DE102010044035A1

DE102010044035A1 - System zur Versorgung einer mobilen Einrichtung mit einem gasförmigen Brennstoff

Info

Publication number: DE102010044035A1
Application number: DE102010044035A
Authority: DE
Inventors: Elmar Beeh; Michael Kriescher; Roland Schöll
Original assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Current assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority date: 2010-11-17
Filing date: 2010-11-17
Publication date: 2012-05-24
Anticipated expiration: 2030-11-18
Also published as: DE102010044035B4

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein System zur Versorgung einer mobilen Einrichtung mit einem gasförmigen Brennstoff, umfassend einen Aufnahmeraum in der mobilen Einrichtung, der mit einem Unterdruck beaufschlagbar ist, sowie eine Vielzahl von gleichartigen Speicherelementen, die in dem Aufnahmeraum anordenbar sind, wobei die Speicherelemente eine Wandung umfassen, die einen Innenraum umschließt, der mit dem gasförmigen Brennstoff befüllbar ist, wobei in der Wandung ein Druckregelventil angeordnet ist, über das eine Fluidverbindung zwischen dem Innenraum und dem das Speicherelement umgebenden Außenraum öffenbar und schließbar ist, und wobei das Druckregelventil ein Ausströmen des gasförmigen Brennstoffs aus dem Speicherelement bewirkt, wenn der Außendruck geringer ist als ein vorgegebener maximaler Außendruck. Die Erfindung betrifft ferner ein Speicherelement für einen gasförmigen Brennstoff als Teil eines solchen Systems.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein System zur Versorgung einer mobilen Einrichtung mit einem gasförmigen Brennstoff.
Die Erfindung betrifft ferner ein Speicherelement für einen gasförmigen Brennstoff als Teil eines solchen Systems.
Bei verschiedenen mobilen Einrichtungen, insbesondere bei Fahrzeugen, kann ein Betrieb mit einem gasförmigen Brennstoff vorgesehen sein. Dies gilt für unterschiedliche Antriebskonzepte, wie z. B. für den Betrieb eines Verbrennungsmotors mit Erdgas, oder für die Versorgung einer Brennstoffzelle mit Wasserstoff bei einem Elektroantrieb. Um bei einem begrenzten Tankvolumen eine ausreichende Reichweite des Fahrzeugs pro Tankfüllung sicherzustellen, werden die gasförmigen Brennstoffe unter hohem Druck an Bord des Fahrzeugs mitgeführt (beispielsweise ca. 350 bar bei Erdgas oder ca. 700 bar bei Wasserstoff).
Die hierfür erforderliche Hochdrucktechnik bringt eine Reihe von Nachteilen und Einschränkungen mit sich. Geeignete Druckgasbehälter für die Speicherung ausreichender Mengen an gasförmigem Brennstoff müssen hohe Anforderungen erfüllen, um eine Explosionsgefahr zu minimieren. Üblicherweise handelt es sich um Flaschentanks aus metallischen Werkstoffen oder um Wickeltanks aus faserverstärkten Kunststoffen wie CFK, die fast immer eine zylindrische Bauform aufweisen. Eine Anpassung der Bauform an die Platzverhältnisse in individuellen Fahrzeugtypen ist praktisch unmöglich (insbesondere sind keine eckigen Formen realisierbar), sodass die Raumausnutzung meistens nicht optimal ist. Die Kosten solcher Druckgastanks sind in Relation zu den Gesamtkosten des Fahrzeugs erheblich. Auch die erforderliche Peripherie, die auf entsprechend hohe Drücke ausgelegt sein muss (Ventile, Befüllungseinrichtungen, Druckminderer usw.) verursacht einen erheblichen technischen Aufwand und entsprechende Kosten.
Die Hochdrucktanks müssen gemäß der Betriebssicherheitsverordnung regelmäßigen Prüfungen unterzogen werden, was mit einem wartungsbedingten Ausfall des Fahrzeugs verbunden ist. Trotz dieser Prüfungen stellt die Hochdrucktechnik für den Benutzer des Fahrzeugs ein gewisses Sicherheitsrisiko dar, zumal eine Explosion des Tanks (z. B. bei einem Unfall oder durch eine unbemerkte Beschädigung) aufgrund der großen Gasmengen zu erheblichen Schäden am Fahrzeug oder auch in der Umgebung führt. Auch die Befüllung des Tanks mit dem gasförmigen Brennstoff unter hohem Druck ist sicherheitstechnisch nicht unproblematisch.
Des Weiteren stellt der mit hohen Kosten verbundene Aufbau einer flächendeckenden Wasserstoffinfrastruktur ein erhebliches Problem bei der Einführung der Wasserstofftechnik dar.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein System zur Versorgung einer mobilen Einrichtung mit einem gasförmigen Brennstoff vorzuschlagen, bei dem die beschriebenen Nachteile ganz oder teilweise vermieden werden.
Diese Aufgabe wird bei dem System der eingangs genannten Art erfindungsgemäß gelöst durch einen Aufnahmeraum in der mobilen Einrichtung, der mit einem Unterdruck beaufschlagbar ist, sowie durch eine Vielzahl von gleichartigen Speicherelementen, die in dem Aufnahmeraum anordenbar sind, wobei die Speicherelemente eine Wandung umfassen, die einen Innenraum umschließt, der mit dem gasförmigen Brennstoff befüllbar ist, wobei in der Wandung ein Druckregelventil angeordnet ist, über das eine Fluidverbindung zwischen dem Innenraum und dem das Speicherelement umgebenden Außenraum öffenbar und schließbar ist, und wobei das Druckregelventil ein Ausströmen des gasförmigen Brennstoffs aus dem Speicherelement bewirkt, wenn der Außendruck geringer ist als ein vorgegebener maximaler Außendruck.
Unter dem Außendruck wird hier und im Folgenden stets der Druck verstanden, der in einer unmittelbaren Umgebung des Speicherelements herrscht. Bei einer Anordnung der Speicherelemente in dem Aufnahmeraum ist mit dem Außendruck demnach der Druck in dem Aufnahmeraum gemeint (und nicht etwa der Umgebungsdruck außerhalb des Aufnahmeraums).
