LINK2009 FASE 2. »Demonstration af 2. generation brændselscelle hybrid køretøjer og brint tankstation i Danmark« PROJEKT SLUTRAPPORT NOVEMBER 2013

Transkript

1 LIQUIDPOWER-1 INTERNAL PROJECT END REPORT MARCH 2013 NOT FOR PUBLICATION LINK2009 FASE 2»Demonstration af 2. generation brændselscelle hybrid køretøjer og brint tankstation i Danmark«PROJEKT SLUTRAPPORT Project No.: PROJEKT FORMIDLING STØTTET AF:

2 Projektinformation Projekt periode: Bevillingsår: 2009 Projektbudget: 24 mio. Kr. Støtte program: EUDP Støttebeløb: 8,9 mio. kr. Projekt titel: LINK2009 FASE 2»Demonstration af 2. generation brændselscelle hybrid køretøjer og brint tankstation i Danmark«Projekt baggrund: LINK2009 fase 2 er en videreførelse af det tidligere fase 1 projekt som blev afsluttet i marts Fase 1 foretog grundudvikling af en 2. gen. brændselscelle bil baseret på TH!NK og 350bar brint optankning begge dele blev demonstreret i København. Fase 1 foretog også den første udvikling af 700bar optankning på 3-4 min. i henhold til SAE J2601 standarden. Fase 2 har omhandlet yderligere forbedringer på 2. gen. brændselscellebilen og færdigudvikling af 700bar optankning. Samlet er 9 stk. biler er blevet demonstreret i Oslo (5) og Holstebro (4) samt en ny 700bar brint tankstation i Holstebro. I Danmark har Holstebro Kommune ageret som slutbruger for brændselscelle bilerne og Vestforsyning som operatør af brinttankstationen i Holstebro. To PhD projekter indenfor brint og brændselsceller på DTU er ligeledes blevet gennemført i LINK 2009 regi. Projektdeltagere: Forside foto: H2 Logic A/S projektleder Vestforsyning Erhverv A/S Rotrex A/S Dana-Tank A/S Hytor A/S Teknologisk Institut Hydrogen Link Danmark DTU Mekanik Holstebro Kommune Jens Bach Foreningen Hydrogen Link Danmark Side 2 af 51

3 Executive summary LINK2009 phase 2 is a continuation of a phase 1 that was ended in March Phase 1 conducted the development and demonstration of a 2 nd Gen. fuel cell vehicle based on TH!NK and 350bar hydrogen refueling in Copenhagen. Phase 1 also developed 700bar refueling in 3-4 minutes following the SAE J2601 standard. Phase 2 has involved further improvement of the 2 nd Gen. fuel cell vehicle and finalized development of 700bar refueling. In total 9 vehicles have been demonstrated in Oslo, Norway (5) and Holstebro, Denmark (4). In Denmark the Municipality of Holstebro has acted as vehicle user and the energy company Vestforsyning as operator of a 700bar refueling station in Holstebro. Below are summarized the main results of the project main activities. Demonstration of 2 nd Gen. fuel cell vehicles As part of the project 9 fuel cell vehicles have been demonstrated in Oslo (Norway) and Holstebro (Denmark). The vehicle was a standard battery electric vehicle from TH!NK that has been equipped with a fuel cell system and hydrogen storage with the aim of increasing driving range (plug-in hybrid fuel cell electric vehicle). In total the 9 vehicles has accumulated driven kilometers allocated on km for 4 vehicles in Holstebro and km for 5 vehicles in Oslo. Overall the operation of the fuel cell vehicles have been satisfactory though with a few challenges mainly due to the bankruptcy of the TH!NK vehicle manufacturer during the course of the project. This made access to spare parts challenging. LINK2009 also conducted an overall evaluation on the use of hydrogen powered fuel cells for range extension of battery electric vehicles. The analyses however showed that the hybrid battery in a medium sized plug-in FCEV would increase the total vehicle cost with approximate Further the improvement in energy efficiency when driving on the battery is only the case in energy systems with a high share of renewable electricity in comparison with e.g. natural gas based systems. Demonstration af hydrogen refuelling station in Holstebro The project has demonstrated the first 700bar refueling station in Denmark, located in Holstebro and operated by the local energy company Vestforsyning. The station was one of the first in the world to comply with the SAE J2601 standard, enabling a fast refueling of hydrogen in 3-4 minutes. The station was officially opened on June 20, In advance of the opening several refueling tests was conducted by Daimler and Hyundai with the aim to verify compliance with the SAE J2601 and confirm refueling times of 3-4 minutes. Foreningen Hydrogen Link Danmark Side 3 af 51

4 During the demonstration period 292 refuelings have been conducted and total 513 kg hydrogen dispensed, corresponding to km driving NEDC consumption). The hydrogen refueling stations in Holstebro achieved an average availability on 89% measured over 24 hours from June 2011 to August The station was the first in Denmark to offer 700bar thus the first months of operation required some adjustments during the latest 12 months the availability has been %. Refueling patterns from Holstebro has been compared with other international demonstration projects for FCEVs. The project confirms the international trend that vehicle users typically refuel when there is km left in the vehicle tank. The hydrogen refueling station in Holstebro will continue operation after project end and be part of a country wide station network to be build onwards Advancing of standards, regulation and procedures The project has also worked on advancing standards, regulation and procedures for use of hydrogen for transport in Denmark. A number of international standards for hydrogen refueling have been implemented on the Holstebro station with the aim of ensuring a fast and safe refueling. Through the project experiences in authority approval of hydrogen refueling stations has also been strengthened. Application documents and processes have become more standardized and structured and dialog is established across cities. Denmark is today one of the countries with the fastest station approval time. National emergency response guidelines for hydrogen refueling stations and fuel cell vehicles have also been formulated as part of the project. Securing new projects and market planning The project has made effort to ensure start of new and continuing R&D and demonstration projects within hydrogen for transport. Since 2007 new projects with a combined budget of more than 36 million have been initiated in Denmark. As preparation of a market introduction beyond 2015 a Roadmap onwards 2050 has been developed as part of the project: PhD projects at DTU Mechanical Engineering As part of the LINK2009 project the department of Mechanical Engineering at the Technical Danish University (DTU) has conducted two PhD projects within respectively design and development of fuel cell systems and design and optimization of hydrogen refueling stations. Both PhD s have also contributed with input for the demonstration activities in the project. Foreningen Hydrogen Link Danmark Side 4 af 51

5 Dansk sammendrag LINK2009 fase 2 er en videreførelse af en fase 1 som blev afsluttet i marts Fase 1 foretog grundudvikling af en 2. gen. brændselscelle bil baseret på TH!NK og 350bar brint optankning som blev demonstreret i København. Fase 1 foretog også udvikling af 700bar optankning på 3-4 min. i henhold til SAE J2601 standarden. Fase 2 har omhandlet yderligere forbedringer på 2. gen. brændselscellebilen og færdigudvikling af 700bar optankning. Samlet er 9 stk. biler er blevet demonstreret i Oslo (5) og Holstebro (4) samt en ny 700bar brint tankstation i Holstebro. I Danmark har Holstebro Kommune ageret som slutbruger for brændselscelle bilerne og Vestforsyning som operatør af brinttankstationen i Holstebro. Nedenfor er gengivet de væsentlige resultater fra projektets hovedaktiviteter. Demonstration af 2. gen. Brændselscelle biler I projektet er 9 stk. 2. gen brændselscelle biler blevet afprøvet i henholdsvis Oslo (Norge) og Holstebro (Danmark). Bilen er en standard batteribil fra TH!NK som er blevet udstyret med et brændselscellesystem og brintlager med henblik på at øge rækkevidden (dvs. en plug-in hybrid brintbil). Samlet har de 9 biler i demonstrationsperioden tilbagelagt km, fordelt med km på 4 biler i Danmark (Holstebro) og km på 5 biler i Norge (Oslo). Overordnet set har driften af brændselscelle bilerne været tilfredsstillende dog ikke uden udfordringer, særligt grundet konkursen af producenten af basis batteribilen TH!NK i løbet af projektperioden, hvilket har vanskelig gjort adgang til reservedele. LINK2009 har også foretaget en generel evaluering af brint og brændselsceller som rækkevidde forlænger i batteribiler. Analyser viser dog at et større plug-in batteri vil give en merpris på kr. for en mellemstørrelse bil. Hertil kommer at der kun opnås en bedre virkningsgrad ved kørsel på batteriet i energisystemer hvor der er en høj andel af vedvarende energi i sammenligning med naturgas baseret forsyning. Demonstration af brint tankstation i Holstebro I projektet er Danmarks første 700bar brint tankstation blev installeret og afprøvet ved Vestforsyning i Holstebro. Stationen var også en af de første i verden til at implementere SAE J2601 standarden som sikrer en hurtig optankning på 3-4 min. Den officielle åbning af brint tankstationen i Holstebro skete d. 20. juni Forud for åbningen blev der foretaget en række indledende optankningstest med henblik på at verificere 700bar og 3-4 min. optankningstid i henhold til SAE J2601. I løbet af demonstrationsperioden er der blevet foretaget 292 tankninger og 513 kg brint, svarende til km kørsel (ved normalt NEDC forbrug). Foreningen Hydrogen Link Danmark Side 5 af 51

