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Como tornar as estações de abastecimento de hidrogênio mais seguras
Courtesy by EMPA | STEPHAN KÄLIN : A mobilidade de hidrogênio na Suíça está aumentando a velocidade. O “movimento” de demonstração de mobilidade, que a Empa abriu em Dübendorf há cerca de três anos com o apoio do Escritório Federal de Energia da Suíça (SFOE) e vários parceiros industriais, estabeleceu uma pedra fundamental para isso e vem se desenvolvendo continuamente desde então. O objetivo é nada menos que a descarbonização da mobilidade futura – graças aos combustíveis renováveis, como o hidrogênio.
Como é a mobilidade baseada inteiramente em energia renovável? Com essa pergunta em mente, os pesquisadores da Empa iniciaram o “movimento” plataforma de pesquisa e demonstração em 2015, juntamente com parceiros do setor público e da indústria. Concebido como a estação de carregamento e enchimento do futuro, o “movimento” pode ser usado para reabastecer veículos elétricos, hidrogênio e gás. A base para a produção dos combustíveis é fornecida pelo excesso de eletricidade temporária, por exemplo, de sistemas fotovoltaicos, que de outra forma não poderiam ser usados diretamente. Para veículos elétricos, a eletricidade é temporariamente armazenada em uma bateria e, em seguida, também está disponível à noite nos pontos de carregamento. Para veículos movidos a hidrogênio, uma usina de eletrólise converte a eletricidade em hidrogênio, conhecida como conceito de “energia para o gás” (PtG; ver caixa). Em uma etapa adicional, o hidrogênio poderia então ser convertido com dióxido de carbono (CO 2 ) em um catalisador para metano (CH 4), o principal componente do gás natural e do biogás.
Como parte do “movimento” e com o apoio do Escritório Federal de Energia da Suíça (SFOE), H 2 Energy e Hyundai, as duas primeiras estações de abastecimento de hidrogênio de 700bar para reabastecimento de carros de passageiros foram construídas em toda a Suíça nos últimos anos; o primeiro foi colocado em operação em outubro de 2016 em “movimento”; um mês depois, seguiu-se a segunda estação de abastecimento em Hunzenschwil, construída pela Coop e pela H 2 Energy.
Ao estabelecer e operar os primeiros postos de abastecimento de hidrogênio e com a pesquisa que o acompanha, a Empa, juntamente com todos os seus parceiros de “movimento” , lançou as bases para várias iniciativas para promover a mobilidade do hidrogênio na Suíça. Há alguns meses, a Hyundai anunciou sua intenção de entregar um total de 1000 caminhões de célula de combustível para a Suíça nos próximos anos. Além disso, a associação “H 2 Mobility Switzerland” foi fundada no ano passado e é apoiada pela H 2 Energy como consultora. O objetivo é uma rede nacional de postos de abastecimento de hidrogênio na Suíça. Os conhecimentos adquiridos durante os primeiros anos de funcionamento das duas estações de abastecimento de hidrogénio existentes são imensamente valiosos para o desenvolvimento desta rede.
Medições iguais em toda a Europa
No nível nacional e internacional, no entanto, ainda há dúvidas sobre a capacidade de calibração e a medição da qualidade em postos de abastecimento de hidrogênio. A determinação da massa exata e, portanto, o faturamento do hidrogênio reabastecido ainda é muito impreciso. Como parte do “movimento”, o Instituto Federal Suíço de Metrologia (METAS) desenvolveu, portanto, um novo dispositivo de calibração. Este dispositivo de calibração e as medições da Empa constituem agora uma base valiosa para futuras investigações no âmbito de um projeto europeu no qual vários institutos metrológicos de diferentes países estão envolvidos.
Mecanismo de segurança para postos de abastecimento de hidrogênio
Além da implementação técnica e da experiência adquirida na operação de postos de abastecimento de hidrogênio, os pesquisadores da Empa agora também estão focando no esclarecimento de questões regulatórias e de segurança. Por exemplo, a integração de uma estação de enchimento de hidrogênio em postos de abastecimento existentes tem que enfrentar uma série de desafios. Como a segurança em um posto de abastecimento tem prioridade máxima, são necessárias zonas de segurança adequadas em torno das bombas individuais. No entanto, os postos de abastecimento devem estar o mais próximo possível para economizar espaço. Os regulamentos atuais levam a adaptações dispendiosas dos componentes convencionais da estação de abastecimento se uma estação de abastecimento de hidrogênio for instalada nas proximidades. “Em cooperação com a Suva, investigamos as possibilidades técnicas para garantir a segurança, apesar do design que economiza espaço”, diz Urs Cabalzar,
Uma dessas possibilidades é um teste de vazamento padronizado antes de cada reabastecimento de hidrogênio. “Isso pode ser usado para determinar se há um vazamento no sistema de combustível entre o distribuidor e os tanques do veículo. Nesse caso, o reabastecimento não seria permitido”, explica Cabalzar. Testes e cálculos extensivos nos sistemas existentes mostraram sob quais condições um teste de vazamento funciona de forma confiável. “Isso torna muito mais fácil integrar o hidrogênio em postos de abastecimento convencionais”, diz o pesquisador da Empa.
Trazendo clareza ao processo de aprovação
“Em geral, o processo de aprovação de postos de abastecimento de hidrogênio ainda é muito confuso tanto para os construtores de postos de abastecimento quanto para as autoridades e órgãos especializados envolvidos”, explica Urs Cabalzar. As descobertas da construção e operação das estações de abastecimento de hidrogênio em Dübendorf e Hunzenschwil estão sendo incorporadas em uma diretriz que explica o processo de aprovação para os postos de abastecimento de hidrogênio, passo a passo, e em breve estará disponível. A diretriz será elaborada em conjunto com a Associação de Seguradoras de Incêndio Cantonal (VKF), Suva e outras autoridades e órgãos especializados e, portanto, será amplamente apoiada e aceita.
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