DE102007049458A1

DE102007049458A1 - Druckgasanlage und Verfahren zur Speicherung eines Gases

Info

Publication number: DE102007049458A1
Application number: DE102007049458A
Authority: DE
Inventors: Werner Prümm
Original assignee: MAN Nutzfahrzeuge AG
Current assignee: MAN Truck and Bus SE
Priority date: 2007-10-16
Filing date: 2007-10-16
Publication date: 2009-04-23
Anticipated expiration: 2027-10-17
Also published as: DE102007049458B4

Abstract

Die Druckgasanlage (1) dient zur Speicherung eines Gases (5) unter einem Betriebsdruck. Sie umfasst mindestens einen Druckgasbehälter (2, 3, 4) zur Aufnahme des druckbeaufschlagten Gases (5) innerhalb eines Gasvolumens (18), wobei der Druckgasbehälter (2, 3, 4) mindestens eine Gasöffnung (12) zur Zu- oder Abführung des Gases (5) und eine erste Flüssigkeitsöffnung (14) hat. Weiterhin umfasst die Druckgasanlage (1) einen Flüssigkeitsbehälter (8) zur Aufnahme einer Ausgleichsflüssigkeit (9), in der das Gas (5) unlöslich ist, wobei der Flüssigkeitsbehälter (8) eine zweite Flüssigkeitsöffnung (16) hat. Außerdem hat die Druckgasanlage (1) eine an die erste und die zweite Flüssigkeitsöffnung (14, 16) angeschlossene Pumpeinheit (10), mittels der die Ausgleichsflüssigkeit (9) zur Aufrechterhaltung des Betriebsdrucks in dem Gasvolumen (18) in den Druckgasbehälter (2, 3, 4) pumpbar ist, wobei die eingepumpte Ausgleichsflüssigkeit (9) ein unmittelbar an das Gasvolumen (18) angrenzendes und das Gasvolumen (18) veränderndes Flüssigkeitsvolumen (19) bildet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Druckgasanlage zur Speicherung eines Gases unter einem Betriebsdruck. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Speicherung eines Gases unter einem Betriebsdruck.
Es sind verschiedene Anwendungen und Anlagen bekannt, bei denen ein Gas unter einem Betriebsdruck gespeichert wird. So wird beispielsweise in der DE 102 06 502 C1 eine Druckgasanlage mit mehreren Druckgasbehältern beschrieben, bei der die Druckgasbehälter in einem gemeinsamen Halterahmen angeordnet sind und an einen mit einem gemeinsamen Absperrventil versehenen gerneinsamen Gaskanal angeschlossen sind.
In der DE 199 16385 C2 , der DD 115 528 A1 sowie der DE 10 2004 063 071 A1 sind jeweils Gasbehälter mit zwei separaten Teilvolumina beschrieben. Die beiden Teilvolumina sind dabei jeweils durch eine in der Position und/oder Größe veränderbare Trennwand voneinander separiert, so dass der Inhalt beider Teilvolumina veränderbar ist. Die Trennwand ist beispielsweise durch einen verschiebbaren Kolben oder durch eine Blase aus einem flexiblen Material gebildet.
Weiterhin wird in der DE 102 47 505 A1 eine Schleuse zur Zu- oder Ableitung eines kryogenen Kraftstoffs beschrieben. Diese Schleuse umfasst ebenfalls zwei durch einen beweglichen Kolben voneinander getrennte Teilvolumina, deren Größen mittels einer Kolbenbewegung verändert werden können.
Derartige Druckgasanlagen oder Druckgasbehälter kommen beispielsweise in der Kraftfahrzeugtechnik insbesondere zur Speisung eines Otto- oder Dieselmotors zum Einsatz. Insbesondere bei einem Dieselmotor ist ein sehr hoher Kraftstoffdruck notwendig, der bei den bekannten Druckgasanlagen oder Druckgasbehältern nur mit erheblichem technischen Aufwand realisiert werden kann. Bei einer Gasentnahme fällt der Betriebsdruck in der Druckgasanlage oder dem Druckgasbehälter relativ schnell unter das z. B. für den Betrieb eines Dieselmotors notwendige Niveau ab. Um das Druckniveau aufrechtzuerhalten, sind beispielsweise teure und großvolumige Kompressoren erforderlich.
