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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Fluidspeicher mit einem Sorptionsmedium
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Stand der Technik
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Zur
Speicherung von Fluiden, insbesondere von gasförmigen Kraftstoffen für den Betrieb
von Kraftfahrzeugen ist die Verwendung von Sorptionsspeichern, z.B.
auf der Basis von Metallhydriden, Zeolithen oder Metallorganic-Frame
Works (MOF) bekannt. Bei der Befüllung
des Tanks wird die sogenannte Bindungsenergie als Wärme frei
und muss abgeführt
werden. Durch die damit einhergehende Erwärmung des Tanks nimmt dessen
Speicherkapazität
ab und kann demnach nicht mehr voll genutzt werden.
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Andererseits
ist bei der Entnahme des Gases aus dem Tank aufgrund des Desorptionsvorgangs
eine Abkühlung
des Speichers zu verzeichnen, die wiederum eine Entnahme des Gases
aus dem Speicher negativ beeinflusst. Grund dafür ist eine erforderliche Mindesttemperatur
für einen
ungestörten
Desorptionsprozess, der bei Unterschreiten dieser Temperatur durch
erschwertes bis verunmöglichtes
Löseverhalten
des Gases deutlich gestört wird,
so dass eine ausreichende Gasversorgung des Verbrauchers durch diesen
Gastank zumindest gefährdet
wenn nicht sogar unmöglich
ist.
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Aufgabe und Vorteile der vorliegenden
Erfindung
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Der
vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde einen Fluidspeicher
entsprechend der eingangs dargelegten Art zu verbessern.
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Die
Lösung
dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Anspruchs 1. In den
Unteransprüchen sind
vorteilhafte und zweckmäßige Weiterbildungen angegeben.
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Demnach
betrifft die vorliegende Erfindung einen Fluidspeicher mit einem
Sorptionsmedium. Dieser Fluidspeicher zeichnet sich dadurch aus,
dass eine Vorrichtung zur Temperierung des Fluidspeichers vorgesehen
ist. Diese kann bevorzugt eine Kontrolleinheit für die Temperatur und/oder den Druck
im Fluidspeicher umfassen, welche in Kombination mit entsprechend
geeigneten Mitteln, sowohl für
die Überwachung
als auch für
eine Einflussnahme auf die im Tank vorherrschende Temperatur bzw.
auf den im Tank vorherrschenden Druck bestimmt ist. Besonders bevorzugt
kann hierzu ein Regelkreis vorgesehen werden, welcher die zu beeinflussenden Parameter
kontrolliert.
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Durch
eine geeignete Einregelung der im Tank vorherrschenden Temperatur
bzw. des im Tank vorherrschenden Druckes ist eine deutliche Erhöhung der
Energiedichte beim Betanken durch die damit erzielbare größere Speicherdichte
und somit eine bezogen auf die verbrauchte Gasmenge längere Versorgung
eines daran angeschlossenen Verbrauchers möglich.
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Neben
der Erhöhung
des Füllgrades
eines solchen Fluidspeichers wirkt sich zusätzlich die mit der erfindungsgemäßen Temperaturkontrolle
einhergehende, verbesserte Speicherentleerung positiv auf die Versorgung
des Gasverbrauchers durch die dadurch zusätzlich nutzbare Gasmenge positiv
aus. Denn durch gezielte Temperaturanhebung während des Desorptionsvorgangs
wird eine vergleichsweise tiefere Tankentleerung ermöglicht.
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In
einer besonders bevorzugten Ausführungsform
kann die Kontrolleinheit im Weiteren ein Modul zur bedarfsvoreilenden
Steuerung der Temperatur- und/oder des Drucks im Fluidspeicher umfassen.
