DE102012104546A1

DE102012104546A1 - Betankungsplattform zum Befüllen eines Fahrzeugtanks mit flüssigem Wasserstoff

Info

Publication number: DE102012104546A1
Application number: DE102012104546A
Authority: DE
Inventors: Claus Hoffjann; Sebastian ALTMANN
Original assignee: Airbus Operations GmbH
Current assignee: Airbus Operations GmbH
Priority date: 2012-05-25
Filing date: 2012-05-25
Publication date: 2013-11-28
Also published as: US20130312871A1

Abstract

Eine Betankungsplattform (2) zum Befüllen eines Fahrzeugtanks mit flüssigem Wasserstoff weist eine Basis (4), eine an der Basis (4) angeordnete Hubvorrichtung (6), einen über die Hubvorrichtung (6) an der Basis (4) anhebbar angeordneten Träger (8), einen auf dem Träger (8) angeordneten kryogenen Wasserstofffülltank (10) und eine Fördereinrichtung (12) auf. Die Fördereinrichtung (12) ist mit einer Füllleitung (14) verbindbar, die zum Verbinden mit einem Fahrzeugtank eingerichtet ist. Damit kann ein Fahrzeugtank befüllt werden, der ebenerdig nicht erreichbar ist, beispielsweise ein in einer Hecksektion eines Flugzeugs angeordneter Wasserstofftank zum Betrieb einer Brennstoffzelle.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die Erfindung betrifft eine Betankungsplattform zum Betanken eines Fahrzeugs mit flüssigem Wasserstoff.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die Verwendung von Brennstoffzellen zur Erzeugung von elektrischer Energie weist ein großes Potential für die Reduktion des Kraftstoffverbrauchs in Fahrzeugen auf. Zum Betrieb von Brennstoffzellen ist sowohl möglich, einen auf Kohlenwasserstoff basierenden Treibstoff, der durch Reformierung in ein wasserstoffhaltiges Gas umgewandelt wird, als auch reinen Wasserstoff aus einem Druckbehälter oder einem kryogenen Behälter einzusetzen. Für die Verwendung in größeren Fahrzeugen, etwa Verkehrsflugzeugen, bietet es sich aus Platz- und Gewichtsgründen insbesondere an, einen kryogenen Wasserstofftank in einem nicht druckbeaufschlagten Bereich des Flugzeugrumpfs vorzusehen, etwa im Bereich einer Heckspitze oder oberhalb einer druckbeaufschlagten Kabine.
Gegenwärtig ist bekannt, stationäre kryogene Tankstationen zum Befüllen von Fahrzeugtanks einzusetzen. Aufgrund der Lage von kryogenen Tanks für Wasserstoff an oder in einem Flugzeugrumpf ist ein ebenerdiger Zugang zu einem Füllstutzen des Tanks nicht möglich. Bei der Verwendung tiefkalten Wasserstoffs sinkt weiterhin, bedingt durch den nicht vermeidbaren Wärmeeintrag während des Flusses von flüssigem Wasserstoff durch eine Betankungsleitung, die Dichte des Wasserstoffs und erschwert damit das Betanken von einer Position unterhalb des Flugzeugs aus. Zudem kann dabei gasförmiger Wasserstoff in dem Fahrzeugtank eingeschlossen werden, was einerseits zu einem zu hohen Druck und einer Gefährdung des Tanks führen könnte, andererseits zu einer Reduktion des nutzbaren Tankvolumens.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist daher als eine Aufgabe der Erfindung anzusehen, eine Vorrichtung vorzuschlagen, die ein zuverlässiges, einfaches und sicheres Befüllen eines nicht ebenerdigen Fahrzeugtanks, beispielsweise in einem Flugzeugrumpf, mit flüssigem Wasserstoff ermöglicht.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Betankungsplattform mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen sind den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung zu entnehmen.
Eine solche Betankungsplattform weist eine Basis, eine an der Basis angeordnete Hubvorrichtung und einen über die Hubvorrichtung an der Basis anhebbar angeordneten Träger auf. Auf dem Träger ist ein kryogener Wasserstofffülltank angeordnet, der über eine Fördereinrichtung mit einer Füllleitung verbindbar ist, die zum Verbinden mit einem Fahrzeugtank und insbesondere mit einem Füllstutzen oder einer Kupplung eines Fahrzeugtanks eingerichtet ist.