Eine Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, eine Druckgasanlage der eingangs bezeichneten Art anzugeben, mittels derer der Betriebsdruck bei einer Gasentnahme mit geringem Aufwand konstant gehalten werden kann.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Druckgasanlage entsprechend den Merkmalen des Patentanspruchs 1 angegeben. Die Druckgasanlage umfasst mindestens einen Druckgasbehälter zur Aufnahme des druckbeaufschlagten Gases innerhalb eines Gasvolumens, wobei der Druckgasbehälter mindestens eine Gasöffnung zur Zu- oder Abführung des Gases und eine erste Flüssigkeitsöffnung hat, einen Flüssigkeitsbehälter zur Aufnahme einer Ausgleichsflüssigkeit, in der das Gas unlöslich ist, wobei der Flüssigkeitsbehälter eine zweite Flüssigkeitsöffnung hat, und eine an die erste und die zweite Flüssigkeitsöffnung angeschlossene Pumpeinheit, mittels der die Ausgleichsflüssigkeit zur Aufrechterhaltung des Betriebsdrucks in dem Gasvolumen in den Druckgasbehälter pumpbar ist, wobei die eingepumpte Ausgleichsflüssigkeit ein unmittelbar an das Gasvolumen angrenzendes und das Gasvolumen veränderndes Flüssigkeitsvolumen bildet.
Bei der erfindungsgemäßen Druckgasanlage wird ein aus dem Druckgasbehälter entnommener Gasanteil durch Zuführung von Ausgleichsflüssigkeit ausgeglichen. Gemäß der idealen Gasgleichung P·V = m·R·Tfällt bei einer Gasentnahme aus dem Druckgasbehälter der Betriebsdruck P (= Gasdruck) innerhalb des Druckgasbehälters ab. In der vorstehenden Formelbeziehung bezeichnet V ein Gasvolumen, m eine Gasmasse, R eine spezifische Gaskonstante und T eine Gastemperatur. Erfindungsgemäß wird das Absinken des Betriebsdrucks P bei einer Gasentnahme dadurch verhindert, dass das Gasvolumen V durch das Einpumpen der Ausgleichsflüssigkeit verringert wird. So kann der Betriebsdruck P in einfacher Weise auf konstantem Niveau gehalten werden.
Vorteilhaft ist hierbei, dass die Grenze zwischen dem Gasvolumen und dem durch die Ausgleichsflüssigkeit gebildeten Flüssigkeitsvolumen unmittelbar ist. Insbesondere ist also keine gesonderte Trennwand aus einem Extra-Material vorgesehen. Da das Gas vorzugsweise nicht löslich innerhalb der eingepumpten Ausgleichsflüssigkeit ist, kommt es auch ohne Trennwand zu keiner nennenswerten Vermischung der Ausgleichsflüssigkeit mit dem Gas. Es liegen im Wesentlichen zwei voneinander getrennte und unmittelbar aneinander angrenzende Teilvolumina vor, die zum einen durch das Gas und zum anderen durch die Ausgleichsflüssigkeit gebildet sind. Je nach dem, wie viel Ausgleichsflüssigkeit in den Druckgasbehälter gepumpt wird, verändert sich das Gasvolumen. Insbesondere wird es kleiner.
Damit wird ohne großen technischen und auch energetischen Aufwand der Betriebsdruck in der Druckgasanlage auf praktisch gleich bleibendem Niveau gehalten. Somit kann die erfindungsgemäße Druckgasanlage vorzugsweise auch zur Speisung eines gasbetriebenen Dieselmotors, der einen konstanten hohen Gasdruck erfordert, eingesetzt werden. Ein wirtschaftlicher Betrieb eines solchen Dieselmotors ist dann möglich.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Druckgasanlage ergeben sich aus den Merkmalen der von Anspruch 1 abhängigen Ansprüche.