So könnte
beispielsweise aufgrund einer relativ niedrigen Speicherbefüllung eine
Betankungsabfrage gestartet werden, die bei positiver Signalisierung eine
Vorkühlung
des Tankes zur Erhöhung
seiner Speicherkapazität
veranlasst. Ein solcher Abkühlvorgang
kann beispielsweise auch gestuft erfolgen. Hierzu kann in einem
ersten Schritt z.B. eine Annäherung
an eine für
den aktuellen Betriebszustand des an den Tank angeschlossenen Verbrauchers
gerade noch ausreichende Mindesttemperatur für eine störungsfreie Gasentnahme eingestellt
werden. Diese im Tank vorherrschende Temperatur kann dann beim Starten
des Betankungsvorgangs zusätzlich
noch reduziert werden, um dem bei der Betankung entstehenden Wärmeeintrag
möglichst
effektiv entgegen wirken zu können.
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Eine
mögliche
Maßnahme
zur Temperaturreduzierung wäre
beispielsweise deren Herabsetzung durch geeignete Mittel, z.B. durch
einen Wärmetauscher
oder dergleichen. Aber auch die Herabsetzung des im Tank vorherrschenden
Druckes ist denkbar, so dass das darin befindliche Gas durch Entspannung
entsprechend abkühlen
kann. Um für
verschiedene Betriebszustände
des Tanks bzw. auch des daran angeschlossenen Verbraucher eine optimale Kontrolle
bereit stellen zu können,
kann die Kontrolleinheit im Weiteren einen Wertespeicher umfassen, in
dem bestimmten Druckwerten des Fluidspeichers bestimmte Temperaturwerte
des Fluidspeichers zugeordnet werden, bzw. umgekehrt.
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Damit
ist es jederzeit möglich,
den Tank mit für
den jeweiligen Prozess – Gasentnahme
bzw. Gaszufuhr – entsprechend
der darin vorherrschenden Temperatur optimal angepassten Druck zu
beaufschlagen. Bei der Gasentnahme, also bei der Versorgung des
Verbrauchers, kann hierbei eine höhere Druckbeaufschlagung und
eine damit einhergehende Erhöhung
der Temperatur im Tank wünschenswert sein.
Für eine
derartige Beeinflussung des Speichers ist es weiterhin von Vorteil,
wenn die Kontrolleinheit einen Wertespeicher umfasst, in dem bestimmten Füllgraden
des Fluidspeichers bestimmte Druckwerte und/oder bestimmte Temperaturwerte
des Fluidspeichers zugeordnet werden, bzw. umgekehrt. Dadurch ist
eine optimale Abstimmung des Regelkreises für die Einregelung der Temperatur
bzw. für
den Druck im Fluidspeicher entsprechend des jeweiligen Befüllungszustandes
möglich.
Dadurch kann ein optimales Temperatur-Druckverhältnis für die Desorption des Gases
aus dem Sorptionsmedium erreicht werden, bzw. im anderen Fall für die Vorbereitung
eines Sorptionsvorganges bei einer bevorstehenden Betankung.
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Eine
weitere Möglichkeit
zur positiven Beeinflussung der Speicherkapazität des Tanks besteht in der
Abkühlung
des Gases vor dem Einströmen
in den Tank. Hierzu kann bevorzugt eine Ankopplung an eine Wärmeaufnahme-
und/oder Abgabevorrichtung vorgesehen sein. Eine solche Wärmeaufnahme- und/oder
Abgabevorrichtung kann z.B. ein Wärmetauscher sein, der in einer
Gaszuführleitung
zum Tank angeordnet ist.
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Aber
auch im Tank ist eine Anordnung eines solchen Wärmetauschers im Hinblick auf
eine effektive Einflussnahme auf die im Inneren des Tanks vorherrschende
Temperatur von großem
Vorteil. Durch die Kombination zweier solcher Wärmetauscher ist eine noch weitere
Optimierung hinsichtlich eines Thermomanagements für einen
solchen Fluidspeicher möglich.
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Um
die so aus dem Tank bzw. aus der Gaszuführleitung entzogene Wärme sinnvoll
und effektiv abzunehmen und zwischenspeichern zu können, kann
in einer bevorzugten Ausführungsform
ein Anschluss zu einem Heiz- und/oder Kühlkreislauf vorgesehen sein,
der dann z.B. als Zwischenpuffer für diese Energie dienen kann.
