DE102016208313A1 - Zugfahrzeug-Anhänger-System und Verfahren zum Befüllen eines ersten Druckbehälters zum Speichern eines Brennstoffs - Google Patents

Zugfahrzeug-Anhänger-System und Verfahren zum Befüllen eines ersten Druckbehälters zum Speichern eines Brennstoffs Download PDF

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Abstract

Es wird ein Zugfahrzeug-Anhänger-System umfassend ein Zugfahrzeug (10), insbesondere eine Zugmaschine, und einen Anhänger (40) aufgezeigt, wobei das Zugfahrzeug (10) zum Ankoppeln des Anhängers (40) und Bewegen des Zugfahrzeug-Anhänger-Systems ausgebildet ist, wobei das Zugfahrzeug (10) einen ersten Druckbehälter (20) zum Speichern eines Brennstoffs, insbesondere von Wasserstoff, und der Anhänger (40) einen zweiten Druckbehälter (50) zum Speichern eines Brennstoffs, insbesondere von Wasserstoff, umfasst, wobei der zweite Druckbehälter (50) mit dem ersten Druckbehälter (20) zum Befüllen des ersten Druckbehälters (20) mit Brennstoff aus dem zweiten Druckbehälter (50) fluidverbindbar ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Zugfahrzeug-Anhänger-System umfassend ein Zugfahrzeug, insbesondere eine Zugmaschine, und einen Anhänger und ein Verfahren zum Befüllen eines ersten Druckbehälters zum Speichern eines Brennstoffs, insbesondere von Wasserstoff, eines Zugfahrzeugs, insbesondere einer Zugmaschine.
  • Kryogene Druckbehältersysteme (werden auch „CcH2-Systeme“ genannt) sind aus dem Stand der Technik bekannt. Sie umfassen kryogene Druckbehälter. Ein solcher Druckbehälter umfasst einen Innenbehälter sowie einen diesen unter Bildung eines superisolierten (z.B. evakuierten) (Zwischen)Raumes umgebenden Außenbehälter. Kryogene Druckbehälter bzw. Drucktanks werden beispielsweise für Kraftfahrzeuge eingesetzt, in denen ein unter Umgebungsbedingungen gasförmiger Kraftstoff bzw. Brennstoff tiefkalt und somit im flüssigen oder überkritischen Aggregatszustand im Wesentlichen also mit gegenüber den Umgebungsbedingungen deutlich höherer Dichte gespeichert wird. Es sind daher hochwirksame Isolationshüllen (z.B. Vakuumhüllen) vorgesehen. Beispielsweise offenbart die EP 1 546 601 B1 einen solchen Druckbehälter.
  • Hochdruckgasbehältersysteme (auch „CGH2-Systeme“ genannt) sind ausgebildet, bei Umgebungstemperaturen Brennstoff dauerhaft bei einem Druck von über ca. 350 barü (= Überdruck gegenüber dem Atmosphärendruck), ferner bevorzugt von über ca. 500 barü und besonders bevorzugt von über ca. 700 barü zu speichern.
  • Zugfahrzeuge können eine Brennstoffzelle umfassen, mittels der sie angetrieben bzw. fortbewegt werden. Der Brennstoff, z.B. Wasserstoff, muss in einem Druckbehälter gespeichert werden.
  • Zugfahrzeuge, insbesondere Zugmaschinen, sind an Anhänger koppelbar und bewegen das Zugfahrzeug-Anhänger-Gespann. Gleichzeitig können die Zugfahrzeuge auch ohne Anhänger bewegt werden, so dass die vollständige Auslagerung des Druckbehälters in den Anhänger keine Lösung ist. Es ist wünschenswert, dass die Zugfahrzeuge einerseits ein geringeres Gewicht aufweisen, so dass sie, wenn sie sich ohne Anhänger bewegen, einen geringen Brennstoffverbrauch aufweisen. Für ein geringes Gewicht der Nutzfahrzeuge müssen die Zugfahrzeuge einen Druckbehälter mit einem kleinen Speichervolumen bzw. Aufnahmevolumen aufweisen.
  • Anderseits ist wesentlich, dass die Zugfahrzeuge das Zugfahrzeug-Anhänger-Gespann bzw. Zugfahrzeug-Anhänger-System über weite Strecken ohne viele Stopps zum Wiederbefüllen mit Brennstoff bewegen können, d.h. eine große Reichweite haben. Hierfür müssen bisher bekannte Zugfahrzeuge einen Druckbehälter mit einem großen Speichervolumen bzw. Aufnahmevolumen aufweisen.
