AT5999U1 - Mobiles system zur speicherung von einem flüssigen leichten gas, insbesondere wasserstoff - Google Patents

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Abstract

Ein mobiles System zur Speicherung von flüssigem Wasserstoff in einem Tieftemperaturtank (5) ist über eine Entnahmeleitung (14,15,16) mit einem Verbraucher (1) verbunden. Um bei geringem Gewicht sowohl stark schwankenden Betrieb als auch langen Nichtbetrieb zu ermöglichen, ist in der Entnahmeleitung (14,15,16) in Strömungsrichtung zuerst ein Unterdrucktank (7) und dann eine Pumpe (8) vorgesehen. Das entsprechende Verfahren besteht darin, dass Gas unter seinem eigenen Druckgefälle in einen Unterdrucktank (7) strömt und in der Folge von einer Saugpumpe (8) zum Verbraucher (1) gefördert wird.

Description

AT 005 999 Ul
Die Erfindung betrifft ein mobiles System zur Speicherung von flüssigem Wasserstoff oder einem ähnlichen leichten Gas (zum Beispiel Methan) in einem Tieftemperaturtank, der über eine Entnahmeleitung mit einem Verbraucher verbunden ist. Dabei ist in erster Linie, aber nicht ausschließlich, an Kraftfahrzeuge gedacht, in denen Wasserstoff entweder in einer Verbrennungskraftmaschine oder in einer einen Elektromotor speisenden Brennstoffzelle umgesetzt wird.
Der Einsatz von Wasserstoff in Fahrzeugen und noch dazu in solchen, die von jedermann benutzt werden sollen, stellt besonders hohe Anforderungen an Betriebssicherheit, Gewichtsreduktion und Anpassungsfähigkeit an variable Betriebszustände. Diesen genügen die bekannten Systeme nicht.
Es gibt zwei große Problemkreise:
Erstens kann die beste Wärmeisolation des Tieftemperaturtanks langsames Verdampfen und damit den Anstieg des Innendruckes, vor allem bei längerem Stillstand, nicht verhindern. Deshalb müssen die einschlägigen Vorschriften für Druckbehälter erfüllt sein, was das Gewicht des Tieftemperaturtanks erhöht und ein Sicherheitsventil erfordert. Abblasen in die Umgebung ist aber nicht statthaft und Rückverflüssigen viel zu aufwendig. Ί AT 005 999 Ul
Zweitens wird der Wasserstoff entweder flüssig entnommen und verdampft, was Wärmezufuhr erfordert, oder er wird dampfförmig entnommen, was ausreichende Verdampfung im Tieftemperaturtank erfordert. Beides ist an sich schon aufwendig, und wegen der Trägheit des Wärmeüberganges und der Verdampfung jedenfalls für sich schnell ändernde Betriebszustände mit variablem Verbrauch ungeeignet.
So ist etwa aus der DE 100 21 681 Al ein System bekannt, in dem das Gas von einem Kompressor in einen kleineren Hochdrucktank gefördert wird. Von diesem führt dann eine Leitung, parallel zur eigentlichen Entnahmeleitung, zum Verbraucher. Damit ist das erste Problem aber nicht gelöst, sondern nur verkleinert und verlagert. Der Kompressor müsste auch bei Stillstand des Verbrauchers arbeiten.
Es ist daher Ziel der Erfindung, ein System und ein Entnahmeverfahren vorzuschlagen, das die unter erstens und zweitens angesprochenen Problemkreise einer Lösung näherbringt.
Erfmdungsgemäß strömt bei einem Verfahren zum Betrieb eines einen Tieftemperaturtank für ein verflüssigtes leichtes Gas und einen Verbraucher dieses Gases umfassenden Systemes das Gas unter seinem eigenen Druckgefälle in einen Unterdrucktank und wird in der Folge von einer Säugpumpe zum Verbraucher gefördert. Wenn das Gas dem Tieftemperaturtank in flüssigem Aggregatszustand entnommen wird, so verdampft es durch den Unterdrück im Unterdrucktank mit geringerer Wärmeaufnahme und auch schneller. Meist wird es aber im gasförmigen Aggregatszustand entnommen, weil der Tieftemperaturtank das Gas in flüssigem Aggregatszustand mit einer darüberliegenden Gaszone enthält. Das Gas wird aus dem 3 AT 005 999 Ul
Unterdrucktank von der Pumpe (wobei hier unter Pumpe auch ein Kompressor oder eine Vakuumpumpe zu verstehen ist) normalerweise im gasförmigen Aggregatszustand weiter zu dem Verbraucher gefördert.
Das durch unerwünschte Wärmezufuhr im Tieftemperaturtank ausdampfende Gas wird so ohne irgendeine Pumpe durch das natürliche Druckgefälle in den Unterdrucktank gesogen, somit auch bei Nichtbetrieb des Fahrzeuges. Damit ist ein unkontrollierter Druckanstieg im Tieftemperaturtank ausgeschlossen. Er kann dadurch wesentlich dünnwandiger und leichter ausgeführt sein, was für ein mobiles System ein wesentlicher Vorteil ist.