Nach Abschluss des Tankvorgangs kann diese Energie dann zum Widerauslösen des
im Sorptionsmedium gespeicherten Gases dem Sorptionsspeicher wieder
zugeführt
werden, um die darin vorherrschende Temperatur zumindest so weit
anzuheben, dass eine für
den jeweiligen Betriebszustand des daran angeschlossenen Verbrauchers
ausreichende Desorption des Gases aus dem Speichermaterial gewährleistet
werden kann. Damit steht eine weitere Einflussmöglichkeit der Temperatur im
Inneren des Tanks durch Entzug bzw. Wiederzufuhr freigesetzter bzw.
wieder benötigter
Energie mittels dieses Wärmekreislaufs
zur Verfügung.
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Der
Heiz- und/oder Kühlkreislauf
kann beispielsweise der eines thermischen und/oder mechanischen
Energiewandlers, z.B. in der Form eines Gasmotors, einer Turbine,
einer Heizanlage oder dergleichen mehr sein. Der Einsatzbereich
des Fluidspeichers kann sowohl mobil als auch stationär sein. Ein
mobiler Anwendungsfall wäre
z.B. die Implementierung des Speichers in ein Fahrzeug. Ein stationärer Anwendungsfall
könnte
beispielsweise die Versorgung einer autonomen Anlage sein, die über die oben
angeführten
Vorrichtungen verfügt.
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Eine
weitere Optimierung dieses Thermomanagements eines Fluidspeichers
ist z.B. durch eine wärmeübertragende
Verbindung des Heiz- und/oder Kühlkreislaufes
mit einer Abgasleitung eines solchen thermischen und/oder mechanischen
Energiewandlers möglich.
Hierdurch kann die bei der Verbrennung des Gases entstehende Abwärme ebenfalls
für die Beheizung
des Fluidspeichers herangezogen werden, welcher durch den Desorptionsvorgang
aufgrund des Gasentzugs aus dem Sorptionsmedium ständig abgekühlt wird.
Insbesondere bei kalter Witterung kann sich ein solcher zusätzlicher
Wärmeeintrag
besonders vorteilhaft auf eine reibungslose Gasentnahme aus dem
Sorptionsspeicher auswirken.
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In
einer anderen bevorzugten Ausführungsform
kann der Heiz- und/oder
Kühlkreislauf
auch einer Temperiervorrichtung zugeordnet sein, z.B. einer Klimaanlage
eines KFZ oder einer stationären
autonomen Anlage, wie oben dargelegt. Bei stationären Anwendungsfällen kann
eine solche Temperiervorrichtung beispielsweise aber auch nur eine
Heizung sein, z.B. dann, wenn keine Kühlvorrichtung vorgesehen ist.
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Um
insbesondere beim Startvorgang des durch den Speicher zu versorgenden
Verbrauchers eine ausreichende Gasversorgung gewährleisten zu können, kann
auch noch eine Heizung vorgesehen sein, die beispielsweise elektrisch
betrieben und im und/oder am Tank angeordnet ist, vorzugsweise flächig oder
auch im Volumen verteilt, um eine möglichst rasche und gleichmäßige Erwärmung des Tanks
oder zumindest eine Teils davon zu bewirken.
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Zur
weiteren Erhöhung
der Betriebssicherheit wird die Anordnung eines Sicherheitsventils,
z.B. in der Form eines Ablassventils vorgeschlagen. Hierdurch können auch
Druckerhöhungen
im Tank begrenzt werden, die z.B. im inaktiven Zustand eines den
erfindungsgemäßen Fluidspeicher
umfassenden Betriebssystems auftreten können, beispielsweise verursacht
durch Sonneneinstrahlung.
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Ein
weiteres Sicherheitsmerkmal kann beispielsweise durch Vorsehen eines
Absperrventils für den
Tank bzw. für
seine Zuleitung realisiert werden. Dieses kann z.B. ebenfalls bei Überhitzung
des Tanks, beim Überschreiten
eines bestimmten Druckwertes und/oder einem anderen ggf. nicht bestimmungsgemäßen Betriebszustand über eine
entsprechende Schaltung zur Unterbrechung der Leitung zwischen dem
Tank und einer Betankungsvorrichtung betätigt werden.
