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Die
Erfindung betrifft eine Anlage zum Betanken von Kraftfahrzeugen
wahlweise in einem ersten Anlage-Teil mit komprimiertem gasförmigen
Wasserstoff oder in einem zweiten Anlage-Teil mit kryogenem Wasserstoff
vorzugsweise mit überkritischem Druckniveau, wobei für
den letztgenannten Fall die Möglichkeit besteht, vor der
Befüllung des Fahrzeug-Speicherbehälters mit neuem
aus einem großen Vorratsbehälter der Anlage entnommenem
tiefkaltem Wasserstoff zumindest eine Teilmenge des noch als Restgas
im Fahrzeug-Speicherbehälter befindlichen Wasserstoffs
aus diesem abzuführen, daraufhin unter Nutzung eines von
der Anlage in einem Kältespeicher bereit gestellten Kältepotentials
rückzukühlen und mittels einer Fördervorrichtung
dem Speicherbehälter des Kraftfahrzeugs wieder zuzuführen,
um diesen für eine Neubefüllung mit kryogenem
Wasserstoff zu konditionieren. Zum Stand der Technik wird neben
der
DE 10 2007
011 530 A1 und der
DE 10 2007 023 821 A1 auf die nicht vorveröffentlichte
deutsche Patentanmeldung 10
2007 057 979.0 der Anmelderin verwiesen.
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In
der
DE 10 2007
011 530 A1 ist ein Verfahren zum Befüllen eines
für kryogenen Wasserstoff vorgesehenen Druck-Speicherbehälters
eines Kraftfahrzeugs beschrieben, der mit kryogenem Wasserstoff
mit überkritischem Druckniveau befüllt wird und als
sog. Kryodruck-Tank die Speicherung von kryogenem Wasserstoff unter
Absolutdruckwerten in der Größenordnung von 13
bar oder mehr, d. h. im überkritischen Bereich, zulässt.
Vor einer solchen Befüllung wird im Kryodruck-Tank noch
vorhandenes Restgas in einen großen Vorratsbehälter
der Tankstelle, der mit flüssigen Wasserstoff mit in der
Regel niedrigem unterkritischen Druck von ca. 1 bar bis 4 bar absolut
befüllt ist, eingeleitet. Die anschließende Befüllung
des Kryodruck-Tanks erfolgt unter Entnahme von flüssigem
unterkritischem Wasserstoff aus diesem genannten großen
Vorratsbehälter mit anschließender Kompression
in einer Kryo-Pumpe auf ein überkritisches Druckniveau.
Dieses Verfahren besitzt jedoch eine gewisse Schwachstelle insofern,
als eine Rückführung des vor der Befüllung
noch im Kryodruck-Tank (bzw. allgemein im Speicherbehälter) des
Fahrzeugs befindlichen Restgases im Hinblick auf einen Druckausgleich
sowie während des Kühlens der Leitungen und des
Speicherbehälters (= Kryodruck-Tanks) in den tankstellenseitigen
großen Vorratsbehälter erfolgt. Hierbei kann möglicherweise verunreinigter
Wasserstoff in den großen Vorratsbehälter, aus
welchem später wieder andere Nutzer bzw. Kunden versorgt
werden, gelangen. Dabei enthält das in den großen
Vorratsbehälter der Tankstelle zurück geführte
Restgas in der Regel einen hohen Anteil an ortho-Wasserstoff, der
bei Rückführung in den tankstellenseitigengroßen
Vorratsbehälter zur einer geringeren Wärmeaufnahmefähigkeit
und deshalb zu einem beschleunigtem Druckaufbau im großen
Vorratsbehälter und somit zu erhöhten Boil-off-Mengen
des großen Vorratsbehälters führen kann.
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Zur
Abhilfe ist in der weiteren eingangs genannten
DE 10 2007 011 821 A1 vorgeschlagen, dass
das vor einer beabsichtigten Neu-Befüllung im Fahrzeug-Speicherbehälter
noch vorhandene Restgas zur Vorkonditionierung des Speicherbehälters bzw.
