Zero-emission hydrozinemotor voor mobiele bouwmachines (2021)

Doel

Het doel van het project is de ontwikkeling van een modulaire en schaalbare hydrozinemotor die geschikt is voor toepassing in diverse mobiele bouwmachines. Deze innovatieve hydrozinemotor zal het mogelijk maken om waterstof op veilige wijze te winnen uit mierenzuur, en dit vervolgens in te zetten voor de aansturing van mobiele bouwmachines. Het ontwerp van de te ontwikkelen hydrozinemotor wordt o.a. afgestemd op de space claims, verbruiksprofielen (nominaal- en piekvermogen), maximaal gewicht en de vereiste geschiktheid voor trillingen en hellingshoeken voor zowel graafmachines als voor shovels en hijskranen. De technologie is tot dusver uitsluitend stationair gebruikt (aggregaten). Naast de ontwikkeling van een mierenzuurpakket dat geschikt is voor mobiel gebruik, dient een fuel cell stack te worden ontwikkeld om een vermogen van 100 kW te kunnen leveren. 

Korte omschrijving van de activiteiten

De activiteiten binnen het project zijn gericht op: 

1. Technisch projectmanagement 

2. Opstellen van specificaties 

3. CAD-design en selectie van onderdelen 

4. Ontwikkeling en testen van prototype 

Verschillende eindgebruikers leveren gedurende het project input m.b.t. de specificaties en hun behoeften. Deze partijen hebben grote interesse om te gaan werken met de technologie van DENS. Enkelen hebben hiervoor reeds een intentieverklaring getekend. 

Resultaten

Werkpakket 2: Opstellen specificaties 

Binnen het project heeft het projectteam een reeks van machines geanalyseerd en berekend of deze uitgerust kunnen worden met een 100kW Hydrozine motor. Er zijn verschillende modellen bestudeerd en er zijn berekeningen gemaakt welke modellen voorzien zouden kunnen worden met deze ontwikkeling. De modellen die met deze oplossing emissie-loos kunnen worden zijn te vinden in hoofdstuk 2 van dit document. 

Werkpakket 3 & 4: 

Naast het in kaart brengen van de diverse modellen waarin het systeem kan worden ingebouwd is er ook al een grote ontwikkeling behaald met betrekking tot de hardware. Er is een universeel accu pakket ontwikkeld dat opgeschaald kan worden van 72kWh (2 lagen) naar 145kWh (4 lagen) door middel van een modulaire opbouw. 

Dit pakket vormt de basis van het 100kW systeem doordat het batterij pakket de uiteindelijke buffer is tussen het 100kW systeem en de machine zelf. 

Het 100kW reformer systeem, de kern van deze ontwikkeling, is vertraagd in ontwikkeling maar de nieuwe bevindingen zijn erg veel belovend. Door diverse optimalisaties lijkt het erop dat het reactorvolume factoren lager kan worden en dat de efficiëntie van de omzetting ook factoren is verbeterd. Dit kan een zeer positief effect hebben op de businesscase doordat het systeem goedkoper en efficiënter kan worden. Deze verbeteringen zijn op kleine schaal aangetoond en worden op dit moment op een grote schaal getest. Daarnaast moet de levensduur van deze verbetering ook langdurig worden getest. 

Externe ontwikkelingen 

 Naast de keuze voor serie geschakelde 20-25kW brandstofcellen kan er ook voor gekozen worden om één 100kW of grotere brandstofcel te selecteren. Er zijn echter geen brandstofcellen commercieel beschikbaar die standaard geschikt zijn voor onze kwaliteit waterstof. Daarom heeft DENS onderzoeken laten uitvoeren met betrekking tot het gas dat we produceren en het rendement van dit gas als we het toepassen in een beschikbare brandstofcel. Deze testen lieten zien dat het vermoedelijk mogelijk is om met een reformaatgas te werken; vervolgonderzoek wordt op dit moment gedaan om dit te bevestigen. De eerste resultaten zijn veelbelovend. 

 Vooruitblik 

De volgende stappen zijn het selecteren van de machine waarop we dit systeem gaan toespitsen voor de eerste prototype-toepassing. Zoals het er nu naar uit ziet zal het een Liebherr graafmachine worden, type 945. Naast deze selectie zullen ook de ontwikkeling van het reformer systeem en selectie van het brandstofcel-systeem belangrijke stappen zijn. Verder zullen aan de hand van het gekozen model de specificaties van de exacte “space-claim” van het systeem vastgezet worden. 

Locaties

• Helmond, Nederland (DENS Power B.V.)
• Oss (Urban Mobility Systems B.V.)