DE102006012679B4 - Verfahren zum Betrieb eines Energiesystems sowie Energiesystem - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Betreiben eines Energiesystems (1) umfassend:
– eine Energieerzeugungseinrichtung (2) zur Erzeugung von Energie für das Energiesystem (1) mit Hilfe eines Betriebsmediums in Form eines Brennstoffes, eines Kraftstoffes, eines Treibstoffes oder eines eine Verbrennung fördernden Stoffes,
– einen Supraleiter (4) zur verlustarmen Leitung elektrischer Energie in dem Energiesystem (1) und
– eine Kühleinrichtung (6) zur Kühlung des Supraleiters (4) mit Hilfe einer flüssigen Phase eines Kühlmediums
dadurch gekennzeichnet, dass die flüssige Phase des Kühlmediums in der Kühleinrichtung (6) durch Kondensation einer gasförmigen Phase des Kühlmediums erzeugt wird, wobei die Kondensation der gasförmigen Phase des Kühlmediums durch eine Wärmeübertragung von der gasförmigen Phase des Kühlmediums zu dem Betriebsmedium erfolgt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Energiesystems gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie ein Energiesystem gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 7.
  • Ein derartiges Energiesystem ist z.B. aus der WO 02/14736 A1 bekannt.
  • Für den Betrieb einer Energieerzeugungseinrichtung werden in Abhängigkeit von der Art der erzeugten Energie (z.B. elektrische Energie, mechanische Energie oder Wärmeenergie), der Art der Energieerzeugung und den Einsatzbedingungen ein oder mehrere Betriebsmedien wie z.B. Brennstoffe, Kraftstoffe, Treibstoffe oder Kühlmedien benötigt. Ein Beispiel hierfür ist die Brennstoffzelle, die mit den Betriebsmedien Wasserstoff und Sauerstoff betrieben wird. Insbesondere bei Energiesystemen in mobilen Anwendungen besteht die Anforderung, die Betriebsmedien mit hoher Energiedichte auf möglichst geringem Raum zu speichern. Hierzu bietet sich eine Speicherung der Betriebsmedien in flüssiger Form unter hohem Druck an. So werden beispielsweise in Unterwasserschiffen Wasserstoff und Sauerstoff für Brennstoffzellen bei 5-6 bar in flüssiger Form in speziellen Drucktanks gespeichert. Nachteil der Speicherung eines Betriebsmediums in flüssiger Form ist allerdings, dass es zur Verwendung in der Brennstoffzelle unter Energieeinsatz wieder verdampft werden muss.
  • Supraleiter, und hierbei insbesondere Hochtemperatur-Supraleiter aus der Familie der YBCO-Leiter oder der Wismut Cuprate, finden als verlustarme Leiter elektrischer Energie bereits erste Anwendungen in einer Vielzahl unterschiedlicher elektrischer Einrichtungen. Hierzu zählen rotierende elektrische Maschinen, die als Motor und/oder Generator arbeiten und deren Stator und/oder Rotor mit Wicklungen aus einem Supraleitermaterial ausgerüstet sind, oder statische elektrische Einrichtungen wie Strombegrenzer oder Transformatoren. Nachteil beim Einsatz eines Supraleiters ist der notwendige Energieeinsatz für eine Kühleinrichtung, mit deren Hilfe der Supraleiter auf die für die Aufrechterhaltung der Supraleitung benötigte Temperatur von üblicherweise 20-100 K gekühlt wird.
  • Der Einsatz von Brennstoffzellen zur Erzeugung elektrischer Energie und elektrischer Einrichtungen mit Supraleitern in einem gemeinsamen System wird zur Zeit für verschiedenste Energiesysteme untersucht. Hierzu zählen Energieerzeuger, -verteiler- und -verbraucheranlagen auf Schiffen (siehe z.B. WO 02/24523 A1 ), Großmaschinenanlagen und Elektrotraktionssysteme für Schwerlasttransporte und Lokomotiven. Durch den Energiebedarf für die Verflüssigung des Brennstoffes und die Kühlung des Supraleiters wird allerdings der Gesamtwirkungsgrad derartiger Energiesysteme reduziert.
  • Aus der WO 02/14736 A1 ist ein Energiesystem für ein Unterwasserschiff mit einer Brennstoffzelle und einem Strombegrenzer mit einem HTS-Supraleiter bekannt. Der Supraleiter wird hierbei in einem Kryostaten mit flüssigem Stickstoff gekühlt. Der flüssige Stickstoff wird wiederum durch eine erste Kühleinrichtung in Form eines so genannten Refrigerators gekühlt. Der Refrigerator umfasst einen Kaltkopf, der in den Kryostaten ragt und in dem Kryostaten verdampften Stickstoff durch Rekondensation wieder verflüssigt. Der Kaltkopf nimmt hierzu Wärme des verdampften Stickstoffes auf.
  • Zusätzlich werden die Stromdurchführungen, die von außen in den Kryostaten hineinreichen, zur Verringerung des Wärmeeintrages in den Kryostaten mit Hilfe einer zweiten Kühleinrichtung gekühlt. Die zweite Kühleinrichtung weist ein Kühlmedium mit einer Siedetemperatur auf, die über der Kondensationstemperatur des flüssigen Sauerstoffs liegt. Bei dem zweiten Kühlmedium handelt es sich beispielsweise um Flüssigsauerstoff zum Betrieb der Brennstoffzelle, der in einem Flüssigsauerstofftank an Bord des Unterwasserschiffes gespeichert ist. Durch eine Wärmeübertragung von den Stromzuführungen zu dem Flüssigsauerstoff kommt es zu einer Verdampfung des Flüssigsauerstoffs und aufgrund dessen Verdampfungsenthalpie zu einer Kühlung der Stromzuführungen. Hierdurch wird zum einen der Wärmeeintrag in den Kryostaten und somit der elektrische Leistungsbedarf für den Verdichter der ersten Kühleinrichtung verringert und zum anderen der Energiebedarf zur Verdampfung des Flüssigsauerstoffes reduziert, wodurch sich insgesamt der Gesamtwirkungsgrad des Energiesystems erhöht.