6 Brint tankstationen i Holstebro har haft en gennemsnitlig tilgængelighed på 89% målt over 24 timer fra juni 2011 August Tankstationen var den første dansk udviklede 700bar tankstation hvorfor de første måneder bød på en del teknisk indkøring og justering de seneste 12 måneder har tilgængeligheden været %. Optankningsmønstre fra Holstebro er blevet sammenlignet med andre internationale demonstrationsprojekter for brintbiler. Projektet har bekræftet samme internationale tendens at brugerne typisk tanker når der er ved km tilbage i tanken. Tankstationen i Holstebro vil forsætte driften efter projektets afslutning og dermed indgå i et landsdækkende netværk af tankstation som planlægges frem mod Fremme af standarder, lovgivning & procedurer I LINK2009 er der blevet arbejdet målrettet med fremme af standarder, lovgivning og procedurer indenfor anvendelsen af brint til transport. En række internationale standarder for brint påfyldning er blevet implementeret på tankstationen i Holstebro med henblik på sikre en hurtig og sikker optankning. Gennem projektet er der også blevet opnået øget erfaring med myndighedstilladelser for brint tankstationer. Ansøgningsdokumenter og dialogprocesser med myndigheder er blevet mere strukturerede og der er blevet etableret dialog på tværs af kommuner. Danmark er således et af de lande i verden med den hurtigste behandlingstid for myndighedstilladelser til brint tankstationer. Brintbilerne i projektet er ligeledes blevet godkendt i henhold til en ny EU forordning for godkendelse af brintbiler i samarbejde med Trafikstyrelsen. I samarbejde med Beredskabsstyrelsen er der blevet udarbejdet beredskabsvejligheder for brandvæsnets indsats ved uheld med brintbiler og brint tankstationer. Sikring af nye projekter & markedsplanlægning LINK2009 har også arbejdet målrettet mod at igangsættelsen af nye F&U og demonstrationsprojekter indenfor brint til transport i Danmark. Siden 2007 er nye projekter med et samlet budget på mere end 270 millioner kr. blevet iværksat. Som forberedelse for en markedsintroduktion af brintbiler har projektet udarbejdet en Roadmap from mod 2050: PhD projekter ved DTU Mechanical Engineering Som en af LINK2009 projektet har DTU Mekanik gennemført to PhD projekter indenfor henholdsvis brint optankning og brændselscellesystemer. Begge PhD ere har bidraget til demonstrationsaktiviteterne i Holstebro og har samtidig sikret en øget F/U og uddannelsesindsats indenfor brint til transport ved DTU. Foreningen Hydrogen Link Danmark Side 6 af 51

7 Indholdsfortegnelse Projektinformation... 2 Executive summary... 3 Dansk sammendrag Demonstration af 2. gen. Brændselscelle biler Introduktion Specifikation 2. Generation Brændselscelle biler Fremstilling & godkendelse Demonstrationserfaringer og resultater Opsummering af resultater Kørte kilometre og brændselscelle driftstimer køretøjs driftsstabilitet Evaluering af brændselsceller rækkevidde forlængelse i batteribiler Merpris PFCHEV vs. FCEV Miljøbelastning PFCHEV vs. FCEV Demonstration af brint tankstation i Holstebro Introduktion & demonstrations placering Fremstilling og installation af brint tankstation Åbning & optankningstest med bilproducenter Demonstrationserfaringer og resultater Antal brint optankninger og mængde Mængde pr. optankning og tilbageværende rækkevidde Tankstation driftsstabilitet Fremme af standarder, lovgivning & procedurer Implementering af internationale standarder for brint til transport Øget erfaring med myndighedstilladelser for brint tankstationer Anvendelse af nyt EU forordning for godkendelse af brintbiler Beredskabsvejledninger for brintbiler og brinttankstationer Sikring af nye projekter & markedsplanlægning F/U/D projekter indenfor brint til transport Roadmap for markedsintroduktion af brint i Danmark Foreningen Hydrogen Link Danmark Side 7 af 51

8 5. PhD projects DTU Mechanical Engineering (English) Introduction PhD: Novel Hybrid Power Systems PhD: Hydrogen Refueling Dimensioning Model List of Publications Foreningen Hydrogen Link Danmark Side 8 af 51

9 1. Demonstration af 2. gen. Brændselscelle biler 1.1. Introduktion I LINK2009 projektet er samlet 9 stk. 2. gen brændselscelle biler blevet afprøvet i henholdsvis Oslo (Norge) og Holstebro (Danmark). Bilerne i Norge er afprøvet gennem et EU projekt kaldet H2MOVES hvor LINK2009 og EUDP har bidraget med dansk finansiering grundet anvendelsen af dansk udviklet brændselscelle systemer. I Oslo er 5 stk. af bilerne blevet afprøvet ved forskellige slutbrugere i Lillestrøm udenfor Oslo. I Danmark er 3 stk. biler blevet afprøvet ved Holstebro Kommune og 1 stk. ved forsyningsselskabet Vestforsyning også i Holstebro. 2. Gen. brændselscellen bilen er en standard batteribil fra TH!NK som er blevet udstyret med et brændselscellesystem og brintlager med henblik på at øge rækkevidden (dvs. en plug-in hybrid brintbil). Motivationen for projektet tilbage i 2009 var den begrænsede adgang til brintbiler fra de store bilproducenter der på det tidspunkt kun foretog begrænsede flådedemonstrationer i bl.a. Californien, Tyskland og Japan. I Danmark var en tidlig adgang til brintbiler imidlertid afgørende for udvikling af danske teknologier til brint produktion og optankning samt påbegyndelsen på etablering af tankstationer. Samtidig var TH!NK batteribilen på det tidspunkt en af de få tilgængelige på markedet og derfor oplagt som basis køretøj både for 1. Gen. og 2. Gen. Undervejs i projektet gik TH!NK dog først i betalingsstandsning og sidenhen konkurs hvilket har skabt en række udfordringer både hvad angår levering af basiskøretøjerne og servicering heraf undervejs i projektet. Men på trods af konkursen lykkedes det at få bilerne i drift og gennemføre demonstrationsperioden. Foruden at sikre et tidligt grundlag for brintinfrastruktur skulle brændselscelle bilerne også give de første erfaringer med batteribiler med brint og brændselscelle rækkeviddeforlænger. Alle brintbiler fra de store bilproducenter var på det tidspunkt og stadig kun såkaldte hybridbiler som ikke kan køre på batteriet alene eller lades op i stikkontakten. Brændselscelle bilerne i LINK2009 derimod er nogle af de få plug-in hybrid brintbiler som er afprøvet hvor batteriet kan anvendes op oplades særskilt. Rapporteringen i dette afsnit dækker både de danske og norske biler. En rapport på engelsk er ligeledes udarbejdet i H2MOVES projektet som dækker de norske biler: Foreningen Hydrogen Link Danmark Side 9 af 51

10 1.2 Specifikation 2. Generation Brændselscelle biler I 2008 blev en 1. generation brændselscelle bil udviklet og afprøvet i Ringkøbing som en del af Hydrogen Link Vestjylland projektet støttet af Energistyrelsen. Bilen var en standard batteribil fra producenten TH!NK hvor H2 Logic A/S udviklede og integrerede et brændselscellesystem med henblik på at øge rækkevidden. En 2. Generation af køretøjet blev udviklet i LINK2009 fase 1 projektet hvor en række forbedringer blev udviklet og implementeret, bl.a.: Forøgelse af lagringstrykket fra 350bar til 700bar (øget rækkevidde 250km) Hurtigere optankning ~3-4 min. Udnyttelse af restvarme fra brændselscellen til kabineopvarmning Støjreduktion ved dynamisk drift af brændselscelle i forhold til hastighed Tekniske opdateringer og forbedringer på brændselscelle systemet Opdateret brugerinterface og statusskærm i køretøj Basisbilen er en standard TH!NK bybil med batterier hvor brændselscellen og brint lageret øger rækkevidden fra 110 km på batteri til samlet 250 km. Brintlageret og brændselscellen er placeret i bunden af bagagerummet, hvor højden kun er øget med få centimer dvs. næsten samme plads. Nedenfor er vist detaljerede specifikationer for brændselscelle bilen. Vehicle performance indicator Unit Specification Maximum speed Km/h 100 Acceleration Sec sec sec Steering Type Servo Total driving range km 250 Range on battery km 110 Range on fuel cell/hydrogen km 140 Passengers No. 2 FC efficiency % (FC incl. BoP) >40 Battery technology Type ZEBRA Battery capacity kwh ~17,8 Fuel cell technology Type LT-PEM Fuel cell power kw Rated: 14 Output: 10 FC waste heat for cabin heating kw <10 (Less range impact in cold weather) Hydrogen storage capacity kg ~1,7 Hydrogen storage pressure bar 700 End-user interface Type Cabin display showing range, tank level and power supply (from battery and FC) plus other operation data Foreningen Hydrogen Link Danmark Side 10 af 51

11 Selve driften af bilen er den samme som basis batteribilen eneste forskel er at rækkevidden øges med brændselscellen og brintlageret. Brugeren kan selve vælge om brændselscellen skal anvendes eller der kun køres på batteri. Dvs. hvis brugeren forventer en kortere tur hvor rækkevidden på batteriet er tilstrækkeligt kan brændselscellen slås fra og bilen oplades på almindelig vis i garagen. Brændselscellen starter dog i udgangspunktet automatisk når batteriet når under 60% med mindre brugeren stopper den. Foruden standard displays i køretøjet er en ekstra skærm tilføjet (se billeder nedenfor) hvor brugeren dels kan se en oversigt over beholdningen i batteriet og brint lageret og tilbageværende rækkevidde. Ligeledes kan brugeren vælge at udnytte restvarmen fra brændselscellen til kabine opvarmning. For de mere avancerede bruger findes også et udskrift af væsentlige systemparametre såsom temperaturer, lagringstryk, batteristatus og fejlkoder til servicepersonale. Her kan brugeren også vælge manuelt at slå brændselscellesystemet fra. Foreningen Hydrogen Link Danmark Side 11 af 51

