DE102017111500B4 - Anordnung von druckbehältern zum speichern von komprimiertem gas - Google Patents

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Abstract

Anordnung von Druckbehältern zum Speichern von komprimiertem Gas, umfassend:mindestens einen Typ-4-Druckbehälter (14); gekennzeichnet durchmindestens einen Typ-1-Druckbehälter (11) in Fluidkommunikation mit dem mindestens einem Typ-4-Druckbehälter (14), wobei eine Metallwand des mindestens einen Typ-1-Druckbehälters (11) einen Typ-1-thermischen Leitwert aufweist, der größer ist als ein Typ-4-thermischer Leitwert des mindestens einen Typ-4-Druckbehälters (14);wobei der mindestens eine Typ-1- Druckbehälter (11) gedacht ist zum Ableiten einer ausreichenden Menge von Druckarbeitswärme zum Verhindern, dass ein beliebiger Abschnitt der Anordnung von Druckbehältern 82 Grad Celsius überschreitet, wenn die Anordnung mit einer durchschnittlichen Schnell-Füll-Strömungsrate von mindestens 4 GGE (Benzin-Gallone-Equivalent) pro Minute für eine Schnell-Füll-Strömungsdauer eines Produktes von fünf Minuten und einem Verhältnis einer Anordnungs-Innenvolumens in US-Gallonen über 76 befüllt wird.

Description

  • Diese Erfindung betrifft eine Anordnung von Druckbehältern zum Speichern von komprimiertem Gas gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, wie sie der Art nach im Wesentlichen aus der EP 2 696 127 A1 bekannt ist.
  • Bezüglich des weitergehenden Standes der Technik sei auf die Druckschriften US 5 830 400 A und CN 2 416 338 Y verwiesen.
  • HINTERGRUND
  • Druckbehälter wie beispielsweise Gaslagerbehälter und hydraulische Speicher können zum Enthalten von Flüssigkeiten unter Druck verwendet werden. Einige Gaslagertanks werden auf einen Schwellenwertdruck aufgefüllt. Die Dichte von Gasen ist abhängig vom Druck und der Temperatur des Gases. Beispielsweise, an einem heißen Tag, dehnt sich das Gas aus und der Tank kann nur zu 75 % (oder weniger) des möglichen Volumens gefüllt werden. Beim Betanken wird das Gas in den Tank gepresst und die Temperatur innerhalb des Tanks erhöht sich. Als Beispiel kann in einem Hochdrucksystem der Tank bei einem Druck von etwa 3600 psi (≈ 248 bar) und einer mittleren Temperatur von etwa 50 °C (≈ 122 °F) gefüllt werden. Nach Betanken nimmt die Temperatur des Tanks ab (z. B. auf Umgebungstemperatur) und auch der Druck erniedrigt sich proportional. In einem Beispiel erniedrigt sich der Druck auf 3400 psi (≈ 234 bar) und dies entspricht einer thermodynamisch induzierten Unterbefüllung von etwa 6 %.
  • Gemäß ISO (International Organization for Standardisation) 11439-Zweite Ausgabe ist eine Gasflasche vom Typ-1-Aufbau ein Vollmetallzylinder. Ein Typ-2-Aufbau ist ein Band-umhüllter Zylinder mit einem Last-verteilenden Metall-Liner und einer Kompositverstärkung lediglich auf dem zylindrischen Teil. Ein Typ-3-Aufbau ist ein vollständig umhüllter Zylinder mit einem Last-verteilenden Metall-Liner und einer Kompositverstärkung sowohl am Zylinderteil als auch an den Domenden. Ein Typ-4-Aufbau ist ein vollständig umhüllter Zylinder mit einem lastfreien Verteilungsliner und Kompositverstärkung sowohl am Zylinderteil als auch an den Domenden.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Eine Anordnung von Druckbehältern zur Speicherung eines Gases zeichnet sich durch die Merkmale des Anspruchs 1 aus.
  • Figurenliste
    • 1 ist eine halbschematische perspektivische Ansicht eines Zylinders mit Abmessungen gekennzeichnet zur Verwendung mit hier bereitgestellten Beispielberechnungen thermischer Leitfähigkeit;
    • 2 ist eine halbschematische Querschnittsansicht eines Zylinders mit einer dreilagigen Wand zur Verwendung mit hier bereitgestellten Beispielberechnungen thermischer Leitfähigkeit;
    • 3 ist eine perspektivische Ansicht eines zylindrischen Behälters mit halbkugelförmigen Enden und einem umgebenden rechteckigen Quader mit Abmessungen gekennzeichnet zur Verwendung in einer exemplarischen Berechnung eines Verformungsfähigkeitsfaktors;
    • 4 ist eine halbschematische perspektivische Ansicht eines Beispiels einer Anordnung von Druckbehältern nach der vorliegenden Offenbarung;
    • 5 ist eine halbschematische perspektivische Ansicht eines Beispiels einer zweidimensionalen Anordnung von Druckbehältern in einer Umhüllung, wobei die Wand der Umhüllung nach der vorliegenden Offenbarung teilweise aufgebrochen ist;
    • 6 ist eine schematische Draufsicht eines Fahrzeugkofferraums, die ein Beispiel einer Anordnung von Druckbehältern darstellt, die miteinander verbunden und über Abschnitte des Kofferraums nach der vorliegenden Offenbarung verteilt sind;
    • 7 ist eine rückwärtige schematische Darstellung des Fahrzeugkofferraums, die ein Beispiel einer alternativen Anordnung einer Anordnung von Druckbehältern darstellt, die miteinander verbunden und über Abschnitte des Kofferraums nach der vorliegenden Offenbarung verteilt sind; und
    • 8 ist ein Diagramm, das Temperaturen eines sechzehnten Druckbehälters in einer Anordnung von Druckbehältern vergleicht, die durch Computersimulation der Wirksamkeit des Ersetzens von zwei Typ-4-Tanks durch Typ-1-Edelstahlbehälter nach der vorliegenden Offenbarung bestimmt wurden.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
  • Erdgasfahrzeuge sind mit fahrzeugeigenen Lagertanks ausgestattet. Einige Erdgasfahrzeuge sind mit Niederdrucksystemen ausgestattet und diese Systeme sind für Drücke bis zu etwa 750 psi (ca. 52 bar) zugelassen. In einem Beispiel sind die Niederdrucksysteme für Drücke von etwa 725 psi (ca. 50 bar) und darunter zugelassen. Beim Betanken ist der Behälter des Niederdrucksystemtanks ausgelegt zum Befüllen, bis der Tank einen Druck innerhalb des zugelassenen Bereichs aufweist. Andere Erdgasfahrzeuge sind mit Hochdrucksystemen ausgestattet und diese Systeme sind für Drücke im Bereich von etwa 3000 psi (ca. 207 bar) bis etwa 3600 psi (ca. 248 bar) ausgelegt. Ähnlich Niederdrucksystem-Vorratsbehälters ist der Behälter des Hochdrucksystem-Vorratsbehälters ausgelegt zum Befüllen, bis der Behälter einen Druck innerhalb des zugelassenen Bereichs aufweist. Da die Tanks der vorliegenden Offenbarung druckbefüllt werden können, kann der Begriff „Tank“ in der vorliegenden Offenbarung auch durch „Druckbehälter“ ausgetauscht sein.
