Vodíková plnící stanice se skládá z těchto částí:

-          Zásobník na vodík (podzemní, nadzemní)

-          Kompresor

-          Výměník tepla

-          Vysokotlaký zásobník

-          Chladící dávkovací zařízení

-          Výdejní stojan

-          Plnící rychlospojka

 

Zásobník na vodík – Vodík, který bude ve vodíkové plnící stanici plněn je vozidel je nejčastěji skladován stlačený v tlakových zásobnících. Vzhledem k velmi malé molekule vodíku je nutné pro zásobníky zvolit takový materiál, který zabraňuje únikům vodíku přes strukturu materiálu. Tlakové zásobníky se nejčastěji vyrábí z oceli případně z kompozitních materiálů. V případě kompozitních zásobníků je uvnitř zásobníku ocelová nebo hliníková vrstva zabraňujícím úniku vodíku. V zásobnících je vodík uchováván pod tlakem 200 bar. Tento systém skladování vodíku je dlouhodobě ověřený a vyzkoušený. Nevýhodou jsou značné rozměry zásobníků zvláště v případě plnících stanic, které mají obsloužit větší množství vozidel. Tlakové zásobníky mohou být pevnou součástí plnící stanice a vodík je do nich dopravován potrubím nebo je na místo dopraven nákladními automobily a následně do zásobníku přečerpán. Druhou možností je využití mobilních zásobníků, do kterých vodík naplněn v plnírně technických plynů a tento zásobník je potom silniční nebo železniční dopravou přepraven k plnící stanici. Tlakové ocelové, případně kompozitní zásobníky mohou být umístěné na povrchu případně je možné umístit pod zem.

V některých případech je možné vyrábět vodík přímo na místě, nejčastěji se k výrobě vodíku na místě využívá elektrolýza, v tomto případě odpadají náklady na přepravu vodíku k plnící stanici.

Pro skladování vodíku na povrchu se používají zejména tyto dva systémy:

Velkoobjemový svazek – stojan obsahující plynové lahve. Všechny plynové láhve velkoobjemového svazku jsou navzájem spojeny trubkami a ventily. Tento koncept skladování je ideálně vhodný, pokud má být systém následně rozšířen, protože může být spojen libovolný počet svazků. S tímto konceptem lze skladovat také velmi malá množství.


Obrázek 4 Velkoobjemový svazek [20]

 

Trubkový zásobník – tyto skladovací nádrže se skládají z dlouhých skladovacích jednotek, které jsou instalovány v rámu. Jednotka trubkového zásobníku je dlouhá 6 nebo 12 metrů a může uchovávat velké množství vodíku.

 

 


Obrázek 5 Trubkový zásobník [20]

 

 

             

 

Kompresor – kompresor vodík stlačí, aby se zvýšil tlak a snížil objem, což umožní skladování většího množství vodíku v systému a efektivní tok plynu pro výdej. [22] Při vysokotlakém plnění (700 bar) je nutné kompresorem stačit vodík na tlak cca 950 bar. [23] Při střednětlakém plnění je vodík stlačen na tlak cca 530 bar. [23] Pro stlačování vodíku se používají suchobězné pístové kompresory s elektro-hydrostatickým pohonem. Kompresorová jednotka se skládá ze dvou souosých, vertikálních plynových válců, z nichž každý je mechanicky spojen a poháněn hydraulickým válcem. Prostor mezi plynovým a hnacím válcem zabraňuje kontaminaci média hydraulickým olejem.

Oba hnací válce jsou spolu hydraulicky propojeny. Změny směru zdvihu jsou provedeny bezkontaktními bezdotykovými spínači a hydraulické válce jsou poháněny hydraulickým agregátem. Při použití systému s regulačním čerpadlem lze změnu počtu zdvihů pístu plynule regulovat. Elektro-hydrostaticky poháněné suchoběžné pístové kompresory komprimují zcela bez maziv a pevných částic plyny, jako je vodík, dusík, helium, argon nebo etylen. Speciální uspořádání a provedení těsnění plynových pístů a vodicích prvků je možné také při aplikacích s vysokým a nejvyšším tlakem zcela upustit od obvyklého mazání součástí těsnění.