  • Ausgehend hiervon ist es Aufgabe vorliegender Erfindung, ein Verfahren zum Betrieb eines eingangs geschilderten Energiesystems und ein Energiesystem anzugeben, mit dem der Gesamtwirkungsgrad des Energiesystems noch weiter verbessert werden kann.
  • Die Lösung der auf das Verfahren gerichteten Aufgabe gelingt erfindungsgemäß durch ein Energiesystem gemäß Patentanspruch 1. Die Lösung der auf das Energiesystem gerichteten Aufgabe gelingt erfindungsgemäß durch ein Energiesystem gemäß Patentanspruch 7. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind jeweils Gegenstand der Unteransprüche.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren sieht vor, dass die flüssige Phase des Kühlmediums in der Kühleinrichtung durch Kondensa tion einer gasförmigen Phase des Kühlmediums erzeugt wird, wobei die Kondensation der gasförmigen Phase des Kühlmediums durch Wärmeübertragung von der gasförmigen Phase des Kühlmediums zu dem Betriebsmedium erfolgt.
  • Die Verflüssigung des Kühlmediums und damit die Kühlung des Supraleiters erfolgt somit mittels des für die Energieerzeugung benötigten Betriebsmediums, z.B. eines Brennstoffes. Hierdurch kann der Energiebedarf der Kühleinrichtung zur Kühlung des Supraleiters reduziert werden, wodurch sich der Gesamtwirkungsgrad des Energiesystems erhöht. Im besten Fall kann auf ein Refrigeratorsystem mit einem Kaltkopf und Verdichter oder eine ähnliche konventionelle Einrichtung zur Verflüssigung des Kühlmediums ganz verzichtet werden, was mit niedrigeren Investitionskosten sowie geringeren Wartungskosten (Life Cycle Kosten) und höherer Zuverlässigkeit aufgrund des Wegfalls der in einem Refrigeratorsystem üblicherweise verwendeten bewegten Teile verbunden ist.
  • Unter einer Energieerzeugungseinrichtung wird hierbei jede Art von Einrichtung zur Erzeugung von Energie in einer technisch nutzbaren Form, z.B. elektrischer Energie, mechanischer Energie oder Wärmeenergie verstanden. Hierunter fallen beispielsweise Brennstoffzellen, Verbrennungsmotoren sowie Gas- und Dampfturbinen.
  • Gemäß einer ersten vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Energieerzeugungseinrichtung mit einer gasförmigen Phase des Betriebsmediums betrieben, wobei die gasförmige Phase des Betriebsmediums durch Verdampfung einer flüssigen Phase des Betriebsmediums erzeugt wird und die Wärmeübertragung von der gasförmigen Phase des Kühlmediums zu der flüssigen Phase des Betriebsmediums erfolgt. Es wird somit die Verdampfungsenthalpie bzw. Verdampfungswär me des Betriebsmediums zur Kühlung des Supraleiters genutzt. Hierdurch werden gleichzeitig der Energiebedarf der Kühleinrichtung zur Kühlung des Supraleiters und der Energiebedarf zur Verdampfung des Betriebsmediums reduziert, wodurch der Gesamtwirkungsgrad des Energiesystems besonders gut verbesserbar ist.
  • Die für die Verdampfung des Betriebsmediums erforderliche Leistung liegt bei typischen Anwendungen in allen Betriebszuständen erheblich über dem Kühlleistungsbedarf für den Supraleiter, so dass im besten Fall auf die Kühleinrichtung völlig verzichtet werden kann.
  • Gemäß einer zweiten vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Energieerzeugungseinrichtung mit einer gasförmigen Phase des Betriebsmediums betrieben, wobei die gasförmige Phase des Betriebsmediums durch Verdampfung einer flüssigen Phase des Betriebsmediums erzeugt wird und die Wärmeübertragung von der gasförmigen Phase des Kühlmediums zu der gasförmigen Phase des Betriebsmediums erfolgt. Es wird somit die Aufwärmenthalpie der gasförmigen Phase des Betriebsmediums zur Kühlung des Supraleiters genutzt. Hierdurch werden gleichzeitig der Energiebedarf der Kühleinrichtung zur Kühlung des Supraleiters und der Energiebedarf zur Aufwärmung des Betriebsmediums reduziert, wodurch der Gesamtwirkungsgrad des Energiesystems verbesserbar ist.
  • Dieses Verfahren kann auch gemeinsam mit dem Verfahren gemäß der ersten vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung in einem Energiesystem angewendet werden. Es erfolgt dann zuerst eine Nutzung der Verdampfungsenthalpie der flüssigen Phase des Betriebsmediums, d.h. durch eine Wärmeübertragung von einer gasförmigen Phase eines ersten Kühlmediums zu der flüssigen Phase des Betriebsmediums wird die flüssigen Phase des Be triebsmediums verdampft und die gasförmige Phase des ersten Kühlmittels verflüssigt, und danach eine Nutzung der Aufwärmenthalpie der gasförmigen Phase des Betriebsmediums, d.h. durch eine Wärmeübertragung von einer gasförmigen Phase eines zweiten Kühlmediums zu der gasförmigen Phase des Betriebsmediums wird die gasförmige Phase des Betriebsmediums erwärmt und gleichzeitig die gasförmige Phase des zweiten Kühlmediums verflüssigt.
  • Die Wärmeübertragung von der gasförmigen Phase des Kühlmediums zu dem Betriebsmedium kann auch aktiv durch eine Wärmepumpe erfolgen, die zwischen dem Temperaturniveau des Supraleiters und dem, vorzugsweise niedrigsten, Temperaturniveau des Betriebsmediums arbeitet.