Das erfindungsgemäße System stellt gegenüber dem Stand der Technik, d. h. der Verwendung eines in der mobilen Einrichtung eingebauten Druckgasspeichers, ein völlig neuartiges Konzept dar. Die vorgesehenen Speicherelemente werden außerhalb der mobilen Einrichtung mit dem gasförmigen Brennstoff unter hohem Druck befüllt und dann in den Aufnahmeraum der mobilen Einrichtung eingeführt. Der Aufnahmeraum wird dann mit einem Druck beaufschlagt, der geringer ist als der vorgegebene maximale Außendruck, sodass der Brennstoff aus den Innenräumen der Speicherelemente in den Aufnahmeraum ausströmt und von dort z. B. einem Verbrennungsmotor oder einer Brennstoffzelle zugeführt werden kann. Wenn die Speicherelemente entleert sind bzw. wenn aufgrund der zu geringen Druckdifferenz der restliche Brennstoff nicht mehr ausströmt, werden die Speicherelement aus dem Aufnahmeraum entfernt und durch neue, befüllte Speicherelemente ersetzt.
Die in dem Aufnahmeraum angeordneten Speicherelemente weisen bei dem erfindungsgemäßen System keine mechanischen Verbindungen (d. h. Anschlüsse oder dergleichen) untereinander, zu dem Aufnahmeraum oder zu einem sonstigen Element der mobilen Einrichtung auf.
Gemäß der Erfindung muss keine Hochdrucktechnik in oder an der mobilen Einrichtung installiert werden. Auch beim ”Betanken”, d. h. beim Befüllen des Aufnahmeraums mit den Speicherelementen, müssen keine Ventile für den unter hohem Druck stehenden Brennstoff geöffnet oder geschlossen werden, sodass das erfindungsgemäße System für den Benutzer der mobilen Einrichtung einen wesentlich sichereren Betrieb ermöglicht. Der direkte Umgang mit Hochdrucktechnik verlagert sich vielmehr auf die Befüllung der Speicherelemente, die an stationären Standorten von professionellen Betreibern bzw. von Fachpersonal vorgenommen werden kann.
Bei dem erfindungsgemäßen System kann die Befüllung der Speicherelemente, solange keine flächendeckende Versorgung mit einer entsprechenden Tankstelleninfrastruktur zur Verfügung steht, auch zentralisiert an einzelnen Füllstationen durchgeführt werden. Von dort können dann sowohl Tankstellen als auch weitere Anbieter (z. B. Autohäuser, Werkstätten oder Supermärkte) mit gefüllten Speicherelementen versorgt werden.
Die Abmessungen der Speicherelemente sind bei dem erfindungsgemäßen System deutlich kleiner als die Abmessungen des Aufnahmeraums, sodass in dem Aufnahmeraum eine Vielzahl von Speicherelementen angeordnet werden kann. Das Fassungsvermögen des Aufnahmeraums hängt dabei u. a. von der Art der mobilen Einrichtung und von der gewünschten Gesamtkapazität an gasförmigem Brennstoff ab, wobei typischerweise etwa 50 bis 1.000 Speicherelemente in dem Aufnahmeraum Platz finden.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Systems ergibt sich dadurch, dass der Aufnahmeraum eine nahezu beliebige Form aufweisen kann und dadurch der zur Verfügung stehende Raum in der mobilen Einrichtung optimal zur Speicherung von Brennstoff ausgenutzt werden kann.
Bei Druckgasspeichern mit einer Kugel- oder Zylinderform besteht nach der Kesselformel ein nahezu linearer Zusammenhang zwischen dem Durchmesser des Speichers und der bei einem vorgegebenen Innendruck benötigten Wandstärke. Da die einzelnen Speicherelemente bei dem erfindungsgemäßen System wesentlich kleiner sind als ein einzelner Druckgasspeicher, der dieselbe Gesamtmenge an gasförmigem Brennstoff enthält, kann auch die Wandung der Speicherelemente dementsprechend dünner ausgeführt sein, sodass sich gegenüber einem Druckgasspeicher gemäß dem Stand der Technik in der Regel kein höheres Gesamtgewicht ergibt, oder zumindest nur in einem geringen Ausmaß.
Der vorgegebene maximale Außendruck ist bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kleiner als 1 bar, und liegt insbesondere im Bereich von ca. 0,5 bis ca. 0,9 bar. Die Druckregelventile in den Wandungen der Speicherelemente sind dann also so ausgelegt, dass bei Normaldruck, der um ca. 1 bar schwankt, oder einem höheren Druck kein Brennstoff aus den Speicherelementen ausströmt, sodass die befüllten Speicherelemente außerhalb der mobilen Einrichtung unter Normaldruck gelagert werden können. Auch eine Mitführung von befüllten Speicherelementen in einem Fahrzeug außerhalb des Aufnahmeraums (z. B. als Reservespeicher) ist möglich. Zur Erhöhung der Sicherheit können die gelagerten Speicherelemente aber auch mit einem leichten Überdruck (also etwas mehr als 1 bar) beaufschlagt werden, um ein zufälliges Unterschreiten des maximalen Außendrucks definitiv auszuschließen. Bei Lagerung der Speicherelemente in abgeschlossenen Räumen sorgen die Druckregelventile in jedem Fall für eine automatische Selbstsicherung durch die Begrenzung des Ausströmvorgangs.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist der vorgegebene maximale Außendruck größer oder gleich 1 bar, und liegt insbesondere im Bereich von ca. 1 bis ca. 5 bar. Diese Variante bietet den Vorteil, dass der gasförmige Brennstoff bereits mit dem für einen Verbraucher erforderlichen Betriebsdruck (z. B. 2,5 bar) aus den Speicherelementen ausströmt und mit diesem Druck den Aufnahmeraum verlässt, sodass eine anschließende Verdichtung auf den Betriebsdruck nicht erforderlich ist. Drücke von bis zu 5 bar können bereits von relativ dünnwandigen Aufnahmeräumen aus Kunststoff problemlos aufgenommen werden, ohne dass hier Maßnahmen erforderlich sind, die zu Lasten des Gesamtgewichts der mobilen Einrichtung gehen. Allerdings können befüllte Speicherelemente bei einem vorgegebenen maximalen Außendruck von 1 bar oder mehr nicht ohne entsprechende Vorkehrungen (Beaufschlagung mit Überdruck) außerhalb der mobilen Einrichtung gelagert werden.
