DE102020207827A1

DE102020207827A1 - Befüllvorrichtung zur Befüllung von Speicherbehältern mit verdichtetem Wasserstoff, Tankstelle aufweisend selbige und Verfahren zur Befüllung eines Speicherbehälters

Info

Publication number: DE102020207827A1
Application number: DE102020207827.0A
Authority: DE
Inventors: Jan Andreas
Original assignee: Argo GmbH
Current assignee: Argo De GmbH
Priority date: 2020-06-24
Filing date: 2020-06-24
Publication date: 2021-12-30
Also published as: CN113833982A; KR20230028783A; AU2021295427A1; BR112022026395A2; JP2023533471A; CN215446008U; EP4073416A1; WO2021260100A9; WO2021260100A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Befüllvorrichtung 100 zur Befüllung mindestens eines Speicherbehälters, insbesondere eines Speicherbehälters eines Fahrzeuges, mit verdichtetem Wasserstoff, umfassend: eine Verdichtervorrichtung 1 zum Verdichten des zu verdichtenden Wasserstoffs, mindestens einen Hochdruckspeichertank 10, welcher der Zwischenspeicherung des verdichteten Wasserstoffs dient, und ein Leitungssystem 20 über welches der zu verdichtende Wasserstoff der Verdichtungsvorrichtung 1 zugeführt werden kann, der in der Verdichtungsvorrichtung 1 verdichtete Wasserstoff dann dem Hochdruckspeichertank 10 zugeführt und von dort dem zu befüllenden Speicherbehälter zugeführt werden kann, wobei die Verdichtungsvorrichtung 1 einen Druckbehälter 2 umfasst, in welchem eine Kompressionsflüssigkeit 3 einleitbar ist und in dem der zu verdichtende Wasserstoff im gasförmigen Zustand einleitbar und durch Vergrößerung des Flüssigkeitsvolumens der Kompressionsflüssigkeit 3 innerhalb des Druckbehälters 2 auf einen vorbestimmten Druck P1verdichtet werden kann. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine eine erfindungsgemäße Befüllvorrichtung 100 aufweisende Tankstelle sowie ein Verfahren zur Befüllung mindestens eines Speicherbehälters, insbesondere eines Speicherbehälters eines Fahrzeuges, mit verdichtetem Wasserstoff.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Befüllvorrichtung zur Befüllung mindestens eines Speicherbehälters, insbesondere eines Speicherbehälters eines Fahrzeuges, mit verdichtetem Wasserstoff. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine Tankstelle, insbesondere eine Wasserstofftankstelle, welche eine gattungsgemäße Befüllvorrichtung aufweist. Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Befüllung mindestens eines Speicherbehälters, insbesondere eines Speicherbehälters eines Fahrzeuges, mit verdichtetem Wasserstoff.
Stand der Technik
Herkömmliche Tankstellen, die der Betankung von Fahrzeugen mit Benzin und Diesel dienen, sind hinlänglich bekannt. Bekannt sind ferner Tankstellen, in denen so genannte Erdgas-Fahrzeuge mit komprimiertem Erdgas, das unter einem Druck von 400 bar bis 1000 bar vorliegt, betankt werden. Hierbei wird das Erdgas größtenteils in unterirdisch vorgesehenen Speichertanks mit einem Druck von bis zu 1000 bar gespeichert und dem zu betankendem Fahrzeug zugeführt.
Des Weiteren werden in jüngster Zeit vermehrt WasserstoffTankstellen realisiert, in denen entsprechend modifizierte Fahrzeuge oder moderne Brennstoffzellenfahrzuge mit gasförmigem und/oder flüssigem Wasserstoff betankt werden können. In diesen nachfolgend als Wasserstofftankstellen bezeichneten Tankstellen wird der gasförmige und/oder flüssige Wasserstoff mittels geeigneter Betankungskupplungen in das zu betankende Fahrzeug überführt.
Immer mehr Fahrzeughersteller präsentieren Kraftfahrzeuge, welche durch gasförmige Kraftstoffe wie Erdgas, Autogas oder Wasserstoff angetrieben werden. Dazu zählen nicht nur Personenkraftwagen, sondern auch Busse, Lastwagen und Gabelstapler. Parallel zu der wachsenden Anzahl an Fahrzeugen, welche mit komprimierten Gasen betrieben werden, wächst auch die Zahl der Tankstellen, insbesondere die der Wasserstofftankstellen. Die Wasserstofftankstellen werden häufiger von Privatkunden verwendet. Aufgrund der höheren Drücke und niedrigeren Temperaturen des Wasserstoffs im Vergleich zu Erdgas oder Autogas sind insbesondere für die Betankung mit Wasserstoff neue Entwicklungen für Betankungsverfahren und andere Vorrichtungen notwendig. Zudem müssen jedoch Kosten für den Wasserstoff so gering wie möglich gehalten werden um die Akzeptanz gegenüber anderen Kraftstoffen zu erhöhen. Dies bedeutet, dass auch die Investitionskosten für Tankstellen geringgehalten werden müssen.
Es existieren bereits Wasserstofftankstellen, an denen Betankungen von Fahrzeugen mit gasförmigem Wasserstoff mit Drücken bis zu 700 bar realisiert werden. Um mehrere Fahrzeuge hintereinander und/oder gleichzeitig betanken zu können, werden im Regelfall Betankungsverfahren eingesetzt, bei denen große Mengen an unter Druck stehendem gasförmigem Wasserstoff in entsprechenden Druckpuffern zwischengespeichert werden. Darüber hinaus muss das vorzusehende Kompressorsystem derart dimensioniert bzw. ausgelegt sein, dass die erforderlichen Volumenströme garantiert werden können.
In der Gasindustrie sind allerlei Arten von Kolben- oder Membrankompressoren bekannt. Besonders die kolbengetriebenen Kompressoren haben hierbei das Problem, dass sie eine Dichtung oder Doppeldichtung haben, die der Bewegung des Kolbens folgt und entsprechend stark beansprucht wird. Sobald die Dichtung undicht ist, funktioniert der Kompressor nicht mehr und muss überholt werden. Ferner ist es notwendig, mögliche Leckagen zu detektieren, welche eine Gefahr für die Umwelt darstellen können, wenn sie nicht erkannt werden. Die Membrankompressoren verwenden anstelle eines Kolbens eine große Membran. Sie können nur bei sehr niedrigen Drücken anlaufen und können nur eine kleine Schwingung beziehungsweise Hub erzeugen. Hierbei sind Mikrorisse in der Membrane nur schwer erkennbar, was ebenfalls zu Leckagen führen kann. Beide Systeme haben das Problem schnell beweglicher Dichtungslösungen, was die Dichtungen extrem beansprucht. Die Reparaturzeit dieser Kompressoren ist zeitaufwendig, da der Kompressor in Kontakt mit dem Gas (Wasserstoff) steht.
