DE10021681C2 - Energiespeichersystem, insbesondere System zum Speichern von Wasserstoff - Google Patents
Energiespeichersystem, insbesondere System zum Speichern von WasserstoffInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Energiespeichersystem mit einem ersten Speicher, der
mit einer Zuleitung für einen flüssigen Energieträger, insbesondere für flüssigen
Wasserstoff, sowie mit einer Entnahmeleitung zum Transportieren des
Energieträgers an einen Verbraucher versehen und mit einem zweiten Speicher
zum Speichern von im ersten Speicher verdampftem Energieträger
strömungsverbunden ist.
Derartige Energiespeichersysteme sind bekannt und finden beispielsweise in der
Brennstoffzellen-Technologie Verwendung. Brennstoffzellen-Antriebe werden
zunehmend als ernstzunehmende Alternative zu herkömmlichen Antrieben für
Fahrzeuge gesehen. Die Brennstoffzelle benötigt als Reaktanden einen
chemischen Energieträger, üblicherweise Wasserstoff, und Sauerstoff.
Während des Sauerstoff, ähnlich wie beim Verbrennungsmotor, meist aus der
Luft der Umgebung entnommen werden kann, werden für den Wasserstoff
Speichersysteme benötigt. Dabei wird der Wasserstoff entweder unmittelbar
oder als Bestandteil eines anderen Stoffes, etwa Methanol oder Erdgas,
gespeichert.
Die Speicherung des Wasserstoffs in Form von Methanol erfordert ein relativ
komplexes und teures System zur Nutzbarmachung der Wasserstoffenergie.
Systeme, die den Wasserstoff unmittelbar, d. h. in Form von flüssigem oder
gasförmigen Wasserstoff speichern, sind dagegen einfacher im Aufbau und im
Einsatz. Besonders zweckmäßig erscheint dabei die Speicherung des
Wasserstoffs in flüssiger Form, da mit flüssigem Wasserstoff eine hohe
Energiedichte erzielt wird. Fahrzeuge, die mit einem Flüssigwasserstoff-
Speicher ausgerüstet sind, weisen Reichweiten pro Speicherfüllung auf, die mit
denen von herkömmlichen Diesel- oder Benzinfahrzeugen vergleichbar sind.
Der Einsatz dieser Speichertechnologie in Kraftfahrzeugen wird beispielsweise
in der Firmenzeitschrift "gas aktuell" 36, S. 17 (1991) beschrieben.
Der Nachteil der herkömmlichen Flüssigwasserstoff-Speicherung ist jedoch,
dass auch bei bester thermischer Isolation des Wasserstofftanks, etwa mit Hilfe
von Superisolation, ein geringer Restwärmestrom in das Tankinnere verbleibt,
der zu einem langsamen Druckanstieg im Tank führt. Solange regelmäßig
Wasserstoff von einem Verbraucher entnommen wird, ist dies ohne Bedeutung,
da in diesem Falle durch die Entnahme der Druck im Tankinnern wieder
abgesenkt wird. Wenn jedoch über eine längere Zeitdauer hinweg keine
Entnahme erfolgt, kann der Druck bis zum Öffnungsdruck des Überströmventils
steigen, wodurch es in der Folge zu einem kontinuierlichen Abblasestrom aus
dem Tank kommt. Der Restwärmestrom wird dabei durch die Verdampfung des
flüssigen Wasserstoffs im Tank kompensiert. In der Praxis liegt die Abblase
menge eines Flüssigwasserstofftanks etwa für Fahrzeuge derzeit bei 1 bis 5%
der maximalen Tankfüllung pro Tag.
In der EP 0 473 555 A2 wird vorgeschlagen, da in einem ersten Speicher
verdampfende Gas in einen zweiten Speicher abzuleiten, der mittels eines
Überdruckventils mit dem ersten Speicher strömungsverbunden ist. Übersteigt
der Gasdruck im zweiten Behälter den des ersten Behälters, so kann über ein
entsprechendes Verteilungsventil erreicht werden, dass zur Versorgung eines
Verbrauchers Gas aus dem zweiten Speicher entnommen wird.