Obrázek 6 Kompresor pro plnící stanici. [21]

 


Obrázek 7 Schéma pístového vysokotlakého kompresoru [20]

 

 

Výměník tepla – během procesu stlačování dochází k nežádoucímu zahřívání vodíku, proto musí vysoce stlačený vodík projít přes výměník tepla kde je ochlazen.  

Vysokotlaký zásobník – Vysoce stlačený plyn je uložen v zásobníku, kde je připraven k plnění do vozidla. Skladování je řízeno speciálně navrženými ventily, armaturami a elektrickými ovládacími prvky určenými k regulaci tlaku a k interakci s výdejním zařízením a vozidlem podle potřeby. [22]

Chladící dávkovací zařízení – Pro plnění je vodík schlazen na teplotu - 40 °C pro rychlé a efektivní plnění, aby bylo zajištěno bezpečné dávkování vodíku a dodržení protokolů o plnění, tj. protokolu J2601.

Výdejní stojan – slouží ke stejnému účelu jako výdejní stojan na klasické čerpací stanici pohonných hmot. Obsahuje plnicí spojku, plnicí hadici, displej a řídicí techniku. Platební terminál může být umístěn odděleně. Pomocí displeje může uživatel pohodlně zahájit proces doplňování paliva. Poté následuje krátká instrukce krok za krokem, dokud není plnicí spojka pevně připevněna k hrdlu palivové nádrže vozidla. Následně proudí vodík o teplotě až -40 °C přes plnicí spojku do vodíkové nádrže vozidla. Výdejní jednotka, může plnit nádrž vozidla s tlakem jak 350 bar, tak i 700 bar. [20]


Obrázek 8 Výdejní zařízení [20]

 

 

Výdejní zařízení se instalují na volném prostranství pod přístřeškem provedeným z nehořlavých materiálů včetně zastřešení. Musí být umístěna tak, aby byla snadno viditelná z místa obsluhy plnicí stanice vodíku nebo kontrolovatelná kamerovým systémem a aby vozidla neprojížděla nebezpečnými prostory, které jsou kolem nich. Přístřešek musí být navržen pro rychlost větru 160 km/h a zatížení střechy sněhem 100 kg/m² a s přihlédnutím k seismické odolnosti.

 

Plnící rychlospojka – propojuje výdejní zařízení a plněné vozidlo. Musí zajistit rozlišení plnicích přetlaků 350 bar nebo 700 bar.  Pro plnicí přípojky je možno použít pouze plnicí hadice, jejichž provedení zajistí vodivé propojení s plněným mobilním zařízením, odolává proudícímu vodíku a provoznímu tlaku. Plnicí přípojka nemá být kratší než 3 m a delší než 5 m. Konstrukce plnicí rychlospojky musí vyloučit její použití k jiným účelům, než je plnění nádrží vodíkových mobilních zařízení. Dále musí zajistit, aby průtok vodíku byl otevřen pouze v případě jejího těsného připojení k plnicí přípojce mobilního zařízení a vyloučit její neúmyslné odpojení. Odpojení plnicí rychlospojky musí být možné až po jejím odtlakování. Při překročení mechanického namáhání nad určitou mez dojde k jejímu rozpojení a uzavření přívodu vodíku od výdejního zařízení a zpětnému toku vodíku od nádrže plněného mobilního zařízení. Síla potřebná k rozpojení je podstatně nižší než pevnost v tahu hadice plnicí přípojky nebo síla potřebná k vytržení plnicí rychlospojky nebo k poškození výdejního zařízení. [24] Plnící rychlospojka musí umožnit dostatečně rychlý průtok plynu pro co nejkratší dobu plnění vozidla a také umožnit datové propojení plněného vozidla a výdejního zařízení, aby byla zajištěna datová komunikace a mohl být optimálně nastaven režim plnění.


Obrázek 9 Plnící rychlospojka pro tlak 700 bar. [25]