Sichere Wasserstoff-Betankung dank Trafag Sensoren

Grüner Wasserstoff gilt als Schlüsseltechnologie für eine klimaneutrale Mobilität. Damit Pkw, Busse und Nutzfahrzeuge sicher mit Wasserstoff betankt werden können, ist eine zuverlässige Kühlung des Wasserstoffs während des Tankvorgangs notwendig.

Die österreichische Kälte- und Systemtechnik GmbH (Kustec) ist weltweit führend in der Entwicklung von Kühlsystemen für Wasserstofftankstellen. Um höchste Betriebssicherheit zu gewährleisten, vertraut das Unternehmen auf präzise, langlebige und ausfallsichere Drucktransmitter, Druckschalter und Temperaturfühler von Trafag.

Wasserstoffvorkühlung notwendig

Beim Befüllen eines Fahrzeugwasserstofftanks fällt der Druck von mehreren Hundert Bar auf das Niveau des Fahrzeugtanks ab. Dieser Druckunterschied führt bei Wasserstoff – ganz im Gegensatz zu anderen Gasen - zu einer starken Temperaturerhöhung (Infobox «Joule-Thomson-Effekt»). Ohne Vorkühlung könnten die Tanks zu stark erhitzt werden – ein unzulässiger und sicherheitskritischer Zustand. «Es darf auf keinen Fall zu einer Erwärmung auf mehr als 85°C kommen», erläutert Martin Schreiblehner, Geschäftsführer der Kälte- und Systemtechnik GmbH (Kustec). «Deshalb muss der Wasserstoff an der Entnahmestelle in der Zapfsäule gekühlt werden. Genau das ist unsere Spezialität.»

«Gerade bei Nutzfahrzeugen und Bussen entstehen durch die grossen Tankvolumina enorme Temperaturspitzen», erklärt Florian Lechner, Verkaufsleiter bei Kustec. «Unsere Anlagen müssen daher absolut zuverlässig kühlen, sonst ist eine sichere Betankung nicht möglich.» Die Kühlsysteme arbeiten über Jahrzehnte hinweg im Dauerbetrieb, meist in explosionsgefährdeten Zonen. Kustec stellt deshalb höchste Ansprüche an die eingesetzte Sensorik, insbesondere an Drucktransmitter und Temperaturfühler.

Joule-Thomson-Effekt

Der Joule-Thomson-Effekt tritt auf, wenn ein Gas oder Gasgemisch durch Drosselung (=Druckänderung) eine Temperaturänderung erfährt. Im Allgemeinen kühlen sich Gase bei Ausdehnung ab, während sie sich bei Kompression erwärmen. Dazu gehören etwa Kohlendioxid und Luft. Für diesen Fall ist der Joule-Thomson-Koeffizient bei Raumtemperatur positiv.

Einige Gase wie der Wasserstoff oder Helium verhalten sich umgekehrt. Sie erwärmen sich bei Ausdehnung und kühlen sich bei Kompression ab. Sie besitzen einen negativen Joule-Thomson-Koeffizienten. Beim Betanken eines Fahrzeugs mit Wasserstoff führt die Druckänderung dazu, dass die Temperatur im Tank schnell kritisch steigen kann. Um Schäden und Gefährdungen zu vermeiden, muss der Wasserstoff daher bereits an der Zapfsäule durch Vorkühlsysteme gekühlt werden. Diese Systeme arbeiten mit hocheffizienten Wärmetauschern und werden durch präzise Druck- und Temperatursensoren gesteuert.

Präzise Druckmessung in potenziell explosiver Umgebung

In seinen Vorkühlsystemen setzt Kustec seit mehreren Jahren auf den Wasserstoff-Drucktransmitter NHT 8250 von Trafag, denn er erfüllt die anspruchsvollen Kriterien: kompakte Bauform, Ex-taugliche Ausführung, und eine robuste Dünnfilmauf-Stahl-Messzelle, die für den direkten Kontakt mit Wasserstoff optimiert ist. «Die Trafag-Sensoren arbeiten extrem präzise und wartungsfrei», so Lechner. «Für uns ist es wichtig, dass wir die komplette Palette von Drucktransmittern und Temperaturfühlern aus einer Hand beziehen können. Das vereinfacht nicht nur die Konstruktion, sondern auch die Ersatzteilversorgung.»

«In unserem Portfolio finden sich spezielle Drucktransmitter für Wasserstoff», erläutert Markus Degasperi. «Deren Dünn-film-auf-Stahl-Sensoren bestehen aus einer wasserstoffkompatiblen Legierung.» Die kompakten Geräte eignen sich für Druckbereiche bis 1050bar (1.05kPa) und sind in normaler sowie Ex-geschützter Ausführung erhältlich.