Nachteilig bei diesem bekannten System ist, dass die Kapazität des zweiten
Speichers rasch erschöpft ist. Spätestens nach dem Druckausgleich beider
Behälter ergibt sich ohne Gasentnahme durch einen Verbraucher die
Notwendigkeit, überschüssiges Gas in die Umgebung abzublasen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Energiespeichersystem zu
entwickeln, bei dem der Verdampfungsverlust des eingesetzten Energieträgers
auch bei längeren Standzeiten minimiert wird.
Gelöst ist diese Aufgabe bei einem Energiespeichersystem der eingangs
genannten Art dadurch, dass der zweite Speicher einen Drucktank umfasst,
dem eine Einrichtung zur Druckerhöhung strömungstechnisch vorgeschaltet ist.
Beim erfindungsgemäßen Energiespeichersystem wird der aufgrund des
Restwärmeeintrags in den ersten Speicher verdampfende und nicht vom
Verbraucher entnommene Anteil des gespeicherten Energieträgers im zweiten
Speicher aufgefangen und steht somit einer späteren Verwendung zur
Verfügung. Er entweicht also nicht in die Umgebung, wie dies bei
konventionellen Systemen der Fall ist, bei denen der Energieträger
ausschließlich in flüssiger Form gespeichert wird. Der zweite Speicher umfasst
dabei einen Drucktank, dem strömungstechnisch eine Einrichtung zur
Druckerhöhung vorgeschaltet ist. Dadurch wird die Speicherkapazität des
zweiten Speichers besonders hoch. Mit diese Technologie wird der
Verlustanteil an Energieträger beim Speichern drastisch reduziert. Gegenüber
einem reinen Gasspeicher weist die erfindungsgemäße Form der
Energiespeicherung den Vorteil auf, dass bei Speicherung in flüssiger Form
eine höhere Energiespeicherdichte erzielt werden kann, wodurch ein geringerer
Platzbedarf besteht. Des weiteren wird bei der Befüllung des ersten Speichers
mit flüssigem Energieträger ein niedrigerer Fülldruck beansprucht und die
Befüllung kann sehr viel rascher, insoweit mit konventionellen Kraftstoffen
vergleichbar, erfolgen. Besonders zweckmäßig ist erfindungsgemäße
Technologie beim Einsatz von Wasserstoff als Energieträger, sie ist jedoch
nicht auf diesen beschränkt.
Geeignete Drucktanks sind beispielsweise konventionelle Druckgasflaschen für
Drücke zwischen 0 und 300 bar, besonders vorteilhaft sind jedoch
Höchstdruck-Verbundbehälter für Drücke bis zu 1000 bar und mehr.
Bei der Einrichtung zur Druckerhöhung handelt es sich bevorzugt um einen
Kompressor.
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist die Einrichtung zur Druckerhöhung mit
einer Druckregelung wirkverbunden, mittels der die Kompression des
Energieträgers im Drucktank in Abhängigkeit vom Druck des Energieträgers im
ersten Speicher geregelt werden kann.
So kann der Druckregler beispielsweise derart eingestellt sein, dass kurz vor
Erreichen eines Grenzdrucks, der ein Überdruckventil im ersten Speicher
öffnet, die Einrichtung zur Druckerhöhung in Betrieb gesetzt und gasförmiger
Energieträger aus dem ersten Speicher in den Drucktank gepresst wird.
Eine besonders einfache Druckregelung kann insbesondere dann verwirklicht
werden, wenn die Entnahme des gasförmigen Energieträgers stets aus dem
Drucktank und nicht unmittelbar aus dem ersten Speicher erfolgt. Dabei
umfasst die Druckregelung eine Bypassleitung, welche die druckseitige Seite
der Einrichtung zur Druckerhöhung mit dem ersten Speicher verbindet. Ein Teil
des Gases wird somit am Austritt der Einrichtung zur Druckerhöhung in die
Flüssigphase des Energieträgers im ersten Speicher zurückgeführt.
Um eine Entnahme des gasförmigen Energieträgers aus dem zweiten Speicher
zu ermöglichen, ist diese vorzugsweise mit einer Ableitung versehen. Um einen
etwa notwendigen Druckausgleich herzustellen, ist diese Ableitung vorzugs
weise mit einem Druckminderer ausgerüstet.
