Standardleitfaden für Clean Energy

Weltweit wird kontinuierlich in Fahrzeuge mit Wasserstoff- und Erdgasantrieb sowie in die zugehörige Infrastruktur investiert. Damit diese Technologien ihr volles Potenzial entfalten können, müssen hochleistungsfähige Komponente ausgewählt und spezifiziert werden, die kleinmolekulare Gase über die gesamte Lebensdauer des Fluidsystems effektiv handhaben können. Aber woher weiß man, welche Produkte für die jeweilige Anwendung zugelassen sind?

Für den zuverlässigen Betrieb von Produktionsanwendungen, virtuellen Pipelines, Tankstellen und Fahrzeugsystemen braucht es beispielsweise Dutzende von Fluidsystemkomponenten mit kleinen Nennweiten. Für eine verlässliche Leistung sollten sämtliche Komponenten umfassend getestet werden. Dieser Leitfaden unterstützt Sie bei der Auswahl der richtigen Komponenten, damit Sie kompetente Entscheidungen gemäß branchenspezifischen Prüf- und Dokumentationsanforderungen treffen können. Darüber hinaus erhalten Sie hier eine Übersicht über das vollständige Portfolio von Swagelok an Fluidsystemkomponenten mit kleinen Nennweiten. Alle Komponenten erfüllen die einschlägigen Prüfvorgaben für wasserstoff- und erdgasbetriebene Fahrzeuge.

Einfach erklärt: Normen rund um Clean Energy

Zwar gibt es keine weltweit einheitlichen Normen für saubere Transporttechnologien, aber es gibt eine Reihe von Normen, die einen erheblichen Einfluss auf die Branche haben. Bekannt und verbreitet sind vor allem die folgenden:

Normen rund um Wasserstoff

ECE R134. Diese Regelung der Wirtschaftskommission der Vereinten Nationen für Europa (UN/ECE) legt einheitliche Bestimmungen für die Genehmigung von Kraftfahrzeugen und Kraftfahrzeugbauteilen hinsichtlich der sicherheitsrelevanten Eigenschaften von mit Wasserstoff und Brennstoffzellen betriebenen Fahrzeugen fest. Sie umfasst Spezifikationen für Fahrzeuge, die mit komprimiertem gasförmigem Wasserstoff angetrieben werden, darunter auch Fahrzeuge mit Brennstoffzellen und Verbrennermotoren.
HGV 3.1. Diese Norm legt die Anforderungen für Fluidsystemkomponenten für Fahrzeuge fest, die mit komprimiertem gasförmigem Wasserstoff angetrieben werden. Sie gilt für Systeme mit Betriebsdrücken von 25 MPa, 35 MPa, 50 MPa sowie 70 MPa und beinhaltet Vorgaben zur Druckbeständigkeit, Leistung sowie zu den sicherheitstechnischen Eigenschaften der betreffenden Komponenten.
HGV 4.1. Diese Norm legt die Anforderungen für den sicheren Betrieb, die robuste und langlebige Auslegung sowie die Leistungsprüfung der mechanischen und elektrischen Komponenten von neu gebauten Wasserstoffversorgungssystemen für Fahrzeuge fest. Dabei werden auch solche Produkte zugelassen, die über die festgelegten Vorgaben hinausgehen.
ISO 12619-1:2014. Diese Norm umfasst die allgemeinen Anforderungen und Definitionen für die Nutzung von komprimiertem gasförmigem Wasserstoff und Wasserstoff-/Erdgasgemischen in Straßenfahrzeugen. Neben allgemeinen Auslegungsgrundsätzen werden darin auch die Anforderungen für Hinweise und Kennzeichnungen festgelegt. Die Norm gilt nicht für Komponenten von Flüssigwasserstoffsystemen, Kraftstoffbehälter, stationäre Gasmotoren, Befestigungsvorrichtungen für Behälter, Bauteile für das elektronische Kraftstoffmanagement sowie Betankungsbehälter.
ASME B31.3. Diese Norm zu ‚Process Piping‘ beschäftigt sich schwerpunktmäßig mit der Sicherheit und Zuverlässigkeit bei der Auslegung und beim Bau von Rohrleitungssystemen für zahlreiche Branchen. Sie beinhaltet Aspekte wie Werkstoffe, Schweißen, Löten, Wärmebehandlung, Umformung, Inspektionen, Prüfungen und Tests, Betrieb und Instandhaltung.
ASME B31.12. Bei dieser Norm zu ‚Hydrogen Piping and Pipelines‘ liegt der Schwerpunkt auf der Minimierung von Risiken im Hinblick auf die Entflammbarkeit und Leckage von Wasserstoff. Sie enthält spezielle Sicherheitsmaßnahmen und -abläufe, die in ASME B31.34 nicht in dieser Ausführlichkeit enthalten sind. Die Norm gilt für Rohrleitungen, die für den Transport von gasförmigem Wasserstoff sowie gasförmigen Wasserstoffgemischen und flüssigem Wasserstoff vorgesehen sind.
ASME B31.34. Diese Norm beinhaltet Vorgaben zu Flansch-, Gewinde- und Anschweißventilen für neu gebaute Anlagen. Sie umfasst Druck-Temperatur-Einstufungen, Abmessungen, Toleranzen, Werkstoffe, Anforderungen an zerstörungsfreie Prüfungen und Tests sowie Hinweise zur Kennzeichnung von gegossenen, geschmiedeten oder anderweitig hergestellten Ventilen, die zwischen oder an Flanschen installiert werden.
EG 79.¹ Diese Verordnung legt einheitliche Bestimmungen für die Typgenehmigung von wasserstoffbetriebenen Kraftfahrzeugen fest. Zudem werden die Anforderungen für die Herstellung von Pkws und Lkws mit Wasserstoffantrieb sowie der zugehörigen Komponenten und Systeme spezifiziert. Mit den in der Verordnung enthaltenen Vorgaben zu Auslegung, Bau und Leistung soll ein sicherer und zuverlässiger Betrieb von Fahrzeugen mit Wasserstoffantrieb sichergestellt werden.