  • Nachteilig an bisher bekannten Systemen, die mit einem bei Standardbedingungen für Temperatur und Druck (STP; Temperatur von 0 °C und Druck von 1,000 bar) gasförmigen Brennstoff, z.B. Wasserstoff, angetrieben werden, ist somit, dass das Zugfahrzeug eines Zugfahrzeug-Anhänger-Gespanns bzw. Zugfahrzeug-Anhänger-Systems entweder ein hohes Gewicht aufweist und eine große Reichweite hat oder leicht ist und das Zugfahrzeug- Anhänger-Gespann nicht über weite Strecken ohne Wiederbefüllung des Druckbehälters, z.B. an einer Tankstelle, bewegen kann, d.h. keine große Reichweite hat. Beide Anforderungen zugleich können bisher bekannte Zugfahrzeug-Anhänger-Systeme, die mit einem bei Standardbedingungen für Temperatur und Druck (STP) gasförmigen Brennstoff (z.B. durch Wasserstoff mittels einer Brennstoffzelle) angetrieben werden, nicht erfüllen.
  • Es ist eine bevorzugte Aufgabe der hier offenbarten Technologie, die Nachteile der vorbekannten Lösungen zu verringern oder zu beheben. Weitere bevorzugte Aufgaben ergeben sich aus den vorteilhaften Effekten der hier offenbarten Technologie. Die Aufgabe wird gelöst durch den Gegenstand des Patentanspruchs 1 sowie durch den Gegenstand des Patentanspruchs 6 der unabhängigen Patentansprüche. Die abhängigen Ansprüche stellen bevorzugte Ausgestaltungen dar.
  • Insbesondere wird die Aufgabe durch ein Zugfahrzeug-Anhänger-System umfassend ein Zugfahrzeug, insbesondere eine Zugmaschine, und einen Anhänger gelöst, wobei das Zugfahrzeug zum Ankoppeln des Anhängers und Bewegen des Zugfahrzeug-Anhänger- Systems ausgebildet ist, wobei das Zugfahrzeug einen ersten Druckbehälter zum Speichern eines Brennstoffs, insbesondere von Wasserstoff, und der Anhänger einen zweiten Druckbehälter zum Speichern eines Brennstoffs, insbesondere von Wasserstoff, umfasst, wobei der zweite Druckbehälter mit dem ersten Druckbehälter zum Befüllen des ersten Druckbehälters mit Brennstoff aus dem zweiten Druckbehälter fluidverbindbar ist.
  • Ein Vorteil hiervon ist, dass das Zugfahrzeug ein geringes Gewicht aufweist, da ein Druckbehälter mit nur geringer/dünner Wärmeisolierung bzw. keiner Wärmeisolierung in dem Zugfahrzeug verwendet werden kann (z.B. ein sogenannter warmer Druckbehälter), und gleichzeitig das Zugfahrzeug das Zugfahrzeug-Anhänger-Gespann über weite Strecken ohne Wiederbefüllen des Zugfahrzeug-Anhänger-Gespann bewegen kann, d.h. eine große Reichweite hat. Zudem kann der erste Druckbehälter besonders klein sein bzw. ein besonders geringes Volumen aufweisen. Dies senkt den Brennstoffverbrauch des Zugfahrzeugs, wenn dieses allein bewegt wird. Weiterhin ist vorteilhaft, dass das Zugfahrzeug auch bewegt werden kann, ohne dass das Zugfahrzeug mit dem Anhänger gekoppelt bzw. mit diesem verbunden ist. Dies erhöht die Flexibilität erheblich. Zudem erlaubt es den technisch einfachen Wechsel des Zugfahrzeugs gegen ein anderes baugleiches oder bauähnliches Zugfahrzeug, da beide Zugfahrzeuge ohne Kopplung mit dem Anhänger unabhängig bewegt werden können.
  • Der Brennstoff kann ein bei Standardbedingungen für Temperatur und Druck (STP) gasförmiger Brennstoff sein. Die Standardbedingungen für Temperatur und Druck (STP; standard temperature and pressure) sind eine Temperatur von 0 °C und ein Druck von 1,000 bar.
