Vortex-Filler
Fast fill dispenser met vortex koeling
Publieke samenvatting / Public summary
Aanleiding
De logistieke markt verschuift naar batterij-elektrische aandrijving. Het nadeel van deze batterij-elektrische trucks is de lange laadtijden. Daarom is de intentie van veel bedrijven om over op te schakelen waterstof- elektrische trucks. Bij waterstof-elektrisch aangedreven heftrucks is de laadtijd van groot belang. Vandaar dat er een low cost dispenser noodzakelijk is die grote vulsnelheiden kan halen. Op dit moment zijn er echter alleen maar goedkope slow-fills en dure fast fills op de markt. Een verschil zit hem in het feit dat bij snel vullen, de tank te warm wordt door adiabatische compressie en dat koelen duur is. In het project wordt een vulsysteem ontwikkeld die het ingaande gas koelt met expanderend gas uit de buffervoorraad. Dit gebeurt met een Ranque-Hilsch vortex koeler. Hiermee is het mogelijk om een slow-fill tanksysteem te converteren naar een fast-fill zonder veel extra kosten. Rijngas en HyGear willen samen de markt voor logistieke centra voor vorkheftrucks benaderen. De business case rond krijgen blijft nog lastig. Een low-cost-fast-fill compressor draagt bij aan een verdere kostenverlaging.
Doelstelling
De doelstelling van het project is de ontwikkeling, bouw en test van een low-cost fast fill dispenser, gebaseerd op expansiekoeling met een HyGear Ranque-Hilsch vortex koeler. De koeler zal ontwikkeld en gebouwd worden en in het laboratorium van HyGear uitvoerig getest worden. Vervolgens zal deze samengebouwd worden met de compressor en buffers tot een low-cost dispensersysteem. Deze zal getest worden voor het vullen van brandstofcelvoertuigen op het waterstoftankstation in Arnhem. Indien de test succesvol is afgerond moet hij inzetbaar zijn in kleine tot middelgrote distributiecentra voor het vullen van brandstofcel-aangedreven heftrucks. De technische doelen voor het ontwerp van de installatie zijn: - Investeringskosten verlagen met 25% (en in combinatie met de elektrochemische compressor 40% verlagen) - Operationele kosten voor levering op 350 bar, stabiel - Hoge tanksnelheden van 8000 Nm3/h halen op 20 graden Celsius - Conform klanteisen en heersende veiligheidsnormen. - Compacte installatie die weinig kostbare ruimte op een logistiek centrum in neemt
Korte omschrijving
Het project begint met het dimensioneren van de HyGear Vortex Koeler. Deze wordt gemodelleerd voor de ware schaal toepassing in CFD (Computational Fluid Dynamics) en op basis van semi-empirische modellen. Hierbij worden alle bedrijfsmodi doorlopen om te komen tot een optimaal ontwerp met behoud van veiligheid en gereduceerde kosten. Simultaan wordt de low-cost dispenser ontworpen, in nauw overleg met de certificerende instelling. Rijngas ontwerpt het totale mobiele skid, inclusief compressor en buffers. Hierbij zal rekening worden gehouden met het toekomstige gebruik in distributiecentra (robuust ontwerp, tankprofiel captive fleet). Vervolgens wordt de vortex koeler op ware schaal gebouwd en in het laboratorium getest tot op het niveau van het koelen van een 700 bar gasstroom voor het vullen met een snelheid van 8000 m3/uur. Vervolgens worden onderdelen nogmaals getest en samengebouwd op het dispenser skid. Het skid wordt geïnstalleerd op het tankstation van HyGear. Middels “droog-testen” wordt een uitgebreid testprogramma doorlopen met tanks op verschillende niveaus gevuld en met verschillende omgevingstemperaturen.
Resultaat
Het resultaat is een ontwerp voor een low-cost-fast-fill waterstofdispenser specifiek voor de interne logistiek. Het ontwerp is in de praktijk getest en voldoet aan de richtlijnen in relatie tot veiligheidtechnische aspecten van waterstoftanken voor wegvoertuigen(PGS 35). Na afloop is een compleet samengebouwd transporteerbaar dispensing en opslag systeem beschikbaar dat kan worden ingezet voor toekomstige demonstratieprojecten. Hierbij wordt in eerste instantie gemikt op demonstraties in distributiecentra, maar ook demonstraties voor personenauto's in de praktijk behoren tot de mogelijkheden.