Als Basis ist jede Einrichtung anzusehen, die sich auf einem Untergrund befindet und eine Anfangsposition bzw. eine Unterstützung für die Hubvorrichtung vorgibt. Die Verwendung eines Trägers, der über die Hubvorrichtung an der Basis angeordnet ist, ermöglicht eine Befüllung eines Fahrzeugtanks, der deutlich höher als die Basis gelegen ist. Die Hubvorrichtung kann dabei derart dimensioniert werden, dass regelmäßig sämtliche vorbekannten oder erwarteten geometrischen Höhen von Füllstutzen von Fahrzeugtanks durch den Träger erreichbar sind oder überschritten werden können, so dass stets ein seitlich oder an einer Oberseite des Fahrzeugtanks angeordneter Füllstutzen mit dem Leitungsende der Füllleitung verbindbar ist. Bevorzugt ist die realisierbare Höhe der Hubvorrichtung so gewählt, dass ein Ablauf und/oder eine untere Begrenzung des Wasserstofffülltanks auf dem Träger eine Position oberhalb des Füllstutzens jedes Fahrzeugtanks anfahren kann.
Der während des Betankungsvorgangs praktisch unvermeidbar einem Wärmeeintrag ausgesetzte Wasserstoff in der Füllleitung muss demnach nicht gegen die Schwerkraft gefördert werden. Durch die Möglichkeit, den Träger von der Basis anzuheben, kann zudem eine viel kürzere Füllleitung im Vergleich zu einer Betankung von einer tiefer gelegenen Position eingesetzt werden, was letzlich zu einem deutlich reduzierten Wärmeeintrag und damit einer reduzierten Entstehung gasförmigen Wasserstoffs führt.
Bevorzugt weist der Träger einen Arbeitsplatz auf, dessen Raumangebot zum Aufenthalt einer Person ausreicht, so dass eine Person die Hubvorrichtung bedienen und eine Kupplung, einen Flansch oder andere Einrichtungen an dem Ende der Füllleitung mit einem Füllstutzen oder einer Kupplung des Fahrzeugtanks verbinden kann. Zusätzlich ermöglicht der Arbeitsplatz die Überwachung der Betankungsplattform und insbesondere einer Fördereinrichtung für den Wasserstoff bzw. der Füllleitung. Die Person befindet sich auf dem Träger in einer optimalen Position zum Steuern der grundlegenden Funktionen der Betankungsplattform, so dass kein weiteres Personal an einem anderen Ort hierfür notwendig ist.
Zum Fördern flüssigen Wasserstoffs von dem auf dem Träger montierten Wasserstofffülltank in den Fahrzeugtank ist eine Fördereinrichtung notwendig. Im Stand der Technik existieren Pumpen, die dafür geeignet sind, flüssigen Wasserstoff im Wesentlichen ohne eine Phasenumwandlung zu fördern. Alternativ kann eine Fördereinrichtung auch als ein Mittel zum Erzeugen eines Überdrucks aufweisen, der in den Wasserstofftank eingeleitet werden kann. Hierfür könnte zur Vermeidung einer Explosion ein Edelgas oder gasförmiger Wasserstoff eingesetzt werden, der oberhalb des Füllpegels in dem Wasserstofffülltank eingeleitet wird. Wird für die Bereitstellung eines Überdrucks gasförmiger Wasserstoff in Erwägung gezogen, könnte dieser mit Hilfe eines Verdampfers erreicht werden, der eine bestimmte Menge an flüssigem Wasserstoff direkt innerhalb des Wasserstofffülltanks verdampft, so dass sich beispielsweise ein Überdruck von 2 bis 5 bar einstellt. Dieser kann separat von dem Fülltank oder darin integriert ausgeführt sein.
Die Fördereinrichtung sollte bevorzugt ein Absperrventil aufweisen, welches die Verbindung zwischen dem Wasserstofftank und der Füllleitung unterbrechen bzw. herstellen kann. Das Absperrventil kann zusätzlich mit mindestens einer nachfolgend ausgeführten Sicherheitseinrichtung verbunden werden, die damit unmittelbar bei Auftreten eines Fehlers während des Betankungsvorgangs den Fluss von Wasserstoff in den Fahrzeugtank unterbindet.