Günstig ist eine Variante, bei der als Ausgleichsflüssigkeit eine Ionenflüssigkeit vorgesehen ist. Diesbezüglich geeignete Ionenflüssigkeiten sowie deren Herstellung werden z. B. in der WO 2005/021484 A2 beschrieben. Eine Ionenflüssigkeit wird insbesondere auch als flüssiges Salz definiert. Eine derartige Ionenflüssigkeit hat die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Druckgasanlage besonders günstige Eigenschaft, praktisch keine Löslichkeit in dem Gas aufzuweisen. Es kommt somit zu keiner Vermischung zwischen der Ionenflüssigkeit und dem Gas, selbst wenn beide Medien unmittelbar, also ohne separate Trennmittel, aufeinander treffen.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung sind die Gasöffnung und die erste Flüssigkeitsöffnung an einander gegenüberliegenden Seiten, insbesondere den Stirnseiten, des Druckgasbehälters angeordnet. Damit ist eine gleichzeitige Gasentnahme und Flüssigkeitsbefüllung sehr einfach möglich. Das Gasvolumen und das Flüssigkeitsvolumen nehmen dann innerhalb des Druckgasbehälters automatisch voneinander getrennte Teilbereiche ein, die an die jeweils zugehörige Öffnung angrenzen. Bei der vorteilhaften Anord nung beider Öffnungen an gegenüberliegenden Seiten des Druckgasbehälters kommt es innerhalb des Druckgasbehälters zu keiner Entmischungs- bzw. Übergangszone, in der sowohl Gas als auch Ausgleichsflüssigkeit vorhanden sind.
Weiterhin ist es bevorzugt, dass die Gasöffnung bei einer betriebsbereiten Aufstellung des Druckgasbehälters an einer oberen Seite des Druckgasbehälters angeordnet ist. Da das Gas üblicherweise ein niedrigeres spezifisches Gewicht als die Ausgleichsflüssigkeit aufweist, befindet sich das Gasvolumen in der betriebsbereiten Aufstellung oberhalb des Flüssigkeitsvolumens, so dass Gas problemlos und insbesondere ohne weitere technische Zusatzmaßnahmen mittels einer oben angeordneten Gasöffnung entnommen werden kann. Insbesondere befindet sich die Gasöffnung am höchsten Punkt des Druckgasbehälters. Dadurch ist eine vollständige Gasentleerung möglich.
Vorteilhafterweise ist der Flüssigkeitsbehälter außerdem für einen Umgebungsdruck, also insbesondere für den atmosphärischen Luftdruck, ausgelegt. Die Ausgleichsflüssigkeit wird in dem Flüssigkeitsbehälter ohne Druckbeaufschlagung gespeichert. Somit kann der Flüssigkeitsbehälter in einer nicht druckfesten Ausführungsform ausgestaltet werden. Zusatzmaßnahmen, wie besonders druckdichte Behälterwände und Ventile, sind nicht erforderlich.
Dadurch können Kosten eingespart werden. Gemäß einer anderen bevorzugten Variante sind mehrere insbesondere jeweils ein gleiches Bauvolumen aufweisende, vorzugsweise baugleiche, Druckgasbehälter vorgesehen, die an die Pumpeinheit angeschlossen sind und zwischen denen mittels der Pumpeinheit eine Verbindung zum Austausch der Ausgleichsflüssigkeit besteht. Dadurch kann die insgesamt benötigte Menge an Ausgleichsflüssigkeit begrenzt werden. Die zur vollständigen Gasentleerung in einen der Druckgasbehälter gepumpte Ausgleichsflüssigkeit kann bei einer folgenden Gasentnahme aus einem der anderen Druckgasgehälter in diesen anderen Druckgasbehälter umgepumpt werden. Bis zur vollständigen Gasentleerung aller Druckgasbehälter der Druckgasanlage kann die Ausgleichsflüssigkeit also mehrfach verwendet werden. Somit ist insgesamt vorzugsweise nur in etwa diejenige Menge an Ausgleichsflüssigkeit vorzuhalten, die zur vollständigen Gasentleerung eines einzigen Druckgasbehälters erforderlich ist.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren der eingangs bezeichneten Art anzugeben, mittels dessen der Betriebsdruck bei einer Gasentnahme mit geringem Aufwand konstant gehalten werden kann.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Verfahren entsprechend den Merkmalen des Patentanspruches 7 angegeben. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren handelt es sich um ein solches, bei dem das Gas druckbeaufschlagt innerhalb eines Gasvolumens mindestens eines Druckgasbehälters gespeichert wird, wobei der Druckgasbehälter mindestens eine Gasöffnung zur Zu- oder Abführung des Gases und eine Flüssigkeitsöffnung hat, und bei einer mittels der Gasöffnung erfolgenden Entnahme des Gases aus dem Gasvolumen zur Aufrechterhaltung des Betriebsdrucks in dem Gasvolumen eine Ausgleichsflüssigkeit, in der das Gas unlöslich ist, mittels der Flüssigkeitsöffnung in den Druckgasbehälter gepumpt wird, wobei durch die eingepumpte Ausgleichsflüssigkeit ein unmittelbar an das Gasvolumen angrenzendes und das Gasvolumen veränderndes Flüssigkeitsvolumen gebildet wird.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren und seinen vorteilhaften Ausgestaltungen ergeben sich im Wesentlichen dieselben Vorteile, die vorstehend bereits im Zusammenhang mit der erfindungswesentlichen Druckgasanlage und deren Ausgestaltungen beschrieben worden sind. Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich aus den Merkmalen der von Anspruch 7 abhängigen Ansprüche.
