H₂-Tankventile von Poppe + Potthoff schließen erforderliche Prüfungen im Rahmen der Zertifizierung nach R134 erfolgreich ab
Das On Tank Valve (OTV) kann an einzelnen Tankflaschen montiert werden. Über ein Verteiler-Rail (Parallel Charging Unit (PCU) oder auch Manifold genannt) lassen sich mehrere Tanks parallel befüllen. Je nach Systemauslegung kann so mit 350 bar oder 700 bar betankt werden. Die innovative Strömungsführung des Wasserstoffs durch das OTV ermöglicht zusammen mit Durchflussraten, die beim Tanken Kv-Werte > 0,28 erreichen, kurze Betankungszeiten. Durch eine optimierte H2-Einströmung in den Tank werden darüber hinaus Hotspots innerhalb der Tankflaschen verhindert.
Das On Tank Valve von Poppe + Potthoff ermöglicht kurze Betankungszeiten für mobile und stationäre Anwendungen (© Poppe + Potthoff)
Kurze Betankungszeiten im Betrieb und schnelle Entgasung im Brandfall
In der Entwicklung wurde das OTV auf ein Gewicht unter 1400 g bei einem Durchmesser von 160 mm, einschließlich Magnetventil, optimiert. Das verbaute Magnetventil ist ‚normally closed‘, sodass die Tanks bei Nichtanliegen eines elektrischen Stroms druckdicht geschlossen sind. Die Kabelausgänge liegen gebündelt an einer Seite, was eine leichte Montage und Positionierung ermöglicht. Der modulare Aufbau erlaubt eine einfache Integration verschiedener Funktionalitäten nach Kundenwunsch. Das OTV besitzt einen zentralen Anschluss für Befüllung und Entnahme, sowie einen optionalen Anschluss für z.B. einen Drucksensor. Das Thermal Pressure Relief Device (TPRD) ermöglicht im Brandfall eine schnelle, räumlich gezielte Entgasung und verhindert dabei ein unkontrolliertes Austreten des Wasserstoffs aus den Tanks. Über eine standardisierte Schnittstelle lässt sich das Bauteil in verschiedenen Ventilvarianten montieren: verbaut in einem OTV, als End Plug- und als Remote TPRD. Während sich das OTV am vorderen und das End Plug TPRD am hinteren Ende der Tankflasche befinden, wird das Remote TPRD seitlich an den Tanks angebracht. Auf diese Weise ist permanent sichergestellt, dass bei einem Überschreiten der Aktivierungstemperatur die TPRDs auslösen und das Tanksystem sicher entleert wird.
Verlässliche und effiziente Wasserstoffversorgung durch TOPAQ Systemlösung
Das Remote TPRD befindet sich seitlich an den Tankflaschen und kann bei Bedarf auch an anderer Stelle innerhalb des Systems angebracht werden (© Poppe + Potthoff)
Über die Produktebene hinausgehend bietet P+P mit TOPAQ eine Lösung auf Systemebene. Dabei nutzt das Unternehmen seine Material-, Entwicklungs- und Fertigungsexpertise, um sämtliche TOPAQ Kernkomponenten selbständig zu entwickeln und zu fertigen. Neben Tankventilen umfasst dies H2-Leitungen, Verteiler-Rails, High Pressure Regulation Units (HPRU) und Rails für H2-Einspritzsysteme am H2-Motor. Die validierten P+P Schnittstellen erlauben hierbei bis zu 25 Montagewiederholungen ohne Leckagen. Durch seine Modularität ermöglicht TOPAQ anwendungsoptimierte Systemarchitekturen für den Einsatz im mobilen und im industriellen Bereich. Bei der Entwicklung und Fertigung kommt fast ein Jahrhundert Erfahrung zum Tragen. 1928 in Werther gegründet, spezialisierte sich Poppe + Potthoff zunächst auf die Herstellung von Präzisionsstahlrohren. Im Laufe der Jahre hat das Unternehmen sein Produktportfolio diversifiziert und konnte sich in den vergangenen Jahrzehnten eine Technologieführerschaft in der Entwicklung und Produktion von medienführenden Komponenten im Dieselbereich erarbeiten. Durch einen Transfer dieser Expertise von 1600 Mitarbeitern bietet Poppe + Potthoff seinen Kunden nun die Entwicklung und Fertigung von kundenspezifischen H2-Lösungen auf Produkt- und Systemebene an. Mehr dazu erfahren Sie im Interview mit P+P CEO Markus Kerkhoff und im H2News Marktspiegel!
