Τεχνολογία κυψέλης καυσίμου από τη Linde Material Handling
Στροφή στο υδρογόνο
Η διαχείριση της ενέργειας μετατρέπεται σε ολοένα πιο σημαντικό παράγοντα επιτυχίας για τις επιχειρήσεις. Η διαπίστωση αυτή ισχύει ιδιαίτερα στον τομέα των intralogistics. Όταν τα βιομηχανικά μηχανήματα είναι εξοπλισμένα με το κατάλληλο σύστημα μετάδοσης κίνησης, αυτό επηρεάζει άμεσα την απόδοση, τη συγκράτηση του κόστους και τη βιωσιμότητα. Γι’ αυτό εμείς στη Linde Material Handling προσφέρουμε μια ευρεία γκάμα ενεργειακών λύσεων, ειδικά προσαρμοσμένων στις δικές σας ανάγκες. Μεταξύ αυτών περιλαμβάνονται υδρογονοκίνητα βιομηχανικά μηχανήματα με υβριδικό σύστημα αποτελούμενο από κυψέλη καυσίμου και μπαταρία ιόντων λιθίου.
Το υδρογόνο είναι αναμφίβολα ένα σημαντικό συστατικό του ενεργειακού μείγματος του μέλλοντος, ακόμη κι αν η χρήση του αφορά περιορισμένο φάσμα εφαρμογών. Χάρη στην υψηλή ενεργειακή πυκνότητα που διαθέτει αναλογικά προς τη μάζα του, το υδρογόνο παρέχει σχεδόν τριπλάσια ενέργεια σε σύγκριση με τη βενζίνη. Τα συστήματα κυψέλης καυσίμου εγγυώνται επίσης γρήγορο ανεφοδιασμό για εγγυημένα μέγιστο βαθμό διαθεσιμότητας του μηχανήματος. Επιπλέον, όταν ανεφοδιάζονται με πράσινο υδρογόνο, οι κυψέλες καυσίμου μπορούν να λειτουργούν με μηδενικές εκπομπές μειώνοντας το αποτύπωμα CO₂.
Το θαυματουργό υδρογόνο: Ενέργεια από την κυψέλη καυσίμου
Τα μηχανήματα με υβριδικό σύστημα κυψέλης καυσίμου και μπαταρία είναι στην ουσία ηλεκτροκίνητα μηχανήματα που χρησιμοποιούν υδρογόνο ως πηγή ενέργειας. Ο ηλεκτρισμός παράγεται απευθείας εντός του βιομηχανικού μηχανήματος. Όλα τα απαραίτητα εξαρτήματα περιέχονται στη μονάδα αντικατάστασης μπαταρίας (BRM), της οποίας οι διαστάσεις αντιστοιχούν σε μια κανονική υποδοχή μπαταρίας.
Στις συστοιχίες κυψελών καυσίμου το υδρογόνο αντιδρά με το οξυγόνο στον ατμοσφαιρικό αέρα παράγοντας ηλεκτρισμό, νερό και θερμότητα (ψυχρή καύση). Η παραγόμενη ενέργεια φορτίζει την ενσωματωμένη μπαταρία ιόντων λιθίου. Χρησιμεύει ως εφεδρική μονάδα αποθήκευσης, τροφοδοτεί τα μηχανήματα με ηλεκτρική ενέργεια κατά την κανονική λειτουργία και αποθηκεύει την ενέργεια που ανακτάται κατά την πέδηση. Όταν για υψηλής έντασης εργασίες απαιτείται ιδιαίτερα υψηλή ισχύς, οι κυψέλες μπορούν και τροφοδοτούν απευθείας το μηχάνημα με ενέργεια.
Καθώς τα μηχανήματα με κυψέλες καυσίμου δεν φορτίζονται αλλά ανεφοδιάζονται, δεν απαιτείται χρόνος εκτός λειτουργίας για σύνδεση σε φορτιστές ή αναμονή σε σταθμούς φόρτισης, όπως συνηθίζεται με τα ηλεκτροκίνητα μηχανήματα.
Σε καθημερινή χρήση, ο χειρισμός των περονοφόρων γίνεται όπως στα συμβατικά μοντέλα εσωτερικής καύσης: Λίγα λεπτά στον σταθμό ανεφοδιασμού, και το μηχάνημα είναι και πάλι πλήρως λειτουργικό. Ανάλογα με τον τύπο του μηχανήματος, ένας ανεφοδιασμός επαρκεί για μια ολόκληρη βάρδια.