Kryodruck-Tanks solange in einem Kreislauf aus dem Speicherbehälter
und durch einen das Kältepotential des großen
Vorratsbehälters nutzenden Wärmetauscher, der
vorzugsweise innerhalb des großen Vorratsbehälters
angeordnet ist, in einen Pufferbehälter geleitet und aus
diesem heraus mittels einer Kryo-Pumpe verdichtet und zurück
in den Speicherbehälter geführt wird, bis der
Speicherbehälter im Hinblick auf die Neubefüllung
mit kryogenem Wasserstoff aus dem großen Vorratsbehälter
ausreichend durchkühlt ist. Mit Abschluss dieser Konditionierung des
Speicherbehälters wird das zuvor umgewälzte Restgas
einem Sekundärverbraucher zur sofortigen Verwendung oder
einem Drucktank zur Speicherung für eine spätere
Verwendung zugeführt.
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Schließlich
ist in der eingangs weiterhin genannten
nicht vorveröffentlichten deutschen
Patentanmeldung 10 2007 057 979.0 eine weitere Verbesserung
bzw. Effizienzsteigerung für ein Verfahren zum Befüllen
eines Speicherbehälters eines Kraftfahrzeugs mit kryogenem
Wasserstoff beschrieben, wonach das Kältepotential zur
Rückkühlung von aus dem Fahrzeug-Speicherbehälter
entnommenem Restgas durch eine mit flüssigem Stickstoff
gespeiste Wärmetausch-Vorrichtung gebildet ist, wobei der größte
Teil des dem Speicherbehälter entnommenen und durch Rückkühlung
in einen kryogenen Zustand überführten Restgases
mit Befüllung des Fahrzeug-Speicherbehälters diesem
wieder zugeführt wird.
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Hiermit
soll nun eine vorteilhafte Anlage zum Betanken von Kraftfahrzeugen
mit kryogenem Wasserstoff vorzugsweise (jedoch ausdrücklich
nicht zwangsweise!) mit überkritischem Druckniveau aufgezeigt
werden, wobei vor der Befüllung des Fahrzeug-Speicherbehälters
mit neuem aus einem großen Vorratsbehälter der
Anlage entnommenem tiefkaltem Wasserstoff zumindest eine Teilmenge
des noch als Restgas im Fahrzeug-Speicherbehälter befindlichen
Wasserstoffs aus diesem abführbar ist, daraufhin unter
Nutzung eines von der Anlage in einem Kältespeicher bereit
gestellten Kältepotentials rückgekühlt
und mittels einer Fördervorrichtung dem Speicherbehälter
des Kraftfahrzeugs wieder zugeführt werden kann (= Aufgabe
der vorliegenden Erfindung). Dabei sei nochmals ausdrücklich
erwähnt, dass mit einer solchen Anlage auch ein sog. unterkritischer
Kryo-Tank eines Kraftfahrzeugs, in welchem kryogenes Speichermedium
im unterkritischen Bereich gespeichert wird, vor einer Befüllung
desselben konditioniert werden kann.
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Die
Lösung dieser Aufgabe ist für eine Anlage nach
dem Oberbegriff des Anspruchs 1 dadurch gekennzeichnet, dass der
Kältespeicher der Anlage durch Wärmetausch mit
tiefkaltem Wasserstoff beladen wird, welcher dem großen
Vorratsbehälter der Anlage entnommen und einem ersten Anlage-Teil, welcher
zum Betanken von Kraftfahrzeugen mit komprimiertem gasförmigen
Wasserstoff vorgesehen ist, zugeführt wird.
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Es
wurde erkannt, dass künftige Tankstellen für Wasserstoff,
also Anlagen zum Betanken von Kraftfahrzeugen mit Wasserstoff, sinnvollerweise durchweg
zwei Anlage-Teile aufweisen werden. In einem ersten Anlage-Teil
werden Kraftfahrzeuge mit gasförmigem Wasserstoff unter
relativ hohem Druck, nämlich bis in die Größenordnung
von 880 Bar und mehr betankt werden können, während
in einem zweiten Anlage-Teil eine Befüllung geeigneter
Fahrzeug-Speicherbehälter mit Wasserstoff in kryogenem Zustand
erfolgen kann. Mit ursächlich für diese Differenzierung
ist, dass von verschiedenen Kraftfahrzeug-Herstellern unterschiedliche
Wasserstoff-Tankkonzepte bzw. -Speicherbehälter-Konzepte
verfolgt werden. In der Hauptsache ursächlich für
diese Differenzierung ist jedoch die Tatsache, dass eine Tankstelle,
welche Wasserstoff in gasförmigen Zustand unter hohem Druck
abgibt, diesen Wasserstoff jedenfalls dann, wenn diese Tankstelle
große Mengen von Wasserstoff abgeben soll, selbst sinnvollerweise
im kryogenen Zustand vorhalten, d. h. lagern wird. Eine Versorgung
der Tankstellen mit Wasserstoff ist auf wirtschaftliche Weise, d.
