DE102021104581A1 - Mobiler E-Tankstellen-Container - Google Patents

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Abstract

Flexible und dennoch kostengünstig einsetzbare Lademöglichkeiten für Elektrofahrzeuge können bereitgestellt werden, wenn ein mobiler E-Tankstellen-Container zum Einsatz kommt.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen mobilen E-Tankstellen-Container, innerhalb dessen wenigstens ein mit elektrischer Energie gespeister Umrichter, der die den Umrichter speisende Energie in für ein Laden von Elektrofahrzeugen geeignete Energie umrichtet bzw. umrichten kann, angeordnet ist und welcher wenigstens eine von dem Umrichter mit für ein Laden von Elektrofahrzeugen geeigneter Energie versorgte Ladestation und/oder wenigstens einen von dem Umrichter mit für ein Laden von Elektrofahrzeugen geeigneter Energie versorgten Steckverbinder zur elektrischen Verbindung mit einer externen Ladestation trägt.
  • Entsprechende E-Tankstellen-Container sind beispielsweise aus der DE 20 2017 101 098 U1 , der DE 20 2018 002 200 U1 und der DE 10 2019 100 251 A1 bekannt. In diesen Veröffentlichung werden jeweils in bzw. durch Container umgesetzte E-Tankstellen beschrieben, wobei letztere beiden Druckschriften darauf abstellen, dass innerhalb des Containers neben den Lademöglichkeiten zumindest ein Elektroenergiespeicher, also eine Batterie, vorgesehen ist, die aufgeladen werden kann und dem „Betanken“ von Elektrofahrzeugen mit elektrischer Energie dient. Erstere Druckschrift beschäftigt sich hiermit nicht, sondern setzt darauf, eine an sich bekannte Ladestation sowie einen überdachten Bereich innerhalb der Umgrenzung des Containers anzuordnen.
  • Es ist Aufgabe vorliegender Erfindung, flexibel und dennoch kostengünstig einsetzbare Lademöglichkeiten für Elektrofahrzeuge bereitzustellen.
  • Die Aufgabe der Erfindung wird durch mobile E-Tankstellen-Container mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weitere, ggf. auch unabhängig hiervon, vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung.
  • Um flexibel einsetzbare Lademöglichkeiten für Elektrofahrzeuge bereitzustellen, kann sich ein mobiler E-Tankstellen-Container, innerhalb dessen wenigstens ein mit elektrischer Energie gespeister Umrichter, der die den Umrichter speisende Energie in für ein Laden von Elektrofahrzeugen geeignete Energie umrichtet bzw. umrichten kann, angeordnet ist und welcher wenigstens eine von dem Umrichter mit für ein Laden von Elektrofahrzeugen geeignete Energie versorgte Ladestation und/oder wenigstens einen von dem Umrichter mit für ein Laden von Elektrofahrzeugen geeigneter Energie versorgten Steckverbinder zur elektrischen Verbindung mit einer externen Ladestation trägt, dadurch auszeichnen, dass innerhalb des E-Tankstellen-Containers wenigstens eine Brennstoffzelle angeordnet ist, welche den Umrichter mit elektrischer Energie speist bzw. speisen kann.
  • Durch die Anordnung des Umrichters und der Ladestation innerhalb der durch den E-Tankstellen-Container dargestellten baulichen Einheit können der Umrichter und die Ladestation in einer baulichen Einheit mobil ausgebildet werden, ohne dass insbesondere die Verbindung zwischen Umrichter und Ladestation bei einer Verlagerung jeweils geöffnet und wieder neu geschlossen werden muss. Eine entsprechende Ausgestaltung ist auch in der DE 20 2018 002 200 U1 offenbart, wobei sich die DE 20 2017 101 098 U1 und die DE 10 2019 100 251 A über die diesbezügliche Ausgestaltung ausschweigen, da nicht eindeutig offenbart ist, ob der Umrichter nicht möglicherweise doch außerhalb angeordnet oder lediglich als Ladeumrichter zum Laden der Elektroenergiespeichereinheit genutzt werden soll.
  • Ergänzend ermöglicht die genannte Anordnung einer Brennstoffzelle innerhalb des E-Tankstellen-Containers eine Energieversorgung mit alternativer Energie, wobei die elektrische Verbindung zwischen Brennstoffzelle, Umrichter und gegebenenfalls Ladestation nicht bei einer Verlagerung jeweils geöffnet und wieder neu geschlossen werden muss. Auch eine gemeinsame Ansteuerung der Brennstoffzelle und des Umrichters, ggf. auch unter Einbeziehung der Ladestation, ist hierbei möglich. Dieses bedingt dann, dass die durch den E-Tankstellen-Container bedingte bauliche Einheit einfach verlagert kann, da komplexe Verbindungen zwischen Brennstoffzelle und Umrichter, beispielsweise die entsprechende Leistungsleitung sowie eine Ansteuerung, nicht gelöst und wieder geschlossen werden müssen. Letzteres muss, je nach konkreter Umsetzung insbesondere häufig von besonders geschultem Personal vorgenommen werden.
  • Als „elektrische Energie“ kann vorzugsweise Energie bezeichnet werden, die mittels Elektrizität übertragen oder in elektrischen Feldern gespeichert wird. Energie, die zwischen elektrischer Energie und anderen Energieformen umgewandelt wird, heißt elektrische Arbeit. Als Maßeinheit für elektrische Energie und Arbeit wird die Wattsekunde (Ws) oder gleichbedeutend das Joule (J) verwendet. Bei quantitativen Angaben zum Energieumsatz im Bereich der elektrischen Energietechnik ist die größere Maßeinheit Kilowattstunde (kWh) üblich. Dementsprechend wird als Leistung dann die Maßeinheit Kilowatt (kW) gewählt, die vorliegend auch für die auf ein Elektrofahrzeug zu übertragene Energie im Wesentlichen maßgeblich ist.
  • Ein „Elektrofahrzeug“ bezeichnet vorzugsweise ein Elektroauto (auch E-Auto oder elektrisches Auto genannt), welches in der Regel ein Automobil mit elektrischem Antrieb darstellt. Die Elektrizität für den Antrieb kann aus Akkumulatoren, Kondensatoren, Brennstoffzellen oder Fahrleitungen (etwa beim Oberleitungsbus und -lastkraftwagen) bezogen bzw. mithilfe von Verbrennungsmotoren, Schwungradspeichern oder anderer mobiler Energiequellen bereitgestellt erzeugt werden. Das deutsche Kraftfahrt-Bundesamt versteht unter Elektrofahrzeugen allerdings nur solche „mit ausschließlich elektrischer Energiequelle“. Fahrzeuge „mit mindestens zwei unterschiedlichen Energiewandlern und zwei unterschiedlichen Energiespeichersystemen“ zählen dort als Hybridfahrzeuge, werden vorliegend jedoch auch als Elektrofahrzeuge verstanden. Im Ergebnis ist das Elektrofahrzeug in vorliegendem Zusammenhang auch nicht unmittelbarer Gegenstand, dadurch den vorliegenden E-Tankstellen-Container lediglich die entsprechende Energie in einer für ein Laden von Elektrofahrzeugen geeigneter Weise bereitgestellt werden soll.
  • Ein mobiler E-Tankstellen-Container beschreibt also in seiner allgemeinsten Form vorzugsweise einen Container, welcher mobil in seinem Standort verlagerbar ist und wenigstens eine entsprechende Ladestation für Elektrofahrzeuge bereitstellt.
