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Unité de recherche
OFEN
Numéro de projet
SI/501285
Titre du projet
Construction and operation of the first hydrogen refilling stations in Switzerland with a nominal pressure of 70MPa
Titre du projet anglais
Construction and operation of the first hydrogen refilling stations in Switzerland with a nominal pressure of 70MPa

Textes relatifs à ce projet

 AllemandFrançaisItalienAnglais
Mots-clé
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Publications / Résultats
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Rapport final
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Textes saisis


CatégorieTexte
Mots-clé
(Allemand)
Wasserstoff, Wasserstoffmobilität, Wasserstofftankstelle, H2
Mots-clé
(Anglais)
Hydrogen refueling station, HRS
Description succincte
(Allemand)
Das Projekt beinhaltet die Realisierung zweier Wasserstofft (H2)-Tankstellen inklusive vorgelagerten Verdichtern, Speichern und Vorkühlsystemen. Eine der Tankstellen soll auf dem Campus der Empa in Dübendorf aufgebaut werden (Fokus: technische & wissenschaftliche Untersuchungen). Die zweite Tankstelle ist in Hunzenschwil geplant (Fokus: Kostenoptimierung von Konzept & Betrieb).
Mit vorliegendem Projekt sollen zudem die in der Schweiz an den Aufbau solcher Anlagen gestellten, allgemeinen rechtlichen Anforderungen hinsichtlich Umsetzbarkeit zusammengestellt und geklärt werden. Dabei soll die Eichfähigkeit von H2-Zapfsäulen sowie die Anwendung von neuartigen H2-Zapfpistolen, welche die Bildung von explosiven Atmosphären verhindern, untersucht werden. Des Weiteren soll durch ein Monitoring von Anlage und BZ-Fahrzeugen energetische und ökonomische Aspekte analysiert werden.
Description succincte
(Anglais)
Within the scope of this project the realization of two H2-filling stations including the necessary compressors, storage cylinders and pre-coolers is planned. One of the filling stations will be located at Empa in Dübendorf (focus: technical and scientific investigations) and the other in Hunzenschwil (focus: cost optimized design and Operation).
Furthermore, the general regulatory issues linked to the construction of such stations in Switzerland will be listed and clarified regarding their real application as part of this project. In relation to that investigations to enable gauging of H2-filling stations will be taken. Furthermore, the testing of novel H2-fueling nozzles with leakage recirculation is planned that allow the integration of H2-dispensers in existing filling stations. By means of monitoring of the plant as well as the FC-vehicles energetic and economic issues are analyzed.
Publications / Résultats
(Allemand)


Documents annexés
Publications / Résultats
(Anglais)
Documents annexés
Rapport final
(Allemand)

Das Projekt beinhaltet die Realisierung und den Betrieb der ersten beiden Wasserstoff-Tankstellen in der Schweiz, welche für Private zugänglich sind und zudem eine Betankung bei einem Nenndruck von 70 MPa ermöglichen. Ein Nenndruck von 70 MPa entspricht dem weltweiten Standard für die Betankung von Brennstoffzellen-Personenwagen. Die beiden Wasserstoff-Tankstellen sind seit 2016 an der Empa in Dübendorf und bei Coop in Hunzenschwil in Betrieb und werden derzeit von über 60 in der Schweiz immatrikulierten Brennstoffzellen-Personenwagen und einem Brennstoffzellen-Lastwagen genutzt (Stand: Sept. 2019). Wird die an beiden Tankstellen betankte Menge zusammengezählt, ergibt sich gegenwärtig ein Umsatz von über 6 Tonnen Wasserstoff pro Jahr.

Mit dem Betrieb der Tankstellen konnten wertvolle Erfahrungen zum Praxisbetrieb und zum Nutzerverhalten gewonnen werden. Kinderkrankheiten, welche insbesondere in den ersten 1 – 1.5 Betriebsjahren vermehrt zu Störungen an den Tankstellen führten, konnten ausgemerzt werden. Dabei wurde festgestellt, dass es bei beiden Tankstellen von Beginn weg mit den Hauptkomponenten und dem der Wasserstoff-Betankung zugrundeliegenden Prozess keine Probleme gab. Elektrolyse, Verdichtung und Armaturen zur Steuerung der Betankung funktionierten nahezu einwandfrei über die gesamte Projektlaufzeit. Die Ursache für Störungen lag fast ausschliesslich bei kleineren Komponenten wie z.B. bei Temperatur- und Drucksensoren oder an Ausfällen am Kartenlesegerät.

Neben praxisorientierten und wissenschaftlichen Analysen zum Wasserstoff-Pfad von Produktion bis ans Fahrzeugrad (Well-to-Wheel Bilanzen), wurden auch regulatorische und rechtliche Fragen zu Aufbau und Betrieb von Wasserstoff-Tankstellen untersucht. Im Rahmen des Projektes wurde ein Leitfaden
erstellt, welcher den Genehmigungsprozess für Wasserstoff-Tankstellen in der Schweiz in Form einer Schritt-für-Schritt Anleitung aufschlüsselt. Im Anhang des Leitfadens sind sämtliche Gesetze, Verordnungen und Normen aufgeführt, welche für die Realisierung von Wasserstoff-Tankstellen in der Schweiz von Bedeutung sind. In diesen Vorschriften ist unter anderem die bei der Betankung von gasförmigen Treibstoffen geltende Ex-Zoneneinteilung festgehalten. Dabei führten die zu Projektstart schweizweit geltenden Ex-Zone Vorschriften zu Zusatzaufwand und Mehrkosten bei der Integration von Wasserstoff-Zapfsäulen in konventionelle Tankstellen. Im Rahmen des Projektes wurde in Zusammenarbeit mit der Suva und basierend auf ausführlichen Berechnungen und Messreihen eine Möglichkeit gefunden, welche eine Re-Definition der Ex-Zone unter Beibehaltung gleicher Sicherheit ermöglicht. Damit konnte die Integration in konventionelle Tankstellen durch dieses Projekt für den Aufbau künftiger Wasserstoff-Tankstellen massgeblich vereinfacht werden. Ein entsprechendes offizielles Schreiben wurde unter anderem Suva-intern hinterlegt.

