Por qué son importantes los sistemas de cascada de hidrógeno en las estaciones de servicio | Rienda

Puntos clave

• Los sistemas de cascada de hidrógeno dividen el almacenamiento de hidrógeno a alta presión en bancos de baja, media y alta presión para mejorar la eficiencia del reabastecimiento de combustible.
• En las estaciones de servicio de hidrógeno, el almacenamiento en cascada ayuda a mantener una presión estable, reducir la carga de trabajo del compresor y respaldar el abastecimiento continuo de combustible de los vehículos.
• Los sistemas en cascada son especialmente importantes para aplicaciones de repostaje de hidrógeno de 35 MPa y 70 MPa, donde el control de presión y la seguridad son fundamentales.
• En comparación con el almacenamiento intermedio de un solo banco, los sistemas en cascada pueden mejorar la utilización del hidrógeno y reducir el consumo innecesario de energía.
• Rein proporciona cascadas integradas de almacenamiento de hidrógeno, remolques de tubos, equipos para estaciones de servicio y servicios de ingeniería para una infraestructura de hidrógeno segura y escalable.

¿Qué es un sistema en cascada de hidrógeno?

Asistema de cascada de hidrógeno Es un dispositivo de almacenamiento de gas a alta presión que separa los cilindros de hidrógeno ovasos en diferentes niveles de presión. En una estación de servicio de hidrógeno típica, estos a menudo se conocen como banco de baja presión, banco de presión media y banco de alta presión. En lugar de extraer hidrógeno de una gran fuente de almacenamiento, la estación llena el tanque del vehículo paso a paso desde diferentes bancos de presión.

Este diseño se utiliza ampliamente porque el repostaje de hidrógeno no se trata sólo de almacenar gas. Se trata de suministrar hidrógeno de forma segura, rápida y eficiente a la presión adecuada. Para los vehículos de pila de combustible, especialmente autobuses, camiones, vehículos logísticos y turismos, las estaciones de servicio deben gestionar la alta presión, la demanda cambiante, el aumento de temperatura durante el llenado y la confiabilidad del equipo.

Los sistemas en cascada de almacenamiento de hidrógeno de Rein están diseñados para el suministro de hidrógeno a alta presión enestaciones de servicio, sistemas de gas industrial y aplicaciones de almacenamiento de energía. Al organizar bancos de cilindros a diferentes niveles de presión, los sistemas en cascada ayudan a mejorar la utilización del hidrógeno, reducir el consumo de energía de compresión y garantizar un suministro estable de gas.

Por qué las estaciones de servicio no utilizan un único banco de almacenamiento

Un sistema de almacenamiento simple puede conectar todos los cilindros de hidrógeno a un mismo nivel de presión. A esto se le suele denominar enfoque de almacenamiento en buffer. Si bien puede parecer más fácil, no siempre es la mejor opción paraestaciones de servicio de hidrógeno.

Los tanques de hidrógeno de los vehículos requieren una rampa de presión controlada durante el repostaje. Los protocolos de abastecimiento de combustible SAE J2601 cubren clases de presión de hidrógeno de 35 MPa y 70 MPa, que comúnmente se asocian con el abastecimiento de combustible de vehículos H35 y H70. Para una estación que da servicio a varios vehículos, la presión dentro del sistema de almacenamiento de la estación cambia constantemente. Si todos los cilindros de almacenamiento están conectados como un solo banco, es posible que el compresor deba funcionar con más frecuencia para mantener la presión requerida.

Un sistema en cascada resuelve este problema mediante el uso de bancos de presión por etapas. El vehículo podrá recibir primero hidrógeno del banco de baja presión, luego del banco de media presión y finalmente del banco de alta presión. Esto permite que la estación utilice el gas disponible de manera más eficiente antes de depender del compresor o almacenamiento de mayor presión.

Cómo funciona el llenado en cascada de hidrógeno

El principio de funcionamiento básico del llenado en cascada de hidrógeno es el equilibrio de presión. El hidrógeno fluye desde el banco de almacenamiento al tanque del vehículo porque la presión del banco de almacenamiento es mayor que la presión del tanque del vehículo. A medida que la diferencia de presión se hace menor, el flujo se ralentiza. Luego la estación cambia a un banco de mayor presión.

Este proceso por etapas es una de las principales razones por las que se utiliza el almacenamiento en cascada de hidrógeno en las estaciones de servicio. La investigación sobre sistemas de reabastecimiento de combustible comúnmente describe los sistemas en cascada como almacenamiento dividido en depósitos de baja, media y alta presión, dispuestos de menor a mayor presión.