  • Unter einer „Brennstoffzelle“ wird vorzugweise eine galvanische Zelle verstanden, welche die chemische Reaktionsenergie eines vorzugsweise kontinuierlich zugeführten Brennstoffes und eines Oxidationsmittels in elektrische Energie wandelt. Im vorliegenden Zusammenhang wird mit Brennstoffzelle oft bevorzugt eine Wasserstoff-Sauerstoff-Brennstoffzelle gemeint. Darüber hinaus ist jedoch auch denkbar, dass je nach Brennstoffzellentyp außer Wasserstoff auch viele andere Brennstoffe genutzt werden können, insbesondere Methanol, Butan oder Erdgas. Brennstoffzellen alleine sind keine Energiespeicher, sondern Energiewandler, denen Energie in chemisch gebundener Form mit den Brennstoffen zugeführt wird. Ein komplettes Brennstoffzellensystem kann ggf. aber einen Brennstoffspeicher, wie einen Wasserstofftank, eine Flüssiggastank oder ähnliches, umfassen. In der Regel wird der entsprechende Brennstoffspeicher separat von der Brennstoffzelle ausgebildet und mit dieser durch eine Brennstoffleitung verbunden sein. Allerdings ist es auch denkbar, das ein Brennstoffspeicher, insbesondere beispielsweise ein Brennstoffzwischenspeicher, innerhalb des die Brennstoffzelle umschließenden und dessen kleinste transportable Baueinheit darstellenden Gehäuses angeordnet ist.
  • Die Gewinnung von elektrischer Energie aus chemischen Energieträgern erfolgt zumeist durch Verbrennung und Nutzung der entstehenden heißen Gase in einer Wärmekraftmaschine mit nachgeschaltetem Generator. So wird erst chemische Energie durch Verbrennung in thermische Energie und dann in mechanische Energie umgewandelt. Erst aus dieser wird im Generator Strom erzeugt. Eine Brennstoffzelle ist jedoch auch geeignet, die Umformung ohne die Umwandlung in Wärme und Kraft zu erreichen und ist dadurch potenziell effizienter. Im Unterschied zu einer Verbrennungskraftmaschine wandelt sie chemische Energie direkt in elektrische Energie um und unterliegt nicht dem schlechten Wirkungsgrad von Verbrennungskraftmaschinen. Die theoretisch erreichbare Nutzarbeit ist in der Regel alleine durch die freie Enthalpie der chemischen Reaktion beschränkt und kann damit höher sein, als bei der Koppelung einer Wärmekraftmaschine mit einem Generator zur Stromerzeugung. Praktisch ist häufig auch der mit der Kombination von Brennstoffzelle und Elektromotor erzielte Wirkungsgrad höher als der von Otto- oder Dieselmotoren.
  • Durch eine Brennstoffzelle kann mittels des E-Tankstellen-Containers auf baulich einfache Weise und insbesondere auch mobil effektiv Energie bereitgestellt werden, wobei es insbesondere von Vorteil erscheint, wenn der Brennstoff nicht lokal erzeugt wird, was weiteren Aufwand bedeutet, sondern wenn dieser mittels geeigneter und bereits am Markt vorhandener Einrichtungen, wie Druckbehälter oder Tanks, herantransportiert wird. Dieses entlastet den konstruktiven Auswand für den E-Tankstellen-Container, während der Brennstoff separat hiervon bereitgestellt werden kann. Wie nachstehend noch erläutert, kann der Brennstoff dann beispielsweise in einem Tank oder in einem Druckbehälter herangeschafft werden, was Umfüllvorgänge vermeiden lässt, insbesondere wenn auch entsprechende Vorratsbehälter in dem E-Tankstellen-Container verzichtet wird. In Abweichung von der in der DE 10 2018 109 956 A1 offenbarten Anordnung, in welcher in einer stationären Anlage ein System zum Beladen von Elektrofahrzeugen offenbart ist, bei welchem durch eine Brennstoffzelle, einen Tank und eine Elektrolyseeinrichtung ein Energiespeicher für elektrische Energie bereitgestellt ist, der jedoch für einen mobile Einrichtung zu komplex erscheint.
  • In vorliegendem Zusammenhang ist insbesondere zwischen dem mobilen E-Tankstellen-Container einerseits und dem Gehäuse der Brennstoffzelle oder auch des Umrichters oder weiterer, innerhalb des mobilen E-Tankstellen-Container vorgesehener Baugruppen, die jeweils ein einzelnes Gehäuse aufweisen, zu unterscheiden. Die einzelnen Baugruppen, wie Brennstoffzelle, Umrichter, Ladestation, Steuereinrichtungen, wie Computer, Generatoren u.ä. werden innerhalb des mobilen E-Tankstallen-Containers vorzugsweise jeweils in eigenen Gehäuse angeordnet und sind in der Regel am Markt erhältliche Komponenten, schon um Kosten zu sparen und Kompatibilitäten zu ermöglichen. Schon aus Sicherheitsgründen, aber auch um Garantieerklärungen und Austauschbarkeiten zu gewährleisten, ist es insbesondere von Vorteil, diese Komponenten nicht zu zerlegen und in den mobilen E-Tankstellen-Container zu integrieren, sondern stattdessen zumindest die Brennstoffzelle in ihrer zugekauften baulichen Einheit zu belassen. Hierbei können allerdings ggf. Verkleidungen entfernt werden, wenn dieses aus Sicherheitsgründen machbar erscheint, beispielsweise um Wartungsarbeiten zu erleichtern, wobei dann die Wandung des mobilen E-Tankstellen-Containers die Funktion dieser Verkleidungen übernimmt und das Gehäuse der jeweiligen Baugruppe nur noch die bauliche Integrität, beispielsweise in Form eines geeigneten Gestells, sicherstellt. In der Regel wird das Gehäuse dieser Baugruppen, beispielsweise als des Umrichters und der Brennstoffzelle mithin wenigstens die bauliche Integrität der jeweiligen Baugruppe sicherstellen, so dass diese Baugruppe auch als bauliche integre Baugruppe ggf. aus dem mobilen E-Tankstellen-Container entfernt werden kann.
  • Um flexibel einsetzbare Lademöglichkeiten für Elektrofahrzeuge bereitzustellen, kann sich kumulativ bzw. alternativ ein mobiler E-Tankstellen-Container, innerhalb dessen wenigstens ein mit elektrischer Energie gespeister Umrichter, der die den Umrichter speisende Energie in für ein Laden von Elektrofahrzeugen geeignete Energie umrichtet bzw. umrichten kann, angeordnet ist und welcher wenigstens eine von dem Umrichter mit für ein Laden von Elektrofahrzeugen geeigneter Energie versorgte Ladestation und/oder wenigstens einen von dem Umrichter mit für ein Laden von Elektrofahrzeugen geeigneter Energie versorgten Steckverbinder zur elektrischen Verbindung mit einer externen Ladestation trägt, kumulativ bzw. alternativ zu den vorstehend genannten Merkmalen dadurch auszeichnen, dass der oder die Steckverbinder zumindest einen CEE-Steckverbinder umfassen oder CEE-Steckverbinder sind, um flexibel und dennoch kostengünstig einsetzbare Lademöglichkeiten für Elektrofahrzeuge bereitzustellen. An diesen CEE-Steckverbinder können dann Ladepunkte, wie beispielsweise Ladestationen und ähnliches angeschlossen werden, die dann dem Laden von Elektrofahrzeugen dienen können. Durch ausreichend lange, aber wegen etwaiger Verluste nicht zu lange, Leitungen können die Ladestationen bzw. Ladepunkte eine gewisse Distanz zu dem E-Tankstellen-Container einhalten, so dass Anfahrten und Wartungsarbeiten erleichtert werden. CEE-Steckverbinder können hierbei jeweils von wenig geschultem Personal geöffnet und geschlossen werden, so dass insbesondere bei einem experimentellen Einsatz, beispielsweise wenn der mobile E-Tankstellen-Container an Fahrversuchsstrecken zum Einsatz kommen soll, das Aufstellen und Entfernen der einzelnen Ladestationen durch jedermann erfolgen kann.