  • Wie hierin verwendet meint Betanken die Einführung einer Menge an Erdgas in einen Behälter zum Erhöhen der Menge an Erdgas in dem Behälter. Betanken von Erdgasbehältern wird typischerweise durch Verbinden der Erdgasbehälter mit einer Hochdruckquelle erreicht. Der Brennstoff strömt von der Hochdruckquelle in den Erdgasbehälter. Wenn die Druckdifferenz zwischen der Quelle und dem Erdgasbehälter hoch ist, ist der Volumenstrom in der Regel höher, als wenn die Druckdifferenz klein ist. Bei sehr hohen Druckdifferenzen kann der Durchfluss durch die Schallgeschwindigkeit begrenzt sein. Dies kann als gedrosselte oder kritischen Strömung bezeichnet werden. Während der Erdgasbehälter sich füllt, reduziert sich die Druckdifferenz. Wenn die Druckdifferenz niedrig wird, verlangsamt sich die Strömungsrate. Wenn der Druck des Erdgases innerhalb des Behälters gleich dem Druck der Quelle wird, stoppt der Fluss. Jedoch ist es typisch, dass das Betanken beendet wird, bevor der Tank tatsächlich den Quellendruck erreicht. Typischerweise wird Betanken beendet, wenn der Tank einen Zieldruck erreicht, der etwas niedriger als der Quellendruck ist. In manchen Fällen kann das Betanken abgebrochen werden, wenn der Durchsatz auf einen Solldurchsatz fällt. In manchen Fällen kann der Durchfluss durch einen Durchflussmesser gemessen werden, in anderen Fällen kann der Durchfluss nach einem von dem Fluss verursachten Rauschgeräusch geschätzt werden.
  • Abweichend von flüssigem Kraftstoff kann sich Erdgas ausdehnen und zusammenziehen, was wesentlich von dem Druck und der Temperatur abhängig ist. Beispielsweise wird sich an einem heißen Tag das Gas ausdehnen und der Tank sich möglicherweise nur bis zu 75 % (oder weniger) seines möglichen Volumens (bezogen auf die Masse des Gases) füllen lassen. Beim Betanken des Erdgases in den Tank wird es komprimiert und die Temperatur des Erdgases im Innenraum des Tanks erhöht sich. Die verrichtete Arbeit zum Komprimieren des Gases erhöht die interne Energie des Gases. Die Erhöhung internen Energie führt teilweise zu einer Erhöhung der Temperatur des Gases. Als Beispiel kann der Tank in einem Hochdrucksystem bei einem Druck von etwa 3600 psi (ca. 248 bar) und bei einer Temperatur von etwa 50 °C (≈ 122°F) befüllt werden. Nach Betanken verringert sich die Temperatur des Tanks langsam (z. B. auf die Umgebungstemperatur) und der Druck fällt proportional zur Temperatur. In einem Beispiel fällt der Druck des Tanks auf 3400 psi (ca. 234 bar) und dies entspricht einer thermodynamisch induzierten Minderfüllung von etwa 6 %. Wie hier verwendet, entspricht eine thermodynamisch induzierte Minderfüllung dem Unterschied zwischen einer Masse Erdgas in einem Behälter und der Kapazität des Behälters. So können beispielsweise einige CNG-Behälter (compressed natural gas, komprimiertes Erdgas) mit 3600 psi (ca. 248 bar) bewertet werden. Wie hier verwendet, ist die Kapazität des CNG-Behälters, die mit 3600 psi (ca. 248 bar) bewertet wird, die Masse des Erdgases, die in dem Behälter bei 3600 psi und 15 °C (Grad Celsius) gespeichert wird.
  • Es gibt zwei Haupttypen von CNG-Betankungssystemen: Zeit-Füllen und Schnell-Füllen. Die konstruktiven Hauptunterschiede zwischen den beiden Systemen sind die Höhe der verfügbaren Speicherkapazität und die Größe des Kompressors. Diese Faktoren bestimmen die abgegebene Gesamtkraftstoffmenge und die zum Bereitstellen des CNG benötigte Zeit.
  • Schnell-Füll-Stationen empfangen Kraftstoff aus einer lokalen Versorgungsleitung mit niedrigem Druck und verwenden dann am Ort einen Kompressor zum Komprimieren des Gases auf einen hohen Druck. Sobald komprimiert, fließt das CNG zu Lagerbehältern und steht damit für Schnell-Füllen bereit. Tankzeit an einer Schnell-Füllstation ist etwa gleich der Betankungszeit mit Benzin an einer konventionellen Tankstelle - weniger als fünf Minuten für einen 20-GGE-Behälter. CNG an Schnell-Füllstationen kann in den Lagerbehältern bei hohem Servicedruck (4300 psi, ca. 296 bar) gespeichert werden.
  • Einige Erdgas-Füllstationen werden als Ultraschnell-Füllstationen bezeichnet. Ultraschnell-Füllstationen sind für große Fahrzeuge mit sehr großen Tanks zum Begrenzen der Füllzeiten auf etwa gleich große Zeiten wie für das Befüllen großer Dieselbehälter gedacht. Es ist selbstverständlich, dass eine schnellere Befüllung zu einem schnelleren Ansammeln von Kompressionswärme im Tank führt, wodurch sich die Temperaturen im Behälter erhöhen. Beispiele der vorliegenden Offenbarung können zum Ableiten der Wärme im Zusammenhang mit Ultraschnell-Füllanlagen bemessen sein.
  • Bei einer Zeit-Füllstation liefert eine Kraftstoffleitung von einer Versorgungsstation Kraftstoff mit niedrigem Druck an einen Kompressor. Anders als an Schnell-Füllstationen werden Fahrzeuge an Zeit-Füllstationen direkt aus dem Kompressor befüllt, nicht von druckbeaufschlagtem in Behältern gespeichertem Kraftstoff. Obwohl ein kleiner Pufferbehälter vorhanden sein kann, ist der Puffertank nicht groß genug nicht zum Befüllen des Tanks in einem Fahrzeug. Der Zweck des Puffertanks ist es, den Verdichter nicht abschalten zu lassen und unnötigen Stromverbrauch und zusätzlichen Verschleiß am Kompressor zu vermeiden.
