DE102020122482A1

DE102020122482A1 - Fluidspeichersystem und Verfahren zur Speicherung von Fluid

Info

Publication number: DE102020122482A1
Application number: DE102020122482.6A
Authority: DE
Inventors: Luis Arguelles Mendez; David Benjamin Käse; Elmar Beeh
Original assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Current assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority date: 2020-08-27
Filing date: 2020-08-27
Publication date: 2022-03-03

Abstract

Es wird ein Fluidspeichersystem bereitgestellt, umfassend eine Mehrzahl von Speicherelementen (12) zur Speicherung von flüssigem und/oder gasförmigem Fluid mit einem Speicherdruck oder Speicherdruckbereich, eine Fluidbereitstellungseinrichtung (14) zur Bereitstellung von Fluid mit einem Bereitstellungsdruck oder Bereitstellungsdruckbereich, wobei der Bereitstellungsdruck oder Bereitstellungsdruckbereich geringer ist als der Speicherdruck oder Speicherdruckbereich, die Fluidbereitstellungseinrichtung (14) mindestens ein Leitungselement (18) zur Bereitstellung des Fluids aufweist, das Fluidspeichersystem eine Mehrzahl von Verbindungselementen (16) zur Herstellung einer fluidwirksamen Verbindung zwischen den Speicherelementen (12) und dem mindestens einen Leitungselement (18) aufweist, und mindestens ein Ventilelement (26) zur Verringerung des Speicherdrucks oder Speicherdruckbereichs auf den Bereitstellungsdruck oder Bereitstellungsdruckbereich, und wobei einem Verbindungselement (16) jeweils mindestens ein Speicherelement (12) zugeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Fluidspeichersystem.
Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Speicherung von Fluid.
Aus der DE 10 2010 044 035 A1 ist ein System zur Versorgung einer mobilen Einrichtung mit einem gasförmigen Brennstoff bekannt, umfassend einen Aufnahmeraum in der mobilen Einrichtung, der mit einem Unterdruck beaufschlagbar ist, sowie eine Vielzahl von gleichartigen Speicherelementen, die in dem Aufnahmeraum anordenbar sind, wobei die Speicherelemente eine Wandung umfassen, die einen Innenraum umschließt, der mit dem gasförmigen Brennstoff befüllbar ist, wobei in der Wandung ein Druckregelungsventil angeordnet ist, über das eine Fluidverbindung zwischen dem Innenraum und dem das Speicherelement umgebenden Außenraum öffenbar und schließbar ist, und wobei das Druckregelventil ein Ausströmen des gasförmigen Brennstoffs aus dem Speicherelement bewirkt, wenn der Außendruck geringer ist als ein vorgegebener maximaler Außendruck.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein eingangs genanntes Fluidspeichersystem bereitzustellen, welches mit einer verringerten Anzahl an Komponenten herstellbar ist und welches eine erhöhte Volumeneffizienz zur Speicherung von Fluid aufweist.
Diese Aufgabe wird bei dem eingangs genannten Fluidspeichersystem erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Fluidspeichersystem eine Mehrzahl von Speicherelementen zur Speicherung von flüssigem und/oder gasförmigem Fluid mit einem Speicherdruck oder Speicherdruckbereich umfasst, eine Fluidbereitstellungseinrichtung zur Bereitstellung von Fluid mit einem Bereitstellungsdruck oder Bereitstellungsdruckbereich, wobei der Bereitstellungsdruck oder Bereitstellungsdruckbereich geringer ist als der Speicherdruck oder Speicherdruckbereich, die Fluidbereitstellungseinrichtung mindestens ein Leitungselement zur Bereitstellung des Fluids aufweist, das Fluidspeichersystem eine Mehrzahl von Verbindungselementen zur Herstellung einer fluidwirksamen Verbindung zwischen den Speicherelementen und dem mindestens einen Leitungselement aufweist, und mindestens ein Ventilelement zur Verringerung des Speicherdrucks oder Speicherdruckbereichs auf den Bereitstellungsdruck oder Bereitstellungsdruckbereich, und wobei einem Verbindungselement jeweils mindestens ein Speicherelement zugeordnet ist.
Bei der erfindungsgemäßen Lösung ist insbesondere ein einziges Verbindungselement mit einem oder mehreren Speicherelementen einerseits und mit dem mindestens einen Leitungselement andererseits fluidwirksam verbunden. Beispielsweise sind mehrere Speicherelemente, wie z.B. zwei oder vier Speicherelemente, mit einem Verbindungselement fluidwirksam verbunden. Es lässt sich dadurch insbesondere eine Gesamtanzahl an Verbindungselementen des Fluidspeichersystems reduzieren.
Durch eine verringerte Anzahl an Verbindungselementen ergibt sich ferner insbesondere ein verringerter Montage-und Materialaufwand zur Herstellung des erfindungsgemäßen Fluidspeichersystems.
Mit dem erfindungsgemäßen Fluidspeichersystem lassen sich Speicherelemente verschiedener Geometrie einsetzen. Durch eine geeignete Wahl der Geometrie der Speicherelemente lässt sich das Fluidspeichersystem an unterschiedliche räumliche Gegebenheiten anpassen und/oder es lässt sich eine Volumeneffizienz bei der Speicherung von Fluid in dem Fluidspeichersystem erhöhen.
Bei dem erfindungsgemäßen Fluidspeichersystem ist insbesondere eine Befüllung der Speicherelemente möglich, ohne dass ein Austausch der Speicherelemente erforderlich ist. Insbesondere lassen sich die Speicherelemente in montiertem Zustand an dem Fluidspeichersystem befüllen.
Beispielsweise beträgt der Bereitstellungsdruck mindestens 0,5 bar und/oder höchstens 10,0 bar.
Beispielsweise beträgt der Speicherdruck mindestens 10 bar und/oder höchstens 700 bar. Beispielsweise beträgt der Speicherdruck bei einem vollständig gefüllten Speicherelement ca. 700 bar.
Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass die Speicherelemente und/oder die Verbindungselemente als Gleichteile ausgeführt sind.
Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass mittels der Verbindungselemente eine fluidwirksame Verbindung zwischen den Speicherelementen und dem mindestens einen Leitungselement der Fluidbereitstellungseinrichtung herstellbar ist oder hergestellt ist.
Das Leitungselement ist oder umfasst beispielsweise ein Rohrelement zur Durchströmung mit Fluid.
Bei einer Ausführungsform sind ein erstes Leitungselement und mindestens ein weiteres Leitungselement vorgesehen, welches zu dem ersten Leitungselement quer und insbesondere senkrecht orientiert ist, wobei an dem mindestens einen weiteren Leitungselement die Verbindungselemente und/oder die Speicherelemente angeordnet sind.
Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass mindestens ein Ventilelement jeweils einem oder mehreren Verbindungselementen zugeordnet ist.
Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass das mindestens eine Ventilelement als Druckregelungselement und/oder als Druckminderungselement und/oder als Druckventil ausgebildet ist.
Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass das mindestens eine Ventilelement in ein jeweiliges Verbindungselement integriert ist. Beispielsweise sind ein oder mehrere Ventilelemente in ein jeweiliges Verbindungselement integriert. Beispielsweise umfasst ein Verbindungselement jeweils ein einziges Ventilelement oder mehrere Ventilelemente.
Alternativ oder zusätzlich ist es auch möglich, dass ein oder mehrere Ventilelemente an dem mindestens einen Leitungselement und/oder innerhalb eines Strömungsbereichs des Fluidbereitstellungssystems angeordnet sind.
Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass das mindestens eine Ventilelement ein von dem mindestens einen Verbindungselement separates und/oder getrenntes Element ist.
Beispielsweise ist ein an dem mindestens einen Leitungselement angeordnetes Ventilelement jeweils mehreren Verbindungselementen (z.B. drei Verbindungselementen) zugeordnet. Beispielsweise sind zwischen einander benachbarten Ventilelementen jeweils mehrere Verbindungselemente (z.B. drei Verbindungselemente) angeordnet.
Aus der nicht vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldung Nr. 10 2020 114 045.2 (Anmelder: Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V.; Anmeldetag: 26. Mai 2020) sind eine Druckregelungsvorrichtung und ein Verfahren zur Druckregelung bekannt. Hierauf wird ausdrücklich und vollinhaltlich Bezug genommen.
Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass die Verbindungselemente des Fluidspeichersystems mittels des mindestens einen Leitungselements der Fluidbereitstellungseinrichtung fluidwirksam und/oder mechanisch miteinander verbunden sind. Beispielsweise sind mehrere oder alle Verbindungselemente des Fluidspeichersystems mittels des mindestens einen Leitungselements fluidwirksam und/oder mechanisch miteinander verbunden. Es lässt sich dadurch beispielsweise mittels des mindestens einen Leitungselements Fluid in die Speicherelemente des Fluidspeichersystems einkoppeln und/oder Fluid aus den Speicherelementen des Fluidspeichersystems auskoppeln. Weiterhin lässt sich dadurch beispielsweise eine definierte Anordnung und/oder Ausrichtung der Speicherelemente zueinander und/oder bezüglich des mindestens einen Leitungselements realisieren.
Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass das einem Verbindungselement zugeordnete mindestens eine Speicherelement mit dem Verbindungselement fluidwirksam und/oder mechanisch verbunden ist.
Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass die Fluidbereitstellungseinrichtung eine Eingangseinrichtung zur Einkopplung von Fluid in das Fluidspeichersystem und/oder in die Speicherelemente aufweist. Es lässt sich dadurch Fluid in die Speicherelemente zur Speicherung einkoppeln.
Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass die Fluidbereitstellungseinrichtung eine Ausgangseinrichtung zur Auskopplung von Fluid aus dem Fluidspeichersystem aufweist. Es lässt sich dadurch in den Speicherelementen gespeichertes Fluid entnehmen.
Günstig kann es sein, wenn die Verbindungselemente jeweils mindestens einen Eingang aufweisen, welcher mit mindestens einem Speicherelement des Fluidspeichersystems fluidwirksam verbunden ist, und einen Ausgang, welcher mit dem mindestens einen Leitungselement fluidwirksam verbunden ist, wobei eine fluidwirksame Verbindung zwischen dem mindestens einen Eingang und dem Ausgang freigegeben ist, wenn ein Fluiddruck an dem Ausgang kleiner als ein erster Schwellenwert ist, und wobei eine fluidwirksame Verbindung zwischen dem Eingang und dem Ausgang gesperrt ist, wenn der Fluiddruck an dem Ausgang größer oder gleich einem zweiten Schwellenwert ist, wobei der zweite Schwellenwert größer als der erste Schwellenwert ist oder wobei der zweite Schwellenwert gleich dem ersten Schwellenwert ist.
Beispielsweise entspricht der erste Schwellenwert und/oder der zweite Schwellenwert dem Bereitstellungsdruck.
Insbesondere erfolgt eine Steuerung und/oder Regelung einer fluidwirksamen Verbindung zwischen dem Eingang und dem Ausgang mittels mindestens einem Ventilelement, welches dem Verbindungselement zugeordnet ist und/oder in das Verbindungselement integriert ist.
Beispielsweise betragen der erste Schwellenwert und/oder der zweite Schwellenwert ca. 0,5 bar.
Vorteilhaft kann es sein, wenn jeweils ein einziges Speicherelement einem einzigen Verbindungselement zugeordnet ist. Die Speicherelemente sind dann beispielsweise zylinderförmig und/oder als Zylindertanks ausgeführt. Es lässt sich dadurch das Fluidspeichersystem auf technisch besonders einfache Weise ausführen und/oder herstellen.
Günstig kann es sein, wenn die Fluidbereitstellungseinrichtung einen räumlich zusammenhängenden Strömungsbereich für Fluid aufweist, an welchen die Speicherelemente mittels der Verbindungselemente angekoppelt sind. Es lässt sich dadurch Fluid innerhalb dieses räumlich zusammenhängenden Strömungsbereichs mit dem Bereitstellungsdruck oder Bereitstellungsdruckbereich bereitstellen. Beispielsweise lässt sich mittels des räumlich zusammenhängenden Strömungsbereichs Fluid in die Speicherelemente einkoppeln und/oder aus den Speicherelementen auskoppeln.
Beispielsweise ist der Strömungsbereich der Fluidbereitstellungseinrichtung in dem mindestens einen Leitungselement ausgebildet und/oder mittels des mindestens einen Leitungselements ausgebildet. Beispielsweise sind die Speicherelemente mittels der Verbindungselemente an den Strömungsbereich der Fluidbereitstellungseinrichtung angekoppelt.
Vorteilhaft kann es sein, wenn ein oder mehrere Speicherelemente zumindest näherungsweise zylinderförmig und/oder als Zylindertank ausgebildet sind. Dadurch lässt sich Fluid mit einer besonders hohen Volumeneffizienz speichern.
Insbesondere kann es dann vorgesehen sein, dass die Speicherelemente quer und insbesondere senkrecht zu dem mindestens einem Leitungselement, mit welchem diese Speicherelemente verbunden sind, orientiert sind.
Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass ein oder mehrere Speicherelemente zumindest näherungsweise kugelförmig und/oder als Kugeltank ausgebildet sind. Dadurch lassen sich beispielsweise auf technisch einfache Weise mehrere Speicherelemente einem Verbindungselement zuordnen. Das Fluidspeichersystem lässt sich dadurch insbesondere räumlich flexibel ausgestalten und/oder an unterschiedliche räumliche Gegebenheiten anpassen.
Günstig kann es sein, wenn jeweils zwei Speicherelemente einem einzigen Verbindungselement zugeordnet sind. Es lässt sich dadurch insbesondere eine Anzahl an Verbindungselementen um die Hälfte reduzieren. Dadurch wird beispielsweise eine Anzahl an Verbindungsstellen zwischen den Speicherelementen und dem mindestens einen Leitungselement um die Hälfte reduziert.
Insbesondere kann es dann vorgesehen sein, dass ein Speicherelement jeweils mit einem Eingang des zugeordneten Verbindungselements fluidwirksam verbunden ist.
Vorteilhaft kann es sein, wenn jeweils vier Speicherelemente einem einzigen Verbindungselement zugeordnet sind. Es lässt sich dadurch eine Anzahl an Verbindungselementen und/oder Verbindungsstellen weiter reduzieren.
Insbesondere kann es dann vorgesehen sein, dass ein Speicherelement jeweils mit einem Eingang des Verbindungselements fluidwirksam verbunden ist.
Günstig kann es sein, wenn die Speicherelemente und/oder die Verbindungselemente zumindest abschnittsweise in einander benachbarten Reihen und/oder Spalten angeordnet sind, und/oder wenn die Speicherelemente und/oder die Verbindungselemente zumindest abschnittsweise gitterförmig angeordnet sind. Insbesondere lässt sich dadurch ein symmetrischer und/oder kompakter Aufbau des Fluidspeichersystems realisieren.
Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass die Speicherelemente und/oder das mindestens eine Leitungselement und/oder die Verbindungselemente zumindest näherungsweise in einer gemeinsamen Mittelebene angeordnet sind und/oder in einer gemeinsamen Mittelebene liegen. Insbesondere lässt sich dadurch ein flacher und kompakter Aufbau des Fluidspeichersystems realisieren.
Vorteilhaft kann es sein, wenn mehrere Speicherelemente jeweils einem einzigen Verbindungselement zugeordnet sind, und wenn diese Speicherelemente achsensymmetrisch und/oder ebenensymmetrisch bezüglich einer Längsmittelachse und/oder einer Längsmittelebene des mindestens einen Leitungselements angeordnet sind, an welches diese Speicherelemente mittels des Verbindungselements angekoppelt sind.
Günstig kann es sein, wenn eine Flächendichte einer Querschnittsfläche der Speicherelemente zumindest abschnittsweise mindestens 60% und insbesondere mindestens 65% und insbesondere mindestens 70% beträgt. Insbesondere lässt sich dadurch Fluid mit einer besonders hohen Volumeneffizienz speichern.
Beispielsweise sind kugelförmige Speicherelemente zumindest abschnittsweise hexagonal und/oder im Querschnitt als dichteste Kreispackung und/oder als dichte Kreisgitterpackung angeordnet.