  • Der erste Druckbehälter kann ein nicht-kryogener Druckbehälter sein. Ein Vorteil hiervon ist, dass das Zugfahrzeug noch leichter ausgebildet sein kann. Darüber hinaus ist ein nicht-kryogener Druckbehälter besonders kostengünstig.
  • Der zweite Druckbehälter kann ein kryogener Druckbehälter sein. Ein Vorteil hiervon ist, dass besonders viel Brennstoff in dem zweiten Druckbehälter gespeichert werden kann. Folglich weist das Zugfahrzeug-Anhänger-System eine besonders große Reichweite auf.
  • Der zweite Druckbehälter kann derart in oder an dem Anhänger angeordnet sein, dass die Wärmeisolierung des zweiten Druckbehälters als Anfahrschutz dient. Vorteilhaft hieran ist, dass der Anhänger und das Zugfahrzeug vor Beschädigungen beim Ankoppeln des Anhängers an das Zugfahrzeug besonders gut geschützt sind. Zudem kann ein normalerweise zusätzlich vorhandener Anfahrschutz eingespart werden. Dies senkt das Gewicht des Zugfahrzeug-Anhänger-Gespanns bzw. des Zugfahrzeug-Anhänger-Systems weiter.
  • Der Anhänger kann einen dritten Druckbehälter zum Aufnehmen von abgeblasenem Brennstoff aus dem zweiten Druckbehälter umfassen, wobei der dritte Druckbehälter mit dem ersten Druckbehälter zum Befüllen des ersten Druckbehälters mit Brennstoff aus dem dritten Druckbehälter fluidverbindbar ist. Vorteilhaft hieran ist, dass das sogenannte Blow-Off-Gas, das gezielt aus dem zweiten Druckbehälter des Anhängers abgeblasen wird, um den Druck des Brennstoffs im zweiten Druckbehälter trotz Wärmeeintrags von der Umgebung unterhalb eines maximalen Betriebsdrucks des zweiten Druckbehälters zu halten, im dritten Druckbehälter gesammelt werden kann und nach dem Ankoppeln des Zugfahrzeugs an den Anhänger in den ersten Druckbehälter geführt werden kann. Somit kann das Blow-Off-Gas des zweiten Druckbehälters des Anhängers zum Antreiben des Zugfahrzeugs verwendet werden. Dies senkt den Brennstoffverbrauch.
  • Ist das Zugfahrzeug während des Blow-Off-Vorgangs an den Anhänger angekoppelt, kann auch eine direkte Befüllung des ersten Druckbehälters aus dem zweiten Druckbehälter bzw. dem kryogenen Drucktank erfolgen.
  • In der DE 10 2016 203 200 ist ein Betankungsverfahren beschrieben, bei dem der zweite (kryogene) Druckbehälter im Anhänger zunächst mit kryogenem Brennstoff bzw. Wasserstoff abgekühlt wird, indem der Brennstoff bzw. Wasserstoff durch den zweiten Druckbehälter geführt wird. Der sich dadurch erwärmte Brennstoff bzw. Wasserstoff wird im ersten („warmen“) Druckbehälter im Zugfahrzeug gespeichert. Dadurch kann der zweite (kryogene) Druckbehälter im Betrieb immer warm gefahren werden (d.h. der zweite Druckbehälter wird während der Fahrt stark bzw. maximal erwärmt, um dem Druckbehälter möglichst viel Brennstoff bzw. Wasserstoff zu entnehmen) und kryogen betankt werden (d.h. der zweite Druckbehälter wird abgekühlt, um die maximale bzw. größtmögliche Menge an Brennstoff/Gas aufnehmen und speichern zu können). Somit kann die Reichweite unabhängig von der Temperatur des zweiten (kryogenen) Druckbehälters stark erhöht bzw. maximiert werden. Das in der DE 10 2016 203 200 beschriebene Vorkühlungsverfahren kann bei dem vorliegenden System bzw. dem vorliegenden Verfahren angewendet werden, wobei das durch das Durchführen durch den zweiten Druckbehälter und Abkühlen des zweiten Druckbehälters erwärmte Gas/Brennstoff in den ersten Druckbehälter geführt und darin gespeichert wird.
  • Insbesondere wird die Aufgabe auch durch ein Verfahren zum Befüllen eines ersten Druckbehälters zum Speichern eines Brennstoffs, insbesondere von Wasserstoff, eines Zugfahrzeugs, insbesondere einer Zugmaschine, gelöst, wobei der erste Druckbehälter mit Brennstoff aus einem zweiten Druckbehälter eines an das Zugfahrzeug angekoppelten Anhängers befüllt wird.