  • Die Zeit für eine Betankung eines Fahrzeugs an einer Zeit-Füllstation hängt ab von der im Fahrzeug vorhandenen Zahl von Behältern, die gleichzeitig befüllt werden können, der Kompressorgröße und der Größe des Pufferspeichers. Das Füllen von Fahrzeugen kann einige Minuten bis zu vielen Stunden dauern. Tanken an einer Zeit-Füllstation kann zu einem geringeren Temperaturanstieg durch Kompression des Gases führen als Betanken mit einer Schnell-Füllstation.
  • Das US-National Institute of Standards and Technology (NIST) hat ein GGE (Benzin-Gallonen-Equivalent) von 5660 Pfund (ca. 2556 kg) Erdgas definiert. Das NIST verwendete eine US-Gallone, die äquivalent ist zu 3,78541 Litern. NIST hat auch ein GLE (Benzin-Liter-Equivalent) von 0,678 Kilogramm Erdgas bestimmt.
  • Man erkennt, dass die meisten vorhandenen Erdgas-Kraftstoffbehälter natürlich zu einem thermischen Gleichgewicht mit ihrer Umgebung nach dem zweiten Gesetz der Thermodynamik streben. Als solches wird, wenn ein Tank nicht vollkommen isoliert ist, dieser eventuell durch Strahlung, Konvektion und Wärmeleitung abkühlen, bis das thermische Gleichgewicht mit der Umgebung erreicht ist. Jedoch kühlen manche Erdgas-Kraftstoffbehälter viel schneller ab als andere.
  • Die Geschwindigkeit der Wärmeübergang durch eine Wandung eines Erdgas-Kraftstoffbehälters wird durch den thermischen Leitwert C der Wand beeinflusst. Die Definition des thermischen Leitwerts C ist in der Technik teilweise unterschiedlich. Wie hier verwendet, meint thermischer Leitwert die Fähigkeit einer Wand zum Übertragen von Wärme pro Zeiteinheit bei einer gegebenen Flächeneinheit der Wand und einem Temperaturgradienten durch eine Dickeneinheit der Wand. Er wird in Watt pro Grad Kelvin (W/K) gemessen. Der thermische Leitwert C einer Wand wird maßgeblich durch die Wärmeleitfähigkeit k des Wandmaterials und des Aufbaus (d. h. Dicke, Oberfläche usw.) der Wand gemessen. Wie der thermische Leitwert C ist die Definition der Wärmeleitfähigkeit k in der Technik unterschiedlich. Wie hier verwendet meint Wärmeleitfähigkeit k die Wärmemenge (Q) übertragen durch eine Dickeneinheit (Δx) in einer Richtung senkrecht zu einer Oberflächen-Flächeneinheit (A) aufgrund einer Temperaturgradient-Einheit (ΔT) unter stationären Bedingungen und wenn die Wärmeübertragung nur vom Temperaturgradient abhängt. Die Einheit der Wärmeleitfähigkeit k sind Watt pro Meter pro Grad Kelvin (W/(m . K)). Somit ist der thermische Leitwert C einer Wand aus einem einzigen Material der Quotient aus thermischer Wärmeleitfähigkeit k des Materials geteilt durch die Dicke der Wand für eine Einheit der Fläche der Wandung.
  • Beispielsweise ist eine Wand aus rostfreiem Stahl mit einer Dicke von zwei Zentimetern betrachtet. Die Wärmeleitfähigkeit k von Edelstahl ist etwa 20 W/(m · K), sodass der thermische Leitwert C eine Flächeneinheit der Edelstahlwand etwa 20 W/(m · K) 1 m2 ÷ 0,02 m = 1000 W/K beträgt. Zum Vergleich weist eine Verbundwerkstoffwandung mit einer Hytrel®-Auskleidung insgesamt eine Wärmeleitfähigkeit von ca. 0,1 W/(m · K) auf. Wie hier verwendet ist die gesamte Wärmeleitfähigkeit die Wärmeleitfähigkeit einer Zusammensetzung von mindestens zwei Materialien. Die gesamte Wärmeleitfähigkeit ist zweckmäßig zur Analyse, sie erlaubt, eine Wand mit mehreren Schichten von Materialien als aus einem einzigen Material gefertigt anzusehen. Angenommen, dass die zusammengesetzte Wand in diesem Berechnungsbeispiel auch zwei Zentimeter dick ist, beträgt der thermische Leitwert für eine Flächeneinheit der zusammengesetzten Wand 0,1 W/(m · K)/(m · K) 1 m2 ÷ 0,02 m = 5 W/K. Somit weist die Wand aus Edelstahl im Berechnungsbeispiel 1000 W/K ÷5 W/K = 200-mal den thermischen Leitwert C der zusammengesetzten Wand auf.
  • Wenn die Wandung eine dicke zylindrische Wand ist, ist es nicht genau, die innen- oder außenliegende Fläche zur Bestimmung des absoluten thermischen Leitwerts Cabs zu verwenden. Wie hier verwendet meint absolute thermische Leitfähigkeit Cabs den thermischen Leitwert eines Objekts in W/K und ist vom thermischen Leitwert C, der W/K „für eine Flächeneinheit“ ist, unterschiedlich. Die Verwendung durchschnittlicher Werte (Alm) löst das Problem. Alm = 2π L(ro-ri) ÷ In(ro/ri) Eine Beispielberechnung des absoluten thermischen Leitwerts Cabs für ein Edelstahltanksegment folgt:
    • Außendurchmesser = 0,0383 m; Wandstärke = 5,35 mm; und Länge (L) = 0,75 m r o = 0,0383 m/2 = 0 ,0192 m; r i = 0,0192 m − 0 ,00535 m = 0 ,0139 m
      Figure DE102017111500B4_0001
       C a b s = k A Im ÷ ( r o − r i ) = k 2 π L ( r o − r i ) ÷ In ( r o / r i ) ÷ ( r o − r i ) = k 2 π L ÷ In ( r o / r i )
      Figure DE102017111500B4_0002
       C a b s _ = 20 W/ ( m ⋅ K ) 2 π 0 ,75 m ÷ In ( 0,0192 / 0,0139 )
      Figure DE102017111500B4_0003
       C a b s _ = 290 W/K − wobei diese keine Endeffekte beinhaltet .
