Innovatieve testtechnologie voor waterstoftanks

Innovatieve testtechnologie voor waterstoftanks

Dorninger Hytronics GmbH uit Unterweitersdorf in Opper-Oostenrijk heeft een gepatenteerd testproces voor waterstoftanks ontwikkeld waarmee tot 80 procent energie, duizenden tonnen CO2, grondstoffen en dus kosten worden bespaard. Door de innovatieve aanpak en dankzij het professionele advies van Business Upper Austria ontving het bedrijf een financieringsbedrag van zes cijfers voor de complexe en dure ontwikkeling. Waterstof wordt beschouwd als een alternatieve brandstof voor toekomstige mobiliteit. Om waterstof te kunnen inzetten voor mobiliteit moet het in gasvormige toestand worden opgeslagen in speciale hogedruktanks. De hogedruktanks zijn gemaakt van koolstofvezel en zijn onderworpen aan strenge testcriteria. De EU-regelgeving UN R134 bepaalt dat elke 200ste geproduceerde tank moet worden getest met 22.000 tankcycli. De energie die hiervoor nodig is, is enorm, omdat de tank onder hoge druk moet worden gezet en vervolgens weer moet worden ontlast: 22.000 keer.

Enorme energiebesparing

"Als waterstof een gevestigde waarde wordt als extra alternatieve brandstof in de mobiliteit, zal ook de behoefte aan waterstoftanks toenemen. Je kunt je gemakkelijk voorstellen hoe het elektriciteitsverbruik en de energiekosten voor het testen van de tanks dan zullen exploderen", zegt Karl Fischereder, algemeen directeur van Dorninger Hytronics GmbH. In samenwerking met het Linz Center of Mechatronics (LCM) heeft hij een gepatenteerd proces ontwikkeld dat ongeveer 80 procent energie en dus duizenden tonnen CO2 bespaart, en de materiaal- en grondstofbehoefte drastisch vermindert. Hierdoor worden ook de kosten van het testproces enorm verlaagd. En zo werkt het: Normaal gesproken worden de hogedruktanks getest met behulp van de constante drukmethode. Voor een typische tank met een inhoud van 350 liter is voor 22.000 cycli ongeveer 8.900 kWh elektriciteit nodig. Er wordt ruim vier ton CO2 uitgestoten, wat 1.780 euro kost bij een elektriciteitsprijs van 20 cent per kWh. Dorninger Hytronics heeft een proces ontwikkeld met regeneratieve servopompen waarbij de tanks voor 100 procent gevuld zijn met water. “Deze methode alleen al vergt 50 procent minder energie”, legt Fischereder uit. "Bovendien vervangen we met het nieuwe gepatenteerde proces een deel van het water door vastestofbolletjes. Het vulmateriaal bestaat nu nog maar voor 37 procent uit water, dat gecomprimeerd moet worden. Hierdoor wordt de energiebehoefte met nog eens 63 procent verlaagd." In totaal bespaart de methode ongeveer 80 procent energie vergeleken met testbanken die voorheen op de markt verkrijgbaar waren. Bovendien kan het vulmateriaal hergebruikt worden voor de volgende test.

Energie in het circuit

Het gepatenteerde systeem is zelfs in staat tot regeneratieve energie. Bij het laden van de te testen tank wordt hydraulische energie geleverd. De aandrijving van de servopomp werkt als een motor en haalt elektriciteit uit het netwerk. “Wanneer de tank weer wordt gelost, wordt de draairichting van de aandrijving omgekeerd en wordt deze een generator. Deze neemt de hydraulische energie op, zet deze om in elektrische energie en levert deze terug aan het elektriciteitsnet”, legt Fischereder uit. Het gepatenteerde Dorninger Hytronics-proces heeft slechts 1.780 kWh nodig voor 22.000 testcycli. Dit komt overeen met 20 procent van de energie die nodig is voor het testen met het constante drukproces, stoot slechts 0,8 ton CO2 uit en kost slechts 356 euro. De aandrijving heeft minder stroom nodig, wat ook de installatie- en bedrijfskosten verlaagt. De energie die nodig is om het hydraulische systeem te koelen is ook lager en het testproces is veiliger. Door het kleinere volume van het testmedium zijn de effecten op de proefbank minder ernstig als een tank tijdens de test uitvalt. Dit verhoogt de arbeidsveiligheid op de testbank, vermindert de structurele beschermingsvoorzieningen en maakt de constructie mogelijk van een compacte testbank die geschikt is voor serieproductie.