[:de]
Wasserstoff-Tankstellen für Brennstoffzellenautos müssen wie konventionelle Zapfsäulen vor der Inbetriebnahme abgenommen werden. Auch danach sind regelmäßig Qualitätschecks nötig. Damit die Einhaltung internationaler Standards zum Tanken von gasförmigem Wasserstoff künftig von unabhängiger Stelle getestet werden kann, hat das Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW) ein mobiles Abnahmesystem entwickelt. Das Gerät misst Druck und Temperatur beim Tankvorgang, prüft die Infrarot-Kommunikation zwischen Fahrzeug und Tankstation und ermittelt die getankte Wasserstoffmenge. Parallel erfolgen Probeentnahmen mit anschließender Analyse des Wasserstoffs auf Verunreinigungen. Das Ziel der Aktivitäten ist, den Ausbau der Wasserstoff-Infrastruktur für eine klimafreundliche Mobilität voranzubringen.Weitere Informationen zum neuen mobilen Messsystem und zur Wasserstoff-Brennnstoffzellentechnologie werden vom 24. bis 28. April am ZSW-Stand H71 auf der Hannover Messe vorgestellt. Wasserstoff ist regenerativ in großen Mengen herstellbar und aufgrund des hohen Energieinhaltes ein idealer Kraftstoff für Brennstoffzellen-Fahrzeuge. Der Tankvorgang mit bei 700 Bar gespeichertem Druckgas dauert nur rund drei Minuten, um damit 400 bis 700 Kilometer weit fahren zu können. Brennstoffzellenfahrzeuge werden derzeit in den Markt eingeführt. Parallel dazu erfolgt weltweit der Aufbau von Wasserstoff-Tankstellen. Gegenwärtig werden bundesweit rund 50 Zapfstationen installiert. Bis 2018/2019 soll die Zahl auf 100 steigen. Das Ziel bis 2023 sind 400 Stationen. Konventionelle Tankstellen für flüssige Kraftstoffe werden von Eichämtern bezüglich korrekter Mengenabgaben überprüft. Zur Qualität der Brennstoffe existiert eine etablierte Analytik. Für den künftigen Kraftstoff Wasserstoff (H2), der als Gas mit hohem Druck in die Brennstoffzellenfahrzeuge abgefüllt wird, sind diese Anforderungen noch recht neu: Für H2-Stationen gelten die gesetzlichen Regelungen zum sicheren Umgang mit Gasen. Sogenannte Betankungsprotokolle nach Industrienorm regeln die wasserstoffbedingten Anforderungen an den Tankvorgang. Beispielsweise den Temperaturbereich beim Umfüllen und Verdichten des Gases, die Mengenmessung oder die Überprüfung der Dichtheit des Zapfvorgangs. Dies muss bei der Abnahme nachgewiesen und in regelmäßigen Abständen überprüft werden. Die Tests dazu sind im 2014 veröffentlichten technischen Industriestandard SAE J2601 festgehalten. Er soll die Regelungen zu Betankungsvorgängen mit Wasserstoff weltweit harmonisieren. Mit dem neuen, mobilen Abnahmesystem für Wasserstoff-Stationen des ZSW können die Forscher die Einhaltung der Druck- und Temperaturgrenzwerte und der Infrarot-Kommunikation zwischen Fahrzeug und Tankstelle entsprechend der SAE J2601 überprüfen sowie getankte Wasserstoffmengen mittels integerierter Waage und einem hochgenauen Durchflusssensor messen. Kleinste Verunreinigungen im Gas aufspüren Bei der Wasserstoff-Herstellung, dem Transport zur Tankstelle und beim Verdichten des Gases können Verunreinigungen, beispielsweise durch Kohlenmonoxid, auftreten, die die Brennstoffzellen schädigen. Die Grenzwerte, die Verunreinigungen nicht überschreiten dürfen, sind in den Industrienormen SAE J2719 bzw. der ISO14687-2 definiert. Das mobile Abnahmesystem des ZSW entnimmt während und nach der Betankung Wasserstoff-Proben, die von den Ulmer Forschern auf ihre Qualität im Labor überprüft werden. Mehrere Probenentnahme- und Analyseaufträge bezüglich der Leitwerte der SAE J2719/ ISO14687-2 für Verunreinigungen wurden bereits erfolgreich bearbeitet. Online-Monitoring zur kostengünstigen Überwachung Das ZSW arbeitet auch an Onlinemonitoring-Konzepten zur schnelleren Bewertung der Wasserstoffqualität. In elektrochemischen Schlüsselversuchen wurde jüngst die Tauglichkeit eines neuen Wasserstoff-qualitätssensors nachgewiesen, der hochsensibel auf die Schadanteile im Wasserstoff reagiert. Ziel der Wissenschaftler ist es, die Überwachung der Wasserstoffqualität an Tank- und Abfüllstellen einfacher und kostengünstiger zu gestalten. Die vom Umweltministerium Baden-Württemberg geförderte Begleitforschung am ZSW zur Wasserstoff- und Betankungsqualität ist ein weiterer Baustein zur Unterstützung der Markteinführung klimafreundlicher Brennstoffzellen-Autos. |
| Das Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW) gehört zu den führenden Instituten für angewandte Forschung auf den Gebieten Photovoltaik, regenerative Kraftstoffe, Batterietechnik und Brennstoffzellen sowie Energiesystemanalyse. An den drei ZSW-Standorten Stuttgart, Ulm und Widderstall sind derzeit rund 230 Wissenschaftler, Ingenieure und Techniker beschäftigt. Hinzu kommen 90 wissenschaftliche und studentische Hilfskräfte. |
| Ansprechpartner Pressearbeit
Tiziana Bosa, Zentrum für Sonnenenergie- und Axel Vartmann, PR-Agentur Solar Consulting GmbH, |