h. ökonomisch sinnvoll bei Tankstellen mit hoher Wasserstoffabgabe
nämlich nur mit Wasserstoff im kryogenen Zustand möglich, so
dass an Wasserstoff-Tankstellen in deren hier sog. „großem
Speicherbehälter” der Wasserstoff im kryogenen
Zustand zur Verfügung stehen wird.
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Dass
somit an einer solchen Tankstelle im hier sog. zweiten Anlage-Teil
kryogener Wasserstoff unter Zuhilfenahme einer geeigneten Kryo-Pumpe vorzugsweise
mit überkritischem Druckniveau in einen hierfür
geeigneten Kraftfahrzeug-Speicherbehälter eingefüllt
werden kann, liegt auf der Hand. Wenn hingegen aus dem ersten Anlage-Teil
ein Kraftfahrzeug mit gasförmigem Wasserstoff unter hohem Druck
betankt werden soll, so kann dieser Wasserstoff dem großem
Speicherbehälter entnommen werden, durch Wärmetausch
in den gasförmigen Zustand überführt
und in einer Kompressoreinheit bis auf Drücke in der Größenordnung
von 880 bar und mehr verdichtet werden, um in diesem Zustand mit einer
Temperatur von ca. 230 K in einen Druckgastank eines Kraftfahrzeugs
eingeführt zu werden, wobei die Reihenfolge der genannten
Verfahrensschritte, nämlich der Erwärmung sowie
der Verdichtung zunächst unerheblich ist. Ferner können
die Verfahrensschritte des Erwärmens und Verdichtens von
aus dem großen Speicherbehälter entnommenem Wasserstoff
direkt in Verbindung mit einem Betankungsvorgang eines Kraftfahrzeugs
durchgeführt werden; alternativ können diese Verfahrensschritte
aber auch quasi prophylaktisch durchgeführt werden, wonach der
soweit komprimierte gasförmige Wasserstoff in einem Zwischenspeicher
gespeichert wird, ehe er aus diesem in einen Druckgastank eines
Kraftfahrzeugs überführt wird.
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Ausgehend
von diesen Vorüberlegungen wird nun vorgeschlagen, zumindest
einen Teil der Kältemenge, die beim Erwärmen des
aus dem großen Vorratsbehälter der Tankstelle
(= erfindungsgemäße Anlage) entnommenen tiefkalten
Wasserstoffs bei Überführung desselben in den
gasförmigen Zustand unter hohem Druck frei wird, zwischen
zu speichern und zu einem späteren Zeitpunkt dazu zu nutzen,
einen Speicherbehälter eines (anderen) Kraftfahrzeugs,
welcher mit kryogenem Wasserstoff (aus dem großen Speicherbehälter
der Anlage) befüllt werden soll, vorzukühlen,
d. h. in grundsätzlich bekannter Weise zu konditionieren.
Immer dann, wenn für den sog. ersten Anlage-Teil kryogener
Wasserstoff aus dem großen Vorratsbehälter der
Anlage (= Wasserstoff-Tankstelle) entnommen wird, kann ein Teil
der darin enthaltenen Kälteenergie einem sog. Kältespeicher
zugeführt werden, wobei dann, wenn im hier sog. zweiten
Anlage-Teil ein Fahrzeug mit kryogenem Wasserstoff (vorzugsweise
mit überkritischem Druckniveau) betankt werden soll, zumindest ein
Teil dieser gespeicherten Kälteenergie abgegriffen wird,
um den Speicherbehälter dieses Fahrzeugs zu kühlen,
wobei als Wärmeträgermittel in bekannter Weise
das im Fahrzeug-Speicherbehälter noch enthaltene Restgas
verwendet werden kann.
