Daimler Truck i Linde Engineering, dwa przedsiębiorstwa przemysłowe, uczyniły znaczący krok w rozwoju infrastruktury wodorowej na drodze do dekarbonizacji transportu. W ubiegłych latach inżynierowie obu firm opracowali wspólnie technologię sLH2, czyli nową metodę postępowania z ciekłym wodorem. W porównaniu z wodorem w stanie gazowym to nowe rozwiązanie umożliwia zwiększenie gęstości magazynowania i zasięgów pojazdów, szybsze tankowanie oraz obniżenie kosztów, a także zapewnia wyższą efektywność energetyczną.

Zatankowanie w ten sposób 40-tonowej ciężarówki 80 kilogramami ciekłego wodoru zajmuje około 10–15 minut oraz umożliwia pokonanie nawet ponad 1000 kilometrów.

Jednocześnie nowa technologia sLH2 dwu lub trzykrotnie zmniejsza wymagane nakłady inwestycyjne na stację tankowania wodoru, a koszty jej eksploatacji są nawet pięć lub sześć razy niższe. Obecnie możliwe są stabilne dostawy ciekłego wodoru w całej Europie.

W porównaniu z konwencjonalną technologią tankowania ciekłego wodoru (LH2), w nowej metodzie wykorzystuje się nową pompę sLH2, nieznacznie zwiększającą ciśnienie ciekłego wodoru. Dzięki niej następuje przechłodzenie wodoru – stąd nazwa sLH2: subcooled liquid hydrogen. W tym stanie uzyskuje się bardzo solidny i stabilny proces tankowania, który do minimum ogranicza straty energii podczas tankowania. Ponadto nie jest konieczne przesyłanie danych między stacją tankowania a pojazdem, co dodatkowo zmniejsza złożoność procesu tankowania

Stacja tankowania ma wydajność 400 kilogramów ciekłego wodoru na godzinę. W stosunku do konwencjonalnych rozwiązań w zakresie tankowania wodoru ciekłego lub gazowego technologia sLH2 jest zarówno znacznie prostsza w zastosowaniu.

W celu ustanowienia wspólnego standardu tankowania dla samochodów ciężarowych z napędem wodorowym, technologia ta zostanie udostępniona wszystkim zainteresowanym stronom w postaci normy ISO.

7 lutego 2024 r. Andreas Gorbach, członek zarządu Daimler Truck i Jürgen Nowicki, prezes zarządu Linde Engineering, tankując pojazd Mercedes-Benz GenH2 Truck, dokonali w Wörth am Rhein otwarcia pierwszej publicznej, pilotażowej stacji tankowania sLH2, w obecności Petry Dick-Walther, sekretarz stanu w Ministerstwie Gospodarki Nadrenii-Palatynatu oraz przedstawicieli międzynarodowej prasy.

– Do dekarbonizacji transportu potrzebujemy trzech czynników: odpowiednich samochodów ciężarowych z napędami akumulatorowymi i wodorowymi, koniecznej infrastruktury oraz wyrównania kosztów eksploatacji pojazdów bezemisyjnych i napędzanych olejem napędowym. W przypadku pojazdów transformacja ta przebiega bardzo dynamicznie. W odniesieniu do infrastruktury wodorowej osiągamy dziś kolejny ważny etap rozwoju: 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. Wzywamy teraz innych producentów ciężarówek i firmy infrastrukturalne do zastosowania naszego rozwiązania oraz wspólnych działań na rzecz uczynienia tej technologii standardem przemysłowym! – Andreas Gorbach, członek zarządu Daimler Truck AG odpowiedzialny za dział Truck Technology

Stacja tankowania sLH2 wyznacza standardy wydajności dla ciekłego wodoru

Nowa publiczna stacja tankowania sLH2 ulokowana w Wörth am Rhein wyznacza standardy w zakresie 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 konwencjonalnego tankowania wodorem w stanie gazowym. Ta stacja tankowania zajmuje również bardzo małą powierzchnię, wynoszącą jedynie 50 metrów kwadratowych (bez dystrybutora paliwa), oraz umożliwia konfiguracje, w których kilka dystrybutorów można wykorzystywać do równoległego tankowania ciężarówek, a także do tankowania wielu pojazdów po kolei. Zbiornik ciekłego wodoru ma pojemność czterech ton, a to wystarcza na około dziesięć godzin ciągłego tankowania. Ponadto, uzupełniając paliwo w międzyczasie, można zwiększyć dzienną wydajność stacji tankowania sLH2 do ponad ośmiu ton.