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Figurenbeschreibung
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Nachfolgend
wird die vorliegende Erfindung anhand der Zeichnungen und deren
darauf Bezug nehmenden Beschreibung näher erläutert.
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Es
zeigen:
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1:
beispielhaft eine schematische Schaltungsdarstellung für ein Thermomanagement
eines Fluidspeichers mit einer Vorrichtung zur Einflussnahme auf
die im Speicher vorherrschende Temperatur bzw. den darin vorherrschenden
Druck auf der Basis entsprechender Sensoren und Aktoren,
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2 und 3:
jeweils eine gegenüber
der 1 abgewandelte Ausführungsform,
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4 bis 7:
einen qualitativen Verlauf von dem Sorptionsspeicher zugeordneten
Größen, wie
Speicherfüllung,
Druck, Temperatur und Schaltstrategie über eine gemeinsame Zeitachse,
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8 bis 13:
beispielhaft weitere schematische Schaltungsanordnungen für einen
Fluidspeicher, mit zum Teil unterschiedlichen Komponenten und
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14:
beispielhaft und schematisch eine spezielle Ausführungsform eines Fluidspeichers.
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Im
Detail zeigt nun die 1 beispielhaft und schematisch
eine Vorrichtung 56 zur Temperierung eines Fluidspeichers 1 zur
Realisierung eines Thermomanagements zur Verbesserung des Speichervermögens eines
solchen Fluidspeichers unter Berücksichtigung
sicherheitstechnischer Aspekte.
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Diese
Vorrichtung 56 umfasst eine Kontrolleinheit 2 mit
einem Regelkreis 5 zur Einflussnahme auf die Temperatur
und/oder den Druck im Inneren des Fluidspeichers 1. Für die Erfassung
der Temperatur und des Drucks sind entsprechende Sensoren 3, 4 am
Fluidspeicher angeordnet und mit der Kontrolleinheit 2 verbunden.
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Um
eine bedarfsvoreilende Steuerung der Temperatur und/oder der des
Drucks im Fluidspeicher 1 zu ermöglichen, umfasst die Vorrichtung 56 bzw.
die Kontrolleinheit 2 im Weiteren ein entsprechend ausgelegtes
Modul 6. Hierdurch kann z.B. der Regelkreis 5 in
der Art beeinflusst werden, dass vor einem Startvorgang eines durch
den Fluidspeicher versorgten Verbrauchers die Temperatur im Fluidspeicher
soweit angehoben wird, dass eine dem jeweiligen Betriebszustand
des Verbrauchers entsprechende Mindestmenge an Gas zuverlässig entnommen
werden kann.
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Im
Hinblick auf einen ggf. bevorstehenden Betankungsvorgang, aufgrund
eines ggf. niedrigen Speicherinhalts, kann die Regelung 5 demgegenüber dahingehend
beeinflusst werden, dass die Temperatur im Fluidspeicher auf einen
möglichst
niedrigen Wert abgesenkt wird, um dem durch den bevorstehenden Betankungsvorgang
zu erwartenden Wärmeeintrag
vorab entgegenwirken zu können.
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Im
Weiteren umfasst die Kontrolleinheit 2 einen Wertespeicher 7,
in dem bestimmten Druckwerten des Fluidspeichers 1 bestimmte
Temperaturwerte des Fluidspeichers 1 zugeordnet werden,
bzw. umgekehrt.
