Zuverlässige CNG-Tankstellen bauen: Bewährte Strategien für Hochleistungs-Betankung

Drei Wege, wie kluge Fluid-System-Entscheidungen zu besseren CNG-Tankstellen führen

Chuck Hayes, Lead New Product Development Engineer, Swagelok, und Paul LeStrange, Technical Representative, Alternative Fuels, Swagelok San Diego

Schwerlast-LKWs, kommunale Busse und andere große Fahrzeuge wurden historisch mit Dieseldämpfen und schwarzen Abgasfahnen assoziiert.

Aber 2021 sind das veraltete Annahmen. Da Emissionsvorschriften weltweit strenger wurden, hat der Wettlauf um alternative Kraftstofflösungen für diverse Transportanwendungen entsprechend an Tempo aufgenommen. Erdgas (CNG) ist zu einem der prominentesten Alternativkraftstoffe geworden, indem es zuverlässige Leistung, Kosteneffektivität und drastisch reduzierte CO₂-Emissionen im Vergleich zu fossilen Brennstoffen bietet. Als Ergebnis haben sich CNG-Fahrzeuge auf Straßen und Autobahnen überall verbreitet.

CNGs Popularitätsanstieg wird anhalten. Bedenken Sie: Die US-Regierung verlängerte kürzlich den Alternative Fuel Infrastructure Tax Credit. Laut dieser Verlängerung ist Betankungsausrüstung für Erdgas – und diverse andere Kraftstoffe – installiert bis 31. Dez. 2021 für einen Steuergutschein von 30 % der Baukosten berechtigt. Ähnliche Anreize gibt es weltweit, und sie haben den Bau eines zuverlässigen Tankstellennetzwerks angeregt, das CNG im großen Maßstab zunehmend tragfähig macht.

Um diese Chancen optimal zu nutzen und eine zuverlässige CNG-Tankstelleninfrastruktur für öffentliche und Flottennutzung zu schaffen, müssen Bauherren berücksichtigen, wie sie den Bedarf an schnellem Bau mit Sicherheit und Integrität der Betankungsausrüstung balancieren. Bei der Beschaffung von Fluid-System-Komponenten für CNG-Betankungsausrüstung sollten diese drei Dinge berücksichtigt werden:

#1: Effizienz und Systemintegrität mit vormontierten Systemen maximieren

Eine typische CNG-Tankstelle besteht aus einem komplexen Netzwerk von Rohrleitungen, Ventilen und anderen Komponenten, die für den Transfer von Druckgas von einer Großquelle zum Fahrzeug verantwortlich sind. Auf diesem Weg wird das Gas auf den nötigen Druck komprimiert, via Prioritätspanels und Ventile zu einzelnen Pumpen und Schläuchen verteilt, dann über ein spezialisiertes Ventil mit dem Fahrzeug verbunden.

Komplette, vorgefertigte Fluid-Systeme können professionell vormontiert werden, bevor sie vor Ort ankommen – was den Bauprozess beschleunigt und sicherstellt, dass die Montage korrekt durchgeführt wurde.

Design und Montage dieser Systeme erfordern spezifisches Wissen über effizientes Layout und sichere Installationspraktiken. Beispielsweise könnte ein Installateur mit einem langen Rohrstück beginnen, die richtigen Biegestellen ermitteln und es unter Beachtung etablierter Best Practices ins System einbauen.

Das dafür nötige Wissen ist nicht besonders verbreitet, noch ist es immer einfach, zuverlässig Arbeitskräfte mit den Skills zu finden, es in die Praxis umzusetzen. Vormontierte Teilsysteme von einem zuverlässigen Lieferanten können Bauherren diese Herausforderungen überwinden helfen. Komplette, vorgefertigte Fluid-Systeme können professionell vormontiert werden, bevor sie vor Ort ankommen – was den Bauprozess beschleunigt und sicherstellt, dass die Montage korrekt durchgeführt wurde.

#2: Sicherheit durch leckagefreie Verbindungen bei Hochdruck erhöhen

Nach Bau der Station ist operative Sicherheit Top-Priorität. CNG-Betankungspumpen müssen bei jedem Betanken sicher und einfach von Fahrern bedienbar sein. Das bedeutet: potenzielle Lecks in der gesamten Station eliminieren sowie Drücke von der Quelle zur Pumpe korrekt warten und umwandeln.

Während Erdgas ein gängiges Versorgungsgut ist und Menschen an seine Nutzung gewöhnt sind, schaffen die Drücke, die CNG inhärent sind, mehrere unterschiedliche und wichtige Herausforderungen. Beispiel: CNG wird vor Ort an Tankstellen bei Drücken signifikant höher gespeichert als am Punkt, an dem es in den Fahrzeugspeichertank eintritt. Während des Betankens ändert sich der Druck, der Joule-Thomson-Effekt verursacht signifikanten Gas-Temperaturabfall.

Für traditionelle Gewindeverbindungen ist leckagefreie Leistung bei CNGs nötigen Drücken und über signifikante thermische Änderungen langfristig schwierig. Gewindeverbindungen zwischen Komponenten können kompromittiert werden, und geringwertige Baumaterialien können sich durch Temperaturschwankungen ausdehnen und zusammenziehen. All dies kann signifikante Sicherheitsrisiken darstellen. Daher ist die Spezifikation hochwertiger Komponenten – wie Verschraubungen, designed für Halt und Systemintegrität in anspruchsvollen Umgebungen – eine Notwendigkeit.

#3: Zuverlässigkeit durch höherwertige Materialien verbessern

Wie bei traditionellen Gewindeverbindungen sind traditionelle Materialien nicht immer für CNG-Infrastrukturanwendungen geeignet, wo langfristige Zuverlässigkeit und Integrität ein Muss sind.

Kohlenstoffstahlrohre und -rohrleitungen liefern beispielsweise gute Leistung in diversen allgemeinen Anwendungen. In höheren-Einsatz- und höheren-Druck-Anwendungen wie CNG-Betankung liefert Kohlenstoffstahl jedoch möglicherweise nicht die nötige Leistung aufgrund erhöhter Anfälligkeit für Korrosion und Rost. Erdgas hat inhärente Feuchtigkeit, die zu höheren Korrosionswerten bei Materialien wie Kohlenstoffstahl beiträgt. CNG-Tankstellen, im Freien, müssen auch den Elementen trotzen – Regen und Schnee sind weitere Korrosionsbedrohungen.

Korrosion kann kleine Kavitäten oder Gruben auf Materialoberflächen bilden, und selbst die kleinste Grube wird schließlich Probleme beim Betrieb bei den für CNG-Handhabung erforderlichen Drücken schaffen. Dies macht Materialwahl wichtig beim Skalieren der Infrastruktur. 316/316L-Edelstahl für Betankungssysteme ist eine gute Wahl, und die Auswahl von Edelstählen mit erhöhtem Nickel- und Chromgehalt bietet noch größeren Korrosionsschutz. Dies trägt positiv zu langfristiger Leistung ohne kontinuierliche Wartung oder Austausch bei.

Zuverlässige Infrastruktur ist kritisch, da CNG-Fahrzeuge weltweit immer häufiger werden. Effizienter Bau, operative Sicherheit und langfristige Zuverlässigkeit können durch Zusammenarbeit mit den richtigen Lieferanten erreicht werden, um hochwertige Baugruppen und Komponenten zu beziehen, die unter den Bedingungen performen, die CNG-Betankungssysteme inhärent sind.

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