12 1.3 Fremstilling & godkendelse Fremstillingen og særligt godkendelsen af brændselscelle bilerne har bygget videre på erfaringerne fra 1. Gen. og den tidlige afprøvning af 2. Gen. i København i fase 1. Basis batteribilen er fremstillet ved TH!NK i Norge mens brændselscellesystemet er fremstillet og integreret i Danmark sammen med brintlageret. 2. Gen. brændselscellen er udviklet af H2 Logic A/S som også forestod udviklingen og afprøvningen af 1. generation tilbage i Billederne nedenfor viser integrationen af brændselscellerne i Herning, Danmark. Før opnåelse af godkendelse og nummerplader hos myndigheder i Norge og Danmark er den tekniske CE dokumentation blevet gennemgået af tredjepart i form af TÜV Süd Automotive GmbH fra Tyskland. Billedet ved siden af viser en kopi af den tekniske rapport fra TÜV (forside). Hvad angår myndighedsgodkendelsen for de danske biler har processen været nogenlunde ens med den som blev udviklet for 1. gen. og anvendt i fase 1. Hver bil har opnået en enkelt godkendelse fra Trafikstyrelsen på basis af CE dokumentationen og tredjeparts TÜV rapporten. Med tilladelsen kunne bilerne gennemgå syn og udlevering af nummerplade på tilsvarende vis som konventionelle biler. Foreningen Hydrogen Link Danmark Side 12 af 51

13 For bilerne til Norge var processen lignende den i Danmark dog var der tale om første gang hvorfor en mere tæt dialog om de tekniske dokumenter var nødvendig. Nedenfor er gengivet en kopi af godkendelsen fra de norske myndigheder. Foreningen Hydrogen Link Danmark Side 13 af 51

14 Inden levering af brændselscelle bilerne blev slutbrugerne oplært i en sikker og korrekt anvendelse. Foruden sikkerhed skete oplæringen også med henblik på at sikre mere præcise tilbagemeldinger fra brugerne i forbindelse med nedbrud og service. To brugermanualer er udarbejdet: - Quick guide med de mest basale og vigtige informationer - En detaljeret guide med yderligere tekniske og praktiske informationer Foruden fremstilling blev et service set-up udviklet for bilerne i både Danmark og Norge. I Danmark udføres service af både basisbilen og brændselscellesystemet af H2 Logic grundet at bilerne kun er placeret 35km væk. I Norge blev et samarbejdet indgået med en lokal bilforhandler som håndterer serviceringen af basis TH!NK bilen og assisterer H2 Logic med simpel service og reparationer på brændselscelle systemet. Ligeledes anvendes en service computer som gør det muligt for H2 Logic at få fjernadgang til brændselscelle systemet fra værkstedet og eller slutbrugeren. Figuren nedenfor illustrerer service processen i Norge. Foreningen Hydrogen Link Danmark Side 14 af 51

15 1.4 Demonstrationserfaringer og resultater Opsummering af resultater Brændselscelle bilerne i Danmark og Norge påbegyndte officiel demonstrationsdrift i foråret Overdragelsen af de danske biler skete officielt i juni 2011 mens bilerne i Norge officielt blev overdraget i november Nedenfor er vist billeder fra de forskellige overdragelsesarrangementer. OVENFOR: Brændselscelle bil ved Oslo Rådhus. Yderligere billeder på: NEDENFOR: Brændselscelle bil ved overdragelsen i Holstebro Foreningen Hydrogen Link Danmark Side 15 af 51

16 Samlet har de 9 biler i demonstrationsperioden tilbagelagt km, fordelt med på 4 biler i Danmark (Holstebro) og på 5 biler i Norge (Oslo). For de norske biler er data opsamlet indtil udgangen af 2012 som en del af H2MOVES projektet, mens data for de danske køretøjer er opsamlet indtil udgangen af august Indsamlingen af data i H2MOVES projektet har fulgt det system som blev opsat sammen med bilproducenterne Daimler og Hyundai som afprøvede brintbiler i Oslo i samme projekt. H2MOVES datasystemet baserer sig på EU guiden HyLIGHTS 1 ( og blev administreret af en tredjepart LBST GmbH. Dataopsamlingen på brændselscelle bilerne i Norge supplerer derfor de danske med mere avancerede data bl.a. på månedsbasis og driftsstabilitet. Overordnet set har driften af brændselscelle bilerne været tilfredsstillende dog ikke uden udfordringer, særligt grundet konkursen af producenten af basis batteribilen TH!NK i løbet af projektperioden. Konkursen har gjort det vanskeligt og mere tidskrævende at få foretaget basis service på batteribilen herunder at få adgang til reservedele fra konkursboet og TH!NK forhandlere. Hertil kommer at TH!NK bilen aldrig nåede at blive fuldt ud færdigudviklet særligt hvad angår kvalitet og opdateringer af tekniske fejl og mangler på køretøjet, hvilket har været årsag til adskillige udfald i demonstrationsdriften. Alle brændselscelle biler har fortsat driften efter demonstrationsperiodens udløb. I de efterfølgende afsnit er beskrevet yderligere omkring antal kørte kilometre, driftstimer på brændselsceller og tilgængelighed (for bilerne i Norge). 1 Foreningen Hydrogen Link Danmark Side 16 af 51

17 1.4.2 Kørte kilometre og brændselscelle driftstimer Samlet har de 9 brændselscelle biler tilbagelagt mere end km. eller i snit km/køretøj med et spænd på km for laveste og højeste antal. Distancen afspejler køretøjernes størrelse som en mindre bybil og dermed begrænset drift hvad angår lange distancer (<250 km på hver optankning). Driften har afdækket at hovedparten af de kørte kilometre sker uden brug af brændselscellen da driftstimerne er meget lav i forhold til den totale kørte distance. En konventionel brintbil (FCEV / ikke plug-in hybrid) sigter mod en levetid på timer eller ~ km svarende til cirka 60km pr. brændselscelle driftstime. I LINK2009 har køretøjerne i gennemsnit tilbagelagt 89km pr. brændselscelle driftstime. Effekten af muligheden for kørsel på batteriet alene ses således tydeligt. Samlet er der blevet opsamlet 683 timers driftserfaring med 2. Gen. brændselscelle systemet svarende til 75 timer pr. system. Dette er meget lavt i forhold til antal kørte kilometre grundet plug-in effekten fra batteriet. Teoretisk set vil det indikere en krævet leveltid på timer for brændselscellesystemet hvis km levetid skal opnås for køretøjet dvs. ca. halvdelen af levetidskravet for brændselscelle systemet i en normal hybridiseret brintbil (ikke plug-in). Nedenfor er gengivet detaljeret driftsdata for hvert køretøj hvad angår kørte kilometre samt standby og driftstid for brændselscellesystemet. Oslo Norway Vehicle ID no. Km driven FC standby hours FC operation hours Operation period May 2011 Dec May 2011 Dec May 2011 Dec May 2011 Dec May 2011 Dec Holstebro Denmark Vehicle ID no. Km driven FC standby hours FC operation hours Operation period May 2011 Aug May 2011 Aug May 2011 Aug May 2011 Aug Foreningen Hydrogen Link Danmark Side 17 af 51

18 1.4.3 køretøjs driftsstabilitet Overordnet set har driften af brændselscelle bilerne været tilfredsstillende dog ikke uden udfordringer, særligt grundet konkursen af producenten af basis batteribilen TH!NK i løbet af projektperioden. Konkursen har gjort det vanskeligt og mere tidskrævende at få foretaget basis service på batteribilen herunder at få adgang til reservedele fra konkursboet og TH!NK forhandlere. Hertil kommer at TH!NK bilen aldrig nåede at blive fuldt ud færdigudviklet særligt hvad angår kvalitet og opdateringer af tekniske fejl og mangler på køretøjet, hvilket har været årsag til adskillige udfald i demonstrationsdriften. Særligt TH!NK køretøjets elektroniske styringsboks og komponenter har haft adskillige fejl som det har været vanskeligt at reparere grundet at teknisk personale fra TH!NK ikke længere var tilgængelig grundet konkursen. Styreboksen har bl.a. forårsaget fejl under lagring og regenerering af bremseenergi i batteriet. Ligeledes har slutbrugerne også oplevet problemer med opladning af batteriet i koldt vejr. Hvad angår brændselscelle systemet har der også været udfald i driften hvor en række komponenter har krævet design justeringer og udskiftning herunder særligt brint kompressoren. Med udgangspunkt i erfaringerne anvendes et nyt kompressor design i fremtidige brændselscellesystemer. For de 5 stk. køretøjer i Oslo er der blevet foretaget nøjagtig måling af pålideligheden på månedsbasis i henhold til EU HyLIGHTS guiden (jf. tidligere reference). Som det ses er den gennemsnitlige driftsstabilitet 91% gennem driftsperioden fra maj 2011 til december 2012 hvilket i særlig grad skyldes påvirkningen fra TH!NK konkursen og manglende færdigudvikling af basis batteribilen. Særligt reparationstiden har påvirket tilgængeligheden, hvor 63% er blevet løst indenfor 2 dage, 79% indenfor 2 uger og den resterende indenfor 3-4 uger. Normalen for nyere brintbiler fra de større bilproducenter er % stabilitet. Grafen nedenfor viser den månedlige gennemsnitlige tilgængelig for brændselscelle bilerne i Oslo (data kun fra Nov Dec som er officiel driftsperiode). Foreningen Hydrogen Link Danmark Side 18 af 51

