Sistemas de abastecimiento de hidrógeno de 35 MPa frente a 70 MPa

- H35 y H70 se refieren a las clases de presión nominal de almacenamiento del vehículo: 35 MPa es aproximadamente 350 bar o 5000 psi; 70 MPa son aproximadamente 700 bar o 10.000 psi.
- El H35 sigue siendo común para autobuses, carretillas elevadoras y muchas flotas comerciales, mientras que el H70 se utiliza en vehículos ligeros de pasajeros.
- El abastecimiento de hidrógeno para vehículos pesados está evolucionando. La investigación actual y el desarrollo de protocolos consideran tanto H35 como H70, por lo que “camión es igual a H35” no es una regla de diseño universal.
- El H70 generalmente requiere almacenamiento en una estación de mayor presión, componentes compatibles, una gestión de la presión más exigente y, para un repostaje rápido, una temperatura de suministro de hidrógeno cuidadosamente controlada.
- El sistema correcto comienza con los requisitos del OEM del vehículo y el ciclo de trabajo, no con una preferencia de presión genérica.

H35 y H70 describen la presión de trabajo nominal del sistema de almacenamiento de hidrógeno comprimido del vehículo. No describen todas las presiones dentro de la estación. Para transferir hidrógeno a un vehículo, el sistema de almacenamiento y suministro de la estación debe operar por encima de la presión del vehículo bajo límites controlados definidos por el diseño del equipo y el protocolo de abastecimiento de combustible aplicables.

El Departamento de Energía de EE. UU. identifica 350 bar como H35 y 700 bar como H70. La guía del DOE también señala que la tecnología de almacenamiento a bordo afecta directamente el diseño de la infraestructura de entrega. En otras palabras, el vehículo y la estación deben ser tratados como una interfaz de abastecimiento de combustible, no como productos no relacionados. 

H35 está ampliamente asociado con autobuses, vehículos de manipulación de materiales y flotas comerciales. Estas aplicaciones suelen tener más espacio para almacenamiento a bordo que los turismos y operan desde depósitos de flotas con horarios predecibles.

Esto no significa que todas las estaciones H35 sean idénticas. Una estación de montacargas, una estación de autobuses urbanos y un centro de camiones pesados pueden tener demandas de hidrógeno, masa de llenado y flujo máximo muy diferentes. Capacidad del compresor, lasistema de cascada de almacenamiento de hidrógeno, la configuración del dispensador y la estrategia de respaldo deben dimensionarse para el perfil operativo real.

SAE J2601/2 proporciona requisitos de rendimiento para el abastecimiento de combustible de vehículos y autobuses de transporte pesado de 35 MPa. Se aplica a capacidades de almacenamiento de vehículos pesados superiores a 10 kg y está separado del protocolo SAE J2601 para vehículos livianos. 

El H70 es común en los vehículos de pasajeros con celda de combustible porque duplicar la presión nominal de almacenamiento aumenta la cantidad de hidrógeno que se puede transportar dentro de una huella limitada del vehículo. La contrapartida es una interfaz de estación más exigente.

Para un abastecimiento rápido de H70, el diseño debe gestionar el aumento de presión y la temperatura del hidrógeno a medida que se llena el tanque del vehículo. SAE J2601 cubre las clases de presión de servicio liviano H35 y H70 y define los límites del proceso afectados por la temperatura ambiente, la temperatura de entrega del combustible, el caudal máximo, la tasa de rampa de presión y la presión inicial del tanque del vehículo. El estándar incluye categorías de temperatura de entrega de combustible T40, T30 y T20. 

No. Ése es un atajo histórico útil, pero ya no es una regla de ingeniería suficiente.

El trabajo del DOE y el NREL sobre el abastecimiento de combustible para vehículos medianos y pesados evalúa tanto el H35 como el H70. Una presentación del NREL de 2024 enumera métricas de investigación que van desde 60 a 300 g/s, almacenamiento de vehículos de más de 10 kg y hasta 200 kg, y un llenado objetivo de 100 kg. Estas son métricas de investigación y desarrollo de protocolos, no especificaciones universales de estaciones comerciales, pero muestran por qué el tipo de vehículo por sí solo no puede determinar la clase de presión.

Compresión y almacenamiento

El compresor y la estación de almacenamiento deben soportar la presión de dispensación requerida en todo el rango de presión de entrada esperado de la fuente de hidrógeno. Una gasolinera de entrega suministrada porremolques de tubos de hidrógeno También debe tener en cuenta la disminución de la presión del remolque y el inventario de hidrógeno utilizable, no simplemente nominal.

Acompresor de hidrógeno de alta presióndebe seleccionarse entre el rango completo de succión, la estrategia de almacenamiento, el flujo de recuperación requerido y el servicio H35 o H70.  