Ein speziell für Wasserstoff entwickelter Werkstoff
Um Wasserstoff zuverlässig innerhalb von Systemen zu lagern oder zu transportieren, müssen H2-Komponenten, wie Leitungen, Ventile oder Rails besondere Beständigkeit und Resistenzen aufweisen. Aus diesem Grund werden solche Komponenten oftmals aus austenitischen Edelstählen gefertigt. Doch dies bringt mehrere Nachteile mit sich: Beispielsweise weist Edelstahl nur eine geringe Festigkeit auf. Daher müssen Bauteile aus Edelstahl mit größeren Wandstärken ausgelegt werden, um notwendige Druckbeständigkeiten sicherzustellen. Dieser höhere Materialeinsatz führt zu einem erhöhten Gewicht der Bauteile und mehr CO2-Emissionen in der Fertigung. Eine Möglichkeit diesen Nachteilen zu begegnen, ist der Einsatz von Kohlenstoff-Stahl für Wasserstoffanwendungen. Poppe + Potthoff bringt langjährige Erfahrung in der Fertigung von Komponenten aus kohlenstoffhaltigen Stählen aus dem Bereich der Dieselanwendungen mit. Auf dieser Expertise aufbauend wurde mit PPH2 eine speziell für Wasserstoffapplikationen geeignete Alternative konzipiert. PPH2 ist ein legierter Kohlenstoff-Stahl mit hohen mechanischen Eigenschaften, welche durch eine innovative PPSH-Glühbehandlung weiter gesteigert werden. Die speziellen Eigenschaften von PPH2 ermöglichen eine hohe Wasserstoffverträglichkeit und die Fertigung von dünnwandigeren Komponenten (im Vergleich zu Edelstahl).
Schwer geprüft, um die zuverlässige H2-Versorgung zu erleichtern
Das End Plug TPRD wird am hinteren Ende der Tankflaschen angebracht (© Poppe + Potthoff)
Dies erlaubt eine Reduktion von Bauteil-Gewicht und CO2-Emissionen bei einer gleichzeitigen Erhöhung der Verfügbarkeit von Wasserstoff-Leitungen und Rails. PPH2 erfüllt in seiner Zusammensetzung die Anforderungen der EIGA (European Industrial Gases Association) an Rohre und Transportbehälter für den Transport von Wasserstoff. Den Korrosionsschutz gewährleistet eine Zink-Nickel-Beschichtung. Bereits 2021 wurde PPH2 entsprechend der DIN EN ISO 11114 vom TÜV Saarland/TÜV Rheinland geprüft und im Bereich der EU-Verordnung (EG) Nr.79/2009 für den Einsatz in Wasserstoffanwendungen zugelassen. Darüber hinaus wurde PPH2 erfolgreich einem Materialverträglichkeitstest nach ANSI/CSA CHMC 1-2014 unterzogen. In einer Kooperation mit dem Prüfinstitut TÜV SÜD Chemie Service GmbH konnte Poppe + Potthoff das Material außerdem nach einer neu entwickelten Prüfmethodik untersuchen lassen. Auch die Ergebnisse dieser Prüfung bestätigen das erfolgreiche Ergebnis des CHMC1 Tests. Poppe + Potthoff selbst entwickelt und fertigt Komponenten wie Leitungen oder Rails aus PPH2 für bis zu 700 bar Nominaldruck. Leitungen, Verteiler-Rails und Schnittstellen aus PPH2 wurden von einem unabhängigen Prüfinstitut erfolgreich nach EC79 zertifiziert.
Hier finden Sie weitere Informationen zum modularen TOPAQ Wasserstoffverteilsystem von Poppe + Potthoff.
Der modulare Aufbau der TOPAQ Systemlösung erlaubt anwendungsoptimierte Systemarchitekturen, um Brennstoffzellen oder Verbrennungsmotoren zuverlässig mit Wasserstoff zu versorgen (© Poppe + Potthoff)