  • Ein Vorteil dieses Verfahrens ist, dass das Zugfahrzeug ein geringes Gewicht aufweist, da ein Druckbehälter mit nur geringer/dünner Wärmeisolierung bzw. keiner Wärmeisolierung in dem Zugfahrzeug verwendet werden kann (z.B. ein sogenannter warmer Druckbehälter), und gleichzeitig das Zugfahrzeug das Zugfahrzeug-Anhänger-Gespann über weite Strecken ohne Wiederbefüllen des Zugfahrzeug-Anhänger-Gespann bewegen kann, d.h. eine große Reichweite hat. Zudem kann der erste Druckbehälter besonders klein sein bzw. ein besonders geringes Volumen aufweisen. Dies senkt den Brennstoffverbrauch des Zugfahrzeugs, wenn dieses allein bewegt wird. Weiterhin ist vorteilhaft, dass das Zugfahrzeug auch bewegt werden kann, ohne dass das Zugfahrzeug mit dem Anhänger gekoppelt bzw. mit diesem verbunden ist. Dies erhöht die Flexibilität erheblich. Zudem erlaubt es den technisch einfachen Wechsel des Zugfahrzeugs gegen ein anderes baugleiches oder bauähnliches Zugfahrzeug, da beide Zugfahrzeuge ohne Kopplung mit dem Anhänger unabhängig bewegt werden können.
  • Der Brennstoff bei dem Verfahren kann ein bei Standardbedingungen für Temperatur und Druck (STP) gasförmiger Brennstoff sein. Die Standardbedingungen für Temperatur und Druck (STP; standard temperature and pressure) sind eine Temperatur von 0 °C und ein Druck von 1,000 bar.
  • Muss bzw. soll das Zugfahrzeug alleine (d.h. ohne angekoppelten Anhänger), z.B. bei einer Überführungsfahrt, über eine weite Strecke bewegt werden, kann anstatt des Anhängers/Aufliegers ein kryogener oder warmer (d.h. nicht-kryogener) Zusatztank bzw. Zusatzdruckbehälter temporär an bzw. in dem Zugfahrzeug installiert werden. Der Brennstoff aus dem Zusatztank kann über eine Kupplung dem ersten Druckbehälter des Zugfahrzeugs oder direkt der Brennstoffzelle des Zugfahrzeugs zugeführt werden.
  • Der erste Druckbehälter bei dem Verfahren kann ein nicht-kryogener Druckbehälter sein. Ein Vorteil hiervon ist, dass Zugfahrzeug noch leichter ausgebildet sein kann. Darüber hinaus ist ein nicht-kryogener Druckbehälter kostengünstig.
  • Der zweite Druckbehälter bei dem Verfahren kann ein kryogener Druckbehälter sein. Ein Vorteil hiervon ist, dass besonders viel Brennstoff in dem zweiten Druckbehälter gespeichert werden kann. Folglich weist das Zugfahrzeug-Anhänger-System eine besonders große Reichweite auf.
  • Der erste Druckbehälter kann teilweise befüllt werden bzw. mit einer Mindestmenge an Brennstoff (die eine vorgegebene Mindestreichweite des Zugfahrzeugs ermöglicht, z.B. 20 km) befüllt werden, sobald der Anhänger an das Zugfahrzeug angekoppelt wurde. Hierdurch wird sichergestellt, dass das Zugfahrzeug sobald wie möglich mit Brennstoff aus dem Anhänger versorgt wird. Dies erhöht die Mobilitätszuverlässigkeit des Zugfahrzeug-Anhänger-Gespanns.