Zweckmäßigerweise ist die Entnahmeleitung jeweils separat mit dem ersten
und dem zweiten Speicher strömungsverbindbar. Mit dieser Ausgestaltung ist
eine wechselweise Entnahme von Energieträger aus dem ersten oder dem
zweiten Speicher möglich.
Eine Weiterbildung der letztgenannten Ausgestaltung der Erfindung sieht vor,
die Entnahmeleitung mit einer druckgesteuerten Armatur zu versehen, welche
die Entnahme von Energieträger aus den beiden Speichern in Abhängigkeit von
dem im jeweiligen Speicher vorherrschenden Druck zu steuern imstande ist.
Vorzugsweise ist in der Entnahmeleitung ein Wärmetauscher integriert, mittels
dessen der gasförmige Energieträger aus dem ersten Speicher vor Erreichen
des Verbrauchers aufgewärmt wird. So liegt Wasserstoff als eingesetzter
Energieträger im ersten Tank bei einer Temperatur vor, die im Bereich der
Siedetemperatur des Wasserstoffs liegt. Der Einsatz eines derart tiefkalten
Gases kann beim Verbraucher zu Problemen, beispielsweise Vereisungen
u. dergl. führen. Diese Probleme werden durch den Einbau eines
Wärmetausches in der Entnahmeleitung zumindest entschärft, wenn nicht
beseitigt.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der erste Speicher einen
tieftemperaturtauglichen Drucktank, insbesondere einen Hochdrucktank
umfasst, der mit dem Drucktank des zweiten Speichers in Strömungs
verbindung steht. Ein derartiger tieftemperaturtauglicher Drucktank kann mit
flüssigem Wasserstoff bei niedrigem Druck befüllt werden. Wird der Tank
unmittelbar nach der Befüllung abgesperrt, steigt der Druck im Tank sehr
schnell an, da der Tankmantel im Gegensatz zum Tieftemperaturtank keine
besondere Isolationswirkung hat. Ein Druckausgleich kann über einen
Wärmetauscher mit dem Drucktank des zweiten Speichers erfolgen, der
zumindest für den gleichen Maximaldruck ausgelegt sein muss.
Alternativ oder ergänzend zum vorgenannten tieftemperaturtauglichen
Drucktank umfasst der erste Speicher einen Tieftemperaturtank, der
vorzugsweise mit einer Superisolation versehen ist. Durch die thermische
Isolation derartiger Tanks lassen sich die Verdampfungsverluste des als
Energieträger eingesetzten flüssigen Wasserstoffs minimieren.
Insbesondere bei der Verwendung von Wasserstoff als Energieträger ist die
chemische Speicherung des Wasserstoffs im zweiten Speicher eine sinnvolle
Alternative oder Ergänzung zum vorgenannten Drucktank. So wird bei der
Metallhydrid-Technik der Wasserstoff chemisch an bestimmte Metalle
gebunden. Dabei entstehen Metallhydride, die abhängig vom Druck in einem
geringen Volumen relativ große Wasserstoffmengen aufnehmen können.
Typische Arbeitsdrücke für Metallhydridspeicher liegen zwischen 0 und 35 bar.
Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht den Einsatz des
Energiespeichersystems für Brennstoffzellenantriebe vor, insbesondere für den
Einsatz in Fahrzeugen.
Anhand der Zeichnung sollen nachfolgend Ausführungsbeispiele der Erfindung
näher erläutert werden.
In schematischen Ansichten zeigen:
Fig. 1 ein zum Speichern von Wasserstoff einsetzbares erfindungsgemäßes
Energiespeichersystem in einer ersten Ausführungsform,
Fig. 2 ein zum Speichern von Wasserstoff einsetzbares erfindungsgemäßes
Energiespeichersystem in einer zweiten Ausführungsform, und
Fig. 3 einen typischen zeitlichen Druckverlauf des Wasserstoffs im ersten
Speicher beim Betrieb eines erfindungsgemäßen Wasserstoffspeicher
systems.
Das in Fig. 1 gezeigte Wasserstoffspeichersystem 1 umfasst einen ersten
Speicher in Form eines Tieftemperaturtanks 2 sowie einen zweiten Speicher in
Form eines Hochdrucktanks 3.