  • Bevorzugt wird die flüssige Phase des Betriebsmediums in einem Drucktank unter einem Druck gespeichert, der mit dem Druck der gasförmigen Phase des Kühlmediums derart aufeinander abgestimmt ist, dass die flüssige Phase des Betriebsmediums eine Siedetemperatur aufweist, die unter der Kondensationstemperatur der gasförmigen Phase des Kühlmediums ist. Dies ist insbesondere möglich, wenn als Betriebsmedium ein Brennstoff oder ein die Verbrennung fördernder Stoff, insbesondere Wasserstoff, Erdgas oder Sauerstoff, und als Kühlmedium Neon oder Stickstoff verwendet werden.
  • Wird beispielsweise für die Speicherung von Wasserstoff in einem Flüssigwasserstoff-Drucktank ein Druck von 5 bar gewählt, so beträgt die Siedetemperatur des Flüssigwasserstoffes 27.1 K. Für die Kühlung eines HTS-Supraleiters in einem HTS-Elektromotor oder HTS-Generator kann dann beispielsweise Neon verwendet werden. Das Neon-System wird bevorzugt bei einem höheren Druck als Atmosphärendruck betrieben, um im Fall einer eventuellen Leckage das Eindringen von Luft in den Ne on-Raum zu verhindern, beispielsweise bei 1,1 bar (absolut). Bei einem Druck von 1.1 bar beträgt die Kondensationstemperatur von Neon 27.36 K und ist somit größer als die Siedetemperatur des Flüssigwasserstoffes. HTS-Strombegrenzer werden üblicherweise mit flüssigem Stickstoff bei etwa Atmosphärendruck, also bei 77 K betrieben.
  • Ein erfindungsgemäßes Energiesystem umfasst eine Energieerzeugungseinrichtung zur Erzeugung von Energie für das Energiesystem mit Hilfe eines Betriebsmediums, einen Supraleiter zur verlustarmen Leitung elektrischer Energie in dem Energiesystem und eine Kühleinrichtung zur Kühlung des Supraleiters mit Hilfe einer flüssigen Phase eines Kühlmediums. Die Kühleinrichtung erzeugt dabei die flüssige Phase des Kühlmediums durch Kondensation einer gasförmigen Phase des Kühlmediums, wozu die Kühleinrichtung einen Wärmetauscher zur Übertragung von Wärme von der gasförmigen Phase des Kühlmediums zu dem Betriebsmedium aufweist.
  • Die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren genannten Vorteile gelten entsprechend für das erfindungsgemäße Energiesystem.
  • Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gemäß den Merkmalen der Unteransprüche werden im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen in den Figuren näher erläutert. Es zeigt:
  • 1 stark schematisiert einen Aufbau eines erfindungsgemäßen Energiesystems mit einer Darstellung verschiedener Kühlungsmöglichkeiten für Supraleiter,
  • 2 eine besonders für mobile Anwendungen geeignete Kombination eines Brennstoff- und eines Kühlmediumstanks zur Wärmeübertragung von einer gasförmigen Phase des Kühlmediums zu einer flüssigen Phase des Brennstoffs.
  • 1 zeigt stark schematisiert ein Energiesystem 1 eines Unterwasserschiffes umfassend ein Brennstoffzellensystem Energieerzeugungseinrichtung 2 zur Erzeugung elektrischer Energie für den Antrieb des Schiffes und zwei elektrische Einrichtungen 3, 13 mit jeweils einem Hochtemperatursupraleiter (HTS) als Supraleiters 4 bzw. 14, vorzugsweise aus der Familie der YBCO-Leiter oder der Wismut Cuprate, zur verlustarmen Leitung elektrischer Energie in dem Energiesystem 1.
  • Bei der ersten elektrischen Einrichtung 3 handelt es sich beispielsweise um eine rotierende elektrische Maschine wie einen Motor oder einen Generator, deren Rotor und/oder Stator einen HTS, insbesondere eine HTS-Wicklung, aufweist bzw. aufweisen oder deren Pole aus HTS-Magneten bestehen (sogenanntes Bulk-Material).
  • Bei der zweiten elektrischen Einrichtung 13 handelt es sich beispielsweise um einen HTS-Strombegrenzer oder einen Transformator. Der HTS kann hierbei als Plattenleiter, Bandleiter oder Bulk-Material ausgeführt sein. Im Fall eines Bulk-Materials kann dieses beispielsweise aus YBCO oder Bi-HTS bestehen.
  • Eine Kühleinrichtung 6 dient zur Kühlung des Supraleiters 4 mit Hilfe eines ersten Kühlmediums und eine Kühleinrichtung 16 dient zur Kühlung des Supraleiters 14 mit Hilfe eines zweiten Kühlmediums. Die jeweilige Wahl des Kühlmediums ist abhängig von einer Vielzahl von Faktoren, z.B. vom verwendete Supraleitermaterial, der Art der elektrischen Einrichtung, der abzuführenden Wärmemengen und der Betriebsbedingungen. Im Fall der elektrischen Einrichtung 3 handelt es sich bei spielsweise bei dem Kühlmedium um Neon und im Fall der elektrischen Einrichtung 13 um Stickstoff. Der Transfer der Kälte an den Supraleiter 4, 14 kann direkt über das Kühlmedium oder indirekt über ein weiteres aktiv oder passiv umgewälztes Kühlmedium (ein umgepumptes Kühlmedium bzw. ein Thermosyphon-System mit z.B. Sauerstoff, Argon, Stickstoff, Neon, Wasserstoff oder Helium) erfolgen.
