Bejegyzések

,

Reduktor kiválasztása és méretezése: az alapok

Az ipar minden területén, ahol valamilyen túlnyomásos közeggel dolgozunk, jó eséllyel szükség lesz valamilyen nyomáscsökkentőre. Az elnevezés persze változhat: nyomásszabályzó, reduktor stb., de nevezzük is bárhogy, ezek a szelepek alapvető elemei a jól kézben tartott, szabályozott és biztonságos működésnek.

Ha Önnek is szüksége van ilyen elemre, és a legkiválóbb minőségű szelepeket szeretné a rendszerében tudni, rövid válaszidővel és teljeskörű technikai támogatással állunk rendelkezésére, ebben a bejegyzésben pedig összefoglaljuk, milyen adatokra van szükség egy nyomásszabályzó kiválasztásához, milyen kérdések merülhetnek fel a méretezés során.

Alapkérdés: nyomásszintek

A legalapvetőbb kérdés természetesen, hogy a reduktor milyen nyomásszinteken fog üzemelni, azaz: mekkora nyomásról mekkorára kell lépnünk. Ez a legritkább esetben egy-egy konkrét szám: a felvíz és/vagy alvíz oldali nyomás rendszerint változik a folyamat során, így inkább két intervallumról beszélhetünk.

A belépő oldali nyomás változása mögött leginkább a tároló – például egy gázpalack – kiürülése áll. Ezt angol szakkifejezéssel „decaying inlet” jelenségnek nevezik. Vannak persze esetek, mikor ezzel nem kell számolni, hiszen a betáplálási nyomás állandónak tekinthető: például, ha egy kompresszor folyamatosan fenntartja azt, vagy a rendszer akkora, hogy az elvétel nem okoz benne jelentős változást.

Ha azonban a felvíz oldali nyomás fluktuál, vagy folyamatosan csökken, az hatással lehet az alvíz oldali nyomásra is: az szintúgy csökkenni fog. Mivel ez a legtöbb technológiában nem megengedhető, kiegyensúlyozott szeleptesttel, esetleg kétlépcsős nyomáscsökkentéssel védekezünk ellene.

Utóbbira jó példa lehet egy hidrogén üzemanyagcella működése. A H2 gázt minél nagyobb nyomáson érdemes tárolni a helyhatékonyság és energiasűrűség optimalizálása miatt. A cellák azonban légköri- vagy enyhe (néhány bar-os) túlnyomáson működnek. Egy lépcsőben azonban a reduktor nem tud 700 bartól 40 barig (a betáplálás leürülésével) ugyanolyan nyomásszintet biztosítani: a pontos szabályzás két lépcsőben valósítható meg.

HF300 nagy átfolyási tényezőjű szelep
HF300 nagy átfolyási tényezőjű szelep

Reduktor térfogatárama

Mindegy, hogy Nm3/h, kg/h, m3/h, vagy más mértékegységben áll rendelkezésre, de ismernünk kell a szelepen átfolyó áramlás nagyságát. Ez szorosan összefügg a nyomásszintekkel, hiszen ha a betáplálási nyomás csökken, a szelepünk hiába nyit tovább, elképzelhető, hogy nem fogja tudni biztosítani a kellő mennyiségű közeget az alvíz oldalnak.

A könnyebb összehasonlíthatóság érdekében a szelepek egy dimenziótlan mennyiséggel, az átfolyási tényezővel jellemezhetőek (bár persze ez sem mindig triviális). A megfelelő Cv érték kiválasztása az optimális szabályzó megtalálásának kulcsa.

Az alulméretezett szelepen fojtott áramlás következik be, mely az élettartam csökkenése és a meghibásodási kockázat mellett ráadásul korlátozza is az átáramló tömegáramot. Egy túlméretezett szelep esetén viszont a „droop” jelenség okoz kiszámíthatatlan működést és pontatlan szabályzást.

Áramlás típusai a reduktor térfogatáramának függvényében
Reduktor áramlási görbéje (Pressure Tech)

A szabályozni kívánt közeg

Ha a fenti mennyiségekkel tisztában vagyunk, nagyon fontos, hogy a reduktor – illetve annak tömítései – kompatibilisek legyenek a szabályozni kívánt közeggel. Minél több információnk van az átfolyó anyagról, annál jobb.

Partnercégeink, a Pressure Tech és a Seetru számos egyedi megoldással, anyagválasztással és kialakítással teszik termékeiket konfigurálhatóvá, így minden alkalmazáshoz tudunk optimális megoldást ajánlani portfóliójukból.

Egyéb követelmények

A fentiek után is marad még számos testreszabható paraméter, kialakítási kérdés. Lehet, hogy a szabályzó beállítási pontját gyakran kell változtatni, ekkor könnyen – szerszámmentesen – és pontosan kezelhető megoldást kell választanunk.

Lehetséges, hogy éppen hozzáférésgátolt szabályzóra van szükségünk, vagy hogy elsődleges szempont a könnyű javíthatóság és szervizelehetőség (például a járműipar, vagy olajipar esetében).

Vannak olyan alkalmazások is, ahol maga az átfolyó közeg nem különleges, korrozív, vagy veszélyes, azonban maga a környezet az. Jó példa erre az olajipar: a reduktor egyszer glikolos vizet áramoltat keresztül magán, ám mindezt tengeri, sós, párás környezetben kell tennie, több ezer órányi szabályzás során, mindvégig olyan pontosan, mint mikor a rendszerbe beszerelték.

Hidrogén drón Indiából: sikeres tesztrepülés

Indiai hidrogén drón

Hidrogén drón Indiából: sikeres tesztrepülés

Angol partnercégünk, a Pressure Tech is szemlézte azt a hírt, hogy a Time Technoplast Limited, egy kompozit- és polimertermékek gyártására szakosodott cég sikeres próbarepülést hajtott végre saját fejlesztésű hidrogén drón prototípusukkal.