Este proceso por etapas es una de las principales razones por las que se utiliza el almacenamiento en cascada de hidrógeno en las estaciones de servicio. La investigación sobre sistemas de reabastecimiento de combustible comúnmente describe los sistemas en cascada como almacenamiento dividido en depósitos de baja, media y alta presión, dispuestos de menor a mayor presión.

Principales beneficios de los sistemas en cascada de hidrógeno en estaciones de servicio

1. Mejor utilización del hidrógeno

El hidrógeno es valioso y la capacidad de almacenamiento a alta presión es costosa. Un sistema en cascada ayuda a la estación a utilizar más hidrógeno almacenado antes de que sea necesario volver a comprimirlo. Al extraer del banco de presión apropiado en cada etapa, la estación reduce la cantidad de gas que queda sin usar a menor presión.

Esto es especialmente importante para estaciones con una alta demanda diaria de repostaje, como estaciones de autobuses, centros logísticos, flotas de vehículos industriales y estaciones públicas.estaciones de servicio de hidrógeno.

2. Menor carga de trabajo del compresor

Los compresores se encuentran entre los componentes más importantes y que consumen más energía en una estación de servicio de hidrógeno. Si una estación depende demasiado de la compresión directa durante cada llenado, los costos operativos y el desgaste del equipo pueden aumentar.

Un sistema de almacenamiento en cascada de hidrógeno bien diseñado reduce los ciclos innecesarios del compresor. El compresor puede recargar cada banco según la prioridad de presión y los patrones de demanda, en lugar de responder constantemente a cada llenado del vehículo.

Rein proporcionaequipos de estaciones de servicio de hidrógeno incluidos gabinetes de descarga/llenado, compresores, grupos de válvulas de control de secuencia, dispensadores, sistemas de control, integración de sistemas y servicios de construcción de ingeniería de hidrógeno.

3. Rendimiento de reabastecimiento de combustible estable

Para las estaciones de servicio de hidrógeno, la experiencia del usuario es importante. Los operadores de vehículos quieren un tiempo de llenado predecible, una presión confiable y una operación segura. El almacenamiento en cascada ayuda a estabilizar el suministro de gas al mantener diferentes niveles de presión para las diferentes etapas de abastecimiento de combustible.

Esto es útil para la movilidad con hidrógeno tanto para trabajos ligeros como para trabajos pesados. En aplicaciones de flotas, pueden llegar varios vehículos en un corto período de tiempo. Sin suficiente almacenamiento por etapas, la estación puede tener dificultades para mantener la consistencia de la presión durante los picos de demanda.

4. Control de seguridad mejorado

El repostaje de hidrógeno implica alta presión, flujo rápido y estrictos requisitos de seguridad. Un sistema en cascada respalda un funcionamiento más seguro porque la presión se puede gestionar por etapas en lugar de depender de una gran fuente de alta presión.

Combinados con válvulas, sensores, dispositivos de alivio de presión, paneles de control, sistemas de parada de emergencia y monitoreo a nivel de estación, los sistemas en cascada ayudan a los operadores a administrar el flujo de hidrógeno con mayor precisión. Para los compradores, la seguridad no debe evaluarse únicamente por el cuerpo del cilindro. Debe incluir todo el diseño del sistema: recipientes de almacenamiento, colectores, válvulas, lógica del compresor, control del dispensador, ventilación y accesibilidad al mantenimiento.

5. Diseño de estación flexible

No todas las estaciones de servicio de hidrógeno tienen el mismo perfil de demanda. Una estación de autobuses urbanos, una estación de reabastecimiento de combustible para camiones mineros, un depósito de flotas logísticas y una estación pública de vehículos de pasajeros pueden requerir diferentes capacidades de almacenamiento, configuraciones de presión, tamaños de compresores y diseños de dispensadores.

Los sistemas en cascada son flexibles. El número de bancos, el volumen del cilindro, la presión de trabajo y el método de integración se pueden personalizar según:

• Demanda diaria de hidrógeno
• Frecuencia de repostaje en horas punta
• Tipo de vehículo: autobús, camión, tranvía, turismo, vehículo especial
• Requisito de reabastecimiento de combustible de 35 MPa o 70 MPa
• Método de suministro de hidrógeno: remolque tubular, tubería, electrolizador o fuente de hidrógeno líquido.
• Diseño de estación y espacio disponible
• Normas de seguridad locales y requisitos de certificación.

Para las estaciones abastecidas mediante suministro de hidrógeno gaseoso, a menudo se utilizan remolques tubulares y patines junto con sistemas de almacenamiento en tierra y en cascada. Riñonesremolques de tubos de hidrógeno y se colocan patines tubulares para el transporte de hidrógeno y el suministro de estaciones, con opciones de personalización para las diferentes necesidades del proyecto.