Vorteilhaft kann es sein, wenn einem Verbindungselement jeweils mindestens eine Kombination von Speicherelementen zugeordnet ist, wobei die mindestens eine Kombination mehrere Speicherelemente aufweist, welche jeweils fluidwirksam miteinander verbunden sind. Dadurch lassen sich beispielsweise mehrere Speicherelemente mit einem bestimmten Eingang eines Verbindungselements fluidwirksam verbinden. Es lässt sich dadurch insbesondere eine Anzahl an Speicherelementen im Verhältnis zu einer Anzahl an Verbindungselementen und/oder zu einer Anzahl an Eingängen eines Verbindungselements reduzieren.
Beispielsweise sind einem Verbindungselement jeweils zwei Kombinationen von Speicherelementen zugeordnet sind.
Beispielsweise sind Kombinationen, welche jeweils einem einzigen Verbindungselement zugeordnet sind, jeweils achsensymmetrisch und/oder ebenensymmetrisch bezüglich einer Längsmittelachse und/oder einer Längsmittelebene des mindestens einen Leitungselements angeordnet, mit welchem die Kombinationen verbunden sind.
Insbesondere kann es dann vorgesehen sein, dass die Kombinationen eine gemeinsame Längsmittelachse aufweisen.
Bei den Kombinationen, welche dem Verbindungselement zugeordnet sind, kann es sich um gleichartige Kombinationen oder um unterschiedliche Kombinationen handeln.
Beispielsweise weisen die Kombinationen, welche dem Verbindungselement zugeordnet sind, gleich viele oder unterschiedlich viele Speicherelemente auf, welche jeweils Fluidwirksam miteinander verbunden sind.
Vorteilhaft kann es sein, wenn zueinander benachbarte Kombinationen von Speicherelementen jeweils an einander gegenüberliegende Leitungselemente angekoppelt sind. Es lässt sich dadurch beispielsweise eine hexagonale Anordnung der Speicherelemente und/oder eine Anordnung der Speicherelemente im Querschnitt als dichteste Kreispackung erreichen.
Beispielsweise sind zueinander benachbarte Kombinationen jeweils abwechselnd und/oder wechselweise an einander gegenüberliegende Leitungselemente angekoppelt.
Unter „Ankopplung“ ist insbesondere eine fluidwirksame und/oder mechanische Ankopplung ein oder mehrerer Speicherelemente an das mindestens eine Leitungselement mittels eines jeweiligen Verbindungselements zu verstehen. Insbesondere sind die Speicherelemente mittels der Verbindungselemente mechanisch und/oder fluidwirksam mit dem mindestens einen Leitungselement verbunden.
Bei einer Ausführungsform umfasst das Fluidspeichersystem eine Steuerungseinrichtung zur Steuerung und/oder Regelung eines Befüllungsvorgangs der Speicherelemente bei einer Befüllung des Fluidspeichersystems mit Fluid und/oder eines Entnahmevorgangs von Fluid aus den Speicherelementen bei einer Entnahme von Fluid aus dem Fluidspeichersystem.
Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass mittels der Steuerungseinrichtung ein oder mehrere ausgewählte Speicherelemente des Fluidspeichersystems separat mit Fluid befüllbar sind, und/oder dass mittels der Steuerungseinrichtung Fluid aus bestimmten Speicherelementen des Fluidspeichersystems separat entnehmbar ist.
Unter separater Befüllung und/oder Entnahme von Fluid aus bestimmten Speicherelementen ist insbesondere zu verstehen, dass jeweils definierten und/oder festgelegten Speicherelementen Fluid zugeführt wird bzw. Fluid aus diesen entnommen wird. Insbesondere wird dann aus den anderen Speicherelementen kein Fluid zugeführt bzw. Fluid aus diesen entnommen.
Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass mittels der Steuerungseinrichtung die Verbindungselemente und/oder jeweilige Ventilelemente der Verbindungselemente steuerbar und/oder regelbar sind.
Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass die Steuerungseinrichtung signalwirksam mit den Verbindungselementen und/oder mit jeweiligen Ventilelementen der Verbindungselemente verbunden ist.
Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass mittels der Steuerungseinrichtung der Befüllungsvorgang derart gesteuert und/oder geregelt wird, dass voneinander verschiedene Speicherelemente während des Befüllungsvorgangs jeweils zeitlich nacheinander befüllt und insbesondere vollständig befüllt werden, und/oder dass mittels der Steuerungseinrichtung der Entnahmevorgang derart gesteuert und/oder geregelt wird, dass voneinander verschiedene Speicherelemente während des Entnahmevorgangs jeweils zeitlich nacheinander entleert und insbesondere vollständig entleert werden. Es lässt sich dadurch insbesondere ein Verschließ der Speicherelemente reduzieren. Beispielsweise lässt sich dadurch eine Anzahl an Befüllungsvorgängen und/oder Entleerungsvorgängen bei der Anwendung der Fluidspeichersystems reduzieren, indem die Speicherelemente des Fluidspeichersystems jeweils zeitlich nacheinander entleert oder befüllt werden. Dadurch erfolgt insbesondere keine gleichzeitige Entleerung oder Befüllung aller Speicherelemente des Fluidspeichersystems.
Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass mehrere Speicherelemente des Fluidspeichersystems jeweils voneinander verschiedenen Einheiten zugeordnet sind.
Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass mittels der Steuerungseinrichtung ein oder mehrere ausgewählte Einheiten von Speicherelementen separat mit Fluid befüllbar sind, und/oder dass mittels der Steuerungseinrichtung Fluid aus bestimmten Einheiten von Speicherelementen des Fluidspeichersystems separat entnehmbar ist.
Vorteilhaft kann es sein, wenn mehrere Speicherelemente jeweils voneinander verschiedenen Einheiten zugeordnet sind, und wenn mittels der Steuerungseinrichtung der Befüllungsvorgang derart gesteuert und/oder geregelt wird, dass voneinander verschiedene Einheiten von Speicherelementen während des Befüllungsvorgangs jeweils zeitlich nacheinander befüllt und insbesondere vollständig befüllt werden, und/oder dass mittels der Steuerungseinrichtung der Entnahmevorgang derart gesteuert und/oder geregelt wird, dass voneinander verschiedene Einheiten von Speicherelementen während des Entnahmevorgangs zeitlich nacheinander entleert und insbesondere vollständig entleert werden.
Beispielsweise weisen die Speicherelemente des Fluidspeichersystems jeweils einen Durchmesser von ca. 130 mm auf.
Beispielsweise weist das Fluidspeichersystem eine Länge von ca. 1800 mm auf. Beispielsweise weist das Fluidspeichersystem 10 eine Breite von ca. 1300 mm auf. Beispielsweise weist das Fluidspeichersystem 10 eine Höhe von ca. 140 mm auf.
Insbesondere ist das Fluidbereitstellungssystem derart ausgeführt, dass eine Drosselfunktion existiert, wenn ein Speicherelement und/oder ein Rohrelement ein Leck aufweist. Fluid strömt dann aus den anderen Speicherelementen insbesondere nur verzögert nach. Es wird dadurch die Sicherheit des Fluidspeichersystems erhöht.
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Speicherung von Fluid bereitgestellt, bei dem flüssiges und/oder gasförmiges Fluid mittels einer Mehrzahl von Speicherelementen mit einem Speicherdruck oder Speicherdruckbereich gespeichert wird, Fluid mittels einer Fluidbereitstellungseinrichtung mit einem Bereitstellungsdruck oder Bereitstellungsdruckbereich bereitgestellt wird, wobei der Bereitstellungsdruck oder Bereitstellungsdruckbereich geringer ist als der Speicherdruck oder Speicherdruckbereich, die Fluidbereitstellungseinrichtung mindestens ein Leitungselement zur Bereitstellung des Fluids aufweist, mittels einer Mehrzahl von Verbindungselementen eine fluidwirksame Verbindung zwischen den Speicherelementen und dem mindestens einen Leitungselement der Fluidbereitstellungseinrichtung hergestellt wird, eine Verringerung des Speicherdrucks oder Speicherdruckbereichs auf den Bereitstellungsdruck oder Bereitstellungsdruckbereich mittels mindestens einem Ventilelement erfolgt, und wobei einem Verbindungselement jeweils mindestens ein Speicherelement zugeordnet ist.