  • Das Befüllen des ersten Druckbehälters kann stattfinden, wenn ein Abkopplungsvorgang des Anhängers von dem Zugfahrzeug gestartet wird. Ein Vorteil hiervon ist, dass erst nachdem Brennstoff aus dem ersten Druckbehälter entnommen wurde, um das Zugfahrzeug anzutreiben, der erste Druckbehälter mit Brennstoff aus dem zweiten Druckbehälter befüllt wird. Somit wird der erste Druckbehälter so spät wie möglich bzw. nötig mit Brennstoff aus dem zweiten Druckbehälter befüllt. Dadurch wird solange wie möglich bzw. soviel Volumen bzw. Platz im ersten Druckbehälter zum Aufnehmen von sogenannten Blow-Off-Gas aus dem zweiten Druckbehälter (d.h. Gas, das aufgrund eines Wärmeeintrags in den zweiten Druckbehälter und dadurch verursachten Überdrucks in dem zweiten Druckbehälter, abgeblasen werden muss) frei gelassen bzw. entsprechendes Volumen ist vorhanden, so dass möglichst wenig Blow-Off-Gas aus dem zweiten Druckbehälter an die Umgebung abgegeben werden muss. Bei einer früheren Befüllung des ersten Druckbehälters steht noch nicht fest, wieviel Blow-Off-Gas des zweiten Druckbehälters in dem ersten Druckbehälter aufgenommen werden muss.
  • Bei dem Befüllen des ersten Druckbehälters kann der Brennstoff durch den zweiten Druckbehälter zum Abkühlen des zweiten Druckbehälters geführt werden, und der durch den zweiten Druckbehälter geführte und durch die Abkühlung des zweiten Druckbehälters erwärmte Brennstoff kann in den ersten Druckbehälter geführt und in dem ersten Druckbehälter gespeichert werden. Hierdurch kann der zweite Druckbehälter (beim Befüllen bzw. unmittelbar vor dem Befüllen des zweiten Druckbehälters von außen, z.B. an einer Tankstelle) technisch einfach gekühlt werden und das zur Kühlung verwendete Gas/Brennstoff wird nicht an die Umgebung abgegeben, sondern das zur Kühlung verwendete Gas/Brennstoff wird gespeichert und kann genutzt werden.
  • Der erste Druckbehälter kann mit Brennstoff aus dem zweiten Druckbehälter befüllt werden, wenn der Druck des Brennstoffs in dem zweiten Druckbehälter einen Druckwert übersteigt. Der Druckwert ist ein festgelegter Druckwert, bei dem Brennstoff aus dem zweiten Druckbehälter abgegeben wird (sogenannter Blow-Off, um z.B. ein Bersten oder strukturelle Schäden zu verhindern). Das sogenannte Blow-Off Gas wird hierbei in den ersten Druckbehälter geführt und kann (z.B. von der Brennstoffzelle) verwendet werden und wird nicht an die Umgebung abgeblasen. Der Blow-Off findet vor allem statt, wenn das Zugfahrzeug-Anhänger-System bzw. -Gespann (länger) geparkt wird.
  • Der erste Druckbehälter kann extern, d.h. von außerhalb des Zugfahrzeug-Anhänger-Systems (z.B. einer Tankstelle), mit (warmen) Brennstoff befüllt werden bzw. befüllbar sein.
  • Das Zugfahrzeug kann ein PKW oder ein Nutzfahrzeug, z.B. ein LKW, eine Sattelzugmaschine, ein Bus, ein Kastenwagen, ein Pritschenwagen, ein Kleintransporter oder ein Traktor, sein.
  • Die hier offenbarte Technologie betrifft einen Druckbehälter zur Speicherung von Brennstoff für ein Kraftfahrzeug. Der Druckbehälter kann in einem Kraftfahrzeug eingesetzt werden, das beispielsweise mit komprimiertem („Compressed Natural Gas“ = CNG) oder verflüssigtem (LNG) Erdgas oder mit Wasserstoff betrieben wird, oder in einem Anhänger. Ein solcher Druckbehälter kann beispielsweise ein kryogener Druckbehälter (CcH2) oder ein Hochdruckgasbehälter (CGH2) sein.
  • Hochdruckgasbehältersysteme (CGH2-Systeme) sind ausgebildet, im Wesentlichen bei Umgebungstemperaturen Brennstoff (z.B. Wasserstoff) dauerhaft bei einem max. Betriebsdruck (auch maximum operating pressure oder MOP genannt) von über ca. 350 barü (= Überdruck gegenüber dem Atmosphärendruck), ferner bevorzugt von über ca. 500 barü und besonders bevorzugt von über ca. 700 barü zu speichern.
