Technologia ogniw paliwowych firmy Linde Material Handling
Przejdźmy na wodór
Zarządzanie energią coraz częściej staje się czynnikiem sukcesu dla przedsiębiorstw. Dotyczy to w szczególności intralogistyki. Wyposażenie wózków jezdniowych w odpowiedni system napędowy ma bezpośredni wpływ na wydajność, kontrolę kosztów i przyjazność dla środowiska. Dlatego w Linde Material Handling mamy szeroką ofertę rozwiązań energetycznych dostosowanych do potrzeb. Zaliczają się do nich napędzane wodorem wózki jezdniowe z systemem hybrydowym składającym się z ogniwa paliwowego i baterii litowo-jonowej.
Wodór jest bez wątpienia istotnym elementem mieszanki energetycznej przyszłości – nawet jeśli jego zastosowanie ogranicza się do wąskiego obszaru. Dzięki swojej wysokiej, w odniesieniu do masy, gęstości energetycznej, wodór dostarcza ok. trzy razy tyle energii co benzyna. Ponadto systemy ogniw paliwowych umożliwiają szybkie tankowanie, co zapewnia maksymalną dostępność pojazdów. O ile zostaną zatankowane ekologicznym wodorem, ogniwa paliwowe nie generują żadnych emisji podczas pracy i zmniejszają ślad węglowy.
Wodorowy cud: energia z ogniwa paliwowego
Pojazdy z systemem hybrydowym składającym się z ogniwa paliwowego i akumulatora to w istocie pojazdy elektryczne, które wykorzystują wodór jako źródło energii. Prąd jest przy tym generowany bezpośrednio w wózku jezdniowym. Wszystkie potrzebne komponenty są zawarte w tzw. module Battery Replacement Modul (BRM), którego wymiary odpowiadają standardowemu schowkowi na akumulator.
W stosach ogniwa paliwowego wodór wchodzi w reakcję z tlenem z otaczającego powietrza, wytwarzając przy tym prąd, wodę i ciepło (spalanie zimne). Powstająca energia zasila wbudowany akumulator litowo-jonowy. Pełni on funkcję bufora i zasila pojazd w trybie normalnym w moc elektryczną oraz gromadzi prąd odzyskiwany podczas hamowania w ramach tzw. rekuperacji. Gdy intensywna eksploatacja wymaga wyjątkowo dużej mocy, stosy mogą dodatkowo dostarczać energię bezpośrednio do pojazdu.
Ponieważ pojazdy z ogniwami paliwowymi nie są ładowane lecz tankowane, eliminuje to przestoje przy ładowarkach czy gniazdkach typowe dla pojazdów elektrycznych.
W codziennej eksploatacji pojazdy te są obsługiwane podobnie jak klasyczne wózki z silnikiem spalinowym. Po kilku minutach przy dystrybutorze do tankowania są znowu w pełni gotowe do pracy. Zależnie od rodzaju pojazdu wystarcza jedno tankowanie do pełna na całą zmianę.
Korzyści
Kiedy opłaca się stosować wodór?
Mimo swoich zalet, nie we wszystkich przypadkach technologia wodorowa jest najodpowiedniejszym rozwiązaniem. Jej ekonomiczne wykorzystanie wymaga spełnienia określonych wymagań. Zaliczamy do nich między innymi pewną wielkość floty i określoną liczbę godzin pracy.
Poniższe zestawienie pokazuje, kiedy systemy ogniw paliwowych są szczególnie opłacalne i które branże mogą odnieść z nich największe korzyści.
Wysokie wykorzystanie
Napędzane wodorem wózki jezdniowe są szczególnie wydajne i trwałe w ciągłej eksploatacji, ponieważ częste włączanie i wyłączanie przyspiesza degradację ogniw paliwowych. W optymalnym przypadku użytkownicy korzystają z tej technologii w trybie dwu- lub wielozmianowym. W przypadku zastosowań trwających krócej niż 1200 godzin pracy w roku korzystanie z systemów ogniw paliwowych jest mniej rozsądne pod względem technicznym i ekonomicznym. Jednak tam, gdzie na porządku dziennym jest eksploatacja ciągła – np. w branży samochodowej i dostawczej – okazują się być odpowiednią alternatywą dla pojazdów z silnikami spalinowymi oraz elektrycznych wózków jezdniowych z akumulatorami kwasowo-ołowiowymi.
Surowe standardy higieny
W porównaniu do akumulatorów kwasowo-ołowiowych, podczas eksploatacji ogniw paliwowych nie dochodzi do zanieczyszczenia kwasami lub innymi chemikaliami. Jako czystsza alternatywa technologia ta nadaje się nawet dla branż o surowych wymogach higienicznych, jak np. branża spożywcza i farmaceutyczna.