Als Hochdrucktank 3 kann dabei beispielsweise ein Hybridspeicher, der für
Drücke zwischen 0 und 35 bar geeignet ist, eine Druckgasflasche für Drücke
von 0 bis 300 bar oder ein Höchstdruck-Verbundbehälter für Drücke von 0 bis
1000 bar eingesetzt werden.
Der Tieftemperaturtank 2, der für die Aufnahme von flüssigem Wasserstoff mit
einer Temperatur von ca. 20 K bestimmt ist, ist mit einer Wärmeisolation 5
versehen. Zur Herstellung der Wärmeisolation 5 umfasst der
Tieftemperaturtank 2 einen Innenbehälter 6, der zur Aufnahme des
Wasserstoffs bestimmt ist, und der in einem Abstand von beispielsweise 40 mm
von einem Außenbehälter 7 umgeben ist. Der Zwischenraum zwischen dem
Innenbehälter 6 und dem Außenbehälter 7 ist evakuiert und kann zum Schutz
vor Strahlungsverlusten mit entsprechenden Strahlungsschilden versehen sein.
Einen typischen Aufbau für eine derartige Wärmeisolation ist beispielsweise in
der Firmenzeitschrift "gas aktuell" Nr. 36, S. 17 (1991) beschrieben, es kann
freilich jede aus der Tieftemperaturtechnik bekannte und für den vorliegenden
Zweck geeignete Isolation verwendet werden.
Der Innenbehälter 6 kann mittels einer Füll-Leitung 9 zumindest teilweise mit
flüssigem Wasserstoff befüllt werden. Trotz der guten Isolation tritt bei
derartigen Tieftemperaturtanks ein Restwärmeeintrag auf, der zum Verdampfen
eines Teils des eingefüllten Wasserstoffs von üblicherweise etwa 1 bis 5% pro
Tag führt. Der Innenbehälter weist daher ein Sicherheitsventil 10 auf, das bei
Erreichen eines bestimmten Mindestdrucks, beispielsweise 5 bar, öffnet und
gasförmigen Wasserstoff in die Umgebung entweichen lässt.
Die durch Verdampfen des eingefüllten Wasserstoffs entstehende Gasphase
11 im Innenbehälter 6 steht über eine Entnahmeleitung 12 mit einem
Verbraucher 13 in Strömungsverbindung. In der Entnahmeleitung 12 ist ein
Wärmetauscher 14 zum Erwärmen des tiefkalten Gases sowie ein
Absperrventil 15 integriert.
Zwischen dem Tieftemperaturtank 2 und dem Hochdrucktank 3 ist ein
Kompressor 17 angeordnet, dessen Niederdruckseite 18 über eine Abzweigung
19 an der Entnahmeleitung 12 mit der Gasphase 11 des Wasserstoffs und
dessen Hochdruckseite 21 mit dem Hochdrucktank 3 strömungsverbunden ist.
Der Kompressor 17 ist derart ausgelegt, dass bei Erreichen eines bestimmten
Drucks im Innenbehälter 6 des Tieftemperaturtanks 2, dessen Wert unterhalb
des Öffnungsdrucks des Sicherheitsventils 10 liegt, Wasserstoff aus der
Gasphase 11 entnommen und im komprimierten Zustand dem
Hochdruckbehälter 3 zugeführt wird. Die Druckregelung erfolgt dabei etwa
durch Messung des Drucks im Innenbehälter 6, und eine entsprechende
Steuerung, die bei Erreichen des entsprechenden Druckwertes über eine
geeignete Steuerung den Kompressor in Gang setzt.
Der Hochdrucktank 3 ist über eine Entnahmeleitung 23 gleichfalls mit dem
Verbraucher strömungsverbunden. Um den Druck des entnommenen
Wasserstoffs den Erfordernissen des Verbrauchers 13 anzupassen, ist in die
Entnahmeleitung 23 ein Druckminderer 24 integriert.
