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欧盟认证氢动力车型监管框架及废除(EC)79/2009号法规后的市场准入途径

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摘要

减少道路车辆污染物和二氧化碳排放的日益严格的法规提升了欧盟对氢动力汽车注册和开发的热情。随着这一趋势的出现,人们对氢动力汽车的市场准入如何监管提出了疑问。


当前欧盟的立法框架参考了三项可适用的法规:法规EC)79/2009,法规欧盟2021/535和联合国第134号法规。(EC)79/2009于2022年7月废除这将导致监管缺口,因为这些法规的范围并不完全一致。


白皮书讨论了这一问题的现状和可能的解决方案。作为第一步,欧盟发布了2021/535号法规,该法规还考虑了氢系统或液化氢的材料兼容性。另一个解决方案可能是实现从(EC)79/2009至其他剩余法规相关需求。不仅通过满足型式认证要求,而且根据相关行业规范和标准对其产品进行鉴定,解决产品责任问题也符合制造商的利益。如果没有适用于型式认证的法规,这一点尤其重要。



介绍

欧盟立法(例如所谓的“欧洲绿色协议”)正在制定越来越严格的减排规则,该协议目标是到2050年运输相关温室气体(GHG)的排放量减少到1990年的水平的90%。当然,这严重影响了汽车行业未来的经济战略。因此,在当前关于行业脱碳的辩论中,氢动力汽车背后有着巨大的热情,尤其是在重型运输(卡车、公共汽车、火车等)方面。


除了电池电动汽车,燃料电池电动汽车(FCEV)和H2内燃机汽车(H2-ICEV)被认为是实现气候目标的关键技术。它们不排放或几乎不排放有害的油箱至车轮排放物,被归类为零排放和低排放车辆(ZLEV),他们的数量预计在未来几年将大幅增加。因此,如何根据监管要求实现安全便捷的市场投放,这一问题出现在整个行业中。值得注意的是,欧盟委员会决定撤销现有的(EC)79/2009氢动力汽车型式认证法规引起了人们的关注。


本白皮书旨在于2022年7月废除法规(EC)79/2009后,为当前氢动力汽车型式认证的监管框架提供思路,并指引安全可靠的市场准入途径。


欧盟的立法框架参考了三项关于氢燃料汽车、系统和部件型式认证的法规:(EC)79/2009,联合国第134号条例和(欧盟)2021/535条例



欧洲立法现状


2018年9月,欧盟制定了关于M类(乘用车)和N类(货物运输车辆)机动车及其O类挂车以及用于此类车辆的系统、部件和单独技术单元的型式认证和市场监督的法规(EU)2018/858,废除了指令2007/46/EC。该法规规定了欧盟型式认证的管理规定和技术要求,并由新的通用安全法规(GSR2)-(欧盟)2019/2144修订,重点内容是一般道路安全和保护车辆乘员和弱势道路使用者。如果欧盟已将其纳入其中,UNECE法规(由联合国欧洲经济委员会发布)可作为替代方案或欧洲法规和指令的补充。尽管如此,欧盟当前的立法框架参考了三个同等级别的氢燃料汽车、车辆系统和部件型式认证法规,这些法规可以适用:法规(EC)79/2009,联合国第134号条例和(欧盟)2021/535号条例。


下图概述了有关储氢系统(HSS)的法规之间的当前相互作用。


法规(EC)79/2009和(EU)406/2010


法规(EC)79/2009是关于M和N类氢动力车辆的安全相关法规(见(欧盟)2018/858)和为这些类型车辆设计的氢气系统和部件。其范围涉及液态和压缩气态氢。它于2009年1月发布,修订了指令(EC)2007/46,以提供氢组件和系统式认证的一般要求,并列出了欧盟27个州的适用测试程序。为了向申请人提供更详细的技术要求,实施(EC)79/2009中列出的批准相关测试要求的详细程序,委员会条例(EU)406/2010于一年后发布。如果气态氢储罐和部件的标称工作压力高于3.0 MPa,则可根据(EC)79/2009进行型式认证。在法规(EC)79/2009范围内的所有部件均可获得型式认证(见下表)。