Nur wenn der Außendruck geringer ist als der vorgegebene maximale Außendruck, bewirkt das Druckregelventil gemäß der Erfindung ein Ausströmen des gasförmigen Brennstoffs aus dem Speicherelement. Solche Druckregelventile, die auf einen vorgegebenen Steuerdruck ansprechen, sind an sich bekannt. Es handelt sich hierbei um passive Elemente, die keine Energieversorgung oder elektrische Steuerung benötigen, auch wenn eine solche Steuerung im Rahmen der Erfindung optional vorgesehen sein kann. Der vorgegebene maximale Außendruck, bei dessen Unterschreiten ein Ausströmen des Brennstoffs aus dem Speicherelement erfolgt, bezieht sich auf einen vorgegebenen Innendruck, mit dem das Speicherelement befüllt wird. Je nach Ausführung des Druckregelventils kann sich der maximale Außendruck, der für ein Ausströmen des Brennstoffs erforderlich ist, verringern, wenn der Innendruck in Folge der zunehmenden Entleerung des Speicherelements abnimmt. Es können aber auch Druckregelventile eingesetzt werden, bei denen der maximale Außendruck unabhängig oder nahezu unabhängig vom Innendruck ist.
Eine gewisse Toleranz des vorgegebenen maximalen Außendrucks (d. h. geringfügige Abweichungen zwischen den Druckregelventilen verschiedener Speicherelemente) ist bei dem erfindungsgemäßen System relativ unproblematisch, da in diesem Fall zunächst die Speicherelemente mit einem etwas höheren vorgegebenen maximalen Außendruck entleert werden. Können diese Speicherelemente den Bedarf an Brennstoff nicht mehr alleine decken, sinkt der Außendruck mit der Zeit ab, wodurch sich schließlich auch die Druckregelventile mit einem etwas niedrigeren vorgegebenen maximalen Außendruck öffnen.
Günstigerweise umfasst das System ferner eine Saugvorrichtung in der mobilen Einrichtung, mittels derer ein Druck in dem Aufnahmeraum erzeugbar ist, der kleiner ist als der vorgegebene maximale Außendruck. Die Saugvorrichtung kann insbesondere eine Saugpumpe umfassen, die zunächst den Druck in dem Aufnahmeraum auf den jeweils erforderlichen Wert absenkt, sodass die Druckregelventile ein Ausströmen des gasförmigen Brennstoffs aus den Speicherelementen bewirken. Dieser Brennstoff wird dann durch die Saugpumpe einem mit dem Brennstoff betriebenen Verbraucher zugeführt (gegebenenfalls über einen zwischengeschalteten Verdichter), sodass der Unterdruck in dem Aufnahmeraum aufrechterhalten wird und sich ein bedarfsabhängiges Gleichgewicht einstellt. Wenn kein Brennstoff benötigt und die Saugpumpe abgeschaltet wird, steigt der Druck in dem Aufnahmeraum nur bis zum Erreichen des vorgegebenen maximalen Außendrucks an, bis die Fluidverbindungen durch die Druckregelventile geschlossen werden.
Wenn der vorgegebenen maximale Außendruck gemäß einer Variante der Erfindung größer oder gleich 1 bar ist, kann gegebenenfalls auf eine Saugvorrichtung verzichtet und die Entnahme des gasförmigen Brennstoffs aus dem Aufnahmeraum mittels eines Ventils geregelt werden. Durch eine entsprechende Abstimmung dieses Ventils auf die Druckregelventile der Speicherelemente kann auch in diesem Fall ein Gleichgewicht eingestellt werden.
Durch die Dekompression des Brennstoffs beim Ausströmen aus den Speicherelementen kann es zu einer Abkühlung des Brennstoffs kommen. Um Vereisungen durch eventuell vorhandene Feuchtigkeit zu vermeiden, kann es daher vorteilhaft sein, wenn der Aufnahmeraum beheizbar ist. Für eine solche Beheizung des Aufnahmeraums kann günstigerweise die Abwärme des mit dem Brennstoff betriebenen Verbrauchers genutzt werden.
Die mobile Einrichtung gemäß der Erfindung ist vorzugsweise ein Fahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug, das einen Verbrennungsmotor und/oder eine Brennstoffzelle umfasst, die mit dem gasförmigen Brennstoff betreibbar sind. Das erfindungsgemäße System ist allerdings nicht auf Fahrzeuge beschränkt, es kann prinzipiell auch zur Energieversorgung von stationären Einrichtungen eingesetzt werden.
Durch die Möglichkeit, gleichartige Speicherelemente für eine Vielzahl von Fahrzeugtypen und gegebenenfalls auch für verschiedene gasförmige Brennstoffe einzusetzen, können erhebliche Kostenvorteile bei einer Serienfertigung der Speicherelemente und der Ventiltechnik realisiert werden.
Unter einem gasförmigen Brennstoff im Sinne der vorliegenden Erfindung ist insbesondere ein Gas oder ein Gasgemisch zu verstehen, das bei Raumtemperatur auch unter erhöhtem Druck gasförmig bleibt.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst der gasförmige Brennstoff Wasserstoff. Mit Wasserstoff können insbesondere verschiedene Typen von Brennstoffzellen betrieben werden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst der gasförmige Brennstoff ein oder mehrere Kohlenwasserstoffe mit ein bis fünf Kohlenstoffatomen. Hierunter fällt insbesondere Erdgas, welches unter der Bezeichnung CNG (compressed natural gas) zum Betrieb von Verbrennungsmotoren in Fahrzeugen eingesetzt wird. Das erfindungsgemäße System ist aber z. B. auch auf Methan, Ethan oder Ethylen als gasförmigen Brennstoff anwendbar.
Die Komponenten des erfindungsgemäßen Systems in der mobilen Einrichtung, insbesondere der Aufnahmeraum und die Saugvorrichtung, können unabhängig von der Art des verwendeten Brennstoffs identisch ausgeführt sein, sodass im Fall eines Wechsels der Brennstoffart keine Umrüstung dieser Komponenten erforderlich ist.
Der Innenraum der Speicherelemente ist gemäß der Erfindung unter hohem Druck mit dem gasförmigen Brennstoff befüllbar, vorzugsweise mit einem Innendruck im Bereich von ca. 100 bis ca. 1.000 bar. Die Wahl des Innendrucks hängt insbesondere auch von der Art des Brennstoffs ab, z. B. kann Wasserstoff mit einem Druck von ca. 700 bar und Erdgas mit einem Druck von ca. 350 bar gespeichert werden, was den Drücken in konventionellen Druckgasspeichern entspricht.