  • Insbesondere kann der mobile E-Tankstellen-Container, innerhalb dessen wenigstens ein mit elektrischer Energie gespeister Umrichter, der die den Umrichter speisende Energie in für ein Laden von Elektrofahrzeugen geeignete Energie umrichtet bzw. umrichten kann, angeordnet ist und welcher wenigstens eine von dem Umrichter mit für ein Laden von Elektrofahrzeugen geeigneter Energie versorgte Ladestation und/oder wenigstens einen von dem Umrichter mit für ein Laden von Elektrofahrzeugen geeigneter Energie versorgten Steckverbinder zur elektrischen Verbindung mit einer externen Ladestation trägt, kumulativ bzw. alternativ zu den vorstehend genannten Ausgestaltungen dadurch auszeichnen, dass innerhalb des E-Tankstellen-Containers auf einen reversibel genutzten Energiespeicher zur Versorgung des Umrichters mit für das Laden von Elektrofahrzeugen ausreichender Energie verzichtet ist, um flexibel und dennoch kostengünstig einsetzbare Lademöglichkeiten für Elektrofahrzeuge bereitzustellen. Dieses ermöglicht, bei geeigneter Ausgestaltung des E-Tankstellen-Containers eine einfachen Aufbau und insbesondere eine gute Transportmöglichkeit, was dementsprechend die Kosten reduziert.
  • Zu reversible genutzten Energiespeichern, die zur Energieversorgung des Umrichters genutzt werden können, zählen insbesondere Batterien oder Akkus, wie diese beispielsweise in der DE 10 2019 100 251 A1 offenbart sind. Um eine ausreichende Menge Energie speichern und innerhalb angemessener Zeit auch abgeben zu können, erweisen sich derartige Batterien oder Akkus als sehr raumintensiv, so dass innerhalb des E-Tankstellen-Containers weniger Raum für andere Baugruppen zur Verfügung steht. Auch Kreisläufe aus Brennstoffzelle, Brennstoffspeicher und Elektrolyseur, wie diese in der DE 10 2018 109 956 A1 beispielsweise offenbart sind, zählen zu derartigen reversiblen Energiespeichern. Hier ist jedoch insbesondere der Elektrolyseur sehr aufwändig in den E-Tankstellen-Container zu integrieren und erweist sich bei einem Transport als empfindlich, was wiederrum, je nach konkreter Umsetzung, einem flexiblen und kostengünstigen Einsatz entgegenspricht. Auch ist es relativ aufwändig, den über die Elektrolyse gewonnenen Brennstoff für die Brennstoffzelle ausreichend aufbereitet zu speichern und der Brennstoffzelle zuzuführen.
  • In vorliegendem Zusammenhang zählen zu reversibel nutzbaren Energiespeichern alle energetischen Speichermöglichkeiten, solange die Energie in dem entsprechenden System eingespeichert und wieder abgerufen werden kann. Dementsprechend sind hierzu insbesondere Batterien, Akkumulatoren und Kondensatoren, also ganz allgemein elektrochemische oder rein elektrische oder sogar elektromagnetische Energiespeicher, zu zählen. Ebenso gehören hierzu mechanische System, wie Schwungscheiben oder ähnliches, und insbesondere auch die vorstehend bereits angedeuteten elektrogalvanischen Systeme Hierbei ist vorliegend jedoch eingeschränkt, dass diese reversiblen Energiespeicher innerhalb des E-Tankstellen-Containers reversibel ausgebildet sein sollen, wenn auf sie verzichtet wird, so dass hierdurch gerade nicht ausgeschlossen sein soll, dass Teile derartiger Systeme, wie beispielsweise eine Brennstoffzelle, nicht doch innerhalb des E-Tankstellen-Containers angeordnet sein können, solange der zugehörige reversible Kreislauf gerade nicht durchgeführt werden kann. Denkbar ist es, dass bei gewünschten Sonderanordnungen dann separat, beispielsweise in einem zweiten Container, fehlende Komponenten, wie beispielsweise ein Elektrolyseur, bereitgestellt werden, wenn dann ein entsprechend erhöhter Transportaufwand für diesen separaten Container in Kauf genommen wird. Auch sie betont, dass in Bezug auf den Verzicht auf einen derartigen reversibel genutzten Energiespeicher, dieser Verzicht lediglich in Bezug auf die Versorgung des Umrichters mit für das Laden von Elektrofahrzeugen ausreichender Energie ausgerichtet ist. Dieses bedeutet, das andere bzw. anders genutzte Energiespeicher, die beispielsweise für eine Klimatisierung des E-Tankstellen-Containers oder auch zum Glätten von Strom bzw. für das Umrichten selbst genutzt werden sollen, von diesem Verzicht nicht erfasst sind. auch Energiespeicher, wie Kondensatoren und Spulen, die beispielsweise in Recheneinheiten verbaut sind oder einer kontinuierlichen Stromversorgung der elektrischen und elektronischen Komponenten des E-Tankstellen-Containers selbst dienen, sind von diesem Verzicht nicht erfasst.
  • Um flexibel einsetzbare Lademöglichkeiten für Elektrofahrzeuge bereitzustellen, kann sich kumulativ bzw. alternativ ein mobiler E-Tankstellen-Container, innerhalb dessen wenigstens ein mit elektrischer Energie gespeister Umrichter, der die den Umrichter speisende Energie in für ein Laden von Elektrofahrzeugen geeignete Energie umrichtet bzw. umrichten kann, angeordnet ist und welcher wenigstens eine von dem Umrichter mit für ein Laden von Elektrofahrzeugen geeigneter Energie versorgte Ladestation und/oder wenigstens einen von dem Umrichter mit für ein Laden von Elektrofahrzeugen geeigneter Energie versorgten Steckverbinder zur elektrischen Verbindung mit einer externen Ladestation trägt, auch dadurch auszeichnen, dass außerhalb des E-Tankstellen-Containers wenigstens ein Stromaggregat angeordnet ist, welches den Umrichter mit elektrischer Energie speist bzw. speisen kann.
  • Auf diese Weise kann eine kostengünstige und bewährte Energieversorgung ermöglicht werden, die ohne Weiteres dann zur Verfügung gestellt werden kann, wenn andere Energiequellen, wie beispielsweise eine ausreichend leistungsstarke Stromversorgung über das Festnetz, nicht zur Verfügung steht, wie dieses beispielsweise auf dem Land an entlegenen Testzentren für das Testen von Kraftfahrzeugen, der Fall sein kann. Leistungsfähige Stromaggregate sind an sich hinlänglich auch in mobiler Form bekannt, und dieses mit Leistungen, die deutlich über 32 kW, über 110 kW, 250 kW, 300 kW und 350 kW sowie sogar deutlich über 500 kW, liegen. Insofern kann über an sich bereits vorhandene Stromaggregate eine ausreichende Energie für den E-Tankstellen-Container bereitgestellt werden.
  • Die Verbindung des außerhalb des E-Tankstellen-Containers angeordneten Stromaggregats erfolgt vorzugsweise über einen Niederspannungsaußenanschluss des E-Tankstellen-Containers, wie er nachfolgend noch im Detail erläutert wird. Dieses ermöglicht es, das Stromaggregat separat bereitzustellen und dann über den Niederspannungsaußenanschluss auf bauliche und konstruktive einfache Weise elektrisch leitend mit dem E-Tankstellen-Container zu verbinden. Eine derartige Ausgestaltung ist äußerst flexibel, da in andere Betriebsumgebung des E-Tankstellen-Containers, wenn beispielsweise ausreichend Strom über ein Festnetz zur Verfügung steht, über den Niederspannungsaußenanschluss eine elektrische Verbindung zu diesem Festnetz erfolgen kann.
  • Unter „speisen mit elektrische Energie“ kann im vorliegenden Zusammenhang ein Versorgen bzw. Zuführen von Energie verstanden werden, also das Zuführen von elektrischer Energie bzw. das Versorgen mit elektrischer Energie.