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In
einem weiteren Wertespeicher 8 können bestimmten Füllgraden
des Fluidspeichers bestimmte Druckwerte und/oder bestimmte Temperaturwerte des
Fluidspeichers zugeordnet werden, bzw. umgekehrt. Durch Zugriff
auf diese beide Wertespeicher kann die Kontrolleinheit z.B. unter
Berücksichtigung des
aktuellen Betriebszustands des durch den Fluidspeicher versorgten
Verbrauchers die Temperatur und/oder den Druck im Inneren des Fluidspeichers optimal
angepasst regeln. D.h. während
des normalen Entnahmebetriebs kann eine vergleichsweise höhere Temperatur
zur Unterstützung
des Desorptionsvorgangs aus dem Sorptionsspeicher vorgegeben werden
bzw. für
einen Betankungsvorgang die Aufprägung einer möglichst
niedrigen Temperatur zur Erhöhung
des Sorptionsvermögens
des Sorptionsspeichers, bzw. kann aus Druck und Temperatur der Füllgrad bestimmt
werden.
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Zur
Aufnahme der beim Betanken frei werdenden Bindungsenergie in der
Form von Wärme
ist eine Wärmeaufnahme-
und/oder -abgabevorrichtung 9 vorgesehen, hier z.B. in
der Ausführungsform
als Wärmetauscher.
Dieser Wärmetauscher
kann sowohl im als auch um den Fluidspeicher herum angeordnet sein.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn dieser Wärmetauscher im Inneren des
Fluidspeichers gleichmäßig verteilt
angeordnet ist, z.B. durch entsprechend geführte Rohrleitungen oder dergleichen, so
dass eine überwiegend
gleichmäßige Wärmeaufnahme
bzw. auch wieder Abgabe möglich
ist. Um die über
den Wärmetauscher
aufgenommene Wärme aus
dem Fluidspeicher austragen zu können
ist im Weiteren eine Kühlmittelpumpe 10 vorgesehen,
die über
entsprechende Kühlmittelleitungen 11 kühlmittelleitend
mit dem Wärmetauscher 9 verbunden
ist.
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Über den
Anschluss 12 ist der Wärmetauscher 9 mit
einem Heiz- und/oder
Kühlkreislauf 13 verbunden,
der hier in dieser speziellen Ausführungsform beispielhaft einer
Klimaanlage 14 zugeordnet ist.
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Für eine weitere
Beeinflussung des Kühlmittelstroms
in der Kühlmittelleitung 11 ist
hier beispielhaft noch ein Ventil 15 dargestellt, dass
sowohl als Regel- als auch Abschaltventil ausgebildet werden kann.
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Zur
Gasversorgung des Fluidspeichers ist hier wiederum beispielhaft
und schematisch ein Anschluss 16 dargestellt, der z.B.
in der Form eines Tankanschlusses für den Anschluss an eine Tankleitung
einer Tankstelle ausgebildet sein kann. Von ihm abgehend ist eine
Tankzuleitung 17 zum Fluidtank 1 gezeigt, in welchem
optional ein Absperrventil 19 zur Unterbrechung der Tankbefüllung bei
ggf. auftretenden Problemen vorgesehen sein kann.
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Das
aus der Tankzuleitung 17 in den Tank einströmende Gas
fließt
in der hier dargestellten Ausführungsform
auch durch den Wärmetauscher 9,
so dass dieses vor Eintritt in den Tank 1 durch Wärmeentzug
in seiner Temperatur zur Erhöhung
der Speicherkapazität
des Tanks herunter gekühlt
werden kann.
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Es
sei hier angemerkt, dass diese Ausführungsform des Wärmetauschers 9 nicht
im Gegensatz zum oben beschriebenen Wärmespeicher 9 stehen
muss, sondern wahlweise eine eigenständige Ausführung sein kann, oder ggf.
auch eine Kombination mit diesem zuerst beschriebenen darstellen kann.
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Der
durch den Fluidspeicher hindurchwandernde Gasstrom, zuerst zum Zwecke
der Aufnahme durch Sorption im Sorptionsmedium und später zur Desorption
hinsichtlich einer Abgabe durch die Tankableitung 18, ist
beispielhaft und symbolisch als Pfeil 21 dargestellt.