      Figure DE102017111500B4_0004
  • Fouries Gesetz kann in Gleichungsform wie folgt geschrieben werden: Q = − k A Δ T ÷ Δ x
    Figure DE102017111500B4_0005
  • Für einen Zylinder mit einer Wandung aus einer einzelnen Schicht eines Materials wie in 1 beschrieben, mit folgenden Randbedingungen: Temperatur = Ti am Innenradius ri und Temperatur = To am Außenradius ro beträgt die übertragene Wärmemenge: Q = k 2 π L ( T i − T o ) ÷ In ( r o / r i )
    Figure DE102017111500B4_0006
  • Für einen dreischichtigen Zylinder wie in 2 veranschaulicht beträgt die übertragene Wärmemenge: Q = 2 π L ( T i − T o ) ÷ ( In ( r 2 / r i ) / k A + In ( r 3 / r 2 ) / k B + In ( r o / r 3 ) / k C )
    Figure DE102017111500B4_0007
  • Es ist selbstverständlich, dass, obwohl die vorstehend dargestellten Beispiele auf einer stationären Analyse beruhen und auf Annahmen, dass k unabhängig von der Temperatur ist und dass Endeffekte vernachlässigbar sind, der thermische Leitwert eines aktuellen Erdgaskraftstoffbehälters ähnlichen Einfluss auf die Wärmeübertragung unter instationären Bedingungen (d. h. beim Schnell-Füllen) ausübt. Daher wird ein Erdgaskraftstoffbehälter mit einem höheren thermischen Leitwert Wärme schneller als ein Erdgaskraftstoffbehälter mit einem niedrigeren thermischen Leitwert übertragen, wobei alles andere gleich ist.
  • Druckbehälter nach Beispielen der vorliegenden Offenbarung können anpassungsfähige Tanks sein. Wie hier verwendet meint „anpassungsfähig“, dass der Tank effizient den verfügbaren durch eine Oberfläche definierten Raum nutzt. Der verfügbare Raum kann ein unregelmäßiger Raum mit sich von einem Hauptraum erstreckenden Taschen sein. So kann beispielsweise ein Karosserieblech-Innenfläche oder eine Bodenfläche eines Fahrzeugs, die den verfügbaren Platz für einen Tank definieren, für ein ästhetisches Erscheinungsbild, Struktursteifigkeit oder anderen Gründen gebogen sein. Über Stützwangen, Erhebungen, Stege und andere Strukturformen können an dem Karosserieblech gebildet sein. In manchen Fällen kann ein einziger klassischer zylindrischer Druckgastank den Raum neben solchen Formen nicht effizient nutzen. Ein exemplarischer anpassungsfähiger Tank der vorliegenden Offenbarung kann in die Form des Karosserieblechs oder Boden, das/der den verfügbaren Raum mit einem minimalen ungenutzten Raum definiert. Als solches verwenden Beispielen der anpassungsfähigen Tanks der vorliegenden Offenbarung Raum effizienter als ein klassischer zylindrischer Druckgasbehälter. Ein einziger zylindrischer Behälter wird nicht als anpassungsfähiger Tank im Sinne der vorliegenden Offenbarung betrachtet, auch wenn der zur Verfügung stehende Platz zylindrisch ist, beispielsweise in einer Rakete. Wie hier verwendet, meint anpassungsfähig nicht, dass der Behälter des Zylinders elastisch ist und dabei elastisch den zur Verfügung stehenden Raum wie ein in einem Kasten aufgeblasener Gummiballon.
  • Anpassungsfähigkeit von Behältern kann durch Bestimmen eines Verformungsfähigkeitsfaktors verglichen werden. Wie hier verwendet, meint Verformungsfähigkeitsfaktor ein Verhältnis eines äußeren Tankvolumens geteilt durch ein umgebendes rechteckiges Quadervolumen. So kann beispielsweise die Verformungsfähigkeit des zylindrischen Behälters 18 dargestellt in 3 wie folgt berechnet werden: V T a n k = 4 3 π r E n d e 3 + π r E n d e 2 L
    Figure DE102017111500B4_0008
     V Q u a d e r = ( 2 r E n d e ) 2 ∗ ( 2 r E n d e + L )
    Figure DE102017111500B4_0009
     A n p a s s u n g s f a ¨ h i g k e i t = V T a n k V Q u a d e r ∗ 100 %
    Figure DE102017111500B4_0010
  • In einem Beispiel sei L = 37,25 Zoll; und rEnde = 8,1 Zoll. Anpassungsfähigkeit = 67 %
  • Weist der in 3 dargestellte Tank 0,5 Zoll (1,27 cm) dicke Wände und die Abmessungen rEnde und L wie oben angegeben auf, würde der Tank etwa 257 Ibs (117 kg) wiegen und ein internes Volumen von etwa 93 Litern aufweisen. In bestimmten Tankformen, beispielsweise einer Kugel (Verformungsfähigkeitsfaktor = 52 %) oder einem Kreiszylinder (Verformungsfähigkeitsfaktor = 78 %) ist der Verformungsfähigkeitsfaktor unabhängig von den tatsächlichen Abmessungen des Tanks. Der Verformungsfähigkeitsfaktor für einen zylindrischen Tank 18 mit halbkugelförmigen Enden 15 strebt danach, unabhängig von der Größe zu sein, wenn L viel größer ist als der Durchmesser 17. In 3 ist der Durchmesser 17 der gleiche wie 2rEnde. Daher strebt für Druckbehälter mit hohem Seitenverhältnis die Verformungsfähigkeit danach, von der Größe unabhängig zu sein. Wie hier verwendet, meint „Seitenverhältnis“ eines Druckbehälters ein Verhältnis der Länge L des Druckbehälters zum Durchmesser 17 des Druckbehälters. Anpassungsfähige Druckbehälter können möglicherweise Seitenverhältniswerte von mehr als etwa 10 aufweisen. In einigen Beispielen der vorliegenden Offenbarung kann das Seitenverhältnis des anpassungsfähigen Druckbehälters größer als 1440 sein.
  • Der für einen Erdgasgastank verfügbare Platz kann beispielsweise in einem Gepäckbereich oder Kofferraum eines Fahrzeugs vorhanden sein. Als solches ist der vom Erdgastank eingenommene Raum im Fahrzeug nicht für Ladegut verfügbar. Daher kann eine effiziente Verwendung des Platzes durch einen Erdgastank wünschenswert sein.