  • Ein Stromaggregat bezeichnet vorzugsweise ein Stromerzeugungsaggregat. Dieses kann eine Einrichtung sein, die mittels vorhandener Ressourcen elektrische Energie bereitstellt, um insbesondere von Stromnetzen unabhängig zu sein. Ein Antriebsaggregat, meistens eine Verbrennungskraftmaschine, wie beispielsweise Diesel- oder Benzinmotor und ein Generator, der mechanische Energie des Antriebs in elektrische Energie wandelt, bilden hierbei eine Einheit.
  • Auch durch ein innerhalb des E-Tankstellen-Containers angeordnetes Stromaggregat kann ebenfalls eine kostengünstige und bewährte Energieversorgung ermöglicht werden, wobei die die Verbindung zwischen Stromaggregat, Umrichter und gegebenenfalls Ladestation dann nicht bei einer Verlagerung jeweils geöffnet und wieder neu geschlossen werden muss. Darüber hinaus ist auch eine gemeinsame Ansteuerung des Stromaggregats und des Umrichters ohne weiteres möglich, was hinsichtlich der Flexibilität, aber auch - bei geeigneter Ausgestaltung - hinsichtlich eines reduzierten Aufwands in der Steuerung von Vorteil ist. Insbesondere auch bei einem innerhalb des E-Tankstellen-Containers angeordneten Stromaggregat ist es von Vorteil, wenn dieses ausreichend dimensioniert ist, um ohne ergänzendem reversiblen Energiespeicher, wie dieses in der DE 20 2018 002 200 U1 vorgesehen ist, ausreichend Energie für die Ladepunkte bzw. die in dem E-Tankstellen-Container vorgesehenen oder an diesen angeschlossenen Ladestationen direkt bereitzustellen. Dieses ermöglicht einen konstruktiv einfachen und flexiblen Aufbau bei vertretbarem Kostenaufwand.
  • Zwar mag es widersinnig erscheinen, Stromaggregate, die in der Regel mit Verbrennungsmotoren elektrische Energie bereitstellen, zum Laden von Elektrofahrzeugen zu nutzen. Andererseits ist insbesondere zu Testzwecken oder auch zu anderen singulären Anlässen der übergeordnete energetische Aufwand zum bereitstellen „sauberer Energie“ in besonderen Situation derart unangemessen hoch, dass sogar die Verwendung von „unsauberen“ Stromaggregaten vorteilhaft in der ökologischen Bilanz ist. Insbesondere können, falls entsprechend „saubere“ Stromaggregate zur Verfügung stehen, auch diese ohne weiteres mit dem vorliegenden E-Tankstellen-Container zum Einsatz kommen.
  • Kumulativ bzw. alternativ hierzu, kann sich ein mobiler E-Tankstellen Container, innerhalb dessen wenigstens ein mit elektrischer Energie gespeister Umrichter, der die den Umrichter speisende Energie in für ein Laden von Elektrofahrzeugen geeignete Energie umrichtet bzw. umrichten kann, angeordnet ist und welcher wenigstens eine von dem Umrichter mit für ein Laden von Elektrofahrzeugen geeigneter Energie versorgte Ladestation und/oder wenigstens einen von dem Umrichter mit für ein Laden von Elektrofahrzeugen geeigneter Energie versorgten Steckverbinder zur elektrischen Verbindung mit einer externen Ladestation trägt, auch dadurch auszeichnen, dass der Umrichter und innerhalb des E-Tankstellen-Containers vorgesehene Baugruppen der Ladestation in getrennten baulichen Einheiten innerhalb des E-Tankstellen-Containers angeordnet sind, um flexibel einsetzbare Lademöglichkeiten für Elektrofahrzeuge bereitzustellen. Die getrennten baulichen Einheiten ermöglichen es, einfach und flexibel bestimmte Räume nur entsprechend geschultem Personal vorzubehalten, so dass der E-Tankstellen-Container im Übrigen von minder geschultem Personal bedient werden kann. Insbesondere Bereiche des Umrichters und stark fließender Ströme einerseits und empfindliche Bereiche, in denen Brennstoffzellen gelagert sind, oder andere sensible Bereich können so baulich voneinander getrennt und somit gesichert werden. Dies ermöglicht ergänzend bei geeigneter Ausgestaltung eine gute Wartungsmöglichkeit, da Personal, welches bestimmte Geräte warten soll und herfür auch aus Sicheraspekten geschult ist, nicht auch hinsichtlich der Sicherheitsaspekte anderer Bereiche zwingend geschult werden muss.
  • Kumulativ bzw. alternativ hierzu kann sich, um flexibel einsetzbare Lademöglichkeiten für Elektrofahrzeuge bereitzustellen, ein mobiler E-Tankstellen-Container, innerhalb dessen wenigstens ein mit elektrischer Energie gespeister Umrichter, der die den Umrichter speisende Energie in für ein Laden von Elektrofahrzeugen geeignete Energie umrichtet bzw. umrichten kann, angeordnet ist und welcher wenigstens eine von dem Umrichter mit für ein Laden von Elektrofahrzeugen geeignete Energie versorgte Ladestation und/oder wenigstens einen von dem Umrichter mit für ein Laden von Elektrofahrzeugen geeigneter Energie versorgten Steckverbinder zur elektrischen Verbindung mit einer externen Ladestation trägt, auch dadurch auszeichnen, dass innerhalb des E-Tankstellen-Containers vorgesehene Baugruppen der Ladestation in einem innerhalb des E-Tankstellen-Containers angeordneten Schrank angeordnet sind. Dieses ermöglicht es, insbesondere wenn die Ladestation, wie beispielsweise eine Schnellladestation, Bereich mit hohem Gefährdungspotential, beispielsweise durch hohen Strom, aufweist, eine hohe Sicherheit und dennoch eine gute Wartungsmöglichkeit, wenn der entsprechend genutzte Schrank auch entsprechend ausgebildet ist. Insbesondere wenn mehrere Ladepunkte bzw. Ladestationen vorgesehen sind, können hierdurch innerhalb des E-Tankstellen-Containers Baugruppen der jeweiligen Ladepunkte bzw. Ladestationen oder auch Baugruppen, die entsprechende CEE-, Steckverbindungen ansteuern, gebündelt in dem Schrank angeordnet werden, was die Übersichtlichkeit und dementsprechend auch die Wartung erleichtern kann.
  • Ein „Schrank“ bezeichnet vorzugsweise ein Möbelstück, das meistens abgeschlossen oder wenigstens geschlossen werden kann und aus verschiedenen Materialien gefertigt sein kann. Vorliegend handelt es sich vorzugsweise um Metallschränke, die insbesondere für elektrische Komponenten an sich hinreichend bekannt sind. Insbesondere können derartige Schränke als Racks oder ähnliches einen guten Zugang gewährleisten, auch wenn sie an einer Seite an einer Wandung des E-Tankstellen-Containers anliegen.
  • Ein mobiler E-Tankstellen-Container, innerhalb dessen wenigstens ein mit elektrischer Energie gespeister Umrichter, der die den Umrichter speisende Energie in für ein Laden von Elektrofahrzeugen geeignete Energie umrichtet bzw. umrichten kann, angeordnet ist und welcher wenigstens eine von dem Umrichter mit für ein Laden von Elektrofahrzeugen geeignete Energie versorgte Ladestation und/oder wenigstens einen von dem Umrichter mit für ein Laden von Elektrofahrzeugen geeigneter Energie versorgten Steckverbinder zur elektrischen Verbindung mit einer externen Ladestation trägt, kann sich kumulativ bzw. alternativ auch dadurch auszeichnen, dass in einer Wandung des E-Tankstellen-Containers oder innerhalb und mit einer Öffnung durch die Wandung des E-Tankstellen-Containers kommunizierend ein für eine Leistungsübertragung von zumindest 110 kW ausgelegter Niederspannungsaußenanschluss angeordnet ist, der den Umrichter mit Energie speist bzw. speisen kann, um flexibel einsetzbare Lademöglichkeiten für Elektrofahrzeuge bereitzustellen.