Τα οφέλη με μια ματιά
Σε ποιες περιπτώσεις αξίζει να χρησιμοποιεί κάποιος υδρογόνο;
Παρά τα πολλά της πλεονεκτήματα, η τεχνολογία υδρογόνου δεν είναι η πλέον κατάλληλη λύση για κάθε εφαρμογή. Προκειμένου η επιλογή της τεχνολογίας υδρογόνου να είναι οικονομικά συμφέρουσα, θα πρέπει να ικανοποιούνται ορισμένες απαιτήσεις. Για παράδειγμα, η συγκεκριμένη λύση αφορά στόλους ορισμένου μεγέθους και άνω, και προορίζεται για ορισμένο αριθμό ωρών λειτουργίας.
Η επισκόπηση που ακολουθεί παρουσιάζει σε ποιες περιπτώσεις αξίζουν περισσότερο τα συστήματα κυψέλης καυσίμου και ποιοι κλάδοι μπορούν να επωφεληθούν.
Εντατική χρήση
Τα υδρογονοκίνητα βιομηχανικά μηχανήματα είναι ιδιαίτερα αποδοτικά και ανθεκτικά όταν λειτουργούν χωρίς διακοπές, καθώς η συχνή ενεργοποίηση και απενεργοποίηση του κινητήρα υποβαθμίζει τη λειτουργία των κυψελών καυσίμου. Ιδανικά, οι χρήστες επιλέγουν τη συγκεκριμένη τεχνολογία για λειτουργία διπλής ή πολλαπλής βάρδιας. Για εφαρμογές με λιγότερες από 1.200 ώρες λειτουργίας ετησίως, η χρήση συστημάτων κυψέλης καυσίμου είναι λιγότερο συμφέρουσα από τεχνικής και οικονομικής άποψης. Ωστόσο, όταν η 24ωρη λειτουργία είναι ο κανόνας, για παράδειγμα στην αυτοκινητοβιομηχανία ή στους προμηθευτές εξοπλισμού βιομηχανικών μονάδων, τα συγκεκριμένα συστήματα αποδεικνύονται ως συμφέρουσα εναλλακτική έναντι των περονοφόρων μηχανημάτων εσωτερικής καύσης και των ηλεκτροκίνητων βιομηχανικών μηχανημάτων με μπαταρίες μολύβδου-οξέος.
Αυστηρά πρότυπα υγιεινής
Σε σύγκριση με τις μπαταρία μολύβδου-οξέος, οι κυψέλες καυσίμου δεν παράγουν οξέα ή άλλες δυνητικά μολυσματικές χημικές ουσίες. Ως «καθαρή» εναλλακτική, η τεχνολογία αυτή μπορεί να χρησιμοποιείται ακόμη και σε βιομηχανίες με αυστηρές απαιτήσεις υγιεινής, όπως βιομηχανίες τροφίμων και φαρμάκων.
Ελάχιστος αριθμός μηχανημάτων
Κατά κανόνα, η χρήση της ενέργειας υδρογόνου θεωρείται συμφέρουσα για στόλους που αριθμούν περισσότερα από 20 μηχανήματα εντατικής λειτουργίας. Η διαπίστωση αυτή προκύπτει κυρίως λόγω του σχετικά υψηλού κόστους που απαιτείται για την επένδυση. Η υλοποίηση μιας λύσης υδρογόνου δεν αφορά μόνο την αγορά των κατάλληλων μηχανημάτων αλλά και την επένδυση στις απαιτούμενες υποδομές. Όσο μεγαλύτερος είναι ο στόλος τόσο υψηλότερη η παραγωγικότητα ανά μηχάνημα και ανά έτος, και άρα γρηγορότερη η απόσβεση της χρήσης του υδρογόνου.
Υφιστάμενες υποδομές
Η επί τόπου διαθεσιμότητα υδρογόνου έχει εξαιρετικά μεγάλη σημασία για την αποδοτική χρήση της συγκεκριμένης τεχνολογίας. Γενικότερα, τα βιομηχανικά μηχανήματα με συστήματα κυψέλης καυσίμου αποτελούν την πλέον συμφέρουσα λύση, όταν το υδρογόνο (και άρα οι απαιτούμενες υποδομές) είναι ήδη διαθέσιμο. Για παράδειγμα, σε περιπτώσεις στις οποίες το υδρογόνο είναι υποπροϊόν, απαιτείται για την παραγωγική διαδικασία, ή επειδή η μονάδα συμπαραγωγής θερμότητας και ισχύος καθώς και ο στόλος μηχανημάτων λειτουργούν με υδρογόνο. Σε όλες αυτές τις περιπτώσεις προσφέρονται οι ιδανικές προϋποθέσεις για την οικονομικά αποδοτική χρήση υδρογονοκίνητων βιομηχανικών μηχανημάτων. Αν πρέπει να κατασκευαστούν εξ αρχής οι υποδομές υδρογόνου, τότε η οικονομική βιωσιμότητα του έργου πρέπει να εξεταστεί κατά περίπτωση.