Alternatív meghajtás a levegőben

A H2 meghajtású UAV-kről mi is írtunk már korábban, bemutatva a technológiában rejlő lehetőségeket és nehézségeket. A gyors újratöltés, elektromos társaikhoz képest akár 3-5-ször hosszabb repülési idő, vagy arányosan nagyobb teherbírás mind erős érvek egy ilyen eszköz megépítése mellett.

Csak elsőre ránézésre tűnhet úgy, hogy ez a fejlesztés kilóg a cég profiljából. Valójában régóta foglalkoznak kompozit nyomástartó edények gyártásával, a H2 drón egyik legfontosabb alkotóeleme pedig éppen ez. Egy tartály, mely nagy nyomáson tudja tárolni a gázt, maximálisan kihasználva a szűkös helyet, ugyanakkor könnyű, és nem vesz el értékes kilogrammokat a hasznos teherből, vagy órákat a repülési időből.

Az, hogy a projekt tartani tudta az eredeti időtervet, melyet a „Make In India” ernyője alatt vittek véghez, jól mutatja, hogy felkészült és eltökélt csapat állt a fejlesztés mögött.

Indiai fejlesztésű hidrogén drón
A kép forrása

Hidrogén drón szabályzók: ajánlatunk UAV alkalmazásokhoz

Partnereinkhez hasonlóan mi is elkötelezettek vagyunk a zöld átállás, különösen a hidrogén-alapú technológiák mellett. Legyen szó akár belsőégésű motorok átépítéséről, akár üzemanyagcellás megoldásokról a mobilitásban vagy építőiparban, a legjobb megoldásokat igyekszünk szállítani.

Ehhez pedig keresve sem találhatnánk alkalmasabb gyártót, mint a Pressure Tech. Elkötelezettségüket mutatja, hogy folyamatosan fejlődő termékportfóliójukkal tavaly és idén is ott vannak az összes jelentősebb hidrogén-konferencián. A fenti alkalmazáshoz két különleges, hidrogén-kompatibilis szabályzót szállítottak.

CV414-SC: tartályszelep akár hidrogénhez is

Ennek a tartályszelepnek igazi erősségét az adja, hogy igen alacsony nyomaték szükséges az oldásához. Előnyös áramlási jellemzői és önzáró kialakítása miatt jó választás nagynyomású gázrendszerekhez. Amikor pedig újratöltésre kerül a sor, a „low-torque” kialakításnak köszönhetően gyorsan lekapcsolható a rendszerről, még nagy nyomás alatt is, így biztosítva gyors töltési lehetőséget a felhasználók számára.

LW351: könnyű választás

Ez a szabályzó eleve olyan hidrogénes alkalmazásokhoz készült, melyeknél a súlycsökkentés alapkövetelmény. Kicsi, és mindössze 20 dkg, mégis rendkívül pontos szabályzást valósít meg egylépcsős nyomáscsökkentésével. A bemeneti oldali 350 barról akár 3 barig képes szabályozni a kimenő nyomást.

Ha Önnek is szüksége van hidrogén-kompatibilis szabályzókra, legyen  a projektje akár hidrogén drón, akár más mobilitási termék, vagy akár gázpalack, ne habozzon kapcsolatba lépni velünk!

Zöld energia: aktualitások és kitekintés

Partnereinkhez, a Seetru és Pressure Tech Ltd.-hez hasonlóan számunkra is kiemelten fontos a zöld átállás, környezetkímélő energiaforrások és megoldások támogatása. Tevékenységünkből és szaktudásunkból adódóan ezt elsősorban a H2-ipar, különösen a zöld-hidrogént használó projektek műszaki támogatásával tudjuk elősegíteni. De milyen a zöld energia helyzete Európában jelenleg, illetve mi várható 2030-ig? Spoiler: a morális érveken túl pénzügyileg is érdemes ebbe az ágazatba fektetni.

Uniós vállalások a zöld energia területén

Mint az ismeretes, az EU még 2018-ban fektette le a 2030-as energetikai céljait. A főbb kitűzések az volt, hogy 2030-ra a felhasznált energia 32%-át megújuló erőforrások kell, hogy szolgáltassák. 2021-ben még ambiciózusabb vállalásokat tettek a tagországok tovább növelték:

  • legalább 42.5%-os, de optimális célként a 45% elérése 2030-ra.
  • a közlekedési ágazatban 29%-os részarány elérése
  • a teljes energiafogyasztás 20%-os
  • az üvegházhatású gázok kibocsájtásának szintén 20%-os csökkentetést írták elő.

Jelen állás szerint

Az optimista vállalások fő motivációja az volt, hogy 2020-ban az EU túlteljesítette saját vállalásait, hiszen a megújulók részaránya már ekkor 22% volt. A Nemzetközi Energiaügynökség (IEA) előrejelzése szerint 2030-ig egyenletes, évi 15%-os bővülés várható, hozzátéve, hogy 2026-ban még ennél is nagyobb arányú, akár 20% is lehet a zöld energia szektor növekedése.

A legmeredekebb növekedést Kínában várják, ahol a napenergia termelése akár 90-100%-kal is emelkedhet, míg a szélenergia esetében ez 50% körül alakulhat. A jelenlegi előrejelzések szerint ez utóbbi számot Európa is teljesíteni fogja.

Kevésbé dinamikus a növekedés a közlekedésben: itt a megújulók részaránya mindössze 11.2%, tehát gyakorlatilag stagnált a 2024-es évben. A 2030-as célt egyelőre Svédország közelíti meg a legjobban (26.4%), igaz, ez 2023-ban volt már 33.6% is. Hazánkban a közlekedésben felhasznált zöld energia aránya egyelőre 7.9%-os és gyakorlatilag 10 éve nem nőtt érdemben.

A zöld energia alakulása a közlekedési ágazatban, országonként
Forrás: Eurostat

Zöld hidrogén

Hogyan is segít a H2 ipar ezeknek a céloknak az elérésében?