Die Vorteile des Wasserstoff-Drucktransmitters NHT 8250 zeigen sich im täglichen Betrieb. In der sicherheitskritischen Umgebung sind absolute Zuverlässigkeit und präzise Druckmessung unerlässlich – selbstverständlich bei jahrzehntelangem, wartungsfreiem Einsatz. «Unsere Drucktransmitter und Druckschalter kommen unter anderem auch in explosionsgefährdeten Zonen zum Einsatz», betont Markus Degasperi, Geschäftsführer der Trafag Österreich GmbH. «Die Temperatursensoren der Serie T2 von Trafag Industrial Components sind sogar mit Dual Approval für mehrere Ex-Zonen zertifiziert.»

«Unsere Anlagen müssen absolut zuverlässig kühlen, damit eine sichere Betankung gewährleistet ist.»

Florian Lechner, Verkaufsleiter Kustec

Eigensichere, kompakte und «Dual Approval» zertifizierte Temperatursensoren

Die eigensicheren Temperatursensoren sind in zahlreichen Ausführungen lieferbar, sowohl was die zugrunde liegende Messtechnologie als auch die fix verbundenen Kabelkonfektion betrifft. Aufgrund der langen Wege zur Vorkühlanlage setzt Kustec in den Zapfsäulen Sensoren mit 20 Meter langen Kabeln ein, die der Norm IEC/EN 60079-0 (Eigensicherheit) entsprechen. Diese bezieht das Unternehmen bereits werksseitig vorkonfiguriert. «Durch ihre kompakte Bauform und die Dual Approval Zertifizierung für mehrere Ex-Zonen eignen sich die Trafag-Temperaturfühler für den Einbau an allen relevanten Stellen in der Wasserstoff-Kühlanlage, so auch direkt in der Zapfsäule», bestätigt Martin Schreiblehner. «Zudem punkten sie im Vergleich zum zuvor eingesetzten Produkt mit besserer Verfügbarkeit und geringeren Kosten.»

«Die Qualität der Trafag-Produkte gibt uns die Sicherheit, dass unsere Anlagen auch unter extremen Bedingungen zuverlässig laufen», fasst Lechner zusammen. «Damit können wir unseren Kunden eine Lösung anbieten, die langfristig funktioniert und gleichzeitig wirtschaftlich ist.» Zudem sei Trafag mit einem weltweit umspannenden Vertriebs- und Servicenetz in über 40 Ländern vertreten, was einen schnellen Service vor Ort ermöglicht.

«Durch ihre kompakte Bauform und die Dual Approval Zertifizierung für mehrere Ex-Zonen eignen sich die Trafag-Temperaturfühler für den Einbau an allen relevanten Stellen in der Wasserstoff-Kühlanlage.»

Martin Schreiblehner, Geschäftsführer Kustec

Partnerschaftlich in die Zukunft

Kustec entwickelt seine Technologien stetig weiter, um den steigenden Anforderungen der Wasserstoffmobilität gerecht zu werden. Dabei spielt die enge Zusammenarbeit mit Trafag eine wichtige Rolle: Beide Unternehmen verfolgen das gemeinsame Ziel, mit innovativen Lösungen einen aktiven Beitrag zur Energiewende zu leisten. Die Zusammenarbeit zwischen Kustec und Trafag veranschaulicht, wie innovative Technologien einen Beitrag zur sicheren und nachhaltigen Wasserstoffmobilität beitragen können. Präzise Sensorik ist dabei das Rückgrat: «Mit dem Wasserstoffdrucktransmitter NHT 8250 hat Kustec eine Lösung gefunden, die höchste Ansprüche an Sicherheit, Langlebigkeit und Effizienz erfüllt – und das dank partnerschaftlicher Zusammenarbeit.» ist Markus Degasperi, Geschäftsführer der Trafag Österreich GmbH überzeugt.

Zur Kustec

Kustec entwickelt und produziert präzise Kühlsysteme für industrielle Anwendungen mit Fokus auf Wasserstoffkühlung. Die Anlagen sichern stabile Temperaturen in Kompressoren, Betankungsanlagen und Elektrolysesystemen unter hohen Druck- und Lastbedingungen. Energieeffiziente Kältemittel, präzise Regeltechnik und robuste Komponenten gewährleisten hohe Betriebssicherheit bei minimalem Wartungsaufwand. Mit modularen, integrierbaren Systemen unterstützt Kustec Kunden entlang der gesamten Wasserstoffwertschöpfungskette.

Technische Daten zum NHT 8250