  • Eine entsprechende Leistungsfähigkeit ist an sich ungewöhnlich, da das Festnetz nicht an jeder Stelle derartig hohe Energien bereitstellt. In Verbindung mit externen Stromaggregaten und besonderen Anschlusssituationen, wie beispielsweise der Anordnung des E-Tankstellen-Containers in einem Industriegebiet oder auf einem Festplatz können entsprechend hohe Energien jedoch auch durch das Festnetz bereitgestellt werden, ohne dass dritte Verbraucher durch die Leistungsabnahme beeinträchtigt werden. Insbesondere ermöglichen entsprechend hohe Energien den Betrieb mehrerer Ladepunkte mit niedriger Energie bzw. den Betrieb einer Schnellladestation, ohne dass reversible Zwischenspeicher genutzt werden müssen.
  • Der „Niederspannungsaußenanschluss“ beschreibt vorliegend einen Niederspannungsanschluss, der nach außen gerichtet ist, mit welchem also der E-Tankstellen-Container von außen mit Niederspannung versorgt werden kann. Naturgemäß ist ein Niederspannungsaußenanschluss lösbar ausgebildet und umfasst jede lösbare und im geschlossenen Zustand elektrisch leitende Verbindung, mittels welcher ein Gegenstand, also hier der E-Tankstellen-Container, mit Strom versorgt werden kann. Andere Niederspannungsanschlüsse können beispielsweise der internen Verbindung elektrischer Komponenten innerhalb des E-Tankstellen-Containers oder auch der Energieversorgung anderer Geräte, wie beispielsweise der Energieversorgung von Ladestationen dienen.
  • In beanspruchter Weise ist der Niederspannungsaußenanschluss in der Wandung des E-Tankstellen-Containers angeordnet, und damit von außen zugänglich. Denkbar kann eine Umsetzung beispielsweise durch in die Wandung eingesetzte, entsprechend dimensionierte Steckverbindungen erfolgen. Auch kann eine Umsetzung in der Wandung dadurch erfolgen, dass Kabel, die entsprechende Steckverbindungen tragen, aus der Wandung herausführen, so dass diese Kabel über die von ihnen getragenen Steckverbindungen dann mit entsprechenden Strom- oder Spannungsquellen bzw. Energiequellen verbunden werden können. Ebenfalls in beanspruchter Weise kann der Niederspannungsaußenanschluss innerhalb des E-Tankstellen-Containers angeordnet sein, wobei dann durch die Öffnung, mit welcher der Niederspannungsanschluss kommuniziert, ein Kabel oder ein sonstiger Stromleiter gelegt werden und mit dem Niederspannungsaußenanschluss verbunden werden kann, um auf diese Weise den Niederspannungsaußenanschluss mit elektrischer Energie zu versorgen.
  • Als „Niederspannung“ werden vorteilhafterweise Wechselspannungen bis 1.000 V (Volt) und Gleichspannungen bis 1.500 V verstanden. Der Bereich der Niederspannung umfasst Niederspannungsnetze (230-/400-Volt), aber auch Kleinspannungen. Rechtliche Regelungen von Niederspannungsanlagen innerhalb der EU sind im Rahmen der Niederspannungsrichtlinie festgelegt. Höhere elektrische Spannungen werden als Hochspannung bezeichnet, die im Bereich der elektrischen Energietechnik in den Bereich der Mittelspannung, Hochspannung und Höchstspannung unterteilt wird. Die Grenzwerte sind hier nicht eindeutig definiert, wobei in vorliegendem Zusammenhang die vorstehenden Grenzwerte von 1.000 V bei Wechselspannung und 1.500 V bei Gleichspannung, die an sich üblich sind, entsprechend vorzugsweise angesetzt werden.
  • Unter einer „Wandung“ kann in vorliegendem Zusammenhang vorzugsweise eine Wand verstanden werden, die den Container räumlich nach außen ab- oder eingrenzt. Die Wandung kann in bekannter Weise Öffnungen aufweisen, die verschließbar ausgebildet sind. Derartige Anordnungen sind aus dem herkömmlichen Containerbau hinlänglich bekannt. In der Regel sind die Wandungen der Container in Stärke, Belastbarkeit und ähnlichem genormt, so dass auch ein entsprechend ausgebildeter E-Tankstellen-Container den Erfordernissen an Eigenstabilität und auch an Witterungsbeständigkeit genügen kann. Lediglich hinsichtlich baulicher Veränderungen gegenüber herkömmlichen Containern, beispielsweise im Bereich von Steckverbindungen, im Bereich der Ladestationen oder im Bereich von anderen Öffnungen in der Wandung des E-Tankstellen-Containers sind dann entsprechende Vorkehrungen zu treffen, damit Witterungsbeständigkeit und Eigensteifigkeit sowie die allgemeine Belastbarkeit des E-Tankstallen-Containers in ausreichendem Maße gegeben sind.
  • Eine „Öffnung“ bezeichnet bevorzugt einen nicht verschlossenen Bereich eines Gegenstandes, also hier eines Containers bzw. des E-Tankstellen-Containers durch welche in gewünschte Weise ein Zugang oder ein Durchgang von Be- oder Entlüftung, von Personen, von Versorgung oder von ähnlichen Maßnahmen erfolgen kann. Eine Öffnung kann insbesondere in einer Wandung des jeweiligen Containers vorliegen und entsprechend umrandet sein, so dass der jeweilige Rand die Stabilität des Containers gewährleisten kann.
  • Im vorliegenden Zusammenhang kann die Öffnung vorzugsweise verschließbar sein, beispielsweise durch eine Tür, eine Klappe, einen Deckel oder ähnliches. Hierdurch kann insbesondere ein Schutz des Inneren des E-Tankstellen-Containers und der in ihm angeordneten Baugruppen, beispielsweise gegen Witterungseinflüsse oder Getier, erfolgen.
  • Um flexibel einsetzbare Lademöglichkeiten für Elektrofahrzeuge bereitzustellen, kann sich kumulativ bzw. alternativ hierzu ein mobiler E-Tankstellen-Container, innerhalb dessen wenigstens ein mit elektrischer Energie gespeister Umrichter, der die den Umrichter speisende Energie in für ein Laden von Elektrofahrzeugen geeignete Energie umrichtet bzw. umrichten kann, angeordnet ist und welcher wenigstens eine von dem Umrichter mit für ein Laden von Elektrofahrzeugen geeigneter Energie versorgte Ladestation und/oder wenigstens einen von dem Umrichter mit für ein Laden von Elektrofahrzeugen geeigneter Energie versorgten Steckverbinder zur elektrischen Verbindung mit einer externen Ladestation trägt, dadurch auszeichnen, dass innerhalb des E-Tankstellen-Containers ein Kompressor angeordnet ist und der E-Tankstellen-Container einen Ausgabeanschluss für Wasserstoff trägt.
  • Auf diese Weise kann der E-Tankstellen-Container ergänzend als Wasserstofftankstelle dienen und so insgesamt eine mobile Tankstelle für alternative Energien darstellen.
  • Ein „Kompressor“ kann auch als Verdichter bezeichnet werden und ist vorzugsweise eine Maschine, die einem eingeschlossenen Gas mechanische Arbeit zuführt. Der Kompressor wird vorliegend zum Komprimieren von Gasen und zwar von Wasserstoff verwendet. Dieser erhöht den Druck und die Dichte des Gases. Im vorliegenden Zusammenhang kann also durch den Kompressor das Gas Wasserstoff verdichtet und über einen Ausgabeanschluss abgegeben werden. >Hierdurch können insbesondere die Verhältnisse, wie sie bei einer herkömmlichen Wasserstofftankstelle vorliegend, entsprechend nachgebildet werden.