  • Die Kühleinrichtung 6 führt der elektrischen Einrichtung 3 in einem Kreislauf eine flüssige Phase des ersten Kühlmediums zu, das in der elektrischen Einrichtung 3 durch Wärmeaufnahme vom dem Supraleiter 4 und seiner Umgebung verdampft wird. Die dadurch entstehende gasförmige Phase des ersten Kühlmediums wird aus der elektrischen Einrichtung 3 abgeführt, in der Kühleinrichtung 6 verflüssigt und anschließend wieder der elektrischen Einrichtung 3 zugeführt.
  • In entsprechender Weise wird das zweite Kühlmedium in der zweiten Kühleinrichtung 16 in einem Kreislauf durch die elektrische Einrichtung 13 geführt.
  • Den Brennstoffzellen des Brennstoffzellensystems (2) wird zum Betrieb über eine Leitung 7 als Betriebsmedium ein gasförmiger Brennstoff wie z.B. Wasserstoff oder ein die Verbrennung unterstützender Stoff wie z.B. Sauerstoff zugeführt. Der Stoff ist in dem Unterwasserschiff unter einem derart hohen Druck in flüssiger Form in einem Tank 8 gespeichert, dass die Siedetemperatur des Stoffes kleiner als die Kondensationstemperatur des ersten Kühlmediums in der Kühleinrichtung 6 ist. Wird beispielsweise Wasserstoff in flüssiger Form unter einem Druck von 5 bar gespeichert, so beträgt seine Siedetemperatur 27.1 K. Es handelt sich somit um einen in der Fachliteratur als „kryogen" bezeichneten Brennstoff. Vor der Zufuhr zu den Brennstoffzellen muss die flüssige Phase des Brennstoffes durch Verdampfung in die gasförmige Phase umgewandelt und darüber hinaus durch weitere Erwärmung auf die Betriebstemperatur der Brennstoffzellen gebracht werden.
  • Anhand 1 sollen nun die verschiedenen Möglichkeiten zur Steigerung des Gesamtwirkungsgrades des Energiesystems erläutert werden:
  • Möglichkeit 1: Direkte Kühlung durch Ausnutzung der Verdampfungswärme der flüssigen Phase des Betriebsmediums.
  • Durch eine Wärmeübertragung von der gasförmigen Phase des ersten Kühlmediums zu der flüssigen Phase des Betriebsmediums kann die flüssige Phase des Betriebsmediums verdampft und durch die Verdampfungswärme des Betriebsmediums die gasförmigen Phase des ersten Kühlmediums kondensiert werden.
  • Hierzu weist die erste Kühleinrichtung 6 einen Wärmetauscher 9 auf, dem eingangsseitig auf seiner Primärseite über eine Leitung 11 das flüssige Betriebsmedium, hier der flüssige Wasserstoff, und auf seiner Sekundärseite über eine Leitung 21 die gasförmige Phase des Kühlmediums, hier gasförmiges Neon, zugeführt wird. Der flüssige Wasserstoff weist beim Eintritt in den Wärmetauscher 9 eine Temperatur auf, die kleiner als die Temperatur des gasförmigen Neons ist. Es kommt somit zu einer Wärmeübertragung von dem gasförmigen Neon zu dem flüssigen Wasserstoff.
  • Da zudem die Siedetemperatur des flüssigen Wasserstoffes kleiner ist als die Kondensationstemperatur des gasförmigen Neons, kann durch die Wärmeübertragung zum einen der flüssige Wasserstoff verdampft und zum anderen durch die Verdampfungswärme der gasförmige Stickstoff kondensiert werden. Den Wärmetauscher verlässt dann ausgangsseitig auf der Primärseite über die Leitung 12 gasförmiger Wasserstoff und auf der Sekundärseite über die Leitung 22 flüssiges Neon.
  • Für den Betrieb der Brennstoffzellen mit einer Nennlast von 5 MWel ist bei einem angenommenen Wirkungsgrad von 50% der Brennstoffzellen eine Leistung von ca. 43 kW erforderlich, um den Wasserstoff bei 27 K zu verdampfen. Die erforderliche Kühlleistung von HTS-Maschinen mit einer Leistung im Bereich von 5 MW liegt größenordungsmäßig bei ca. 100-500 W. Die erforderliche Kühlleistung für die HTS-Maschine kann somit allein durch den kryogenen Brennstoff bereitgestellt werden.
  • Wenn die Verdampfungsenthalpie genau so groß oder größer als die für die Verflüssigung des gasförmigen Neons benötigte Kühlleistung ist, kann auf Seite der Kühleinrichtung 6 auf eine gesonderte Einrichtung zur Verflüssigung des Kühlmediums, z. B. einen Kaltkopf mit Verdichter, verzichtet und auch der für diese Einrichtung benötigte Energiebedarf entfallen. Andernfalls kann auf der Brennstoffseite auf eine gesonderte Einrichtung zur Verdampfung des Brennstoffes verzichtet werden und der hierfür benötigte Energiebedarf entfallen. Insgesamt kann somit der Gesamtwirkungsgrad des Energiesystems auf jeden Fall verbessert werden.
  • Möglichkeit 2: Indirekte Kühlung durch Ausnutzung der Aufwärmenthalpie der gasförmigen Phase des Betriebsmediums
  • Für den Betrieb der Brennstoffzellen muss der Wasserstoff bis auf die Temperatur der Brennstoffzellen erwärmt werden. In dem Wasserstofftank bei 5 bar gespeicherter flüssiger Wasserstoff weist nach dem Verdampfen typischerweise eine Temperatur von etwas mehr als 27 K auf und muss deshalb noch weiter erwärmt werden.
  • Durch eine Wärmeübertragung von der gasförmigen Phase des zweiten Kühlmediums zu der gasförmigen Phase des Betriebsmediums kann die gasförmige Phase des Betriebsmediums weiter erwärmt und durch die Aufwärmenthalpie des Betriebsmediums die gasförmigen Phase des zweiten Kühlmediums kondensiert werden.