Minimalna liczba pojazdów
Zastosowanie pojazdów napędzanych wodorem opłaca się z reguły dla flot liczących ponad 20 pojazdów przy intensywnej eksploatacji. Wynika to m.in. ze względnie wysokich kosztów inwestycyjnych. Wdrożenie rozwiązania na bazie wodoru obejmuje nie tylko zakup odpowiednich pojazdów, lecz również inwestycję w potrzebną infrastrukturę. Im większa flota oraz im większa roczna wydajność pracy na pojazd, tym bardziej opłaca się zastosowanie technologi wodorowej.
Dostępna infrastruktura
Lokalna dostępność wodoru ma decydujące znaczenie dla efektywnego zastosowania technologii. Zasadniczo wózki jezdniowe z ogniwami paliwowymi najbardziej opłacają się wtedy, gdy zapewniony jest już dostęp do wodoru (a tym samym potrzebna infrastruktura). Np. wtedy, gdy wodór powstaje jako produkt uboczny, jest potrzebny do procesu produkcyjnego lub gdy elektrociepłownia blokowa i flota ciężarek są napędzane wodorowo. We wszystkich tych przypadkach mamy idealne przesłanki dla rentownego zastosowania wózków jezdniowych z napędem wodorowym. Jeśli infrastruktura wodorowa ma jednak dopiero powstać, rentowność należy zbadać indywidualnie dla każdego przypadku.
Ograniczone zasilanie energią elektryczną
Wodór jest łatwy w transporcie i można go stosować w miejscach, gdzie zasilanie energią elektryczną jest niemożliwe lub wymaga wysokich nakładów. Na przykład infrastruktura energetyczna przedsiębiorstwa może nie być wystarczająca, aby przestawić całą flotę pojazdów na zasilanie litowo-jonowe (ryzyko szczytowych obciążeń podczas ładowania). W tym przypadku wodór jest dobrym rozwiązaniem, jeśli chodzi o wydajną i niskoemisyjną alternatywę o elastycznym zastosowaniu.
Dotacje
Z uwagi na wysokie inwestycje w infrastrukturę zastosowanie pojazdów z ogniwami paliwowymi opłaca się jak dotąd przeważnie tylko w połączeniu z odpowiednim dofinansowaniem. Na poziomie unijnym, krajowym i regionalnym dostępnych jest wiele programów wsparcia. Zależnie od programu, do finansowania kwalifikują się pojazdy lub infrastruktura wodorowa. Nacisk kładziony jest przy tym na stopień ograniczenia emisji CO2. Im wyższe oszczędności, tym większe prawdopodobieństwo uzyskania finansowania.
Praca wielozmianowa
Brak konieczności wymiany baterii, szybkie uzupełnianie wodoru i stały poziom wydajności systemu energetycznego: ogniwa paliwowe wyraźnie zwiększają produktywność w wymagającej pracy wielozmianowej. Technologia ta jest doskonałym rozwiązaniem zarówno dla środowisk produkcyjnych, jak i intensywnych usług logistycznych, takich jak na przykład wysyłkowe zamówienia online.
Przemysł spożywczy i farmaceutyczny
W przemyśle spożywczym i farmaceutycznym wymagania higieniczne mają kluczowe znaczenie. W porównaniu z bateriami kwasowo-ołowiowymi ogniwa paliwowe zupełnie eliminują zagrożenie zanieczyszczenia kwasem lub innymi chemikaliami.
Przemysł motoryzacyjny i zaopatrzeniowy
Wysoka rotacja oraz napięte terminy i cele kosztowe w przemyśle motoryzacyjnym i zaopatrzeniowym wymagają ciągłej dostępności i wysokiej wydajności wózków przemysłowych na wszystkich zmianach. Technologia ogniw paliwowych doskonale spełnia te wymagania.
Ograniczona przestrzeń
Brak konieczności wymiany baterii i związanej z tym infrastruktury pozwala zachować cenną przestrzeń magazynową. Ponadto niskoemisyjny system energetyczny nie zanieczyszcza powietrza w ciasnych pomieszczeniach.