Una presión objetivo más alta generalmente aumenta las demandas impuestas a los compresores, recipientes de almacenamiento, válvulas, tuberías y sellos. Una cascada por etapas puede preservar el hidrógeno de mayor presión para el final del llenado, mientras que los bancos de menor presión sirven para las etapas anteriores.

Control de enfriamiento y abastecimiento de combustible

La rápida compresión de hidrógeno en el vehículo eleva la temperatura del gas. Por lo tanto, el servicio de refrigeración está relacionado con la tasa de llenado, las condiciones ambientales, el almacenamiento y el protocolo del vehículo, no simplemente con la etiqueta H35 o H70.

Para el abastecimiento de combustible de vehículos ligeros según SAE J2601, los controles de rampa de presión y temperatura de suministro de combustible son parte integral del protocolo. Los sistemas de alto flujo y servicio pesado requieren una estrategia validada por separado que se adapte al vehículo y al estándar aplicable.

Costo y rendimiento

El H70 no debe considerarse automáticamente "mejor" porque tiene una presión más alta. La pregunta empresarial es si la flota de vehículos lo requiere y si los requisitos adicionales de compresión, almacenamiento, refrigeración y componentes producen un beneficio operativo.

Asimismo, el H35 no es automáticamente la respuesta de menor coste. Una flota de alto rendimiento puede requerir una compresión, almacenamiento y redundancia sustanciales. El costo del proyecto debe evaluarse en comparación con kg/día, kg/hora pico, llenados consecutivos, disponibilidad de la estación y mantenimiento del ciclo de vida.

Revisa el completoCosto de una estación de servicio de hidrógeno.antes de seleccionar H35, H70 o una configuración de doble presión.

Confirme estas seis entradas antes de seleccionar el equipo:

1. Clase de presión OEM del vehículo e interfaz de abastecimiento de combustible;
2. Hidrógeno requerido por vehículo;
3. Vehículos por día y vehículos punta por hora;
4. Objetivo de tiempo de llenado y requisitos de abastecimiento de combustible consecutivos;
5. Método de suministro de hidrógeno, pureza y rango de presión de entrada; y
6. Códigos de país de destino, condiciones del sitio y alcance requerido del proyecto.

Si una estación debe atender a más de una clase de vehículos, evalúe rutas de dispensación separadas, estrategia de almacenamiento, lógica de control y expansión futura durante la etapa de concepto. Una etiqueta de doble presión por sí sola no confirma que la estación pueda satisfacer ambos ciclos de trabajo.

Para conocer el proceso completo del sistema, leaCómo funciona un sistema de abastecimiento de hidrógeno.

Después de seleccionar la clase de presión, calcule la presión requerida.capacidad de la estación de hidrógeno desde la demanda de vehículos, los picos de llenado y la recuperación de equipos.

Rein proporcionaequipos de estaciones de servicio de hidrógeno incluyendo compresores, cascadas de almacenamiento de alta presión, equipos de descarga y llenado, grupos de válvulas de control de secuencia, dispensadores y controles de estaciones. Rein también admite la integración del sistema yservicios de ingeniería de hidrógeno para los requisitos de la estación específicos del proyecto.

La configuración correcta depende de algo más que la presión. Comparta su tipo de vehículo, demanda diaria de hidrógeno, horario pico de abastecimiento de combustible, fuente de hidrógeno y país del proyecto. El equipo de ingeniería de Rein puede utilizar estos aportes para discutir un equipo apropiado y un alcance de integración.

Solicite una revisión de la configuración del H35/H70

¿Es lo mismo 35 MPa que 350 bar?

Sí. Una presión nominal de 35 MPa equivale a 350 bar y es de aproximadamente 5000 psi. Se identifica comúnmente como H35.

¿70 MPa es lo mismo que 700 bar?

Sí. Una presión nominal de 70 MPa equivale a 700 bar y es de aproximadamente 10.000 psi. Se identifica comúnmente como H70.

¿Puede una estación de hidrógeno soportar tanto H35 como H70?

Puede diseñarse para soportar ambas clases de presión, pero el compresor, el almacenamiento, el dispensador, el enfriamiento, los controles, las interfaces del vehículo y la demanda máxima deben evaluarse juntos. Dos etiquetas de dispensador no constituyen por sí solas un diseño completo de doble presión.

¿Una estación de 70 MPa siempre reposta más rápido?

No. El tiempo de llenado depende de la capacidad del vehículo, las condiciones iniciales del tanque, los límites de flujo másico, la temperatura de entrega, la presión de almacenamiento, la recuperación del compresor y el protocolo de abastecimiento de combustible. Una presión más alta por sí sola no garantiza un llenado más rápido.