19 1.5 Evaluering af brændselsceller rækkevidde forlængelse i batteribiler Som en del af LINK2009 er der foretaget en generel evaluering af mulighederne for brug af brint og brændselsceller som rækkevidde forlænger i batteribiler. Bemærk at en almindelig brintbil forkortes FCEV (Fuel Cell Electric Vehicle) hvor det implicit forudsættes at der er tale om en hybrid som ikke er plug-in. Rækkeviddeforlængelsen betegnes som PFCHEV (Plug-in Fuel Cell Hybrid Electric Vehicles) dvs. hvor der kan køres udelukkende på batteriet og det kan oplades eksternt. Potentielt set kan en PFCHEV opnå en bedre virkningsgrad da de korte ture kan køres batteriet alene. Det indebærer imidlertid en række udfordringer hvad angår køretøjets pris og miljøbelastning, som evalueringen nedenfor redegør for Merpris PFCHEV vs. FCEV Alle FCEVs fra de ledende bilproducenter er i dag hybridkøretøjer, dvs. med et lille batteri på 1-2 kwh, men ikke i en plug-in udgave (PFCHEV). Det skyldes at det større batteri øger køretøjets pris. Hertil kommer et øget vægtbidrag og dermed øget energiforbrug som opvejer noget af fordelen ved drift på batteriet. Ligeledes forudsætter Plug-in at der etableres en ladeinfrastruktur i garager og evt. offentlige rum. En mulighed for at opveje de ekstra batteriomkostninger vil være at reducere brændselscellens effekt så at den kun fungerer som en batterilader under kørselen. Det har dog den ulempe at brændselscellen ved højere hastigheder og dermed energiforbrug kan risikere at komme bagefter i opladningen af batteriet dvs. rækkevidden er begrænset. Basisomkostningen til brændselscellen og brintlageret vil derfor stadig udgøre en betydelig størrelse som måske kan være svært at sælge kommercielt hvis rækkeviddeforlængelsen kun kan tilbydes ved lavere hastigheder. Tabellen på efterfølgende viser køretøjspris fra EU CONCAWE for en FCEV i nonhybrid og hybrid udgave. Med udgangspunkt i samme metodik er beregnet prisen for en FCEV med et lille hybridbatteri som anvendes i dag (1,3kWh) samt en teoretisk PFCHEV med et 16kWh batteri svarende til den i GM Volt plug-in hybrid. Som det ses øger batteriets størrelse køretøjsprisen for en PFCHEV betydeligt for en mellemstørrelse bil er der tale om en merpris på mere end kr. PFCHEV vil potentielt set have lavere driftsomkostninger til el og brændstof end FCEV. Det kræver dog en lang driftsperiode og høj intensitet for at opveje den øgede køretøjspris. Hertil kommer at slutbrugere særligt i første omgang fokuserer på køretøjets købspris og dernæst på brændstofsomkostninger (forbrug) hvilket kan gøre den kommercielle afsætning vanskelig. Foreningen Hydrogen Link Danmark Side 19 af 51

20 CONCAWE Calculated 1 FCEV FCEV FCEV PFCHEV FCEV vs. PFCHEV Non-Hybrid Hybrid Today s Hybrid Plug-in Fuel cell system cost ( /kw) Hydrogen storage cost ( /kg) FCEV Hybrid battery cost ( /kwh Range (km on full tank/battery) Fuel cell power (kw) Electric motor power (kw) Battery size (kwh) 0 6 1, Hydrogen storage capacity (kg) 4,7 4,2 4,6 3,4 Baseline vehicle Gasoline tank Hydrogen tank Baseline engine + transmission Fuel cell system Electric motor + controller Battery (Li-Ion) Powertrain & vehicle components Credit for standard alternator + starter Credit for three-way catalyst Total Vehicle Retail Price Difference to non-hybrid FCEV All figures based on EU CONCAWE data & methodology only Battery sized changed 2 Battery size based on A portfolio of power-trains for Europe: a fact-based analysis Exhibit 23 - page 36 analysis.pdf 3 Battery size the same as in GM Volt Plug-in Hybrid: Udviklingen frem mod vil ifølge Internationale studier ikke ændre på billedet, at et større batteri øger køretøjets pris. Tabellen nedenfor er samme CONCAWE metodik som tidligere, blot er priser på brændselscelle, brintlager og batteri udskiftet med best-case target priser i fra Internationale studier (reflekterer det fulde potentiale). CONCAWE + Int. studier Calculated 1 FCEV FCEV FCEV PFCHEV FCEV vs. PFCHEV Non-Hybrid Hybrid Today s Hybrid Plug-in Fuel cell system cost ( /kw) 2 30,5 30,5 30,5 30,5 Hydrogen storage cost ( /kg) FCEV Hybrid battery cost ( /kwh Battery size (kwh) 0 6 1,3 16 Hydrogen storage capacity (kg) 4,7 3,55 3,72 5 3,4 Hydrogen tank Fuel cell system Battery (Li-Ion) Total Vehicle Retail Price Difference to non-hybrid FCEV All figures based on EU CONCAWE data & methodology except costs of FC, H2 Storage & Battery see notes below 2 US-DOE (2015 technology - figure 10 page 13 (page 21 in PDF): www1.eere.energy.gov/hydrogenandfuelcells/pdfs/dti_80kww_fc_system_cost_analysis_report_2010.pdf 3 Low target for 70MPa - table 3, page 20 - Argonne National Laboratory: "Technical Assessment of Compressed Hydrogen Storage Tank Systems for Automotive Applications" 4 MIT: "On the road in 2035 (note 16 on page 36 (page 56 in PDF)) 5 Calculated storage size for 600km based on FCEV & BEV consumption data from figure ES-1 (a) on page 12 in: MIT: "On the road in Foreningen Hydrogen Link Danmark Side 20 af 51

21 1.5.2 Miljøbelastning PFCHEV vs. FCEV Øget drift på batteriet i en PFCHEV vil forbedre energieffektiviteten sammenlignet med ren drift på en FCEV (Hybrid). Om dette er positivt for miljøbelastningen afhænger af CO 2 indholdet i den elektricitet som anvendes. I et dansk energisystem frem mod 2035 hvor andelen af vedvarende energi skal nå 100% (af strøm varme) vil en PFCHEV helt sikkert have en positiv betydning for miljøbelastningen. I andre energisystemer f.eks. i USA og Japan hvor naturgas kan forventes at spille en betydende rolle, kan det modsatte vise sig at være tilfældet. Figuren nedenfor viser en beregning fra Toyota for Well-to-Whell for BEV, ICE- Hybrid og FCEV når alle tre teknologier baseres på naturgas som energikilde i Japan. Som det ses af Toyota beregningen opnås der højest virkningsgrad med FCEV da naturgassen reformeres direkte til brint (central reformering med transport af brint). Onsite reformering ved tankstationen vil kunne ydermere øge virkningsgraden. BEV opnår laveste virkningsgrad da naturgassen først skal omdannes til elektricitet. En lignende analyse 2 i USA giver samme billede, jf. figur på efterfølgende side. 2 (page 12) Foreningen Hydrogen Link Danmark Side 21 af 51

22 Som det ses skal der leveres 0,67 MBTU naturgas til FCEV-kæden sammenlignet med mellem 0,86-1,29 MBTU til BEV-kæden. (Bemærk onsite reformering). For en PFCHEV der opererer i et energisystem baseret primært på naturgas vil den del af kørslen som sker på batteriet således potentielt set udlede mere CO2 end hvis der blev kørt på brændselscellen og brint alene (FCEV). Reduktion af prisen for nye teknologier (FCEV, BEV, HEV etc.) kræver et globalt afsætningsvolumen, hvorfor teknologivalget skal passe ind i flest mulige markeder, og dermed forskellige energisystemet. Det er netop udfordringen for PFCHEV, da den primært passer bedst ind i et energisystem hvor elektriciteten har et lavt CO2 indhold, hvilket ikke er tilfældet i mange globale markedsområder. Foreningen Hydrogen Link Danmark Side 22 af 51

23 2. Demonstration af brint tankstation i Holstebro 2.1. Introduktion & demonstrations placering I det tidligere fase 1 af LINK2009 projektet blev en grundlæggende udvikling og design af en 700bar brint tankstation foretaget. Formålet i fase 2 har været at fremstille den første prototype tankstation samt installere og afprøve denne i Holstebro. Undervejs i fase 1 blev en ny international standard kaldet SAE J2601 fastlagt af bilproducenterne. Standarden beskriver hvordan en brint optankning skal foretages, ved hvilket tryk og hastighed. Sigtet med standarden er at sikre en hurtig og ensartet tankning ved en hvilken som helst tankstation i verden uanset køretøj. Fase 2 har derfor beskæftiget sig indgående med fremstilling af en komplet prototype 700bar tankstation i henhold til SAE J2601 standarden samt udføre optankningstest i samarbejde med bilproducenter. Forsyningsselskabet Vestforsyning har ageret som ejer og operatør af brint tankstationen ved en central placering i Holstebro som blev valgt i løbet af projektet. Brint tankstationen er placeret i umiddelbar nærhed af Holstebro centrum hvor Vestforsyning driver et vandrensningsanlæg og brint produktion baseret på elektrolyse. Ved produktionsanlægget kan Vestforsyning fylde standard industriflasker med brint op til 200bar som efterfølgende transporteres de over til brint tankstationen. Placeringen af tankstationen blev valgt ud fra netop adgangen til en grøn brint forsyning foruden den centrale placering i Holstebro. Foreningen Hydrogen Link Danmark Side 23 af 51