Beim Wasserstoffspeichersystem 1 kann gasförmiger Wasserstoff wahlweise
entweder aus der Gasphase 11 im Innenbehälter 6 des Tieftemperaturtanks 2
oder aus dem Hochdrucktank 3 entnommen werden. Diese ist insbesondere
dann zweckmässig, wenn, etwa unmittelbar nach einer Betankung des
Tieftemperaturtank 2, nur wenig gasförmiger Wasserstoff im Innenbehälter 6
des Tieftemperaturtank 2 vorliegt. In diesem Falle kann der gasförmige
Wasserstoff dem Hochdruckbehälter entnommen werden. Bei Erreichen eines
bestimmten Druckwertes kann der Tieftemperaturtank 2, etwa mittels einer
geeigneten druckgesteuerten Automatik 25 im Absperrventil 15, zugeschaltet
werden. Gegebenenfalls kann in diesem Falle gleichzeitig über eine weitere -
hier nicht gezeigte - druckgesteuerte Automatik die Entnahmeleitung 23 des
Hochdrucktanks 3 gesperrt werden. Um einen minimalen Versorgungsdruck im
Tieftemperaturtank 2 dauerhaft sicherzustellen, kann in bekannter Weise etwa
eine - hier ebenfalls nicht gezeigte - Heizung im Innenbehälter 6 vorgesehen
sein.
Wird der gasförmige Wasserstoff ausschließlich aus dem Hochdrucktank 3
entnommen, und dient der Tieftemperaturtank 2 somit lediglich als
Energiespeicher und nicht zugleich als Versorgungstank, so kann auf eine
aufwendige Drucksteuerung des Kompressors 17 verzichtet werden. In diesem
Falle kann eine Druckregelung mittels einer entsprechend dimensionierten
Bypass-Leitung 26 erfolgen, durch die ein kleiner Teilstrom des bereits
erheblich erwärmten Wasserstoffgases in die Flüssigphase des Wasserstoffs in
dem Innenbehälter 6 des Tieftemperaturtanks 2 geleitet wird und eine
Druckerhöhung im Innenbehälter 6 bewirkt.
Eine alternative Ausgestaltung eines Energiespeichersystems wird in Fig. 2
vorgestellt. Das dort gezeigte Wasserstoffspeichersystem 30 umfasst ebenfalls
einen Hochdrucktank 33, der mit einem Tank 32 zur Aufnahme von
Wasserstoff in flüssiger Form über eine Verbindungsleitung 31
strömungsverbunden ist. Im Gegensatz zum Tieftemperaturtank 2 des
Wasserstoffspeichersystems 1 handelt es sich bei dem Tank 32 jedoch nicht
um einen superisolierten Tieftemperaturtank, sondern um einen - für die
Aufnahme von tiefkalten Flüssigkeiten geeigneten - Hochdrucktank, der nicht
mit einer der Wärmeisolierung 5 vergleichbaren thermischen Isolation
ausgerüstet ist. Wenn der Tank 32 über die Einfüll-Leitung 34 mit flüssigem
Wasserstoff (bei niedrigem Druck, etwa 1-4 bar) befüllt und mit einem hier
nicht gezeigten Absperrelement abgesperrt wird, verdampft sogleich ein Teil
des Wasserstoffs und der Druck im Tank 32 steigt sehr stark an. Der
Druckausgleich mit dem Hochdrucktank 33 erfolgt nach Öffnen eines
Absperrventils 35 über die Verbindungsleitung 31 in die ein Wärmetauscher 36,
z. B. eine luftbeheizte Rohrschlange, integriert ist. Es versteht sich, dass bei
diesem Ausführungsbeispiel der Tank 32 und der Hochdrucktank 33 für den
gleichen Maximaldruck ausgelegt sein sollen. Auf einen Kompressor zwischen
Tank 32 und Hochdrucktank 33 kann bei diesem Ausführungsbeispiel verzichtet
werden. Die Entnahme für einen Verbraucher 37 erfolgt ausschließlich über
eine Entnahmeleitung 38 des Hochdrucktanks 33, die zum Anschließen des
Verbrauchers 37 mit einem geeigneten Druckminderer 39 ausgerüstet ist.
Fig. 3 zeigt einen beispielhaften, jedoch typischen Druckverlauf im
Innenbehälter 6 des Tieftemperaturtanks 2 während des Betriebs.