Ferner werden Kolbenkompressoren meist durch Druckluft oder Hydrauliköl angetrieben. Aufgrund der thermischen Ausdehnung im Inneren des Kompressors erwärmt sich das zu komprimierende Gas, insbesondere der Wasserstoff, und muss gekühlt werden, was äußerst energieaufwendig ist.
Bei Membrankompressoren sind die Köpfe, in denen die Membrane vorgesehen sind, sehr schwer, so dass die Wartung sehr zeitaufwendig ist und der Membrankompressor sehr viel Platz benötigt. Spezielle Kastenlösungen müssen vorgesehen werden und der Raum über dem Kompressor kann nicht genutzt werden, da er für die Wartung benötigt wird. Ein Membrankompressor ist empfindlich und sollte nur wenige Male am Tag in Betrieb genommen bzw. gestartet werden (weniger als 3 bis 5 Mal am Tag), was die Steuerung von Membrankompressoren äußerst unflexibel gestaltet. Bei Tankstellen mit wechselnden Betankungszyklen ist dies nicht möglich. Wenn Membrankompressoren nur äußerst selten gestartet werden, d.h. im Dauerbetrieb betrieben werden, weisen sie eine hohe Lebensdauer auf. Aus diesem Grund werden Membrankompressoren für gewöhnlich in der Industrie eingesetzt, wo der Kompressor rund um die Uhr in Betrieb ist.
Entsprechend sind die derzeitig bekannten Kolben- und Membrankompressoren für den Einsatz in Tankstellen, insbesondere Wasserstofftankstellen, mit wechselnden und kurzen Betankungszyklen nur bedingt einsetzbar.
Des Weiteren benötigen bekannte Tankstellen die speziell für die Wasserstoffbetankung von Fahrzeugen vorgesehen sind sehr viel Kühlenergie. Die Betankung von Personenkraftwagen beispielsweise erfordert eine Vorkühlung des Gases (des Wasserstoffes) in der Zapfsäule von -40°C. Bei -40°C kann das Fahrzeug innerhalb von ca. 5 Minuten mit einer Wasserstoffmenge von ca. 5 kg betankt werden, ohne dass das Tanksystem des Fahrzeugs überhitzt wird.
Die Fahrzeuge werden für gewöhnlich direkt von den Kompressoren betankt oder bilden ein Hochdruckbündel, das Umgebungstemperatur aufweist. Bei Flurförderzeugen, bei denen mehr Wasserstoff benötigt wird, muss die Betankungsdurchflussmenge von 60 Gramm/Sekunde, wie sie beispielsweise bei PKWs ist, auf 120 Gramm/Sekunde oder sogar 180 Gramm/Sekunde erhöht werden. Dies bedeutet jedoch, dass das Gas bzw. der Wasserstoff stärker heruntergekühlt werden müsste und dass mehr Kühlenergie benötigt wird.
Wie oben bereits kurz erwähnt, stellt bei der Verdichtung von Gasen, insbesondere bei der Verdichtung von Wasserstoff, die Dichtheit der Verdichtungsvorrichtung (Kompressor) ein großes Problem dar. Wasserstoff ist das kleinste auf der Erde vorkommende Molekül, was die Sicherstellung der Dichtheit der Verdichtungsvorrichtung und der ganzen Wasserstofftankstelle erschwert. Wenn das System, insbesondere die Verdichtungsvorrichtung, nicht dicht ist, besteht bei Leckage ein großes Risiko. Wasserstoff wird bei der bekannten Verdichtung durch Kolben- oder Membrankompressoren sehr heiß, weshalb ein Kühler vorgesehen werden muss, der das verdichtete bzw. komprimierte Gas (Wasserstoff) kühlt.
Aufgrund der notwendigen Kühlung nach Verdichtung des Gases (Wasserstoffs) ist der Energieverbrauch bekannter Wasserstofftankstellen äußerst hoch. Bei der herkömmlichen Verdichtung von Wasserstoff ist der Energieeinsatz für die Kühlung des verdichteten Wasserstoffs annähernd so hoch wie die Energie, die für das eigentliche Verdichten des Wasserstoffs benötigt wird.
Um den oben geschilderten neuen Anforderungen hinsichtlich der Verfügbarkeit von verdichtetem Wasserstoff, insbesondere der erhöhten Betankungsdurchflussmenge gerecht zu werden, schlägt die DE 10 2009 039 645 A1 beispielsweise eine Anordnung zum Befüllen eines Speicherbehälters mit verdichtetem Wasserstoff vor, aufweisend: a) wenigstens einen Vorratsbehälter, welcher der Speicherung des Wasserstoffs im flüssigen und/oder gasförmigen Zustand dient, b) wenigstens eine Kryopumpe und/oder wenigstens einen Kompressor, die bzw. der der Verdichtung des in dem Vorratsbehälter gespeicherten Wasserstoffs dient, c) wenigstens einen Hockdruck-Speicherbehälter, welcher der Zwischenspeicherung des verdichteten Wasserstoffs dient, und d) ein Leitungssystem, über welches der Wasserstoff aus dem Vorratsbehälter und/oder dem Hockdruck-Speicherbehälter dem zu befüllenden Speicherbehälter zugeführt wird, wobei dem Hockdruck-Speicherbehälter Mittel zum Kühlen und/oder Erwärmen zugeordnet sind.
Wie in der DE 10 2016 009 672 A1 beschrieben, welche ebenfalls eine Wasserstofftankstelle lehrt, besteht bei der Lagerung von flüssigem Wasserstoff das Problem des Boil-Off Gases. Die DE 10 2016 009 672 A1 schläft vor, das Boil-Off Gas des Speichertanks auszuleiten und zur Kühlung der Rohrleitungen zu Verwenden. Die Herstellung von flüssigem Wasserstoff ist äußerst Energieaufwendig, entsprechend stark wird der Wirkungsgrad derartiger Wasserstofftankstellen durch den Boil-Off-Effekt beeinträchtigt. Auch gestaltet sich der Transport des flüssigen Wasserstoffs zu den Wasserstofftankstellen aufgrund der niedrigen Temperatur des Wasserstoffs äußerst aufwendig.