  • Hierzu weist die Kühleinrichtung 16 einen Wärmetauscher 10 auf, dem auf der Primärseite eingangsseitig über die Leitung 12 das gasförmige Betriebsmedium, hier der gasförmige Wasserstoff, zugeführt und auf der Sekundärseite eingangsseitig über eine Leitung 31 das gasförmige zweite Kühlmedium, hier gasförmiger Stickstoff, zugeführt wird. Der gasförmige Wasserstoff weist beim Eintritt in den Wärmetauscher eine Temperatur auf, die kleiner ist als die Kondensationstemperatur des gasförmigen Stickstoffs. Es kommt somit zu einer Wärmeübertragung von dem gasförmigen Stickstoff zu dem gasförmigen Wasserstoff. Hierdurch wird zum einen der gasförmige Wasserstoff weiter erwärmt und zum anderen durch die Aufwärmenthalpie der gasförmige Stickstoff kondensiert. Den Wärmetauscher 10 verlässt somit ausgangsseitig auf der Primärseite über die Leitung 17 ein erwärmter gasförmiger Wasserstoff und auf der Sekundärseite über die Leitung 32 flüssiger Stickstoff.
  • Wenn die Aufwärmenthalpie genau so groß oder größer als die für die Verflüssigung des Stickstoffs benötigte Kühlleistung ist, kann auf Seite der Kühleinrichtung 16 auf eine gesonderte konventionelle Einrichtung zur Verflüssigung des Kühlmediums, z. B. einen Verdichter, verzichtet und auch der für diese Einrichtung benötigte Energiebedarf entfallen. Auf der Brennstoffseite kann der Aufwand und Energiebedarf für die Erwärmung der gasförmigen Phase des Brennstoffes reduziert und insgesamt somit der Gesamtwirkungsgrad des Energiesystems 1 noch weiter verbessert werden.
  • Die für die vollständige Aufwärmung der Brennstoffe auf Raum- oder Betriebstemperatur erforderliche Aufwärmenthalpie (beispielsweise einige 100 kW) kann noch für weitere Kühlaufgaben genutzt werden, z.B. für Kühlschränke und Gefrierschränke an Bord des Schiffes, Klimaanlagen, Kühlwasserkreise, Ständerkühlung von Motoren oder Generatoren, Wärmeabfuhr von Brennstoffzellen, etc.). Hierzu ist ein weiterer Wärmetauscher 18 vorgesehen, der mit seiner Primärseite zwischen die Leitung 7 und 17 geschaltet ist und dessen Sekundärseite mit einer weiteren Kühleinrichtung 19 verbunden ist.
  • Möglichkeit 3: Aktive Kühlung durch Wärmeübertragung von der gasförmigen Phase des Kühlmediums zu dem Betriebsmedium durch eine Wärmepumpe.
  • Die Wärmeübertragung von der gasförmigen Phase des Kühlmediums zu dem Betriebsmedium kann, insbesondere bei ähnlichen Temperaturniveaus von gasförmiger Phase des Kühlmediums und flüssiger Phase des Betriebsmediums, durch eine Wärmepumpe verbessert werden, die Wärme von der gasförmigen Phase des Kühlmediums zu der flüssigen Phase des Betriebsmediums pumpt.
  • Falls beispielsweise in dem Unterwasserschiff nur flüssiger Sauerstoff, aber kein flüssiger Wasserstoff vorhanden ist, da er in anderer Form gespeichert wird, oder ein anderer Brennstoff (z.B. LNG) als Brennstoff verwendet wird, könnte aufgrund der ähnlichen Temperaturniveaus von Brennstoff und gasförmigem Stickstoff der Wärmeübergang nur sehr gering sein. In diesem Fall kann die Wärme aktiv über eine Wärmepumpe übertragen werden, die Wärme vom gasförmigen Stickstoff zum flüssigen Sauerstoff pumpt. Im Vergleich zu einem Kryokühler, der zwischen kryogener Temperatur und Raumtemperatur arbeitet, ist eine solche Kühlung erheblich einfacher und damit kostengünstiger realisierbar.
  • Die Möglichkeiten 1 bis 3 lassen sich je nach Anwendungsfall miteinander kombinieren oder auch separat zur Wirkungsgraderhöhung einsetzen.
  • 2 zeigt eine besonders für mobile Anwendungen vorteilhafte Möglichkeit der Wärmeübertragung von einer gasförmigen Phase eines Kühlmediums zu der flüssigen Phase eines Betriebsmediums zur Kondensation der gasförmigen Phase des Kühlmediums und Verdampfung der flüssigen Phase des Betriebsmediums mit Hilfe des Wärmetauschers 9 von 1.
  • Der Wärmetauscher 9 umfasst hierzu einen mit einer gasförmigen Phase eines Kühlmediums befüllbaren Kühlmediumsgasraum 41 und eine durch den Kühlmediumsgasraum 41 verlaufende Rohrleitung 42 zur Leitung einer flüssigen Phase des Betriebsmediums durch den Kühlmediumsgasraum 41.
  • Der Kühlmediumsgasraum 41 ist mit einem Kühlmediumsflüssigkeitsraum 43 zur Speicherung einer flüssigen Phase des Kühlmediums verbunden. Der Kühlmediumsgasraum 41 und der Kühlmediumsflüssigkeitsraum 43 sind Teilräume eines Kühlmediumstanks 44. An der Rohrleitung 42 kondensiertes Kühlmedium kann somit in den Kühlmediumsflüssigkeitsraum 43 tropfen und sich dort sammeln.
  • Die Rohrleitung 42 verbindet einen Betriebsmediumsflüssigkeitsraum 45 zur Speicherung einer flüssigen Phase des Betriebsmediums mit einem Betriebsmediumsgasraum 46 zur Speicherung einer gasförmigen Phase des Betriebsmediums. Der Betriebsmediumsgasraum 46 und der Betriebsmediumsflüssigkeitsraum 45 sind Teilräume eines Betriebsmediumstanks 47.