A zöld hidrogén definíciója és hozzájárulása a zöld energiához valamint folyamatokhoz
A kép forrása: https://www.seetru.com/hydrogen/
  • Zöld hidrogén előállítással (tehát megújuló energiákkal végzett elektrolízissel)
  • Hidrogén-alapú energiatárolással
  • Vagy a zöld hidrogén folyamattechnikai hasznosításával

Ahhoz, hogy ezek a folyamatok szerves, megbízható és biztonságos részét képezzék a zöld energia iparnak, olyan eszközökre és technológiákra van szükség, melyeket elve a H2 különleges tulajdonságait figyelembe véve terveztek. Ezek, a teljesség igénye nélkül:

  • Üzemanyagcellák
  • Nyomásnövelők
  • Üzemanyagtöltő rendszerek
  • Elektrolizálók
  • Tároló- és szállítóegységek (tartályok, csővezetékek stb.)
  • Folyékony hidrogén alkalmazások
  • A vegyipar folyamattechnikai berendezései

A Scabex Kft. hozzájárulása a zöld energia elterjedéséhez

Azon felül, hogy folyamatosan keressük az új megoldásokat (lásd korábbi híreink), melyekkel vonzó piaci alternatívává tehetjük a megújuló energiaforrások, elsősorban a zöld H2 használatát, illetve partnereinkhez hasonlóan akár szponzorációkkal is segítjük az úttörő technológiák alkalmazását a közlekedésben, gyors válaszidővel és kiemelkedő technikai támogatással segítjük Önnek megtalálni a megfelelő hidrogén-kompatibilis szabályozót, bármilyen projektjéhez!

A borítókép forrása: Forbes

Zöld energiatárolás hidrogén elektrolízissel

Korábbi bejegyzéseinkben már sokat foglalkoztunk a H2 infrastruktúra fejlődésével, a terjedését segítő támogatásokkal és annak nehézségeivel. A mobilitás mellett ebben a rövid írásban egy olyan megoldásra hívjuk fel a figyelmet, mely a hidrogén elektrolízis ipari, építőipari alkalmazásokhoz nyújt fenntartható energiaellátási alternatívát.

Negatív töltések a pozitív eredményekért

A technológia, melyen az itt bemutatott megoldás alapszik nem más, mint az AEM, azaz az Anion Exchange Membrane, mely a hidrogén elektrolízis egy módja. Rendszerszinten vizsgálva a műszaki megoldást, az elektrolizáló bemenetei víz, valamint elektromos energia, kimenetén pedig H2 és O2 gázok jelennek meg (természetesen elszeparálva egymástól).

A pontos leíráshoz és megértéshez természetesen szükséges a kémiai reakciók, az egyes ionok potenciáljának pontos ismeret, valamint rendkívül fejlett anyagtani ismeretek, mivel a reakcióban részt vevő membrán, anód és katód mikroszerkezete és anyaga számos Phd. kutatásnak szolgált már témával, és még közel sem tekinthető konszolidált technológiának.

AEM hidrogén elektrolízis sematikus ábrája
A kép forrása: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2095495623006721

Üzemeltetői, folyamatmérnöki szemmel nézve azonban elég a főbb paramétereket ismerni:

  • Ennek a hidrogén elektrolízis technológiának a jelenlegi teljesítménysűrűsége mintegy 1.5-3.8 W/cm2
  • Üzemi hőmérséklete 40-90 °C, 1-30 bar nyomáson
  • Élettartama mintegy 2000 óra, a kutatások 10 000 órás élettartamot látnak reálisan megvalósíthatónak
  • A termelt hidrogén tisztasága „kétkilences”: 99.99%, de kutatások folynak a 99.9999% elérésére.

Mire jó a hidrogén-elektrolízis?

Zöld hidrogén alatt olyan H2 gázt értünk, melynek fejlesztéséhez megújuló energiát vettek igénybe. Olyan létesítmények esetén tehát, ahol ilyen energiaforrás (tipikusan napelempark, de lehet akár szél- vagy vízturbina is) rendelkezésre áll, a termelődő felesleget akkumulátoros, vagy kinetikus tárolás helyett hidrogén gázzá lehet alakítani, hogy az energiaszegény időszakokban abból – üzemanyagcella segítségével – elektromos teljesítményt lehessen előállítani.

Egy alternatív – s némileg egyszerűbb – felhasználási mód természetesen az, mikor a gáztermelés nem a helyszínen történik, ekkor akkumulátor-kapacitás helyett palackkötegekben nagynyomású gázt tárolnak, ezzel biztosítva a szünetmentes tápellátást egy üzem vagy épület számára.

Az Enapter cég H2 tápegysége Olaszországban
Az Enapter cég H2 tápegysége Olaszországban

Saját hidrogén-üzem otthonra?

A jó hír, hogy a hidrogén elektrolízis technológia az utóbbi években rohamos fejlődésen esett át. Már messze nem csak megawattos méretű ipari gázművekben találkozni vele, méretgazdaságossága elérte a jóval kisebb alkalmazásokat is.

Példának okáért a Chaengwattana Government Complex, Bangkokban egy olyan kormányzati irodakomplexum, mely 168 kW beépített napelem-teljesítményét részben hidrogén elektrolízis útján tárolja. Egy 24 kW-os elektrolizáló gondoskodik arról, hogy az épületegyüttes mintegy 150 kWh-ra elegendő H2 tárolói mindig fel legyenek töltve.

A felhasznált technológia méretei nem kiugróak, egy szerverszekrény, vagy ipari folyadékhűtő befoglaló méreteihez – és megjelenéséhez – hasonlóak, és joggal várhatjuk, hogy a jövőben, a hatékonyság növelésével akár háztartási szintre is eljusson a módszer.

Hidrogén elektrolízis kormányzati irodakomplexumban Thaiföldön
OLYMPUS DIGITAL CAMERA
Elektrolizálók szekrény elrendezésben
A thaiföldi Chaengwattana Government Complex

Azonban a képlet nem ilyen egyszerű:

  • a hidrogén elektrolízis jelentős víz – ráadásul desztillált víz – felhasználással jár, illetve
  • a keletkező hidrogén tárolása sem triviális: helyigénye a nyomás növelésével csökkenthető, de ez további problémákhoz vezet.
  • a keletkező O2 gáz bizonyos ipari környezetben még hasznos is lehet, azonban tovább súlyosbítja az amúgy sem csekély tűzveszélyességet
  • végezetül minden segédberendezés (nyomásfokozók, desztilláció, a gázt szállító kompresszorok stb.) rontja a teljes folyamat energiamérlegét

Ennek alapján kijelenthető, hogy a technológia általános elterjedése még váratni fog magára: ipari alkalmazásoknál azonban máris reális alternatíva más energiatárolási módokkal szemben.

