Sfide nel rifornimento di camion a idrogeno in condizioni di freddo estremo

L'Alberta Motor Transport Association (AMTA) è un'organizzazione senza scopo di lucro che rappresenta oltre il 75% degli oltre 24.000 operatori di trasporto commerciale dell'Alberta, in Canada. Oltre a sostenere l'istruzione, la formazione e la promozione dei propri soci, si concentra anche sulla ricerca e l'innovazione.

Immagine: alphaspirit tramite Adobe Stock

"Desideriamo accelerare le tecnologie che migliorano la sicurezza, estendono l'efficienza operativa o supportano la tutela ambientale per il settore dei trasporti commerciali", si legge sul sito web dell'AMTA.

In un recente webinar di Mission Hydrogen, AMTA ha presentato una ricerca su una di queste innovazioni: l'utilizzo a lungo raggio di camion a idrogeno nelle condizioni climatiche estremamente fredde della provincia. Questo include veicoli a doppio combustibile idrogeno-diesel e veicoli elettrici a celle a combustibile a idrogeno (FCEV).

Secondo il relatore del webinar Jamie King, che lavora nella ricerca e nell'innovazione per il gruppo di sviluppo e sviluppo dell'AMTA ed è l'esperto in materia di camion a idrogeno dell'AMTA, l'associazione ha condotto delle prove con più di 20 vettori utilizzando camion a doppio carburante Hydra Energy, Hyzon FCEV e Nikola FCEV.

Per quanto riguarda in particolare la tecnologia a doppio carburante idrogeno-diesel, King ha affermato che uno dei motivi per cui AMTA si è concentrata su di essa è quello di aiutare le flotte in una transizione relativamente conveniente verso soluzioni su strada più sostenibili.

"Molte flotte non possono permettersi di passare direttamente all'elettrico a celle a combustibile con il costo di un investimento in un veicolo nuovo di zecca", ha affermato. "E ciò che il dual fuel a idrogeno diesel permette di fare è portare la flotta attuale a fine vita. In Canada, per circa 60.000-70.000 dollari, è possibile convertire il proprio camion attuale in un dual fuel diesel."

Operazione in climi freddi

Durante le prove, l'AMTA era particolarmente interessata a comprendere le sfide specifiche legate all'utilizzo di questi veicoli negli ambienti canadesi.

"Una cosa che è diventata una preoccupazione per noi in Canada è che molti veicoli vengono prodotti negli Stati Uniti e in Europa", ha detto King. "Quelli che riceviamo e che vengono prodotti negli Stati Uniti sono in genere costruiti per carichi più leggeri, distanze più brevi e temperature più miti".

Ha aggiunto che, di conseguenza, l'AMTA cerca di "Albertaizzare" i camion che riceve dagli Stati Uniti e dall'estero.

"Consideriamo le temperature più fredde più di quelle più calde", ha detto King. "I nostri camion Nikola provengono dall'Arizona, dove devono effettivamente tenere conto delle temperature più calde. Loro considerano più 40 °C (104 °F), mentre noi consideriamo meno 40 °C (-40 °F)".

Secondo King, una sfida unica legata alla temperatura è l'alimentazione dei camion a idrogeno. Parte del problema è dovuto alla purezza richiesta per i veicoli elettrici a celle a combustibile.

Requisiti di carburante

"L'idrogeno per celle a combustibile deve essere puro al 99,999999%", ha affermato. "Se non è così puro, può effettivamente compromettere l'integrità delle celle a combustibile del camion. E di solito, se tale purezza viene diluita, il contenuto d'acqua è maggiore."

King ha affermato che la purezza (sei nove) non è un fattore così critico per un camion a doppio carburante.

AMTA collabora con Suncor Energy, con sede a Calgary, Alberta, per fornire l'idrogeno necessario ai camion utilizzati nelle sperimentazioni, ha affermato King. Suncor fornisce ad AMTA una stazione di rifornimento di idrogeno per uso alimentare a 350 bar, consentendo a tutti i veicoli FCEV di rifornirsi lì.

"Anche i camion diesel a doppio carburante possono rifornirsi lì perché non necessitano dello stesso livello di purezza", ha affermato King.

King ha inoltre affermato che AMTA ha introdotto un nuovo serbatoio di rifornimento modulare a Nisku, Alberta, appena fuori Edmonton. Il serbatoio è fornito dallo stabilimento produttivo Suncor di Edmonton.

"Questo nuovo impianto di rifornimento è in grado di fornire idrogeno di qualità adatta alle celle a combustibile a 700 bar, il che rappresenta un notevole miglioramento rispetto ai 350 bar disponibili presso Suncor", ha affermato.

King ha aggiunto che i camion che richiedono idrogeno a 700 bar e che si riforniscono in un punto a 350 bar possono riempirsi solo a metà. "Questo può essere piuttosto limitante, viste le distanze che stiamo considerando in Alberta."

Sfide delle basse temperature

Secondo King, una temperatura di -20 °C (-4 °F) è il punto in cui i camion a idrogeno tendono a rompersi o a non funzionare correttamente. Per quanto riguarda specificamente il rifornimento, ha affermato che temperature così basse possono compromettere il funzionamento del modulo di trasferimento del gas (GTM).

"Il funzionamento del GTM a temperature più fredde diventa un po' imprevedibile, e se i camion non possono rifornirsi, ovviamente non possono funzionare", ha detto King. "Il GTM semplicemente non funziona a temperature estreme, che abbiamo scoperto diventare un problema se la temperatura scende sotto i -20 °C."

Un altro problema è il mantenimento della purezza a sei nove richiesta per le celle a combustibile a idrogeno.

"L'altro problema che entra in gioco quando la temperatura scende sotto i -20 °C è il contenuto d'acqua, come ho detto, nell'idrogeno", ha detto King. "La condensa si congela all'istante e poi, una volta che si accumula nelle linee e ha la possibilità di riscaldarsi, anche solo momentaneamente, l'acqua diluisce la purezza dell'idrogeno, il che significa che non è più di qualità adatta alle celle a combustibile".

Quando ciò accade, ha affermato King, non c'è altra scelta che aspettare che il clima si scaldi abbastanza.

"Quando otteniamo un idrogeno con una purezza inferiore a quella delle celle a combustibile, non c'è molto che possiamo fare per alleviare il problema finché non saremo in grado di eliminarlo del tutto", ha affermato.

Secondo King, sono stati fatti molti tentativi per mitigare questo problema del freddo. "Ma quando si arriva al dunque, è semplicemente difficile isolarsi da quel freddo pungente".

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