Bei der Wasserstoffentnahme durch einen Verbraucher 13 unmittelbar aus dem
Tieftemperaturtank 2 sinkt der Druck im Innenbehälter 6 bis auf den,
beispielsweise mittels einer Heizung beständig aufrechterhaltenen,
Versorgungsdruck p1 ab (Betriebszustand B1). Zum Zeitpunkt t1 wird die
Entnahme von Wasserstoff eingestellt. Bei Nichtentnahme von Wasserstoff
steigt der Druck im Innenbehälter 6 langsam an, solange der Kompressor 17
noch nicht eingeschaltet ist (Betriebszustand B2). Im Zeitpunkt t2 wird der
Ansprechdruck p2 des Kompressors 17 erreicht, und der Kompressor 17 in
Betrieb gesetzt. Gasförmiger Wasserstoff wird nun dem Innenbehälter 6 des
Tieftemperaturtanks 2 entnommen und dem Hochdruckbehälter 3 in
komprimierter Form zugeführt (Betriebszustand B3). Der Druck im
Innenbehälter 6 sinkt dadurch wieder ab. Bei Erreichen des Versorgungsdrucks
p1, zum Zeitpunkt t3, schaltet der Kompressor 17 ab. In der Folge steigt der
Druck im Innenbehälter wieder an, bis er zum Zeitpunkt t4 den Ansprechdruck
p2 erreicht. Der Kompressor schaltet wieder an, der Druck in Innenbehälter sinkt
und erreicht zum Zeitpunkt t5 erneut den Versorgungsdruck p1, um danach,
nach Abschalten des Kompressors 17, wieder allmählich anzusteigen. Bei
erneuter Entnahme von Wasserstoff durch den Verbraucher (ab dem Zeitpunkt
t6) sinkt der Druck wieder bis in den Bereich des Versorgungsdrucks p1 ab. Der
Druck bleibt so stets unterhalb des Ansprechdrucks p3 des Sicherheitsventils
10. Ein Austritt von Wasserstoff in die Umgebung wird somit zuverlässig
vermieden.
Für Fahrzeuge in Fahrzeugflotten, die ohne lange Parkzeiten regelmäßig
betrieben werden, kann die Kapazität des Hochdrucktanks 3 kleiner als die des
Tieftemperaturtanks 2 gewählt werden, da bei deren Einsatzprofil üblicherweise
nur wenige Abdampfverluste anfallen. Bei diesen Fahrzeugen besitzt der
Hochdrucktank 3 vor allem die Funktion eines "Kaltstart-Speichers", da in
diesem Tank stets gasförmiger Wasserstoff zumindest in einer geringen,
jedoch für die Durchführung eines Kaltstarts ausreichenden Menge vorliegt.
Dieser Wasserstoff kann sogleich entnommen werden, ohne in zeitaufwendiger
Weise vor dem Start des Fahrzeuges erst einen Teil des flüssigen
Wasserstoffs verdampfen zu müssen, wie dies bei herkömmlichen Fahrzeugen
mit lediglich einem Flüssigwasserstoff-Tank erforderlich ist.
Bei Fahrzeugen, die etwa als Privatfahrzeuge eingesetzt werden, und die
mitunter über einen längeren Zeitraum geparkt werden, sollte der
Hochdrucktank 3 eine mit dem Tieftemperaturtank 2 vergleichbare Kapazität
aufweisen, um die etwa bei z. B. einer vierwöchige Zeitdauer nach dem letzten
Tankvorgang erreichte Abdampfmenge speichern zu können.
