Testování vodíkových nádrží ve zkušebně DYCOT
V posledních letech se v rámci hledání „čistších“ technologií pro získávání energie k pohonu dopravních prostředků často skloňuje vodík. Vodíkové pohony mají potenciál stát se v budoucnu alternativou ke konvenčním spalovacím motorům. Zkušebna DYCOT ve spolupráci s homologačním oddělením TSC tuto problematiku dlouhodobě sleduje. Společnou snahou je rozšířit portfolio nabízených služeb společnosti i o oblast testování a schvalování vodíkových pohonů.
Vzhledem k tomu, že téma vodíkových pohonů je poměrně mladé, nejsou v současnosti ustálené regulativy předepisující, co by palivová soustava měla splňovat a jakým testům by měla být podrobena.
Zkušebna DYCOT se zabývá nedestruktivním testováním komponent. Hlavním prvkem zkušebny je urychlovací zařízení, které umí zatěžovat testované vzorky zrychlením až do velikosti 90g. Představa zkoušek vodíkové palivové soustavy by při naplnění vodíkem na provozní tlak 350 – 1.000 bar byla poměrně děsivá. Vodík je v plynném skupenství třaskavý a případné selhání palivové soustavy během testu by bylo z bezpečnostního hlediska příliš velkým rizikem. Poslední změna evropského předpisu však dává naději a otevírá bezpečnou možnost, jak vodíkovou palivovou soustavu zkoušet i dynamickými ději. Aktuálně se předepisuje dynamicky zkoušet palivovou soustavu, která je naplněna bezpečnou náplní. Bezpečnou náplní se rozumí např. vzduch, dusík nebo hélium (dále „alternativní plyn“), tedy plyny, které se běžně vyskytují v atmosféře a nepředstavují riziko výbuchu. Aby se zkouška co nejvíce přiblížila realitě, je palivová soustava naplněna alternativním plynem o tlaku, jehož hodnota vychází z velikosti palivové soustavy a molekulárního složení použité náplně = hmotnost náplně. Pro příklad: ekvivalent k 350 bar vodíku je cca 25 bar vzduchu.
První zkušenost s testováním vodíkové palivové soustavy učinila zkušebna DYCOT v září 2022. Podařilo se získat zakázku na otestování palivové soustavy pro německého výrobce kompozitních tlakových nádob. Testovaná palivová soustava byla navržena jako zásobník vodíku pro pohon vlakové soupravy pro přepravu osob. Vlaková souprava je určena pro americký trh, a tak i dynamické zkoušky byly realizovány podle americké normy 49 CFR 238.233.
Dynamická zkušebna provedla na základě specifikace zákazníka tři dynamické zkoušky. Cílem testování bylo zatížit palivovou soustavu urychlením o třech různých intenzitách (8g, 6,4g a 5g) ve třech směrech působení (X, Y a Z), aby došlo k simulaci stavů, které mohou na palivovou soustavu v běžném provozu působit.
Testovaná palivová soustava se skládala ze sedmi tlakových nádob, resp. zásobníků paliva vzájemně propojených vysokotlakými trubkami + přídavnými jednotkami s regulačními členy. S těmito rozměry palivové soustavy: výška 2,5 m, šířka 2,5 m a hloubka 1,5 m. Palivová soustava včetně náplně vážila1,8t.
Vše bylo ze dvou důvodů uchyceno v ocelovém rámu:
První: ochranný. Rám byl navržen tak, aby pevnost uchycení palivové soustavy odpovídala pevnosti reálné zástavby ve vlakové soupravě s cílem ochránit palivovou soustavu před poškozením a případným uvolněním v úchytných bodech během zkoušek.
Druhý: montážní. Rám byl navržen tak, aby bylo možné palivovou soustavu namontovat na zkušební stolici dynamické zkušebny ve třech směrech (X, Y a Z).
Provozní tlak vodíku testované palivové soustavy v běžném provozu je navržen na 350 bar. Aby bylo možné bezpečně simulovat provozní podmínky, byla palivová soustava naplněna směsí dusíku (90%) a hélia (10%) o tlaku 34 bar jako hmotnostní ekvivalent k provozním podmínkám.
Po každé zkoušce probíhaly analýzy stavu zkušebního vzorku s cílem zjistit, zda nedošlo k uvolnění palivové soustavy od ochranného rámu v kotevních bodech; zda nedošlo k viditelnému poškození palivové soustavy a dále zda nedochází k únikům náplně vlivem mechanického poškození některé části soustavy. Případné úniky náplně byly testovány použitím tekutiny určené pro tyto účely, která byla nanášená na kritické spoje soustavy.
Zákazník byl s průběhem zkoušek a jejich výsledky spokojený. Zkušebna získala důvěru a připravuje se na další projekty v této oblasti testování. Těmi mohou v budoucnu být palivové soustavy určené pro pohony autobusů, nákladních vozidel nebo dalších dopravních prostředků.
Zdroj zprávy: TÜV SÜD Czech