  • Der Betriebsmediumstanks 47 und der Kühlmediumstank 44 sind in einem gemeinsamen Behälter 48 untergebracht und von einer gemeinsamen Isolierung 49 umgeben.
  • Bei einem Energiesystem für ein Über- oder Unterwasserschiff oder eine Lokomotive mit Brennstoffzellen zur Energieerzeugung und einem HTS-Motor als Energieverbraucher handelt es sich bei dem Betriebsmediumstanks 47 beispielsweise um einen Wasserstofftank zur Speicherung flüssigen Wasserstoffs zur Brennstoffversorgung der Brennstoffzellen und bei dem Kühlmediumstank um einen Neontank mit flüssigem Neon zur Kühlung des HTS-Motors.
  • Der Neontank als Kühlmediumstank 44 ist beispielsweise in einen Kühlkreislauf einer Kühleinrichtung des HTS-Motors geschaltet. Das flüssige Neon wird hierbei über eine Zufuhrleitung 51 dem HTS-Motor zugeführt und darin unter Abgabe von Kühlleistung verdampft. Das verdampfte, gasförmige Neon wird anschließend über eine Abführleitung 52 aus dem HTS-Motor abgeführt und wieder dem Neontank zugeführt. Die Kondensationstemperatur des gasförmigen Neons bei einem Absolutdruck von 1.1 bar beträgt etwa 27.36 K. Das flüssige Neon in dem Neontank weist dann ebenfalls eine Temperatur von 27.36 K auf.
  • Der Wasserstofftank als Betriebsmediumstanks 47 ist an eine Leitung 53 zur Zufuhr von Wasserstoff zu dem nicht näher dargestellten Brennstoffzellensystem angeschlossen. Der flüssige Wasserstoff weist in dem Wasserstofftank (47) bei einem Druck von 5 bar eine Siedetemperatur von 27.1 K auf.
  • Zur weiteren Erwärmung des gasförmigen Wasserstoffs vor dessen Zufuhr zu den Brennstoffzellen wird dieser über die Primärseite eines in die Leitung 53 geschalteten weiteren Wärmetauscher 54 geführt, der sekundärseitig von Kühlwasser der Brennstoffzellen durchflossen wird. Durch Wärmeübertragung von dem Kühlwasser zu dem gasförmigen Wasserstoff wird der Wasserstoff weiter erwärmt und gleichzeitig das Kühlwasser der Brennstoffzellen gekühlt.
  • Der flüssige Wasserstoff wird mittels der Rohrleitung 42 durch den Kühlmediumsgasraum 41 des Neons geleitet und damit das Neon an der Oberfläche der Rohrleitung 42 auskondensiert. Ein Leiten des gasförmigen Neons durch den Betriebsmediumsflüssigkeitsraum 45 des Wasserstoffs wäre dagegen problematisch, da das Neon erstarren könnte.
  • Die Rohrleitung 42 besteht aus Kupfer. Die gesamte Oberfläche der Rohrleitung 42 im Kühlmediumsgasraum 41 ist dabei über die Wärmeleitung des Kupfers bei 27 K mit der erforderlichen Kühlleistung abgestimmt.
  • Insgesamt wird somit durch die gezeigte Kombination eines Brennstoff- und eines Kühlmediumstanks eine raumsparende und somit besonders für mobile Anwendungen geeignete Möglichkeit zur Wärmeübertragung von einem gasförmigen Kühlmedium zu einem flüssigen Brennstoff geschaffen.
  • Bei Nennleistung des Gesamtsystems aus HTS-Motor und Brennstoffzellen wird die Kühlleistung für den HTS-Motor durch die Verdampfungswärme des Wasserstoffs aufgebracht.
  • Im Leerlauf des Systems ist eine Kühlleistung für das Verdampfen des Wasserstoffes erforderlich. Der Motor ist im Stillstand, muss aber trotzdem gekühlt werden. Unterstellt man etwa 10% der Nennleistung der Brennstoffzellen als Leistungsbedarf für den Leerlauf des Gesamtsystems, so wird für den Wasserstoff eine Verdampfungsenthalpie von 1.7 kW benötigt. Dieser Bedarf an Verdampfungswärme ist groß genug, um eine ausreichende Menge an Neon zu verflüssigen, damit der Motor auf Betriebstemperatur gehalten werden kann.
  • Im Stillstand, wenn die Brennstoffzellen und der HTS-Motor abgeschaltet sind, aber innerhalb kurzer Zeit in Betrieb gesetzt werden können, ist keine zusätzliche Energie zur Kühlung des HTS-Motors notwendig.
  • Im abgeschalteten Zustand hat nur der Wasserstofftank die Temperatur von 27 K und diese Temperatur wird bei einem Überdruck von z.B. 5 bar durch Verdampfung des Wasserstoffes gewährleistet. Damit aber wird ständig Wasserstoff an die Umgebung abgegeben. Dies könnte durch die Kühleinrichtung des Motors, allerdings nur durch externe Hilfsenergie oder genügend Batteriekapazität, vermieden werden. Die Kühleinrichtung des HTS-Motors kühlt dann den Wasserstofftank. Ein Sicherheitsproblem durch den abdampfenden Wasserstoff stellt sich insbesondere in Gebäuden. Hier ist aber in der Regel die notwendige Hilfsenergie für den Betrieb der Kühleinrichtung verfügbar.
  • Prinzipiell ist es möglich, durch die in 2 gezeigte Kombination der Tieftemperaturkomponenten auf eine konventionelle Kühleinrichtung für den Motor zu verzichten und lediglich den flüssigen Wasserstoff zur Kühlung zu nutzen. Diesem Kostenvorteil steht dann der Nachteil gegenüber, dass dann die vorstehend erläuterte Möglichkeit einer Kühlung des Wasserstofftankes durch das Kühlsystem nicht genutzt werden kann.
