H2 Modus
Wat is er nodig om allerlei mobiele apparaten, voertuigen en systemen op waterstof te laten draaien? Van tractoren tot graafmachines en van koelgenerators tot rioolreinigingssystemen. Aan dit vraagstuk werkt de HAN samen met 30 bedrijven en andere instellingen in het project H2 Modus.
Aanleiding
Zware mobiele applicaties, zoals graafmachines, tractoren en containerverplaatsers, lopen vandaag de dag vaak op diesel. Maar diesel is niet duurzaam en bij de verbranding wordt onder andere stikstof uitgestoten. Daarom wordt gekeken naar andere energiedragers. Elektriciteit is een mogelijke kandidaat, maar deze machines hebben per dienst vaak meer energie nodig dan de batterijen kunnen leveren gezien de volume- en gewichtslimitatie die deze mobiele applicaties hebben. Dit is waar waterstof een rol kan spelen. Energie kan veel effectiever opgeslagen worden in waterstof. De waterstof kan dan via een brandstofcel worden omgezet in elektriciteit. Bij deze omzetting komt alleen water vrij. Ook gaat het vullen van een waterstoftank veel sneller dan het laden van batterijen waardoor de voertuigen minder lang stil hoeven te staan. Tot slot is het vervoeren van waterstof flexibeler waardoor afgelegen gebieden ook bereikt kunnen worden.
Maar hoe een zwaar voertuig omgebouwd kan worden tot een waterstof-batterij voertuig is onduidelijk. Deze onduidelijkheid komt mede doordat de voertuigen zeer verschillende lastprofielen hebben. Ook is er onduidelijkheid over hoe de wetgever met deze voertuigen omgaat. Tot slot is er meer informatie nodig om te zorgen dat iedereen, van producten van het voertuig tot de gebruiker ervan, veilig met het waterstof-batterij voertuig kan werken. Het doel van H2 Modus is om de bestaande kennis te bundelen en bedrijven te helpen met hun overgang naar mobiele applicaties op waterstof, zodat de energietransitie voor zware mobiliteit een stap verder komt.
Praktijkvragen
Hardware
• Hoe bepaal ik de energie- en vermogensbehoefte van mijn toepassing?
• Welke dimensionering van de hoofdcomponenten moet ik kiezen?
• Welke componenten of deelsystemen zijn waar beschikbaar?
• Hoe kan generalisatie en/of modulair bouwen helpen?
• Als een eerste prototype is gerealiseerd hoe bouw ik dan de volgende tien?
Software
• Hoe bestuur ik de verschillende modules?
• Wat is een geschikt energie management systeem (EMS)?
• Is er een generiek software platform voor besturing?
Veiligheid en vergunningen
• Hoe moet ik omgaan met veiligheid?
• Welke normen en richtlijnen zijn in mijn situatie van toepassing?
• Hoe zet ik een vergunbaar en verzekerbaar product op de markt?
Logistiek en financieel
• Hoe organiseer ik de logistiek om waterstof effectief voor mijn product beschikbaar te krijgen?
• Welke investeringen zijn nodig om een brandstofcelsysteem in mijn applicatie te integreren?
• Wat zijn de te verwachtte totale kosten (TCO) van mijn applicatie op waterstof en wat worden de kosten per draaiuur?
Validatie
• Hoe kan ik mijn product valideren tegen de gestelde producteisen? Ontwikkelen van een hybride energieopslagsysteem gebaseerd op waterstof.
De inventarisatie van de praktijkvragen levert tevens een technisch kader op. Het consortium beperkt zich tot:
• systemen met een elektrisch vermogen tussen 10 kW en 200 kW,
• systemen die mobiel zijn en hun werk doen in de buitenlucht.
Binnen deze technische kaders wil het consortium bovenstaande praktijkvragen gezamenlijk beantwoorden, mét oog voor de concurrentiepositie van de individuele partners. Dit door de onderliggende gemeenschappelijke onderzoeksvraag en deelvragen te benoemen en te beantwoorden.
Onderzoeksvraag
Welke generalisatie en modularisatie helpt fabrikanten van mobiele machines om versneld
brandstofcelsystemen in hun producten te integreren?
De onderzoeksvraag zich richt dus op generiek gereedschap, wat impliceert dat modellen veel aandacht krijgen. Via modellen kan de vertaling naar de eigen toepassing plaatsvinden. Zowel in dimensionering als bij besturing en het EMS. Waar mogelijk richten we ons op modularisatie als katalysator van hergebruik van ontwerpen. Dit zoals eerder gemeld in tegenstelling tot OEM-ers die zich richten op optimalisatie van het ontwerp op specificatie en kosten, wat hergebruik in andere toepassingen hindert.
Daarnaast beperkt de onderzoeksvraag zich tot brandstofcelsystemen in mobiele machines. Zaken als gewicht en de logistiek om waterstof bij de machine te krijgen spelen dus een rol van betekenis.
Deze onderzoeksvraag vertaalt zich door naar de volgende deelvragen:
- Hoe dimensioneer ik een waterstofhybride aandrijflijn op maximale benutting van waterstof als energiedrager?
- Hoe ontwerp ik een aantoonbaar voldoende veilige aandrijflijn?
- Met welke componenten en/of deelsystemen kom ik tot een consistent ontwerp van een waterstofhybride aandrijflijn voor mijn toepassing?
- Hoe realiseer ik een besturing en energie management systeem voor de integrale aandrijflijn?
- Hoe organiseer ik betaalbare waterstof voor mijn toepassing?
Subsidieverstrekker
Regieorgaan SIA
Kick off H2 Modus
Waterstof heeft de potentie om de energiedrager van de toekomst te worden. De ontwikkelingen zijn in volle gang, maar er zijn ook nog veel obstakels te overwinnen. In het HAN project H2 Modus wordt de techniek op allerlei verschillende manieren in de praktijk gebracht. “Het is allemaal ingewikkelder dan bij een diesel- of benzinemotor.”
Partnerbijeenkomst bij Hyster Yale
In een wereld die snel evolueert richting duurzame energie, staat waterstof steeds meer in de schijnwerpers. Voor fabrikanten van mobiele machines biedt waterstof een veelbelovende mogelijkheid om hun producten te verduurzamen. Maar met deze nieuwe horizon komen ook nieuwe uitdagingen. Hoe bepaal ik het type en de dimensionering van de benodigde onderdelen voor een ombouw naar een aandrijflijn op waterstof? Welke software heb ik nodig voor de aansturing van het systeem? Welke veiligheidsaspecten zijn van belang? Hoe kom ik aan waterstof? En wat zijn de totale kosten (Total Cost of Ownership) van de ombouw naar een waterstofmachine? Dat zijn de vraagstukken waar het project H2-Modus zich op richt.
Publicaties
Geen. Sommige rapportages zijn op aanvraag beschikbaar.