Die Speicherelemente weisen günstigerweise eine möglichst kompakte Bauform auf. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Speicherelemente im Wesentlichen kugelförmig ausgebildet sind. Die Kugelform ist zum einen die optimale Bauform im Hinblick auf eine gleichmäßige Verteilung der auf die Wandung wirkenden Druckkräfte. Die erforderliche Wandstärke kann daher bei einer Kugel, z. B. im Vergleich zu einem Zylinder mit gleichem Volumen, deutlich reduziert werden. Auch die Ausnutzung des Volumens des Aufnahmeraums kann bei Verwendung von kugelförmigen Speicherelementen optimiert werden, da im Idealfall eine dichte Kugelpackung mit einer Raumausnutzung von ca. 74% ermöglicht wird. Die Befüllung und die Entleerung des Aufnahmeraums werden durch kugelförmige Speicherelemente ebenfalls erleichtert.
Auch andere Formen der Speicherelemente sind im Rahmen der Erfindung möglich, z. B. zylinder- oder wabenförmige Speicherelemente, die ebenfalls mit einer relativ guten Raumausnutzung angeordnet werden können.
Die Größe der Speicherelemente ist, wie bereits angesprochen, deutlich geringer als die Größe des Aufnahmeraums, wobei die genauen Abmessungen je nach Art der mobilen Einrichtung und der gewünschten Gesamtkapazität an Brennstoff variieren können. Typischerweise können die Speicherelemente einen Außendurchmesser im Bereich von ca. 5 bis ca. 60 cm aufweisen, wobei die Größe bei einer Anwendung des erfindungsgemäßen Systems für Kraftfahrzeuge eher im unteren Bereich liegen wird (z. B. 10 bis 25 cm).
Günstigerweise ist die Wandung der Speicherelemente ganz oder teilweise aus einem metallischen Material gebildet (z. B. Stahl) oder aus einem faserverstärkten Kunststoffmaterial (z. B. CFK oder GFK). Beide Arten von Materialien sind für die Herstellung von Druckgasspeichern bekannt, wobei die Wandstärke der Speicherelemente gemäß der Erfindung aufgrund des relativ geringen Volumens entsprechend reduziert werden kann. Speicherelemente aus GFK oder CFK können insbesondere durch Umwickeln eines Hohlkörpers (insbesondere einer Kugel) aus Glas, Kunststoff oder Metall mit den imprägnierten Verstärkungsfasern hergestellt werden. Derartige Speicherelemente zeichnen sich durch ein besonders geringes Gewicht aus.
Eine gewisse Undichtigkeit der Wandung gegenüber einer Diffusion des gasförmigen Brennstoffs kann bei bestimmten Anwendungsfällen des erfindungsgemäßen Systems toleriert werden, da im Aufnahmeraum der mobilen Einrichtung eine solche Diffusion ohnehin unproblematisch ist. Im Aufnahmeraum kann z. B. auch ein Drucksensor vorgesehen sein, der bei einem zu starken Druckanstieg den Verbraucher (z. B. eine Brennstoffzelle) zeitweilig aktiviert, um beispielsweise die Batterie nachzuladen. Somit kann ein ungenutztes Ausströmen von Brennstoff vermieden werden. Es kann aber auch vorgesehen sein, einen Hohlkörper aus Glas, Kunststoff oder Metall als Diffusionssperrschicht auszulegen, um ein unkontrolliertes Ausströmen von Brennstoff vollständig zu vermeiden.
Auch bei dem erfindungsgemäßen System bietet es sich an, die Speicherelemente in regelmäßigen Zeitabständen einer Prüfung durch Befüllen mit einem höheren als dem eigentlich vorgesehenen Druck zu unterziehen. Eine solche Prüfung erfolgt hier aber außerhalb und unabhängig von der mobilen Einrichtung, sodass diese weiter betrieben werden kann. Falls es aufgrund einer Beschädigung doch zu einer Explosion eines einzelnen Speicherelements kommt, hat dies aufgrund der relativ geringen Gasmenge weitaus geringere Schäden zur Folge als die Explosion eines konventionellen Druckgasspeichers.
Vorteilhaft ist es, wenn die Wandung der Speicherelemente von einer Schutzschicht gegen mechanische Belastungen umgeben ist. Die Schutzschicht umfasst vorzugsweise ein Elastomermaterial. Durch eine solche Schutzschicht können die Auswirkungen von Stößen der Speicherelemente aneinander oder an die Wände des Aufnahmeraums abgemildert werden, und es wird die Geräuschentwicklung beim Einfüllen der Speicherelemente in den Aufnahmeraum reduziert. Durch eine elastomere Schutzschicht kann auch die Reibung an der Oberfläche der Speicherelemente erhöht werden, sodass bei einer dichten Packung der Speicherelemente in dem Aufnahmeraum eine Bewegung mehr oder weniger vollständig vermieden werden kann. Andererseits kann eine gewisse Beweglichkeit der Speicherelemente bei Intrusionen (z. B. bei einem Unfall) auch vorteilhaft sein, da hierdurch ein Teil der Kräfte abgebaut werden kann, die ansonsten auf die Wandungen der Speicherelemente einwirken.
Es können verschiedene Möglichkeiten vorgesehen sein, um die Speicherelemente mit dem gasförmigen Brennstoff zu befüllen. Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist der Innenraum der Speicherelemente über das Druckregelventil mit dem gasförmigen Brennstoff befüllbar. In diesem Fall muss das Druckregelventil für einen bidirektionalen Betrieb ausgelegt sein.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist in der Wandung der Speicherelemente zusätzlich ein Befüllungsventil angeordnet, durch das der Innenraum mit dem gasförmigen Brennstoff befüllbar ist. Durch eine solche Trennung der Ventilfunktionen für die Befüllung und die Entleerung des Speicherelements kann die Gefahr vermieden werden, dass die Funktionsfähigkeit des Druckregelventils durch den Befüllvorgang beeinträchtigt wird. In diesem Fall ist es auch denkbar, dass das Befüllungsventil und das Druckregelventil als eine gemeinsame Ventilvorrichtung ausgebildet sind, bei der die Fluidverbindungen beim Befüllen und beim Entleeren z. B. konzentrisch angeordnet sind.