Περιορισμένη τροφοδοσία ισχύος
Το υδρογόνο μεταφέρεται εύκολα και μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε τοποθεσίες όπου η τροφοδοσία ισχύος δεν είναι εφικτή ή διασφαλίζεται με μεγάλη δυσκολία. Για παράδειγμα, όταν οι ενεργειακές υποδομές μιας επιχείρησης δεν επαρκούν για να μετατρέψει όλο τον στόλο μηχανημάτων της σε συστήματα κίνησης ιόντων λιθίου (κίνδυνος αιχμών φόρτισης). Στην περίπτωση αυτή, το υδρογόνο αποτελεί μια δυνατή, χαμηλών εκπομπών και ευέλικτη εναλλακτική.
Επιδοτήσεις
Λόγω του υψηλού κόστους επένδυσης για τις απαιτούμενες υποδομές, η απόσβεση της χρήσης μηχανημάτων με κυψέλες καυσίμου βασιζόταν μέχρι στιγμής συνήθως σε συναφείς επιδοτήσεις. Υπάρχουν διάφορα χρηματοδοτικά προγράμματα στην ΕΕ, σε εθνικό ή περιφερειακό επίπεδο. Ανάλογα με το πρόγραμμα, τα μηχανήματα ή οι υποδομές H2 θεωρούνται δαπάνες επιλέξιμες για χρηματοδότηση. Τα εν λόγω προγράμματα εστιάζουν κυρίως στον όγκο των εκπομπών CO₂ που εξοικονομούνται. Όσο μεγαλύτερη η εξοικονόμηση, τόσο περισσότερες είναι οι πιθανότητες διασφάλισης κάποιας χρηματοδότησης.
Όλα για το Η2: Λύσεις από τη Linde
Πίσω στο μακρινό 2000, σχεδιάσαμε στη Linde το πρώτο πλήρως λειτουργικό περονοφόρο μηχάνημα που τροφοδοτούνταν από κυψέλη καυσίμου. Μέσα σε λιγότερα από 10 χρόνια, ήμασταν ο πρώτος κατασκευαστής στην Ευρώπη με μαζική παραγωγή υδρογονοκίνητων μηχανημάτων. Σήμερα, το 80% των μοντέλων μας διατίθενται με σύστημα μετάδοσης κίνησης υδρογόνου ως προαιρετικό εξοπλισμό. Αναφέρονται ενδεικτικά τα παρακάτω:
- Ηλεκτρικά παλετοφόρα
- Περονοφόρα μηχανήματα διπλής στοίβαξης παλετών
- Περονοφόρα μηχανήματα στοίβαξης παλετών
- Μηχανήματα συλλογής παραγγελιών
- Ελκυστήρες ρυμούλκησης
- Reach trucks
- Μηχανήματα αντίβαρου
Υβριδικό σύστημα κυψέλης καυσίμου «Linde HyPower»
Η Linde προσφέρει επίσης ολοκληρωμένες λύσεις τεχνολογίας υδρογόνου. Οι πελάτες μας παραλαμβάνουν μηχανήματα, συστήματα κυψέλης καυσίμου και τις σχετικές υπηρεσίες service προερχόμενα από μία και μόνο πηγή. Στο Κέντρο Σχεδιασμού της Linde στο Aschaffenburg, σχεδιάσαμε το υβριδικό σύστημα κυψέλης καυσίμου Linde HyPower 24 V με μια σειρά βελτιωμένων χαρακτηριστικών για τους χρήστες:
- Πανίσχυρες συστοιχίες και μεγάλη μπαταρία ιόντων λιθίου
- Σταθερή τροφοδοσία υψηλής ισχύος
- Μέγιστη ενέργεια ακόμη και σε περιπτώσεις φορτίων αιχμής
- Άμεση διαθεσιμότητα χωρίς επανεκκίνηση
- Μεγάλη διάρκεια ζωής όλου του συστήματος
- Εξαιρετικά αθόρυβη λειτουργία
- Άριστη ενσωμάτωση στα μηχανήματα Linde
Η νέα κυψέλη καυσίμου Linde HyPower 24V είναι διαθέσιμη για διάφορα παλετοφόρα, περονοφόρα στοίβαξης παλετών, περονοφόρα μηχανήματα διπλής στοίβαξης παλετών, μηχανήματα συλλογής παραγγελιών και ελκυστήρες ρυμούλκησης.
Χωρίς αυτές, δεν γίνεται τίποτα
Το ζήτημα των υποδομών
Τα υδρογονοκίνητα βιομηχανικά μηχανήματα παρουσιάζουν πολλά πλεονεκτήματα, αλλά συνοδεύονται ταυτόχρονα από υψηλές απαιτήσεις όσον αφορά τις υποδομές. Το απαιτούμενο υδρογόνο παρέχεται μέσω βυτιοφόρων ή αγωγών, ή παράγεται επί τόπου από την επιχείρηση στις εγκαταστάσεις της. Αν οι επιχειρήσεις θέλουν να παράγουν το δικό τους υδρογόνο, απαιτείται επιπλέον ενέργεια για τη λειτουργία της μονάδας ηλεκτρόλυσης.