Darstellung der Erfindung
Vor dem Hintergrund der oben beschriebenen Probleme bei der Verdichtung und Bereitstellung von verdichtetem Wasserstoff in Tankstellen zur Betankung von Fahrzeugen, liegt eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine Befüllvorrichtung zur Befüllung mindestens eines Speicherbehälters mit verdichtetem Wasserstoff, eine eine gattungsgemäße Befüllvorrichtung aufweisende Tankstelle sowie ein Verfahren zur Befüllung mindestens eines Speicherbehälters mit verdichtetem Wasserstoff bereitzustellen, die in der Lage sind, einerseits den zur Bereitstellung und Betankung benötigten Energieeinsatz zu reduzieren und andererseits den Wartungsaufwand sowie die Betriebskosten zu minimieren.
Die genannte Aufgabe wird gelöst durch eine Befüllvorrichtung zur Befüllung mindestens eines Speicherbehälters mit verdichtetem Wasserstoff nach Anspruch 1, einer Tankstelle, insbesondere eine Wasserstofftankstelle, nach Anspruch 12 sowie einem Verfahren zur Befüllung mindestens eines Speicherbehälters mit verdichtetem Wasserstoff nach Anspruch 16.
Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben, wobei die Gegenstände der Befüllvorrichtung sowie der Tankstelle im Rahmen des Verfahrens zur Befüllung mindestens eines Speicherbehälters mit verdichtetem Wasserstoff zum Einsatz kommen kann und umgekehrt.
Hierbei ist einer der Grundgedanken der vorliegenden Erfindung, dass eine Befüllvorrichtung zum Befüllen mindestens eines Speicherbehälters mit verdichtetem Wasserstoff mit einer Verdichtungsvorrichtung ausgestattet ist, welche zur Verdichtung des Wasserstoffs einen Druckbehälter aufweist, in welchen der zu verdichtende Wasserstoff einleitbar ist, wobei der Wasserstoff in diesem Druckbehälter bevorzugt durch Ventile einschließbar ist, und durch Vergrößerung des Flüssigkeitsvolumens einer Kompressionsflüssigkeit, insbesondere Wasser, die in den Druckbehälter einleitbar ist, der Wasserstoff verdichtbar ist.
Auf diese Weise kann auf die oben beschriebenen herkömmlichen Kolben- oder Membrankompressoren, die direkt mit dem Wasserstoff bei der Verdichtung desselben in Kontakt kommen, verzichtet werden, wodurch die damit beschriebenen Probleme der hohen Leckageanfälligkeit sowie des damit verbundenen hohen Wartungsaufwands beseitigt werden können. Des Weiteren kann bei der Verwendung von Wasser als Kompressionsflüssigkeit eine Verschmutzung (Eindiffundierung von Fremdatomen) des Wasserstoffs ausgeschlossen werden. Ferner steigt bei der beschriebenen Verdichtungsweise des Wasserstoffs die Temperatur des Wasserstoffs nur geringfügig an, wodurch auf die herkömmliche Rückkühlung des Wasserstoffs nach der Verdichtung durch Kolben- oder Membrankompressoren verzichtet werden kann, wodurch die Energieeffizienz des Verdichtungsvorgangs und somit des vollständigen Befüllvorgangs erheblich gesteigert werden kann.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist eine Befüllvorrichtung zur Befüllung mindestens eines Speicherbehälters, insbesondere eines Speicherbehälters eines Fahrzeuges, mit verdichtetem Wasserstoff, aufweisend: eine Verdichtungsvorrichtung zum Verdichten des zu verdichtenden Wasserstoffs, mindestens einen Hochdruckspeichertank, welcher der Zwischenspeicherung des verdichteten Wasserstoffs dient, und ein Leitungssystem über welches der zu verdichtende Wasserstoff der Verdichtungsvorrichtung zugeführt werden kann, der in der Verdichtungsvorrichtung verdichtete Wasserstoff dann dem Hochdruckspeichertank zugeführt und von dort dem zu befüllenden Speicherbehälter zugeführt werden kann, wobei die Verdichtungsvorrichtung einen Druckbehälter aufweist, in welchem eine Kompressionsflüssigkeit, insbesondere Wasser, einleitbar ist und in welchen der zu verdichtende Wasserstoff im gasförmigen Zustand einleitbar und durch Vergrößerung des Flüssigkeitsvolumens der Kompressionsflüssigkeit innerhalb des Druckbehälters auf einen vorbestimmten Druck P₁ verdichtet werden kann.
Mit anderen Worten kann das in dem Druckbehälter für den zu verdichtenden Wasserstoff zur Verfügung stehende Speichervolumen durch Einleiten einer Kompressionsflüssigkeit in den Druckbehälter, wobei ein Teil der Kompressionsflüssigkeit bereits in dem Druckbehälter vorhanden gewesen sein kann, reduziert werden, wodurch der Wasserstoff auf einen vorbestimmten bzw. gewünschten Druck verdichtet werden kann. Entsprechend bestimmt die Menge an in den Druckbehälter eingeleiteter Kompressionsflüssigkeit die Volumenveränderung des für den zu verdichtenden Wasserstoff zur Verfügung stehenden Speichervolumens und somit die Verdichtung bzw. Anhebung des Drucks des Wasserstoffs. Um den Wasserstoff in dem Druckbehälter durch Einleiten der Kompressionsflüssigkeit verdichten zu können, wird dieser bevorzugt durch Ventile in dem Druckbehälter eingeschlossen.
Hierbei kann es vorteilhaft sein, dass die Verdichtungsvorrichtung eine Kühlvorrichtung aufweist, die dazu eingerichtet ist, die Kompressionsflüssigkeit auf eine vorbestimmte Temperatur T₁, insbesondere auf eine Temperatur im Bereich von 1°C bis 5°C, bevorzugt 1°C, zu kühlen, insbesondere bevor diese in den Druckbehälter eingeleitet bzw. eingespeist wird.
Auf diese Weise kann der zu verdichtende Wasserstoff während des Verdichtungsvorgangs passiv durch Kontakt mit der gekühlten Kompressionsflüssigkeit gekühlt werden.
Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn die Verdichtungsvorrichtung eine Zuführleitung aufweist, über welche die Kompressionsflüssigkeit dem Druckbehälter, insbesondere von unten, zuführbar ist.
Ferner ist es bevorzugt, dass die Verdichtungsvorrichtung einen Speicherbehälter aufweist, in dem die Kompressionsflüssigkeit, insbesondere das Wasser, zwischengespeichert werden kann. Auf diese Weise kann die bereits gekühlte Kompressionsflüssigkeit wiederverwendet werden, wodurch der Energieeinsatz für die Kühlung der Kompressionsflüssigkeit reduziert werden kann.