  • Ingesamt ergeben sich durch die Erfindung folgende Vorteile:
    Die Kombination des Energiebedarfs für die Verdampfung und/oder Aufwärmung der Betriebsmedien, z.B. kryogener Brennstoffe für Brennstoffzellen, mit dem Energiebedarf für die Ver flüssigung des Kühlmediums für eine HTS-Einrichtung führt zu einer Erhöhung des Systemwirkungsgrades.
  • Ein Wegfall konventioneller Kühleinrichtungen bedeutet Reduzierungen von Investitionskosten, Betriebskosten (u.a. wegen geringerem Wartungsaufwand), Platzbedarf, Systemgewicht und -größe sowie eine Erhöhung der Betriebssicherheit.
  • In den Fällen, in denen man auf eine von kryogenen Betriebsmedien unabhängige, konventionelle Kühleinrichtung nicht verzichten will (z.B. für einen Standby-Betrieb) sind bei der Kühleinrichtung hinsichtlich Komplexität, Größe, Investitions- und Betriebskosten immer noch erhebliche Einsparungen möglich.
  • Für den Fall, dass die zur Verfügung stehende Kühlleistung, wie bei Möglichkeit 1, vergleichsweise groß ist, kann bei der Auslegung der HTS-Einrichtung an Isolierung gespart werden. Beispielsweise könnte eine reine Vakuum-Isolierung ohne Multilagen-Superisolation, oder sogar eine noch billigere vakuumfreie Isolierung zum Einsatz kommen. Bei rotierenden Maschinen kann außerdem auch das Drehmomentenübertragungselement kürzer gewählt werden und damit die Maschinengröße weiter reduziert werden. Auch das bisher aufgrund der niedrigen Wärmeleitung an dieser Stelle verwendete teure GFK-Material kann an dieser Stelle wieder problemlos durch z.B. Edelstahl ersetzt werden.
  • Im Fall einer Neon-Thermosyphon-Kühlung einer HTS-Maschine an einem Flüssigwasserstoff-Drucktank entfällt die bisher üblich geregelte Gegenheizung am Kaltkopf, da aufgrund der zu erwartenden Temperaturverhältnisse ein Einfrieren des Neons bereits systemimmanent ausgeschlossen ist. Die die bisherige Kühleinrichtung (z.B. den Kaltkopf mit angeschlossenem Heli umkreislauf) ersetzende neue Kältequelle (d.h. der Wasserstofftank) besitzt über die für die Brennstoffzelle erforderlich Druckaufbauregelung bereits eine Temperatur oberhalb des Tripelpunktes, d.h. dass ein Einfrieren des Neons ausgeschlossen ist.

Claims (17)

  1. Verfahren zum Betreiben eines Energiesystems (1) umfassend: – eine Energieerzeugungseinrichtung (2) zur Erzeugung von Energie für das Energiesystem (1) mit Hilfe eines Betriebsmediums in Form eines Brennstoffes, eines Kraftstoffes, eines Treibstoffes oder eines eine Verbrennung fördernden Stoffes, – einen Supraleiter (4) zur verlustarmen Leitung elektrischer Energie in dem Energiesystem (1) und – eine Kühleinrichtung (6) zur Kühlung des Supraleiters (4) mit Hilfe einer flüssigen Phase eines Kühlmediums dadurch gekennzeichnet, dass die flüssige Phase des Kühlmediums in der Kühleinrichtung (6) durch Kondensation einer gasförmigen Phase des Kühlmediums erzeugt wird, wobei die Kondensation der gasförmigen Phase des Kühlmediums durch eine Wärmeübertragung von der gasförmigen Phase des Kühlmediums zu dem Betriebsmedium erfolgt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieerzeugungseinrichtung (2) mit einer gasförmigen Phase des Betriebsmediums betrieben wird, wobei die gasförmige Phase des Betriebsmediums durch Verdampfung einer flüssigen Phase des Betriebsmediums erzeugt wird und die Wärmeübertragung von der gasförmigen Phase des Kühlmediums zu der flüssigen Phase des Betriebsmediums erfolgt.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieerzeugungseinrichtung (2) mit einer gasförmige Phase des Betriebsmediums betrieben wird, wobei die gasförmige Phase des Betriebsmediums durch Verdampfung einer flüssigen Phase des Betriebsmediums erzeugt wird und die Wärmeübertragung von der gasförmigen Phase des Kühlmediums zu der gasförmigen Phase des Betriebsmediums erfolgt.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeübertragung von der gasförmigen Phase des Kühlmediums zu dem Betriebsmedium durch eine Wärmepumpe erfolgt.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Betriebsmedium ein Brennstoff wie Wasserstoff oder Erdgas, oder ein eine Verbrennung unterstützender Stoff wie Sauerstoff, und als Kühlmedium Neon oder Stickstoff verwendet wird.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieerzeugungseinrichtung (2) ein Brennstoffzellensystem ist.
  7. Energiesystem (1) umfassend: – eine Energieerzeugungseinrichtung (2) zur Erzeugung von Energie für das Energiesystem (1) mit Hilfe eines Betriebsmediums in Form eines Brennstoffes, eines Kraftstoffes, eines Treibstoffes oder eines eine Verbrennung fördernden Stoffes, – einen Supraleiter (4) zur verlustarmen Leitung elektrischer Energie in dem Energiesystem (1) und – eine Kühleinrichtung (6) zur Kühlung des Supraleiters (4) mit Hilfe einer flüssigen Phase eines Kühlmediums, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinrichtung (6) die flüssige Phase des Kühlmediums durch Kondensation einer gasförmigen Phase des Kühlmediums erzeugt, wozu die Kühleinrichtung einen Wärmetauscher (9) zur Übertragung von Wärme von der gasförmigen Phase des Kühlmediums zu dem Betriebsmedium aufweist.