Az ön hidrogén-projektje

Ha Ön is gondolkodik hidrogén elektrolízis, vagy hidrogénalapú energiatárolás megvalósításában, szüksége lesz egy megbízható, pontos és üzembiztos nyomásszabályzóra, mely az üzemanyagcella táplálását és védelmét látja el. Partnerünk, a Pressure Tech szakértő a hidrogén-nyomásszabályzás területén, mi pedig állandó rendelkezésreállással és támogatással hozzuk el Önnek ezeket a piacvezető termékeket, csak lépjen kapcsolatba velünk!

A borítókép forrása: https://enapter.com/en/enapter-products-aem/

,

Testreszabható trió a hidrogén-mobilitásban

Aki a hidrogén-mobilitás egyre növekvő piacán dolgozik, fejlesszen akár belsőégésű motort, üzemanyagcellát, vagy saját jármű-platformot, tudja, hogy a rendszer kritikus része a pontos és megbízható nyomásszabályzás. Ebben a bejegyzésben a Pressure Tech 875-ös szériáját mutatjuk be, mely pontosan erre az alapvető igénye nyújt egyedülálló választ.

A Pressure Tech nagynyomású hidrogén szabályzására kifejlesztett termékei: M875, H875 és A875.

Nevében az íze

Már maga a termék kódja elárulja a legfontosabbat: minden szabályzót 875 baros belépő nyomásra tesztelnek, illetve H70-es szintű hidrogén-megfelelőségi bizonyítványt kapnak. Kifejezetten a járműipar igényeit szem előtt tartva készültek az M875, H875 és A875 jelzésű szelepek, melyek a lehetséges követelmények roppant széles skáláját fedik le. 

Valamennyi tartalmazza a Pressure Tech védjegyének számító, a szervizelést nagyban megkönnyítő patronos kialakítást, illetve 30 mikronos szűrőt, mely védi a tökéletes tömítést biztosító üléket. Vevői kérésre a szűrési megoldás testreszabható. 

Az eszközök átfolyási kapacitása kiemelkedő a piacon, akár 0,5-ös Cv tényező is elérhető. A kiegyensúlyozott szelep nem csak a kilépési nyomás rendkívül pontos szabályozását teszi lehetővé, hanem biztosítja a H2 gáz legteljesebb felhasználását csökkenő felvíz oldali nyomás – például egy jármű tartályának ürülése – esetén. 

Az O-gyűrűk és egyéb tömítések anyagát kifejezetten a hidrogén-ipar kihívásaihoz igazították.

M875 – Moduláris megoldás hidrogén alkamazásokra

A manifold kialakítás rugalmassága biztosítja, hogy a szelepet bármilyen projekthez konfigurálhassuk. Moduláris kialakításának alapja a fő szabályzó, mely a gáz nyomását 700 barról maximum 320 barig tudja csökkenteni, ami optimális belsőégésű motoros alkalmazásokhoz. A nyomásszabályzót olyan integrált elemekkel igazíthatjuk az adott feladathoz, mint a szolenoid szelep, nyomáshatároló szelep, arányos szelep, vagy éppen távadók. 

Opcionálisan akár egy második fokozat is csatolható hozzá, mely az üzemanyagcellák által megkívánt alacsony nyomáson is precíz szabályzásra képes. Az eredmény: egy kompakt, opciók széles választékával minden részletében testreszabható szabályzó, mely a járműipar összes hidrogénes alkalmazására képes megoldást kínálni.

M875 - Moduláris megoldás hidrogén alkamazásokra

H875 – Könnyű és kompakt hidrogén-szabályzó

Egy könnyű és kompakt kétfokozatú nyomásszabályozó, melynek unibody kialakítása különböző érzékelőkkel 5-től 100 barig képes pontosan tartani a kilépési nyomást. A Pressure Tech patronos megoldása egy kétlépcsős nyomáscsökkentéssel párosul, mely ismételhető és megbízható szabályozást tesz lehetővé, minimálisra csökkentve a “droop” jelenség kialakulását.

Ahogy a termékcsalád minden tagjánál, a H875 esetében is van lehetőség a portok egyedi kialakítására, hogy a rendszerintegráció zökkenőmentes legyen. A különböző jármű-architektúrák igényeit a konfigurálható kilépési csonkok és mérési portok szolgálják ki.

Alumínium verziója mindössze 1,5 kg, ami hatalmas előny ott, ahol a tervező helyszűkében van, vagy alkalmazásokban, ahol minden gramm számít, például versenyautók vagy motorkerékpárok esetében.

H875 - Könnyű és kompakt hidrogén-szabályzó

A875 – Elektronikus szabályzás hidrogén-rendszerekbe

Az A875 egy mechanikus első fokozat és egy második, arányos (szolenoid vezérelt) szelep kombinációja, ezzel téve lehetővé a nyomásszabályzás automatizálását, vagy, a megfelelő motorvezérlőhöz csatlakoztatva, a tömegáram beállítását. Beszerelési ideje a kompakt kialakítás miatt alacsony, ugyanakkor képes 700 baros belépő nyomást akár 22 baros kilépő nyomásig csökkenteni. 

A hidrogén-szabályzó és elektromos vezérlésű szelep párosítása egyrészt egyedülálló kontrollt biztosít az áramlás fölött, másrészt nagyban megkönnyíti az integrációt a motor-menedzsment rendszerekbe, így különösen alkalmas valós-idejű vezérlési feladatokra. Integrált szolenoid-szelepe autóipari csatlakozóval rendelkezik. Ezt, valamint az arányos szelepet is beépített nyomáshatároló szelep védi. Olyan gyártók, OEM-ek számára fejlesztették ki, akiknek hidrogén-motoros alkalmazásaikban abszolút precizitást, a legpontosabb vezérlést és ipari standardoknak megfelelő integrációt várnak el.