Zur Kontrolle des Druckanstieges wird die Verbindung zwischen Tieftemperaturtank und Unterdrucktank hergestellt, sobald der Druck in erste-rem einen bestimmten Wert überschreitet (Anspruch 2). Mitzulesen ist, dass die Verbindung wieder unterbrochen wird, wenn der Druck einen bestimmten Wert unterschreitet. So kann immer ein kleiner Überdruck gehalten werden, was aus Sicherheitsgründen vorteilhaft ist. Nur dann nämlich kann kein Sauerstoff aus der Umgebung in den Tank eindringen. Andererseits kann sich dadurch der Unterdrück im Unterdruckbehälter nicht auf den Tieftemperaturtank übertragen. Zur Aufrechterhaltung des Unterdruckes im Unterdrucktank ist die Pumpe in Abhängigkeit vom Druck im Unterdrucktank und vom Bedarf des Verbrauchers gesteuert (Anspruch 3).
In Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein variabler Anteil des von der Pumpe geförderten Gases einem Verbraucher zugeführt, dessen Betrieb nicht zeitgebunden ist (Anspruch 4). Damit wird zweierlei erreicht: Erstens kann die Pumpe so das Vakuum im Unterdrucktank 4 AT 005 999 Ul aufrechterhalten, wenn der (Haupt-) Verbraucher nicht arbeitet. Zweitens kann die Pumpe häufiger im Bereich ihres besten Wirkungsgrades betrieben werden. Ein nicht zeitgebundener Verbraucher wäre etwa eine Brennstoffzellenanlage zum Aufladen einer Akkumulatorenbatterie, eine Klimaanlage oder eine Standheizung.
Eine Weiterentwicklung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass ein weiterer variabler Teil des von der Pumpe geförderten Gases einem Druckbehälter zugeführt wird, der einen schnellem Anstieg der Aufnahme des Verbrauchers überbrückt (Anspruch 5). Weil die Einsatzreserve bereits in gasförmigem Aggregatszustand ist, kann das System sehr schnell, ohne thermische Trägheiten, auf Laststeigerungen reagieren. Dazu kann das Gas direkt dem Verbraucher oder, noch besser, aus dem Druckbehälter dem Tieftemperaturtank zugeführt werden (Anspruch 6).
Das erfindungsgemäße System zur Speicherung von flüssigem Wasserstoff (oder einem anderen leichten Gas) in einem Tieftemperaturtank, der über eine Entnahmeleitung mit einem Verbraucher verbunden ist, ist dadurch gekennzeichnet, dass in der Entnahmeleitung in Strömungsrichtung zuerst ein Unterdrucktank und dann eine Pumpe vorgesehen ist (Anspruch 7). Damit wird, wie weiter oben erläutert, abdampfendes Gas ohne irgendeine Fördermaschine aus dem Tieftemperaturtank abgezogen beziehungsweise gegebenenfalls flüssiges Gas durch den Unterdrück verdampft, und insgesamt ein hoher Sicherheitsstandard erreicht. Die Pumpe hält das Vakuum im Unterdrucktank und fördert das Gas zum Verbraucher.
In der Entnahmeleitung zwischen dem Tieftemperaturtank und dem Unterdrucktank ist ein Ventil angeordnet, das die Verbindung zwischen beiden herstellt oder unterbindet (Anspruch 8). Dadurch bleibt im Tieftempera- 5 AT 005 999 Ul turtank der normale bis etwas überathmosphärische Druck und im Unterdrucktank das Vakuum erhalten. Das automatische Abströmen des Gases in den Unterdrucktank ist dann sichergestellt, wenn das Ventil bei einer definierten Druckdifferenz öffnet (Anspruch 9). Mit der Definition der Druckdifferenz ist beiden möglichen Betriebszuständen Rechnung getragen: 1. wenn der Druck im Unterdrucktank durch Entnahme absinkt, wird selbsttätig Gas in den Unterdrucktank nachgeführt. 2. wenn der Druck im Tieftemperaturtank etwa durch Erwärmung ansteigt, wird er durch Abfuhr von Gas in den Unterdrucktank abgebaut.
In Weiterbildung der Erfindung ist weiter stromabwärts ein Mehrwege-Steuerventil angeordnet, das die dem Verbraucher und einem „geduldigen“ Verbraucher zugeführte Gasmenge steuert (Anspruch 10). Zur Anpassung an den Bedarf des Verbrauchers kann, zusätzlich zu einer Regelung der Pumpe, das Mehrwege-Steuerventil den Überschuss abzweigen, um ihn weiteren Hilfsvorrichtungen zuzuführen (Anspruch 11). So kann es zu keinem Abblasen in die Umgebung kommen. Die weitere Hilfsvorrichtung ist insbesondere ein Verbraucher, der zeitlich nicht gebunden ist. Ein solcher Verbraucher kann eine Brennstoffzelle zur Stromerzeugung und Speicherung in einer Batterie, eine Klimaanlage, oder eine Heizungsanlage sein (Anspruch 12).
Weiters liegt es noch im Rahmen der Erfindung , dass als weitere Hilfsvorrichtung eine Entnahmehilfe vorgesehen ist, die in einer Rückführleitung zum Tieftemperaturtank besteht, in der zuerst ein Hochdruckbehälter und dann ein Steuerventil sind (Anspruch 13). Da diese gasförmiges Medium zurückführt, kann so eine weitere Entnahmesteigerung ohne thermische Trägheit erreicht werden. 6 AT 005 999 Ul
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Abbildungen beschrieben und erläutert. Die einzige Abbildung stellt schematisch ein erfindungsgemäßes mobiles System dar.