  • Ein Standard zum Messen nutzbaren Laderaums in einem Fahrzeug kann in SAE J1100, Überarbeitet 2005, Abschnitt 7, Ladungsabmessungen und Ladungsvolumenindizes gefunden werden. SAE J1100 fordert für Gepäckkapazitätsbestimmungen ein Einpassen einer Reihe von Standardgepäckstücken in dem Laderaum. Als solches verbleibt einiger „unbrauchbarer“ Raum zwischen den Standardgepäckstücken und den gebogenen Oberflächen der inneren Karosseriebleche, die den Gepäckraum definieren. Anderer Raum kann als unbrauchbar für Gepäck bestimmt werden, wenn eines der Standardgepäckstücke nicht in den Raum passt. Beispiele der vorliegenden Offenbarung können effizient verfügbaren Raum für Tanks zum Minimieren der Auswirkung des Tanks auf die Gepäckkapazität verwenden. Andere Beispiele der vorliegenden Offenbarung können effizient für Behälter verfügbaren Raum nutzen, um verfügbaren Platz für andere Zwecke zu gewinnen.
  • In den Beispielen der vorliegenden Offenbarung kann eine Anordnung 10 der seriell verbundene Druckbehälter 12 auch als segmentierter anpassungsfähiger Druckbehälter 22 bezeichnet werden. Jeder hintereinander geschaltete Druckbehälter 12 kann auch als Tanksegment 23 bezeichnet werden. 4 und 5 sind Beispiele von segmentierten anpassungsfähigen Druckbehältern 22. Ein segmentierter anpassungsfähiger Druckbehälter 22 der vorliegenden Offenbarung kann optisch einer Gliederwurst ähneln. Verbinderrohre 25 verbinden jedes Tanksegment 23 des segmentierten anpassungsfähigen Druckbehälters 22. Die Verbinderrohre 25 können flexibel sein und die Tanksegmente 23 können in einem Volumen für eine effiziente Verwendung des Raumes, wie in 5, 6 und 7 dargestellt, angeordnet werden.
  • Die Nachfülldynamik von einigen nicht anpassungsfähigen und halb anpassungsfähigen Druckbehältern mit Seitenverhältniswerten von weniger als oder gleich 3,6 wurde zuvor untersucht. Solche niedrigen Seitenverhältniswerte unterstützen ein gleichmäßiges Temperaturprofil im Tank, da durch Druckarbeit erhitztes In-Tank-Gas sich gut mit durch turbulentes Rezirkulieren kühlerem eingehenden Gas vermischt.
  • 4 ist eine halbschematische perspektivische Ansicht eines Beispiels einer Anordnung 10 von Druckbehältern 12 nach der vorliegenden Offenbarung. In den Beispielen der vorliegenden Offenbarung beinhaltet eine Anordnung 10 von Druckbehältern 12 zum Speichern eines Druckgases mindestens einen Typ-4-Druckbehälter 14 und mindestens einen Typ-1-Druckbehälter 11. Der mindestens eine Typ-1-Druckbehälter 11 steht in Fluidkommunikation mit mindestens einem Typ-4-Druckbehälter 14. Daher weist die Anordnung 10 der Druckbehälter 12 ein Minimum von zwei Druckbehältern 12 auf: einen Typ-4-Druckbehälter 14 und einen Typ-1-Druckbehälter 11.
  • In Beispielen der vorliegenden Offenbarung kann der mindestens eine Typ-4-Druckbehälter 14 eine Vielzahl von Typ-4-Druckbehältern 14 in serieller Fluidkommunikation sein. So können beispielsweise es drei Typ-4-Druckbehälter 14; 10 Typ-4-Druckbehälter 14; 30 Typ-4-Druckbehälter 14 oder eine beliebige Anzahl von Typ-4-Druckbehältern 14 in Reihe verbunden sein.
  • Desgleichen kann der mindestens eine Typ-1-Druckbehälter 11 eine Vielzahl von Typ-1-Druckbehältern 11 in serieller Fluidkommunikation sein. So können beispielsweise zwei Typ-1-Druckbehälter 11 vorhanden sein; 4 Typ-1-Druckbehälter 11; 10 Typ-1-Druckbehälter 11 oder jede beliebige Anzahl von Typ-1-Druckbehältern 11 in Reihe verbunden. Zum Maximieren des gewichtssparenden Potentials der Typ-4-Druckbehälter 14 kann die Anzahl der Typ-1-Druckbehälter 11 in der Anordnung 10 auf die kleinste Anzahl minimiert werden, die die Temperaturziele während des Nachfüllens erfüllen. In dem Beispiel, dass die nachstehend beschriebenen Computersimulations-Testergebnisse bereitstellt, hatte die Anordnung 10 14 Typ-4-Druckbehälter 14 und zwei Typ-1-Druckbehälter 11 mit einem Gesamtvolumen von 14 Litern.
  • Die Typ-4-Druckbehälter 14 können der Reihe nach Gas vor dem mindestens einen Typ-1-Druckbehälter 11 aufnehmen, wenn das Gas in die Anordnung 10 der Druckbehälter 12 eingeführt wird. Die Anordnung 10 des Druckbehälters 12 kann mit dem mindestens einen Typ-1-Druckbehälter 11 enden. Dies bedeutet, dass der mindestens eine Typ-1-Druckbehälter 11 der nachgeschaltetste Druckbehälter 12 in der Anordnung 10 während des Füllens ist. In anderen Beispielen können die Typ-1-Druckbehälter 11 in der Anordnung 10 verteilt sein und die Reihenfolge der Typ-4-Druckbehälter 14 mit Typ-1-Druckbehältern 11 unterbrechen. In Beispielen, wobei die Anordnung 10 der Druckbehälter 12 eine zweidimensionale Anordnung 20 wie in 5 dargestellt ist, können die Typ-1-Druckbehälter 11 an der Außenseite 21 der zweidimensionalen Anordnung 20 für maximale Hitzereflexion in die in die Umgebung angeordnet sein. Hier meint zweidimensional, dass die die Anordnung 20 mehr als eine Reihe und mehr als einer Spalte aufweist. Es ist selbstverständlich, dass Druckbehälter 12 in einer zweidimensionalen Anordnung 20 zum fluidischen Kommunizieren als einzelne Reihe verbunden sein können. Wie dargestellt in 5, kann in Beispielen der vorliegenden Offenbarung das Feld 10 in einer Umhüllung 40 angeordnet sein. Die Umhüllung 40 kann zum natürlichen Konvektionskühlen belüftet oder nicht belüftet sein. Die Umhüllung 40 kann kühle Luft oder ein anderes Kühlmittel beinhalten, das durch einen Lüfter oder eine Pumpe (nicht dargestellt) zwangsdurchströmt wird.