  • Das kryogene Druckbehältersystem (CcH2-System) umfasst einen kryogenen Druckbehälter. Der kryogene Druckbehälter kann Brennstoff im flüssigen oder überkritischen Aggregatszustand speichern. Als überkritischer Aggregatszustand wird ein thermodynamischer Zustand eines Stoffes bezeichnet, der eine höhere Temperatur und einen höheren Druck als der kritische Punkt aufweist. Der kritische Punkt bezeichnet den thermodynamischen Zustand, bei dem die Dichten von Gas und Flüssigkeit des Stoffes zusammenfallen, dieser also einphasig vorliegt. Während das eine Ende der Dampfdruckkurve in einem p-T-Diagramm durch den Tripelpunkt gekennzeichnet ist, stellt der kritische Punkt das andere Ende dar. Bei Wasserstoff liegt der kritische Punkt bei 33, 18 K und 13,0 bar. Ein kryogener Druckbehälter ist insbesondere geeignet, den Brennstoff bei Temperaturen zu speichern, die deutlich unter der Betriebstemperatur (gemeint ist der Temperaturbereich der Fahrzeugumgebung, in dem das Fahrzeug betrieben werden soll) des Kraftfahrzeuges liegen, beispielsweise mind. 50 Kelvin, bevorzugt mindestens 100 Kelvin bzw. mindestens 150 Kelvin unterhalb der Betriebstemperatur des Kraftfahrzeuges (i.d.R. ca. –40°C bis ca. +85°C). Der Brennstoff kann beispielsweise Wasserstoff sein, der bei Temperaturen von ca. 34 K bis 360 K im kryogenen Druckbehälter gespeichert wird. Der kryogene Druckbehälter kann insbesondere einen Innenbehälter umfassen, der ausgelegt ist für max. Betriebsdrücke (MOPs) bis ca. 350 barü (= Überdruck gegenüber dem Atmosphärendruck), bevorzugt bis ca. 500 barü, und besonders bevorzugt bis ca. 700 barü. Im Innenbehälter ist der Brennstoff gespeichert. Der Außenbehälter schließt den Druckbehälter bevorzugt nach außen hin ab. Bevorzugt umfasst der kryogene Druckbehälter ein Vakuum mit einem Absolutdruck im Bereich von 10–9 mbar bis 10–1 mbar, ferner bevorzugt von 10–7 mbar bis 10–3 mbar und besonders bevorzugt von ca. 10–5 mbar, dass zumindest bereichsweise zwischen dem Innenbehälter und dem Außenbehälter in einem evakuierten (Zwischen)Raum bzw. Vakuum V angeordnet ist. Die Speicherung bei Temperaturen (knapp) oberhalb des kritischen Punktes hat gegenüber der Speicherung bei Temperaturen unterhalb des kritischen Punktes den Vorteil, dass das Speichermedium einphasig vorliegt. Es gibt also beispielsweise keine Grenzfläche zwischen flüssig und gasförmig.
  • Die hier offenbarte Technologie wird nun anhand von Figuren erläutert. Es zeigen:
  • 1 eine schematische Ansicht einer ersten Ausführungsform des hier offenbarten Systems umfassend ein Zugfahrzeug und einen Anhänger;
  • 2 eine schematische Ansicht des Zugfahrzeugs aus 1; und
  • 3 eine schematische Ansicht des Anhängers aus 1.
  • 1 zeigt eine schematische Ansicht einer ersten Ausführungsform des hier offenbarten Zugfahrzeug-Anhänger-Systems umfassend ein Zugfahrzeug 10 und einen Anhänger 40. 2 zeigt eine schematische Ansicht des Zugfahrzeugs 10 aus 1. 3 zeigt eine schematische Ansicht des Anhängers 40 aus 1.
  • Das Zugfahrzeug-Anhänger-System weist ein Zugfahrzeug 10, insbesondere eine Zugmaschine, z.B. eine LKW-Zugmaschine, und einen Anhänger 40 auf. Der Anhänger 40 ist an das Zugfahrzeug 10 ankoppelbar bzw. mit dem Zugfahrzeug 10 derart verbindbar, dass der Anhänger 40 zusammen mit dem Zugfahrzeug 10 als Zugfahrzeug-Anhänger-Gespann 1 von dem Zugfahrzeug 10 bewegt bzw. gezogen werden können. Das Zugfahrzeug 10 wird mittels einer Brennstoffzelle angetrieben. Der Anhänger 40 weist keinen eigenen Antrieb auf. Der Anhänger 40 kann ein Sattelauflieger sein.