Das System ist hier in einer Ausführungsform für ein Kraftfahrzeug gezeigt, welches durch einen Antriebsblock 1 und ein Rad 2 einer angetriebenen Achse symbolisiert ist. Der Antriebsblock 1 kann einen Verbrennungsmotor oder eine Brennstoffzelleneinheit mit von dieser gespeistem Elektromotor sein. Die im folgenden beschriebene Anlage befindet sich an Bord des Kraftfahrzeuges, sie wird von ihm mitgeführt.
Als Treibstoffbehälter dient ein Tieftemperaturtank 5, der Wasserstoff oder ein anderes Betriebsmittel, etwa verflüssigtes Erdgas, enthält. Er ist doppelwandig und mit einer geeigneten Wärmeisolation versehen. Der Druck im Tieftemperaturtank 5 ist etwas höher als der Umgebungsdruck, um das Eindringen von Luftsauerstoff sicher zu verhindern. Dank der erfindungsgemäßen Anlage kann der Druck im Tank aber nur wenig ansteigen (auf etwa 1,5 Bar), sodass der Tank nicht als Druckbehälter ausgeführt zu werden braucht. Daher wird mit geringen Wandstärken das Auslangen gefunden, was zu einer erheblichen Gewichtsverminderung führt.
Von dem Tieftemperaturtank 5 führt eine Leitung 14 über ein Ventil 6 zu einem Unterdrucktank 7, in dem ein Unterdrück von bis 0,2 Bar herrscht. Das Ventil 6 sorgt dafür, dass die beiden Tanks 5,7 nicht dauernd in Verbindung stehen, sodass der Unterdrück aufrechterhalten werden kann. Dazu ist das Ventil 6 entweder als selbsttätiges Rückhalteventil ausgeführt, das ohne Signal erst bei einer definierten Druckdifferenz zwischen den beiden Tanks 5,7 öffnet; oder es ist ein gesteuertes Ventil, das über eine Signalleitung 22 mit einer Steuerungseinheit 11 verbunden ist. Die 7 AT 005 999 Ul
Steuerungseinheit 11 erhält dazu Signale von je einem Drucksensor 20, 21 in den beiden Tanks 5,7 und kann auch noch andere Betriebsgrößen berücksichtigen.
Die Druckdifferenz als Öffnungskriterium bewirkt zweierlei: Einerseits wird bei Ansteigen des Druckes im Tieftemperaturtank durch Ausdampfen Gas in den Unterdruckbehälter abgeführt; andererseits wird bei Absinken des Druckes im Unterdruckbehälter Gas aus dem Tieftemperaturtank nachgeführt.
Zur Aufrechterhaltung des Unterdruckes im Unterdrucktank und zur Förderung von Betriebsmittel zum Antriebsblock ist, über eine Leitung 15 angeschlossen, stromabwärts eine Säugpumpe 8 vorgesehen. Diese ist beispielsweise eine mehrstufige Vakuumpumpe, gegebenenfalls mit einer anschließenden Druckpumpe. Es ist nicht ausgeschlossen, dass diese Medium im flüssigen Aggregatszustand fördert, bei normalem Betrieb wird es aber vorwiegend im gasförmigen sein. Die Pumpe 8 wird von einem Elektromotor 19 angetrieben, dessen Drehzahl und/oder Leistung von der Steuereinheit 11 aus vorgegeben wird.
Das so geförderte Betriebsmittel wird sodann von einem Mehrwege-Steuerventil 9 auf mindestens zwei Verbraucher verteilt. Das Mehrwege-Steuerventil 9 ist im einfachsten Fall ein Ventil mit einem Eingang und zwei gesteuerten Ausgängen zu den Leitungen 16 und 17. Es kann aber auch eine aus mehreren entsprechend gesteuerten Ventilen bestehen. Die Leitung 16 führt zum Antriebsblock, dessen Verbrauch bedingt etwa durch Lastwechsel stark schwanken kann, die Leitung 17 führt zu einer Brennstoffzelle 10, die elektrischen Strom erzeugt, der in einer nicht dargestellten Akkumulatorenbatterie gespeichert wird. Die Brennstoffzelle verbraucht 8 AT 005 999 Ul somit nicht nur im Betrieb anfallende kurzzeitige Überschüsse, sie übernimmt auch den Betriebsstoff, der bei längerem Nichtgebrauch ausdampft und von der Pumpe 8 aus dem Unterdruckbehälter gefördert wird. Dadurch wird zunächst ein Abblasen in die Atmosphäre (und die damit verbundene Explosionsgefahr) vermieden; ausserdem kann mit dem so erzeugten Strom der Betrieb der Pumpe 8, auch während längerer Stillstandsphasen bestritten werden. Anstelle der Brennstoffzelle 10 kann auch ein anderer Verbraucher vorgesehen sein, der nicht zu einem bestimmten Zeitpunkt sofort bedient werden möchte, also ein „geduldiger“ Verbraucher. Das kann zum Beispiel auch eine Standheizung oder eine Klimaanlage sein.
Weiters kann das Mehrwege-Steuerventil 9 noch Betriebsmittel (Gas) in eine Leitung 18 abzweigen, die über einen sehr kleinen Druckbehälter 12 bei plötzlich steigender Leistungsanforderung des Antriebsblockes eine schnellere Entnahme von Betriebsmittel (Gas) ermöglicht. Das entsprechende Ventil 13 wird ebenfalls von der Steuereinheit 11 aus kommandiert. Insgesamt ist mit der beschriebenen Anlage nach dem angegebenen Verfahren sowohl stark schwankender Betrieb als auch langer Nichtbetrieb möglich, bei geringem Fahrzeuggewicht. 9

