Der Konstrukteur Sonderausgabe ANTREIBEN - STEUERN - BEWEGEN - 2024

GETRIEBE, KUPPLUNGEN,

GETRIEBE, KUPPLUNGEN, BREMSEN DIE ZUKUNFT DER LKW- BETANKUNG In der Evolution der Mobilitätstechnologien kann grüner Wasserstoff als umweltfreundlicher Brennstoff eine entscheidende Rolle spielen. Wasserstoff-Lkw sind eine vielversprechende Alternative für den Schwerlastverkehr, aber ihre breite Einführung wird bisher durch eine wesentliche Herausforderung gebremst: die schnelle und sichere Betankung. PRODUKTE UND ANWENDUNGEN Wasserstoff als emissionsfreie Energiequelle gewinnt zunehmend an Bedeutung, insbesondere im Bereich des Straßengüterverkehrs. Lkw sind für einen erheblichen Teil der CO 2 -Emissionen im Transportsektor verantwortlich, und die Umstellung auf Wasserstoff als Antriebsmedium, kann die Umweltauswirkungen minimieren. Das bayerische, international agierende Familienunternehmen WEH ist seit vielen Jahren als Pionier und Global Player in Sachen Wasserstoffbetankungstechnik anerkannt und hat nun eine wegweisende Lösung für die Betankung in Entwicklung: Eine Wasserstoffkupplung, die es ermöglicht, Lkw mit Durchflussraten von bis zu 300 g/s bei einem Druck von 700 bar zu betanken. Das ist ein besonderer Meilenstein für die gesamte mobile Wasserstoffversorgung, da der heutige Standard bei nur 60 g/s liegt. INTERNATIONALES FORSCHUNGSPROJEKT Das Ergebnis der bisherigen Entwicklung von WEH ist eine Tankkupplung, die nicht nur leistungsfähig, sondern auch kompakt und benutzerfreundlich ist und zugleich den gängigen Sicherheitskriterien entspricht. Dabei erfordert die Entwicklung einer solchen Tankkupplung ein hohes Maß an technischem Knowhow und Innovation. Die Ingenieure und Produktmanager bei Dr. Dipl.- Ing. Joan Aguilar, Leiter Konstruktion & Entwicklung und Dipl.-Ing. (FH) Fabian Wiest, Leiter Produktmanagement & Project Management Office, WEH, Illertissen WEH setzten sich intensiv mit den Anforderungen eines hierfür initiierten internationalen Forschungsprojektes auseinander, um eine Lösung zu finden, die alle Ansprüche erfüllt. Die Erfahrung und das Engagement des Teams waren entscheidend, um die Vision zu realisieren. EINE UMSTELLUNG AUF WASSER- STOFFBETRIEB BEI LKW KANN CO 2 -EMISSIONEN MINIMIEREN Diese Vision konnte in die Tat umgesetzt werden und wurde im Rahmen einer Lkw-Betankungssimulation im Rahmen des Forschungsprojekts erfolgreich getestet. WEH lieferte für diesen Versuch, bei dem die Betankung von einem Lkw mit bis zu 64,6 kg H 2 -Ladekapazität simuliert wurde, auch eine durchflusstechnisch angepasste Abreißsicherung und arbeitete mit einem renommierten europäischen Partner bei der Entwicklung eines geeigneten Hochdruckschlauches zusammen. BENUTZERFREUNDLICHE UND LEISTUNGS- FÄHIGE WASSERSTOFFKUPPLUNG Eine der größten Herausforderungen bei der Entwicklung der Füllkupplung war die Kombination von hoher Leistungsfähigkeit mit Benutzerfreundlichkeit. Schließlich muss der Lkw-Fahrer die Betankung so einfach wie möglich durchführen können. Die WEH-Kupplung bietet eine herausragende Ergonomie und ein einfaches Bedienkonzept, um sicherzustellen, dass der Vorgang 36 DER KONSTRUKTEUR 2024 / ASB www.derkonstrukteur.de