  • Eine metallische Wandung 16 des mindestens einen Typ-1- Druckbehälters 11 weist einen thermischen Leitwert auf, der größer ist als ein Typ-4-thermischer Leitwert des mindestens einen Typ-4-Druckbehälters 14. Wie hier verwendet, meint Typ-1-thermischer Leitwert den thermischen Leitwert, der dem Typ-1-Druckbehälter zugeordnet ist; und Typ-4-thermischer Leitwert meint den thermischen Leitwert, der dem Typ-4-Druckbehälter zugeordnet ist. „Typ 1“ und „Typ 4“ dienen zur Unterscheidung der jeweiligen thermischen Leitwerte, die den verschiedenen Typen der Druckbehälter zugeordnet sind. Somit werden „Typ 1“ und „Typ 4“ so verwendet, dass der Leser weiß, dass der thermische Leitwert des Typ-1-Behälters sich nicht auf den thermischen Leitwert der Typ-4-Behälter bezieht. „Typ 1“ und „Typ 4“ werden ähnlich zur Unterscheidung der jeweiligen Seitenverhältniswerte im Zusammenhang mit den verschiedenen Typen der Druckbehälter eingesetzt. „Art 1“ und „Typ 4“ werden ähnlich zur Unterscheidung der äußeren Durchmesser und Längen in Zusammenhang mit den verschiedenen Typen der Druckbehälter eingesetzt.
  • In Beispielen der vorliegenden Offenbarung kann der mindestens eine Typ-4-Druckbehälter 14 ein Typ-4-Seitenverhältnis größer oder gleich 10 aufweisen. Der mindestens eine Typ-1-Druckbehälter 11 kann auch ein Typ-1-Seitenverhältnis größer oder gleich 10 aufweisen. Wie dargestellt in 4, kann ein Typ-1-Druckbehälter 11 im Wesentlichen die gleichen äußeren Abmessungen wie der Typ-4-Druckbehälter 14 aufweisen, sodass ein Typ-1- Druckbehälter 11 direkt gegen einen Typ-4-Druckbehälter 14 in einer Anordnung 10 substituiert werden kann. Wie hierin verwendet, meint „im Wesentlichen die gleichen äußeren Abmessungen“, dass die Außenabmessungen die gleichen innerhalb der Fertigungstoleranzen sind. Die Wärmeaustauschfläche der Typ-4-Druckbehälter 14 und der Typ-1-Druckbehälter 11 sind die gleichen innerhalb der Fertigungstoleranzen. So können beispielsweise beide Arten der Druckbehälter glatte Zylinder sein oder beide können Rippen auf der Außenfläche haben. Jedoch wenden Beispiele der vorliegenden Offenbarung keine Rippen auf die Typ-1-Druckbehälter an, sofern es Rippen auf den Typ-4-Druckbehältern gibt. Beispielsweise ist ein Typ-1-Außendurchmesser 32 des mindestens einen Typ-1-Druckbehälters 11 gleich einem Typ-4-Außendurchmesser 34 des mindestens einen Typ-4-Druckbehälters 14 innerhalb der Fertigungstoleranzen. Im Beispiel ist eine Typ-1-Länge 33 des mindestens einen Typ-1- Druckbehälters 14 gleich einer Typ-4-Länge 35 des mindestens einen Typ-4-Druckbehälters 14 innerhalb der Fertigungstoleranzen. In anderen Beispielen kann der Typ-1-Druckbehälter 11 unterschiedliche äußere Abmessungen gegenüber dem Typ-4-Druckbehälter 14 in einer Anordnung 10 aufweisen.
  • Beispiele der vorliegenden Offenbarung ermöglichen in vorteilhafter Weise anpassungsfähige Druckbehälter mit hohen Seitenverhältnissen zum Niedrighalten der Temperatur, selbst wenn ein Schnell-Füll-System zum Betanken verwendet wird.
  • Die Erfinder der vorliegenden Offenbarung haben festgestellt, dass ineffizientes Mischen der Druckarbeitswärme während des Schnell-Füllens Tankinnentemperaturen erzeugt, die in Typ-4-Behältern mit großem Seitenverhältnis 85 °C lokal überschreiten.
  • Ineffizientes Mischen von Gas, das durch Druckarbeit in Typ-4-anpassungsfähigen Tanks mit großem Seitenverhältnis erwärmt wurde, kann zu einer ungleichmäßigen Innentank-Temperaturverteilung während des Nachfüllens führen. Einige vorhandene Typ-4-anpassungsfähige Behälter sind mit thermisch isolierenden Materialien hergestellt, die keine wirksame Wärmeabführung bewirken können. Örtlich kann die Temperatur Richtlinien für bestimmte verwendete Materialien in einigen Typ-4-Behältern überschreiten. In den Beispielen der vorliegenden Offenbarung werden einige der Typ-4-anpassungsfähigen Tanksegmente durch Edelstahl- oder Aluminium-Typ-1-Tanksegmente von ähnlicher Geometrie der Typ-4-anpassungsfähigen Tanksegmente ersetzt. Edelstahl hat eine thermische Leitfähigkeit von etwa 20 W/(m · K); und Aluminium hat eine thermische Leitfähigkeit von etwa 163 W/(m · K). In anderen Beispielen können die Typ-1-Behälter aus einem beliebigen Material sein, dass die Wärmeleitfähigkeit des mindestens einen Typ-1-Druckbehälters mindestens etwa 20 W/(m · K) beträgt.
  • Edelstahl- oder Aluminium-Typ-1-Druckbehälter können effizient Druckarbeitswärme mit viel höherer Geschwindigkeit ableiten als die Typ-4-Druckbehälter aus Hytrel®, Kevlar®, oder Kohlefaser. Die Edelstahl- oder Aluminium-Typ-1-Druckbehälter der vorliegenden Offenbarung können effizienter Druckarbeitswärme ableiten als Typ-4-Druckbehälter bei gleicher Volumenkapazität, Länge und Wandstärke. Es gibt zwei Mechanismen, die den Wirkungsgrad des Druckarbeitswärme-Ableitens erhöhen: Konvektion und Wand-Wärmekapazität. 1. Konvektion: Die höhere Wärmeleitfähigkeit eines Typ-1-Druckbehältermaterials ermöglicht der Außenfläche des Typ-1-Druckbehältermaterials, schneller aufzuheizen und damit mehr Wärme an die Umgebung durch natürliche Konvektion abzugeben; Q = hA (Tw-Tenv). Q= Wärmestrom pro Zeiteinheit. h= konvektiver Wärmeübergangskoeffizient, A= Oberflächenstrahlung, die vernachlässigbar ist. 2. Wand-Wärmekapazität: Wenn die Dicke der Wand konstant gehalten wird, dann hat eine Typ-1-Druckbehälterwand eine insgesamt höhere Wärmekapazität als die der Typ-4-Druckbehälterwand.