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Ein
solcher Kältespeicher sollte in der Lage sein, relativ
große Kältemengen bei niedrigsten Temperaturen
bis in die Größenordnung von 40 K bis 80 K über
Zeiträume in der Größenordnung von wenigen Minuten
bis hin zu mehreren Stunden speichern zu können. Dies erfordert
eine relativ große Menge von Speichermittel bei gleichzeitig
guter Wärmeisolation, wofür vorzugsweise eine
Vakuumisolation zum Einsatz kommt. Als Speichermittel können
geeignete Feststoffe verwendet werden, analog den bekannten Regeneratoren
in Kältemaschinen. Alternativ kann auch ein Gas, welches
in einem entsprechend isolierten Druckbehälter gespeichert
wird, als Kälte-Speichermittel verwendet werden. Da die
Wärmekapazität von Gasen auch bei niedrigen Temperaturen
erhalten bleibt, ist hierbei keine solch große Masse von Speichermittel
wie bei einem Feststoff-Kältespeicher erforderlich, jedoch
benötigt ein Gas-Kältespeicher aufgrund der relativ
niedrigen Dichte des Speichermittels ein relativ großes
Speichervolumen. Dabei kann Wasserstoff selbst als Speichergas verwendet werden,
so dass dann kein aufwändiger Wärmetausch mit
dem aus dem Fahrzeug-Speicherbehälter entnommenen Restgas
durchgeführt werden muss.
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Der
Kältespeicher kann als Speichermittel jedoch auch ein verflüssigtes
Gas, insbesondere flüssigen Stickstoff, enthalten, das/der
vorzugsweise in einem im wesentlichen geschlossenen Kreislauf, welcher
ein Speichervolumen aufweist, geführt wird. Das hohe Speicherpotential,
die vergleichsweise geringen Kosten für Herstellung, Verteilung
und Lagerung, sowie die mit flüssigem Stickstoff erreichbaren extrem
tiefen Temperaturen (bis 77 K) machen dieses Speichermittel besonders
wirtschaftlich. Dabei kann neben in einem geschlossenen Kreislauf
geführten und von extern angeliefertem Stickstoff alternativ
auch eine Verflüssigung von aus der Umgebung entnommener
Luft durchgeführt werden, um hierbei die Kälte
von aus dem großen Speicherbehälter entnommenem
kryogenen Wasserstoff, der danach dem genannten ersten Anlage-Teil
zugeführt wird, zu speichern. Neben der hohen Kühlleistung
wird damit auch eine im wesentlichen gleich bleibende Kühltemperatur
unabhängig vom Befüllgrad im genannten Speichervolumen
möglich; andererseits ist es erforderlich, die Umgebungsluft
vor der Verflüssigung zu trocknen und es muss eine Sauerstoffanreicherung vermieden
werden.
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Die
beigefügte Prinzipskizze zeigt ein Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung, nämlich eine Wasserstoff-Tankstelle
für Kraftfahrzeuge bzw. eine Anlage zum Betanken von Kraftfahrzeugen wahlweise
in einem ersten Anlage-Teil A1 mit komprimiertem gasförmigen
Wasserstoff oder in einem zweiten Anlage-Teil A2 mit kryogenem Wasserstoff mit überkritischem
Druckniveau. Dabei wird für beide Anlage-Teile A1, A2 der
Wasserstoff in kryogenem Zustand in einem mit der Bezugsziffer 1 gekennzeichneten
sog. großen Vorratsbehälter 1 gespeichert.
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Mit
aus diesem großen Vorratsbehälter 1 entnommenem
Wasserstoff soll bzw. kann im sog. zweiten Anlage-Teil A2 ein Kryodruck-Tank 31 (= Speicherbehälter 31)
eines Kraftfahrzeugs 30 befüllt werden, wobei
zur Definition eines Kryodruck-Tanks auf die vorliegende Beschreibungseinleitung
verwiesen wird. Über eine Andock-Vorrichtung 11 der
Tankstelle ist der Kryodruck-Tank 31 mit der Tankstelle bzw.
unter anderem mit deren großem Vorratsbehälter 1 verbindbar.
Dabei enthält die Andockvorrichtung 11 zwei Leitungen,
nämlich eine Zufuhrleitung 12 und eine Restgas-Rückführleitung 13,
die sich entsprechend im Kraftfahrzeug 30 als Bestandteil
desselben als Zufuhrleitung 32 und als Restgas-Rückführleitung 33 bis
in den Kryodruck-Tank 31 hinein fortsetzen.