Günstig ist eine Verfahrensausgestaltung, bei dem mehrere insbesondere jeweils ein gleiches Befüllungsvolumen aufweisende, vorzugsweise baugleiche, Druckgasbehälter vorgesehen sind, von denen zu einem Zeitpunkt jeweils nur aus einem einzigen das Gas entnommen wird und aus denen eine Gasentnahme sukzessive durchgeführt wird, wobei die Ausgleichsflüssigkeit jeweils von dem zuletzt vollständig gasentleerten Druckgasbehälter in den Druckgasbehälter gepumpt wird, aus dem aktuell das Gas entnommen wird. Dadurch ergibt sich wiederum die bereits beschriebene günstige Reduzierung der insgesamt benötigen Menge an Ausgleichsflüssigkeit. Die verfügbare vergleichsweise geringe Menge an Ausgleichsflüssigkeit wird bei der vollständigen Gasentleerung aller Druckgasbehälter mehrfach verwendet, indem sie sukzessive in jeden der Druckgasbehälter gepumpt wird. Dies wird auch dadurch begünstigt, dass eine Gasentnahme stets nur aus einem der Druckgasbehälter erfolgt.
Weiterhin ist es vorzugsweise vorgesehen, dass die Ausgleichsflüssigkeit vor einem Befüllen des Druckgasbehälters mit dem Gas in einen Flüssigkeitsbehälter gepumpt wird. Das (Wieder-)Befüllen mit Gas kann dann insbesondere bei allen Druckgasbehältern gleichzeitig vorgenommen werden. Vorteilhafterweise erfolgt die Gasbefüllung des vollständig entleerten und insbesondere nur unter Atmosphärendruck stehenden Druckgasbehälters aufgrund eines Druckgradienten zwischen einer Gastankstelle und dem Druckgasbehälter. Dies ist besonders energieeffizient. Insbesondere muss das einzufüllende Gas nicht gegen den Widerstand einer ansonsten noch in dem Druckgasbehälter befindlichen (Rest-)Menge an Ausgleichsflüssigkeit eingepresst bzw. eingepumpt werden.
Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung wird der Betriebsdruck des Gases in dem Gasvolumen mittels einer Regelung konstant gehalten. Dies ist insbesondere bei einer Speisung einer gegenüber Druckschwankungen empfindlichen Anwendung, wie beispielsweise eines Dieselmotors, sehr günstig. Sobald innerhalb der Regelung ein signifikanter Druckabfall erkannt wird, wird der Betriebsdruck in dem Gasvolumen durch Zuführen von Ausgleichsflüssigkeit wieder auf das gewünschte Niveau angehoben. Hierzu ist insbesondere eine direkte oder indirekte Druckerfassung in dem Gasvolumen vorgesehen.
Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung.
Die einzige Figur zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Druckgasanlage 1 mit drei Druckgasbehältern 2, 3 und 4, wobei diese Anzahl nur beispielhaft zu verstehen ist. Es können auch mehr oder weniger Druckgasbehälter vorgesehen sein. Die Druckgasbehälter 2 bis 4 dienen zur Speicherung eines Gases 5, das beim Ausführungsbeispiel als brennbares Gas, z. B. als Wasserstoff und/oder als Erdgas, ausgeführt ist und zur Speisung einer Reaktionseinheit 6 mittels einer Gasleitung 7 vorgesehen ist. Beispielsweise kann es sich bei der Reaktionseinheit 6 um einen Dieselmotor handeln.
Außerdem umfasst die Druckgasanlage 1 einen Flüssigkeitsbehälter 8 zur Aufnahme einer Ausgleichsflüssigkeit 9, eine Pumpeinheit 10 sowie eine Steuer- und Regeleinheit 11. Das Gas 5 ist nicht in der eingesetzten, beispielsweise als Ionenflüssigkeit ausgeführten Ausgleichsflüssigkeit 9 löslich.