A875 - Elektronikus szabályzás hidrogén-rendszerekbe

A 875-ös család termékeit szívesen ajánljuk, akár teljesen új H2 járművet fejleszt, akár egy meglévő kialakítást szeretne finomhangolni. Ezek az eszközök garantálják a pontos, stabil és jól skálázható opciókat, illetve a legszigorúbb biztonsági előírásoknak is megfelelnek. Tervezésük és gyártásuk a Pressure Tech híresen magas standardjai szerint történik, angliai központjukban. Partnercégünk tapasztalata a nagynyomású hidrogén-szabályzás terén garancia a sikerre. 

Ha Önnek is segíthetünk futó, vagy tervezett projektjeiben, ne habozzon kapcsolatba lépni velünk!

A fenti bejegyzés videós formában, angolul elérhető a Pressure Tech Youtube csatornáján.

,

Szárnyaló alternatíva: hidrogén meghajtású drón

A H2 hajtásláncokkal elsősorban mint közúti, közösségi közlekedési alternatívákkal foglalkoztunk eddig, van azonban még egy, napjainkban egyre nagyobb jelentőséget és figyelmet kapó terület, mely szintén rengeteget profitálhat az elektromos hajtás elképesztő rugalmasságának és a nagynyomású hidrogén energiasűrűségének házasságából. Ez az ú.n. UAV-k (Unmanned Aerial Vehicle, közismertebb nevén: drón) világa és piaca.

Harris Aerial Hero drón repülés közben
A kép és a borítókép forrása: https://harrisaerial.com/

H2 drón architektúra

Hidrogén meghajtás architektúrája
Hidrogén meghajtás architektúrája, forrás: https://www.mdpi.com/1996-1073/15/24/9557

A H2 meghajtás architektúrája egy drón esetében lényegében megegyezik egy közúti járműével. A hidrogéngázt nagy nyomáson egy tartályban viszi magával. Ezt táplálják egy üzemanyagcellába, mely elektromos energiát állít elő, melyet kisebb kapacitású akkumulátorok tárolnak. Minthogy a cellák stacioner üzemben, lehetőleg az optimális munkapontjuk környékén üzemelve működnek a leghatékonyabban, a beépített kapacitás gondoskodik a terhelési-igény “simításáról”: felszállás, intenzív gyorsítás, hirtelen széllökés esetén nem szükséges a cella üzemelési paramétereit “rángatni”. 

Természetesen lehetséges belsőégésű motoros drónt hidrogén gázzal üzemeltetni, ahogy ez más területeken is előfordul, ez a kialakítás azonban nem tárgya jelenlegi írásunknak. 

Ezzel a kialakítással biztosítható, hogy a lehető legtöbb energiát nyerjék ki a H2 gázból, illetve nem szükséges egy túlméretes, nehéz cellát a magasba emelni, hiszen a csúcsteljesítményért az akkumulátorok felelnek. A működési elv tehát meglehetősen egyszerű, hamar szembeötlik viszont, hogy a megvalósításhoz számos alrendszernek kell együttműködnie, ha valóban optimális teljesítményt szeretnénk elérni.

Alrendszerek egy H2 rendszerben
Alrendszerek egy H2 rendszerben, forrás: https://www.researchgate.net/figure/Fuel-Cell-Vehicle-Architecture_fig1_224254322

Egyrészt természetesen szükség van egy akku-felügyeleti rendszerre, mely a töltés és fogyasztás finom egyensúlyára ügyel. Másrészt az üzemanyagcella felügyelete is fontos, hiszen ezek az egységek bizonyos időnként (mely több paramétertől és gyártói előírástól függ) regenerációra szorulnak. Ez elvégezhető egyrészt a levegőben, olyan terhelési profillal  – tulajdonképpen feszültség-impulzusokkal – mely a cella felületén található oxidréteget feltöri, vagy karbantartás alkalmával, regeneráló szerekkel, oldatokkal.

Ekkor még nem is említettük a különböző DC/DC, AC/DC átalakítókat, melyek a hálózati töltésért és megfelelő feszültségszintek tartásáért felelnek, illetve a hajtás vezérlését, ezek egy “normál”, tisztán elektromos drón esetében is megoldandó feladatok. A rendszer minden komponense érzékeny a szélsőséges hőmérsékletekre, így ezt is folyamatosan felügyelni és szabályozni kell.

Drón méretezése: célok és paraméterek

A hidrogén meghajtás előnyei egy drón alkalmazás számára főleg a repülési idő potenciális meghosszabbításában jelentkeznek. Igaz ugyan, hogy “drága” súlytöbbletet jelentenek, egy helyesen méretezett rendszer azonban bőven kárpótol ezért.

A tervezési paramétereknek (a rotorok, géptest és a küldetéshez tartozó felszerelés integrációját most nem is említve) lehetséges kombinációja szinte végtelen, komoly rendszerismeret és a célok tűpontos meghatározása kell hozzá, hogy végül jól működő egységet alkossanak:

  • Milyen nyomású H2 rendszert szeretnénk alkalmazni? Találunk-e megfelelő szabályzót, tartályt, cellát az általunk választott nyomásszinthez?
  • Milyen elektromos rendszert építünk fel? 6S vagy 12S (tehát 22 vagy 44 voltos) rendszerben gondolkozunk? Beleillenek-e ebbe a szenzorok, kamerák, melyekkel a drón rendelkezik, vagy további integrációs lépések lesznek szükségesek?
  • Mekkora akkumulátor-kapacitást építünk be?
  • Milyen lesz a várható terhelési görbe?

A hasonló kérdéseknek se szeri, se száma, de az egyre terjedő H2 drónok jól mutatják, hogy egyre több cég találja meg a tökéletes egyensúlyt a rendszer tömege, teljesítménye és a feladatnak megfelelő repülési idő között, legyen szó akár a mezőgazdaságról, akár a hadiiparról.