De logistieke markt verschuift naar batterij-elektrische aandrijving. Het nadeel van deze batterij-elektrische trucks is de lange laadtijden. Daarom is de intentie van veel bedrijven om over op te schakelen waterstof- elektrische trucks. Bij waterstof-elektrisch aangedreven heftrucks is de laadtijd van groot belang. Vandaar dat er een low cost dispenser noodzakelijk is die grote vulsnelheiden kan halen. Op dit moment zijn er echter alleen maar goedkope slow-fills en dure fast fills op de markt. Een verschil zit hem in het feit dat bij snel vullen, de tank te warm wordt door adiabatische compressie en dat koelen duur is. In het project wordt een vulsysteem ontwikkeld die het ingaande gas koelt met expanderend gas uit de buffervoorraad. Dit gebeurt met een Ranque-Hilsch vortex koeler. Hiermee is het mogelijk om een slow-fill tanksysteem te converteren naar een fast-fill zonder veel extra kosten. Rijngas en HyGear willen samen de markt voor logistieke centra voor vorkheftrucks benaderen. De business case rond krijgen blijft nog lastig. Een low-cost-fast-fill compressor draagt bij aan een verdere kostenverlaging.
Doelstelling
De doelstelling van het project is de ontwikkeling, bouw en test van een low-cost fast fill dispenser, gebaseerd op expansiekoeling met een HyGear Ranque-Hilsch vortex koeler. De koeler zal ontwikkeld en gebouwd worden en in het laboratorium van HyGear uitvoerig getest worden. Vervolgens zal deze samengebouwd worden met de compressor en buffers tot een low-cost dispensersysteem. Deze zal getest worden voor het vullen van brandstofcelvoertuigen op het waterstoftankstation in Arnhem. Indien de test succesvol is afgerond moet hij inzetbaar zijn in kleine tot middelgrote distributiecentra voor het vullen van brandstofcel-aangedreven heftrucks. De technische doelen voor het ontwerp van de installatie zijn: - Investeringskosten verlagen met 25% (en in combinatie met de elektrochemische compressor 40% verlagen) - Operationele kosten voor levering op 350 bar, stabiel - Hoge tanksnelheden van 8000 Nm3/h halen op 20 graden Celsius - Conform klanteisen en heersende veiligheidsnormen. - Compacte installatie die weinig kostbare ruimte op een logistiek centrum in neemt
Korte omschrijving
Het project begint met het dimensioneren van de HyGear Vortex Koeler. Deze wordt gemodelleerd voor de ware schaal toepassing in CFD (Computational Fluid Dynamics) en op basis van semi-empirische modellen. Hierbij worden alle bedrijfsmodi doorlopen om te komen tot een optimaal ontwerp met behoud van veiligheid en gereduceerde kosten. Simultaan wordt de low-cost dispenser ontworpen, in nauw overleg met de certificerende instelling. Rijngas ontwerpt het totale mobiele skid, inclusief compressor en buffers. Hierbij zal rekening worden gehouden met het toekomstige gebruik in distributiecentra (robuust ontwerp, tankprofiel captive fleet). Vervolgens wordt de vortex koeler op ware schaal gebouwd en in het laboratorium getest tot op het niveau van het koelen van een 700 bar gasstroom voor het vullen met een snelheid van 8000 m3/uur. Vervolgens worden onderdelen nogmaals getest en samengebouwd op het dispenser skid. Het skid wordt geïnstalleerd op het tankstation van HyGear. Middels “droog-testen” wordt een uitgebreid testprogramma doorlopen met tanks op verschillende niveaus gevuld en met verschillende omgevingstemperaturen.
Resultaat
Het resultaat is een ontwerp voor een low-cost-fast-fill waterstofdispenser specifiek voor de interne logistiek. Het ontwerp is in de praktijk getest en voldoet aan de richtlijnen in relatie tot veiligheidtechnische aspecten van waterstoftanken voor wegvoertuigen(PGS 35). Na afloop is een compleet samengebouwd transporteerbaar dispensing en opslag systeem beschikbaar dat kan worden ingezet voor toekomstige demonstratieprojecten. Hierbij wordt in eerste instantie gemikt op demonstraties in distributiecentra, maar ook demonstraties voor personenauto's in de praktijk behoren tot de mogelijkheden.