24 2.2 Fremstilling og installation af brint tankstation Hvor fase 1 af LINK2009 foretog en grundlæggende specifikation og design af en 700bar brint tankstation har fase 2 beskæftiget sig med den faktiske konstruktion af en fysisk prototype og færdiggørelse som en komplet tankstation i Holstebro. Udgangspunktet for 700bar optankning er SAE J2601 standarden som skal sikre at brint skal kunne optankes i løbet af 3-4 min. uanset køretøjstype, størrelse af tanken, påfyldningstryk samt start temperaturen i tanken og omgivelserne. Når trykket i tanken øges sker der imidlertid en opvarmning i tanken som for type 4 tanke (plastik + kulfiber) ikke må overstige 85 grader Celsius. Hvor hurtigt der må fyldes afhænger af en række forskellige parametre (start tryk og temperatur samt mængde som skal påfyldes). Håndteres disse parametre ikke korrekt under påfyldningen er der en risiko for enten overfyldning af køretøjet (når temperaturen udligner sig med omgivelserne) eller en underfyldning som gør at slutbrugeren skal tanke oftere (se figur). SAE J2601 specificerer en række standard påfyldningsramper som skal følges afhængig af hvilket start tryk/temperatur og mængde som ønskes påfyldt og ved hvilket sluttryk. Ligeledes specificer SAE J2601 hvordan kommunikation mellem køretøjet og tankstationen skal ske. Kommunikationen er endnu ikke påkrævet, men kan give en mere fuldendt og hurtigere optankning da køretøjet kan bidrage med præcise tal for tryk og temperatur i tanken. Den største udfordring i forhold til opfyldelsen af SAE J2601 er, at 700bar optankning på type 4 tanke kræver køling af brint ned til -40 grader Celsius under påfyldningen for at undgå at temperatur stigningen i tanken overstiger 85 grader Celsius. SAE J2601 operer med forskellige kølingsniveauer på -40, -30 og -20 grader Celsius og jo lavere temperaturer jo hurtigere optankning. LINK2009 fase 1 opsatte et mål om minimum -20 grader køling svarende til optankningstid på op imod 10 minutter. Som en del af fase 2 blev der gennemført en dialogrunde med de ledende bilproducenter som alle anbefale den laveste kølingstemperatur (-40 grader Celsius) og dermed en optankningstid på 3-4 minutter. Dette blev derfor besluttet som et nyt mål for tankstationen i Holstebro. Foreningen Hydrogen Link Danmark Side 24 af 51

25 Efter nævnte dialog runde med bilproducenterne blev specifikationerne for brint tankstationen fastlåst og fremstillingen af prototypen påbegyndt. Først skridt var konstruktionen af en testbænk hos H2 Logic med henblik på at lave de første initierende test af 700bar optankning og teste forskellige delkomponenter, herunder kompressor og kølingssystem. Design af komponenter og testbænk skete i en dialog med DTU og projektets PhD studerende på 700bar optankning. Billedet til højre viser den færdige testbænk ved H2 Logic. I juni 2010 (10 måneder efter projektstart) blev den første 700bar test succesfuldt foretaget på testbænken. Yderligere test blev efterfølgende foretaget de kommende måneder. Baseret på testresultaterne blev forskellige opdateringer og justeringer komponenternes design foretaget. På baggrund heraf påbegyndes fremstillingen af den endelige og komplette 700bar tankstation. Brint tankstationen består af fire elementer: - Tankstationsmodul indeholdende kompression, køling, lagring og alle styringskomponenter - Røring mellem tankstation og tankstander - Ekstern brint tankstander med displays, slange og studs - Mur rundt om tankstationsmodulet med grafik og beslysning Tankstationsmodulet er fremstillet som en komplet enhed ved H2 Logic i Herning som efterfølgende transporteres til Holstebro. Billedet nedenfor viser den komplette tankstationsmodul. Foreningen Hydrogen Link Danmark Side 25 af 51

26 Tankstanderen er ligeledes fremstillet ved H2 Logic og transporteret til Holstebro. Der er tale om et nyt design i forhold til tidligere 350bar tankstandere. Bl.a. er der gjort plads til ekstra komponenter som er krævet ved 700bar ligesom at nye displays er integreret som viser optanket mængde, total pris og listepris. Optankningen aktiveres ved brug af et nøglekort som er unik for hver brug. Data om optanket mængde brint lagres og anvendes efterfølgende til fakturering. Nedenfor er vist billeder af den færdige tankstander installeret i Holstebro. Før installation i Holstebro er området blevet forberedt til installation, bl.a. med ny belægning, rørføringer og tilkørselsveje. Foreningen Hydrogen Link Danmark Side 26 af 51

27 Billederne nedenfor viser den færdige installation i Holstebro. Tankstationsmodulet er placeret bag en mur som fungerer som både indhegning og en grafisk front med kommunikation af projektet. En brint rørføring er nedgravet mellem stationsmodulet og tankstanderen. Foreningen Hydrogen Link Danmark Side 27 af 51

28 2.3 Åbning & optankningstest med bilproducenter Den officielle åbning af brint tankstationen i Holstebro skete d. 20. juni Forud for åbningen blev der foretaget en række indledende optankningstest med henblik på at verificere 700bar og 3-4 min. optankningstid i henhold til SAE J2601. I maj måned før åbningen af tankstationen kom de første brintbiler fra en af de større bilproducenter til Danmark da Hyundai valgte Danmark som lanceringsland for deres nye brintbil. Det gjorde det muligt at foretage test optankning på både TH!NK og Hyundai brintbilerne. Samtidig stillede Daimler også en brintbil tilrådighed for testoptankningerne med henblik på at validere tankstationen og godkende den for optankning af deres brintbiler i henhold til SAE standarden. Testoptankningerne forløb succesfuldt og tankstationen blev anbefalet af Daimler og dermed godkendt til optankning ved 700bar i henhold til SAE J2601 standarden. Ved åbningstidspunktet var tankstationen en af meget få stationer i verden som overholder SAE J2601 standarden og blev af bilproducenterne betegnet som en af de hurtigste i verden med en optankningstid på 3-4 minutter. Grafen nedenfor eksempler på testoptankninger foretaget af Daimler og Hyundai. Foreningen Hydrogen Link Danmark Side 28 af 51

29 LINK2009 FASE 2 PROJEKT SLUTRAPPORT Den officielle åbning af tankstationen skete 20. juni 2011 med et større hvor også TH!NK brintbilerne officielt blev overdraget til slutbrugerne i Holstebro. Brintbiler fra Daimler og Hyundai deltog også i åbningen hvor offentligheden havde adgang til testkørsler. Nedenfor er vist billeder fra åbningen (Fotos: Jens Bach). Foreningen Hydrogen Link Danmark Side 29 af 51

30 2.4 Demonstrationserfaringer og resultater Brint tankstationen har været i drift siden åbningen (Juni 2011) og indtil projektets officielle afslutningsdato for demonstrationsperioden (August 2013). Driften af tankstationen er forsat efter perioden og den indgår nu som en del af et dansk netværk af brint tankstationer som forberedes i Danmark frem mod Antal brint optankninger og mængde I løbet af demonstrationsperioden er der blevet foretaget 292 tankninger og 513 kg brint, svarende til km kørsel (ved normalt NEDC forbrug). Optankning er sket både af projektets TH!NK biler samt 2 stk. Hyundai brintbiler. Som nævnt i afsnit 1 har brintforbruget på TH!NK bilerne været begrænset grundet at mange kilometre er blevet kørt på batteri. En stor del af brintforbruget skyldes derfor Hyundai bilerne som tilsammen har tilbagelagt mere end km. Grafen nedenfor viser udviklingen i akkumuleret mængde tanket brint i perioden. I slutningen af perioden er der kun ske få optankninger hvilket skyldes at Hyundai brintbilerne har været udlånt i en længere periode til andre dele af landet samt udlandet. I midten af driftsperioden var der også en længere periode hvor tankstationen var under opdatering og hvor der kun blev foretaget få optankninger. Brint tankstationen i Holstebro har en daglig kapacitet på op til 20kg hvilket er tilstrækkelig til at forsyne omkring 50 brintbiler ( km om året 1kg/100 km). I demonstrationsperioden har 4 stk. TH!NK biler (med begrænset) brintforbrug og 2 stk. Hyundai brintbiler anvendt tankstationen den samlede udnyttelse af tankstationen har derfor selvsagt været lavt. Samlet set har antal optankninger og mængde brint given en tilstrækkelig demonstration og verifikation af 700bar optankning på 3-4 minutter som var formålet. Foreningen Hydrogen Link Danmark Side 30 af 51

31 2.4.2 Mængde pr. optankning og tilbageværende rækkevidde Bilproducenternes motivation for 700bar påfyldning er at sikre en tilsvarende rækkevidde som konventionelle biler. Det gennemsnitlige NEDC forbrug for brintbiler i drift (eks. Hyundai og Daimler) er omkring 1kg/100 km hvilket afhængig af tankstørrelse kan give en rækkevidde på mere end 500 km (5,6 kg tank Hyundai). I LINK2009 såvel som andre internationale brint demonstrationsprojekter er et tilsvarende brugsmønster blevet iagttaget som med konventionelle biler dvs. at brugerne som oftest tanker når tanken er 30-50% tom. Figuren nedenfor viser gennemsnitlig tanket brint for forskellige internationale projekter (inklusiv LINK2009) og den tilbageværende rækkevidde inden optankning. Som det ses er den gennemsnitlige tankstørrelse i brintbiler steget over årene fra 2,6kg (USA) til 5,6 kg i seneste HyTEC projekt i Danmark. Hvis TH!NK køretøjerne (1,7kg) ikke medtages i H2MOVES og LINK2009 projekterne er størrelsen for de resterende køretøjer (Daimler og Hyundai) også steget i de nævnte projekter. Selvom tankstørrelsen stiger er den gennemsnitlige state-of-charge før optankning faldende hvilket kan indikere at slutbrugere i takt med at de vænner sig til brintbiler og der kommer flere tankstationer dermed tør køre tanken mere tom. Stigningen i tankstørrelsen på de seneste brintbiler gør dog alligevel at den tilbageværende rækkevidde i tanken (før optankning) er steget til omkring 200km (fra 124km som laveste) - hvilket kan indikere at slutbrugere altid ønsker at have en tilstrækkelig fleksibilitet og kørefrihed uden at kommen i en kritisk mangel på rækkevidde eller mulighed for spontan langdistance kørsel. I de kommende år forventes tankstørrelsen ikke at stige nævneværdigt da 5-6kg er tilstrækkelig til km rækkevidde. Hertil kommer at en stigende brændselscellevirkningsgrad vil bidrage til at øge rækkevidden uden at øge tankstørrelsen. Foreningen Hydrogen Link Danmark Side 31 af 51