Insbesondere weist das erfindungsgemäße Verfahren ein oder mehrere Merkmale und/oder Vorteile des erfindungsgemäßen Fluidspeichersystems auf.
Insbesondere ist das erfindungsgemäße Verfahren mittels des erfindungsgemäßen Fluidspeichersystems durchführbar oder wird mittels des erfindungsgemäßen Fluidspeichersystems durchgeführt.
Falls nicht anders angegeben ist unter den Angaben „ca.“ und „zumindest näherungsweise“ zu verstehen, dass eine geometrische Form um durchschnittlich höchstens 10 % von einer angegebenen idealen geometrischen Form abweicht oder dass ein Wert und/oder ein Abstand und/oder ein Winkel um höchstens 10 % von dem angegebenen Wert und/oder Abstand und/oder Winkel abweicht. Eine prozentuale Abweichung einer geometrischen Form von einer idealen geometrischen Form entspricht beispielsweise einer durchschnittlichen Abweichung einer Breite und/oder Länge und/oder Höhe der geometrischen Form von der Breite und/oder Länge und/oder Höhe einer idealen geometrischen Form.
Die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen dient im Zusammenhang mit den Zeichnungen der näheren Erläuterung der Erfindung. Es zeigen:

1 eine schematische Schnittansicht eines ersten Ausführungsbeispiels eines Fluidspeichersystems;
2 eine Detailansicht des Teilbereichs A gemäß 1;
3 eine schematische Schnittansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Fluidspeichersystems;
4 eine Detailansicht des Teilbereichs B gemäß 3;
5 eine schematische Schnittansicht eines dritten Ausführungsbeispiels eines Fluidspeichersystems;
6 eine Detailansicht des Teilbereichs C gemäß 5;
7 eine schematische Schnittansicht eines vierten Ausführungsbeispiels eines Fluidspeichersystems;
8 eine Detailansicht des Teilbereichs D gemäß 7;
9 eine schematische Schnittansicht eines fünften Ausführungsbeispiels eines Fluidspeichersystems; und
10 eine Detailansicht des Teilbereichs E gemäß 9.

Gleiche oder funktional äquivalente Elemente sind in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.
Ein erstes Ausführungsbeispiel eines Fluidspeichersystems, welches in den 1 und 2 gezeigt und dort mit 10 bezeichnet ist, dient der Speicherung von flüssigem und/oder gasförmigem Fluid, beispielsweise der Speicherung von flüssigem und/oder gasförmigem Wasserstoff.
Das Fluidspeichersystem 10 weist eine Mehrzahl von Speicherelementen 12 auf, in welchen das flüssige und/oder gasförmige Fluid gespeichert ist. Beispielsweise ist in den Speicherelementen 12 das Fluid mit einem Speicherdruck von ca. 700 bar gespeichert.
Die Speicherelemente 12 des Fluidspeichersystems 10 sind insbesondere jeweils gleichartig ausgebildet und/oder jeweils als Gleichteile ausgebildet.
Zur Auskopplung von Fluid aus dem Fluidspeichersystem 10 und/oder aus den Speicherelementen 12 ist eine Fluidbereitstellungseinrichtung 14 vorgesehen. Mittels dieser Fluidbereitstellungseinrichtung 14 lässt sich Fluid mit einem Bereitstellungsdruck von beispielsweise ca. 0,5 bar bis ca. 1,0 bar aus dem Fluidspeichersystem 10 auskoppeln.
Zur Herstellung einer fluidwirksamen Verbindung zwischen den Speicherelementen 12 und der Fluidbereitstellungseinrichtung 14 weist das Fluidspeichersystem 10 eine Mehrzahl von Verbindungselementen 16 auf. Mittels dieser Verbindungselemente 16 erfolgt bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel eine Druckreduzierung des Fluids von dem Speicherdruck auf den Bereitstellungsdruck.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 ist jedem Speicherelement 12 jeweils ein Verbindungselement 16 zugeordnet, mittels welchem das jeweilige Speicherelement 12 mit der Fluidbereitstellungseinrichtung 14 fluidwirksam verbindbar ist oder verbunden ist.
Die Fluidbereitstellungseinrichtung 14 weist ein Leitungselement 18 auf, wobei mittels der Verbindungselemente 16 eine fluidwirksame Verbindung zwischen den jeweiligen Speicherelementen 12 und dem Leitungselement 18 herstellbar ist oder hergestellt ist.
Beispielsweise ist das Leitungselement 18 als Rohrelement ausgebildet oder umfasst ein Rohrelement.
Die Fluidbereitstellungseinrichtung 14 weist einen Strömungsbereich 20 für Fluid auf, welcher beispielsweise in dem Leitungselement 18 ausgebildet ist und/oder mittels des Leitungselements 18 realisiert ist.
Das Verbindungselement 16 weist einen Eingang 22 auf, welcher mit dem Speicherelement 12 und/oder mit in dem Speicherelement 12 gespeichertem Fluid fluidwirksam verbunden ist. Weiter weist das Verbindungselement 16 einen Ausgang 24 auf, welcher mit der Fluidbereitstellungseinrichtung 14 und/oder mit dem Leitungselement 18 der Fluidbereitstellungseinrichtung 14 fluidwirksam verbunden ist.
Zur Verringerung des Speicherdrucks auf den Bereitstellungsdruck umfassen die Verbindungselemente 16 bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel jeweils mindestens ein Ventilelement 26 und/oder Druckregelungsventil. Insbesondere ist dieses Ventilelement 26 in Strömungsrichtung von Fluid zwischen dem Eingang 22 und dem Ausgang 24 angeordnet.
Beispielsweise ist das Ventilelement 26 als Druckregelungselement ausgebildet oder umfasst mindestens ein Druckregelungselement.
Mittels des Ventilelements 26 ist eine Fluidzufuhr von dem Eingang 22 zu dem Ausgang 24 steuerbar und/oder regelbar.
Beispielsweise ist mittels des Ventilelements 26 eine fluidwirksame Verbindung zwischen dem Eingang 22 und dem Ausgang 24 des Verbindungselements 16 freigegeben, wenn ein an dem Ausgang 24 anliegender Fluiddruck kleiner einem erstem Schwellenwert ist. Beispielsweise ist mittels des Ventilelements eine fluidwirksame Verbindung zwischen dem Eingang 22 und dem Ausgang 24 gesperrt, wenn der an dem Ausgang 24 anliegende Fluiddruck größer oder gleich einem zweiten Schwellenwert ist.
Beispielsweise entspricht der erste Schwellenwert dem zweiten Schwellenwert. Beispielsweise entspricht der ersten Schwellenwert und/oder der zweite Schwellenwert einem Bereitstellungsdruck oder Bereitstellungsdruckbereich, mit welchem Fluid mittels der Fluidbereitstellungseinrichtung 14 aus dem Fluidspeichersystem 10 auskoppelbar ist.
Zur Auskopplung von Fluid aus dem Fluidspeichersystem 10 mit dem Bereitstellungsdruck oder Bereitstellungsdruckbereich umfasst die Fluidbereitstellungseinrichtung 14 eine Ausgangseinrichtung 28, welche beispielsweise mit dem Leitungselement 16 und/oder mit dem Strömungsbereich 20 der Fluidbereitstellungseinrichtung 14 fluidwirksam verbunden ist.
Mittels dieser Ausgangseinrichtung 28 sind die Speicherelemente 12 entleerbar und/oder entladbar.
Mittels der Ausgangseinrichtung 28 lässt sich das Fluidspeichersystem 10 beispielsweise mit weiteren Komponenten fluidwirksam verbinden, in welchen das Fluid verbraucht und/oder genutzt wird.
Beispielsweise wird mittels des Fluidspeichersystems 10 Wasserstoff gespeichert und/oder bereitgestellt. Beispielsweise ist das Fluidspeichersystem 10 mittels der Ausgangseinrichtung 28 mit einer Brennstoffzelle (nicht gezeigt) fluidwirksam verbunden oder verbindbar. In diese Brennstoffzelle wird dann Wasserstoff mittels des Fluidspeichersystems 10 eingekoppelt und in der Brennstoffzelle als Treibstoff genutzt.