Die Wasserstofffüllleitung ist eine flexible Leitung, die ein individuelles Positionieren eines Ausflussendes ermöglicht. Das Material dieser Leitung kann vielfältiger Natur sein, wobei hier auf eine besonders gute thermische Isolierung zu achten ist. Da flüssiger Wasserstoff ein sehr niedriges Temperaturniveau besitzt, kann die Flexibilität, wenn sie aufgrund der niedrigen Temperatur nicht durch die Eigenschaften des Leitungsmaterials selbst erreicht wird, auch durch das gelenkige Verbinden mehrerer Füllleitungselemente oder Füllleitungsabschnitte realisiert sein.
Beispielhaft kann die Füllleitung als ein Vakuum isolierter Schlauch ausgeführt sein. Der Vakuum isolierte Schlauch kann beispielsweise in Form eines flexiblen, aus einem metallischen Material hergestellten Wellschlauchs ausgeführt sein, der mit einer Vakuumisolierung umgeben ist. Damit kann sowohl eine ausreichende Bewegbarkeit eines Schlauchendes erreicht werden als auch aufgrund der Vakuumisolierung ein ausreichender Schutz vor Verletzung eines Benutzers durch die extrem niedrige Temperatur des flüssigen Wasserstoffs. In diesem Zusammenhang könnte auch eine an dem Ende der Füllleitung angeordnete Kupplung in Form eines Vakuum isolierten Rohrstücks ausgeführt sein, welches sich konzentrisch in ein korrespondierend geformtes Rohrstück einführen und daran arretieren lässt. Die Arretierung kann über einen Schraubflansch erfolgen.
Es ist weiter vorteilhaft, die Fördereinrichtung der Betankungsplattform mit einem Mittel zum Spülen der Füllleitung auszustatten, um vor Aufnahme der Betankung die Füllleitung von Luft und eventuell vorhandenem auskondensierten Wasser zu befreien. Dieses könnte sich nach Beendigung des Betankungsvorgangs aufgrund der kalten Wandung der Füllleitung darin ansammeln. Der Spülvorgang könnte mit Hilfe gasförmigen Wasserstoffs erfolgen, wobei dieser beim Spülen aus dem freien Ende der Füllleitung in die Umgebung austreten kann. Alternativ dazu wäre das Spülen mit Hilfe eines Gases, bevorzugt eines Inert- bzw. Edelgases denkbar, das in der Plattform separat bereitgestellt wird, beispielsweise in Form von Druckbehältern.
Die Vorteile der erfindungsgemäßen Betankungsplattform liegen besonders in der verlustarmen Betankung des Flugzeuges mit flüssigem Wasserstoff aufgrund kurzer notwendiger Schlauchlängen und fester Schlauch-/Rohrverbindungen, wodurch geringe Abdampfverluste entstehen. Die individuelle Anhebbarkeit des Trägers erlaubt die flexible Betankung von Wasserstofftanks für viele unterschiedliche Flugzeugtypen und unterschiedliche Systemkonfigurationen, die zu unterschiedlichen geometrischen Höhen von Füllstutzen von Fahrzeugtanks führen. Weiterhin könnte durch Weiterverwertung gespeicherten flüssigen Wasserstoffs oder abgeführtem gasförmigen Wasserstoffs mit einer mitgeführten Brennstoffzelle und entsprechenden elektrischen Motoren oder einem für Wasserstoff geeigneten Verbrennungsmotor ein emissionsfreier Betrieb der gesamten Betankungsplattform erfolgen, was zusätzlich den Wartungsbedarf und die Entstehung von Zündquellen reduziert. Auch ist hier die Verwendung einer hybriden Technologie mit Batterien möglich.
Die Betankungsplattform weist weiterhin eine Vorrichtung zum Abführen gasförmigen Wasserstoffs auf, die mit einer Abfuhrleitung verbindbar ist. Bei der Förderung flüssigen Wasserstoffs in den Fahrzeugtank kann der entstehende Gasdruck ein Niveau aufweisen, das für die Abfuhr des gasförmigen Wasserstoffs ohne aktive Fördermittel ein reines Verbinden einer Abfuhrleitung mit einem freien, durch gasförmigen Wasserstoff gefüllten Volumen des Fahrzeugtanks ausreicht. Ist eine Speicherung des gasförmigen Wasserstoffs gewünscht, ist davon auszugehen, dass ein höheres Druckniveau notwendig ist, welches durch zusätzliche Einrichtungen erreicht werden könnte. Die Abfuhrvorrichtung zum Abführen gasförmigen Wasserstoffs kann ferner als eine Absaugvorrichtung ausgeführt sein, die aktiv Wasserstoffgas aus dem Fahrzeugtank saugt.