  • Wasserstoff bezeichnet vorliegend ein chemisches Element mit dem Symbol H und der Ordnungszahl 1. Im Periodensystem steht es in der ersten Periode. Wasserstoff ist das häufigste chemische Element im Universum, jedoch nicht in der Erdrinde. Er ist Bestandteil des Wassers und beinahe aller organischen Verbindungen. Somit kommt gebundener Wasserstoff in sämtlichen lebenden Organismen vor. Wasserstoff ist das chemische Element mit der geringsten Atommasse. Sein häufigstes Isotop, das auch als Protium bezeichnet wird, enthält kein Neutron, sondern besteht aus nur einem Proton und einem Elektron. Unter Bedingungen, die normalerweise auf der Erde herrschen, kommt nicht dieser atomare Wasserstoff H vor, sondern der molekulare Wasserstoff H2, ein farb- und geruchloses Gas. Bei bestimmten chemischen Reaktionen tritt Wasserstoff vorübergehend atomar als H auf, bezeichnet als naszierender Wasserstoff. In dieser Form reagiert er besonders stark mit anderen Verbindungen oder Elementen.
  • Im vorliegenden Zusammenhang wird insbesondere Wasserstoff als Energieträger genutzt. Generell kann der Wasserstoff als Energieträger auch beim Schweißen oder als Raketentreibstoff eingesetzt werden. Von seiner Verwendung als Kraftstoff für Strahltriebwerke, in Wasserstoffverbrennungsmotoren oder über Brennstoffzellen verspricht man sich, in absehbarer Zeit die Nutzung von Erdölprodukten ablösen zu können, weil bei der Verbrennung vor allem Wasser entsteht, doch kein Ruß und kein Kohlenstoffdioxid.
  • Üblicherweise kann umgangssprachlich auch von einem Wasserstoffantrieb gesprochen werden, welcher eine Antriebsart bezeichnet, die Wasserstoff als Treibstoff oder Energieträger nutzt. Im Wesentlichen lassen sich folgende Konzepte unterscheiden: Die Verbrennung in einem Verbrennungsmotor, beispielsweise Wasserstoffverbrennungsmotor, die Verbrennung in einer Gasturbine, die Umsetzung in einer Brennstoffzelle mit nachgeschaltetem Elektromotor, wie beispielsweise in einem Brennstoffzellenfahrzeug und die Nutzung als Treibstoffkomponente in Raketen als Raketentreibstoff.
  • Insoweit vorliegend der mobile E-Tankstellen-Container als Wasserstofftankstelle zum Einsatz kommt, ist auch hier der Hintergrund, dass dieser in Umgebungen zum Einsatz kommen soll, in denen eine dauerhafte Installation nicht wirtschaftlich erscheint, wie dieses im Rahmen von Teststrecken, aber auch bei Großveranstaltungen beispielsweise der Fall ist.
  • Es versteht sich, dass statt Wasserstoff auch andere Brennstoffe, insbesondere im Zusammenspiel mit Brennstoffzellen nutzbare Brennstoffe, dementsprechend durch den Kompressor und den Ausgabeanschluss bereitgestellt werden können. Dieses gilt insbesondere für die Ausgestaltungen, bei denen der E-Tankstellen-Container auch eine entsprechende Brennstoffzelle umfasst, so dass hier ein kumulierter und synergetisch wirksamer Doppeleinsatz sowohl zur Bereitstellung elektrischer Energie, als auch als entsprechende Brennstoff-Tankstelle vorgesehen sein kann.
  • Vorzugsweise kann in einer besonderen Ausführungsform innerhalb des E-Tankstellen-Containers ein mit der Brennstoffzelle verbundener bzw. verbindbarer Brennstoff- bzw. Wasserstoffvorrat angeordnet sein, der ggf. auch mit dem Kompressor und dem Ausgabeanschluss verbunden oder verbindbar ist. Durch diese Anordnung kann eine kompakte Ausgestaltung des Containers bereitgestellt werden, der so an sich bereits den Betrieb einer mobilen E-Tankstelle ermöglicht, ggf. sogar mit einer direkten Ausgabestelle für entsprechenden Brennstoff. Allerdings hat die Bevorratung von entsprechendem Brennstoff innerhalb des E-Tankstellen-Containers den Nachteil, dass dieses verhältnismäßig viel Platz braucht und dass Umfüllvorgänge notwendig werden, wenn der Brennstoff- bzw. Wasserstoffvorrat aufgebraucht ist. Um letzteres zu vermeiden, kann beispielsweise innerhalb des E-Tankstellen-Containers ein durch eine Öffnung zugänglicher Bereich vorgesehen sein, in welchen ein entsprechender Brennstoffvorrat, beispielsweise in Form eines Druckflaschenbündels oder eines entsprechenden Tanks, eingesetzt werden und dann entsprechend angeschlossen werden kann, so dass Umfüllungen, beispielsweise aus einem entsprechenden Tankfahrzeug oder Druckbehälterfahrzeug unterbleiben können.
  • Es ist von Vorteil, wenn kumulativ bzw. insbesondere alternativ hierzu der E-Tankstellen-Container wenigstens einen mit der Brennstoffzelle verbundenen bzw. verbindbaren Brennstoffaußenanschluss aufweist, damit der Brennstoffvorrat keinen Platz in dem mobilen E-Tankstellen-Container einnimmt. So verbleibt genügend Platz in demselben für Baugruppen, die bei einem Ortswechsel aufwändig zu trennen und wieder zu verbinden sind, sodass deren Verbindung bei einem Ortswechsel verbleiben kann. Ein geeigneter Brennstoffaußenanschluss ist an sich auch von minder geschultem Personal zu öffnen und zu schließen oder kann sogar von dem Personal, welches den Brennstoffvorrat liefert bzw. austauscht, und ohnehin für den entsprechenden Umgang mit dem jeweiligen Brennstoff, also beispielsweise mit Wasserstoff, geschult ist, geöffnet bzw. geschlossen werden, wenn entsprechende Liefervorgänge stattfinden.
  • Insbesondere kann der E-Tankstellen-Container wenigstens zwei miteinander verbundene bzw. verbindbare Brennstoff- bzw. Wasserstoffaußenanschlüsse an unterschiedlichen Seiten des E-Tankstellen-Containers aufweisen. Dieses ermöglicht eine flexible Anschlussmöglichkeit um den E-Tankstellen-Container herum. Beispielsweise kann der Wasserstoffvorrat in vielen Positionen in Bezug auf den E-Tankstellen-Container abgestellt werden, je nachdem, wo entsprechend Platz zu finden ist. Durch die interne Verbindung innerhalb des E-Tankstellen-Containers ist dann auch eine gute Verbindung zu der Brennstoffzelle oder auch zu dem Kompressor für den Brennstoff- bzw. Wasserstoffausgabeanschluss möglich.
  • Vorzugsweise wird das Reaktionsprodukt der Brennstoffzelle, beispielsweise Wasser, abgeführt. Dieses bedeutet, dass gerade keine reversible Anordnung, in welcher dieses Wasser oder ein anderes Reaktionsprodukt wieder in einer Elektrolyse zu einem Energieträger gewandelt wird, zur Anwendung kommt, was konstruktiv den E-Tankstellen-Container vereinfacht.
  • Vorteilhafterweise speisen mehrere Brennstoffzellen den Umrichter mit elektrischer Energie. Hierdurch kann gegebenenfalls auf unmittelbar käufliche Baugruppen zurückgegriffen und dennoch eine ausreichende Leistung der jeweiligen Komponenten gewährleistet werden.