联合国第134号条例


联合国第134号法规是联合国欧洲经济委员会根据联合国全球技术法规13发布的法规,该法规是根据联合国1998年协议制定的联合国全球技术法规。联合国第134号法规是根据联合国1958年协议制定的,与欧洲型式认证相关。两个法规中描述的内容和测试程序彼此密切相关:联合国全球技术法规13的内容由一个非正式工作组创建,随后转移到联合国第134号法规中。联合国第134号法规规定了在“安全相关性能”基础上批准氢燃料汽车及其部件的规则。其范围远小于(EC)79/2009,因为联合国第134号法规仅提及所谓的“压缩储氢系统(CHSS)”。根据定义,典型的CHSS由“储罐/储存容器”、“容器截止阀”、“止回阀”和“TPRD”组成。从表中可以看出,(EC)79/2009的许多组成部分不在联合国第134号法规的范围内,这表明这些法规并不完全一致。此外,联合国第134号法规重点关注气态氢,对于“液态氢储存系统(LHSS)”,没有可比的联合国或联合国/欧洲经委会法规。对于液氢,长期以来,(EC)79/2009是唯一适用于欧盟型式认证的法规。联合国第134号法规也不包括关于电动动力系统电气安全、碰撞后燃油系统完整性以及材料兼容性的要求。本法规规定:氢气容器的最大使用寿命不得超过15年,而(EC)79/2009中为20年。



2021第535号法规(欧盟)


2021年3月发布的委员会实施条例(EU)2021/535规定了GSR2的应用规则。关于氢动力汽车,自2022年7月6日起,它实际上废除了(EC)79/2009和(EU)406/2010。它基于M、N和O类车辆的安全相关法规以及为这些类型车辆设计的氢气系统和部件,还提供了允许欧洲型式认证的统一程序。


就氢动力车辆而言,本法规在附录十四中提到了LHSS和CHSS的安全性能和材料兼容性。由于联合国第134号法规不包含任何材料要求或液化氢要求,例如,(欧盟)2021/535的以下声明已到位,可被视为本法规的前言:


(12)氢动力汽车安全要求的全球协调是推广替代燃料汽车的重要一步。联合国第134号法规适用于欧盟,但是,它不包含关于氢动力车辆的氢系统和部件的材料兼容性和氢脆的任何要求。这些要求对于确保氢系统材料选择的高安全水平是必要的。


(13)液化氢储存系统的具体规定以及燃料容器的几何形状也尚未包含在联合国第134号法规中,但需要从第79/2009号法规(EC)中继承下来,以确保一致性。


(14)制造商需要足够的时间来适应有关法定标记以及前牌照安装和固定空间的新要求。因此,需要过渡规定,以确保这些要求首先适用于新车型。




废除第79/2009号法规(EC)


背景和时间线


根据2019/2144年(欧盟)立法法案的定义,(EC)79/2009和联合国第134号法规均适用于(某些)氢燃料汽车部件的型式认证。但随着(欧盟)2019/2144生效,为了联合国级测试程序的清晰、合理和简化,决定于2022年7月5日撤销(EC)79/2009,包括委员会条例(欧盟)406/2010。在此日期之后,将不再可能根据本法规进行型式认证,从而在上述压缩气态和液态氢世界中留下显著差距。


型式认证的未来法律框架


自2022年7月6日起,氢系统和每个安装部件的欧洲型式认证将仅基于联合国第134号法规和(欧盟)2021/535部分。然而,如上所述,这些法规的范围狭窄导致了问题。压力调节器、传感器和配件等部件将没有适用的型式认证框架,因为它们根本不在联合国第134号和(欧盟)2021/535号法规的范围内。


一个可能的解决方案是扩大联合国第134号法规或(欧盟)2021/535号法规的范围,包括氢成分的测试要求。然而,截至2021晚些时候,联合国全球技术法规13第二版(“第二阶段”)正处于最后确定阶段,非正式工作组已决定不扩大范围。关于是否会制定第三阶段或第二阶段的修正案,也没有最终协议,对于何时填补即将废除的(EC)79/2009留下的监管空白,目前还没有时间表。


对于CHSS的组件,情况要简单得多。根据联合国第134号法规和(欧盟)2021/535号法规,储存容器、截止阀、止回阀和TPRD仍然可以进行型式认证。对于安装在典型FCEV中的所有其他组件,应制定替代解决方案。

未来可能的解决方案


过渡性规定


首先,值得一提的是,在(EC)79/2009废除之前授予的型式认证不会失效,除非修改了相关要求或增加了新要求,否则仍应授予延期。


如上所述,(欧盟)2019/2144明确规定了压缩储氢系统的过渡条款。附件2,主题A17/A18-(氢安全和材料鉴定),2022年7月5日撤销(EC)79/2009。