Die Abfuhrleitung kann weiterhin in Form der Füllleitung realisiert sein, beispielsweise durch eine konzentrische Anordnung einer Füllleitung und einer zusätzlichen Abfuhrleitung mit einem größeren Durchmesser, um einen ringförmigen Spalt zu der Füllleitung auszubilden, der zusätzlich eine isolierende Wirkung für den geförderten flüssigen Wasserstoff besitzt. Alternativ dazu ist auch eine eine separate Kupplung oder ein separater Abfuhranschluss im Bereich eines Endes der Füllleitung denkbar, der die Aufnahme einer von der Füllleitung separaten Abführ- oder Absaugleitung erlaubt.
Es ist generell nicht auszuschließen, dass das Abführen gasförmigen Wasserstoffs auch nach Beendigung eines kurzen Betankungsvorgang möglich ist, dennoch ist eine gleichzeitige Ableitung gasförmigen Wasserstoffs zu bevorzugen, um den entstehenden Gasdruck in dem Fahrzeugtank möglichst gering zu halten.
Durch das Absaugen bzw. die Abfuhr des gasförmigen Wasserstoffs wird der in dem Tank des Fahrzeugs entstehende Druck deutlich begrenzt, was der Verbesserung des Berstschutzes dient. Zusätzlich wird durch Integration einer Abfuhrvorrichtung die Emission von Wasserstoff in die Umgebung des Fahrzeugs verhindert, so dass eine Explosionsgefahr verringert wird.
Eine vorteilhafte Ausführungsform weist einen Verdichter auf, der auf dem Träger angeordnet und mit der Abfuhrvorrichtung verbunden ist, sowie ferner einen Drucktank zum Aufnehmen komprimierten gasförmigen Wasserstoffs, der mit dem Verdichter verbindbar ist. Der gasförmige Wasserstoff kann relativ einfach in diesem Drucktank aufgenommen und später für andere Zwecke eingesetzt werden. Zur Entnahme des Wasserstoffs könnte es bei einem ausreichenden Druck innerhalb des Drucktanks ausreichen, ein entsprechendes Absperrventil zu öffnen.
In einer alternativen Ausführungsform ist die Abfuhrvorrichtung mit einem katalytischen Brenner verbunden, der dazu eingerichtet ist, den gasförmigen Wasserstoff unter Zufuhr eines Oxidanten zu verbrennen. Der Oxidant kann besonders bevorzugt in Form von Umgebungsluft realisiert sein. Damit kann insbesondere bei größeren abzuführenden Mengen gasförmigen Wasserstoffs verhindert werden, dass in der Umgebung der Betankungsplattform ein explosionsfähiges Gemisch, eine örtliche Reduktion der Sauerstoffkonzentration beim Ausleiten von Wasserstoff oder eine Berstgefahr eines Drucktanks entsteht.
In einer alternativen Ausführungsform ist die Abfuhrvorrichtung mit einer Brennstoffzelle verbunden, so dass durch die Zufuhr von gasförmigem Wasserstoff ein Brennstoffzellenprozess durchführbar ist, der zum Erzeugen elektrischer Energie führt. Bevorzugt weist die Betankungsplattform zusätzlich einen Energiespeicher auf, der dazu eingerichtet ist, die entstandene elektrische Energie aufzunehmen, die später beispielsweise zum Bewegen der Betankungsplattform oder zum Bewegen der Hubvorrichtung genutzt wird.
Eine vorteilhafte Ausführungsform weist einen Potentialausgleichsanschluss auf, der mit dem zu betankenden Fahrzeug verbindbar ist. Dieser könnte in Form eines metallischen Bauteils, etwa eines Flanschs oder eines Trägerrahmens, ausgeführt sein, das mit einem korrespondierenden metallischen Bauteil, etwa einem Rahmen oder einem Rumpf, des Fahrzeugs verbindbar ist. Bevorzugt ist der Potentialausgleichsanschluss an der Basis angeordnet und über eine elektrische Leitung mit dem zu betankenden Fahrzeug verbindbar. Damit kann deutlich das Risiko der Entstehung eines Funkens durch eine während des Betankungsvorgangs oder der Relativbewegung der Betankungsplattform auf einem Untergrund entstandene Potentialdifferenz zu dem Fahrzeug reduziert werden, so dass die Sicherheit der Betankung deutlich gesteigert wird. Das Anbringen eines korrespondierenden metallischen Bauteils am Fahrzeug im Bereich des Füllstutzens sollte vermieden werden, um einer Funkenentstehung im Bereich des Fahrzeugtanks beim Verbinden mit dem Potentialausgleichsanschluss entgegenzuwirken.