Die Druckgasbehälter 2 bis 4 haben jeweils eine Gasöffnung 12, durch die das Gas 5 in den jeweils zugehörigen Druckgasbehälter 2 bis 4 hineingelangt oder aus diesem Druckgasbehälter 2 bis 4 entnommen wird. Die Gasöffnungen 12 sind jeweils mittels eines Gasventils 13 an die Gasleitung 7 angeschlossen. Weiterhin sind die Druckgasbehälter 2 bis 4 jeweils mit einer Flüssigkeitsöffnung 14 ausgestattet, die mittels eines z. B. als Magnetventil ausgeführten Flüssigkeitsventils 15 an die Pumpeinheit 10 angeschlossen ist. Außerdem kann in zwischen den Druckgasbehältern 2 bis 4 und der Pumpeinheit 10 verlaufenden Flüssigkeitsleitungen optional jeweils ein Rückschlagventil 22 vorgesehen sein.
Die Gasöffnung 12 und die Flüssigkeitsöffnung 14 befinden sich jeweils an einander gegenüber liegenden Stirnseiten der Druckgasbehälter 2 bis 4, wobei die Gasöffnung 12 bezogen auf die während des Betriebs der Druckgasanlage 1 vorgesehenen Ausrichtung an der oberen Stirnseite der jeweiligen der Druckgasbehälter 2 bis 4 angeordnet ist.
Auch der Flüssigkeitsbehälter 8 hat eine Flüssigkeitsöffnung 16, die mittels eines Flüssigkeitsventils 17 an die Pumpeinheit 10 angeschlossen ist. Die Verbindungen zwischen der Pumpeinheit 10 und den Flüssigkeitsöffnungen 14 der Druckgasbehälter 2 bis 4 sowie der Flüssigkeitsöffnung 16 des Flüssigkeitsbehälters 8 sind hydraulisch ausgeführt. Die Pumpeinheit 10 ist insbesondere sowohl in ihrer Pumprichtung als auch in ihrer Eingangs- und Ausgangsbelegung einstellbar. So lässt sich jeder der mit den Flüssigkeitsöffnungen 14 und 17 in Verbindung stehenden Anschlüsse der Pumpeinheit 10 wahlweise als Eingangs- oder Ausgangsanschluss verwenden. Diese Belegung ist während des Betriebs umstellbar.
Diese Einstellung erfolgt mittels der Steuer- und Regeleinheit 11, an die die Pumpeinheit 10 ebenso wie die Gasventile 13 und die Flüssigkeitsventile 15 und 17 elektrisch angeschlossen sind.
Im Folgenden werden die Funktionsweise und besondere Vorteile der Druckgasanlage 1 näher beschrieben.
Die Steuer- und Regeleinheit 11 übernimmt die zentrale Überwachung und Steuerung bzw. Regelung aller wichtigen Komponenten der Druckgasanlage 1. Insbesondere sorgt sie durch eine gezielte Ansteuerung der Gasventile 13 dafür, dass stets nur aus einem einzigen der Druckgasbehälter 2 bis 4 das Gas 5 entnommen wird. Im in der Figur gezeigten Zustand erfolgt die Gasentnahme ausschließlich aus dem Druckgasbehälter 2.
Das Gas 5 befindet sich unter einem Betriebsdruck innerhalb der Druckgasbehälter 2 bis 4. Es nimmt dort jeweils ein Gasvolumen 18 ein. Der Betriebsdruck liegt insbesondere deutlich über dem atmosphärischen Umgebungsdruck. Sein genauer Wert kann an die Anforderungen der zu speisenden Anwendung, also der Reaktionseinheit 6, angepasst werden.