Sistema en cascada frente a sistema de almacenamiento en búfer

Tanto el almacenamiento en cascada como el almacenamiento intermedio se pueden utilizar en el reabastecimiento de hidrógeno, pero atienden a diferentes prioridades operativas.

Para la mayoría de los proyectos modernos de estaciones de servicio de hidrógeno, especialmente cuando el costo operativo, la estabilidad del reabastecimiento de combustible y la escalabilidad son importantes, a menudo se prefiere el almacenamiento en cascada.

Por qué son importantes los sistemas en cascada para el reabastecimiento de combustible a 70 MPa

Cuanto mayor sea la presión objetivo del vehículo, más importante será la gestión de la presión. Para repostar hidrógeno a 70 MPa, la estación debe suministrar hidrógeno a una presión muy alta mientras se controla la temperatura y el caudal. Un sistema de cascada por etapas ayuda a preservar el gas a alta presión para la parte final del llenado, cuando la presión del tanque del vehículo ya es alta.

Esta es la razón por la que el diseño de una estación de hidrógeno a menudo considera el llenado en cascada, la compresión de refuerzo, el preenfriamiento, el control de rampa de presión y la comunicación con el dispensador como parte de un sistema integrado. El trabajo de la estación de referencia del NREL ha incluido configuraciones de llenado en cascada de 700 bares para el modelado de estaciones de servicio de hidrógeno, lo que muestra la importancia del diseño en cascada en la arquitectura de la estación.

Lo que los compradores deben considerar al elegir un sistema en cascada de hidrógeno

Paraproyecto propietarios, contratistas EPC, compañías de gas y operadores de flotas, la selección de un sistema en cascada no debe basarse únicamente en el precio del cilindro. La mejor pregunta es: ¿Puede el sistema soportar la operación segura, eficiente y a largo plazo de la estación?

Los factores clave incluyen:

Un proveedor confiable debería poder proporcionar no sólo equipos de almacenamiento, sino también soporte para el diseño de sistemas, experiencia en ingeniería yservicio postventa.

Soluciones en cascada de hidrógeno Rein para estaciones de servicio

Rein es un fabricante de equipos de hidrógeno y energía limpia que ofrece cascadas de almacenamiento, remolques tubulares, equipos para estaciones de servicio y sistemas de suministro de hidrógeno a bordo. Para los desarrolladores de estaciones de servicio de hidrógeno, Rein respalda soluciones integradas desde el diseño de esquemas hasta la integración de sistemas de equipos, la construcción de ingeniería, la operación y el mantenimiento.

Los sistemas de cascada de hidrógeno de Rein se pueden utilizar en estaciones de servicio, suministro de hidrógeno industrial, almacenamiento de energía de hidrógeno y proyectos de abastecimiento de combustible para flotas. Para los clientes que desarrollan una nueva estación de servicio de hidrógeno, Rein puede ayudar a evaluar la capacidad de almacenamiento, la configuración del banco de presión, el suministro de patines de tubos, la combinación de compresores, la integración de dispensadores y los requisitos de seguridad específicos del proyecto.

Rein también tiene experiencia en proyectos en aplicaciones globales de hidrógeno, incluidas estaciones de servicio de hidrógeno y sistemas de almacenamiento en Asia, Europa, América y Medio Oriente.

Conclusión

Los sistemas de cascada de hidrógeno se utilizan en estaciones de servicio porque hacen que el suministro de hidrógeno a alta presión sea más eficiente, estable y controlable. Al dividir el almacenamiento en diferentes bancos de presión, un sistema en cascada ayuda a mejorar la utilización del hidrógeno, reducir la carga de trabajo del compresor, respaldar un reabastecimiento de combustible más rápido y consistente y mejorar la operación general de la estación.

Para los inversores en estaciones de hidrógeno, los contratistas EPC, los operadores de flotas y las empresas de gas, el sistema en cascada no es sólo un componente de almacenamiento. Es una parte fundamental del rendimiento, la seguridad y el costo del ciclo de vida de la estación de servicio.

Si está planeando una estación de servicio de hidrógeno o actualizando un sistema de suministro de hidrógeno existente, Rein puede proporcionar cascadas de almacenamiento de hidrógeno, remolques de tubo, equipos de estaciones de servicio y soluciones de ingeniería integradas personalizadas para respaldar una infraestructura de hidrógeno segura y escalable.

Contacto Rein para analizar sistemas de cascada de hidrógeno personalizados y soluciones integradas de estaciones de servicio para su proyecto.