Des Weiteren umfasst im Rahmen der vorliegenden Erfindung der Begriff „Fahrzeug“ oder „Verkehrsmittel“ oder andere ähnliche Begriffe wie nachfolgend genutzt Kraftfahrzeuge im Allgemeinen, wie Passagierautomobile umfassend Sports Utility Vehicles (SUV), Busse, Lastwagen, verschiedene kommerzielle Fahrzeuge, Wasserfahrzeuge umfassend verschiedene Boote und Schiffe, Flugzeuge, Flugdrohnen und dergleichen, Hybridfahrzeuge, Elektrofahrzeuge, Plug-in-Hybrid-Elektrofahrzeuge, Wasserstoff-Fahrzeuge und andere alternative Fahrzeuge. Wie hier angeführt, ein Hybridfahrzeug ist ein Fahrzeug mit zwei oder mehreren Energieträgern, zum Beispiel benzinbetriebene und gleichzeitig elektrisch betriebene Fahrzeuge.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung weist die Verdichtungsvorrichtung eine Kompressionsvorrichtung, insbesondere eine Hochdruckpumpe, auf, die dazu eingerichtet ist, die Kompressionsflüssigkeit mit einem Arbeitsdruck P₂ von bis zu 1000 bar der Verdichtungsvorrichtung zur Verfügung zu stellen, insbesondere dem Druckbehälter mit einem Druck von bis zu 1000 bar zuzuführen.
Des Weiteren ist es bevorzugt, dass der Hochdruckspeichertank dazu eingerichtet ist, verdichteten Wasserstoff bis zu einem Druck von 1000 bar zwischenzuspeichern, und/oder die Verdichtungsvorrichtung dazu eingerichtet ist, den Wasserstoff auf einen Druck von bis zu 1000 bar zu verdichten.
Ferner ist es bevorzugt, dass der zumindest eine Hochdruckspeichertank in mehrere Speichersegmente aufgeteilt ist, die bevorzugt unabhängig voneinander befüll- und/oder entleerbar sind, und/oder mehrere Hochdruckspeichertanks vorhanden sind, die bevorzugt unabhängig voneinander befüll- und/oder entleerbar sind.
Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn die Befüllvorrichtung, insbesondere eine Steuereinrichtung, dazu eingerichtet ist, bei der Befüllung eines Speicherbehälters den zwischengespeicherten Wasserstoff lediglich so lange aus einem der Speichersegment und/oder einem der Hochdruckspeichertanks zu entnehmen, bis die Temperatur des jeweiligen Speichersegments und/oder des jeweiligen Hochdruckspeichers auf einen vorbestimmten Grenzwert (T_min) gesunken ist, wobei der vorbestimmte Grenzwert in einem Bereich von -20°C bis - 40°C, bevorzugt -25°C bis -35°C liegt. Erreicht die Temperatur des Speichersegments und/oder des Hochdruckspeichers, aus dem momentan der Wasserstoff entnommen wird, den vorbestimmten Grenzwert, kann auf ein anderes Speichersegment und/oder anderen Hochdruckspeicher gewechselt werden, um eine Unterkühlung bzw. ein Einfrieren des jeweiligen Speichersegments und/oder Hochdruckspeichers zu vermeiden.
Hierbei kann in vorteilhafterweise der zumindest eine Hochdruckspeichertank in einer Kühlkammer, welche bevorzugt thermisch isoliert ist, vorgesehen sein, und darin auf eine vorbestimmte Temperatur T_Kühlkammer gekühlt oder auf dieser gehalten werden zu können, wobei die vorbestimmte Temperatur T_Kühlkammer der Kühlkammer in einem Bereich von -40°C bis 10°C, bevorzugt --20°C bis 5°C, weiter bevorzugt 1°C, liegen kann.
Des Weiteren kann die Befüllvorrichtung eine Verteileinrichtung (Dispenser) aufweisen, welche bevorzugt mit einer Temperiereinrichtung 50 versehen ist, mittels welcher der dem mindestens einen Speicherbehälter, insbesondere dem mindestens einen Speicherbehälter eines Fahrzeuges, zugeführte Wasserstoff, auf die individuell vorliegenden Rahmenbedingungen, konditioniert werden kann, hierbei wird bevorzugt der Wasserstoff bei einem Druck zwischen 350 bar und 700 bar und bei einer Temperatur von -33°C bis -40°C dem Speicherbehälter zugeführt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist die Befüllvorrichtung ferner eine Schnellkupplung auf, mittels der ein mobiler Wasserstoff-Vorratsspeicher mit der Befüllvorrichtung fluidführend verbindbar ist und mit dem verdichteten Wasserstoff befüllbar ist.
Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung eine Tankstelle, insbesondere Wasserstofftankstelle, zum Betanken eines Fahrzeugs mit verdichtetem Wasserstoff, aufweisend: mindestens eine Betankungsvorrichtung, die bevorzugt dazu eingerichtet ist zu entsprechenden, in den zu betankenden Fahrzeugen vorgesehenen Aufnahmevorrichtungen, zu korrespondieren, und die oben beschriebene Befüllvorrichtung zur Befüllung mindestens eines Speicherbehälters.
Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn die Tankstelle zusätzlich einen Wasserstoff-Vorratsspeicher und/oder eine Schnellkupplung, mittels der ein mobiler Wasserstoff-Vorratsspeicher mit der Befüllvorrichtung fluidführend verbindbar ist, aufweist, wobei in dem Wasserstoff-Vorratsspeicher und/oder dem mobilen Wasserstoff-Vorratsspeicher gasförmiger Wasserstoff bei einem Druck von 1 bar bis 500 bar gespeichert und zur Zwischenspeicherung in dem Hochdruckspeichertank durch die Verdichtungsvorrichtung der Befüllvorrichtung auf einen Druck von bis zu 1000 bar verdichtet werden kann.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn die Tankstelle, insbesondere eine Steuereinrichtung, dazu eingerichtet ist, über einen cloudbasierten Server und/oder eine mobile App mit Clients, insbesondere zu betankenden Fahrzeugen, Informationen über deren Betankungsanforderungen wie Betankungsmenge, Betankungstemperatur, Betankungsdruck, Betankungsgeschwindigkeit (Gramm/Sekunde), Betankungszeitpunkt und dergleichen auszutauschen und basierend auf den ausgetauschten Informationen entsprechend mindestens ein Betankungsprofil und/oder eine Betankungsvorhersage zu ermitteln bzw. zu erstellen.
Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Befüllung mindestens eines Speicherbehälters, insbesondere eines Speicherbehälters eines Fahrzeuges, mit verdichtetem Wasserstoff, umfassend die Schritte: a) Einleiten des zu verdichtenden, insbesondere gasförmigen, Wasserstoffs, in einen Druckbehälter, in den eine Kompressionsflüssigkeit einleitbar ist, und b) Verdichten des zu verdichteten Wasserstoffs durch Einleiten der Kompressionsflüssigkeit in den Druckbehälter oder durch Vergrößern des Flüssigkeitsvolumens der Kompressionsflüssigkeit innerhalb des Druckbehälters auf einen vorbestimmten Druck (P₁).
Ferner ist es bevorzugt, wenn die in den Druckbehälter eingeleitete Kompressionsflüssigkeit vor dem Einleiten oder Einspeisen gekühlt wird, insbesondere auf eine Temperatur im Bereich von 1°C bis 5°C, insbesondere auf eine Temperatur von 1°C, gekühlt wird, um während der Verdichtung des zu verdichtenden Wasserstoffs diesen durch Kontakt mit der Kompressionsflüssigkeit passiv zu kühlen.
Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn während der Verdichtung des zu verdichtenden Wasserstoffs eine Füllstandhöhe der Kompressionsflüssigkeit von einer minimalen Füllstandhöhe Hmin auf eine vorbestimmte Füllstandhöhe H_Soll angehoben wird, wodurch der Druck des Wasserstoffs auf einen vorbestimmten Sollwert erhöht wird.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist das Verfahren ferner die folgenden Schritte auf: c) Zuführen und Zwischenspeichern des verdichtenden Wasserstoffs zu und in mindestens einem Hochdruckspeichertank, d)Absenken der Füllstandhöhe der Kompressionsflüssigkeit in dem Druckbehälter, insbesondere zurück auf die minimale Füllstandhöhe H_min, e) Zwischenspeichern der ausgelassenen Kompressionsflüssigkeit in einem Speicherbehälter.
Ferner ist es bevorzugt, wenn das Verfahren zusätzlich die folgenden Schritte aufweist: f) unter Druck setzen der Kompressionsflüssigkeit auf einen Arbeitsdruck P₂ von bis zu 1000 bar, bevorzugt mittels einer Hochdruckpumpe, g) Rückkühlen der unter Arbeitsdruck P₂ gesetzten Kompressionsflüssigkeit und h) Zuführen der unter Arbeitsdruck gesetzten Kompressionsflüssigkeit zu dem Druckbehälter, wodurch der in Schritt a) in den Druckbehälter eingelassene Wasserstoff auf den vorbestimmten Druck P₁ verdichtet wird und somit für die Zwischenspeicherung in dem mindestens einen Hochdruckspeichertank aufbereitet ist, wodurch der Verfahrenskreislauf geschlossen ist und mit einem neuen Zyklus begonnen werden kann.
Die Befüllvorrichtung zur Befüllung mindestens eines Speicherbehälters mit verdichtetem Wasserstoff kann in einer Tankstelle, insbesondere in einer Wasserstofftankstelle, integriert sein. Des Weiteren kann die beschriebene Befüllvorrichtung in einem Verfahren zur Befüllung mindestens eines Speicherbehälters mit verdichtetem Wasserstoff verwendet werden. Daher können die weiteren Merkmale, die im Zusammenhang mit der obigen Beschreibung der Befüllvorrichtung offenbart wurden, auch auf die Tankstelle, insbesondere die Wasserstofftankstelle und das Verfahren zur Befüllung mindestens eines Speicherbehälters mit verdichtetem Wasserstoff angewendet werden. Dasselbe gilt umgekehrt für die Tankstelle sowie das Verfahren.
Figurenliste
Weitere Merkmale und Vorteile einer Vorrichtung, einer Verwendung und/oder eines Verfahrens ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen. Von diesen Zeichnungen zeigt:

1 schematisch eine bekannte Betankungsvorrichtung gemäß dem Stand der Technik,
2 vereinfacht eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Befüllvorrichtung, und
3 vereinfacht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Tankstelle mit einem mobilen Wasserstoff-Vorratsspeicher.

Beschreibung von Ausführungsformen
Gleiche Bezugszeichen, die in verschiedenen Figuren aufgeführt sind, benennen identische, einander entsprechende, oder funktionell ähnliche Elemente.
1 schematisch eine bekannte Betankungsvorrichtung gemäß dem Stand der Technik. Die 1 zeigt einen Vorratsbehälter S für verflüssigten Wasserstoff, der ein Speichervolumen zwischen 10 und 200 m³ Wasserstoff aufweist. Derartige Speicherbehälter für verflüssigten Wasserstoff sind aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt. Im Rahmen von Wasserstofftankstellen sind sie vorzugsweise unterirdisch und von den zu betankenden Fahrzeugen überfahrbar angeordnet.
Vorgesehen sind des Weiteren eine Kryopumpe V sowie ein Kompressor V'. Die Kryopumpe V wird über die Leitung 1, die vorzugsweise vakuumisoliert ausgebildet ist, aus dem Vorratsbehälter S mit flüssigem Wasserstoff versorgt. Die in der Praxis zur Anwendung kommenden Kryopumpen V sind speziell auf die bei der Betankung von Fahrzeugen vorliegenden Anforderungen ausgerichtet. Sie bieten die Möglichkeit, flüssigen Wasserstoff von ca. 1 bar auf bis zu 900 bar in einem zweistufigen Verdichtungsprozess zu komprimieren. Über die Leitung 1' kann gasförmiger Wasserstoff aus dem Vorratsbehälter S abgezogen und mittels des Kompressors bzw. der Kompressionseinheit V' auf einen Druck zwischen 100 und 700 bar verdichtet werden.
Zusätzlich zu dem Vorratsbehälter S sind mehrere Hochdruck-Speicherbehälter A und B vorgesehen. In der Praxis sind diese üblicherweise zu wenigstens drei unterschiedliche Druckbereiche abdeckenden Speicherbänken zusammengefasst. So sind die Hochdruck-Speicherbehälter A beispielsweise für einen Speicherdruck zwischen 400 und 700 bar ausgelegt, während die Hochdruck-Speicherbehälter B für einen Speicherdruck zwischen 300 und 500 bar ausgelegt sind. Im Regelfall sind weitere Speicherbehälter, die bspw. für einen Speicherdruck zwischen 50 und 400 bar ausgelegt sind, vorgesehen. Realisierbar sind jedoch auch Verfahren, bei denen lediglich eine oder zwei Speicherbänke oder auch lediglich ein oder zwei Hochdruck-Speicherbehälter vorgesehen werden.