GETRIEBE, KUPPLUNGEN, BREMSEN 01 02 Joan Aguilar und Fabian Wiest (v. l.) sind stolz darauf, die Zukunft der Wasserstoff-Lkw- Betankung zu gestalten 01 Die Wasserstoffkupplung soll eine Wasserstoff- Betankung von Lkw mit Durchflussraten von bis zu 300 g/s bei einem Druck von 700 bar ermöglichen 02 Die Testversuche zeigen, dass zu Beginn einer Befüllung ein Durchflusspeak von näherungsweise 250 g/s erreicht werden kann reibungslos und sicher abläuft. Das Gewicht der Kupplung ist auf ein Minimum reduziert, um die Handhabung zu erleichtern, ohne dabei die Stabilität und Sicherheit zu beeinträchtigen. Erfindergeist in Sachen Bedienbarkeit ist wichtig, aber die Sicherheit hat für WEH nach wie vor oberste Priorität. Die Kupplung entspricht bei Betankungsdrücken von bis zu 963 bar höchsten Sicherheitsstandards. Außerdem hat WEH strenge, redundante Prüfverfahren und Sicherheitsmaßnahmen implementiert, um sicherzustellen, dass die Tankkupplung den Bediener maximal schützt. STEUERUNGSVERFAHREN SORGT FÜR SICHERHEIT Überall wo Menschen ins Spiel kommen, können auch Fehler passieren. Um diesen Faktor auf ein Minimum zu reduzieren, haben die Ingenieure von WEH unter anderem ein intelligentes Steuerungsverfahren entwickelt, das auf Basis einer kontinuierlichen Kommunikation mit der Steuerung der Zapfsäule gewährleistet, dass die Tankkupplung immer und ausschließlich ordnungsgemäß an- und abgekoppelt wird. Dieses Verfahren beinhaltet mehrere Endschalter, um die korrekte Einführung eines normkonformen Tanknippels abzufragen und einen Aktuator, der bei Vorhandensein einer positiven Verbindung zwischen Kupplung und Tanknippel ein Signal von der Tanksäulensteuerung erhält, um die Kupplung in diesem Zustand gegen eventuelle Fehlerfälle effektiv zu schützen, indem sie im arretierten Zustand gehalten wird. Nur wenn der Betankungsvorgang ordnungsgemäß beendet wird, sei es durch den Bediener oder die Tankstelle selbst, kann dieser Arretierungsmodus verlassen und die Tankkupplung wieder freigegeben werden. Das alles wird von einer Steuereinheit in der Tankkupplung überwacht, die ebenfalls mittels optischer Signale über ein Farbdisplay den Bediener durch den Prozess leitet. Das Steuerungskonzept wird durch mehrere redundante Abfragen und Fehlercodes, die zwischen der Tankkupplung und der Tanksäule kontinuierlich abgerufen werden, abgesichert. ERFÜLLUNG STRENGSTER INDUSTRIESTANDARDS Zur Erprobung der Kupplung nutzt WEH sowohl interne als auch externe Prüfcenter, um die Sicherheit und Verlässlichkeit des Designs zu verifizieren. Diese Prüfungen sind entscheidend, um sicherzustellen, dass die Kupplung den höchsten Anforderungen gerecht wird und den Bedürfnissen der Branche entspricht. Denn WEH strebt für das Serienprodukt am Ende eine Zertifizierung an, die die Erfüllung der strengsten Industriestandards bestätigt. Auf die neuen, deutlich höheren Durchflussraten müssen sich die Testanforderungen noch anpassen. Die WEH Group ist aktiver Teilnehmer und Gestalter der relevanten ISO-Arbeitsgruppen. Der faire und produktive Austausch mit allen Markteilnehmer und Interessenparteien ist dem Hersteller wichtig. Die Wasserstoffkupplung ist ein Beispiel dafür, wie technologischer Fortschritt die Branche voranbringen kann und wie die WEH Group die Entwicklung der Wasserstoffwirtschaft vorantreibt. Bilder: WEH www.weh.com www.derkonstrukteur.de DER KONSTRUKTEUR 2024 / ASB 37