关于液氢,新的实施条例(EU)2021/535规定了将(EU)2019/2144应用于一般结构特征和车辆安全的规则。在这方面,(EU)2021/535还提到了关于液氢组件的欧盟组件型式认证的应用。有关这方面的参考资料见第四章第9条。2021/535(欧盟)附件十四详细说明了LHSS和CHSS的安全性能和材料兼容性,第2部分描述了型式认证的技术规范。该法规考虑了液氢罐、PRD、自动切断阀和蒸发系统,使范围类似于联合国第134号法规对气态氢的规定。因此,本法规为LHSS的欧洲型式认证奠定了基础。另一方面,CHSS部件需要在未来根据联合国第134号法规和(欧盟)2021/535号法规进行双重标记。了解(欧盟)2021/535的上述叙述,并确保氢系统的高安全水平,有通过将具体要求纳入新法规,进一步应用(EC)79/2009部分内容的讨论。德国国家认证法规的最新更新StVZO§41a(德国路《压缩气体系统和压力容器交通许可证条例》规定,(EC)79/2009可作为国家个人批准的替代方案。


由于法规应尽可能符合最先进的技术,因此,从我们的角度来看,在未来结合使用(EC)79/2009和(EU)2021/535或联合国第134号法规的要求是有意义的,例如,以(EU)2021/535的新实施法规的形式。即使型式认证与(EC)79/2009的废除存在差距,最先进的技术,尤其是在产品责任方面,不应忽视,(EC)79/2009和其他适用标准保留其应用。


型式认证和最新技术之间的差异

为了安全和简单地进入市场,完整的车辆型式认证流程不仅正式要求车辆、系统和部件制造商受益。除其他外,它为制造商提供了进入欧盟市场的法律许可,并避免因不遵守规定或昂贵的召回而受到昂贵的惩罚。通常,欧盟的型式认证流程将三个利益相关者联合起来:制造商、批准国当局和技术服务机构。下图突出显示了这些利益相关者如何共同发挥作用。


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技术服务部门发布的测试报告基于监管要求和各自的测试计划。如果认证型式完全符合这些要求,认证机构将颁发型式认证证书。由于当第(EC)79/2009号法规被废除(未保留任何适用法规)时,FCEV氢系统某些部件的型式认证将不再可能,法律框架将考虑“规范和标准”作为与制造商产品责任义务相关的下一级义务。如果没有相关法规,则应确定并遵循相关规范,并且必须测试部件是否符合该规范。南德意志集团根据各种规范和标准提供认证和南德意志集团的标志。


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作为产品责任和产品安全的一部分,制造商有义务进行危害和风险评估。此类评估通常定义了额外的安全目标(如相关规范和标准中定义的),这些目标超过了型式认证相关法规中定义的最低要求。


一些最相关的规范和标准有时甚至可以在法规中正式引用,从而在与法规本身类似的层面上具有法律约束力(例如,新版本的《替代燃料基础设施指令》(AFID)中引用了国际氢换料连接规范ISO 17268)。


除了型式认证和鉴定证书外,大多数原始设备制造商还根据车辆的典型使用条件、原始设备制造商的特殊要求和科学技术状况,制定了部件必须成功通过的特定测试要求。此类测试可在南德意志集团测试实验室网络中进行,生成南德意志集团测试报告。


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与压缩气态氢相关的适用规范


在搜索与压缩气态氢成分相关的规范和标准时,可以找到几个乍一看可能难以区分的条目。但是,它们大多来自同一个基础:ANSI CSA HGV 2和HGV 3.1。HGV 3.1的第一个版本于2009年由美国国家标准协会和加拿大标准协会发布。随着首批氢动力汽车准备进入市场,不仅在欧盟(导致制定了第(EC)79/2009号法规),而且在北美也发现了对规范或监管框架的需求。在CSA技术委员会的领导下,创建了基于性能的规范HGV 3.1:2009。2013年、2015年和2019年发布了更新版本(仅重申2015年版本)。另一个更新目前正在进行中,预计将于2022年发布。符合HGV 3.1的要求允许部件制造商扩展到北美。


创建ISO 12619规范时,HGV 3.1用作基线。本系列提供了使用氢气或氢气/天然气混合物的道路车辆燃料系统部件的测试要求。ISO 12619的最新版本于2017年发布。


在这种情况下,ISO/技术委员会197根据HGV 3.1和ISO 12619启动了一个名为ISO 19887的新工作项目,计划于2024年作为国际标准发布。与此同时,ISO 12619修订版的工作正在进行,旨在关注氢/天然气混合物。