[:en]
Hydrogen refueling stations for fuel cell-powered cars have one thing in common with conventional gas pumps: They must be inspected and approved before they are put in operation, and regular checked for quality afterwards. The Centre for Solar Energy and Hydrogen Research in Baden-Württemberg (ZSW) has developed a mobile certification system to ensure gaseous hydrogen refueling equipment is in compliance with international standards. This device measures pressure and temperature during refueling, checks the infrared communication between the vehicle and the filling station, and detects the amount of delivered hydrogen. Samples are taken at the same time, and then the hydrogen is analyzed for impurities. All this is aimed to drive the roll out of hydrogen infrastructure and thus the adoption of climate-friendly, alternative mobility solutions.Further information on this new mobile measurement system for hydrogen fuel-cell technology will be presented at the ZSW’s booth H71 at the Hannover Messe on April 24 through 28. Hydrogen (H2) can be easily produced from regenerative sources in large quantities. Due to its high energy content it is an ideal fuel for fuel-cell vehicles. Filling a tank with compressed gas stored at 700 bar takes just three minutes or so, providing enough fuel for the vehicle to travel 400 to 700 kilometers. With manufacturers now rolling out fuel-cell vehicles, hydrogen refueling stations are going up around the world. Around 50 are in the works nationwide in Germany. This count is to rise to 100 by 2018/2019, and to 400 stations by 2023. Certifying authorities inspect conventional filling stations for liquid fuels to confirm that they deliver the indicated amounts. They have been doing this for a long time, so standards for assessing the quality of these fuels are well established. The specifications for hydrogen (H2), however, are fairly new. An emerging fuel that is soon to be readily available, H2 gas is pumped into the tanks of fuel-cell vehicles at high pressure. This is why the regulations in place for the safe handling of gases also apply to H2 stations. ‘Refueling protocols’ based on industry standards determine hydrogen-related specifications such as the temperature range during gas delivery and compression, quantity measurement, leak detection during the dispensing process, and the like. All this has to be verified during the initial certification and periodically inspected thereafter. The tests for this inspection are documented in SAE J2601. Published in 2014, this technical industry standard goes to harmonize worldwide the regulations governing the use of hydrogen. With the ZSW’s new mobile inspection system for H2 stations, researchers can check for compliance with pressure and temperature limits, the infrared communication between the vehicle and the refueling station in accordance with the SAE J2601, and the dispensed amount of hydrogen using an integrated scale and a precision flow sensor. Detecting even miniscule impurities in the gas Impurities such as carbon monoxide, deriving either from the production process, the transport or the compression, can contaminate hydrogen. These contaminants can impact the performance or lifetime of the fuel cell. Their permissible limits are set out by the SAE J2719 and ISO14687-2 industry standards. ZSW’s mobile inspection systems take hydrogen samples during and after refueling to conduct quality assessments in the ZSW lab. The scientists have already handled several of these jobs successfully, taking and analyzing samples in accordance with SAE J2719 / ISO14687-2 guidelines. Cost-effective surveillance with online monitoring ZSW is also working on online monitoring solutions to speed up hydrogen quality assessments. Pivotal electrochemical experiments recently demonstrated the viability of a new hydrogen quality sensor that is highly sensitive to contaminants in hydrogen. The center’s scientists aim to make hydrogen quality monitoring at filling stations easier and more cost-effective. Funded by Baden-Württemberg’s Ministry of the Environment, ZSW’s accompanying research into hydrogen and refueling quality is another building block that goes to underpin the market launch of climate-friendly fuel-cell cars. |
| The Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (Centre for Solar Energy and Hydrogen Research Baden-Württemberg, ZSW) is one of the leading institutes for applied research in the areas of photovoltaics, renewable fuels, battery technology, fuel cells and energy system analysis. There are currently around 230 scientists, engineers and technicians employed at ZSW’s three locations in Stuttgart, Ulm and Widderstall. In addition, there are 90 research and student assistants. |
| Media contacts
Tiziana Bosa, Zentrum für Sonnenenergie- und Axel Vartmann, PR-Agentur Solar Consulting GmbH, |
[:]