Es kann vorgesehen sein, dass die Fluidbereitstellungseinrichtung 14 eine Eingangseinrichtung 29 zur Einkopplung von Fluid in das Fluidspeichersystem 10 und/oder in die Speicherelemente 12 aufweist. Diese Eingangseinrichtung 29 ist fluidwirksam mit dem Leitungselement 16 und/oder mit dem Strömungsbereich 20 der Fluidbereitstellungseinrichtung 14 verbunden.
Mittels dieser Eingangseinrichtung 29 sind die Speicherelemente 12 mit Fluid betankbar und/oder befüllbar und/oder beladbar.
Bei dem gezeigten Beispiel ist eine kombinierte Eingangseinrichtung 29 und Ausgangseinrichtung 28 vorgesehen. Es ist grundsätzlich auch möglich, dass die Eingangseinrichtung 29 und die Ausgangseinrichtung 28 als voneinander getrennte Komponenten an dem Fluidspeichersystem 10 angeordnet und/oder ausgebildet sind.
Bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Speicherelemente 12 zumindest näherungsweise zylinderförmig und/oder als Zylindertanks ausgebildet. Diese Speicherelemente 12 weisen jeweils eine Längsmittelachse 30 auf.
Beispielsweise sind die Speicherelemente 12 benachbart zueinander angeordnet.
Beispielsweise sind die jeweiligen Längsmittelachsen 30 der Speicherelemente 12 quer und insbesondere senkrecht zu dem Leitungselement 18 orientiert, mit welchem die Speicherelemente 12 jeweils mittels der Verbindungselemente 16 fluidwirksam verbunden sind oder verbindbar sind. Beispielsweise sind die jeweiligen Längsmittelachsen 30 voneinander verschiedener Speicherelemente 12 zumindest näherungsweise parallel zueinander orientiert und/oder liegen zumindest näherungsweise in einer gemeinsamen Ebene.
Bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel umfasst das Fluidspeichersystem 10 beispielsweise eine Anzahl von 13 Speicherelementen 12 und/oder von 13 Verbindungselementen 16 und/oder von 13 Ventilelementen 26.
Beispielsweise weisen die Speicherelemente 12 jeweils einen Durchmesser D1 von ca. 130 mm auf. Beispielsweise weisen die Speicherelemente 12 jeweils eine Länge L1 von ca. 1230 mm auf.
Beispielsweise weist das Fluidspeichersystem 10 eine Länge L von ca. 1800 mm auf. Beispielsweise weist das Fluidspeichersystem 10 eine Breite B von ca. 1300 mm auf. Beispielsweise weist das Fluidspeichersystem 10 eine Höhe H von ca. 140 mm auf.
Es kann vorgesehen sein, dass das Fluidspeichersystem 10 eine Grundplatte 31 aufweist, wobei die Speicherelemente 12 an der Grundplatte 31 angeordnet sind und/oder mit der Grundplatte 31 mechanisch verbunden sind. Beispielsweise ist die Grundplatte 31 Teil eines Gehäuses 310 des Fluidspeichersystems 10.
Die Speicherelemente 12 sind beispielsweise mittels eines oder mehrerer Halteelemente 312 mechanisch mit der Grundplatte 31 und/oder mit dem Gehäuse 310 verbunden.
Ein in den 3 und 4 gezeigtes zweites Ausführungsbeispiel eines Fluidspeichersystems 10 unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel im Wesentlichen dadurch, dass jeweils zwei Speicherelemente 32 einem Verbindungselement 34 und/oder einem Ventilelement 26 zugeordnet sind. Im Übrigen stimmt die Ausführungsform gemäß der 3 und 4 hinsichtlich Aufbau und Funktion mit der in den 1 und 2 dargestellten Variante überein, sodass auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
Das Speicherelement 32 weist grundsätzlich die gleiche Funktionsweise wie das vorstehend beschriebene Speicherelement 12 auf. Insbesondere weist das Speicherelement 32 ein oder mehrere Merkmale und/oder Vorteile des vorstehend beschriebenen Speicherelements 12 auf.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß der 3 und 4 sind die Speicherelemente 32 zumindest näherungsweise kugelförmig und/oder als Kugeltanks ausgebildet.
Beispielsweise weisen die Speicherelemente 32 einen Durchmesser D2 von ca. 130 mm auf.
Das Verbindungselement 34 weist grundsätzlich die gleiche Funktionsweise wie das vorstehend beschriebene Verbindungselement 16 auf. Insbesondere weist das Verbindungselement 34 ein oder mehrere Merkmale und/oder Vorteile des vorstehend beschriebenen Verbindungselements 16 auf.
Das Verbindungselement 34 weist mehrere Eingänge 22 auf. Beispielsweise weist das Verbindungselement 34 zwei Eingänge 22 auf.
Bei dem in den 3 und 4 gezeigten Ausführungsbeispiel weist die Fluidbereitstellungseinrichtung 14 ein erstes Leitungselement 36 auf. Mit diesem ersten Leitungselement 36 sind ein oder mehrere weitere Leitungselemente 38 jeweils fluidwirksam verbunden oder verbindbar, wobei diese weiteren Leitungselemente 38 quer und insbesondere senkrecht zu dem ersten Leitungselement 36 orientiert sind.
An dem ersten Leitungselement 36 ist beispielsweise die Ausgangseinrichtung 28 und/oder die Eingangseinrichtung 29 der Fluidbereitstellungseinrichtung 14 angeordnet.
An den weiteren Leitungselementen 38 sind insbesondere die Speicherelemente 32 und/oder die Verbindungselemente 34 angeordnet.
Beispielsweise sind voneinander verschiedene weitere Leitungselemente 38 an dem ersten Leitungselement 36 beabstandet zueinander angeordnet. Beispielsweise sind voneinander verschiedene weitere Leitungselemente 38 entlang einer bestimmten Richtung und insbesondere entlang einer Längenrichtung 39 des Fluidspeichersystems 10 beabstandet zueinander angeordnet.
Beispielsweise sind in der Längenrichtung 39 des Fluidspeichersystems 10 zwischen zwei einander benachbarten weiteren Leitungselementen 38 jeweils zwei Speicherelemente 32 angeordnet.
Beispielsweise ist das erste Leitungselement 36 parallel zur Längenrichtung 39 orientiert. Beispielsweise sind die weiteren Leitungselemente 38 quer und insbesondere senkrecht zu der Längenrichtung 39 orientiert.
Das Verbindungselement 34 weist einen ersten Eingang 22a und einen zweiten Eingang 22b auf. Der erste Eingang 22a und/oder der zweite Eingang 22b sind mit dem Ausgang 24 des Verbindungselements 34 fluidwirksam verbindbar, wobei die fluidwirksame Verbindung mittels des Ventilelements 26 gesteuert und/oder geregelt wird.
Der erste Eingang 22a des Verbindungselements 34 ist mit einem diesem Verbindungselement 34 zugeordneten ersten Speicherelement 32a mechanisch und/oder fluidwirksam verbunden. Der zweite Eingang 22b des Verbindungselements 34 ist mit einem diesem Verbindungselement 34 zugeordneten zweiten Speicherelement 32b mechanisch und/oder fluidwirksam verbunden.
Der Ausgang 24 des Verbindungselements 34 ist mit dem weiteren Leitungselement 38 der Fluidbereitstellungseinrichtung 14 mechanisch und/oder fluidwirksam verbunden.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß der 3 und 4 sind die Speicherelemente 32 und/oder die Verbindungselemente 34 zumindest abschnittsweise gitterförmig und/oder auf einem Gitter angeordnet.
Beispielsweise sind die Speicherelemente 32 und/oder die Verbindungselemente 34 zumindest abschnittsweise in Reihen 42 und/oder Spalten 44 angeordnet. Die Reihen 42 sind quer und insbesondere senkrecht zu den Spalten 44 orientiert.
Beispielsweise sind das erste Speicherelement 32a und das zweite Speicherelement 32b spiegelsymmetrisch bezüglich einer Längsmittelachse 46 und/oder Längsmittelebene des weiteren Leitungselements 38 angeordnet und/oder ausgebildet.