Das erfindungsgemäße System bietet die vorteilhafte Möglichkeit, dass die Befüllung der Speicherelemente mit dem Brennstoff unter hohem Druck ausschließlich durch Fachpersonal erfolgt, also z. B. durch den Betreiber einer Wasserstoff- oder Erdgastankstelle, der die befüllten Speicherelemente vorrätig hält, an den Fahrzeugbenutzer abgibt und von diesem eine entsprechende Anzahl entleerter Speicherelemente entgegennimmt und wieder befüllt. Dabei erwirbt der Fahrzeugbenutzer entweder eine bestimmte Anzahl an Speicherelementen beim Kauf des Fahrzeugs, oder die Speicherelemente werden jeweils nur gemietet bzw. gegen Pfand abgegeben. In letzterem Fall können sämtliche Kosten, die mit der erforderlichen Hochdrucktechnik beim Tankstellenbetreiber verbunden sind, über den Brennstoffpreis oder einen Mietpreis nutzungsabhängig auf die Fahrzeugbenutzer umgelegt werden. Im Gegenzug entfällt eine Investition in die Hochdrucktechnik beim Erwerb des Fahrzeugs.
Die aus dem Aufnahmeraum entnommenen Speicherelemente können zur Bestimmung der Restmenge an gasförmigem Brennstoff gewogen werden, um den Wert dieser Restmenge kann dann mit den Kosten für die neuen Speicherelemente verrechnet werden. Die Speicherelemente können günstigerweise ein RFID-Element oder dergleichen umfassen, um eine elektronische Speicherung und Auslesung verschiedener Daten zu ermöglichen, z. B. der Art des Brennstoffs, des Füllstandes, des Datums der letzten Prüfung usw.
Der Aufnahmeraum in der mobilen Einrichtung umfasst bevorzugt mindestens eine Einfüllöffnung für die Speicherelemente, die in Schwerkraftrichtung im oberen Bereich des Aufnahmeraums angeordnet ist. Auf diese Weise können die eingefüllten Speicherelemente das gesamte zur Verfügung stehende Volumen des Aufnahmeraums ausfüllen, auch wenn dieser eine unregelmäßige oder sogar verwinkelte Form aufweist. Zur Optimierung oder Beschleunigung des Füllvorgangs können auch mehrere Einfüllöffnungen vorgesehen sein. Günstigerweise wird der Aufnahmeraum mit den Speicherelementen vollständig gefüllt, sodass diese miteinander und mit den Wänden des Aufnahmeraums verspannt sind und eine Bewegung während des Betriebs der mobilen Einrichtung vermieden wird. Dabei kann die Reibung zwischen den Oberflächen der Speicherelemente, wie bereits oben beschrieben, durch eine elastomere Schutzschicht erhöht werden.
Um eine besonders günstige Verteilung der Speicherelemente zu erreichen, kann es auch vorteilhaft sein, wenn der Aufnahmeraum in mehrere Segmente unterteilt ist, wobei die Segmente nacheinander oder gleichzeitig mit den Speicherelementen gefüllt werden können.
Des Weiteren umfasst der Aufnahmeraum bevorzugt mindestens eine Entnahmeöffnung für die Speicherelemente, die in Schwerkraftrichtung im unteren Bereich des Aufnahmeraums angeordnet ist. Durch eine solche Entnahmeöffnung können die entleerten Speicherelemente einfach und vollständig aus dem Aufnahmeraum entfernt werden.
Es kann vorteilhaft sein, wenn der Aufnahmeraum von Wänden begrenzt wird, die eine gewisse Flexibilität aufweisen. Beispielsweise können die Wände des Aufnahmeraums aus relativ dünnem Kunststoff oder Blech ausgeführt sein, da sie gemäß der Erfindung keinen hohen Drücken standhalten müssen. Durch die Flexibilität der Wände kann das Volumen des Aufnahmeraums nach dem Einfüllen der Speicherelemente durch Beaufschlagung mit dem Unterdruck soweit verringert werden, dass die Speicherelemente von den Wänden vollständig umschlossen und damit fixiert bzw. verspannt werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist der Aufnahmeraum eine äußere und eine innere Wandung auf, wobei die äußere Wandung starr ausgebildet und die innere Wandung eine hohe Flexibilität aufweist. Bei Beaufschlagung mit dem Unterdruck kann sich die innere Wandung flexibel an die Speicherelemente anpassen und diese dadurch fixieren. Die innere Wandung kann insbesondere durch eine Kunststofffolie gebildet sein. Es kann auch vorgesehen sein, dass die befüllten Speicherelemente in einer solchen Kunststofffolie (z. B. in einem Foliensack) bereitgestellt und in den Aufnahmeraum eingefüllt werden.
Eine Umhüllung mehrerer Speicherelemente durch eine Kunststofffolie oder dergleichen kann auch so ausgeführt sein, dass die Speicherelemente bereits vor dem Anlegen eines Unterdrucks fest umschlossen sind (wie z. B. bei einem Gebinde von Kunststoffflaschen). Dadurch wird eine besonders einfache Handhabung durch den Benutzer ermöglicht. Eine solche Folie ist dann durchbrochen (z. B. perforiert), damit die Speicherelemente in dem Aufnahmeraum mit Unterdruck beaufschlagt werden können.
Je nach Anwendung des erfindungsgemäßen Systems kann es vorteilhaft sein, wenn das Einfüllen der Speicherelemente in den Aufnahmeraum und gegebenenfalls auch die Entnahme der Speicherelemente in einer Atmosphäre des gasförmigen Brennstoffs erfolgt. Auf diese Weise kann die Luft aus dem Aufnahmeraum verdrängt werden bzw. es wird verhindert, dass beim Befüllungs- und Entnahmevorgang Luft in den Aufnahmeraum einströmt. In anderen Fällen kann das Vorhandensein von Luft eher unkritisch sein, z. B. wenn der aus dem Aufnahmeraum entnommene Brennstoff zum Betrieb eines Verbrennungsmotors ohnehin mit Luft gemischt wird.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ferner ein Speicherelement für einen gasförmigen Brennstoff, wobei das Speicherelemente eine Wandung umfasst, die einen Innenraum umschließt, der mit dem gasförmigen Brennstoff befüllbar ist, wobei in der Wandung ein Druckregelventil angeordnet ist, über das eine Fluidverbindung zwischen dem Innenraum und dem das Speicherelement umgebenden Außenraum öffenbar und schließbar ist, und wobei das Druckregelventil ein Ausströmen des gasförmigen Brennstoffs aus dem Speicherelement bewirkt, wenn der Außendruck geringer ist als ein vorgegebener maximaler Außendruck.
Vorteile und bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Speicherelements wurden bereits im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen System zur Versorgung einer mobilen Einrichtung mit einem gasförmigen Brennstoff beschrieben.