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Weiterhin
beispielhaft ist ein Sicherheitsventil 20 im Bereich der
Tankableitung 18 eingezeichnet. Durch dieses kann bei ggf.
auftretenden unzulässigen
Betriebsbedingungen, z.B. übermäßige Erwärmung aufgrund
Sonneneinstrahlung oder dergleichen, eine Druckentlastung des Tanks
veranlasst werden.
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In
der 2 ist eine gegenüber der 1 abgewandelte
Ausführungsform
einer beispielhaften und symbolischen Verschaltung eines entsprechenden
Fluidspeichers dargestellt. Der hier eingezeichnete Wärmetauscher 24 ist über ein
Stell- und/oder Abschaltventil 22 und
Kühlmittelleitungen 11 einerseits
mit dem Kühler 23 eines
mechanischen und/oder thermischen Energiewandlers verbunden, und
andererseits mit der durch den Energiewandler 25 hindurch
geführten
Heiz- bzw. Kühlleitung.
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Durch
diesen Anschluss an die Wärmeaufnahme-
und/oder - Abgabevorrichtung, hier in der Form des Heiz- und/oder
Kühlkreislauf
des Energiewandlers 25, kann die beim Betanken des Fluidspeichers
freigesetzte Wärme
in diesem Heiz- und/oder Kühlkreislauf
zwischengepuffert und bei Bedarf wieder zurück gewonnen werden. Der Energiewandler 25 kann
z.B. ein Motor, eine Brennstoffzelle oder ggf. auch eine Heizanlage
sein.
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In
der 3 ist eine weitere Rückgewinnungsmöglichkeit
der bei der Energiewandlung durch den Energiewandler 25 freigesetzten
Wärme in
der Form dargestellt, dass die vom Energiewandler 25 über das
Abgas abgegebene Wärme
(Enthalpie) mittels eines in die Abgasleitungen 27 eingeschalteten Wärmetauschers 28 zurückgewonnen
und über
den im Fluidspeicher 1 angeordneten Wärmetauscher 9 wieder
an den Fluidspeicher abgeben wird. An dieser Stelle soll nochmals
darauf hingewiesen werden, dass unter anderem aus Gründen der Übersichtlichkeit
nicht in allen dargestellten Figuren immer alle ggf. erforderlichen
Komponenten zum Betrieb des Fluidspeichers dargestellt sind. Im
gleichen Sinne wird deshalb auch nicht für jede Figur im Einzelnen auf
jedes Detail eingegangen, sondern auf bereits zuvor zu anderen Figuren
dargelegte, diesbezügliche, ggf.
auch nur sinngemäße Darlegungen
verwiesen.
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Die
Zuordnung einzelner Komponenten des Heiz- und/oder Kühlkreislaufs 26 zu
einer Temperiervorrichtung 14 ist so beispielsweise bereits
im Wesentlichen bei der Beschreibung zur 1 dargelegt, bei
der die Temperiervorrichtung z.B. in der Form einer darin gezeigten
Klimaanlage 14 realisiert ist. Auch diese Klimaanlage 14 kann
zur Zwischenspeicherung bzw. Zwischenpufferung der bei der Betankung
des Fluidspeichers frei werdenden Wärme dienen.
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Eine
solche Ankopplung mit einer Klimaanlage ist besonders deshalb vorteilhaft,
da diese eine zusätzliche,
verhältnismäßig hohe
Wärmespeicherkapazität aufweist,
die ohnehin in einer entsprechend ausgerüsteten Anlage, z.B. einem Kraftfahrzeug,
vorhanden ist und somit ohne großen zusätzlichen Aufwand effektiv genutzt
werden kann.
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Eine
Ausführungsform,
bei der eine Heizung 29 vorgesehen ist, ist beispielsweise
ebenfalls durch die 3 symbolisch und beispielhaft
dargestellt. Die Heizung 29 umfasst hierbei die Ankopplung
des Heiz- und/oder Kühlkreislaufs 26 an
die Abgaswärme des
Energiewandlers 25 und deren Übertragung über die Kühlmittelleitungen 11 zur
Beheizung des Fluidspeichers 1 mittels des Wärmetauschers 9.