Όταν αφορά μόνο την μεταφορά και την αποθήκευση, απαιτούνται ορισμένα συστήματα, όπως δεξαμενές, αγωγοί ή δεξαμενές αποθήκευσης υψηλής πίεσης.
Για εξοικονόμηση πόρων και μείωση των εκπομπών CO₂ της επιχείρησης, μπορεί να χρησιμοποιείται ηλεκτρισμός από ιδιόκτητες ανεμογεννήτριες ή φωτοβολταϊκά συστήματα. Κατά κανόνα, οι ιδιόκτητες υποδομές υδρογόνου μιας επιχείρησης συνεπάγονται τεράστιες αλλαγές και επενδύσεις. Συνεπώς, τα βιομηχανικά μηχανήματα με κυψέλες καυσίμου αποτελούν μια ιδιαίτερα συμφέρουσα λύση, αν η επιχείρηση χρησιμοποιεί ήδη υδρογόνο για άλλους σκοπούς ή αν το υδρογόνο είναι υποπροϊόν της διαδικασίας παραγωγής.
Από την παραγωγή στον ανεφοδιασμό: Η Linde διαθέτει δικές της υποδομές υδρογόνου
Η Linde διαθέτει τις δικές της υποδομές υδρογόνου στις εγκαταστάσεις της στο Aschaffenburg από τον Μάιο 2023. Το υδρογόνο παράγεται εντός της βιομηχανικής μονάδας μέσω ηλεκτρόλυσης με χρήση πιστοποιημένα πράσινης ηλεκτρικής ενέργειας. Οι υποδομές της Linde παρέχουν υδρογόνο για τον ανεφοδιασμό 21 περονοφόρων που διαθέτουν υβριδικά συστήματα μετάδοσης κίνησης με κυψέλη καυσίμου. Με άλλα λόγια, η Linde διευρύνει την τεχνογνωσία της επενδύοντας στο υδρογόνο, μια τεχνολογία του μέλλοντος.
Η τεχνολογία υδρογόνου στην πράξη
Μελέτη σε συνεργασία με τον Όμιλο BMW επιβεβαιώνει την οικονομική αποδοτικότητα
Το 2013, ενώσαμε τις δυνάμεις μας με τον Όμιλο BMW και τη Σχολή Logistics Ροής Διακίνησης Υλικών του Πολυτεχνείου του Μονάχου για να ελέγξουμε τις οικονομικές και τεχνικές δυνατότητες της συγκεκριμένης τεχνολογίας καυσίμου. Για τον σκοπό αυτό, βιομηχανικά μηχανήματα με σύστημα μετάδοσης κίνησης υδρογόνου χρησιμοποιήθηκαν για περισσότερες από 20.000 ώρες λειτουργίας στο εργοστάσιο κατασκευής αμαξωμάτων της BMW στη Λειψία.
Τα αποτελέσματα: Το σύστημα μετάδοσης κίνησης Η2 είχε εξαιρετικές επιδόσεις χάρη στον υψηλό βαθμό διαθεσιμότητας και τον χαμηλό περιβαλλοντικό αντίκτυπο των μηχανημάτων. Ήδη από τότε είχε γίνει σαφές ότι η τεχνολογία αυτή μπορούσε να αξιοποιηθεί εμπορικά και, υπό ορισμένες προϋποθέσεις, να αποδειχθεί οικονομικά αποδοτική.
Υψηλών επιδόσεων βιομηχανικά logistics στη Mercedes-Benz
Με το σύνθημα «Η Daimler πρασινίζει», η Mercedes-Benz δοκιμάζει τη χρήση περονοφόρων μηχανημάτων με σύστημα μετάδοσης κίνησης κυψέλης καυσίμου. Η τοποθεσία ήταν το Ντίσελντορφ και, συγκεκριμένα, το μεγαλύτερο εργοστάσιο στον κόσμο, όπου κατασκευάζονται τα φορτηγάκια Sprinter της Mercedes. Τα δημοφιλή φορτηγάκια παράγονται σε αυτό το εργοστάσιο σε λειτουργία τριπλής βάρδιας.
Χάρη στην τεχνολογία υδρογόνου εξοικονομείται χρόνος και δαπάνες προσωπικού που απαιτούνται για την αλλαγή μπαταριών. Μέσα σε τρία λεπτά έχει ολοκληρωθεί ο ανεφοδιασμός της κυψέλης καυσίμου με υδρογόνο και το μηχάνημα είναι έτοιμο για χρήση. Έτσι, η τεχνολογία αυτή δημιουργεί τις ιδανικές συνθήκες για ομαλές αλλαγές βάρδιας.