Claims (13)

  1. AT 005 999 Ul Ansprüche 1. Verfahren zum Betrieb eines einen Tieftemperaturtank (5) für ein verflüssigtes leichtes Gas und einen Verbraucher (1) dieses Gases umfassenden Systemes, dadurch gekennzeichnet, dass Gas unter seinem eigenen Druckgefälle in einen Unterdrucktank (7) strömt und in der Folge von einer Säugpumpe (8) zum Verbraucher (1) gefördert wird.
  2. 2. Verfahren zum Betrieb eines Systemes nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung zwischen Tieftemperaturtank (5) und Unterdrucktank (7) hergestellt wird, sobald der Druck in ersterem (5) einen bestimmten Wert überschreitet.
  3. 3. Verfahren zum Betrieb eines Systemes nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (8) in Abhängigkeit vom Druck im Unterdrucktank (5) und vom Bedarf des Verbauchers (1) gesteuert ist.
  4. 4. Verfahren zum Betrieb eines Systemes nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein variabler Teil des von der Pumpe geförderten Gases einem Verbraucher (10) zugeführt wird, dessen Betrieb nicht zeitgebunden ist. io AT 005 999 Ul
  5. 5. Verfahren zum Betrieb eines Systemes nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein weiterer variabler Teil des von der Pumpe geförderten Gases einem Druckbehälter (12) zugeführt wird, der einen schnellen Anstieg der Aufnahme des Verbrauchers (1) überbrückt.
  6. 6. Verfahren zum Betrieb eines Systemes nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass Gas aus dem Druckbehälter (12) dem Tieftemperaturtank (5) zugeführt wird.
  7. 7. Mobiles System zur Speicherung von einem flüssigen leichten in einem Tieftemperaturtank (5), der über eine Entnahmeleitung (14,15,16) mit einem Verbraucher (1) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass in der Entnahmeleitung (14,15,16) in Strömungsrichtung zuerst ein Unterdrucktank (7) und dann eine Pumpe (8) vorgesehen ist.
  8. 8. System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass in der Entnahmeleitung (14) zwischen dem Tieftemperaturtank (5) und dem Unterdrucktank (7) ein Ventil (6) angeordnet ist, das die Verbindung zwischen beiden herstellt oder unterbricht.
  9. 9. System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (6) bei einer definierten Druckdifferenz öffnet.
  10. 10. System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass weiter stromabwärts ein Mehrwege-Steuerventil (9) vorgesehen ist, das die dem Verbraucher (1) und einem „geduldigen“ Verbraucher (10) zugeführte Gasmenge steuert. 11 AT 005 999 Ul
  11. 11. System nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Mehr-wege-Steuerventil (9) die weiteren Hilfsvorrichtungen (12) zugefuhrte Gasmenge steuert.
  12. 12. System nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der geduldige Verbraucher (10) eine Brennstoffzelle zur Stromerzeugung und Speicherung in einer Batterie, oder eine Klimaanlage, oder eine Heizungsanlage ist.
  13. 13. System nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass als weitere HilfsVorrichtung (12) eine Entnahmehilfe vorgesehen ist, die in einer Rückführleitung (18) zum Tieftemperaturtank (5) besteht, in der zuerst ein Hochdruckbehälter (12) und dann ein Steuerventil (13) angeordnet sind. 12
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1921372A1 (de) * 2006-11-11 2008-05-14 GM Global Technology Operations, Inc. Speichersystem
FR3033874A1 (fr) * 2015-03-20 2016-09-23 Gaztransport Et Technigaz Procede de refroidissement d'un gaz liquefie

