- Was ist ein Wasserstoff Anhänger?
- Welche Arten von Wasserstofftransportanhängern gibt es?
- Welche Art von Rohren und Zylindern werden im Allgemeinen für Wasserstofftransportanhänger verwendet?
- Was macht den Transport von Wasserstoff so schwierig?
- Warum sollte man Wasserstoff auf der Straße und nicht in einer Pipeline transportieren?
- Wie viel Wasserstoff kann mit Standard-LKWs im Verhältnis zur Wasserstoffkompression und der Größe der verwendeten Zylinder transportiert werden?
- Welche Vorteile hat die Maximierung der Wasserstoffmenge auf dem Anhänger?
- Welche Maßnahmen werden ergriffen, um den Verlust von Wasserstoff während des Transports zu verhindern?
- Welche besonderen Sicherheitsmaßnahmen sind für Wasserstoff Anhänger erforderlich?
- Welche Maßnahmen werden getroffen, damit der Reinheitsgrad des Wasserstoffs während des Transports nicht beeinträchtigt wird?
- Welche Innovationen lassen eine Senkung der Transportkosten beim Einsatz von Wasserstoffanhängern erwarten?
- Warum werden für den Transport von grünem Wasserstoff Diesel-Lkw und nicht Elektro-Lkw mit Brennstoffzellen eingesetzt?
- Fazit: Die Zukunft der Wasserstoffwirtschaft hängt von der breiten Nutzung des Wasserstofftransportanhängers ab!
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Was ist ein Wasserstoff Anhänger?
Ein Wasserstoff Anhänger bezieht sich eher auf den Transport von gasförmigem oder kryogenem Flüssigwasserstoff unter hohem Druck, um Wasserstoff von der Produktionsstätte zum Endverbraucher zu transportieren. Für die Aufnahme und den Transport von gasförmigem Wasserstoff werden Hochdruck-Verbundflaschen oder Stahlflaschen mit niedrigerem Druck verwendet. Diese Anhänger bestehen aus mehreren Zylindern, die zusammengeschaltet sind. Flüssigwasserstoff-Anhänger sind ein kostspieliger und spezieller Anhängertyp, der dazu dient, den sehr kalten Wasserstoff kalt zu halten und die Verdampfungsrate zu verringern.
Welche Arten von Wasserstofftransportanhängern gibt es?
Neuere Hochdruck-Wasserstoff Anhänger für den Einsatz reichen von 5075psig/350bar bis zu 7500psig/517bar Fülldruck unter Verwendung von Verbundflaschen. Bei Anhängern mit gasförmigem Wasserstoff älterer Bauart werden schwere Stahlflaschen verwendet, die nur bis 2400psig/165bar gefüllt werden können. Da es sich bei Wasserstoff um ein komprimierbares Gas handelt, lässt sich durch die Speicherung und den Transport von Wasserstoff bei höherem Druck (z. B. 7500 psig) die Nutzlast im Vergleich zu älteren, herkömmlichen Anhängern auf Stahlrohrbasis um das Dreifache erhöhen.
Ein Flüssigwasserstoff Anhänger ist ein spezieller, vakuumummantelter Anhänger für die Lagerung und den Transport von Wasserstoff in flüssiger Form, dem kältesten bekannten Stoff: -423°F/-253°C. Die Verflüssigung von Wasserstoff ist zwar sehr energieaufwändig, erhöht aber die transportierbare Menge um das Vierfache (4x) im Vergleich zu Gasanhängern mit 7.500 psig und um das Zehnfache (10x) im Vergleich zu herkömmlichen Stahlrohranhängern. Die teuren Flüssigwasserstoff-Anhänger werden für den Transport von Wasserstoff über große Entfernungen eingesetzt und nutzen die logistischen Vorteile der größeren Nutzlast.