Wszystko na wodór: Rozwiązania Linde
Już w 2000 r. w firmie Linde opracowano pierwszy, w pełni sprawny wózek widłowy z ogniwami paliwowymi. Niemal dziesięć lat później byliśmy pierwszym producentem w Europie produkującym seryjnie pojazdy wodorowe. Dzisiaj 80% serii naszych pojazdów można na życzenie wyposażyć w ogniwa paliwowe. Są to:
- Wózki niskiego podnoszenia (paletowe)
- Wózki podwójnego składowania
- wózki wysokiego podnoszenia
- Wózki do kompletacji zamówień
- Ciągniki
- wózek wysokiego składowania,
- Wózki z przeciwwagą
System ogniw paliwowych „Linde HyPower”
Linde oferuje kompleksowe rozwiązania również w przypadku technologii wodorowej. Nasi klienci otrzymują pojazdy, systemy ogniw paliwowych oraz powiązane usługi serwisowe z jednego źródła. W ośrodku projektowym Linde w Aschaffenburgu opracowaliśmy hybrydowy system ogniw paliwowych 24 V Linde HyPower, który oferuje użytkownikom szereg udoskonaleń:
- Wydajne stosy i duży akumulator litowo-jonowy
- Niezmiennie wysoki poziom mocy
- Maksymalna ilość energii przy obciążeniu szczytowym
- Bezpośrednia gotowość do pracy bez rozruchu
- Długa żywotność całego systemu
- Wyjątkowo cicha praca
- Optymalna integracja z pojazdami Linde
Nowy system Linde HyPower 24V Fuel Cell jest dostępny dla wielu wózków niskiego i wysokiego podnoszenia, wózków podwójnego składowania, wózków do kompletacji zamówień i ciągników.
Technologia wodorowa w praktyce
Kwestia infrastruktury
Pojazdy wodorowe mają wiele zalet, jednak stawiają wysokie wymagania pod względem infrastruktury. Potrzebny wodór jest dostarczany przez cysterny lub rurociągiem, bądź jest wytwarzany przez firmę bezpośrednio na jej terenie. Jeżeli przedsiębiorstwo chce wytwarzać wodór we własnym zakresie, wymaga to dodatkowej energii do eksploatacji instalacji elektrolitycznej.
Sam transport i składowanie wymagają dostępności określonych komponentów, jak np. zbiorniki, rurociągi lub akumulatory wysokociśnieniowe.
W celu obniżenia kosztów i zmniejszenia własnej emisji CO₂, można używać prądu z własnych turbin wiatrowych lub instalacji fotowoltaicznych. Ogólnie rzecz biorąc, własna infrastruktura wodorowa jest związana z kompleksowymi działaniami i inwestycjami. Wózki jezdniowe z ogniwami paliwowymi opłacają się zatem przede wszystkim wtedy, gdy firma wykorzystuje już wodór do innych celów bądź gaz ten powstaje jako produkt uboczny w innym procesie produkcyjnym.
Od wytwarzania do tankowania: Linde utrzymuje własną infrastrukturę wodorową
Od maja 2023 r. firma Linde utrzymuje własną infrastrukturę wodorową w Aschaffenburgu. Na terenie zakładu wodór jest wytwarzany metodą elektrolityczną z wykorzystaniem certyfikowanego, „zielonego” prądu. Infrastruktura firmy Linde dostarcza wodór do tankowania 21 wózków wyposażonych w hybrydowe napędy z ogniwami paliwowymi. W ten sposób Linde poszerza swoje know-how o wodorową technologię przyszłości.
Bez niego nic nie działa
Testy z BMW Group potwierdzają ekonomiczność
Już w 2013 r. we współpracy z BMW Group i katedrą technologii transportowych, przepływów materiałowych i logistyki Uniwersytetu Technicznego w Monachium przebadaliśmy potencjał ekonomiczny i techniczny technologii ogniw paliwowych. W tym celu wózki jezdniowe z napędem wodorowym przepracowały ponad 20 000 godzin w montowni karoserii BMW w Lipsku.
Rezultat: Zasilanie wodorowe przekonało wysoką dostępnością i niską szkodliwością dla środowiska. Już wtedy było jasne: Technologia jest gotowa do wprowadzenia na rynek i opłacalna w określonych warunkach.
Wydajna logistyka zakładowa w Mercedes-Benz
Mercedes-Benz testuje wózki z ogniwami paliwowymi pod hasłem „Daimler Goes Green”. Miejscem akcji jest największa na świecie fabryka Sprinterów w Düsseldorfie. Te popularne samochody dostawcze są tutaj wytwarzane w systemie pracy zmianowej.
Zastosowanie technologii wodorowej umożliwia oszczędność czasu i kosztów osobowych związanych z wymianą baterii. W ciągu zaledwie trzech minut ogniwo paliwowe jest napełnione wodorem, a wózek gotowy do pracy. W ten sposób technologia stwarza idealne warunki dla pracy wielozmianowej.
