Skip to main content

Large scale hydrogen filling

13 februari 2024

Denna rapport studerar utmaningar relaterade till fyllning av vätgas från lager i hamn till ombord på ett fartyg. Specifikt studeras fyllningen av nästa generations Gotlandsfärjor, där upp till 16 ton vätgas ska fyllas för varje tur och returresa mellan Visby och Nynäshamn. För att möjliggöra tre tur- och returresor per dygn krävs att färjan kan vändas på mindre än en timme, vilket innebär en stor utmaning såväl ur ett termodynamiskt som ett regulatoriskt perspektiv.

I denna rapport studeras den storskaliga fyllningen av vätgas, en termodynamisk simuleringsmodell och en genomlysning av relevanta regelverk presenteras.
Den termodynamiska simuleringen visar att temperaturen i vätgascylindrarna ombord på fartyget kommer att stiga till ca 130°C om ingen kylning av vätgasen görs. Högsta tillåtna temperatur i cylindrarna är 80°C, varför det är absolut nödvändigt att införa någon form av kylning i fyllningsprocessen.

Vid fyllning av vägfordon kyls vätgasen ned till -40°C innan fyllning, för att undvika att temperaturen stiger över den tillåtna gränsen. Det finns dock en stor skillnad mellan fyllning till fordon och fyllning till färjan; ett vägfordon tankar upp till 50 kg medan färjan ska fyllas med 16 000 kg. Att kyla dessa volymer kräver stora mängder energi, varför vi i denna rapport har utvecklat och testat en alternativ metod med aktiv kylning i cylindern.
Denna aktiva kylning görs med hjälp av sjövatten som flödar genom en värmeväxlare inne i respektive cylinder ombord på fartyget. De termodynamiska simuleringarna visar att denna aktiva kylning håller temperaturen under 60°C.

För att utvärdera konceptet med aktiv kylning av vätgascylindrar har ett forskningsprojekt initierats där en cylinder med aktiv kylning ska tillverkas. Projektet finansieras av Trafikverket. Cylindern är en nedskalad version av den vätgascylinder som planeras att installeras i den framtida Gotlandsfärjan. Temperaturen kommer att övervakas både inuti cylindern och på utsidan av metallfodret. Laboratorieförsöken kommer att genomföras i samarbete med Sveriges Forskningsinstitut (RISE) under tredje kvartalet 2024.

Rapporten presenterar även en sammanställning av de regelverk som är relevanta för hantering av vätgas i hamn.

Författare:
Björn Samuelsson, Uppsala universitet
Kumail Marnate, KTH
Jim Allansson, Uppsala universitet
Stefan Grönkvist, KTH
Kenneth Friberg, Uppsala universitet

I samarbete med:
Gotland Tech Development
Stena Teknik
Hyon
Norwegian Hydrogen

 


Dela på