In einer weiter vorteilhaften Variante weist die Betankungsplattform einen Erdungsanschluss auf, der mit einem stationären Erdungsanschluss verbindbar ist. Damit kann zusätzlich das Entstehen einer Potenzialdifferenz zwischen einem Untergrund und der Betankungsplattform verhindert werden, das zusätzlich die Sicherheit durch Vermeidung von Zündfunken und damit eines Explosionsrisikos erhöht. Der Potentialausgleichsanschluss und der Erdungsanschluss können der Einfachheit halber miteinander kombiniert werden.
In einer weiter vorteilhaften Ausführungsform weist die Betankungsplattform eine Antriebsvorrichtung auf, die dazu eingerichtet ist, die Betankungsplattform auf einem Untergrund zu bewegen. Damit kann die Betankungsplattform, beispielsweise von einem Arbeitsplatz auf dem Träger aus gesteuert, zu einem zu betankenden Fahrzeug geführt werden, so dass eine sehr flexible Betankung größerer Fahrzeuge, zum Beispiel von Verkehrsflugzeugen auf einem Flughafen, durchführbar ist. Besonders eignet sich hierbei die Verwendung eines herkömmlichen Lastenfahrzeugs, zum Beispiel in Form eines LKW-Basisfahrgestells, eines Pritschenwagen, eines Aufliegers oder ähnliches, die zur Aufnahme von unterschiedlichen Aufbauten vorgesehen sind. Der Aufbau eines derart gestalteten Fahrzeugs gliedert sich sehr leicht in die Flotte bestehender Bodenfahrzeuge eines Flughafens ein und ermöglicht somit eine Betankung von Flugzeugen mit flüssigem Wasserstoff ohne dabei etablierte Betriebsabläufe zu stören. Die als Fahrzeug ausgeführte Basis kann demnach einen flächendeckenden Einsatz der umweltfreundlichen Brennstoffzellentechnik fördern, da nur so eine Betankung von Flugzeugen mit dem benötigten flüssigen Wasserstoffs möglich ist.
In einer vorteilhaften Ausführungsform weist die Basis eine Fixiervorrichtung auf, die dazu eingerichtet ist, die Basis stationär auf einem Untergrund zu fixieren. Dies kann beispielsweise durch Arretieren einer Fahrwerksfederung oder durch ausfahrbare, hydraulische Stützen realisiert werden. Der sichere Stand der Basis auf einem Untergrund erhöht die Sicherheit während der Betankung und vermeidet unerwünschte Bewegungen während der konstanten Reduktion des Gewichts der Betankungsplattform beim Betanken.
Eine weiter vorteilhafte Ausführungsform weist eine Anfahrschutzeinheit auf, die dazu eingerichtet ist, während eines Betankungsvorgangs zu verhindern, eine Antriebsvorrichtung der Basis in Betrieb zu setzen. Durch eine solche Sicherheitseinrichtung kann verhindert werden, dass die Füllleitung beschädigt oder beim Leiten von flüssigem Wasserstoff von dem zu betankenden Fahrzeug getrennt wird.
Zusätzlich hierzu ist in einer vorteilhaften Ausführungsform eine Notabschalteeinrichtung vorhanden, die bei einer unbeabsichtigten Bewegung der Betankungsplattform während des Betankens sämtliche Betankungsfunktionen unterbricht. Auch wenn die Steuerung der Betankungsplattform eine Logik aufweisen sollte, die ein Bewegen der Betankungsplattform vollständig verhindert und zusätzlich Fixiervorrichtungen vor der Betankung aktiviert, könnte es dennoch sein, dass eine ungewollte Bewegung der Betankungsplattform eintritt. Dies könnte beispielsweise durch eine Kollision der Betankungsplattform mit einem Bodenfahrzeug oder einem Luftfahrzeug geschehen, sodass bei einer eventuell nur geringen Bewegung von beispielsweise 50 cm die Länge der Füllleitung eventuell nicht dazu ausreichen würde, die gesamte Bewegung zu kompensieren, sondern von dem Füllstutzen des Flugzeugs gelöst wird oder reißt. Denkbar ist, Sensoren in der Steuereinheit der Betankungsplattform vorzusehen, die eine Beschleunigung der Betankungsplattform feststellen und durch die Notabschalteeinrichtung als weitere Sicherheitseinrichtung mit einer Auslöseschaltung eines Absperrventils koppeln.