  • Das Zugfahrzeug 10 weist einen ersten Druckbehälter 20 auf. Die Brennstoffzelle des Zugfahrzeugs 10 wird mit Brennstoff aus dem ersten Druckbehälter 20 versorgt. Der erste Druckbehälter 20 kann insbesondere ein nicht-kryogener Druckbehälter sein. Der erste Druckbehälter 20 kann zum Speichern von CGH2 ausgebildet sein. Der erste Druckbehälter 20 kann ein sogenannter warmer Druckbehälter sein, d.h. der erste Druckbehälter 20 weist keine bzw. nur eine sehr geringe/dünne Wärmeisolierung auf. Daher weist der erste Druckbehälter 20 ein geringes Gewicht auf.
  • Weitere Vorteile hiervon sind, dass man den ersten Druckbehälter 20 (z.B. einen CGH2-Tank) zum Aufnehmen bzw. zur Speicherung des Blow-Offs aus dem zweiten Druckbehälter 50 in dem Anhänger 40 (z.B. ein großer CcH2-Tank) verwenden kann. Auch kann der erste Druckbehälter 20 zur Speicherung von CcH2-Gas, mit dem der zweite Druckbehälter 50 in dem Anhänger (CcH2-Anhängertank) vorgekühlt wurde, verwendet werden. Der erste Druckbehälter 20 (z.B. ein CGH2-Tank) kann daher kleiner als bisher aber für eine ausreichende Zugmaschinenreichweite dimensioniert werden.
  • Der Anhänger 40 weist einen zweiten Druckbehälter 50 auf. Der zweite Druckbehälter 50 ist ein kryogener Druckbehälter. Der zweite Druckbehälter kann zum Speichern von CcH2 ausgebildet sein. Der zweite Druckbehälter 50 kann insbesondere derart angebracht sein, dass die Wärmeisolierung des zweiten Druckbehälters 50 als Anfahrschutz dient.
  • Der zweite Druckbehälter 50 ist mit dem ersten Druckbehälter 20 fluidverbindbar. Die Fluidverbindung zwischen dem ersten Druckbehälter 20 und dem zweiten Druckbehälter 50 ist wieder lösbar, damit der Anhänger 40 von dem Zugfahrzeug 10 wieder abgekoppelt werden kann.
  • Der Anhänger 40 kann zudem einen dritten Druckbehälter 60 aufweisen, insbesondere einen nicht-kryogenen dritten Druckbehälter. Wenn aufgrund von Wärmeeintrag aus der Umgebung der Druck des Brennstoffs im zweiten Druckbehälter 50 über einen vorgegebenen Druckwert (z.B. den maximalen Betriebsdruck) des zweiten Druckbehälters 50 steigt, muss (schrittweise) Brennstoff abgeblasen werden. Dieser abgeblasene Brennstoff kann in dem dritten Druckbehälter 60 des Anhängers 40 zwischengespeichert werden, bevor der Brennstoff aus dem dritten Druckbehälter 60 in den ersten Druckbehälter 20 des Zugfahrzeugs 10 geführt wird. Da das Blow-Off-Gas nicht einfach an die Umwelt abgegeben wird, sondern zum Antreiben des Zugfahrzeugs 10 verwendet wird, wird Brennstoff gespart. Vorstellbar ist auch, dass der (Blow-Off-)Brennstoff aus dem dritten Druckbehälter 60 direkt der Brennstoffzelle des Zugfahrzeugs 10 zugeführt wird. Während des Parkens des Anhängers 40 wurde beispielsweise (Blow-Off-)Brennstoff aus dem zweiten Druckbehälter 50 in den dritten Druckbehälter 60 geführt und darin gespeichert. Nach dem erneuten Anfahren (und Ankoppeln des Anhängers 40) kann nun Brennstoff aus dem dritten Druckbehälter 60 direkt bzw. unmittelbar der Brennstoffzelle des Zugfahrzeugs 10 zugeführt werden. Auch kann Brennstoff aus dem zweiten Druckbehälter 50 direkt der Brennstoffzelle des Zugfahrzeugs 10 zugeführt werden.
  • Der erste Druckbehälter 20 (und der dritte Druckbehälter 60) trägt zur Gesamtreichweite des Zugfahrzeug-Anhänger-Gespanns 1 bei. Das Speichervolumen bzw. der maximale Brennstoff-Inhalt des ersten Druckbehälters 20 kann im Verhältnis zum Speichervolumen bzw. maximalen Brennstoff-Inhalt des zweiten Druckbehälters 50 klein sein. Z.B. kann das Verhältnis 1:10, 1:20, 1:50 oder 1:100 betragen.