Um der Reaktionseinheit 6 das Gas 5 stets mit einen praktisch konstanten Druckniveau zur Verfügung stellen zu können, umfasst die Druckgasanlage 1 einen Ausgleichsmechanismus, der bei einer Gasentnahme aus den Druckgasbehältern 2 bis 4 zum Einsatz kommt. Dieser Ausgleichsmechanismus wirkt insbesondere dem Druckabfall bei einer Gasentnahme entgegen. Hierzu veranlasst die Steuer- und Regeleinheit 11 ein Öffnen des Flüssigkeitsventils 15 desjenigen Gasdruckbehälters 2 bis 4, aus dem aktuell das Gas 5 entnommen wird. Zugleich veranlasst es die Pumpeinheit 10 dazu, Ausgleichsflüssigkeit 9 über die Flüssigkeitsöffnung 14 in den betreffenden der Druckgasbehälter 2 bis 4 – beim gezeigten Ausführungsbeispiel also in den Druckgasbehälter 2 – einzupumpen. Die Ausgleichsflüssigkeit 9 nimmt dann innerhalb des Druckgasbehälters 2 ein Flüssigkeitsvolumen 19 ein. Die Ausgleichsflüssigkeit 9 und das Gas 5 mischen sich nicht oder zumindest nicht wesentlich. Es bildet sich vielmehr eine mehr oder weniger scharfe Mediumsgrenze 20 zwischen ihnen. Das Gasvolumen 18 und das Flüssigkeitsvolumen 19 grenzen also unmittelbar aneinander an.
Aufgrund der Befüllung des Druckgasbehälters 2 mit der Ausgleichsflüssigkeit 9 reduziert sich das für die Restmenge des Gases 5 zur Verfügung stehende Gasvolumen 18, wodurch der Betriebsdruck innerhalb des Gasvolumens 18 trotz der Gasentnahme nicht sinkt, sondern auf in etwa konstantem Niveau gehalten wird. Die Steuer- und Regeleinheit 11 überwacht und regelt dieses Druckniveau. Hierzu sind in der Figur nicht explizit wiedergegebene Drucksensoren vorgesehen. Wird ein signifikanter Druckabfall erkannt, wirkt die Steuer- und Regeleinheit 11 dem entgegen, indem sie (zusätzliche) Ausgleichsflüssigkeit 9 in den betreffenden der Druckgasbehälter 2 bis 4 pumpen lässt. Hierzu werden die Pumpeinheit 10 und das betreffende Flüssigkeitsventils 15 bzw. 17 dementsprechend angesteuert.
Wenn das Gas 5 vollständig aus dem Druckgasbehälter 2 entnommen ist, füllt das Flüssigkeitsvolumen 19 den kompletten Innenraum des Druckgasbehälters 2 aus. Weiterer Gasbedarf der Reaktionseinheit 6 wird dann durch eine Gasentnahme aus dem benachbarten Druckgasbehälter 3 gedeckt. Hierbei wird der Betriebsdruck in dem Druckgasbehälter 3 genau wie vorstehend für den Druckgasbehälter 2 beschrieben durch Zuführung von Ausgleichsflüssigkeit 9 konstant gehalten. Die nachgeführte Ausgleichsflüssigkeit 9 wird dabei aber nicht aus dem Flüssigkeitsbehälter 8, sondern aus dem zuvor vollständig gasentleerten Druckgasbehälter 2 entnommen. Die Steuer- und Regeleinheit 11 stellt die Pumpeinheit 10 hinsichtlich ihrer Pumprichtung und ihrer Eingangs- und Ausgangsbelegung dementsprechend ein. Au ßerdem steuert sie auch die betroffenen Flüssigkeitsventile 15 der Druckgasbehälter 2 und 3 dementsprechend an.
Die optional vorgesehenen Rückschlagventile 22 verhindern, dass im Falle eines Versagens eines der Flüssigkeitsventile 15 Gas 5 in den Flüssigkeitsbehälter 8 gelangt.