Neben einer Verwendung in dem erfindungsgemäßen System bieten sich für die erfindungsgemäßen Speicherelemente noch weitere vorteilhafte Einsatzmöglichkeiten. So können die Speicherelemente, wie bereits erwähnt, auch zur Versorgung von stationären Einrichtungen mit einem gasförmigen Brennstoff verwendet werden, z. B. in Privathaushalten, da sich durch die Aufteilung des Volumens eines größeren Druckgasspeichers auf eine Vielzahl kleinerer Volumina auch hier die entsprechenden Sicherheits- und Kostenvorteile ergeben können.
Des Weiteren können die erfindungsgemäßen Speicherelemente auch zum Transport von gasförmigen Brennstoffen eingesetzt werden, z. B. in Rohrleitungen, in denen aufgrund eines Gefälles ein Durchrollen von kugelförmigen Speicherelementen möglich ist. Dabei wird nicht nur die in dem gasförmigen Brennstoff gespeicherte chemische Energie transportiert, sondern zusätzlich auch mechanische Energie durch den hohen Druck in den Speicherelementen, der deutlich höher ist als der Druck in einer Gaspipeline. Besonders vorteilhaft kann diese Möglichkeit z. B. eingesetzt werden, um Wasserstoff, der in Offshore-Windparks elektrolytisch erzeugt wird, abzutransportieren, da es günstig ist, den Energieüberschuss am Erzeugungsort zur Verdichtung des Wasserstoffs zu nutzen. Die direkte Einspeisung der elektrischen Energie in das Stromnetz ist aufgrund der starken Leistungsschwankungen von Windparks problematisch.
Diese und weitere Vorteile der Erfindung werden anhand der nachfolgenden Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen im Einzelnen:
1: eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs mit einem Aufnahmeraum für erfindungsgemäße Speicherelemente;
2: eine vergrößerte Darstellung des Aufnahmeraums gemäß der 1 mit darin angeordneten Speicherelementen;
3: eine schematische Querschnittsdarstellung eines erfindungsgemäßen Speicherelements;
4: schematische Darstellungen eines Aufnahmeraums mit flexiblen Wänden;
5: eine schematische Darstellung eines weiteren Kraftfahrzeugs mit einem Aufnahmeraum für erfindungsgemäße Speicherelemente;
6: eine schematische Darstellung einer Variante des Kraftfahrzeugs gemäß der 5;
7: eine schematische Darstellung eines weiteren Kraftfahrzeugs mit einem Aufnahmeraum für erfindungsgemäße Speicherelemente;
8: eine schematische Darstellung eines Aufnahmeraums mit zwei Segmenten; und
9: eine schematische Darstellung eines Aufnahmeraums mit einer inneren und einer äußeren Wandung.
Die 1 zeigt einen Längsschnitt durch ein lediglich schematisch dargestelltes Kraftfahrzeug 10 (PKW) als Beispiel für eine mobile Einrichtung 12, bei der das erfindungsgemäße System zum Einsatz kommt. Das System umfasst einen Aufnahmeraum 14 in dem Kraftfahrzeug 10, wobei der Aufnahmeraum 14 eine unregelmäßige Form aufweist, die an den zur Verfügung stehenden Bauraum in dem Kraftfahrzeug 10 angepasst ist. Ein Teil des Aufnahmeraums erstreckt sich im unteren Bodenbereich des Kraftfahrzeugs 10 und ein weiterer Teil des Aufnahmeraums 14 befindet sich zwischen den Rücksitzen und dem Kofferraum des Kraftfahrzeugs 10.
Der Aufnahmeraum 14 umfasst eine Einfüllöffnung 16 und eine Entnahmeöffnung 18 für die erfindungsgemäßen Speicherelemente 20, wobei die Einfüllöffnung 16 im oberen Bereich und die Entnahmeöffnung 18 im unteren Bereich des Aufnahmeraums 14 (jeweils bezogen auf die Schwerkraftrichtung) angeordnet ist.
Die 2 zeigt eine vergrößerte Darstellung des Aufnahmeraums 14, in dem eine Vielzahl von erfindungsgemäßen Speicherelementen 20 (z. B. einige hundert Stück) angeordnet sind. Durch die Einfüllöffnung 16 kann das gesamte zur Verfügung stehende Volumen des Aufnahmeraums 14 mit den Speicherelementen 20 gefüllt werden, wobei die im Wesentlichen kugelförmigen Speicherelemente 20 im Idealfall eine dichte Kugelpackung bilden. Die Speicherelemente 20 sind gegeneinander und die gegen die Wände des Aufnahmeraums 14 verspannt, sodass eine Bewegung der Speicherelemente 20 beim Betrieb des Kraftfahrzeugs 10 weitgehend vermieden wird.
Das Kraftfahrzeug umfasst ferner eine Saugvorrichtung 22 in Form einer Saugpumpe 24, mittels derer ein Unterdruck in dem Aufnahmeraum 14 erzeugbar ist. Über eine Brennstoffleitung 26 kann gasförmiger Brennstoff aus dem Aufnahmeraum 14 über die Saugpumpe 24 einem Verbrennungsmotor oder einer Brennstoffzelle (in den Figuren nicht dargestellt) in dem Kraftfahrzeug 10 zugeführt werden.
Die 3 zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung eines erfindungsgemäßen Speicherelements 20, welches in dem erfindungsgemäßen System gemäß den 1 und 2 verwendet wird. Das Speicherelement 20 umfasst eine Wandung 28, die aus einem metallischen Material (z. B. Stahl) oder aus einem faserverstärkten Kunststoffmaterial (z. B. CFK oder GFK) gebildet ist. Die Wandung 28 ist von einer Schutzschicht 30 aus einem Elastomermaterial umgeben, welche das Speicherelement 20 gegen mechanische Belastungen schützt und wenn nötig die Reibung an der Oberfläche erhöht. Der Außendurchmesser des Speicherelements 20 liegt im Bereich von ca. 10 bis ca. 25 cm.
Die Wandung 28 des Speicherelements 20 umgibt einen Innenraum 32, der mit einem gasförmigen Brennstoff unter hohem Druck befüllbar ist, z. B. mit Wasserstoff mit einem Druck von ca. 700 bar oder mit Erdgas mit einem Druck von ca. 350 bar. Die Befüllung des Speicherelements 20 mit dem gasförmigen Brennstoff erfolgt über ein in der Wandung 28 angeordnetes Befüllungsventil 34.