Heute erfolgt die Verteilung von Wasserstoff über Entfernungen von weniger als 300 Kilometern hauptsächlich mit Druckgas-Sattelzügen. Flüssigwasserstoff Anhänger werden häufig eingesetzt, um größere Mengen Wasserstoff über längere Strecken zu transportieren. Jede Option hat Vor- und Nachteile, und die wirtschaftlichste Wahl hängt von der geografischen Lage, der Entfernung, dem Umfang und dem gewünschten Verwendungszweck ab.
Welche Art von Rohren und Zylindern werden im Allgemeinen für Wasserstofftransportanhänger verwendet?
Für die Lagerung und den Transport von komprimiertem Wasserstoff gibt es eine Vielzahl von Druckflaschen, die eine Reihe von Druckarten bieten. Diese reichen von Typ I bis Typ V. Jeder Zylinder ist für unterschiedliche Druckbereiche geeignet und kann in verschiedenen Größen geliefert werden. Der am häufigsten verwendete Zylindertyp für einen Wasserstofftransportanhänger ist Typ III.
Was macht den Transport von Wasserstoff so schwierig?
Aufgrund der einzigartigen Eigenschaften von Wasserstoff kann es teuer sein, ihn in großen Mengen über weite Strecken zu transportieren. Wasserstoff ist nicht nur das kleinste Element der Erde, sondern auch das leichteste. Aufgrund seiner extrem geringen Dichte muss es entweder unter Druck gesetzt und als komprimiertes Gas geliefert oder verflüssigt werden, um es über größere Entfernungen zu transportieren. Auch die Sicherheit spielt eine Rolle. Aufgrund seiner geringen Molekülgröße kann Wasserstoff Materialien verspröden und leicht aus der Umschließung entweichen. In Anbetracht des breiten Spektrums der Entflammbarkeit muss die Gefahr einer Verbrennung immer in Betracht gezogen werden.
Warum sollte man Wasserstoff auf der Straße und nicht in einer Pipeline transportieren?
Pipelines werden bereits in Regionen mit erheblichem und umfangreichem Wasserstoffbedarf eingesetzt. Der Transport von gasförmigem Wasserstoff über bestehende Pipelines ist eine kostengünstige Möglichkeit, große Mengen an Wasserstoff zu liefern. Die hohen Kapitalkosten für den Bau neuer Pipelines stellen jedoch ein großes Hindernis für einen umfassenden Ausbau dar. In Regionen mit geringerem oder neu entstehendem Bedarf ist die Lieferung von Wasserstoff mit Hilfe von Wasserstoffanhängern eine wirtschaftlichere Option, die sich schneller umsetzen lässt. Außerdem bietet es mehr Flexibilität, da sich der Markt für die Wasserstoffnachfrage ständig weiterentwickelt. Es gibt einen Trend hin zu einem Modell der dezentralen Wasserstofferzeugung, um diese wachsenden Flotten von Brennstoffzellenfahrzeugen und -anwendungen zu versorgen. Die kostengünstige Lieferung des Wasserstoffs auf der letzten Meile wird ein entscheidender Erfolgsfaktor für dieses Modell der dezentralen Wasserstofferzeugung sein.
Wie viel Wasserstoff kann mit Standard-LKWs im Verhältnis zur Wasserstoffkompression und der Größe der verwendeten Zylinder transportiert werden?
Zylinder des Typs III bestehen aus einer leichten Aluminiumauskleidung und einer Ummantelung aus Kohlenstoffverbundstoff. Diese sind wesentlich leichter als Typ-II-Zylinder und können Drücke von 300 bar bis 700 bar liefern. Flaschen des Typs IV sind Verbundflaschen aus Kohlefaser mit einer Polymerauskleidung und bieten einen Druck von bis zu 700 bar. Sie sind zwar die leichtesten Zylinder auf dem Markt, aber auch viel teurer und weniger widerstandsfähig gegen Beschädigungen und Leckagen. Ein typischer 450-bar-Wasserstoffschlauchanhänger mit einer Hülsenlänge von 3,3 Metern würde etwa 153 Kilogramm Wasserstoff transportieren.
Beispiel eines Wasserstoffanhängers
Welche Vorteile hat die Maximierung der Wasserstoffmenge auf dem Anhänger?