Nach einer vollständigen Gasentleerung sämtlicher Druckgasbehälter 2 bis 5 der Druckgasanlage 1 wird die Ausgleichsflüssigkeit 9 in den Flüssigkeitsbehälter 8 zurückgepumpt. Letzterer ist nicht druckfest ausgestaltet. Er steht wie auch die Druckgasbehälter 2 bis 4 vor ihrer (Wieder-)Befüllung mit dem Gas 5 nur unter dem atmosphärischen Umgebungsdruck. Zur Gasbefüllung wird die Druckgasanlage 1 dann an eine Gastankstelle 21 angeschlossen, die in der Figur durch eine gestrichelte Linienführung angedeutet ist. Die Befüllung erfolgt aufgrund eines Druckgradienten zwischen der Tankstelle 21 und den Druckgasbehältern 2 bis 4.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 10206502 C1 [0002]
- DE 19916385 C2 [0003]
- DD 115528 A1 [0003]
- DE 102004063071 A1 [0003]
- DE 10247505 A1 [0004]
- WO 2005/021484 A2 [0012]

Claims

Druckgasanlage zur Speicherung eines Gases (5) unter einem Betriebsdruck umfassend a) mindestens einen Druckgasbehälter (2, 3, 4) zur Aufnahme des druckbeaufschlagten Gases (5) innerhalb eines Gasvolumens (18), wobei der Druckgasbehälter (2, 3, 4) mindestens eine Gasöffnung (12) zur Zu- oder Abführung des Gases (5) und eine erste Flüssigkeitsöffnung (14) hat, b) einen Flüssigkeitsbehälter (8) zur Aufnahme einer Ausgleichsflüssigkeit (9), in der das Gas (5) unlöslich ist, wobei der Flüssigkeitsbehälter (8) eine zweite Flüssigkeitsöffnung (16) hat, und c) eine an die erste und die zweite Flüssigkeitsöffnung (14, 16) angeschlossene Pumpeinheit (10), mittels der die Ausgleichsflüssigkeit (9) zur Aufrechterhaltung des Betriebsdrucks in dem Gasvolumen (18) in den Druckgasbehälter (2, 3, 4) pumpbar ist, wobei die eingepumpte Ausgleichsflüssigkeit (9) ein unmittelbar an das Gasvolumen (18) angrenzendes und das Gasvolumen (18) veränderndes Flüssigkeitsvolumen (19) bildet.
Druckgasanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Ausgleichflüssigkeit (9) eine Ionenflüssigkeit vorgesehen ist.
Druckgasanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasöffnung (12) und die erste Flüssigkeitsöffnung (14) an einander gegenüberliegenden Seiten des Druckgasbehälters (2, 3, 4) angeordnet sind.
Druckgasanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasöffnung (12) bei einer betriebsbereiten Aufstellung des Druckgasbehälters (2, 3, 4) an einer oberen Seite des Druckgasbehälters (2, 3, 4) angeordnet ist.
Druckgasanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Flüssigkeitsbehälter (8) für einen Umgebungsdruck ausgelegt ist.
Druckgasanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere insbesondere jeweils ein gleiches Befüllungsvolumen aufweisende Druckgasbehälter (2, 3, 4) vorgesehen sind, die an die Pumpeinheit (10) angeschlossen sind und zwischen denen mittels der Pumpeinheit (10) eine Verbindung zum Austausch der Ausgleichsflüssigkeit (9) besteht.
Verfahren zur Speicherung eines Gases (5) unter einem Betriebsdruck, bei dem a) das Gas (5) druckbeaufschlagt innerhalb eines Gasvolumens (18) mindestens eines Druckgasbehälters (2, 3, 4) gespeichert wird, wobei der Druckgasbehälter (2, 3, 4) mindestens eine Gasöffnung (12) zur Zu- oder Abführung des Gases (5) und eine Flüssigkeitsöffnung (14) hat, und b) bei einer mittels der Gasöffnung (12) erfolgenden Entnahme des Gases (5) aus dem Gasvolumen (18) zur Aufrechterhaltung des Betriebsdrucks in dem Gasvolumen (18) eine Ausgleichsflüssigkeit (9), in der das Gas (5) unlöslich ist, mittels der Flüssigkeitsöffnung (14) in den Druckgasbehälter (2, 3, 4) gepumpt wird, wobei durch die eingepumpte Ausgleichsflüssigkeit (9) ein unmittelbar an das Gasvolumen (18) angrenzendes und das Gasvolumen (18) veränderndes Flüssigkeitsvolumen (19) gebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere insbesondere jeweils ein gleiches Befüllungsvolumen aufweisende Druckgasbehälter (2, 3, 4) vorgesehen sind, von denen zu einen Zeitpunkt jeweils nur aus einem einzigen das Gas (5) entnommen wird und aus denen eine Gasentnahme sukzessive durchgeführt wird, wobei die Ausgleichsflüssigkeit (9) jeweils von dem zuletzt vollständig gasentleerten Druckgasbehälter (2, 3, 4) in den Druckgasbehälter (2, 3, 4) gepumpt wird, aus dem aktuell das Gas (5) entnommen wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgleichsflüssigkeit (9) vor einem Befüllen des Druckgasbehälters (2, 3, 4) mit dem Gas (5) in einen Flüssigkeitsbehälter (8) gepumpt wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Betriebsdruck des Gases (5) in dem Gasvolumen (18) mittels einer Regelung konstant gehalten wird.