Дослідники зосереджуються на новій прогностичній моделі для зменшення позапланового технічного обслуговування.
Серед основних проблем, які впливають на довіру споживачів до водіння легкових автомобілів з двигуном H2, є відсутність мережі водневих станцій, щоб вони могли знати, що вони зможуть заправлятися, коли це буде потрібно.
Тим не менш, дослідники працюють над прогнозною моделлю, щоб подолати цю проблему.
Дослідники з Національної лабораторії відновлюваної енергії Міністерства енергетики США (NREL) і Університету штату Колорадо (CSU) працюють над розробкою прогнозної моделі, яка допоможе передбачити потреби в обслуговуванні. Цей інструмент для операторів водневих станцій покликаний надати водіям більше впевненості у виборі транспортних засобів, що працюють на H2.
Місця заправки вже нечисленні, і по суті вони не мають міцної мережі. Таким чином, закриття місця для позапланового технічного обслуговування різко змінює доступність H2 для споживачів. На думку дослідників, цей ризик може зіграти певну роль у сповільненні впровадження автомобілів на паливних елементах.
Розуміння процесу заправки водневої станції та потреб у технічному обслуговуванні
Процес роздачі водню для електромобілів на паливних елементах (FCEV) на водневій станції включає ключові підсистеми.
• Джерело водню є першим компонентом, з якого можна виробляти водень за межами підприємства та транспортувати його на станцію.
• Специфіка джерела визначає тип і розмір сховища, необхідного на станції.
• Випущений водень стискається до 35 МПа або 70 МПа, залежно від типу автомобіля.
• Приблизно у 2009 році зміна тиску роздачі для легкових автомобілів призвела до розробки нових протоколів заправки.
• Протокол заправки 70 МПа вимагає температури розливу -40 °C, щоб уникнути перегріву бортового резервуару(ів) для зберігання автомобіля.
• Цей процес охолодження здійснюється підсистемою чиллера.
• Підсистема диспенсера містить як інтерфейс користувача, так і інтерфейс між станцією та транспортним засобом.
Нарешті, підсистеми управління та безпеки контролюють роботу та технічне обслуговування станції.
Найпоширеніша причина припинення роботи: дослідження, що фінансуються Департаментом енергетики з водневих технологій і технологій паливних елементів
Найпоширенішою причиною позапланового технічного обслуговування на цих станціях є проблема з системою дозатора, яка включає такі компоненти, як шланги, клапани дозатора та інтерфейс користувача.
Щоб вирішити цю проблему, дослідники розробили систему прогнозування та управління станом (PHM) на основі даних, спеціально розроблену для водневих станцій — відому як Моніторинг стану прогнозу водневої станції (H2S PHM). Ця система може оцінити ймовірність безвідмовного функціонування компонента на основі кількості заповнень, виконаних станцією. Вона також може передбачити залишковий термін служби кожного компонента, допомагаючи зменшити витрати на обслуговування та підвищити надійність станції.
H2S PHM може позначати компоненти, які потребують уваги, дозволяючи операторам планувати технічне обслуговування в періоди низького попиту, таким чином скорочуючи час простою станції. Однак існують обмеження для H2S PHM. Система не може передбачити раптові збої, які часто викликані помилками людини, і його ефективність залежить від наявності якісних даних, що підкреслює важливість збору всебічних даних.
Робота в процесі – модель PHM для водневих станцій.
Використання цієї моделі дало б змогу операторам місць заправки зменшити кількість незапланованих подій, які змушують їх зупинятися.
«Автомобілісти очікують, що зможуть без проблем заправляти свої автомобілі. Ми хочемо, щоб автомобілісти, які керують автомобілями, що працюють на водневому паливі, мали такий самий досвід», – сказала дослідник Jennifer Kurtz, провідний автор нової статті під назвою «Прогностика водневої станції та модель моніторингу стану».
Стаття була опублікована в International Journal of Hydrogen Energy. «Ця прогностична модель може повідомити операторам станцій заздалегідь, коли може виникнути проблема, і звести до мінімуму будь-які збої, з якими можуть зіткнутися автомобілісти під час заправки водневим паливом».
Довіра споживачів до водневих автомобілів
Документ був написаний у співавторстві зі Spencer Gillion з NREL і Thomas Bradley з CSU. Це вказує на те, що модель PHM суттєво підвищить довіру споживачів до водіння водневих автомобілів за рахунок підвищення доступності станцій.
На даний момент Каліфорнія є єдиним штатом з мережею водневих станцій, хоча в штаті є лише 59 місць. Для порівняння, існує понад 10 000 АЗС.
Матеріал підготував завідувач відділу метрології Інституту відновлюваної енергетики НАН України
Мухуб Бенменні