Es sind aber auch andere Ausführungsformen
von Heizungen denkbar, z.B. eine in den Fluidspeicher eingebettete
und/oder diesen ummantelnde Heizvorrichtung, die z.B. mittels eines
entsprechend temperierten Fluides beheizt werden kann, durchaus
aber auch direkt durch elektrische Energie.
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Die 4 bis 7 zeigen
den qualitativen Verlauf verschiedener Größen bezüglich des gleichen Zeitverlaufs
für einen
bestimmten Betriebszeitraum des Fluidspeichers. Die 4 zeigt
den zeitlichen Verlauf der Speicherfüllung, die 5 zeigt
für den
gleichen Zeitraum den Verlauf des Drucks im Inneren des Speichers,
die 6 dementsprechend zugehörig den Verlauf der Temperatur
und die 7 den Schaltungsverlauf eines
Thermomanagements der dem Fluidspeicher zugehörigen Kontrolleinheit zur Beeinflussung
der Temperatur und/oder des Drucks im Fludspeicher 1.
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Demnach
ist der Speicher zu Beginn der Aufzeichnung entsprechend der Position 31 voll
und leert sich im Verlauf der Betriebszeit in Richtung zur Ebene 30,
die symbolisch einen leeren Speicher darstellt und beispielhaft
bei sechs Zeiteinheiten erreicht wird. Zwischen den Zeiteinheiten 6 und 7 ist
der Tankzustand als leer dargestellt und steigt beginnend bei der
Zeiteinheit 7 aufgrund eines Befüllungsvorgangs zur Zeiteinheit 9 an
und verbleibt danach im gefüllten
Zustand entsprechend der Füllwertlinie 32.
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Die 5 zeigt
die zugehörige
Druckwertlinie 33 für
den im Inneren des Fluidspeichers vorherrschenden Druck mit einem
oberen Schwellwert 34 als Funktion der Füllung und
einem unteren Schwellwert des Drucks 35.
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Die 6 zeigt
eine entsprechend zugehörige
Temperaturwertlinie 36 mit einem oberen Temperaturschwellwert 37 und
einem maximalen Schwellwert 38 der Temperatur beim Betanken.
Die 7 zeigt wiederum in entsprechend gleicher zeitlicher Zuordnung
eine Temperierverlaufslinie 39. Der über dem Wert Null liegende
Bereich 40 zeigt symbolisch den Zustand einer Beheizung
an, welcher während der
Gasentnahme aus dem Fluidtank mehrfach aktiviert wird, um den Desorptionsvorgang
zur Auslösung
des im Sorptionsspeicher gebundenen Gases zu unterstützen. Der
unterhalb des Wertes Null liegende Bereich 41 zeigt in
entgegen gesetzter Richtung eine Abkühlung des Tanks zur Unterstützung der
Gasaufnahme im Fluidspeicher bzw. zur Erhöhung des maximal nutzbaren
Speichervolumens dieses Fluidspeichers.
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Die 8 bis 13 zeigen
beispielhaft weitere schematische Ausführungsformen für ein Wärmemanagement
eines Fluidspeichers. In der 8 sind demgemäß ergänzend ein
Betankungsventil 42 und ein Entnahmeventil 43 dargestellt.
Mit einer entsprechenden Verschaltung können diese z.B. auch die jeweilige
Funktion der in der 1 dargestellten beiden Ventile 19 bzw. 20 übernehmen.
Ein Wärmetauscher 44 ist
hier beispielhaft als von außen
den Fluidspeicher in seiner Temperatur beeinflussendes Mittel dargestellt.
Diese Ausführungsform
kann z.B. durch eine Ummantelung des Fluidspeichers 1 realisiert
sein. Z.B. könnten
hierzu den Fluidspeichern 1 spiral- oder schlangenförmig umwickelnde
Leitungen den Fluidspeicher bedecken um diesem Wärme zu entziehen bzw. bei Bedarf
wieder zuzuführen.
Der Anschluss ist wiederum symbolisch entsprechend der Darstellung
in 1 mit den Positionsnummern 12 bezeichnet.