Die Verbindungselemente 34 und/oder die Speicherelemente 32 sind jeweils zueinander beabstandet an dem weiteren Leitungselement 38 angeordnet. Beispielsweise sind die Verbindungselemente 34 und/oder die Speicherelemente 32 in Richtung der Längsmittelachse 46 beabstandet zueinander angeordnet.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß der 3 und 4 weist Fluidspeichersystem 10 beispielsweise eine Anzahl von 108 Speicherelementen 32 und/oder von 54 Verbindungselementen 34 und/oder von 54 Ventilelementen 26 auf.
Eine in den 5 und 6 dargestellte dritte Ausführungsform des Fluidspeichersystems 10 unterscheidet sich von der Ausführungsform gemäß der 3 und 4 im Wesentlichen dadurch, dass einem Verbindungselement 34 und/oder einem Ventilelement 26 jeweils vier Speicherelemente 32 zugeordnet sind. Im Übrigen stimmt die in den 5 und 6 dargestellte Variante hinsichtlich Aufbau und Funktion mit der in den 3 und 4 dargestellten Variante überein, sodass auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
Bei der in den 5 und 6 gezeigten Ausführungsform weist das Verbindungselement 34 vier Eingänge 22 auf. Beispielsweise ist jeder dieser vier Eingänge 22 mechanisch und/oder fluidwirksam mit einem einzigen Speicherelement 32 verbunden.
Beispielsweise liegen die vier Speicherelemente 32, welche mit dem Verbindungselement 34 verbunden sind, symmetrisch bezüglich der Ecken eines Rechtecks 47 und/oder Quadrats.
Beispielsweise sind die vier Speicherelemente 32, welche mit dem Verbindungselement 34 verbunden sind, spiegelsymmetrisch bezüglich der Längsmittelachse 46 und/oder Längsmittelebene des weiteren Leitungselements 38 angeordnet und/oder ausgebildet.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß der 5 und 6 weist Fluidspeichersystem 10 beispielsweise eine Anzahl von 96 Speicherelementen 32 und/oder von 24 Verbindungselementen 34 und/oder von 24 Ventilelementen 26 auf.
Eine in den 7 und 8 dargestellte vierte Ausführungsform des Fluidspeichersystem 10 unterscheidet sich von der Ausführungsform gemäß der 3 und 4 im Wesentlichen dadurch, dass einem Verbindungselement 34 und/oder Ventilelement 26 jeweils mindestens eine Kombination 48 aus mehreren Speicherelementen 32 zugeordnet ist. Im Übrigen stimmt die in den 7 und 8 dargestellte Variante hinsichtlich Aufbau und Funktion mit der in den 3 und 4 dargestellten Variante überein, sodass auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
Die Kombination 48 weist eine Mehrzahl von Speicherelementen 32 auf, wobei zueinander benachbarte Speicherelemente 32 jeweils mittels eines Speicherelement-Verbindungselements 50 mechanisch und/oder fluidwirksam miteinander verbunden sind.
Beispielsweise erstrecken sich die Speicherelemente 32, welche einer Kombination 48 zugeordnet sind, entlang einer Längsmittelachse 52 der Kombination 48.
Die Längsmittelachse 52 der Kombination 48 ist insbesondere quer und insbesondere senkrecht zu dem Leitungselement 18 orientiert, mit welchem die Kombination 48 mittels des Verbindungselements 34 fluidwirksam verbunden ist oder verbindbar ist.
Die Kombination 48 weist ein erstes Speicherelement 32'a auf, welches mit dem Eingang 22 des Verbindungselements 34 fluidwirksam verbunden ist. Beispielsweise ist das erste Speicherelement 32'a mit dem Eingang 22 und/oder ersten Eingang 22a des Verbindungselements 34 fluidwirksam verbunden.
Mit dem ersten Speicherelement 32'a ein mittleres Speicherelement 32'b fluidwirksam verbunden. Insbesondere kann mit diesem mittleren Speicherelement 32'b ein weiteres mittleres Speicherelement 32'b fluidwirksam verbunden sein, und mit diesem wiederum ein weiteres mittleres Speicherelement 32'b, usw.
Die Kombinationen 48 weist ein letztes Speicherelement 32'c auf, wobei das oder die mittleren Speicherelemente 32'b geometrisch und/oder in Strömungsrichtung von Fluid bei Fluidentnahme aus der Kombination 48 zwischen dem ersten Speicherelement 32'a und dem letzten Speicherelement 32'c angeordnet sind.
Bei dem in den 7 und 8 gezeigten Ausführungsbeispiel ist eine erste Kombination 48a von Speicherelementen 32 mit dem ersten Eingang 22a des Verbindungselements 34 fluidwirksam verbunden.
Die erste Kombination 48a weist beispielsweise zwei mittlere Speicherelemente 32'b auf, welche zwischen dem ersten Speicherelement 32'a und dem letzten Speicherelement 32'c angeordnet sind. Die erste Kombination 48a weist insgesamt vier Speicherelemente 32 auf.
Eine zweite Kombination 48b von Speicherelementen 32 ist mit dem zweiten Eingang 22b des Verbindungselements 34 fluidwirksam verbunden.
Beispielsweise weist die zweite Kombination 48b insgesamt fünf Speicherelemente 32 auf.
Insbesondere umfasst das Verbindungselement 34 bei dem Ausführungsbeispiel gemäß der 7 und 8 zwei Ventilelemente 26, wobei ein Ventilelement 26 dem ersten Eingang 22a zugeordnet ist und ein weiteres Ventilelement 26 dem zweiten Eingang 22b zugeordnet ist.
Bei dem in den 7 und 8 gezeigten Beispiel ist eine Mehrzahl erster Kombinationen 48a und/oder zweiter Kombinationen 48b zueinander beabstandet in der Längenrichtung 39 des Fluidspeichersystems 10 angeordnet.
Eine erste Kombination 48a und eine zweite Kombination 48b sind jeweils einem bestimmten Verbindungselement 34 zugeordnet.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß der 7 und 8 weist Fluidspeichersystem 10 beispielsweise eine Anzahl von 117 Speicherelementen 32 und/oder von 13 Verbindungselementen 34 und/oder von 26 Ventilelementen 26 und/oder von 91 Speicherelement-Verbindungselementen 50 auf.
Eine in den 9 und 10 dargestellte fünfte Ausführungsform des Fluidspeichersystems 10 unterscheidet sich von der Ausführungsform gemäß der 8 und 9 im Wesentlichen dadurch, dass einander benachbarte Kombinationen 48 jeweils an voneinander verschiedenen Leitungselementen 18 angeordnet sind, wobei insbesondere eine Kombination 48 jeweils einem Verbindungselement 16 und/oder Ventilelement 26 zugeordnet ist. Im Übrigen stimmt die in den 7 und 8 dargestellte Variante hinsichtlich Aufbau und Funktion mit der in den 3 und 4 dargestellten Variante überein, sodass auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
Bei dem in den 9 und 10 gezeigten Beispiel umfasst die Fluidbereitstellungseinrichtung 14 zwei einander gegenüberliegende Leitungselemente 18a und 18b, welche insbesondere zumindest näherungsweise parallel zueinander orientiert sind.
Beispielsweise sind zwischen den Leitungselementen 18a und 18b die Kombinationen 48 und/oder die Speicherelemente 32 angeordnet. Beispielsweise sind die Speicherelemente 32 zumindest abschnittsweise im Querschnitt als dichteste Kreisgitterpackung angeordnet.
Bei dem gezeigten Beispiel sind mehrere oder alle Kombinationen 48 des Fluidspeichersystems 10 gleichartig und/oder als Gleichteile ausgebildet.
Beispielsweise sind einander benachbarte Kombinationen 48 von Speicherelementen 32 jeweils wechselweise mit dem ersten Leitungselement 18a und dem zweiten Leitungselement 18b verbunden.
Insbesondere ist jeweils eine erste Kombination 48'a mit dem Leitungselement 18a mittels eines Verbindungselements 16 fluidwirksam verbunden oder verbindbar und eine zu der ersten Kombination 48'a benachbarte weitere Kombination 48'b mittels eines weiteren Verbindungselements 16 mit dem Leitungselement 18b fluidwirksam verbunden oder verbindbar.