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Neben
dem großen Vorratsbehälter 1 ist in der
erfindungsgemäßen Anlage ein Speichervolumen 2 vorgesehen,
welches mit flüssigem Stickstoff und somit mit einem tiefkalten
Speichermittel befüllt ist, mittels dessen ein anderes
Medium, nämlich im Anlage-Teil A2 der Anlage sowie in einem
an diesem zum Betanken angedockten Kraftfahrzeug 30 umgewälzter
Wasserstoff, der als sog. Restgas im Kryodruck-Tank 31 des
Kraftfahrzeugs vor einer Neubefüllung desselben vorhanden
ist, tiefgekühlt und in einen kryogenen Zustand überführt
werden kann. Hierfür ist eine Wärmetausch-Vorrichtung 3 vorgesehen, durch
die einerseits kalter Stickstoff aus dem Speichervolumen 2 mittels
einer Fördervorrichtung 40 hindurchgeführt
werden kann, wobei der in dieser Wärmetausch-Vorrichtung 3 erwärmte
Stickstoff über ein Umschaltventil 5 sowie ein
Drei-Wegeventil 41 durch einen Wärmetauscher 42 hindurch
in das Speichervolumen 2 zurückgeführt
wird. Alternativ kann über das Drei-Wegeventil 41 Stickstoff
in die Umgebung abgeführt werden, was jedoch lediglich
im Notfall erfolgen soll; im üblichen Betrieb wird der
Stickstoff im soeben beschriebenen geschlossenen Kreislauf umgewälzt.
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Ehe
ein an die Andock-Vorrichtung 11 angedocktes Kraftfahrzeug 30 betankt,
d. h. ehe dessen Kryodruck-Tank 31 mit kryogenem Wasserstoff
vorzugsweise mit überkritischem Druck aus dem großen Vorratsbehälter 1 der
Anlage befüllt werden kann, soll beim Andocken des Kraftfahrzeugs 30 im
Kryodruck-Tank 31 noch vorhandenes Restgas, welches üblicherweise
wärmer als der aus dem großen Vorratsbehälter 1 entnommene
kryogene Wasserstoff ist, aus dem Kryodruck-Tank 31 entnommen
werden. Dies erfolgt über die bereits genannte Restgas-Rückführleitung 33 des
Fahrzeugs sowie die sich daran anschließende Restgas-Rückführleitung 13 der Tankstelle,
die in die Wärmetausch-Vorrichtung 3 geführt
ist und anschlie ßend der Saugseite einer Fördervorrichtung 6 zugeführt
wird. Die hiier figürlich dargestellte Anordnung der einzelnen
Komponenten ist zumindest hinsichtlich der Reihenfolge nur exemplarisch
zu verstehen. Thermodynamisch betrachtet kann es durchaus günstiger
sein, die Fördervorrichtung 6 stromauf der Wärmetausch-Vorrichtung 3 anzuordnen.
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In
der Wärmetausch-Vorrichtung 3 wird das besagte
Restgas im Wärmetausch mit dem wie im vorhergehenden Absatz
beschrieben ebenfalls durch die Wärmetausch-Vorrichtung 3 hindurch
geführten tiefkalten Stickstoff extrem abgekühlt.
Jedenfalls dann, wenn die Eintrittstemperatur des Restgases in die
Wärmetausch-Vorrichtung 3 nicht zu hoch ist, kann
das Restgas in der Wärmetausch-Vorrichtung 3 in
den kryogenen Zustand überführt werden, weshalb es
sich bei der genannten Fördervorrichtung 6 vorzugsweise
um eine Kryopumpe handelt, für die im weiteren ebenfalls
die Bezugsziffer 6 verwendet wird.
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Die
Druckseite der Fördervorrichtung 6 bzw. Kryopumpe 6 mündet
in der bereits genannten Zufuhrleitung 12 der Andockvorrichtung 11,
welche danach als Zufuhrleitung 32 im Kryodruck-Tank 31 des Kraftfahrzeugs 30 mündet.