1
Wasserstoffspeichersystem
2
Tieftemperaturtank
3
Hochdrucktank
4
-
5
Wärmeisolation
6
Innenbehälter
7
Außenbehälter
8
-
9
Füll-Leitung
10
Sicherheitsventil
11
Gasphase
12
Entnahmeleitung
13
Verbraucher
14
Wärmetauscher
15
Absperrventil
16
-
17
Kompressor
18
Niederdruckseite
19
Abzweigung
20
-
21
Hochdruckseite
22
-
23
Entnahmeleitung
24
-
25
druckgesteuerte Automatik
26
Bypass-Leitung
27
-
28
-
29
-
30
Wasserstoffspeichersystem
31
Verbindungsleitung
32
Tank
33
Hochdrucktank
34
Einfüll-Leitung
35
Absperrventil
36
Wärmetauscher
37
Verbraucher
38
Entnahmeleitung
39
Druckminderer
p1
p1
Versorgungsdruck
p2
p2
Ansprechdruck Kompressor
p3
p3
Ansprechdruck Sicherheitsventil
t1
t1
-t6
Zeitpunkte
B1 Betriebszustand
B2 Betriebszustand
B3 Betriebszustand
B1 Betriebszustand
B2 Betriebszustand
B3 Betriebszustand
Claims (13)
1. Energiespeichersystem mit einem ersten Speicher (2, 32), der mit einer
Zuleitung (9, 34) für einen flüssigen Energieträger, insbesondere für
flüssigen Wasserstoff, sowie mit einer Entnahmeleitung (12, 23, 38) zum
Transportieren des Energieträgers an einen Verbraucher (13, 37)
versehen und der mit einem zweiten Speicher (3, 33) zum Speichern von
im ersten Speicher (2, 32) verdampftem Energieträger
strömungsverbunden ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass der zweite Speicher einen Drucktank (3, 33) umfasst, dem eine
Einrichtung zur Druckerhöhung (17) strömungstechnisch vorgeschaltet
ist.
2. Energiespeichersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
als Einrichtung zur Druckerhöhung ein Kompressor (17) vorgesehen ist.
3. Energiespeichersystem nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, dass als Drucktank (3, 33) ein Höchstdruck-
Verbundbehälter vorgesehen ist.
4. Energiespeichersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zur Druckerhöhung mit
einer Druckregelung wirkverbunden ist, welche die Kompression des
Energieträgers im Drucktank (3, 33) in Abhängigkeit vom Druck des
Energieträgers im ersten Speicher (2) regelt.
5. Energiespeichersystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass
die Druckregelung eine Bypassleitung (26) umfasst, die die druckseitige
Seite der Einrichtung zur Druckerhöhung mit dem ersten Speicher (2)
verbindet.
6. Energiespeichersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Speicher (3, 33) mit einer
Ableitung (23, 38) für gasförmigen Energieträger strömungsverbunden ist,
weiche Ableitung (23, 38) vorzugsweise mit einem Druckminderer (24, 39)
ausgerüstet ist.
7. Energiespeichersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Entnahmeleitung (12) jeweils separat
mit dem ersten Speicher (2) und mit dem zweiten Speicher (3)
strömungsverbindbar ist.
8. Energiespeichersystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass
die Entnahmeleitung (12) mit einer druckgesteuerten Armatur (15)
versehen ist, mittels der die Entnahme des Energieträgers aus den
Speichern (2, 3) entsprechend den in den Speichern (2, 3) jeweils
herrschenden Drücken steuerbar ist.
9. Energiespeichersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass in die Entnahmeleitung (12) ein
Wärmetauscher (14, 36) integriert ist.
10. Energiespeichersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der erste Speicher einen
tieftemperaturtauglichen Drucktank (32) umfasst.
11. Energiespeichersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der erste Speicher einen - vorzugsweise
superisolierten - Tieftemperaturtank (2) umfasst.
12. Energiespeichersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dass der zweite Speicher (3, 33) Mittel zur vorübergehenden chemischen
Bindung von Wasserstoff, etwa einen Metallhydrid-Tank aufweist.
13. Energiespeichersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
gekennzeichnet durch die Verwendung als Energiespeichersystem,
vorzugsweise Wasserstoffspeichersystem (1, 30) für einen
Brennstoffzellenantrieb.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE10021681A DE10021681C2 (de) | 2000-05-05 | 2000-05-05 | Energiespeichersystem, insbesondere System zum Speichern von Wasserstoff |
DE20022954U DE20022954U1 (de) | 2000-05-05 | 2000-05-05 | Energiespeichersystem, insbesondere System zum Speichern von Wasserstoff |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE10021681A DE10021681C2 (de) | 2000-05-05 | 2000-05-05 | Energiespeichersystem, insbesondere System zum Speichern von Wasserstoff |
Publications (2)
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