Der Heiz- und/oder Kühlkreislauf 26 umfasst
bei dieser Ausführungsform
auch einen die Abwärme
eines Motors 25 umsetzenden Wärmetauscher 28.
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Die 9 zeigt
wiederum eine weiter abgewandelte Ausführungsform, bei der zwei Bypassventile 46, 47 zur
Trennung des Heiz- und/oder Kühlkreislaufs
des Motors 25 vom Heiz- und Kühlkreislauf 48 des
Wärmetauschers 44 ermöglichen.
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Die 10 zeigt
in einer weiteren möglichen, symbolisch dargestellten
Ausführungsform
einen im Inneren des Gasspeichers 1 angeordneten Wärmetauscher 49,
der hier z.B. mit etwa heizkörperartig verbundenen
Leitungen mit zwei Anschlüssen 12 zur Wärmebeeinflussung
des Inneren des Fluidspeichers angeordnet dargestellt ist. Die Ankopplung
dieses Wärmetauschers 49 ist
in diesem Ausführungsbeispiel
an eine Klimaanlage 14 vorgesehen, insbesondere zur Zwischenpufferung
der auszutragenden bzw. wieder einzuspeisenden Wärme.
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Die 11 zeigt
beispielhaft eine Ausführungsform,
bei der wiederum die Ankopplung eines Wärmetauschers 9 an
eine Fahrzeugklimaanlage 14 vorgesehen ist. Der Wärmetauscher 9 dient
hier zur Abkühlung
des dem Fluidspeicher 1 zugeführten Gases vor Eintritt in
den Speicher beim Betankungsvorgang. In einem Bypasskreis 53 des
Kühlmittel und/oder
Heizmittelkreislaufes ist über
zwei Bypassventile 50, 51 eine Heiz- und/oder
Kühlvorrichtung 52 für einen
Fahrgastraum zwischengeschaltet. Diese Schaltung eignet sich besonders
gut für
Klimaverhältnisse,
bei denen die beim Betanken entstehende Wärme zur Beheizung des Fahrgastinnenraumes den
Gesamtwirkungsgrad der durch den Gasspeicher 1 versorgten
Anlage erhöhen
kann.
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Die 12 zeigt
eine gegenüber
der 10 dahingehend abgewandelte Ausführungsform,
dass die Ankopplung des im Inneren des Gasspeichers 1 angeordneten
Wärmetauschers 49 an
einen Energiewandler 25 und dessen Kühler 23 vorgeschlagen wird.
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Die 13 hingegen
zeigt eine Ausführungsform
mit einem den Fluidspeicher 1 außen umhüllenden Wärmetauscher 44 entsprechend
der Ausführungsform
in der 9, welcher wiederum wärmeübertragend an eine Klimaanlage 14 angekoppelt ist.
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Die 14 zeigt
in einer weiteren Detaildarstellung eine weitere Ausführungsform
eines Fluidspeichers 1 mit außen anliegendem Wärmetauscher bzw.
Kühlrippen 54 und
innenliegenden Kühlrippen 55,
die z.B. ebenfalls Teil eines der oben beschriebenen Ausführungsformen
eines Wärmetauschers
sein können.
Es ist aber auch möglich,
dass zumindest Teilbereiche der Kühlrippen lediglich als passive Kühlrippen
ausgebildet sind, z.B. in der Form einer außen umlaufenden Ummantelung
des Fluidspeichers 1. Ungeachtet dessen kann aber durchaus
ein weiterer Teil dieser Kühlrippen
Teil eines des zuvor beschriebenen Wärmetauschers sein, z.B. die
im Inneren des Gasspeichers angeordneten Kühlrippen 55.
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Aus
der Vielzahl der dargestellten Ausführungsformen ist ersichtlich,
dass die hier aufgezeigten Variationen kein abschließendes oder
beschränktes
Beispiel sind, sondern lediglich verschiedene mögliche Ausführungen für unterschiedliche Anwendungszwecke
beispielhaft darstellen.