  • Als ein „Umrichter“ wird vorliegend jede elektrische und elektronische Einrichtung verstanden, welche Energie, mit der sie gespeist wird, in für ein Laden von Elektrofahrzeugen geeignete Energie umrichten kann. In der Regel zählt bei Wechselstrom bzw. Drehstrom nicht nur die Spannung und Stromstärke sondern auch die Frequenz zu den Kriterien, nach welchen die einem Elektrofahrzeug zugeführte Energie zum Laden dieses Elektrofahrzeugs geeignet erscheint. Bei Gleichstrom hingegen spielt die Frequenz, solange hier nicht irgendwelche Taktungen vorgenommen werden sollen, in der Regel keine Rolle. Der Umrichter kann auch als Wechselstrom-Umrichter und in Anlehnung an den englischen Begriff als AC/AC-Konverter ausgestaltet sein und ist üblicherweise ein Stromrichter, der aus einer Wechselspannung eine in der Frequenz und Amplitude unterschiedliche Wechselspannung generiert und somit beispielsweise aus Wechselstrom aus dem Festnetz einen für das Laden von Elektrofahrzeugen geeigneten Wechselstrom generiert. Nicht zu verwechseln sind Umrichter mit reinen Transformatoren, die nur die Amplitude, aber nicht die Frequenz der Spannung verändern können. Vorliegend können unterschiedliche Umrichter für unterschiedliche Ladezwecke vorgesehen sein. Auf diese Weise können auch unterschiedlichste Arten von Elektrofahrzeugen entsprechend geladen werden. Insoweit kann als Umrichter vorliegend insbesondere auch ein AC/DC-Konverter, wenn Wechselstrom beispielsweise aus einem Stromaggregat oder aus dem Festnetz in Gleichstrom für den Ladevorgang generiert werden soll. Allerdings kann der Umricht er ggf. auch als DC/AC-Konverter oder DC-DC-Konverter ausgebildet sein, um beispielsweise den Gleichstrom einer Brennstoffzelle oder einen über den Niederspannungsaußenanschluss aus einem Solarfeld bereitgestellten Gleichstrom in einen für das Laden von Elektrofahrzeugen geeigneten Gleichstrom zu richten.
  • Besonders vorteilhaft erweisen sich hierfür gegebenenfalls auch weitere Umrichter, welche innerhalb des E-Tankstellen-Containers angeordnet sind. Hierdurch kann insbesondere ein Vielzahl von Varianten unterschiedlicher Ladeströme betriebssicher bereitgestellt werden. Ebenso kann, je nach konkreter Umsetzung eine Vielzahl von Ladepunkten individuell mit geeigneten Strom versorgt werden. Auch besteht, bei geeigneter Verschaltung, die Möglichkeit, über eine Ladestation über mehrere Umrichter mit entsprechender Energie zu versorgen, was möglicherweise regelungstechnisch höhere Anforderungen stellt, jedoch die Verwendung von Umrichtern mit kleinerer Ausgangsleistung ermöglicht.
  • Je nach konkreter Umsetzung können die oder wenigstens einige der Umrichter in einem gemeinsamen Schrank angeordnet sein, wodurch sich Wartungs- und Verschaltungsarbeiten, aber auch ggf. die jeweils regelungstechnischen Verdrahtungen baulich einfacher gestalten lassen.
  • Je nach konkreter Umsetzung können die mehreren Umrichter auch von mehreren Brennstoffzellen mit elektrischer Energie gespeist werden, was dementsprechend die Flexibilität und die Nutzungsmöglichkeiten von käuflich bereits zu erwerbenden Brennstoffzellen erhöht.
  • Insbesondere sei darauf hingewiesen, dass in vorliegendem Zusammenhang der Begriff „Umrichter“ sehr allgemein als entsprechend wirksame elektrische Einrichtung zu verstehen ist. Insbesondere ist es denkbar, dass der Umrichter aus mehreren einzelnen in Reihe oder parallel geschalteten Umrichtern besteht, die in unterschiedlicher Weise miteinander verschaltet sind bzw. verschaltet werden können. Dieses ermöglicht es beispielsweise entsprechend der geforderten Ausgangsleistung und auch der ausgangsseitig geforderten Stromcharakteristik auf unterschiedliche Anforderungen der jeweiligen Ladestation oder Ladestationen zu reagieren und die Energie auf konstruktiv möglichst einfache Weise möglichst optimal bereitzustellen. Auch kann dann auf unterschiedliche Eingangsenergie, beispielsweise aus der oder den Brennstoffzellen, aus Solarfeldern, aus dem Festnetz oder aus einem oder mehreren Stromaggregaten u.ä., entsprechend flexibel reagiert werden, indem durch die einzelnen Umrichter die Energie in geeigneter Weise gebündelt, verteilt und dann den jeweiligen Ladestationen zur Verfügung gestellt wird. Diese konstruktiven Variationen sind vorliegend alle unter dem Begriff ''Umrichter zusammengefasst.
  • Um eine einfache, platzsparende und kostengünstige Bereitstellung von Energie zu ermöglichen, kann das Stromaggregat zumindest einen Verbrennungsmotor und einen von dem Verbrennungsmotor angetriebenen elektrischen Generator umfassen. Insbesondere ermöglicht dieses die Verwendung käuflicher Baugruppen, unabhängig davon, ob das Stromaggregat innerhalb oder außerhalb des E-Tankstellen-Containers angeordnet ist.
  • Unter einem „Verbrennungsmotor“ wird vorzugsweise eine Verbrennungskraftmaschine verstanden, die chemische Energie in mechanische Arbeit umwandelt. Dazu wird in einem Brennraum ein zündfähiges Gemisch aus Kraftstoff und Luft verbrannt. Kennzeichen aller Verbrennungsmotoren ist die innere Verbrennung, also die Erzeugung der Verbrennungswärme im Motor. Die Wärmeausdehnung des so entstehenden Heißgases wird genutzt, um Kolben in Bewegung zu versetzen. Die häufigsten Arten von Verbrennungsmotoren sind Otto-(Fremdzünder) und Dieselmotoren (Selbstzünder).
  • Es ist denkbar, dass lediglich ein kleiner E-Tankstellen-Container bereitgestellt werden soll da beispielsweise wenig Platz zur Verfügung steht bzw. nicht allzu viel Energie für die Ladestationen bereitgestellt werden muss. Relativ kostengünstig kann somit ein kleinerer E-Tankstellen-Container bereitgestellt werden, der die notwendigen Ladestationen bereitstellt. Ein derartiger Verbrennungsmotor kann möglichst einfach in einen mobilen E-Tankstellen-Container integriert werden, ohne zu viel wertvollen Platz innerhalb des Containers einnehmen zu müssen.
  • Das Stromaggregat kann insofern eine Ausgangsleistung von mindestens 110 kW aufweisen. 110 kW ermöglicht eine ausreichende Leistung, um zumindest eine Schnellladestation oder mehrere kleine Ladestationen zu betreiben.
  • Vorteilhafterweise kann das Stromaggregat auch eine Ausgangsleistung von wenigstens 250 kW, 300 kW bzw. 500 kW aufweisen. Diese höheren Leistungen ermöglichen gegebenenfalls sogar ein high power charging HPC oder sogar den Betrieb von noch mehr Ladestationen bzw. Schnellladestationen.
  • Insbesondere bei größeren Stromaggregaten erweist sich jedoch eine Anordnung außerhalb des E-Tankstellen-Containers als vorteilhaft.
  • Die physikalische Größe Leistung mit dem Formelzeichen P und der Einheit W (Watt) ist die in einer Zeitspanne umgesetzte Energie bezogen auf diese Zeitspanne. Sie wird dann als elektrische Leistung bezeichnet, wenn die bezogene oder gelieferte Energie eine elektrische Energie ist.