Zusätzlich kann eine vorteilhafte Ausführungsform eine Totmanneinheit aufweisen, die dazu eingerichtet ist, bei Ausbleiben eines wiederholten Betätigungssignals eines Bedieners sämtliche Betankungsfunktionen abzustellen. Bei einem physischen Ausfall des Bedieners kann damit deutlich die Sicherheit des gesamten Systems durch diese zusätzliche Sicherheitseinrichtung gesteigert werden.
In einer weiter vorteilhaften Ausführungsform ist der Träger seitlich verfahrbar. Seitlich ist in diesem Sinne als jede Bewegung zu verstehen, die parallel zu der Erstreckung des Trägers verläuft, ohne die Höhe des Trägers zu beeinflussen. Beispielhaft kann dies in Form einer ausfahrbaren Bühne realisiert sein, die in Längs- oder Querrichtung an der Basis verfahrbar ist. Damit kann eine zusätzliche Reduktion der Entfernung zu einem Füllstutzen eines Fahrzeugtanks erreicht werden, ohne die Basis und das Fahrzeug zu dicht aneinander zu positionieren.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele und den Figuren. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich und in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung auch unabhängig von ihrer Zusammensetzung in den einzelnen Ansprüchen oder deren Rückbezügen. In den Figuren stehen weiterhin gleiche Bezugszeichen für gleiche oder ähnliche Objekte.
1 zeigt eine schematische Darstellung einer Betankungsplattform.
2a und 2b zeigen schematische Verschaltungen zwischen Komponenten der Betankungsplattform.
3 zeigt eine schematische Darstellung einer Steuereinheit.
DETAILLIERTE DARSTELLUNG EXEMPLARISCHER AUSFÜHRUNGSFORMEN
1 zeigt eine Betankungsplattform 2 mit einer mobilen Basis 4, einer darauf angeordneten Hubvorrichtung 6 sowie einem über die Hubvorrichtung 6 in der Höhe ausfahrbar mit der Basis 4 verbundenen Träger 8. Der Träger 8 weist einen Wasserstofffülltank 10 für flüssigen Wasserstoff, eine Fördereinrichtung 12 und einen damit verbindbaren Vakuum isolierten Schlauch 14 als Füllleitung auf. Der Schlauch 14 wird auf der Betankungsplattform bevorzugt mit einer Haltevorrichtung 16 fixiert, um bei einer Bewegung der Betankungsplattform 2 außerhalb von Betankungsvorgängen nicht beschädigt zu werden. Sollte eine deutliche längere Leitungslänge als beispielsweise 3 m oder 4 m vorliegen, könnte sich eine trommelartige Fixierung anbieten.
Die Hubvorrichtung 6 ist dazu eingerichtet, den Träger 8 deutlich relativ zu der Basis 4 anzuheben, so dass insbesondere ein kryogener Fahrzeugtank für Wasserstoff in einem Flugzeug leicht von der Seite bzw. von einer Oberseite befüllbar ist. In dem Träger 8 kann zur Erleichterung der Bedienung der mobilen Basis 2 ein Arbeitsplatz 18 angeordnet sein, in dem eine Person sowohl den Vakuum isolierten Schlauch 14 ab- bzw. aufrollen und an den Tank anschließen kann, die Hubvorrichtung 6 bedienen oder die Basis 2 bewegen.
Die Fördereinrichtung 12 ist mit dem Wasserstofftank 10 verbunden und dazu eingerichtet, Wasserstoff aus dem Wasserstofffülltank 10 zu entnehmen und dem Schlauch 14 zuzuführen. Hierzu kann die Füllstation 12 nicht näher dargestellte Pumpen, Ventile und dergleichen aufweisen, die führt die Zufuhr von Wasserstoff geeignet sind. Alternativ dazu ist denkbar, eine Druckerhöhungseinrichtung einzusetzen, die den Druck in dem Wasserstofffülltank 10 so erhöht, dass eine Förderung ohne Strömungsmittel ermöglicht wird.