¹Am 5. Juli 2022 wurde die Verordnung EG 79/2009 von der Europäischen Union aufgehoben. Bestehende EG79-Zertifikate behalten jedoch ihre Gültigkeit. Swagelok bietet Produkte an, die gemäß der Verordnung EG 79 getestet und entsprechend zertifiziert wurden.

Normen für CNG

ECE R110. Diese Regelung der UN/ECE gibt einheitliche Bestimmungen für die Zulassung spezieller Bauteile von Kraftfahrzeugen vor, in deren Antriebssystem komprimiertes Erdgas (CNG) verwendet wird. Sie umfasst zudem die Installation dieser Komponenten in den Fahrzeugen. Mit den in der Verordnung enthaltenen Vorgaben zu Auslegung, Bau und Leistung soll ein sicherer und zuverlässiger Betrieb von Fahrzeugen mit CNG-Antrieb sichergestellt werden.
NGV 3.1. Diese Norm legt die Anforderungen für Komponenten von CNG-Kraftstoffsystemen fest und gilt für Systeme mit Betriebsdrücken von 16.500 kPa, 20.700 kPa und 24.800 kPa. beinhaltet Vorgaben zur Druckbeständigkeit, Leistung sowie zu den sicherheitstechnischen Eigenschaften der betreffenden Komponenten.
NGV 4.1. Diese Norm legt die Anforderungen für Zapfanlagen für erdgasbetriebene Fahrzeuge fest und spezifiziert die mechanischen und elektrischen Eigenschaften von neu gebauten Betankungsanlagen für Erdgas. Dadurch wird sichergestellt, dass die Zapfanlagen in erster Linie dazu eingesetzt werden, um Methan direkt in den Kraftstofftank des Fahrzeugs abzugeben.
ISO 15500-1:2015. Diese Norm umfasst die allgemeinen Anforderungen und Definitionen rund um Komponenten für Kraftstoffsysteme mit komprimiertem Erdgas. Neben allgemeinen Auslegungsgrundsätzen werden darin auch die Anforderungen für Hinweise und Kennzeichnungen festgelegt. Diese Norm gilt für erdgasbetriebene Fahrzeuge nach ISO 15403-12. Sie gilt nicht für Komponenten von LNG-Systemen, Kraftstoffbehälter, stationäre Gasmotoren, Befestigungsvorrichtungen für Behälter, Bauteile für das elektronische Kraftstoffmanagement sowie Betankungsbehälter.
ASME B31.3. Diese Norm zu ‚Process Piping‘ beschäftigt sich schwerpunktmäßig mit der Sicherheit und Zuverlässigkeit bei der Auslegung und beim Bau von Rohrleitungssystemen für zahlreiche Branchen. Sie beinhaltet Aspekte wie Werkstoffe, Schweißen, Löten, Wärmebehandlung, Umformung, Inspektionen, Prüfungen und Tests, Betrieb und Instandhaltung.

Für Ingenieure und Anlagenplaner ist das wichtigste Kriterium jedoch nicht unbedingt die Zertifizierung selbst, sondern die Frage, ob eine vollständige Prüfung gemäß den Vorgaben aus der Norm durch ein unabhängiges Testlabor durchgeführt wurde. Unabhängig geprüfte Komponenten weisen dabei dieselbe (oder eine höhere) Leistungsfähigkeit wie vollumfänglich zertifizierte Komponenten auf.