  • Ein Beispiel der vorliegenden Offenbarung wurde durch Computermodellieren unter Verwenden von COMSOL Multiphysics' turbulenten Strömungs- und Wärmeübertragungsmodulen getestet. Der simulierte segmentierte anpassungsfähige Tank hatte 16 Tanksegmente in Reihe zu einer 14-L-Kapazität geschaltet. Das Computermodell simulierte ein fünf Minuten schnelles Nachfüllen von 0 psig (Pfund-pro-Quadratzoll-Messuhr) auf 3600 psig. Die Grundlinie war ein segmentierter anpassungsfähiger Typ-4-Druckbehälter mit einem Hytrel®-Liner und einer geflochtenen Kevlar-® Außenverkleidung. Die Wärmeleitfähigkeit dieser Materialien ist etwa 0,1 W/ (m · K). Ein Beispiel der vorliegenden Offenbarung hatte die letzten zwei Segmente der Grundlinie ersetzt durch Typ-1-Edelstahlsegmente.
  • 8 ist ein Diagramm, das Temperaturen eines sechzehnten Druckbehälters in einer Anordnung 10 von Druckbehältern 12 vergleicht, wie sie durch Computersimulation der Wirksamkeit des Ersetzens zweier Typ-4-Druckbehälter 14 durch Typ-1-Druckbehälter 11 aus Edelstahl nach der vorliegenden Offenbarung bestimmt wurden. 8 zeigt Temperatur in °C gegenüber der Zeit in Sekunden. Zeit 0 ist der Beginn der Füllung des Tanks von 0 auf psig 3600 psig. Bezugszahl 27 gibt die mittlere Temperatur des sechzehnten Druckbehälters an, wenn die ersten 14 Druckbehälter in der Anordnung Typ-4-Druckbehälter mit jeweils einem Hytrel®-Liner und einer geflochtenen Kevlar® Außenverkleidung waren; die letzten beiden Druckbehälter 12 (schraffiert grau in 4) in der Anordnung waren Typ-1-Druckbehälter 11, die in dieser speziellen Simulation des Typ-1-Druckbehälters aus rostfreiem Stahl hergestellt wurden. Bezugszahl 28 gibt die mittlere Temperatur des sechzehnten Druckbehälters an, wenn die Anordnung vollständig aus Typ-4-Druckbehältern mit jeweils einem Hytrel®-Liner und einer geflochtenen Kevlar-® -Außenverkleidung bestand. Wie in 8 gezeigt, wurde die Spitzentemperatur des letzten Segments 30 durch Ersetzen der letzten beiden Typ-4-Segmente durch zwei Typ-1-Segmente von über 100 °C auf etwa 85 °C reduziert.
  • Basierend auf der Auswertung der 16 vorstehend beschriebenen Segmentmodelle haben die Erfinder der vorliegenden Offenbarung Folgendes bestimmt: Wenn die fünfzehnten und sechzehnten Segmente (schraffiert in 4) aus rostfreiem Stahl sind, dann wird die mittlere Temperatur des Gases im fünfzehnten und sechzehnten Segment um etwa 12 °C abgesenkt. Die größere gesamte Wärmekapazität der Edelstahlwand zählt für etwa 87 % dieser Differenz und verbesserte konvektive Verluste an die Umgebung zählt für etwa 13 %. Der relative Beitrag jedes Mechanismus (Konvektion, Wärmekapazität) hängt vom Typ-1-Tankwandmaterial (Stahl, Aluminium usw.) und der Tankwandstärke ab. Wenn zum Beispiel die Wand dünner ausgeführt ist, hätten konvektive Verluste höheren relativen Einfluss auf den gesamten Wärmeverlust durch das Gas. Es sollte erwähnt werden, dass Hytrel® eine höhere gravimetrische Wärmekapazität als Edelstahl hat; jedoch hat Edelstahl eine höhere volumetrische Wärmekapazität als Hytrel®. Somit spielt Wandstärke eine Rolle. In den Beispielen der vorliegenden Offenbarung können die Typ-1-Druckbehälter direkt gegen Typ-4-Druckbehälter basierend auf Verpackungsüberlegungen substituiert werden. Daher kann, um Kapazität und Verpackungsraum anzugleichen, die Wandstärke des Typ-1-Druckbehälters die gleiche wie die Wandstärke des Typ-4-Druckbehälters sein.
  • Die Ableitung von Druckarbeitswärme durch den mindestens einen Typ-1-Druckbehälter 11 senkt lokalisierte Temperaturübergänge in der Anordnung 10. So kann beispielsweise der mindestens eine Typ-1-Druckbehälter 11 zum Ableiten einer ausreichende Menge von Druckarbeitswärme zum Verhindern, dass ein Teil der Anordnung 10 der Druckbehälter 12 85 Grad Celsius überschreitet, verwendet werden, wenn die Anordnung 10 mit einer durchschnittlichen Schnell-Füll-Strömungsrate von mindestens 4 GGE (Benzin-Gallone-Equivalent) pro Minute für eine Schnell-Füll-Strömungsdauer eines Produktes von fünf Minuten und einem Verhältnis eines Anordnungs-Innenvolumens in US-Gallonen über 76 befüllt wird. Es ist selbstverständlich, dass am Beginn der Strömung die Strömungsrate höher sein kann (beispielsweise bis zu 8 GGE/Minute) und am Ende der Strömung die Strömungsrate rasch abklingt.
  • Eine niedrigere maximale Temperatur reduziert vorteilhafterweise thermische Belastung der Typ-4-Druckbehälter-14-Wandmaterialien für eine bessere Haltbarkeit und längere Tanklebensdauer. So kann beispielsweise Hytrel® chemische Stabilität bei erhöhter Temperatur in Gegenwart von Wasser verlieren; Wasser ist im Erdgas ein bekanntes Beiprodukt. Wasser kann zusammen mit erhöhten Temperaturen zu einer allmählichen Verschlechterung eines Hytrel®-Liners führen damit die Haltbarkeit und Lebensdauer eines Typ-4-Erdgasbehälters verringern.
  • In den Beispielen der vorliegenden Offenbarung wirkt jedes Typ-1-anpassungsfähige Tanksegment mit hohem Seitenverhältnis, das ein Typ-4-anpassungsfähiges Tanksegment mit hohem Seitenverhältnis ersetzt, als Kühlkörper. Die Typ-4-anpassungsfähigen Tanksegmente können als „primäre“ Tanksegmente bezeichnet werden, da der Großteil der Tanksegmente in dem segmentierten anpassungsfähigen Tank Typ-4-anpassungsfähige Tanksegmente sein können. Dementsprechend können die Typ-1-Tanksegmente hier als „sekundäre“ Tanksegmente bezeichnet werden.