Im Bereich des Arbeitsplatzes 18 befindet sich ein Bedienelement 22, das beispielhaft mit einer Steuereinheit 24 verbunden ist. Die Bedieneinheit 22 ist dazu eingerichtet, die grundlegenden Funktionen der Betankungsplattform 2 zu steuern. Diese liegen zum einen darin, den Träger 8 in einer Höhenrichtung zu verfahren. Hierzu ist die Hubvorrichtung 6 beispielhaft ebenfalls mit der Steuereinheit 24 gekoppelt und dazu eingerichtet, den Träger 8 parallel zu seiner Ausgangsposition in seiner Höhe zu verändern. Zusätzlich kann der Träger seitlich verfahrbar sein, damit eine bessere Annäherung an einen Füllstutzen oder dergleichen erreicht wird, wenn die mobile Basis 2 nicht näher an das betreffende, zu betankende Fahrtzeug herangeführt werden kann.
Die Betankungsplattform 2 weist zusätzlich eine Fixiervorrichtung mit ausfahrbaren Stützen 26 auf, die bei Erreichen einer Betankungsposition ausgefahren werden und damit zuverlässig für einen sicheren Stand sorgen und ein Wegrollen der Betankungsplattform 2 verhindern.
Ein Flansch 23, der exemplarisch an der Basis 4 angeordnet ist, kann als Potentialausgleichsanschluss und/oder als Erdungsanschluss eingesetzt weden. Dies bedeutet, dass sowohl das zu betankende Fahrzeug mit dem Flansch 23 zu verbinden ist, als auch ein Erdungsanschluss am Boden, auf dem sich die Basis 4 befindet. Damit werden Potentialdifferenzen und Entladungsfunken vermieden.
2 zeigt beispielhaft eine Füllleitung 14 mit einer Kupplung 28, die beispielhaft mit einem Absaug- bzw. Abfuhranschluss 30 ausgestattet ist, an dem eine Abfuhrleitung 32 angeordnet ist. Hiermit kann gleichzeitig beim Leiten flüssigen Wasserstoffs (LH₂) gasförmiger Wasserstoff (H₂) abgeführt und in der Abfurhvorrichtung 20 zwischengespeichert oder weiterverarbeitet werden.
Wie weiter beispielhaft gezeigt ist, kann der hierbei gewonnene gasförmige Wasserstoff über einen Verdichter 34 in einem Tank 36 zwischengelagert werden, um einer weiteren Verwendung zugeführt zu werden. Diese könnte beispielsweise in der Verwendung einer Brennstoffzelle 38 liegen, die mit einem Energiespeicher 40 gekoppelt ist, der elektrische Leistung für den Betrieb der Betankungsplattform 2 bereitstellt. Hierbei ist lediglich die Zufuhr von Sauerstoff bzw. sauerstoffhaltiger Luft erforderlich, was neben der Produktion von elektrischer Energie auch die Erzeugung von Sauerstoff abgereicherter Luft bzw. Wasser führt. Möglich wäre auch, zusätzlich Wasserstoff aus dem Fülltank 10 zum Antreiben der Betankungsplattform 2 durch Betreiben der Brennstoffzelle 38 oder eines Verbrennungsmotors zu verwenden.
Schließlich zeigt 3 die beispielhafte Verschaltung einer Steuereinheit 24 mit einer Bedieneinheit 22 sowie einer Antriebsvorrichtung 42, die hier schematisch als Block dargestellt wird, allerdings Leistungselektronik für Elektromotoren, die Steuerung eines Verbrennungsmotors oder weitere Einrichtungen aufweist, die zum Ausführen einer Bewegung der Betankungsplattform 2 notwendig sind. Um zu verhindern, dass bei einer unbeabsichtigten Bewegung der Betankungsvorgang fortgesetzt wird, weist die Steuereinheit 24 bevorzugt eine Notabschalteeinrichtung 44 auf, die beispielhaft als eine Logik implementiert ist. Über Sensoren 46, die ebenfalls in die Steuereinheit 24 integriert sein und mit der Notabschalteeinrichtung 44 verbunden sein können, können Bewegungen der Betankungsplattform 2 festgestellt werden, die zu einer sofortigen Unterbrechung des Betankungsvorgangs beispielsweise durch entsprechendes Ansteuern eines Absperrventils führen.
Eine Anfahrschutzeinrichtung 45 dient weiterhin dazu, die Betätigung der Antriebsvorrichtung 42 zu unterbinden, während der Fahrzeugtank gefüllt wird. Diese Funktion kann als eine entsprechende Schaltlogik implementiert sein.
Zusätzlich kann die Steuereinheit 24 eine sogenannte Totmanneinheit 48 aufweisen, die auf ein kontinuierliches oder intervallartiges Betätigungssignal aus der Bedieneinheit 22 wartet. Bleibt dieses aus, kann ebenfalls der Betankungsvorgang durch Abschalten eines Absperrventils erreicht werden. Die Fehlfunktion aufgrund des Ausfalls eines menschlichen Bedieners kann damit weitgehend vermieden werden.