  • Die vorhergehende Beschreibung der vorliegenden Erfindung dient nur zu illustrativen Zwecken und nicht zum Zwecke der Beschränkung der Erfindung. Im Rahmen der Erfindung sind verschiedene Änderungen und Modifikationen möglich, ohne den Umfang der Erfindung sowie ihrer Äquivalente zu verlassen.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Zugfahrzeug-Anhänger-Gespann
    10
    Zugfahrzeug
    20
    erster Druckbehälter
    40
    Anhänger
    50
    zweiter Druckbehälter
    60
    dritter Druckbehälter
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • EP 1546601 B1 [0002]
    • DE 102016203200 [0017, 0017]

Claims (11)

  1. Zugfahrzeug-Anhänger-System umfassend ein Zugfahrzeug (10), insbesondere eine Zugmaschine, und einen Anhänger (40), wobei das Zugfahrzeug (10) zum Ankoppeln des Anhängers (40) und Bewegen des Zugfahrzeug-Anhänger-Systems ausgebildet ist, wobei das Zugfahrzeug (10) einen ersten Druckbehälter (20) zum Speichern eines Brennstoffs, insbesondere von Wasserstoff, und der Anhänger (40) einen zweiten Druckbehälter (50) zum Speichern eines Brennstoffs, insbesondere von Wasserstoff, umfasst, wobei der zweite Druckbehälter (50) mit dem ersten Druckbehälter (20) zum Befüllen des ersten Druckbehälters (20) mit Brennstoff aus dem zweiten Druckbehälter (50) fluidverbindbar ist.
  2. System nach Anspruch 1, wobei der erste Druckbehälter (20) ein nicht-kryogener Druckbehälter ist.
  3. System nach Anspruch 1 oder 2, wobei der zweite Druckbehälter (50) ein kryogener Druckbehälter ist.
  4. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der zweite Druckbehälter (50) derart in oder an dem Anhänger (40) angeordnet ist, dass die Wärmeisolierung des zweiten Druckbehälters (50) als Anfahrschutz dient.
  5. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Anhänger (40) einen dritten Druckbehälter (60) zum Aufnehmen von abgeblasenem Brennstoff aus dem zweiten Druckbehälter (50) umfasst, wobei der dritte Druckbehälter (60) mit dem ersten Druckbehälter (20) zum Befüllen des ersten Druckbehälters (20) mit Brennstoff aus dem dritten Druckbehälter (60) fluidverbindbar ist.
  6. Verfahren zum Befüllen eines ersten Druckbehälters (20) zum Speichern eines Brennstoffs, insbesondere von Wasserstoff, eines Zugfahrzeugs (10), insbesondere einer Zugmaschine, wobei der erste Druckbehälter (20) mit Brennstoff aus einem zweiten Druckbehälter (50) eines an das Zugfahrzeug (10) angekoppelten Anhängers (40) befüllt wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei der erste Druckbehälter (20) ein nicht-kryogener Druckbehälter ist.
  8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, wobei der zweite Druckbehälter (50) ein kryogener Druckbehälter ist.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6–8, wobei das Befüllen des ersten Druckbehälters (20) stattfindet, wenn ein Abkopplungsvorgang des Anhängers (40) von dem Zugfahrzeug (10) gestartet wird.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 6–9, wobei bei dem Befüllen des ersten Druckbehälters (20) der Brennstoff durch den zweiten Druckbehälter (50) zum Abkühlen des zweiten Druckbehälters (50) geführt wird, der durch den zweiten Druckbehälter (20) geführte und durch die Abkühlung des zweiten Druckbehälters (50) erwärmte Brennstoff in den ersten Druckbehälter (20) geführt wird und in dem ersten Druckbehälter (20) gespeichert wird.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 6–10, wobei der erste Druckbehälter (20) mit Brennstoff aus dem zweiten Druckbehälter (50) befüllt wird, wenn der Druck des Brennstoffs in dem zweiten Druckbehälter (50) einen Druckwert übersteigt.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP1546601B1 (de) 2002-09-27 2007-08-08 The Regents Of the University of California Leichter, mit kryogenen stoffen kompatibler druckbehälter zur speicherung von fahrzeugkraftstoff
DE102016203200A1 (de) 2016-02-29 2017-08-31 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren zum Abkühlen eines ersten kryogenen Druckbehälters

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