Darüber hinaus eignen sich im industriellen Einsatz bewährte und von Lieferanten zertifizierte Komponenten gleichermaßen für den Einsatz als vollständig zertifizierte Produkte. Ingenieure und Anlagenplaner sollten bei der Spezifikation von Komponenten also ein Auge auf eine vollständige Prüfdokumentation und/oder einen bewährten Einsatz in der Branche haben.

Die Prüfung von Fluidsystemkomponenten deckt zahlreiche Leistungskriterien ab, darunter Korrosionsprüfungen, Berstprüfungen, hydraulische Prüfungen, Vibrationsprüfungen, Druckprüfungen und vieles mehr. Swagelok bietet hierzu entsprechende Dokumentationen, darunter:

Internationale Zertifizierungen/Listen: Vollständige Zertifizierung durch eine international benannte Stelle mit kontinuierlicher Überprüfung. Diese Zertifizierungen helfen Unternehmen beim Umstieg auf erneuerbare Energien und sorgen für eine Differenzierung innerhalb der Branche.

Prüfberichte von unabhängigen Dritten: Diese Berichte werden von externen Testlaboren erstellt, die von Regulierungsbehörden wie der US Environmental Protection Agency (EPA) anerkannt sind. Diese prüfen die Produkte und zertifizieren, dass sie den einschlägigen Normen entsprechen. Das Verfahren umfasst die Auswahl und Beschaffung der zu prüfenden Produkte sowie die Prüfung in einem externen Labor. Die Ergebnisse werden anschließend an die Regulierungsbehörde gemeldet. Nicht konforme Produkte werden entsprechend ausgeschlossen.

Zeugnisse: Hierbei handelt es sich um ein formelles Dokument, das die Einhaltung bestimmter Normen, Vorschriften oder vertraglich festgelegter Bestimmungen nachweist. Diese Dokumente können verschiedene Szenarien abdecken, darunter die Einhaltung von branchenüblichen Normen, Umweltvorschriften sowie vertraglichen Festlegungen. Zudem können die Zeugnisse Prüfungen nach verschiedenen Normen beinhalten.

Technische Berichte: In einem technischen Bericht wird beschrieben, wie eine bestimmte Reihe von Anforderungen, z. B. ASME B31.3, erfüllt wird. Auf Anfrage bei Ihrem autorisierten Vertriebs- und Servicezentrum erhältlich.

Erklärungen/Konformitätserklärungen: Produkte, für die Zeugnisse oder Prüfberichte von unabhängigen Dritten vorliegen, weisen in der Regel die gleiche Leistungsfähigkeit wie Produkte mit einer offiziellen internationalen Zertifizierung auf und können somit für Fahrzeugsysteme oder Zapfanlagen spezifiziert werden.

Einfach erklärt: Druckklassen

In Anwendungen mit sauberen Antriebslösungen wird Gas unter hohem Druck gespeichert und transportiert, um eine maximale Energiedichte zu erzielen. Erdgas wird bei einem Druck von 248 bar gespeichert. Für Wasserstoff gibt es jedoch zwei Druckklassen:

350 bar

In diese Druckklasse fallen Komponenten, die in Fahrzeugen mit geringerer Reichweite eingesetzt werden, z. B. Pkws. Der Nennbetriebsdruck liegt bei 350 bar. Die Produkte werden hinsichtlich ihres Nenndrucks geprüft, der dem maximal zulässigen Betriebsdruck von 437,5 bar für Fahrzeuganwendungen entspricht.

700 bar

In diese Druckklasse fallen Komponenten für Fahrzeuge mit größerer Reichweite, für die eine höhere Energiedichte erforderlich ist. Hierzu zählen z. B. Lkws und Busse. Der Nennbetriebsdruck liegt bei 700 bar. Die Produkte werden hinsichtlich ihres Nenndrucks geprüft, der dem maximal zulässigen Betriebsdruck von 875 bar für Fahrzeuganwendungen entspricht.

In den oben beschriebenen einschlägigen Normen und Zertifizierungen sind die Leistungsgrenzen für beide Druckklassen festgelegt. So kann eine Komponente beispielsweise die erforderliche dokumentierte Prüfleistung für 350 bar aufweisen, jedoch nicht für 700 bar. Bezüglich der erforderlichen Prüfdaten für jede Druckklasse gemäß Ihren Anforderungen halten Sie bitte Rücksprache mit Ihrem Lieferanten.

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