Für Wasserstoffversorgungsunternehmen ist die Produktivität der Fahrer ein wichtiger Faktor für die Rentabilität. Die Betreiber von Aufliegern sind bestrebt, ihre Routen zu optimieren, um eine möglichst hohe Auslastung der Fahrzeuge zu erreichen. Dazu gehört die Bedienung mehrerer Kunden pro Anhängerladung und die Minimierung von “Leerrückfahrten” zum Wiederauffüllen des Anhängers. Angesichts des derzeitigen massiven Mangels an Lkw-Fahrern ist die Optimierung der Zustellung von größter Wichtigkeit.
Welche Maßnahmen werden ergriffen, um den Verlust von Wasserstoff während des Transports zu verhindern?
Aufgrund ihres undurchlässigen Innenbehälters erfordern die Zylinder des Typs I, II und III – abgesehen vom Ventil auf den Zylindern – keine besonderen Maßnahmen, um den Verlust von Wasserstoff zu verhindern, so dass der Wasserstoff im Wesentlichen für einen unbestimmten Zeitraum sicher gelagert werden kann. Die auf Kunststoffzylindern des Typs IV basierenden Transportmittel ermöglichen eine langsame Permeation von Wasserstoff durch die innere Kunststoffauskleidung. Es gibt keine bekannten Maßnahmen, um dies zu verhindern. Trotz der kostspieligen Vakuummäntel, die ein Flüssigwasserstofftransport haben kann, wird der ultrakalte Flüssigwasserstoff unweigerlich Wärme absorbieren, so dass er in die Atmosphäre verdampft. Die Leckraten beim Transport von flüssigem Wasserstoff liegen zwischen 1 und 2 % pro Tag. Es gibt keine andere Möglichkeit, als die Verweildauer des flüssigen Wasserstoffs beim Transport zu minimieren.
Welche besonderen Sicherheitsmaßnahmen sind für Wasserstoff Anhänger erforderlich?
In den Vereinigten Staaten werden Wasserstoff Anhänger vom US-Verkehrsministerium (DOT) reguliert, das spezielle Vorschriften für Hochdruckgasanhänger und Anhänger mit kryogenen Flüssiggasen kodifiziert hat, die in Teil 49CFR des Federal Register zu finden sind. Die Feuerwehren und Planungsabteilungen sind sich der Tatsache bewusst, dass Wasserstofftransporte in vielen Unternehmen eingesetzt werden. In diesen Fällen verlangen die Feuerwehr und die örtlichen Behörden, dass Wasserstofftransporte die NFPA2-Norm erfüllen, wenn die Anhänger über einen längeren Zeitraum abgestellt und benutzt werden.
Welche Maßnahmen werden getroffen, damit der Reinheitsgrad des Wasserstoffs während des Transports nicht beeinträchtigt wird?
Die Reinheit des Wasserstoffs ist für den Endverbraucher äußerst wichtig, und bestimmte Verunreinigungen können sich schädlich auf die Endanwendung auswirken. Der wichtigste Schritt zur Gewährleistung der Reinheit des Wasserstoffs während des Transports ist die ordnungsgemäße Vorbereitung der Flaschen, um den reinen Wasserstoff, der in den Anhänger gefüllt wird, nicht zu verunreinigen. Metallausgekleidete Flaschen wie die Typen I, II und III können auf ein niedriges Niveau vakuumiert und dann mehrmals mit Wasserstoff gespült werden. Flaschen des Typs IV stellen ein Problem dar, da sie nicht vakuumiert werden können, da dies die Innenauskleidung zum Einsturz bringen würde. Daher müssen große Mengen Wasserstoff verwendet werden, um alle Verunreinigungen in den Flaschen vor einer endgültigen Befüllung zu spülen und zu verdünnen.
Welche Innovationen lassen eine Senkung der Transportkosten beim Einsatz von Wasserstoffanhängern erwarten?