Die erste Kombination 48'a und die benachbarte weitere Kombination 48'b sind insbesondere jeweils um 180° gedreht zueinander angeordnet.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß der 9 und 10 weist Fluidspeichersystem 10 beispielsweise eine Anzahl von 135 Speicherelementen 32 und/oder von 15 Verbindungselementen 16 und/oder von 15 Ventilelementen 26 und/oder von 120 Speicherelement-Verbindungselementen 50 auf.
Es kann vorgesehen sein, dass das Fluidspeichersystem 10 eine Steuerungseinrichtung 54 zur Steuerung und/oder Regelung eines Beladevorgangs und/oder Entladevorgangs aufweist (angedeutet in 3).
Mittels der Steuerungseinrichtung 54 sind beispielsweise die Verbindungselemente 16 und/oder die Ventilelemente 26 der jeweiligen Verbindungselemente 16 steuerbar und/oder regelbar. Beispielsweise ist die Steuerungseinrichtung 54 signalwirksam mit den Verbindungselementen 16 und/oder mit den Ventilelementen 26 verbunden.
Mittels der Steuerungseinrichtung 54 lassen sich beispielsweise die einzelnen Speicherelemente 32 koordiniert befüllen und/oder entleeren.
Das erfindungsgemäße Fluidspeichersystem 10 funktioniert wie folgt:
In den Speicherelementen 12, 32 des Fluidspeichersystems 10 ist ein Fluid, beispielsweise Wasserstoff, mit einem Speicherdruck von insbesondere ca. 700 bar gespeichert.
Das gespeicherte Fluid wird mittels der Fluidbereitstellungseinrichtung 14 mit einem Bereitstellungsdruck von beispielsweise ca. 0,5 bar bis 1,0 bar zur Entnahme bereitgestellt, wobei eine Auskopplung von Fluid aus dem Fluidspeichersystem 10 beispielsweise mittels der Ausgangseinrichtung 28 erfolgt.
Beispielsweise ist die Ausgangseinrichtung 28 fluidwirksam an eine Brennstoffzelle (nicht gezeigt) angekoppelt, welche mittels des Fluidspeichersystems 10 mit Wasserstoff versorgt wird.
Wenn Fluid mittels der Ausgangseinrichtung 28 aus dem Fluidspeichersystem 10 entnommen wird, sinkt ein Fluiddruck innerhalb des Strömungsbereichs 20 und/oder des Leitungselements 18 der Fluidbereitstellungseinrichtung 14 ab. Insbesondere sinkt der Fluiddruck kurzzeitig unter einen Sollwert des Bereitstellungsdrucks ab.
In Folge dessen wird mittels der jeweiligen Ventilelemente 26 der Verbindungselemente 16, 34 eine fluidwirksame Verbindung zwischen den Speicherelementen 12, 32 und dem Strömungsbereich 20 und/oder dem Leitungselement 18 freigegeben, sodass der Fluiddruck innerhalb des Strömungsbereichs 20 und/oder des Leitungselements 18 wieder zumindest näherungsweise auf den Sollwert des Bereitstellungsdrucks erhöht wird.
Sobald der Fluiddruck innerhalb des Strömungsbereich 20 und/oder des Leitungselements 18 wieder zumindest näherungsweise den Sollwert des Bereitstellungsdrucks erreicht hat, wird eine fluidwirksame Verbindung zwischen den Speicherelementen 12, 32 und dem Strömungsbereich 20 und/oder dem Leitungselement 18 mittels der jeweiligen Ventilelemente 26 der Verbindungselemente 16, 34 wieder gesperrt.
Eine Befüllung und/oder Betankung des Fluidspeichersystems 10 mit Fluid erfolgt beispielsweise durch Einkopplung von Fluid mittels der Eingangseinrichtung 29.
Es kann vorgesehen sein, dass das Fluidspeichersystem 10 bei einer Entnahme von gespeichertem Fluid mittels der Steuerungseinrichtung 54 derart gesteuert und/oder geregelt wird, dass die Speicherelemente 12, 32 jeweils nacheinander vollständig entleert werden. Beispielsweise wird zunächst ein erstes Speicherelement 12, 32 vollständig entleert und anschließend wird ein weiteres Speicherelement 12, 32 vollständig entleert, usw.
Weiter kann es vorgesehen sein, dass das Fluidspeichersystem 10 bei einer Befüllung und/oder Betankung von Fluid mittels der Steuerungseinrichtung 54 derart gesteuert und/oder geregelt wird, dass die Speicherelemente 32 jeweils nacheinander vollständig befüllt werden. Beispielsweise wird zunächst ein erstes Speicherelement 12, 32 vollständig befüllt und anschließend wird ein weiteres Speicherelement 12, 32 vollständig befüllt, usw.
Bei einer Variante kann es vorgesehen sein, dass mehrere Speicherelemente 32 jeweils voneinander verschiedenen Einheiten 56 und/oder Clustern zugeordnet sind.
Beispielsweise werden im Fall einer Fluidentnahme voneinander verschiedene Einheiten 56 und/oder Cluster von Speicherelementen 12, 32 jeweils nacheinander vollständig entleert. Beispielsweise wird zunächst eine erste Einheit 56a vollständig entleert und anschließend wird eine weitere Einheit 56b vollständig entleert, usw.
Beispielsweise werden im Fall einer Befüllung und/oder Betankung des Fluidspeichersystems 10 mit Fluid voneinander verschiedene Einheiten 56 und/oder Cluster von Speicherelementen 12, 32 jeweils nacheinander vollständig mit Fluid befüllt. Beispielsweise wird zunächst die erste Einheit 56a vollständig befüllt und anschließend wird eine weitere Einheit 56b vollständig befüllt, usw.
Bezugszeichenliste

L: Länge
B: Breite
H: Höhe
L1: Länge
D1: Durchmesser
D2: Durchmesser
10: Fluidspeichersystem
12: Speicherelement
14: Fluidbereitstellungseinrichtung
16: Verbindungselement
18: Leitungselement
18a: Leitungselement
18b: Leitungselement
20: Strömungsbereich
22: Eingang
22a: erster Eingang
22b: zweiter Eingang
24: Ausgang
26: Ventilelement
28: Ausgangseinrichtung
29: Eingangseinrichtung
30: Längsmittelachse
31: Grundplatte
310: Gehäuse
312: Halteelement
32: Speicherelement
32a: erstes Speicherelement
32b: zweites Speicherelement
32'a: erstes Speicherelement
32'b: mittleres Speicherelement
32'c: letztes Speicherelement
34: Verbindungselement
36: erstes Leitungselement
38: weiteres Leitungselement
39: Längenrichtung
42: Reihe
44: Spalte
46: Längsmittelachse
47: Rechteck
48: Kombination
48a: erste Kombination
48b: zweite Kombination
48'a: erste Kombination
48'b: weitere Kombination
50: Speicherelement-Verbindungselement
52: Längsmittelachse
54: Steuerungseinrichtung
56: Einheit
56a: erste Einheit
56b: weitere Einheit

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

DE 102010044035 A1 [0003]
DE 102020114045 [0022]

Claims

Fluidspeichersystem, umfassend eine Mehrzahl von Speicherelementen (12; 32) zur Speicherung von flüssigem und/oder gasförmigem Fluid mit einem Speicherdruck oder Speicherdruckbereich, eine Fluidbereitstellungseinrichtung (14) zur Bereitstellung von Fluid mit einem Bereitstellungsdruck oder Bereitstellungsdruckbereich, wobei der Bereitstellungsdruck oder Bereitstellungsdruckbereich geringer ist als der Speicherdruck oder Speicherdruckbereich, die Fluidbereitstellungseinrichtung (14) mindestens ein Leitungselement (18; 36, 38) zur Bereitstellung des Fluids aufweist, das Fluidspeichersystem eine Mehrzahl von Verbindungselementen (16; 34) zur Herstellung einer fluidwirksamen Verbindung zwischen den Speicherelementen (12; 32) und dem mindestens einen Leitungselement (18; 36, 38) aufweist, und mindestens ein Ventilelement (26) zur Verringerung des Speicherdrucks oder Speicherdruckbereichs auf den Bereitstellungsdruck oder Bereitstellungsdruckbereich, und wobei einem Verbindungselement (16; 34) jeweils mindestens ein Speicherelement (12; 32) zugeordnet ist.
Fluidspeichersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungselemente (16; 34) mittels des mindestens einen Leitungselements (18; 36, 38) der Fluidbereitstellungseinrichtung (14) fluidwirksam und/oder mechanisch miteinander verbunden sind.
Fluidspeichersystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungselemente (16; 34) jeweils mindestens einen Eingang (22) aufweisen, welcher mit mindestens einem Speicherelement (12; 32) des Fluidspeichersystems fluidwirksam verbunden ist, und einen Ausgang (24), welcher mit dem mindestens einen Leitungselement (18; 36, 38) fluidwirksam verbunden ist, wobei eine fluidwirksame Verbindung zwischen dem mindestens einen Eingang (22) und dem Ausgang (24) freigegeben ist, wenn ein Fluiddruck an dem Ausgang (24) kleiner als ein erster Schwellenwert ist, und wobei eine fluidwirksame Verbindung zwischen dem Eingang (22) und dem Ausgang (24) gesperrt ist, wenn der Fluiddruck an dem Ausgang (24) größer oder gleich einem zweiten Schwellenwert ist, wobei der zweite Schwellenwert größer als der erste Schwellenwert ist oder wobei der zweite Schwellenwert gleich dem ersten Schwellenwert ist.
Fluidspeichersystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils ein einziges Speicherelement (12; 32) einem einzigen Verbindungselement (16; 34) zugeordnet ist.
Fluidspeichersystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fluidbereitstellungseinrichtung (14) einen räumlich zusammenhängenden Strömungsbereich (20) für Fluid aufweist, an welchen die Speicherelemente (12; 32) mittels der Verbindungselemente (16; 34) angekoppelt sind.
Fluidspeichersystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Speicherelemente (12; 32) zumindest näherungsweise zylinderförmig und/oder als Zylindertank ausgebildet sind, und insbesondere dadurch gekennzeichnet, dass die Speicherelemente (12) quer und insbesondere senkrecht zu dem mindestens einen Leitungselement (18; 36, 38), mit welchem diese Speicherelemente (12; 32) verbunden sind, orientiert sind.
Fluidspeichersystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Speicherelemente (12; 32) zumindest näherungsweise kugelförmig und/oder als Kugeltank ausgebildet sind.
Fluidspeichersystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils zwei Speicherelemente (32; 32a, 32b) einem einzigen Verbindungselement (16; 34) zugeordnet sind, wobei insbesondere ein Speicherelement (32; 32a, 32b) jeweils mit einem Eingang (22; 22a, 22b) des zugeordneten Verbindungselements (16; 34) fluidwirksam verbunden ist.
Fluidspeichersystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils vier Speicherelemente (32; 32a, 32b) einem einzigen Verbindungselement (16; 34) zugeordnet sind, wobei insbesondere ein Speicherelement (32; 32a, 32b) jeweils mit einem Eingang (22; 22a, 22b) des Verbindungselements (16; 34) fluidwirksam verbunden ist.
Fluidspeichersystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Speicherelemente (12; 32) und/oder die Verbindungselemente (16; 34) zumindest abschnittsweise in einander benachbarten Reihen (42) und/oder Spalten (44) angeordnet sind, und/oder dass die Speicherelemente (12; 32) und/oder die Verbindungselemente (16; 34) zumindest abschnittsweise gitterförmig angeordnet sind.
Fluidspeichersystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Speicherelemente (12; 32) jeweils einem einzigen Verbindungselement (16; 34) zugeordnet sind, und dass diese Speicherelemente achsensymmetrisch und/oder ebenensymmetrisch bezüglich einer Längsmittelachse (46) und/oder einer Längsmittelebene des mindestens einen Leitungselements (18; 36, 38) angeordnet sind, an welches diese Speicherelemente (12; 32) mittels des Verbindungselements (16; 34) angekoppelt sind.
Fluidspeichersystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Flächendichte einer Querschnittsfläche der Speicherelemente (12; 32) zumindest abschnittsweise mindestens 60% und insbesondere mindestens 65% und insbesondere mindestens 70% beträgt.
Fluidspeichersystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass einem Verbindungselement (16; 34) jeweils mindestens eine Kombination (48) von Speicherelementen (12; 32) zugeordnet ist, wobei die mindestens eine Kombination (48) mehrere Speicherelemente (32'a, 32'b, 32'c) aufweist, welche jeweils fluidwirksam miteinander verbunden sind.
Fluidspeichersystem nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass einem Verbindungselement (16; 34) jeweils zwei Kombinationen (48a, 48b) von Speicherelementen (12; 32) zugeordnet sind, und insbesondere dadurch gekennzeichnet, dass die Kombinationen (48) eine gemeinsame Längsmittelachse (52) aufweisen.
Fluidspeichersystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zueinander benachbarte Kombinationen (48'a, 48'b) von Speicherelementen (12; 32) jeweils an einander gegenüberliegende Leitungselemente (18a, 18b) angekoppelt sind.
Fluidspeichersystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Steuerungseinrichtung (54) zur Steuerung und/oder Regelung eines Befüllungsvorgangs der Speicherelemente (12; 32) bei einer Befüllung des Fluidspeichersystems mit Fluid und/oder eines Entnahmevorgangs von Fluid aus den Speicherelementen (12; 32) bei einer Entnahme von Fluid aus dem Fluidspeichersystem.
Fluidspeichersystem nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Steuerungseinrichtung (54) der Befüllungsvorgang derart gesteuert und/oder geregelt wird, dass voneinander verschiedene Speicherelemente (12; 32) während des Befüllungsvorgangs jeweils zeitlich nacheinander befüllt und insbesondere vollständig befüllt werden, und/oder dass mittels der Steuerungseinrichtung (54) der Entnahmevorgang derart gesteuert und/oder geregelt wird, dass voneinander verschiedene Speicherelemente (12; 32) während des Entnahmevorgangs jeweils zeitlich nacheinander entleert und insbesondere vollständig entleert werden.
Fluidspeichersystem nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Speicherelemente (12; 32) jeweils voneinander verschiedenen Einheiten (56; 56a, 56b) zugeordnet sind, dass mittels der Steuerungseinrichtung (54) der Befüllungsvorgang derart gesteuert und/oder geregelt wird, dass voneinander verschiedene Einheiten (56; 56a, 56b) von Speicherelementen (12; 32) während des Befüllungsvorgangs jeweils zeitlich nacheinander befüllt und insbesondere vollständig befüllt werden, und/oder dass mittels der Steuerungseinrichtung (54) der Entnahmevorgang derart gesteuert und/oder geregelt wird, dass voneinander verschiedene Einheiten (56; 56a, 56b) von Speicherelementen (12; 32) während des Entnahmevorgangs zeitlich nacheinander entleert und insbesondere vollständig entleert werden.
Verfahren zur Speicherung von Fluid, bei dem flüssiges und/oder gasförmiges Fluid mittels einer Mehrzahl von Speicherelementen (12; 32) mit einem Speicherdruck oder Speicherdruckbereich gespeichert wird, Fluid mittels einer Fluidbereitstellungseinrichtung (14) mit einem Bereitstellungsdruck oder Bereitstellungsdruckbereich bereitgestellt wird, wobei der Bereitstellungsdruck oder Bereitstellungsdruckbereich geringer ist als der Speicherdruck oder Speicherdruckbereich, die Fluidbereitstellungseinrichtung (14) mindestens ein Leitungselement (18; 36, 38) zur Bereitstellung des Fluids aufweist, mittels einer Mehrzahl von Verbindungselementen (16; 34) eine fluidwirksame Verbindung zwischen den Speicherelementen (12; 32) und dem mindestens einen Leitungselement (18; 36, 38) der Fluidbereitstellungseinrichtung (14) hergestellt wird, eine Verringerung des Speicherdrucks oder Speicherdruckbereichs auf den Bereitstellungsdruck oder Bereitstellungsdruckbereich mittels mindestens einem Ventilelement (26) erfolgt, und wobei einem Verbindungselement (16; 34) jeweils mindestens ein Speicherelement (12; 32) zugeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren mittels eines Fluidspeichersystems (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 18 durchgeführt wird.