodík spolehlivě dodávat po celé Evropě.

V porovnání s doposud běžnou technologií čerpání kapalného vodíku (LH2) je u nové metody použito nové čerpadlo sLH2, které nepatrně zvyšuje tlak kapalného vodíku. Ve výsledku je tak efektivně produkován podchlazený zkapalněný vodík, sLH2 (subcooled liquid hydrogen).

S ním lze realizovat velmi robustní a stabilní proces čerpání paliva, při němž jsou minimalizovány energetické ztráty. Navíc nemusí docházet k žádnému přenosu dat mezi čerpací stanicí a vozidlem, což dále snižuje komplexnost procesu čerpání paliva.

Současně se zvýší rychlost plnění pohonných hmot na novou úroveň. Čerpací stanice má kapacitu výdeje 400 kg kapalného vodíku za hodinu. V porovnání s běžným čerpáním kapalného nebo plynného vodíku je sLH2 výrazně jednodušší a současně nabízí vyšší efektivitu.

Nová technologie bude všem zainteresovaným stranám zpřístupněna prostřednictvím normy ISO s cílem etablovat ji jako společný standard čerpání pohonných hmot do nákladních vozidel s vodíkovým pohonem.

Andreas Gorbach, člen představenstva společnosti Daimler Truck, a Jürgen Nowicki, předseda představenstva firmy Linde Engineering, otevřeli 7. února 2024 první veřejnou pilotní čerpací stanici sLH2 ve Wörthu nad Rýnem. Za přítomnosti zemské tajemnice pro hospodářství Porýní-Falce Petry Dick-Waltherové a zástupců mezinárodních médií také naplnili palivovou nádrž vozidla Mercedes-Benz GenH2 Truck.

Čerpací stanice sLH2

Nová veřejná čerpací stanice sLH2 ve Wörthu nad Rýnem je novým etalonem z hlediska energetické hospodárnosti a výkonu. Se spotřebou elektrické energie pouhých 0,05 kWh/kg vyžaduje v porovnání s konvenčním plněním palivových nádrží plynným vodíkem cca 30krát méně energie.

Čerpací stanice zabírá navíc velmi malou plochu, pouhých 50 m² (bez výdejového stojanu), a umožňuje konfigurace s vícero výdejovými stojany pro souběžné čerpání paliva do několika nákladních vozidel i pro postupné doplňování paliva do většího počtu vozidel.

Nádrž této první veřejné čerpací stanice na kapalný vodík pojme 4 tuny pohonných hmot, což postačuje pro deset hodin nepřetržitého výdeje paliva. Průběžným doplňováním lze navíc kapacitu výdeje čerpací stanice sLH2 zvýšit na více než osm tun za den.

Vytyčený cíl: Technologický standard pro čerpání kapalného vodíku do nádrží nákladních vozidel
Společnosti Daimler Truck a Linde Engineering chtějí technologii sLH2 etablovat jako hlavní metodu čerpání vodíku do těžkých nákladních vozidel.

Obě společnosti proto nabízejí vysokou míru transparentnosti a otevřenosti ohledně relevantních rozhraní společně vyvinuté technologie sLH2. Tato technologie byla standardizována prostřednictvím otevřeného procesu ISO a je volně dostupná pro všechny zainteresované strany.

Daimler Truck a Linde Engineering nyní vyzývají další výrobce vozidel, podniky v oblasti infrastruktury a oborové svazy, aby nový standard pro kapalný vodík začali používat, a vytvořili tak pro tuto metodu globální trh velkého rozsahu.

Bezpečné, rychlé a jednoduché čerpání vodíku

Na rozdíl od doposud běžného čerpání kapalného vodíku (LH2) se proces sLH2 prakticky podobá současné technologii čerpání nafty. Díky odolné izolaci čerpací hadice a konstrukci rozhraní mezi čerpací pistolí a palivovou nádrží je proces čerpání vodíkového paliva mimořádně bezpečný a zabraňuje případnému úniku tohoto média.

Proto jsou ochranná opatření při čerpání pomocí technologie sLH2 porovnatelná s ochrannými opatřeními při čerpání nafty. Tímto procesem lze kapalným vodíkem při teplotě minus 253 stupňů Celsia plnit dvě propojené nádrže pro 40 kg paliva na obou stranách podvozku nákladního vozidla, aniž by byla nutná speciální bezpečnostní výbava.

Technologie sLH2 umožňuje výdej paliva s vysokým průtokem více než 400 kg kapalného vodíku za hodinu. Za deset až patnáct minut lze tak naplnit do nádrží nákladního vozidla 80 kg kapalného vodíku. Nový postup v neposlední řadě zabraňuje tzv. odpařovacímu efektu.

Při konvenčním čerpání kapalného vodíku nabývá část vodíku plynného skupenství, a musí být druhým potrubím náročně odsávána. Při metodě sLH2 zůstává vodík při čerpání do nádrže vozidla stále kapalný, takže je pro naplnění nádrže zapotřebí pouze jedna čerpací pistole.

Toto řešení usnadňuje manipulaci a snižuje investiční náklady. Zásobování nové čerpací stanice ve Wörthu kapalným vodíkem zajišťuje společnost Linde, která provozuje největší infrastrukturu pro výrobu a distribuci vodíku na světě.

Dojezd přes 1000 km

Daimler Truck upřednostňuje při vývoji pohonů založených na vodíku kapalné skupenství tohoto paliva. Nosič energie má v tomto skupenství výrazně vyšší hustotu energie v poměru ke svému objemu než plynný vodík.

Díky tomu jsou palivové nádrže na kapalný vodík pro nákladní vozidla s palivovými články nákladově výrazně výhodnější než nádrže z uhlíkového kompozitu pro plynný vodík. A díky nižšímu tlaku jsou také výrazně lehčí.

Tato technologie tak zvyšuje užitečnou hmotnost vozidel. Současně lze přepravovat větší množství vodíku, čímž se výrazně prodlužuje dojezd nákladního vozidla. Proto je Mercedes-Benz GenH2 Truck pro flexibilní a náročnou dálkovou dopravu stejně vhodný jako běžná nákladní vozidla s pohonem na naftu.

Společnost Daimler Truck to úspěšně předvedla v září 2023, kdy prototyp modelu Mercedes Benz GenH2 Truck s registrací pro provoz na veřejných komunikacích absolvoval rekordní jízdu #HydrogenRecordRun a s 80 kg kapalného vodíku na palubě ujel 1047 km. Společnost Daimler Truck hodlá uvést na trh sériovou verzi nákladního vozidla s palivovými články ve druhé polovině tohoto desetiletí.

Pravděpodobně už od poloviny roku 2024 využije pět společností možnost získat první zkušenosti s vozidly poháněnými palivovými články pro dálkovou dopravu s nulovými emisemi CO2. Tahače návěsů budou v Německu nasazeny na specifických trasách v různých případech užití v dálkové dopravě.

Palivo do svých nádrží budou doplňovat na právě otevřené veřejné čerpací stanici s kapalným vodíkem (sLH2) ve Wörthu nad Rýnem a na čerpací stanici v okolí Duisburgu. Daimler Truck tímto průkopnickým projektem se svými partnery ukazuje, že již dnes je dekarbonizovaná přeprava nákladními vozidly s pohonem na vodík realizovatelná.

Podmínkou dlouhodobě funkční transformace nákladní dopravy na vodíkový pohon je především brzké vybudování globální infrastruktury čerpacích stanic s plošným pokrytím a zajištění dostatečného zásobování zeleným kapalným vodíkem.