In der Wandung 28 des Speicherelements 20 ist ferner ein Druckregelventil 36 angeordnet, über das eine Fluidverbindung zwischen dem Innenraum 32 und dem das Speicherelement 20 umgebenden Außenraum offenbar und schließbar ist. Das Druckregelventil 36 bewirkt ein Ausströmen des gasförmigen Brennstoffs aus dem Speicherelement 20, wenn der Außendruck, d. h. der Druck innerhalb des Aufnahmeraums 14, geringer ist als ein vorgegebener maximaler Außendruck. Der vorgegebene maximale Außendruck liegt bevorzugt im Bereich von ca. 0,5 bis ca. 0,9 bar, sodass bei Lagerung der Speicherelemente 20 unter Normaldruck (ca. 1 bar) ein Ausströmen des gasförmigen Brennstoffs durch das Druckregelventil 36 verhindert wird.
Beim Betrieb des Kraftfahrzeugs 10 wird durch die Saugpumpe 24 ein Unterdruck in dem Aufnahmeraum 14 erzeugt, der geringer als der vorgegebene maximale Außendruck. Dadurch strömt gasförmiger Brennstoff aus den Speicherelementen 20 und wird über die Brennstoffleitung 26 (gegebenenfalls über einen Verdichter) einem Verbrennungsmotor oder einer Brennstoffzelle zugeführt. Dabei stellt sich ein bedarfsabhängiges Gleichgewicht zwischen der durch die Saugpumpe 24 abgeführten Brennstoffmenge und der aus den Speicherelementen 20 ausströmenden Brennstoffmenge ein. Wenn in Folge der Entleerung der Speicherelemente 20 der Innendruck des gasförmigen Brennstoffs in den Innenräumen 32 abnimmt, muss der Unterdruck in dem Aufnahmeraum 14 weiter reduziert werden, um ein Ausströmen des Brennstoffs aus den Speicherelementen 20 zu bewirken. Somit kann die Leistungsaufnahme der Saugpumpe 24 als Maß für den Füllstand der Speicherelemente 20 dienen.
Wenn die Speicherelemente 20 entleert sind bzw. aufgrund des zu geringen Innendrucks kein weiterer Brennstoff ausströmt, werden die Speicherelemente 20 über die Entnahmeöffnung 18 aus dem Aufnahmeraum 14 entfernt und es werden über die Einfüllöffnung 16 neue, befüllte Speicherelemente 20 eingefüllt.
Die 4 zeigt schematische Darstellungen eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Aufnahmeraums 40, der bei dem erfindungsgemäßen System eingesetzt werden kann. Der Aufnahmeraum 40 wird von flexiblen Wänden 42 begrenzt, die z. B. aus relativ dünnem Kunststoff gebildet sein können. Im drucklosen Zustand, der in der 4A gezeigt ist, weisen die Wände 42 eine leicht konvexe Form auf. In dem Aufnahmeraum 40 sind Speicherelemente 20 in einer dichten Kugelpackung angeordnet.
Wenn der Aufnahmeraum 40 mit einem Unterdruck beaufschlagt wird, verringert sich dessen Volumen durch eine Verformung der flexiblen Wände 42, bis die Wände 42 so dicht wie möglich an den Speicherelementen 20 anliegen (siehe 4B). Dadurch werden die Speicherelemente 20 miteinander und mit den Wänden 42 verspannt und gegen eine ungewollte Bewegung fixiert.
Die 5 zeigt als weiteres Ausführungsbeispiel für das erfindungsgemäße System einen Längsschnitt durch ein lediglich schematisch dargestelltes Kraftfahrzeug 50 (LKW). Das Kraftfahrzeug 50 umfasst einen Aufnahmeraum 52 mit einem in etwa rechteckigen Querschnitt, wobei der Aufnahmeraum 52 unterhalb der Ladefläche des Kraftfahrzeugs 50 angeordnet ist und seine größte Abmessung sich senkrecht zur Schwerkraftrichtung (in Fahrzeuglängsrichtung) erstreckt. Der Aufnahmeraum 52 umfasst eine Einfüllöffnung 54 im oberen Bereich und eine Entnahmeöffnung 56 im unteren Bereich.
Die 6 zeigt eine schematische Darstellung einer Variante des Kraftfahrzeugs 50 gemäß der 5. Der Aufnahmeraum 52 ist hier im Gegensatz zur 5 zwischen der Fahrerkabine und der Ladefläche des Kraftfahrzeugs 50 angeordnet und seine größte Abmessung erstreckt sich in Schwerkraftrichtung (also in Fahrzeughochrichtung).
Wie anhand der vorstehenden Ausführungsbeispiele deutlich wird, ermöglicht das erfindungsgemäße System eine große Flexibilität hinsichtlich der Gestalt und Anordnung des Aufnahmeraums für die Speicherelemente 20, d. h. der in einem bestimmten Kraftfahrzeug (oder einer sonstigen mobilen Einrichtung) zur Verfügung stehende Platz kann optimal für die Anordnung der Speicherelemente 20 ausgenutzt werden.
Die 7 zeigt einen Querschnitt durch ein schematisch dargestelltes Kraftfahrzeug 58 (PKW) mit einem weiteren Ausführungsbeispiel eines Aufnahmeraums 60 für erfindungsgemäße Speicherelemente 20. Der Aufnahmeraum 60 weist zwei Einfüllöffnungen 62 auf, die an den beiden gegenüberliegenden Längsseiten des Kraftfahrzeugs 58 angeordnet sind. Durch die beiden Einfüllöffnungen 62 kann die Befüllung des Aufnahmeraums 60 mit Speicherelementen 20 beschleunigt werden.
Die 8 zeigt eine Schnittdarstellung eines weiteren Aufnahmeraums 64 für erfindungsgemäße Speicherelemente 20. Der Aufnahmeraum 64 ist in zwei Segmente 66 und 68 unterteilt, wobei jedes Segment eine eigene Einfüllöffnung 70 und eine eigene Entnahmeöffnung 72 aufweist. Durch diese Gestaltung des Aufnahmeraums 64, der ebenfalls in einem Kraftfahrzeug untergebracht werden kann, kann die Raumausnutzung durch Speicherelemente optimiert werden und der Befüllungs- und Entnahmevorgang wird ebenfalls beschleunigt.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel für einen Aufnahmeraum 74 ist in der 9A dargestellt. Der Aufnahmeraum 74 weist eine äußere Wandung 76 und eine innere Wandung 78 auf, wobei die äußere Wandung 76 starr ausgebildet ist und die innere Wandung 78 eine hohe Flexibilität aufweist. Die innere Wandung 78 kann insbesondere aus einer Kunststofffolie gebildet sein.