Ergänzend sei darauf hingewiesen, dass „aufweisend“ keine anderen Elemente oder Schritte ausschließt, und „ein“ oder „eine“ keine Vielzahl ausschließt. Ferner sei darauf hingewiesen, dass Merkmale, die mit Verweis auf eines der obigen Ausführungsbeispiele beschrieben worden sind, auch in Kombination mit anderen Merkmalen anderer oben beschriebener Ausführungsbeispiele verwendet werden können. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkung anzusehen.

Claims

Betankungsplattform (2) zum Befüllen eines Fahrzeugtanks mit flüssigem Wasserstoff, aufweisend – eine Basis (4), – eine an der Basis (4) angeordnete Hubvorrichtung (6), – einen über die Hubvorrichtung (6) an der Basis (4) anhebbar angeordneten Träger (8), – einen auf dem Träger (8) angeordneten kryogenen Wasserstofffülltank (10) und – eine Fördereinrichtung (12), – wobei die Fördereinrichtung (12) mit einer Füllleitung (14) verbindbar ist, die zum Verbinden mit einem Fahrzeugtank eingerichtet ist.
Betankungsplattform (2) nach Anspruch 1, wobei der Träger (8) einen Arbeitsplatz (18) aufweist.
Betankungsplattform (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner aufweisend eine Abfuhrvorrichtung (20) zum Abführen gasförmigen Wasserstoffs, die mit einer Abfuhrleitung (14, 32) verbindbar ist.
Betankungsplattform (2) nach Anspruch 3, wobei die mit der Abfuhrvorrichtung (20) verbindbare Abfuhrleitung (32, 14) eine separate Abfuhrleitung (32) ist.
Betankungsplattform (2) nach Anspruch 3 oder 4, ferner aufweisend einen Verdichter (34), der auf dem Träger (8) angeordnet und mit der Abfuhrvorrichtung (20) verbunden ist, sowie ferner aufweisend einen Drucktank (36) zum Aufnehmen komprimierten gasförmigen Wasserstoffs, dem der Verdichter (34) vorgeschaltet ist.
Betankungsplattform (2) nach Anspruch 4 oder 5, ferner aufweisend einen katalytischen Brenner, der mit der Abfuhrvorrichtung (20) verbunden und dazu eingerichtet ist, abgeführten gasförmigen Wasserstoff unter Zufuhr eines Oxidanten zu verbrennen.
Betankungsplattform (2) nach Anspruch 4 oder 5, ferner aufweisend eine Brennstoffzelle, die mit der Abfuhrvorrichtung (20) verbunden ist, so dass durch die Zufuhr von gasförmigem Wasserstoff ein Brennstoffzellenprozess durchführbar ist, der zum Erzeugen elektrischer Energie führt.
Betankungsplattform (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner aufweisend einen Potentialausgleichsanschluss (23), der mit dem zu betankenden Fahrzeug verbindbar ist.
Betankungsplattform (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner aufweisend einen Erdungsanschluss (23), der mit einem stationären Erdungsanschluss verbindbar ist.
Betankungsplattform (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Basis (4) eine Antriebsvorrichtung (42) aufweist, die dazu eingerichtet ist, die Betankungsplattform (2) auf einem Untergrund zu bewegen.
Betankungsplattform (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Basis (4) eine Fixiervorrichtung (26) aufweist, die dazu eingerichtet ist, die Basis (4) stationär auf einem Untergrund zu fixieren.
Betankungsplattform (2) nach Anspruch 10, ferner aufweisend eine Anfahrschutzeinheit (45), die dazu eingerichtet ist, während eines Betankungsvorgangs zu verhindern, die Antriebsvorrichtung der Basis (2) in Betrieb zu setzen.
Betankungsplattform (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner aufweisend eine Notabschalteeinrichtung (44), die bei einer Bewegung der Betankungsplattform (2) während des Betankens Betankungsfunktionen unterbricht.
Betankungsplattform (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner aufweisend eine Totmanneinheit (48), die dazu eingerichtet ist, bei Ausbleiben eines wiederholten Betätigungssignals eines Bedieners sämtliche Betankungsfunktionen abzustellen.
Betankungsplattform (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Träger (8) seitlich verfahrbar ist.