2 zeigt vereinfacht eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Befüllvorrichtung 100 zur Befüllung eines Speicherbehälters, insbesondere eines Speicherbehälters eines Fahrzeuges, mit verdichtetem gasförmigem Wasserstoff. Wie der 2 entnommen werden kann, weist hierzu die Befüllvorrichtung 100 einen Verdichtungsvorrichtung 1 zum Verdichten des Wasserstoffs auf. In der dargestellten Ausführungsform wird der zu verdichtende Wasserstoff über eine Wasserstoff-Zuführleitung 21 von beispielsweise einem unterirdisch vorgesehenen Speichertank (nicht dargestellt), in dem der Wasserstoff flüssig und/oder gasförmig gespeichert ist, mit einem Druck von beispielsweise 30 bar der Verdichtungsvorrichtung 1 zugeführt. Zum Verdichten des Wasserstoffs weist die Verdichtungsvorrichtung einen Druckbehälter 2 auf, in welchen eine Kompressionsflüssigkeit 3 eingeleitet werden kann, insbesondere mit Druck in den Druckbehälter 2 eingeleitet werden kann. In einem Einleitschritt, wenn der gasförmige Wasserstoff in den drucklosen Druckbehälter 2 über die Wasserstoff-Zuführleitung 21 eingeleitet ist, befindet sich die Kompressionsflüssigkeit auf der mit Hmin gekennzeichneten Füllstandhöhe. Mit anderen Worten, der Druckbehälter 2 ist fast leer und bereit den zu komprimierenden bzw. verdichtenden Wasserstoff aufzunehmen.
Ist der Behälter 2 vollständig mit dem zu verdichtenden Wasserstoff gefüllt, wird der Druckbehälter 2 über Sperrventile 24 abgeschlossen, womit der eingeleitete zu verdichtende Wasserstoff nicht entweichen kann. Danach wird über einen Kompressionsvorrichtung 6, insbesondere eine Hochdruckpumpe, die Kompressionsflüssigkeit mit einem vorbestimmten Druck in den Druckbehälter über eine Zuführleitung 7 von unten in den Druckbehälter eingeleitet, wodurch sich langsam der Füllstand der Kompressionsflüssigkeit 3 in dem Druckbehälter 2 erhöht und somit der darin eingesperrte Wasserstoff verdichtet wird. Erreicht der Füllstand der Kompressionsflüssigkeit in dem Druckbehälter den Sollfüllstand H_Soll, ist der Verdichtungsvorgang abgeschlossen und der Wasserstoff wurde auf den gewünschten Druck verdichtet.
Um die Kompressionsflüssigkeit 3 aktiv zu kühlen, ist die dargestellte Verdichtungsvorrichtung 1 mit einer Kühlvorrichtung 4 versehen, welche beispielsweise die Kompressionsflüssigkeit 3, welche bevorzugt Wasser ist, auf eine Temperatur von ca. 1°C kühlen kann, auf diese Weise wird während der Verdichtung des Wasserstoffs dieser durch Kontakt mit der Kompressionsflüssigkeit 3 gekühlt werden, was eine nachgeschaltete Rückkühlung des Wasserstoffs obsolet macht oder zumindest vereinfacht.
Ferner weist die dargestellte Verdichtungsvorrichtung einen Speicherbehälter 5 auf, in welchem die durch die Kühlvorrichtung gekühlte Kompressionsflüssigkeit 3 nach dem Entleeren des Druckbehälters 2 und vor einem erneuten Verdichtungsvorgang zwischengespeichert werden, wodurch die Kühlarbeit der Kühlvorrichtung 4 reduziert werden kann. Des Weiteren sind der Kühlvorrichtung 4 ein Drucksensor PT sowie ein Temperatursensor TT nachgeschaltet, welche mit einer Steuereinrichtung 60 verbunden sind und es somit der Steuereinrichtung 60 ermöglichen, die Kompressionsvorrichtung 6 und die Kühlvorrichtung 4 so zu steuern, dass die Kompressionsflüssigkeit 3 mit einer gewünschten Temperatur und mit einem gewünschten Druck in den Druckbehälter 2 eingeleitet werden.
Nach Abschluss des Verdichtungsvorgangs wird ein Auslassventil der Sperrventile 24 geöffnet, und der verdichtete Wasserstoff über eine Fluidleitung 22 zu einem Hochdruckspeichertank 10 geleitet, wo der verdichtete (gasförmige) Wasserstoff mit einem Druck von bis zu 1000 bar zwischengespeichert werden kann, bis er über eine Betankungsleitung 23 zu einem zu befüllenden Fahrzeug geleitet wird. Der hier dargestellte Hochdruckspeichertank 10 weist mehrere Speichersegmente 10A bis 10C auf, welche unabhängig voneinander mit verdichtetem Wasserstoff befüllt werden können. Der darin unter Hochdruck gespeicherte Wasserstoff kann auch individuell von diesen Speichersegmenten 10A bis 10C entnommen werden, auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass im Falle einer großen Entnahme von Wasserstoff, beispielsweise bei der Befüllung/Betankung eines LKWs, das einzelne Speichersegment 10A bis 10C nicht zu stark abgekühlt wird.
3 zeigt ferner vereinfacht eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Tankstelle 200 mit einem mobilen Wasserstoff-Vorratsspeicher 230. Auf der linken Seite der 3 ist lediglich schematisch eine erfindungsgemäße Befüllvorrichtung 100 dargestellt, diese kann beispielsweise an einem Ort aufgestellt sein, an welcher der Wasserstoff erzeugt wird, beispielsweise bei einem Windkraftpark. Der dort beispielsweise durch Windkraft erzeugte Strom kann effizient zur Erzeugung von Wasserstoff genutzt werden, insbesondere zu Zeiten, wenn im Stromnetz Überschuss an Strom besteht. Der dort erzeugte Wasserstoff kann über die erfindungsgemäße Befüllvorrichtung 100 auf einen gewünschten Druck von beispielsweise 700 bar bis 1000 bar verdichtet und in einem mobilen Wasserstoff-Vorratsspeicher 210, welcher beispielsweise in einen LKW-Aufbau integriert sein kann oder von einem LKW austauschbar aufgenommen werden kann, zwischengespeichert werden. Durch den LKW kann dann der mobile Wasserstoff-Vorratsspeicher 210 zu einer Tankstelle 200 gebracht werden und dort über eine Schnellkupplung 220 mit einer Betankungsanlage der Tankstelle verbunden werden.