Beim Beaufschlagen des Aufnahmeraums innerhalb der inneren Wandung 78 mit einem Unterdruck (siehe 9B) kommt es zu einer Kontraktion der inneren Wandung 78 und die in dem Aufnahmeraum 74 angeordneten Speicherelemente 20 werden von der inneren Wandung 78 fest umschlossen und fixiert. Es kann vorgesehen sein, dass die Speicherelemente 20 zusammen mit der inneren Wandung 78 bereitgestellt und in die äußere Wandung 76 eingeführt werden.
Bezugszeichenliste

10: Kraftfahrzeug
12: mobile Einrichtung
14: Aufnahmeraum
16: Einfüllöffnung
18: Entnahmeöffnung
20: Speicherelement
22: Saugvorrichtung
24: Saugpumpe
26: Brennstoffleitung
28: Wandung
30: Schutzschicht
32: Innenraum
34: Befüllungsventil
36: Druckregelventil
40: Aufnahmeraum
42: Wände
50: Kraftfahrzeug
52: Aufnahmeraum
54: Einfüllöffnung
56: Entnahmeöffnung
58: Kraftfahrzeug
60: Aufnahmeraum
62: Einfüllöffnung
64: Aufnahmeraum
66: Segment
68: Segment
70: Einfüllöffnung
72: Entnahmeöffnung
74: Aufnahmeraum
76: äußere Wandung
78: innere Wandung

Claims

System zur Versorgung einer mobilen Einrichtung (12) mit einem gasförmigen Brennstoff, umfassend einen Aufnahmeraum (14; 40; 52; 60; 64; 74) in der mobilen Einrichtung (12), der mit einem Unterdruck beaufschlagbar ist, sowie eine Vielzahl von gleichartigen Speicherelementen (20), die in dem Aufnahmeraum (14; 40; 52; 60; 64; 74) anordenbar sind, wobei die Speicherelemente (20) eine Wandung (28) umfassen, die einen Innenraum (32) umschließt, der mit dem gasförmigen Brennstoff befüllbar ist, wobei in der Wandung (28) ein Druckregelventil (36) angeordnet ist, über das eine Fluidverbindung zwischen dem Innenraum (32) und dem das Speicherelement (20) umgebenden Außenraum öffenbar und schließbar ist, und wobei das Druckregelventil (36) ein Ausströmen des gasförmigen Brennstoffs aus dem Speicherelement (20) bewirkt, wenn der Außendruck geringer ist als ein vorgegebener maximaler Außendruck.
System nach Anspruch 1, wobei der vorgegebene maximale Außendruck kleiner als 1 bar ist, und insbesondere im Bereich von ca. 0,5 bis ca. 0,9 bar liegt.
System nach Anspruch 1, wobei der vorgegebene maximale Außendruck größer oder gleich 1 bar ist, und insbesondere im Bereich von ca. 1 bis ca. 5 bar liegt.
System nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das System ferner eine Saugvorrichtung (22) in der mobilen Einrichtung (12) umfasst, mittels derer ein Druck in dem Aufnahmeraum (14; 40; 52; 60; 64; 74) erzeugbar ist, der kleiner ist als der vorgegebene maximale Außendruck.
System nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die mobile Einrichtung (12) ein Fahrzeug (10; 50; 58) ist, das einen Verbrennungsmotor und/oder eine Brennstoffzelle umfasst, die mit dem gasförmigen Brennstoff betreibbar sind.
System nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der gasförmige Brennstoff Wasserstoff umfasst oder ein oder mehrere Kohlenwasserstoffe mit ein bis fünf Kohlenstoffatomen.
System nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Innenraum (32) der Speicherelemente (20) mit einem Innendruck im Bereich von ca. 100 bis ca. 1000 bar befüllbar ist.
System nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Speicherelemente (20) im Wesentlichen kugelförmig ausgebildet sind.
System nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Speicherelemente (20) einen Außendurchmesser im Bereich von ca. 5 bis ca. 60 cm aufweisen, insbesondere im Bereich von ca. 10 bis ca. 25 cm.
System nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Wandung (28) der Speicherelemente (20) ganz oder teilweise aus einem metallischen Material oder aus einem faserverstärkten Kunststoffmaterial gebildet ist.
System nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Wandung (28) der Speicherelemente (20) von einer Schutzschicht (30) gegen mechanische Belastungen umgeben ist.
System nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Innenraum (32) der Speicherelemente (20) über das Druckregelventil (36) mit dem gasförmigen Brennstoff befüllbar ist.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei in der Wandung (28) der Speicherelemente (20) zusätzlich ein Befüllungsventil (34) angeordnet ist, durch das der Innenraum (32) mit dem gasförmigen Brennstoff befüllbar ist.
System nach Anspruch 13, wobei das Befüllungsventil (34) und das Druckregelventil (36) als eine gemeinsame Ventilvorrichtung ausgebildet sind.
System nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Aufnahmeraum (14; 40; 52) mindestens eine Einfüllöffnung (16; 54; 62; 70) für die Speicherelemente (20) umfasst, die in Schwerkraftrichtung im oberen Bereich des Aufnahmeraums (14; 40; 52; 60; 64; 74) angeordnet ist.
System nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Aufnahmeraum (14; 40; 52; 60; 64; 74) mindestens eine Entnahmeöffnung (18; 56; 72) für die Speicherelemente (20) umfasst, die in Schwerkraftrichtung im unteren Bereich des Aufnahmeraums (14; 40; 52; 60; 64; 74) angeordnet ist.
System nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Aufnahmeraum (14; 40; 52; 60; 64; 74) beheizbar ist.
System nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Speicherelemente (20) ein RFID-Element oder dergleichen umfassen.
Speicherelement (20) für einen gasförmigen Brennstoff, wobei das Speicherelement (20) eine Wandung (28) umfasst, die einen Innenraum (32) umschließt, der mit dem gasförmigen Brennstoff befüllbar ist, wobei in der Wandung (28) ein Druckregelventil (36) angeordnet ist, über das eine Fluidverbindung zwischen dem Innenraum (32) und dem das Speicherelement (20) umgebenden Außenraum offenbar und schließbar ist, und wobei das Druckregelventil (36) ein Ausströmen des gasförmigen Brennstoffs aus dem Speicherelement (20) bewirkt, wenn der Außendruck geringer ist als ein vorgegebener maximaler Außendruck.