Somit kann, ehe dessen Kryodruck-Tank 31 mit frischem Wasserstoff
von der Tankstelle (genauer aus deren großem Vorratsbehälter 1)
befüllt wird, dieser Kryodruck-Tank 31 sowie das
gesamte Leitungssystem abgekühlt, d. h. konditioniert werden,
indem das Restgas wie geschildert solange umgewälzt wird,
bis ein günstiger bzw. angestrebter Zustand dieser Restgasmenge
erreicht ist. Das aus dem Kryodruck-Tank 31 des Kraftfahrzeugs 30 entnommene
Restgas kann somit nicht nur einmal, sondern mehrmals nacheinander
jeweils mit dazwischen erfolgender Rückführung
in den Kryodruck-Tank 31 durch die Wärmetausch-Vorrichtung 3 hindurch
geführt werden, und zwar solange, bis dieses Restgas im
kryogenen Zustand sowie vorzugsweise im überkritischen
Zustand vorliegt und sich in diesem Zustand im wesentlichen vollständig
wieder im Kryodruck-Tank 31 des Kraftfahrzeugs 30 befindet.
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Anschließend
an diese sog. Vorkonditionierung kann der Kryodruck-Tank 31 eines
an den Anlage-Teil A2 angedockten Kraftfahrzeugs 30 mit
kryogenem Wasserstoff aus dem großen Vorratsbehälter 1 der
Tankstelle befüllt werden, in welchem der kryogene Wasserstoff
im unterkritischen Zustand, d. h. unter geringem Druck bzw. unter
Umgebungsdruck vorgehalten wird. Sobald also der Kryodruck-Tank 31 des
Kraftfahrzeugs 30 für eine Frisch-Befüllung
konditioniert ist und sich der größte Teil des
zuvor noch im Tank 31 befindlichen Restgases nach Durchführung
der bislang beschriebenen Verfahrensschritte im kryogenen Zustand
im Tank 31 befindet oder alternativ das Restgas entspannt
und der Kryodruck-Tabk 31 geleert wurde, wird frischer
kryogener Wasserstoff aus dem großen Vorratsbehälter 1 entnommen
und mit überkritischem Druckniveau in den Kryodruck-Tank 31 des
Kraftfahrzeugs 30 eingeleitet, indem eine Kryopumpe 4 Wasserstoff
aus dem großen Vorratsbehälter 1 fördert
und komprimiert und dabei über eine sich an die Druckseite
der Kryopumpe 4 anschließende Förderleitung 7 zu
einem solchermaßen geschalteten Mehrwegeventil 14 führt,
dass sich an die Förderleitung 7 die Zufuhrleitung 12 der
Andock-Vorrichtung 11 anschließt.
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Im
weiteren wird nun beschrieben, wie am anderen Anlage-Teil A1 der
erfindungsgemäßen Wasserstoff-Tankstelle ein Kraftfahrzeug
mit gasförmigem Wasserstoff unter hohem Druck betankt werden
kann, wobei der entsprechende Wasserstoff ebenfalls dem großen
Vorratsbehälter 1 im kryogenen Zustand entnommen
wird. Dabei wird der aus dem großen Vorratsbehälter 1 entnommene
und abermals mit der Kryopumpe 4 geförderte und
dabei verdichtete Wasserstoff über die bereits genannte Förderleitung 7 abermals
dem genannten Mehrwegeventil 14 zugeführt, welches
nun jedoch solchermaßen geschaltet ist, dass dieser zunächst
noch kryogene Wasserstoff in einer sog. Aufwärmleitung 8 einem
bzw. dem weiter oben bereits genannten Wärmetauscher 42 zugeführt
wird und anschließend durch diesen hindurch in einen weiteren
Wärmetauscher 22 eingeleitet wird, in welchem
eine weitere Erwärmung des Wasserstoffs erfolgt. Nach Passieren dieses
weiteren Wärmetauschers 22 kann der Wasserstoff über
ein erstes Zwei-Wege-Ventil 23, an welches sich ein zweites
Zwei-Wegeventil 24 anschließt, entweder direkt
einer Andock-Station 21 für gasförmigen
hoch komprimierten Wasserstoff zugeführt werden oder alternativ
einer Batterie von Druck-Vorratsbehältern 25,
von denen über das zweite Zwei-Wegeventil 24 abermals
die Andock-Station 21 mit gasförmigem hoch komprimiertem
Wasserstoff (bis ca. 880 bar) versorgt werden kann. Analog dem Anlage-Teil
A2 kann auch an die Andock-Station 21 des Anlage-Teils
A1 ein Kraftfahrzeug angeschlossen werden, derart, dass dessen Druck-Vorratsbehälter
für Wasserstoff aus dieser Andock-Station 21 heraus
mit gasförmigem hoch komprimiertem Wasserstoff befüllt
werden kann, wobei abweichend vom Anlage-Teil A2 kein vorheriges
Spülen oder Vorkonditionieren des Druck-Vorratsbehälters
des Kraftfahrzeugs durchgeführt werden muss, da hier keine
tiefkalten Temperaturen herrschen.