Egy kritikus elem: nyomásszabályzás

Bár a pontos érték gyártónként eltérhet, ahhoz, hogy energiahatékony rendszert építhessünk, mindenképpen több száz baros nyomáson kell tárolnunk a H2 gázt (a legelterjedtebb a járűiparból ismert 350 bar). Az üzemanyagcella azonban csak nagyon alacsony túlnyomáson működik, kell tehát egy nyomáscsökkentő, mely áthidalja ezt az igen jelentős különbséget.

Gondoljunk csak bele, milyen elképesztően szigorú követelményeknek kell megfelelnie egy ilyen szelepnek!

  • A tartály töltöttségétől függetlenül biztosítania kell a stabil kilépő nyomást, hiszen a cella finom vezérlése csak pontosan ismert belépési paraméterek mellett valósítható meg. A hibátlan ismételhetőség alapkövetelmény.
  • Változó környezeti feltételek és dinamikus hatások mellett is pontosan kell szabályoznia.
  • Tökéletes zárást kell biztosítania.
  • Tökéletesen szivárgásmentesnek kell lennie, hiszen a robbanékony H2 hamar katasztrófát okozhat.
  • Egyszerű karbantartás és tökéletes megbízhatóság kell, hogy jellemezze.
Pressure Tech LW-TS414

A Pressue Tech LW szériáját pontosan ezen követelmények alapján tervezték és gyártják. Könnyített (light-weight, innen a név) kialakításuk egyetlen gramm felesleget sem tartalmaz, így ideális egy drón hajtásláncába. Ezek a termékek nálunk is elérhetőek, különböző nyomásokhoz és kialakításokkal:

Ha Önnek is felkeltette érdeklődését a téma és segíthetünk a jövő drónjának megépítésében, lépjen kapcsolatba velünk!

,

Nyomásszabályzók egy biztonságos infrastruktúráért

Hidrogén töltőállomás Lengyelországban
A kép forrása: https://wodnesprawy.pl/en/hydrogen-stations-in-poland-are-we-facing-a-fuel-revolution/

A zöld átállás megvalósításához a közlekedésben elengedhetetlen, hogy minél több hidrogén töltőállomás (HRS) álljon rendelkezésre. Csak akkor remélhetjük ennek a meghajtásnak a tömeges elterjedését, ha mindenki számára könnyen hozzáférhető, biztonságos infrastruktúra épül ki. Minthogy ezeken a kutakon a H2-t 700 baros nyomáson tárolják, a nyomásszabályzás abszolút kritikus pontja a megbízható működésnek.

A nyomásszabályzás kihívásai

Nézzük is meg, milyen szerepet töltenek be! A nyomásszabályzók elsődleges célja, hogy a hidrogén töltőállomás nagy nyomáson tárolt gázát a jármű rendszeréhez (általában 350 bar) igazítsák, azt állandó értéken tartsák, illetve védjék az alvíz oldali alkatrészeket. Nélkülük túlnyomás alakulna ki, mely a töltendő jármű meghibásodásához vezetne. Ahogy a világ országai egyre komolyabb erőfeszítéseket tesznek a hidrogén-átállás elősegítésére, úgy növekszik az igény a megbízható, magas minőségű szelepek iránt.

A Pressure Tech portfóliójának éppen ezért immár szerves részét képezik a kifejezetten hidrogénüzemre kifejlesztett termékek. A H2 gáz számos olyan tulajdonsággal rendelkezik, melyek tárolását és szabályozását különleges mérnöki kihívássá teszik. Az alkatrészek és a szeleptest anyagát úgy kell megválasztani, hogy azok kompromisszum nélkül, egész élettartamuk során ellenálljanak a hidrogén-ridegedés hatásának.

Hidrogén-ridegedés mechanizmusai

Ez a mechanizmus, mely a metallugriából ismert, ugyanúgy fennáll egy hidrogén töltőállomás, mint például egy H2 meghajtású drón esetében. Elsősorban az acélokat érinti, és többféle hatásmechanizmusa ismert:

  • Belső feszültségek megjelenése: magas koncentráció esetén (mint például egy hidrogén töltőállomás rendszerében), a molekularácsok üregeiben H2 molekulák képződnek. Ezek csökkentik a rugalmasságot és a szakítószilárdságot.
  • Hidrogén okozta lokális képlékenység (HELP): ennek hatására lokális repedések alakulnak ki az anyagban, melyek rideg töréshez vezetnek.
  • A H2 akadályozza a mikrorepedések végének lekerekedését, így azok az éles sarkokból továbbterjedhetnek. Ez ismét csak az acél rideg viselkedéséhez vezet.
  • Hidrogén kiváltotta dekohézió (HEHE): főleg a feszültséggyűjtő helyek közvetlen közelében alakul ki, csökkentve a fémes kötések ellenállóképességét.
  • Fém-hidridek kialakulása: az erre fogékony ötvözetekben rideg ionos vegyületek képződnek, különösen a vanádium tartalmú fémek hajlamosak rá.
  • Fázisátalkulások: nem kívánt, kevéssé rugalmas zárványok alakulhatnak ki az acélban.
Hidrogén töltőállomás egyszerűsített működési ábrája
A kép forrása: https://www.ormazabal.com/en-gb/what-are-hydrogen-filling-stations-and-how-do-they-work-2/

A megoldás, nem csak hidrogén töltőállomás alkalmazáshoz

Angliai partnerünk, a Pressure Tech többéves tapasztalattal bír a H2 berendezések tervezésében, szelepeiket állandóan fejlesztik, illetve PMI tesztelésnek vetik alá, hogy meggyőződjenek róla, valóban minden alaktrészük ellenáll a hidrogén-ridegségnek. Tömítéseiket szintén úgy választják meg, hogy szivárgásmentes rendszert alakítsanak ki, melyet természetesen tanúsítványokkal is igazolnak.

Az OEM-ek és a hidrogén töltőállomás fejlesztő cégek szívesen fordulnak partnercégünk mérnökeihez, hogy a növekvő infrastruktúra által támasztott igényeket kielégítsék. A megfelelő szabályzó kiválasztása nem csak az optimális teljesítmény miatt fontos: védelmet nyújt a felhasználó, a berendezés és a befektetés számára is. 