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2908859B1 (fr) 2006-11-22 2009-02-20 Air Liquide Procede et station de ravitaillement en hydrogene
DE102008023306B4 (de) * 2008-05-07 2019-05-09 Volkswagen Ag Antriebssystem für ein Kraftfahrzeug und Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeuges mit unterschiedlichen gasförmigen Brennstoffen
DE102019000519A1 (de) * 2019-01-24 2020-07-30 Linde Aktiengesellschaft Transportfahrzeug und Verwendung eines von einem Transportfahrzeug transportierten Flüssig-Wasserstoffbehälters
CN113428334B (zh) * 2021-08-16 2022-04-22 广西师范大学 一种船用燃料电池顶推船-驳船混合动力系统及其控制方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5687776A (en) * 1992-12-07 1997-11-18 Chicago Bridge & Iron Technical Services Company Method and apparatus for fueling vehicles with liquefied cryogenic fuel
US5787940A (en) * 1993-03-30 1998-08-04 Process Systems International, Inc. Cryogenic fluid system and method of pumping cryogenic fluid
US5421162A (en) * 1994-02-23 1995-06-06 Minnesota Valley Engineering, Inc. LNG delivery system
US5954101A (en) * 1996-06-14 1999-09-21 Mve, Inc. Mobile delivery and storage system for cryogenic fluids
US5916246A (en) * 1997-10-23 1999-06-29 Thermo King Corporation System and method for transferring liquid carbon dioxide from a high pressure storage tank to a lower pressure transportable tank
CA2329949A1 (en) * 1999-12-31 2001-06-30 Stac Inc. Hydraulic oil cooler and supplying vessel pressure stabilizer
DE10021681C2 (de) * 2000-05-05 2002-06-13 Messer Griesheim Gmbh Energiespeichersystem, insbesondere System zum Speichern von Wasserstoff

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1921372A1 (de) * 2006-11-11 2008-05-14 GM Global Technology Operations, Inc. Speichersystem
FR3033874A1 (fr) * 2015-03-20 2016-09-23 Gaztransport Et Technigaz Procede de refroidissement d'un gaz liquefie
WO2016151224A1 (fr) * 2015-03-20 2016-09-29 Gaztransport Et Technigaz Procédé de refroidissement d'un gaz liquéfié

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Publication number Publication date
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DE10311955A1 (de) 2003-10-16

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