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Zurückkommend
auf den Wärmetauscher 42, durch welchen wie beschrieben
aus dem großen Vorratsbehälter entnommener kryogener
Wasserstoff hindurchgeführt wird, ehe er dem Anlage-Teil
A1 zugeführt wird, kann in diesem Stickstoff, der über
das geeignet geschaltete Umschaltventil 5 dem Speichervolumen 2 entnommen
und mittels der Fördervorrichtung 40 durch die
andere Seite des Wärmetauschers 42 hindurchgeführt
und danach wieder in das Speichervolumen 2 eingeleitet
wird, abgekühlt werden. Es kann somit immer dann, wenn
dem Anlage-Teil A1 aus dem großen Speicherbehälter 1 tiefkalt
entnommener Wasserstoff zugeführt wird, dem als Kältespeicher
fungierenden und hauptsächlich im Speichervolumen 2 gelagerten
Stickstoff durch Wärmetausch mit diesem kryogenen Wasserstoff
im Wärmetauscher 42 neue Kältemenge zugeführt
werden, die dann in diesem durch den flüssigen Stickstoff bzw.
durch den beschriebenen Stickstoff-Kreislauf gebildeten Kältespeicher
zwischengespeichert wird. Diese zwischengespeicherte Kältemenge
kann danach – wie weiter oben ausführlich beschrieben
wurde – dazu genutzt werden, im Anlage-Teil A2 sog. Restgas,
welches sich noch im Kryodruck-Tank 31 eines angedockten
Kraftfahrzeugs 30 befindet, durch einmaliges oder mehrmaliges
Umwälzen durch den Wärmetausch-Vorrichtung 3 abzukühlen
und in den kryogenen Zustand zu überführen.
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Für
den Fall, dass das Speichervolumen 2 bereits vollständig
mit tiefkaltem flüssigen Stickstoff befüllt ist,
so dass praktisch keine weitere Abkühlung des im genannten
Kreislauf enthaltenen Stickstoffs möglich ist und folglich
der dem Anlage-Teil A1 aus dem großen Vorratsbehälter 1 zugeführte
Wasserstoff im Wärmetauschwer 42 nicht erwärmt
werden kann, kann beim Betanken eines Kraftfahrzeugs im Anlage-Teil
A1 das Mehrwegeventil 14 auch so geschaltet werden, dass
aus dem großen Vorratsbehälter 1 entnommener
Wasserstoff unter Umgehung des Wärmetauschers 42 direkt
dem weiteren Wärmetauscher 22 zugeführt
wird. Weiterhin ist in der Restgas-Rückführleitung 13 des
Anlage-Teils A2 noch ein Mehrwege-Ventil 43 vorgesehen,
mit Hilfe dessen aus dem Kryodruck-Tank 31 eines angedockten Kraftfahrzeugs 30 entnommenes
Restgas nicht wie oben beschrieben zur Wärmetausch-Vorrichtung 3 (bzw.
durch diesen hindurch), sondern alternativ hierzu mittels einer
Fördervorrichtung 26 durch einen weiteren Wärmetauscher 27 hindurch
dem Anlage-Teil A1 (und dabei entweder direkt der Andock-Station 21 oder
den Druck-Vorratsbehältern 25) zugeführt
werden kann, jedoch kann dies sowie eine Vielzahl weiterer Details
durchaus abweichend von obigen Erläuterungen gestaltet
sein, ohne den Inhalt der Patentansprüche zu verlassen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 102007011530
A1 [0001, 0002]
- - DE 102007023821 A1 [0001]
- - DE 102007057979 [0001, 0004]
- - DE 102007011821 A1 [0003]