Ha az Ön projektjében is megbízható és pontos hidrogén-szabályozásra van szükség, lépjen kapcsolatba velünk!

Eredeti hír: https://www.pressure-tech.com/?page=news&id=252&y=0000

,

Shell Eco-marathon: BME SharkTeam szponzoráció

Bármelyik tankönyvet felcsapva megtudhatjuk, hogy a H2 a periódusos rendszer első eleme, ezzel a legkönnyebb atom, a hidrogén gáz kétatomos formában van jelen, izotópjai a prócium, deutérium és a trícium. Számos kapcsolódó témáról írtunk már ezen a honlapon, a nehézgépektől kezdve a buszokon át a szabályozására tervezett elemekig. De mi jellemzi ezt az anyagot a gyakorlati felhasználás szempontjából? Milyen tulajdonságai vannak ennek a zöld átállásban nélkülözhetetlen gáznak? Rövid listánkban erre adunk választ.

A Scabex Kft. büszkén jelenti be, hogy a 2025-ös évtől a BME SharkTeam ezüst fokozatú szponzorai lettünk, támogatva ezzel, hogy a jövő mérnökgeneráció megismerjék és fejlesszék a hidrogén-hajtás technológiáit. Alma materünk csapata idén először állt rajthoz a Shell Eco-marathon hidrogén meghajtású, városi koncepció (UC) kategóriában épített, Luna névre hallgató prototípusukkal.

A BME SharkTeam csapata, és a hidrogén meghajtású Luna prototípus a 2025-ös Shell Eco-marathon versenyen

A Shell Eco-marathon

A csaknem 90 éves múltra visszatekintő verseny igazi etalonnak számít az alternatív hajtások fejlesztésében és kutatásában, érdemei elvitathatatlanok abban, hogy egyetemi hallgatók nemzedékei szerezhetnek gyakorlati tapasztalatot. Ez kiterjed nem csak a “hard” mérnöki tudásra, a méretezés, tervezés és gyártás területére, hanem az olyan, a sikerhez nélkülözhetetlen “soft skillek” világára is, mint a munkaszervezés, prezentáció vagy épp a csapatépítés.

Az európai és magyar hidrogén-stratégiával összhangban ezek az új típusú hajtásláncok is megjelentek a versenyben, saját kategóriákkal színesítve annak programját.

Saját fejlesztés

A jármű egyik különlegessége, hogy készen kapható PEM (Proton-exchange membrane) cella helyett egy saját fejlesztésű és a csapat által épített cella szolgáltatja a meghajtást. A csapat szerint igazi versenyelőnyük abban rejlik, hogy így alrendszer szinten látnak bele az egység fejlesztésébe, illetve tudnak azon változtatni, finomhangolni. 

Hangsúlyozzák, hogy a cellák jelentik jelenleg a hajtáslánc “szűk keresztmetszetét”, mivel hatékonyságuk jelenleg nagyjából a hagyományos belsőégésű motorokéval összevethető. Ezért minden százalék, ami itt sikerül fogni, jelentős növekedést jelent a teljes meghajtás gazdaságossága, és így piacképesség szempontjából.

A SharTeam hangsúlyozza, hogy bár a cella egyedi fejlesztés, kompatibilis a piaci rendszerekkel, de arra optimalizálták, hogy hatékonyan kiszolgálja a dinamikusan változó teljesítményigényeket, így ideális járműipari alkalmazásokhoz.

A BME Luna prototípusa, mely a Shell Eco-marathon hidrogén meghajtású, városi koncepció (UC) kategóriában indul.

Amivel segítettünk

Angliai partnercégünk, a Pressure Tech jelentős tapasztalattal rendelkezik általában a hidrogén-ipar, és specifikusan a Shell Eco-marathon elvárásainak teljesítésében. Velük szoros együttműködésben ajánlottuk, konfiguráltuk és szállítottuk le a magyar csapatnak az LW-TS414 szabályzót, mely kifejezetten passzol az alkalmazáshoz: könnyű alumínium testtel készül, akár 414 bar belépő nyomást is kezel, illetve még csökkenő tápnyomás esetén is pontos alvíz oldali szabályozást biztosít, köszönhetően kétlépcsős kialakításának. 

Közösen igyekeztünk szakértelmünkkel és tapasztalatunkkal segíteni a BME SharkTeamet, hogy megtaláljuk a megfelelő vezérlési és csatlakozási konfigurációt, ami hozzásegíti őket az optimális teljesítményhez a 16 km-es versenyen.

Megtisztelő volt, hogy a csapat minket keresett meg kérdéseivel és ezzel a lehetőséggel, sok sikert kívánunk nekik, és biztosan fogunk még hallani fejlesztéseikről ezen az oldalon is, illetve a saját közösségi média felületeiken. Ha Önnek is segíthetünk megtalálni az optimális megoldást H2 alkalmazásához, ne habozzon kapcsolatba lépni velünk!

A BME SharkTeam a Shell Eco-marathon versenyen
,

Az első elem: a hidrogén gáz tulajdonságai

Bármelyik tankönyvet felcsapva megtudhatjuk, hogy a H2 a periódusos rendszer első eleme, ezzel a legkönnyebb atom, a hidrogén gáz kétatomos formában van jelen, izotópjai a prócium, deutérium és a trícium. Számos kapcsolódó témáról írtunk már ezen a honlapon, a nehézgépektől kezdve a buszokon át a szabályozására tervezett elemekig. De mi jellemzi ezt az anyagot a gyakorlati felhasználás szempontjából? Milyen tulajdonságai vannak ennek a zöld átállásban nélkülözhetetlen gáznak? Rövid listánkban erre adunk választ.

A hidrogén gáz molekulái a természetben kétatomos formában jelennek meg.
A kép forrása: https://molecularhydrogeninstitute.org/hydrogen-an-emerging-medical-gas/

Mik a hidrogén gáz főbb tulajdonságai?