Die Hochdruckanhänger sind bereits sehr kapazitäts- und kostenoptimiert, wobei die verschiedenen Vorschriften eingehalten werden. Mögliche Kostensenkungen wären geringere Anforderungen an die G-Belastung der Zylinderstützstrukturen und Methoden zur Verringerung der Dicke von Typ-III-Metallbuchsen, um Gewicht und Kosten zu sparen.
Warum werden für den Transport von grünem Wasserstoff Diesel-Lkw und nicht Elektro-Lkw mit Brennstoffzellen eingesetzt?
Ein wichtiger Aspekt ist die Frage, wie Wasserstoff auf der Straße transportiert werden kann, ohne dass dabei ein Großteil der durch den Kraftstoff erzielten Emissionsreduzierung zunichte gemacht wird. Die Schaffung von Wasserstoff-Hubs oder regionalen Clustern von Wasserstoffangebot und -nachfrage wird die Transportentfernungen minimieren und die durch den Transport mit Dieselfahrzeugen verursachten Emissionen verringern. Wie die Frage andeutet, ist das Ziehen des Anhängers mit einem emissionsfreien Lkw die ultimative Lösung. Zum Zeitpunkt der Erstellung dieses Dokuments ist die Verfügbarkeit kommerziell einsatzbereiter elektrischer Sattelschlepper der Klasse 8 mit Brennstoffzellenantrieb äußerst begrenzt. Es ist jedoch zu erwarten, dass sich diese Situation in den nächsten zwei bis drei Jahren ändern wird. Das Haupthindernis für den Einsatz von Brennstoffzellen-Elektro-Lkw sind die hohen Kosten im Vergleich zu Diesel-Lkw, die heute 3 bis 4 Mal so hoch sind, und das Fehlen einer kommerziellen FCEV-Betankungsinfrastruktur. Mit der Zeit dürften die Kapitalkosten sinken und die Verfügbarkeit von Wasserstofftankstellen für Nutzfahrzeuge zunehmen.
Fazit: Die Zukunft der Wasserstoffwirtschaft hängt von der breiten Nutzung des Wasserstofftransportanhängers ab!
Die Logistik ist ein Schlüsselfaktor für das Wachstum der Wasserstoffwirtschaft. Der Wasserstoff-Anhänger spielt eine zentrale Rolle bei der Umsetzung solider und kosteneffizienter Logistikkonzepte zum Aufbau einer wasserstoffzentrierten Zukunft für Verkehr und Industrie.
In dem Maße, in dem sich Wasserstoff auf breiter Front durchsetzt, wird sich die Entwicklung von Wasserstofftransportanhängern weg von herkömmlichen Stahlrohr-Wasserstoff Anhängern hin zu moderneren Druckgas-Wasserstoff Anhängern mit höherer Kapazität vollziehen. Mit der zunehmenden Verbreitung der Produktion und der Annäherung an den Ort der Nutzung werden Druckgas-Wasserstoff-Anhänger die ideale Lösung für den wirtschaftlichen Transport von Wasserstoff im Kurz- und Langstreckenverkehr sein, sogar im Vergleich zu Flüssigwasserstoff Anhängern. Als virtuelle Pipeline und sicheres Transportsystem wird es sicherlich bald ein vertrauter Anblick auf unseren Autobahnen sein.
Inhaltbeigetragen von BayoTech
BayoTech ist ein innovativer Anbieter von Wasserstofflösungen und setzt sich dafür ein, den weltweiten Bedarf an zuverlässigem, kostengünstigem und kohlenstoffarmem Wasserstoff zu decken. BayoTech produziert den Wasserstoff in der Nähe des Bedarfs und verteilt ihn über Hochdruck-Gastransport- und Speicheranlagen an die Verbraucher in der Nähe. Die Kunden beschleunigen die Dekarbonisierung ihrer Energie- und Transportsysteme durch BayoTechs Lieferung von Wasserstoffproduktionseinheiten, Molekülen, Verkauf und Vermietung von Anlagen und emissionsfreien Stromlösungen.
Letzte Aktualisierung: 15.1.2023