  8. Energiesystem (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die in dem Wärmetauscher (9) von der gasförmigen Phase des Kühlmediums zu dem Betriebsmedium übertragene Wärme durch Verdampfung einer flüssige Phase des Betriebsmediums eine gasförmige Phase des Betriebsmediums, erzeugt, und die Energieerzeugungseinrichtung (2) mit der gasförmigen Phase des Betriebsmediums betreibbar ist.
  9. Energiesystem nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die von der gasförmigen Phase des Kühlmediums zu dem Betriebsmedium übertragene Wärme in dem Wärmetauscher (9) eine gasförmige Phase des Betriebsmediums erwärmt und die Energieerzeugungseinrichtung (2) mit der gasförmigen Phase des Betriebsmediums betreibbar ist.
  10. Energiesystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (9) einen mit dem gasförmigen Kühlmedium befüllbaren Kühlmediumsgasraum (41) und eine durch den Kühlmediumsgasraum (41) verlaufende Rohrleitung (42) zur Leitung der flüssigen Phase des Betriebsmediums durch den Kühlmediumsgasraum (41) aufweist.
  11. Energiesystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlmediumsgasraum (41) mit einem Kühlmediumsflüssigkeitsraum (43) zur Speicherung der flüssigen Phase des Kühlmediums verbunden ist.
  12. Energiesystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlmediumsgasraum (41) und der Kühlmediumsflüssigkeitsraum (43) Teilräume eines Kühlmediumstanks (44) sind.
  13. Energiesystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrleitung (42) einen Betriebsmediumsflüssigkeitsraum (45) zur Speicherung der flüssigen Phase des Betriebsmediums mit einem Betriebsmediumsgasraum (46) zur Speicherung der gasförmigen Phase des Betriebsmediums verbindet.
  14. Energiesystem nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Betriebsmediumsgasraum (46) und der Betriebsmediumsflüssigkeitsraum (45) Teilräume eines Betriebsmediumstanks (47) sind.
  15. Energiesystem nach Anspruch 12 und 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Betriebsmediumstank (47) und der Kühlmediumstank (44) von einer gemeinsamen Isolierung (49) umgeben sind.
  16. Energiesystem nach einem der Ansprüche 7 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Betriebsmedium ein Brennstoff wie Wasserstoff oder Erdgas, oder ein eine Verbrennung unterstützender Stoff wie Sauerstoff, und das Kühlmedium Neon oder Stickstoff ist.
  17. Energiesystem nach einem der Ansprüche 7 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieerzeugungseinrichtung (2) ein Brennstoffzellensystem ist.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015215130A1 (de) * 2015-08-07 2017-02-09 Siemens Aktiengesellschaft Antriebssystem und Verfahren zum Antreiben eines Vortriebsmittels eines Fahrzeugs

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011011701A (ja) * 2009-07-06 2011-01-20 Ihi Marine United Inc ガス焚き超電導電気推進船
US9514916B2 (en) * 2013-03-15 2016-12-06 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Wafer platen thermosyphon cooling system
JP6534510B2 (ja) * 2014-09-02 2019-06-26 川崎重工業株式会社 熱交換器
DE102016204717A1 (de) 2016-03-22 2017-09-28 Siemens Aktiengesellschaft Reaktor zur Durchführung von gleichgewichtslimitierten Reaktionen
DE102016204718A1 (de) 2016-03-22 2017-09-28 Siemens Aktiengesellschaft Reaktor
CN111627684B (zh) * 2020-05-07 2022-03-08 中国科学院电工研究所 一种利用液氮和氟碳混合液体绝缘介质冷却的超导限流变压器

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4617801A (en) * 1985-12-02 1986-10-21 Clark Robert W Jr Thermally powered engine
DE3634936C1 (en) * 1986-10-14 1988-05-05 Erno Raumfahrttechnik Gmbh Method and device for reducing the infrared locatability of submarines
DE3908573C2 (de) * 1989-03-16 1992-03-12 Guenther Prof. Dr.Rer.Nat. 7512 Rheinstetten De Laukien
WO2002014736A1 (de) * 2000-08-17 2002-02-21 Siemens Aktiengesellschaft Kryostat für elektrische apparate wie supraleitende strombegrenzer und elektrische maschinen wie transformatoren, motoren, generatoren und elektrische magnete mit supraleitender wicklung
WO2002024523A2 (de) * 2000-09-25 2002-03-28 Siemens Aktiengesellschaft Elektrische schiffsausrüstung mit energieerzeugungs-, -verteilungs- und -verbraucheranlagen sowie kryoversorgungseinrichtung

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4617801A (en) * 1985-12-02 1986-10-21 Clark Robert W Jr Thermally powered engine
DE3634936C1 (en) * 1986-10-14 1988-05-05 Erno Raumfahrttechnik Gmbh Method and device for reducing the infrared locatability of submarines
DE3908573C2 (de) * 1989-03-16 1992-03-12 Guenther Prof. Dr.Rer.Nat. 7512 Rheinstetten De Laukien
WO2002014736A1 (de) * 2000-08-17 2002-02-21 Siemens Aktiengesellschaft Kryostat für elektrische apparate wie supraleitende strombegrenzer und elektrische maschinen wie transformatoren, motoren, generatoren und elektrische magnete mit supraleitender wicklung
WO2002024523A2 (de) * 2000-09-25 2002-03-28 Siemens Aktiengesellschaft Elektrische schiffsausrüstung mit energieerzeugungs-, -verteilungs- und -verbraucheranlagen sowie kryoversorgungseinrichtung

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015215130A1 (de) * 2015-08-07 2017-02-09 Siemens Aktiengesellschaft Antriebssystem und Verfahren zum Antreiben eines Vortriebsmittels eines Fahrzeugs

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