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Jun 23, 2023

Neuer Heinrich hoch

Die Betankung mit Wasserstoff ist komplexer als die von Benzin und Diesel; Wasserstoff erwärmt sich beim Ausdehnen, was beim Betanken zu Druck- und Temperaturänderungen führt, die genau überwacht werden müssen.

Die Betankung mit Wasserstoff ist komplexer als die von Benzin und Diesel; Wasserstoff erwärmt sich beim Ausdehnen, was beim Betanken zu Druck- und Temperaturänderungen führt, die genau überwacht werden müssen. (Wasserstoff, Helium und Neon sind die drei Gase, die bei der Expansion durch den Joule-Thomson-Prozess nicht abkühlen, wenn sie durch eine Öffnung gedrosselt werden.)

Als Antwort auf diese Herausforderung hat die Heinrichs Messtechnik GmbH, ein Unternehmen der Kobold-Gruppe, den Massendurchflussmesser TMU-W 004 entwickelt. Es ist das erste seiner Art, das nach dem internationalen Standard OIML R 139 2018 zertifiziert und für Wasserstofftankstellen zugelassen ist. Empfehlung (R) 139 ist die Mustervorschrift der OIML (International Organization of Legal Meetrology) für Geräte, die zur Lieferung komprimierter Gase (Erdgas, Wasserstoff, Biogas usw.) als Kraftstoff in Motor- und Brennstoffzellenfahrzeuge, kleine Boote und Flugzeuge verwendet werden. )

Dieser neu entwickelte Massendurchflussmesser ist bereits an Tankstellen des börsennotierten Unternehmens Nel Hydrogen im Einsatz.

Bei Pkw erfolgt die Betankung mit Wasserstoff typischerweise bei 700 bar. Dieser hohe Druck ist notwendig, um die für Nutzreichweiten notwendige Energiedichte zu erzeugen. Dabei darf die Temperatur +85 °C nicht überschreiten, da sonst die Tankauskleidung beschädigt werden kann. Da sich der Tank beim Befüllen ausdehnt und erwärmt, wird der Wasserstoff abgekühlt, bevor er in den Tank gelangt. Diese Hochdruckumgebung in Kombination mit der geringen Größe des Wasserstoffmoleküls stellt besondere Anforderungen an die Genauigkeit der Durchflussüberwachung.

Für solche Hochdruckanwendungen hat die Heinrichs Messtechnik GmbH ihr bewährtes Coriolis-Massendurchflussmessgerät optimiert und bietet nun den TMU-W 004 an. Das Messgerät sorgt dafür, dass beim Befüllen die in den Fahrzeugtank überführte Wasserstoffmenge genau gemessen wird. Dies ermöglicht eine korrekte Abrechnung der getankten Menge, die Voraussetzung für das Tanken an öffentlichen Wasserstofftankstellen ist. Es deckt einen Messbereich von 0,133 kg/min H2 bis 4 kg/min H2 ab.

Damit der Zähler in die schmalen Zapfsäulen von Nel passt, wurde er deutlich schmaler konstruiert als seine Vorgängermodelle. Im kompakten und verformungsbeständigen Gehäuse befinden sich zwei parallel angeordnete U-förmige Messrohre. Ein Erregersystem versetzt die Messrohre in Schwingungen mit ihrer Eigenfrequenz.

Während das Medium durch diese Rohre fließt, verursacht der Coriolis-Effekt zusätzliche phasenverschobene Abweichungen der Rohre. An den optimalen Stellen der Messrohre positionierte Sensoren erfassen diese phasenverschobenen Abweichungen und senden sie als Signale an den Wandler (auch Sender genannt) zur weiteren Analyse. Daraus wird der aktuelle Massenstrom berechnet.

Die besondere Gerätearchitektur – also die Form der Messrohre und die ideale Positionierung der Sensoren auf den Rohren – sowie die weitere Abstimmung der übrigen Komponenten wie z. B. der Knotenbleche machen es dennoch zu einem besonders empfindlichen und genauen Messgerät die dicken Wände der Messrohre.

Diese Robustheit der Messrohre ist notwendig, um dem hohen Druck von 1000 bar (tatsächlich beträgt der Prüfdruck 1500 bar) standzuhalten. Das robuste, vollständig verschweißte Gehäuse mit Riffelungen für zusätzliche Steifigkeit bietet ausreichend Schutz für die empfindliche Messausrüstung im Inneren.

Die Durchflussmenge kann über den Impuls- oder Statusausgang des Messwertaufnehmers ausgewertet werden. Der Benutzer erhält außerdem Informationen zum Temperaturverlauf und optional auch zur Dichte. Damit könne man den Kompressor steuern, der den Wasserstoff pumpt, etwa auf ein höheres Volumen umschalten oder umgekehrt das Pumpen unterbrechen, so Thometzki.

Der Messwertaufnehmer verfügt über ein zweizeiliges LCD-Display, das die Werte direkt anzeigt. Das Gerät lässt sich einfach über die vier darauf vorgesehenen Tasten konfigurieren. Unter anderem kann der Benutzer mit den Tasten Ausgänge definieren und Fehleranalysen durchführen. Der Aufnehmer kann als runde Variante aufgebaut oder als Rack-Variante in einen Schaltschrank eingebaut werden. Sowohl das TMU-W 004-Gehäuse als auch das Feldgehäuse des Wandlers sind druckbeständig und eigensicher, was bei Gasaustritt einen Brand oder eine Explosion verhindert.

Bei der Entwicklung, Herstellung und Kalibrierung ihrer Messgeräte nutzt die Heinrichs Messtechnik GmbH zahlreiche Simulations- und Optimierungsmethoden, um die Präzision und Zuverlässigkeit ihrer Geräte unter allen erdenklichen Bedingungen sicherzustellen. Für die Entwicklung des TMU-W wurden die neuesten Techniken der Simulation von Struktur- und Strömungsverhältnissen eingesetzt:

Diese Techniken ermöglichen eine präzise virtuelle Beurteilung komplexer, gekoppelter Verhaltensweisen; D. h., es kann direkt auf die Besonderheiten der H2-Hochdruckmessung eingegangen werden. Das Ergebnis war die schnelle Entwicklung eines optimierten Coriolis-Sensors.

Gepostet am 30. Januar 2021 in Kraftstoffe, Wasserstoff, Infrastruktur, Markthintergrund | Permalink | Kommentare (0)