Während sich obige Aktivitäten auf rechtliche und regulatorische Aspekte in der Schweiz konzentrierten, wurden im Rahmen des Projektes auch Tätigkeiten ausgeführt, um die international bestehenden Herausforderungen zu Eichfähigkeit und Wasserstoff-Reinheit zu adressieren. Im Zuge des Projektes baute das Eidgenössische Institut für Metrologie METAS eine Eichvorrichtung, mit welcher erste Eichmessungen an der Wasserstoff-Tankstelle der Empa durchgeführt wurden. Die Ergebnisse zeigten unter anderem, dass neben Unsicherheiten an der Mess- und der Eichvorrichtung insbesondere die Konstruktion und Konzeption der Wasserstoff-Zapfsäule einen grossen Einfluss auf Abweichungen bei der Massemessung hat. Die gewonnenen Erkenntnisse und die Eichvorrichtung bilden eine wichtige Basis für weitere Untersuchungen im 2017 gestarteten Europäischen Projekt „MetroHyVe“, an welchem sich METAS und Empa beteiligen.

Die Wasserstoffmobilität in der Schweiz ist erst am Anfang und es sind viele weitere Anstrengungen nötig, um deren Verbreitung voranzubringen. Mit den Resultaten des vorliegenden Projektes konnte aber ein entscheidender Schritt nach vorne gemacht und die Grundlage für weitere Initiativen zum Aufbau einer Wasserstoff-Tankstelleninfrastruktur gelegt werden.

Documents annexés
Rapport final
(Anglais)

The project involves the realisation and operation of the first two hydrogen filling stations in Switzerland, which are accessible to private individuals and also enable refuelling at a nominal pressure of 70 MPa. A nominal pressure of 70 MPa corresponds to the worldwide standard for refuelling fuel cell passenger cars. The filling stations located at Empa in Dübendorf and at Coop in Hunzenschwil have been in operation since 2016 and are currently used by more than 60 fuel cell passenger cars registered in Switzerland and one fuel cell truck (as of Sept. 2019). Adding up the quantities refuelled at the two fil-ling stations results in a turnover of more than 6 tonnes of hydrogen per year.

The operation of the filling stations has provided valuable experience in practical operation and user behaviour. Teething troubles, which in the first 1 - 1.5 years of operation increasingly led to malfunctions at the filling stations, were eradicated. It was found that, from beginning of operation, there were no problems with the main components and the intrinsic process underlying hydrogen refuelling at either filling station. Electrolysis, compression and fittings for controlling the refuelling functioned almost flawlessly over the entire duration of the project. The cause of malfunctions was almost exclusively small components such as temperature and pressure sensors or card reader failures.

In addition to practice-oriented and scientific analyses of the hydrogen path from production to the vehicle wheel (well-to-wheel balances), regulatory and legal issues relating to the construction and operation of hydrogen filling stations were also investigated. Within the framework of the project, a guideline was drawn up which breaks down the approval process for hydrogen filling stations in Switzerland in the form of a step-by-step instruction. In the appendix of the guideline all laws, regulations and standards are listed which are important for the realisation of hydrogen filling stations in Switzerland.
Among other things, these regulations specify the Ex zone classification applicable to the refuelling of gaseous fuels. The Ex zone regulations applicable throughout Switzerland at the start of the project led to additional expenditure and costs for the integration of hydrogen dispensers into conventional filling stations. Within the framework of the project, an option was found in cooperation with Suva and based on detailed calculations and series of measurements, which allows a redefinition of the Ex zone while maintaining the same safety. Thus the integration into conventional filling stations could be simplified substantially by this project which will help for the construction of future hydrogen filling stations.
To this effect, an official letter describing this option and the associated conditions was filed internally by Suva and can, as of now, be referenced by filling station constructors.

While the above activities concentrated on legal and regulatory aspects in Switzerland, activities were also carried out in order to address the existing international challenges with regard to calibration capability (traceability) and hydrogen purity. As part of the project, the Swiss Federal Institute of Metrology (METAS) built a calibration device with which initial calibration measurements were carried out at Empa's hydrogen filling station. The results showed, among other things, that in addition to uncertainties at the measuring and calibration device, the design and concept of the hydrogen dispenser in particular had a major influence on deviations in the mass measurement. The knowledge gained and the calibration device itself form an important basis for further investigations in the European project "MetroHyVe" launched in 2017, in which METAS and Empa are participating.

Hydrogen mobility in Switzerland is only just beginning and many further efforts are needed to promote it. With the results of the present project, however, a decisive step forward could be taken and the basis could be laid for further initiatives to set up a hydrogen filling station infrastructure.

Documents annexés