Die in 3 dargestellte Tankstelle 200 weist eine Verteileinrichtung 40 (Dispenser) auf, welche mit einer Temperiereinrichtung 50, insbesondere einer Kühleinrichtung, versehen ist. Auf diese Weise kann während der Befüllung eines Speicherbehälters eines Fahrzeugs, hier beispielsweise eines Buses oder eines PKWs, der Wasserstoff konditioniert werden. Mit anderen Worten wird die Temperatur sowie der Druck des Wasserstoffs, der zu dem Fahrzeug geleitet wird, derart temperiert und entspannt, dass die Parameter des Wasserstoffs den Anforderungen des Fahrzeugs entsprechen. Die Tankstelle 200 kann optional ebenfalls mit einer erfindungsgemäßen Befüllvorrichtung 100 versehen sein, womit der Wasserstoff, der dem mobilen Wasserstoff-Vorratsspeicher 230 entnommen wird, falls notwendig, nochmals verdichtet werden kann.
Es ist für den Fachmann ersichtlich, dass einzelne, jeweils in verschiedenen Ausführungsformen beschriebene Merkmale auch in einer einzigen Ausführungsform umgesetzt werden können, sofern sie nicht strukturell inkompatibel sind. Gleichermaßen können verschiedene Merkmale, die im Rahmen einer einzelnen Ausführungsform beschrieben sind, auch in mehreren Ausführungsformen einzeln oder in jeder geeigneten Unterkombination vorgesehen sein.
Bezugszeichenliste

1: Verdichtungsvorrichtung
2: Druckbehälter
3: Kompressionsflüssigkeit
4: Kühlvorrichtung
5: Speicherbehälter
6: Kompressionsvorrichtung
7: Zuführleitung
10: Hochdruckspeichertank
10A, 10B, 10C: Speichersegmente
20: Leitungssystem
21: Wasserstoff-Zuführleitung
22: Fluidleitung
23: Betankungsleitung
24: Sperrventil
30: Kühlkammer
40: Verteileinrichtung (Dispenser)
50: Temperiereinrichtung
60: Steuereinrichtung
100: Befüllvorrichtung
200: Tankstelle
210: Wasserstoff-Vorratsspeicher
220: Schnellkupplung
230: mobiler Wasserstoff-Vorratsspeicher

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102009039645 A1 [0014]
DE 102016009672 A1 [0015]

Claims

Befüllvorrichtung (100) zur Befüllung mindestens eines Speicherbehälters, insbesondere eines Speicherbehälters eines Fahrzeuges, mit verdichtetem Wasserstoff, umfassend: eine Verdichtungsvorrichtung (1) zum Verdichten des zu verdichtenden Wasserstoffs, mindestens einen Hochdruckspeichertank (10), welcher der Zwischenspeicherung des verdichteten Wasserstoffs dient, und ein Leitungssystem (20) über welches der zu verdichtende Wasserstoff der Verdichtungsvorrichtung (1) zugeführt werden kann, der in der Verdichtungsvorrichtung (1) verdichtete Wasserstoff dann dem Hochdruckspeichertank (10) zugeführt und von dort dem zu befüllenden Speicherbehälter zugeführt werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdichtungsvorrichtung (1) einen Druckbehälter (2) umfasst, in welchem eine Kompressionsflüssigkeit (3), insbesondere Wasser, einleitbar ist, in welchen der zu verdichtende Wasserstoff im gasförmigen Zustand einleitbar und durch Vergrößerung des Flüssigkeitsvolumens der Kompressionsflüssigkeit (3) innerhalb des Druckbehälters (2) auf einen vorbestimmten Druck (P₁) verdichtbar ist.
Befüllvorrichtung (100) nach Anspruch 1, wobei die Verdichtungsvorrichtung (1) ferner eine Kühlvorrichtung (4) aufweist, die dazu eingerichtet ist, die Kompressionsflüssigkeit (3) auf eine vorbestimmte Temperatur (T₁), insbesondere auf eine Temperatur im Bereich von 1°C bis 5°C, bevorzugt 1°C, zu kühlen, insbesondere bevor diese in den Druckbehälter (2) eingeleitet wird.
Befüllvorrichtung (100) nach Anspruch 1 oder 2, ferner umfassend eine Zuführleitung (21), über welche die Kompressionsflüssigkeit (3) dem Druckbehälter (2), insbesondere von unten, zuführbar ist.
Befüllvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Verdichtungsvorrichtung (1) ferner einen Speicherbehälter (5) umfasst, in dem die Kompressionsflüssigkeit (3), insbesondere das Wasser, zwischenspeicherbar ist.
Befüllvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Verdichtungsvorrichtung (1) ferner eine Kompressionsvorrichtung (6), insbesondere eine Hochdruckpumpe, aufweist, die dazu eingerichtet ist, die Kompressionsflüssigkeit mit einem Arbeitsdruck (P₂) von bis zu 1000 bar der Verdichtungsvorrichtung (1) zur Verfügung zu stellen, insbesondere dem Druckbehälter (2) mit einem Druck von bis zu 1000 bar zuzuführen.
Befüllvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei: der Hochdruckspeichertank (10) dazu eingerichtet ist, verdichteten Wasserstoff bis zu einem Druck von 1000 bar zwischenzuspeichern, und/oder die Verdichtungsvorrichtung (1) dazu eingerichtet ist, den Wasserstoff auf einen Druck von bis zu 1000 bar zu verdichten.
Befüllvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der zumindest eine Hochdruckspeichertank (10) in mehrere Speichersegmente (10A, 10B, 10C) aufgeteilt ist, die bevorzugt unabhängig voneinander befüll- und/oder entleerbar sind, und/oder mehrere Hochdruckspeichertanks (10) aufweist, die bevorzugt unabhängig voneinander befüll- und/oder entleerbar sind.
Befüllvorrichtung (100) nach Anspruch 7, wobei die Befüllvorrichtung (100), insbesondere eine Steuereinrichtung (60), dazu eingerichtet ist, bei der Befüllung eines Speicherbehälters den zwischengespeicherten Wasserstoff lediglich so lange aus einem der Speichersegment (10A, 10B, 10C) und/oder einem der Hochdruckspeichertanks (10) zu entnehmen, bis die Temperatur des jeweiligen Speichersegments und/oder Hochdruckspeichers auf einen vorbestimmten Grenzwert (T_min) gesunken ist, wobei der vorbestimmte Grenzwert in einem Bereich von -20°C bis -40°C, bevorzugt -25°C bis -35°C liegt.
Befüllvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der zumindest eine Hochdruckspeichertank (10) in einer Kühlkammer (30), welche bevorzugt thermisch isoliert ist, vorgesehen ist, um darin auf eine vorbestimmte Temperatur (T_Kühlkammer) gekühlt oder auf dieser gehalten werden zu können, wobei die vorbestimmte Temperatur (T_Kühikammer) der Kühlkammer (30) in einem Bereich von -40°C bis 10°C, bevorzugt --20°C bis 5°C, weiter bevorzugt 1°C, liegt.
Befüllvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner aufweisend eine Verteileinrichtung (40) (Dispenser), welche bevorzugt mit einer Temperiereinrichtung (50) versehen ist, mittels welcher der dem mindestens einen Speicherbehälter, insbesondere dem mindestens einen Speicherbehälter eines Fahrzeuges, zugeführte Wasserstoff, auf die individuell vorliegenden Rahmenbedingungen, konditioniert werden kann, hierbei wird bevorzugt der Wasserstoff bei einem Druck zwischen 350 bar und 700 bar und bei einer Temperatur von -33°C bis -40°C dem Speicherbehälter zugeführt.
Befüllvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner aufweisend eine Schnellkupplung (220), mittels der ein mobiler Wasserstoff-Vorratsspeicher (230) mit der Befüllvorrichtung (100) fluidführend verbindbar ist und mit verdichtetem Wasserstoff befüllbar ist.
Tankstelle (200), insbesondere Wasserstofftankstelle, zum Betanken eines Fahrzeugs mit verdichtetem Wasserstoff, umfassend: mindestens eine Betankungsvorrichtung, die bevorzugt dazu eingerichtet ist zu entsprechenden, in den zu betankenden Fahrzeugen vorgesehenen Aufnahmevorrichtungen, zu korrespondieren, und die Befüllvorrichtung (100) zur Befüllung mindestens eines Speicherbehälters nach einem der Ansprüche 1 bis 11.
Tankstelle (200) nach Anspruch 12, ferner umfassend: einen Wasserstoff-Vorratsspeicher (210), und/oder eine Schnellkupplung (220), mittels der ein mobiler Wasserstoff-Vorratsspeicher (230) mit der Befüllvorrichtung (100) fluidführend verbindbar ist, wobei in dem Wasserstoff-Vorratsspeicher (210) und/oder dem mobilen Wasserstoff-Vorratsspeicher (230) gasförmiger Wasserstoff bei einem Druck von 1 bar bis 500 bar gespeichert und zur Zwischenspeicherung in dem Hochdruckspeichertank (10) durch die Verdichtungsvorrichtung (1) der Befüllvorrichtung (100) auf einen Druck von bis zu 1000 bar verdichtet werden kann.
Tankstelle (200) nach 12 oder 13, wobei die Tankstelle (200), insbesondere eine Steuereinrichtung (60), dazu eingerichtet ist, über einen cloudbasierten Server und/oder eine mobile App mit Clients, insbesondere zu betankenden Fahrzeugen, Informationen über deren Betankungsanforderungen wie Betankungsmenge, Betankungstemperatur, Betankungsdruck, Betankungsgeschwindigkeit (Gramm/Sekunde), Betankungszeitpunkt und dergleichen auszutauschen und entsprechend mindestens ein Betankungsprofil und/oder eine Betankungsvorhersage zu ermitteln.
Tankstelle (200) nach Anspruch 14, wobei die Tankstelle (200), insbesondere die Steuereinrichtung (60), dazu eingerichtet ist, basierend auf dem mindestens einen Betankungsprofil und/oder der einen Betankungsprognose, die Befüllvorrichtung (100) zu steuern und/oder zu regeln, insbesondere Zustandsparameter, insbesondere die gespeicherte Wasserstoffmenge, die Wasserstofftemperatur und den Druck des gespeicherten Wasserstoffs, des in dem mindestens einen Hochdruckspeichertank (10) zwischengespeicherten Wasserstoffs zu steuern und/oder zu regeln.
Verfahren zur Befüllung mindestens eines Speicherbehälters, insbesondere eines Speicherbehälters eines Fahrzeuges, mit verdichtetem Wasserstoff, umfassend die Schritte: a) Einleiten des zu verdichtenden, insbesondere gasförmigen, Wasserstoffs, in einen Druckbehälter (2), in den eine Kompressionsflüssigkeit (3) einleitbar ist, und b) Verdichten des zu verdichteten Wasserstoffs durch Einleiten der Kompressionsflüssigkeit (3) in den Druckbehälter (2) oder durch Vergrößern des Flüssigkeitsvolumens der Kompressionsflüssigkeit (3) innerhalb des Druckbehälters (2) auf einen vorbestimmten Druck (P₁).
Verfahren nach Anspruch 16, bei dem ferner die in den Druckbehälter (2) eingeleitete Kompressionsflüssigkeit vor dem Einleiten oder Einspeisen gekühlt wird, insbesondere auf eine Temperatur im Bereich von 1°C bis 5°C, insbesondere auf eine Temperatur von 1°C, gekühlt wird, um während der Verdichtung des zu verdichtenden Wasserstoffs diesen durch Kontakt mit der Kompressionsflüssigkeit passiv zu kühlen.
Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, wobei während der Verdichtung des zu verdichtenden Wasserstoffs eine Füllstandhöhe der Kompressionsflüssigkeit (3) von einer minimalen Füllstandhöhe (H_min) auf eine vorbestimmte Füllstandhöhe (H_Soll) angehoben wird, wodurch der Druck des Wasserstoffs auf einen vorbestimmten Sollwert erhöht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 18, ferner umfassend die Schritte: c) Zuführen und Zwischenspeichern des verdichtenden Wasserstoffs zu und in mindestens einem Hochdruckspeichertank (10), d) Absenken der Füllstandhöhe der Kompressionsflüssigkeit (3) in dem Druckbehälter (2), insbesondere zurück auf die minimale Füllstandhöhe (H_min), e) Zwischenspeichern der ausgelassenen Kompressionsflüssigkeit (3) in einem Speicherbehälter (5).
Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 19, ferner umfassend die Schritte: f) unter Druck setzen der Kompressionsflüssigkeit auf einen Arbeitsdruck (P₂) von bis zu 1000 bar, bevorzugt mittels einer Hochdruckpumpe, g) Rückkühlen der unter Arbeitsdruck (P₂) gesetzten Kompressionsflüssigkeit und h) Zuführen der unter Arbeitsdruck gesetzten Kompressionsflüssigkeit zu dem Druckbehälter (2), wodurch der in Schritt a) in den Druckbehälter (2) eingelassene Wasserstoff auf den vorbestimmten Druck (P₁) verdichtet wird.