ISO 19887将重点关注气态氢动力车辆的燃料系统部件。除HGV 3.1外,在第(EC)79/2009号法规废除后,它还可能演变为联合国第134号法规范围内缺失的部件一致性测试的相关规范。


燃料容器不在HGV 3.1的范围内,也很可能不在ISO 19887的范围内。因为其他两个现有规范ISO 17268和SAE J2600对氢燃料喷嘴和容器提出了具体要求。ISO 17268几乎是永久性的改进。

HGV 2是HGV 3.1的等效于车载氢容器(阀门等氢组件)。与几乎所有CSA标准一样,它得到了准确的维护和更新(最新版本于2021发布)。建议测试是否符合HGV 2,尤其是北美市场。


气态氢车载容器的另一个选择是ISO 19881,该标准于2018年发布。符合该规范的测试可获得全球认可的ISO标准认证的好处。


其他值得注意的规范包括ISO 19880系列、HGV 4系列、EN 12245和ISO 11119,尽管它们都侧重于固定或可移动应用,因此可能无法正确解决车辆燃料系统中使用的部件或容器的要求。


CSA ANSI CHMC-1和ISO 11114-4(金属)以及CSA ANSI CHMC-2和ISO 11114-2(非金属)。此外,南德意志集团最近发布了自己的标准,解决了金属材料的氢兼容性问题。


与液态氢相关的适用规范


在液氢领域,几乎没有适用的标准。事实上,在ISO级别上,只有ISO 13984:1999和ISO 13985:2006。后者考虑了可再填充油箱的LH2。它包括陆地车辆中LHS的设计要求和相应的试验程序,以确保充分保护免受火灾和爆炸造成的生命和财产损失。


ISO 13984:1999涉及使用LH2的陆上车辆的加油系统接口。它规定了所有类型陆上车辆加油和分配系统的特性。因此,它不直接覆盖LHS,而是处理加油站和车辆油箱之间的接口,以减少火灾和爆炸的风险。它适用于LH2加料和分配系统的设计和安装。


在中国,有GB/T 30719-2014标准,该标准与ISO 13984:1999的内容同步。


与氢车辆相关的特定用途的适用规范


对于LH2和CGH2,适用的法规包括对用于特殊或特定目的的规范和标准的若干附加参考,如用于定义LHS设计要求的EN 1251-2,或用于定义氢材料兼容性要求的ISO 11114。虽然第79/2009号法规(EC)将被废除,但这些标准当然仍然有效,并且必须用于证明安全氢气系统符合2021第535号法规(EU)的要求。


下表显示了氢车辆燃料系统部件和容器一些提到的规范。该清单并不全面,但包括最相关和最常用的规范。


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结论与展望


为了使气态和液态氢车辆能够安全进入市场,应使用可用的最佳方法对其部件进行评估和测试。法规为型式认证提供了具有法律约束力的方式,但在2022年7月撤销法规(EC)79/2009后,某些部件的适用法规将不再存在。该问题的初步解决方案是引入2019/2144号法规,以取代2009年第79/EC号法规(参考联合国第134号法规),并将某些测试要求纳入2021第535号法规的实施中。对于LHS,可以通过2021第535(EU)号法规进行欧洲型式认证,而对于CHSS的部件(即高压容器和一次闭合装置),则需要根据2021(欧盟)法规和联合国第134号法规进行双重标记。


然而,从我们的角度来看,需要更复杂的解决方案来确保一致性。我们认为,将法规(EC)79/2009、(EU)2021/535和联合国第134号法规的要求结合起来,对于型式认证程序来说是有意义的。


如果对氢气系统的某些部件没有规定(因此不可能进行型式认证),则需要确定并遵守与制造商产品责任和产品安全义务有关的相关规范和标准。由于以尽可能最佳的方式评估其产品的安全性和性能符合制造商的自然利益,因此将进行符合此类规范的测试。


我们建议制造商直接咨询南德意志集团等公告机构,以便获得支持,为其特定产品确定最佳解决方案,并确保在早期阶段安全、简单地进入市场。


南德意志集团的支持

南德意志集团作为一站式解决方案提供商,在整个氢产品认证和型式认证过程中为其客户提供支持。他们帮助您确定产品和目标市场的相关法规和规范,并制定优化的测试计划。


在测试实验室对材料、部件和系统级别执行所需的认证和批准测试,并处理书面工作和正式要求,因此我们的客户通过最高质量水平的简化流程实现其认证和型式批准目标。



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