Cel – stworzenie branżowego standardu tankowania ciekłego wodoru

Daimler Truck i Linde Engineering zamierzają uczynić sLH2 główną technologią tankowania wodoru dla ciężkich samochodów ciężarowych. W związku z tym obie firmy oferują wysoki stopień transparentności i otwartości w zakresie odpowiednich interfejsów opracowanej wspólnie technologii sLH2. Zadbano o standaryzację tej technologii w ramach otwartego procesu ISO, dzięki czemu jest ona swobodnie dostępna dla wszystkich zainteresowanych stron. Obecnie Daimler Truck i Linde Engineering wzywają innych producentów OEM, przedsiębiorstwa infrastrukturalne i organizacje do stosowania nowego standardu dla ciekłego wodoru, a tym samym do stworzenia globalnego rynku masowego dla tej metody.

Bezpieczne i szybkie tankowanie wodoru

Proces sLH2 jest w praktyce bardzo podobny do dzisiejszej technologii tankowania oleju napędowego. Dzięki solidnej izolacji węża do tankowania i konstrukcji złączy między pistoletem dystrybutora a zbiornikiem paliwa, proces 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 procesu tankowania można napełnić ciekłym wodorem o temperaturze minus 253 stopni Celsjusza dwa połączone ze sobą 40-kilogramowe zbiorniki umieszczone po obu stronach podwozia ciężarówki, bez konieczności stosowania specjalnego wyposażenia zabezpieczającego.

Technologia sLH2 pozwala na uzyskanie dużego przepływu wodoru, przekraczającego 400 kg na godzinę, a tankowanie 80 kg ciekłego wodoru trwa od dziesięciu do piętnastu minut. Nowa metoda pozwala uniknąć efektu odparowania skroplonego gazu (ang. boil-off): Podczas konwencjonalnego tankowania ciekłym wodorem część wodoru ulega zgazowaniu i konieczne jest jej odsysanie za pomocą drugiego przewodu. W przypadku metody 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.

Ciekły wodór zapewnia zasięg ponad 1000 km

W pracach nad rozwojem napędów wodorowych firma Daimler Truck preferuje zastosowanie wodoru ciekłego. Jako nośnik energii ma on w tym stanie skupienia 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. A dzięki niższemu ciśnieniu są też znacznie lżejsze. Omawiana technologia umożliwia zatem zwiększenie ładowności przy jednoczesnej możliwości przewożenia większej ilości wodoru, co znacznie zwiększa zasięg ciężarówek.

Zastosowanie sLH2 w testach z udziałem klientów

Przewiduje się, że od połowy 2024 r. pięć firm skorzysta z możliwości zdobycia pierwszych doświadczeń w eksploatacji pojazdów napędzanych ogniwami paliwowymi w bezemisyjnym transporcie dalekobieżnym. Te ciągniki siodłowe wykorzystywane będą w Niemczech na określonych trasach, w różnego rodzaju operacjach w transporcie dalekobieżnym. Ich tankowanie będzie się odbywać na niedawno uruchomionej stacji tankowania ciekłego wodoru (sLH2) w Wörth am Rhein oraz na stacji w okolicach Duisburga.

Daimler Truck i jego firmy partnerskie realizują więc nowatorski projekt, wykazując, że dekarbonizacja transportu za pomocą ciężarówek napędzanych wodorem jest możliwa już dziś. Aby jednak transformacja w kierunku transportu towarowego opartego na napędach wodorowych przyniosła trwałe efekty, w nadchodzących latach ważne będzie zapewnienie szeroko rozwiniętej i globalnej infrastruktury tankowania oraz odpowiednich dostaw ekologicznego ciekłego wodoru.