  • Die sekundären Tanksegmente können ein Edelstahl-Typ-1-Tank oder ein beliebiger anderer Behälter mit einer gut wärmeleitenden Wand sein. Als Beispiel können die sekundären Tanksegmente Typ-1-Behälter aus kohlenstoffarmem Stahl oder Aluminium sein. SAE-1010-Stahl weist eine thermische Leitfähigkeit von etwa 59 W/(m · K) auf. 6061-T6-Aluminium weist eine thermische Leitfähigkeit von etwa 163 W/(m · K) auf.
  • Wie in 6 und 7 veranschaulicht beinhaltet die Anordnung 10 der Druckbehälter 12 nach Beispielen der vorliegenden Offenbarung Druckbehälter 12 angeordnet über einem Abschnitt eines Fahrzeugkofferraumes 24, der relativ weniger wahrscheinlich als ein mittlerer Abschnitt des Fahrzeugkofferraumes 24 verwendet wird (derart, dass das meiste des Volumens der Druckbehälter 12 den Abschnitt eines Fahrzeugkofferraumes 24 besetzt, der relativ weniger wahrscheinlich benutzt wird.) 7 zeigt ein Beispiel mit einer unterschiedlichen Anordnung von Druckbehältern 12. In diesem Beispiel, in dem ein Reserverad 26 unter dem Fahrzeugkofferraum-24-Boden abgelegt ist, befinden sich die Druckbehälter 12 an den Seiten und im Heckbereich des Fahrzeugkofferraumes 24. So können beispielsweise die Druckbehälter benachbart sein oder über den Scharnierbereich des Kofferraumdeckels hinausgehen (nicht dargestellt). Dies würde die besser zugänglichen Abschnitte des Fahrzeugkofferraumes 24 zur Verwendung offenlassen.
  • In einem anderen Beispiel sind die Druckbehälter 12 entlang des Unterbodens des Fahrzeugs angeordnet und lassen den gesamten Kofferraum 24 für den Bediener als Speicherraum offen. In einem weiteren alternativen Beispiel können die Druckbehälter 12 über jeden geeignete offenen Raum im Fahrzeug verteilt sein.
  • Es ist selbstverständlich, dass die hier bereitgestellten Bereiche den angegebenen Bereich und einen beliebigen Wert oder Unterbereich innerhalb des angegebenen Bereichs beinhalten. So sollte beispielsweise ein Bereich von etwa 0 psig bis etwa 3600 psig dahingehend interpretiert werden, dass er nicht nur die explizit angegebenen Grenzen von etwa 0 psig bis etwa 3600 psig, sondern auch Einzelwerte wie beispielsweise 100 psig, 500 psig, 1800 psig usw. und Abschnittbereiche wie von etwa 50 psig bis etwa 3200 psig und von 25 psig bis etwa 750 psig usw. beinhaltet. Weiterhin, wenn „etwa“ verwendet wird, um einen Wert zu beschreiben, ist dies in der Weise zu verstehen, dass geringfügige Variationen des angegebenen Wertes darin enthalten sind (bis zu +/- 10 %).

Claims (9)

  1. Anordnung von Druckbehältern zum Speichern von komprimiertem Gas, umfassend: mindestens einen Typ-4-Druckbehälter (14); gekennzeichnet durch mindestens einen Typ-1-Druckbehälter (11) in Fluidkommunikation mit dem mindestens einem Typ-4-Druckbehälter (14), wobei eine Metallwand des mindestens einen Typ-1-Druckbehälters (11) einen Typ-1-thermischen Leitwert aufweist, der größer ist als ein Typ-4-thermischer Leitwert des mindestens einen Typ-4-Druckbehälters (14); wobei der mindestens eine Typ-1- Druckbehälter (11) gedacht ist zum Ableiten einer ausreichenden Menge von Druckarbeitswärme zum Verhindern, dass ein beliebiger Abschnitt der Anordnung von Druckbehältern 82 Grad Celsius überschreitet, wenn die Anordnung mit einer durchschnittlichen Schnell-Füll-Strömungsrate von mindestens 4 GGE (Benzin-Gallone-Equivalent) pro Minute für eine Schnell-Füll-Strömungsdauer eines Produktes von fünf Minuten und einem Verhältnis einer Anordnungs-Innenvolumens in US-Gallonen über 76 befüllt wird.
  2. Anordnung von Druckbehältern nach Anspruch 1, wobei der Typ-1-thermische Leitwert mindestens 100-mal des Typ-4-thermischen Leitwerts beträgt.
  3. Anordnung von Druckbehältern nach Anspruch 1, wobei die Metallwand des mindestens einen Typ-1-Druckbehälters (11) aus Stahl, Edelstahl oder Aluminium gefertigt ist.
  4. Anordnung von Druckbehältern nach Anspruch 1, wobei der mindestens eine Typ-4-Druckbehälter (14) ein Typ-4-Seitenverhältnis von größer oder gleich 10 aufweist und wobei der mindestens eine Typ-1-Druckbehälter (11) ein Typ-1-Seitenverhältnis von größer oder gleich 10 aufweist.
  5. Anordnung von Druckbehältern nach Anspruch 1, wobei der mindestens ein Typ-4-Druckbehälter (14) eine Vielzahl von Typ-4-Druckbehälter (14) in Reihenfluidverbindung ist.
  6. Anordnung von Druckbehältern nach Anspruch 5, wobei der mindestens eine Typ-1-Druckbehälter (11) eine Mehrzahl von Typ-1-Druckbehältern (11) in Reihenfluidverbindung ist.
  7. Anordnung von Druckbehältern nach Anspruch 5, wobei die Typ-4-Druckbehälter (14) sequenziert sind zum Aufnehmen eines Gases vor dem Typ-1-Druckbehälter (11), wenn das Gas in die Anordnung der Druckbehälter eingeführt wird.
  8. Anordnung von Druckbehältern nach Anspruch 5, wobei die Anordnung der Druckbehälter mit mindestens einem Typ-1-Druckbehälter (11) abschließt.
  9. Anordnung von Druckbehältern nach Anspruch 1, wobei eine thermische Leitfähigkeit des mindestens einen Typ-1-Druckbehälters (11) von 20 W pro Meter pro Grad Kelvin bis 163 W pro Meter pro Grad Kelvin beträgt.
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