32 2.4.3 Tankstation driftsstabilitet Brint tankstationen i Holstebro har haft en gennemsnitlig tilgængelighed på 89% målt over 24 timer fra juni 2011 August Tankstationen var den første dansk udviklede 700bar tankstation hvorfor de første måneder bød på en del teknisk indkøring og justering de seneste 12 måneder har tilgængeligheden været %. Tilgængelighed er defineret som nedetid (ikke-tilgængelighed) fraregnet normal og planlagt service. Bemærk at nedetid i langt de fleste tilfælde ikke sammenfalder med en faktisk optankning. I stedet indikerer en højere tilgængelighed mindre risiko for at en bruger oplever at ankomme til tankstationen hvor der ikke kan tankes. En del nedetid skyldes også situationer som opstår i løbet af natten og som rettes den efterfølgende morgenen dvs. før de fleste optankninger sker senere på dagen. Nedetid (ikke-tilængelig) i de første måneder skyldes primært forskellige sensor og komponent fejl samt indkøring af software, styring og selve brint køleanlægget. I tredje kvartal af 2012 gennemførtes en større teknisk opdatering og service på tankstationen med henblik på at øge tilgængeligheden baseret på tekniske erfaringer fra driften hidtil. Siden da er tilgængeligheden øget til gennemsnitlig %. For at øge brugeroplevelsen er der oprettet en SMS service hvor man kan modtage besked om tankstationens status og tilgængelighed inden man kører dertil. Foreningen Hydrogen Link Danmark Side 32 af 51

33 3. Fremme af standarder, lovgivning & procedurer I LINK2009 er der blevet arbejdet målrettet med fremme af standarder, lovgivning og procedurer indenfor anvendelsen af brint til transport. I løbet af projektperioden er der sket store fremskridt hen imod mere formaliserede og standardiserede processer for både biler og tankstationer. 3.1 Implementering af internationale standarder for brint til transport Demonstrationsaktiviteterne i LINK2009 har sikret de første erfaringer i Danmark med implementering af internationale industri standarder for brint til transport. Aktører indenfor den internationale brint og brændselscelle industri har i adskillige år arbejdet aktivt med udvikling af standarder for særligt brint til transport. Der er primært tale om frivillige standarder som har tilslutning fra en bred kreds af industriaktørerne, herunder de større bilproducenter og energiselskaber og dermed agerer som de facto krav i industrien. Der er således ikke konkurrerende stander i brug i industrien men i stedet bred enighed. Omfanget af implementerede standarder har generelt et tilstrækkeligt niveau for påbegyndelsen af markedsintroduktion.. Der arbejdes dog stadig på enkelte områder herunder påfyldningsnøjagtighed hvor der er behov for offentlig regulering/lovgivning. Et nyt EU projekt HyAC under dansk ledelse er netop opstartet som skal komme med anbefalinger til en evt. opdatering og inkludering af brint i MID EU direktivet for nøjagtighed af brændstofspåfyldning i 2016 ( Nedenfor er listet nogle af de væsentlige standarder i relation til brint optankning. Foreningen Hydrogen Link Danmark Side 33 af 51

34 3.2 Øget erfaring med myndighedstilladelser for brint tankstationer Etableringen af brint tankstationen i Holstebro i projektet har bidraget til at udbygge tidligere erfaringer med opnåelsen af myndighedstilladelser for brint tankstationer, herunder bygge- og driftstilladelser. Ansøgningsdokumenter og dialogprocesser med myndigheder er blevet mere strukturerede igennem LINK2009 processen ligesom at den også dækker 700bar. Særlig fokus har været på at sikre dialog på tværs af kommuner og brandmyndigheder som har været involveret i godkendelsesprocesser med henblik på at dele erfaringer. Danmark er således et af de lande i verden med den hurtigste behandlingstid for myndighedstilladelser til brint tankstationer. Figuren nedenfor illustrerer processen. Der er ikke specifik lovgivning for brint tankstationer i Danmark. En tankstation skal dog altid overholde gældende lovgivning og direktiver for tekniske anlæg og gasser. Selve byggetilladelsen udstedes af den lokale kommune og følger samme proces som andre byggesager. Kommunen forestår også involveringen af det lokale brandvæsen for en sikkerhedsvurdering i forbindelse med udstedelsen af en driftstilladelse. Beredskabsstyrelsen kan involveres på dialogbasis men godkendelse er i udgangspunktet ikke nødvendig, men mindre at oplaget af brint overstiger en vis mængde (hvilket ikke er tilfældet for størrelsen brint tankstationer i dag). Seks kommuner i Danmark har således p.t. erfaringer i udstedelse af tilladelser til brint tankstationer: Holstebro Herning København Ringkøbing-skjern Hobro Vejle Foreningen Hydrogen Link Danmark Side 34 af 51

35 3.3 Anvendelse af nyt EU forordning for godkendelse af brintbiler I løbet af projektperioden har EU vedtaget en forordning for typegodkendelse af brintbiler i Europæiske lande. Forordningen har bl.a. bidraget til at fastlægge godkendelsesprocessen for TH!NK brintbilerne i LINK2009 projektet samt de nye brintbiler fra Hyundai. For TH!NK bilerne blev der foretaget en enkeltgodkendelse (pr. bil) af Trafikstyrelsen med udgangspunkt i bl.a. føromtalte EU forordning. For brintbiler som har dokumentation for overholdelse af EU forordningen (typegodkendelse) er der ikke behov for en særlig tilladelse fra Trafikstyrelsen. Selvom EU forordningen er vedtaget og godkendelsen af brintbiler i EU lande er standardiseret er Danmark blandt et af de lande i verden hvor processen er hurtigst. Bortset fra 1-2 ugers ansøgningsproces om fritagelse for registreringsafgifter ved SKAT er processen for brintbiler i Danmark den samme som for konventionelle biler. Foreningen Hydrogen Link Danmark Side 35 af 51

36 3.4 Beredskabsvejledninger for brintbiler og brinttankstationer LINK2009 projektet har i projektperioden bidrag med input til udarbejdelsen af beredskabsvejledninger fra Beredskabsstyrelsen for henholdsvis elkøretøjer (inklusiv brintbiler) og brint tankstationer. Vejledningerne giver information og anbefalinger til brandmyndigheders håndtering af indsatsen i tilfælde af uheld med elkøretøjer og brinttankstationer. Beredskabsstyrelsen: Vejledning for indsats ved uheld med elkøretøjer 0om%20indsats%20ved%20uheld%20med%20elk%C3%B8ret%C3%B8jer.pdf Beredskabsstyrelsen: Vejledning Redningsberedskabets indsats på brint-forbrugstankanlæg ng%20om%20indsats%20p%c3%a5%20brintforbrugsanl%c3%a6g.pdf Foreningen Hydrogen Link Danmark Side 36 af 51

37 4. Sikring af nye projekter & markedsplanlægning LINK2009 projektet har inkluderet en dedikeret indsats for at sikre igangsættelsen af nye F&U og demonstrationsprojekter indenfor brint til transport i Danmark samt udarbejdelsen af en langsigtet roadmap for markedsintroduktion. 4.1 F/U/D projekter indenfor brint til transport LINK2009 projektet har fortsat tidligere bestræbelser på at sikre en fortsat stærk dansk aktivitetsniveau indenfor forskning, udvikling og demonstration af brint teknologier til transport. Siden 2007 er F/U/D projekter med et budget på mere end 270 millioner kr. blevet iværksat indenfor brint til transport i Danmark, jf. nedenfor. Foreningen Hydrogen Link Danmark Side 37 af 51

38 4.2 Roadmap for markedsintroduktion af brint i Danmark Som forberedelse for en markedsintroduktion af brintbiler er der som en del af LINK2009 blevet udarbejdet en Roadmap for brint til transport i Danmark. Roadmappen er navngivet Brint2050 og beskriver perspektiverne for brint til transport frem mod Roadmappen tager udgangspunkt i en mulig andel af brintbiler i den danske bilpark i 2050 på 50% og de afledte effekter for indfrielsen af de energipolitiske målsætninger for fossil uafhængighed, og ikke mindst det betydelige potentiale for dansk eksport af brint og brændselscelle teknologi og afledte arbejdspladser. Ligeledes er bidraget fra brint til transport i forhold til balancering af en øget andel af fluktuerende vedvarende energiproduktion analyseret. Roadmappen blev offentliggjort i december 2011 og er blevet præsenteret for adskillige ministre, politikere og offentlige og private aktører. Roadmappen kan findes her: Med Roadmappen er der blevet opbygget både metodikker, modeller og erfaring i at foretage markedsudrulningsanalyser for brint. Der arbejdes således på en opdatering af Roadmappen i løbet af Foreningen Hydrogen Link Danmark Side 38 af 51