  • Kis molekulaméretének köszönhetően a H2 képes diffundálni, még tömör anyagokon keresztül is, ezért a tömítése nagyobb kihívás más gázokénál. Épp ezért a lehetséges szivárgási útvonalak számát a tapasztalt tervezőmérnökök mindig minimalizálni igyekeznek (a lehető legkevesebb csatlakozás beépítésével), illetve nagy hangsúlyt kap a megfelelő anyagválasztás. Utóbbi azért is fontos, mert a diffundáló H2 anyagszerkezettani változásokat idéz elő: az acélok esetében ilyenkor beszélünk “hidrogén ridegedésről”. 
  • Minthogy a hidrogén gáz sűrűsége körül-belül 1/14-e a levegőnek, nagyjából 20 m/s sebességgel száll fel benne, hatszor gyorsabban a földgáznál. Ennek köszönhetően a légtérbe engedett H2 gyorsan eloszlik, illetve oxigénnel gyorsan keveredik, ezért relatíve kicsi a robbanásveszély. Ugyanakkor a zárt terek legmagasabb pontján összegyűlő hidrogén hordoz kockázatokat, amit a terek kialakításakor figyelembe kell venni. 
  • A H2 színtelen, szagtalan gáz, így az emberi szervezet nem érzékeli, ezért detektorokkal és megfelelő szellőzéssel kell csökkenteni egy esetleges szivárgásból fakadó veszélyhelyzet kialakulásának lehetőségét. A földgáziparban bevett gyakorlat, melynek során a gázhoz kellemetlen szagú anyagot kevernek itt nem alkalmazható, mert a jelentős sűrűség-különbség miatt nincs olyan anyag, amivel hatékonyan “megfesthető” lenne a hidrogén. A hidrogén égésekor a láng szintén színtelen, az emberi szem számára láthatatlan, ezért kamerákkal, vagy UV szenzorokkal kell detektálni azt.
  • A hidrogén gáz begyújtásához nagyon kis energia is elegendő, valamint igen széles sávban (4%-tól 75%-os térfogatarányig) képez a levegővel éghető keveréket. Öngyulladási hőmérséklete 585 °C. Ez egyrészt veszélyforrás: H2 alkalmazások esetén a statikus kisüléseket mindenképpen meg kell akadályozni. Ezek a tulajdonságai, bár hordoznak veszélyeket, előnyesek lehetnek belsőégésű motoros alkalmazásoknál, ahogyan az is, hogy az égésterméke egyszerű víz.
  • A hidrogén gáz nem mérgező, nem toxikus, igen valószínűtlen, hogy fulladást okozzon (ami pedig az oxigénen kívül minden más gázról elmondható). Sem a légkört, sem a talajvizet nem szennyezi, ami szintén “plusz pontokat” jelent a zöld átállásban. 

Egy megbízható hidrogén-rendszer megtervezése szaktudást és tapasztalatot igénylő feladat. Partnereinnkel (legyen szó akár szabályozásról, akár méréstechnikáról) együttműködve segíthetünk Önnek egy hatékony, biztonságos és zöld rendszer kiépítésében.

A borítókép forrása: https://hakaimagazine.com/news/how-to-produce-hydrogen-gas-as-cleanly-as-possible-green-hydrogen/

H2 ipari hírek itthonról és az Európai Unióból (2025.március)

Lépések egy elérhető hidrogén infrastruktúra felé

Az Európai Unió nagyszabású, határokon átívelő infrastruktúra-fejlesztési támogatási csomagot jelentett be. Az 1.2 milliárd eurós befektetéssel az európai zöld energia versenyképességét kívánják növelni. A program keretében összesen 41, nemzetközi energiahálózathoz kapcsolódó tanulmányt és projektet finanszíroznak.

A csomag részeként 250 millió eurót költenek 21, kifejezetten hidrogén infrastruktúra kiépítését célzó tanulmányra. Ezzel nagyban csökkentik a szféra befektetéseinek kockázatát. A célországok (Ausztria, Belgium, Csehország, Dánia, Észtország, Finnország, Franciaország, Németország, Görögország, Olaszország, Litvánia, Lettország, Lengyelország, Portugália, Spanyolország, és Svédország) olyan, nagy volumenű fejlesztésekre kapnak forrásokat, mint például a BarMar, mely a spanyol és francia (Barcelona-Marseilles) hálózatokat köti össze. A 455 kilométeres, 700-1050 mm-es átmérőjű csővezetéken kívül Barcelonában egy 144 MW-os kompresszorállomás is épül. 

A támogatási csomag illeszkedik az Unió átfogóbb stratégiájába, amiben a hidrogénnek előkelő szerep jut a gázpiac karbonsemlegességének elérésében. Az alternatív hajtások széleskörű elterjedéséhez elengedhetetlen, hogy az őket kiszolgáló infrastruktúra fejlett és jól kiépített legyen. A H2 ipar „tyúk vagy tojás” dilemmájáról korábbi bejegyzésünkben hosszabban is beszámoltunk.

Megújuló meghajtás a flotta-emisszió csökkentéséért

Hidrogénipari beszállítóként örömmel látjuk, hogy a hazai cégek is jelentős lépéseket tesznek, hogy beépítsék ezt az energiahordozót a portfóliójukba. A Waberer’s tovább bővíti alternatív hajtású flottáját, ezúttal hidrogén meghajtású vontatóval.

Hidrogén meghajtású kamion a Waberer's flottájából.,

Az üzemanyagcellás vontató akár 750 km-es hatótávval, 45 tonnás össztömegével és 100 kilométerenként 8-9 kg-os H2 fogyasztásával sikerrel vette az első biztonsági és terheléses teszteket, így remélhetőleg hamarosan az utakon is láthatjuk a teljesen tiszta üzemű kamiont. Töltése az egyre bővülő hidrogén-infrastruktúra mellett gyorsabb és kényelmesebb, mint a tisztán elektromos meghajtású gépeké, és jóval kevesebb akkumulátorral üzemel azoknál.

Ha szabályzóra van szüksége H2 projektjéhez, ne habozzon kapcsolatba lépni velünk!

A kép és a borítókép forrása: Waberer’s