39 5. PhD projects DTU Mechanical Engineering (English) 5.1 Introduction As part of the LINK2009 project the department of Mechanical Engineering at the Technical Danish University (DTU) has conducted two PhD projects within respectively design and development of fuel cell systems and design and optimization of hydrogen refueling stations. In LINK2009 two PhD students were educated within the field of fuel cell systems and hydrogen re-filling stations, respectively. Abid Rabbani started on April 2009 and Erasmus Rothuizen on October Abid worked on WP7; novel hybrid power systems and working on dynamic of the fuel cell systems and successfully appointed PhD on May Erasmus is working on WP8; hydrogen refueling dimensioning model and is supposed to deliver his thesis on October Project activities on the packages are mentioned below. For each student separate two hours was conducted every week in the two first years of the project. Afterwards it was decreased to 1.5 hours for each. Depending on the need, additional time was also conducted for general discussing, preparing and writing papers, programming, solving eventual problems, discussing the obtained results, etc. Therefore, sometimes the conducted time could be more than three-four hours per week. Further, the students were brought in contact with H2Logic for learning how their fuel cell system and refilling station are designed and how these systems are working. The students were in contact with two separate groups within the company, each group working on the respective field of fuel cell systems and refilling stations. For each students separate meeting were arranged in Herning and for each of them separate contact person at H2Logic are conducted. Based on the need the students contact their respective contact person via telephone regularly. The supervisor (Masoud Rokni) gave two necessary PhD courses for each students (four in total); Modeling, building and designing fuel cell systems for both Abid and Erasmus but on separate time period since the students did not started their PhD program at the same time. As the title suggest, the students studied different types of fuel cells in depth and learned how to model, simulate and calculate fuel cell systems. Another course called Advanced power plants was given to Abid only, in which both teaching and a design project ware included. Through this course the student learned who design, model and simulate different fuel cell systems. A third course called Advanced heat transfer was given to Erasmus only, in which teaching, solving problems as well as a design project was included. Through this Foreningen Hydrogen Link Danmark Side 39 af 51

40 course the student learned how calculate the heat transfer inside the hydrogen tank and how to account the heat losses from the tank to the environment. Thus, the design projects were conducted in a way that they were related to the respective project and field of research. Therefore, the design projects helped the students to improve their knowledge on modeling and simulating own projects. Both students have passed all the necessary courses planned for their study, although each student passed 30 ECTS points. Depending on the field of study the taken courses were slightly different from each other. Both students have also helped the section on assisting the courses provided at DTU, and giving some lectures. The PhD Students will finalize their education by end of Below is provided a preliminary reporting of results for each PhD at this stage. 5.2 PhD: Novel Hybrid Power Systems The current PhD project (by Abid Rabbani) is aimed at investigation of fuel cell transients and the research is directly collaborated with H2Logic A/S, which is one of the industrial partners involved in integration of fuel cells in material handling vehicles. In this project three peer reviewed journal manuscript were written and published in the international journals of SETA (Sustainable Energy Technology and Assessment), Green Energy and Applied Energy. The last one is under press. Further, Abid was also a coauthor in another journal paper published in Applied Energy. Additionally, one peer reviewed conference paper was produced and presented at SEEP2012 conference in Dublin. The student was working with Aspen Dynamic and Aspen Modeler software and he implemented new models (fuel cell, humidifier, exergy, etc.) into the software for his own simulations. The PhD student was in regular contact with the fuel cell group at H2Logic for collecting necessary input data to be fed to the simulation program developed at DTU. This ensured that the model developed at DTU was exactly matching the system developed at H2Logic and the results obtained would thus be in benefit for H2Logic. Some of the obtained results are attached here. The aim of this dissertation was to investigate the dynamic behavior of a PEMFC system in order to improve system efficiency when it is operating at different loads and operating conditions. One of the objectives was to identify components that are not responding properly at different operating conditions, and finally, recommending new operational strategies for different operating scenarios. Foreningen Hydrogen Link Danmark Side 40 af 51

41 The abovementioned objectives were achieved by indulging in the following aspects of the current research work: Development of a dynamic PEMFC stack model. Implementation of controls for the fuel cell system. Exergy analysis of the fuel cell stack. Start up and transitory load change analysis. Water and thermal management of the fuel cell stack. Investigation of species crossover across the fuel cell membrane. Analysis of anode purge strategies at different operating conditions. A complete PEMFC model including all aspects of fuel cell modeling such as IVcurve, activation loss, ohmic loss, concentration loss, water crossover and nitrogen crossover were included. Figure 1. Comparison of calculated polarization curve compared to the corresponding data from the manufacturer (Ballard). The accuracy of the model is presented in Fig. 1 which depicts adaptation of the devised model corresponds to the polarization curve obtained from the data provided by the manufacturer (Ballard Mark9, SSL, 2008) associated with the given PEMFC stack. As suggested by the manufacturer, stack temperature range of C has been used in simulations of the current system. As shown the model exactly matches the cell voltage for different current densities reported by the manufacture. Layout of the PEMFC system with all components is shown in Fig. 2. The system comprises a PEMFC stack, air compressor, humidifier, pumps, heat exchangers and radiator for the cooling circuit, flow valves and controllers. Hydrogen from storage tank is regulated by a control valve into the fuel cell anode. On the cathode side, compressed air which is fed into stack is cooled and humidified prior to its entrance into fuel cell flow fields. Since the stack is not operated at dead-end mode, a higher Foreningen Hydrogen Link Danmark Side 41 af 51

42 fuel stoichiometry is maintained. Unused fuel from anode exhaust is recirculated back to the anode inlet via a recirculation pump. Recycling of the exhaust stream eliminates the need of fuel humidifier as it holds enough water to humidify the fuel. Liquid water present in the anode exhaust is collected in a water trap, whereas the remaining water present in the stream is purged with the other gases by a solenoid valve before mixing with the inlet stream. Figure 2. Schematic layout of the PEMFC system Main contributions of the suggested model are attributed to system response methodology, which incorporates stack thermal behavior in addition to fuel cell electrochemistry, water crossover, mass and energy balances. It is observed that system efficiency and voltage output are higher at low power start ups but for the fuel cell stack it takes longer time to reach stable operating conditions. Furthermore, air radiator consumes more power at high currents once the system is stable and due to this fact, system efficiency is reduced. In addition, it is shown that cathode inlet water levels are adequate enough to humidify fuel stream, which is recirculated into the anode. Finally, amount of liquid water in the cathode outlet is considerably higher, at high current density start ups, while water removal from cathode exhaust requires additional attention at low stack operating temperatures. While high start up current densities cause issues at cathode, humidity levels increase faster reducing the dry cell operating times. A system requires an effective control strategy to regulate system parameters and operating conditions to ensure a stable and effective operation. Proportionalintegral (PI) controllers, which are widely used in industrial control systems, are employed to regulate different components and flow streams. Key parameters to be controlled in the proposed system are reactant inlet stoichiometries, inlet pressures, coolant inlet and operating temperatures of the stack. While the amount of Foreningen Hydrogen Link Danmark Side 42 af 51

43 oxygen consumed depends on the stack current, the amount of oxygen supplied to a fuel cell is directly related to the blower power. Therefore, an algorithm based on the above figure is developed to be the process variable for PI controller, which regulates blower power to maintain the desired oxygen ratio. Similarly, an algorithm for controlling hydrogen flow is devised along with a PI controller, which regulates the control valve opening for optimal fuel supply. Figure 3 describes the process and manipulated variables implemented in the control scheme. Temperature in the stack can be controlled by coolant flow rate which acts as an input signal and is adjusted by the PI controller. Figure 3. Basic control blocks for the PEMFC system. For PEMFC membranes, high proton conductivity and low ionic resistance has been achieved by directing significant efforts towards minimizing membrane thickness which subsequently promotes water crossovers across it to humidify the anode side of the fuel cell. Moreover, high power density is also attributed to the membrane thickness in addition to GDL and stack assembly. Limitations for physical stability of the cell and gas crossovers have to be balanced by selection of a membrane with reasonable thickness. It is however reported by in the literature that membrane thickness and equivalent weight does not considerably affect the gas permeability coefficients, but influence of water content in the membrane is significant enough. In fact N2 crossover is the sum of two parallel processes; gas diffusion through polymer and water phase of the ionomer respectively. Foreningen Hydrogen Link Danmark Side 43 af 51

44 The model developed here is able to predict nitrogen crossover in good agreement with the design validation data of the stack. The results exhibit that with pure recirculation, voltage and system efficiency declines due to nitrogen accumulation in fuel cell. Different purging methodologies were simulated to address hydrogen dilution issue at reaction sites, see Fig. 4. Anode bleed out of 3% is found to be the limit for prevention of N2 buildup and retains the concentration levels to less than 1%. Also, cell voltage degrades linearly with N2 buildup and rejuvenates at purge sequences. An alternate strategy for automatic initiation of anode recirculation purge by employing nitrogen detectors was simulated. Using the same purge time for various cases, it is shown that purge interval is lowered for low currents mainly due to low H2 residual flows rates. Also, H2 wastage is lowest when the system is operating with automatic purging. Moreover, during transient load changes, automatic purge catered well to prevent nitrogen levels from rising when compared to a fixed purge interval strategy. This method has proven to be feasible for predicting gas crossovers during purge sequences at different loads and can be used as a base for optimizing and development of anode purge strategies for PEMFC systems. a) b) Figure 4. N 2 levels for different bleed fractions at anode inlet and (b) Composition of bleed stream from system start-up Different start-up cases were investigated to analyse the system efficiency, net power output and auxiliary power consumptions. Currents of 60 and 100 A are applied for two start-up scenarios. Overall efficiency of the system is as much affected by blower and radiator fan, as by the fuel cell stack itself. Fig. 6b, shows that at high current start-ups, power generated from the stack increases. However, efficiency of the system decreases. As can be seen in the figure, system efficiency decreases from 55% to 50% when applied current is changed from 60 to 100 A. It is observed that system efficiency and voltage output are higher at low power start-ups but for the fuel cell stack it takes longer time to reach stable operating Foreningen Hydrogen Link Danmark Side 44 af 51

45 conditions. Also, slow temperature controls as opposed to fast electrochemical changes, affect fuel cell stability. Furthermore, air radiator consumes more power at high currents once the system is stable and due to this fact, system efficiency is reduced. In addition, it is shown that cathode inlet water levels are adequate enough to humidify fuel stream, which is recirculated into the anode. Finally, amount of liquid water in the cathode outlet is considerably higher, at high current density start-ups, while water removal from cathode exhaust requires additional attention at low stack operating temperatures. Thus, the presented model can be used for optimizing and designing operational strategies for PEMFC systems for automotive applications. Figure 5. System efficiency and stack power (a) at start-up current of 60A (b) at start-up current of 100A. Foreningen Hydrogen Link Danmark Side 45 af 51

46 5.3 PhD: Hydrogen Refueling Dimensioning Model This PhD project (by Erasmus Rothuizen) aims at a dynamic model for developing, analyzing and optimizing the thermodynamics and design of hydrogen refueling stations. The model is based on Dymola software and incorporates discrete components. A comprehensive program has been developed which enables simulating hydrogen refilling stations under different conditions. Some obtained results are also attached here at the end of the report. Close communication with the refilling station group at H2 Logic A/S ensures collecting relevant data as input for the simulation program developed at DTU. In this project two conference papers have been produced, one was presented at WHEC2012 Conference in Toronto and another one will be presented next month in SEEP2013 in Maribor (Slovenia). Further, one journal manuscript has been published in the international journal of Hydrogen energy. Another journal manuscript is under preparation which will be submitted for publication very soon. In addition, Erasmus spent his external research at the University of British Columbia (Vancouver) for about three and half months. Different refueling station designs were simulated and compared. The modeling results indicate that pressure loss in the vehicle s storage system is one of the main factors determining the mass flow and peak cooling requirements of the refueling process. The design of the refueling station does not influence the refueling of the vehicle when the requirements of the technical information report J2601 from Society of Automotive Engineers are met. However, by using multiple pressure stages in the tanks at the refueling station (instead of a single high-pressure tank), the total energy demand for cooling can be reduced by 12%, and the compressor power consumption can be reduced by 17%. The time between refueling is reduced by 5%, and the total amount of stored hydrogen at high pressure is reduced by 20%. A hydrogen refueling station is a high-pressure system in which the pressure and temperature of the hydrogen changes over time in the different components. A diagram for a conceptual hydrogen refueling station is shown in Fig. 6. It is a simplified model designed to show the thermodynamic evolution over time. Foreningen Hydrogen Link Danmark Side 46 af 51

47 Figure 6 - Simple hydrogen refueling station, reference model. The model has only one hydrogen tank with a pressure of 90 MPa at the hydrogen refueling station. The APRR (Average Pressure Ramp Rate) is controlled at the station outlet. However, the pressure reduction valve is placed before the heat exchanger, hence, the reduction valve compensates for the pressure losses between itself and the nozzle. Because the pressure loss in the hydrogen storage system is different for different vehicle models, it is impossible to predict it in general, though it is not allowed to exceed 20 MPa at any time. The thermodynamics of a full refueling event according to J2601 are shown in Fig. 7. The temperature and pressure at different locations are plotted and correspond to the numbers assigned in Fig. 6: the tank outlet of the hydrogen refueling station (1), before and after the reduction valve (2 and 3), after the heat exchanger (4), at the inlet to the tank in the hydrogen storage system (5) and in the tank in the hydrogen storage system (6). These points were identified as critical locations in the overall system. Figure 7a shows the temperatures throughout the system. The temperature at the outlet of the tank (T1) at the hydrogen refueling station decreases as mass is removed. The temperature increases across components where there are pressure losses present; these increases are due to the negative Joule-Thomson coefficient of hydrogen and are especially significant across the reduction valve (point 2-3). The temperature rise (point 4-5) is parabolic because the pressure drop is a function of the mass flow; the temperature rise is therefore due to the Joule-Thomson coefficient. The hydrogen gas temperature coming into the tank at the hydrogen storage system is much lower than the hydrogen gas temperature inside the tank; this is due to the heat of compression inside the tank. Foreningen Hydrogen Link Danmark Side 47 af 51

48 Figure 7 - The thermodynamics of hydrogen refueling Figure 7b shows the pressures through the system. The pressure out of the tank at the hydrogen refueling station decreases as mass leaves the tank. Conversely, the pressure increases in the hydrogen storage system tank due to mass being transferred to it. Figure 7c shows the mass flow of the hydrogen and the demand for cooling the hydrogen to 40 C. Because the system is fueled with an APRR, the mass flow varies depending on the back pressure in the hydrogen storage system; this will be explained in more detail in section 3.2. The cooling demand is a function of the mass flow and enthalpy. It is very similar to the mass flow curve, although it peaks earlier due to a higher enthalpy. The enthalpy is highest at the start and decreases during the refueling because mass is leaving the tank at the hydrogen refueling station, reducing the pressure and decreasing the temperature. Figure 7d shows the gas temperature development in both the tank at the hydrogen refueling station and the tank in the hydrogen storage system over a period of an hour, starting with a refueling. The temperature either increases or decreases rapidly during the refueling. The thermal conductivity of the carbon fiber wrapping is low, and Foreningen Hydrogen Link Danmark Side 48 af 51

49 therefore, it takes a long time before the tanks come back to ambient conditions after refueling (with no mass leaving or entering). A more comprehensive refueling station may consist of three tanks at the refueling station in cascade as shown in Fig. 8. Such cascade system may save significant amount of energy. Figure 8. Cascade fueling station. Figure 9. The thermodynamics of a cascade filling. The temperature elevation of such cascade filling system can be observed in Fig. 9. Figure 9b shows the pressures in the system. The pressures out of the tanks at the Foreningen Hydrogen Link Danmark Side 49 af 51

50 hydrogen refueling station are lower for the two first tanks in the cascade filling, which naturally results in a lower pressure decrease across the reduction valve. Compared to Fig. 7b, it can be observed that the pressures after the reduction valve are the same for both a single tank and three tanks. Because the pressure difference between the tank at the hydrogen refueling station and the hydrogen storage system tank is lower, the heating up of the hydrogen due to the Joule-Thompson effect is also lower, Fig. 9a. By comparing the pressures, temperatures and mass flows in the hydrogen storage system with the ones in Fig. 7, it can be observed that cascade filling has no effect on the hydrogen storage system, which proves the point that the design of the hydrogen refueling station does not influence the hydrogen storage system. Figure 8 generally shows cascade filling and its thermodynamics, demonstrating that multiple tanks lower the pressure losses and the heating up of the hydrogen without compromising the refueling of the tank in the hydrogen storage system. The results show that the pressure loss in the hydrogen storage system has a significant impact on the hydrogen refueling process in terms of mass flow, cooling demand and storage dimensioning. The cooling demand is 35% lower for a high pressure loss hydrogen storage system than for a system with almost no pressure loss. The pressure losses and the design of the station do not influence refueling into the hydrogen storage system as long as the station fulfills the SAE TIR J2601. The total mass that needs to be stored to perform a 7-kg refueling of a vehicle is kg in a single tank at 90 MPa or kg distributed across three tanks of 45 MPa, 65 MPa and 91 MPa. Thus, the fueling only requires approximately 6 kg, which means that the rest of the hydrogen only has the function of keeping the pressure up in the tanks and can therefore not be used for refueling. The savings in the total hydrogen mass between a single and three tanks at the hydrogen refueling station is 26.6 kg, approximately 20% of the total mass stored in the single tank system. The power needed to run the compressor for refueling the three tanks instead of a single tank is approximately 17% lower. The time difference for refueling a single tank or three tanks is 23 s, corresponding to a 5% saving when refueling using the three tank system. The refrigeration facility is also influenced by the number of and pressure in the tanks at the hydrogen refueling station. Using three tanks gives a savings of 12% of the cooling capacity needed for the single tank system, though the peak cooling demand is approximately 5% higher using the cascade filling. Additional conclusions will be available once the second journal manuscript is finalized and sent for publication. The student is investigation more comprehensive refueling station with many tanks involved, up to 7 tanks. Total energy saving (including cooling effect) is under investigations. E.g. three tanks cascade system will be compared with four tanks cascade system and total energy saving will be calculated. Foreningen Hydrogen Link Danmark Side 50 af 51

51 5.4 List of Publications 1. Rabbani A. Dynamic performance of a PEM Fuel Cell System, PhD thesis, DTU, Mechanical Engineering, Lyngby, Denmark. 2. Rabbani A. and Rokni M., 2013, Dynamic characteristics of an automotive fuel cell system for transitory load changes, SETA (Sustainable Energy Technology and Assessment), Vol. 1, pp Rothuizen E.D., Merida W., Rokni M. and Wistoft-Ibsen M, 2013, Design and Optimization of Hydrogen Re-fueling Stations, Hydrogen Energy, Vol. 38, Issue 11, pp Rabbani A., Rokni, M., Hosseinzadeh, E. and Mortensen H.H., 2013, Start-up Analysis of a PEM Fuel Cell System in Vehicles, Int J. Green Energy, Vol. 11, pp Rabbani, A and Rokni, M., 2013, Effect of nitrogen crossover on purging strategy in PEM fuel cell systems, Applied Energy, in press. 6. Hosseinzadeh E., Rokni, M., Rabbani A. and Mortensen H.H., 2013, Thermal and water management of Low Temperature Proton Exchange Membrane Fuel Cell in fork-lift truck power system, Applied Energy, Vol. 104, pp Rabbani, R.A. and Rokni M., 2012, Dynamic Simulation of a Proton Exchange Membrane Fuel cell System for Automotive Applications, 5th International Conference on Sustainable Energy and Environmental Protection SEEP2012, 5 8 June, Dublin City University, Dublin, Ireland, ISBN: , pp Rothuizen E. D., and Rokni, M., 2013, Dynamic Simulation of Refuelling Hydrogen for Personal Transportation, WHEC2012 World Hydrogen Energy Congress, 4 8 June, Toronto, Canada. Foreningen Hydrogen Link Danmark Side 51 af 51