  • High power charging HPC sind Schnellladesysteme, also Ladesysteme mit denen vorzugsweise Batterien von Elektrofahrzeugen schnell mit höchster Leistung geladen werden. Es gibt mehrere Schnellladesysteme, die mit Gleichstrom arbeiten. Diese sind beispielsweise das combined charging system (CCS), das charge de move (CHAdeMO) und der super charger von Tesla. Schnellladesysteme zielen mit dem high power charging HPC auf die Verkürzung langer Ladezeiten. Diesem Ziel wird die Schnellladung mit einer extrem hohen Ladeleistung gerecht. Beträgt die Ladeleistung beim CCS-System beim normalen Ladevorgang 22 kW und bei einer AC-Schnellladung 44 kW, so geht es bei der DC-Schnellladung um 170 kW und sogar um maximal 350 kW Ladeleistung. Dadurch können die Ladezeiten dramatisch gesenkt und Batterien innerhalb weniger Minuten für etwa 100 km Fahrleistung aufgeladen werden.
  • Bei einer derartigen Ausgestaltung können dann wahlweise wenige oder nur eine Schnellladestation oder entsprechend mehrere Standartladestationen durch den E-Tankstellen-Container mit entsprechender Energie versorgt werden.
  • Es ist dementsprechend vorteilhaft, wenn der Niederspannungsaußenanschluss für eine Leistungsübertragung von zumindest 110 kW beträgt, da 110 kW eine ausreichende Leistung ermöglicht, um zumindest eine Schnellladestation oder mehrere kleine Ladestationen zu betreiben.
  • Vorzugsweise beträgt der Niederspannungsaußenanschluss für eine Leistungsübertragung von wenigstens 250 kW, 300 kW bzw. 500 kW. Diese höheren Leistungen ermöglichen gegebenenfalls sogar, wie vorstehend erläutert, ein high power charging HPC oder sogar noch mehr Ladestationen bzw. Schnellladestationen.
  • Um die Verbindung zwischen dem Stromaggregat oder einer anderen elektrischen Energiequelle, wie beispielsweis dem Festnetz, und dem E-Tankstellen-Container einfach und betriebssicher auch von minder geschultem Personal vornehmen zu können, kann die elektrische Verbindung über CEE-Steckverbinder gewährleistet werden, wobei - ggf. - mehrere CEE-Steckverbinder für diese Verbindung parallel vorgesehen sein können, damit die Einzelleistung, die jeweils über den CEE-Steckverbinder und die jeweils zugehörigen Kabel geleitet werden muss, nicht zu groß wird und entsprechend geringe Anforderungen an das Servicepersonal zu stellen sind. In der Regel sind bekannte Stromaggregate der vorstehend genannten Größenordnung über derartige parallele CEE-Steckverbindungen.
  • Je nach Verfügbarkeit können ggf. auch mehrere außerhalb des E-Tankstellen-Containers angeordnete Stromaggregate oder andere Energiequellen vorgesehen und genutzt sein, um die erforderliche Leistung bereitstellen zu können, was bei mehreren parallelen CEE-Steckverbindern ohne weiteres realisiert werden. So können dann beispielsweise 64 kW aus dem Festnetz und weitere 64 kW aus einem Stromaggregat bereitgestellt werden, um beispielsweise dann eine Schnellladestation mit 110 kW betriebssicher betreiben zu können.
  • Beim Speisen der Leistung aus dem Festnetz ist zu beachten, dass es sich hierbei in der Regel um Wechselstrom handelt. Auch ein Stromaggregat stellt in der Regel Wechselstrom bereit. Zwei Wechselströme, insbesondere aus verschiedenen Quellen, können sich jedoch unter Umständen nicht derart einfach addieren lassen, beispielsweise wenn die Phasen nicht passen. Um die Wechselströme entsprechend anzupassen, können beispielsweise Umrichter oder ähnliche elektrische Einrichtungen eingesetzt werden, welche die Frequenzen der Wechselströme anpassen bzw. die Wechselströme in die richtige Phase bringen können. Auf diese Weise können bei geeigneter Ausgestaltung die Wechselströme aufeinander abgestimmt und auf die vorstehend genannte Weise addiert werden.
  • Es ist jedoch auch denkbar, dass die Wechselströme zunächst in Gleichspannung umgewandelt werden, da sich Gleichströme wesentlich einfach addieren lassen.
  • Unabhängig hiervon kann es dementsprechend von Vorteil sein, wenn der Niederspannungsaußenanschluss mehrere parallele CEE-Steckverbinder umfasst, die jeweils für eine verhältnismäßig geringe Leistung ausgelegt sind und dann in ihrer Eingangsleistung in geeigneter Weise aufaddiert werden können. Vorzugsweise sind die jeweiligen Einzelanschlüsse des Niederspannungsaußenanschluss derart ausgestaltet, dass sie ein Aufaddieren in entsprechender Weise ermöglichen.
  • Je nach konkreter Umsetzung kann dieses beispielsweise dadurch geschehen, dass Wechselströme in Gleichstrom gerichtet oder in ihrer Phase abgestimmt und dann aufaddiert werden. Auch ist es denkbar, dass elektrisch bzw. elektronisch je Anschluss erfasst wird, welche Art Eingangsleistung, ob Gleichstrom oder Wechselstrom, bereitgestellt ist, um dann umrichterseitig des Niederspannungsaußenanschlusses die geeigneten Maßnahmen anzusetzen, also bei einem Gleichstrom ein unmittelbares Aufaddieren, bei einem Wechselstrom ein Gleichrichten u.ä. anzusetzen. Auf diese Weise kann der Niederspannungsaußenanschluss sehr flexibel ausgebildet werden, was dann eine Kombination verschiedenster Energiequellen einfach durch Schließen der entsprechenden Einzelanschlüsse ermöglicht.
  • Falls beispielsweise 320 kW Leistung über den Niederspannungsaußenanschluss bereitgestellt werden sollen sind, können diese dementsprechend, statt durch einen einzigen Anschluss, auch durch beispielsweise 10 Anschlüsse mit jeweils 32 kW bereitgestellt werden, da sich diese 10 Ströme mit 32 kW zu insgesamt 320 kW addieren lassen.
  • Das Aufteilen, beispielsweise einer bereitgestellten 320kW Leistung, in einzelne Leistungen kann auch weitere Vorteile mit sich bringen.
  • Ein 320 kW Anschluss bzw. ein Anschluss, über welchen eine vergleichbar hohe Leistung fließen soll, kann bzw. darf beispielsweise nur durch einen entsprechend qualifizierten Fachmann angeschlossen werden, während ein oder mehr entsprechend niedrigere Anschlüsse, von beispielsweise 32 kW, auch von nicht fachmännischen Personen angeschlossen werden können bzw. dürfen. Da der E-Tankstellen-Container mobil eingesetzt werden soll, ist nicht per se ein entsprechender Fachmann am Einsatzort. Ein solcher müsste für das Anschließen an einen Anschluss mit hoher Energie im Zweifel jedoch hinzugezogen werden. Wenn jedoch stattdessen lediglich Anschlüsse, die für eine geringere Leistungsübertragung ausgelegt sind, verwendet werden, kann irgendeine Person, die sich am Einsatzort des Containers befindet, diesen entsprechend anschließen. Da dann insbesondere der Aufbau bzw. Abbau des Containers nicht von einem Fachmann abhängig ist, kann auf diese Weise die Flexibilität erhöht werden.
  • Darüber hinaus verhindern ggf. Zulassungsbeschränkungen für Leitungen oder elektrische Verbindungen mit hoher Leistung den Einsatz derselben bei extremen klimatischen Bedingungen. So könnte beispielsweise die Verwendung der CEE-Steckverbinder oder zugehöriger Kabel in besonders kalten bzw. besonders warmen Einsatzgebieten ggfs nicht möglich bzw. zulässig sein. Anschlüsse für kleinere Leistungen, wie beispielsweise für 32 kW, hingegen weisen in der Regel eine nicht so beanspruchte Isolierung und somit auch eine deutlich bessere Temperaturbeständigkeit auf, sodass diese im Gegensatz zu den 320 kW Anschlüssen wesentlich flexibler eingesetzt werden können.
  • Darüber hinaus sind Anschlüsse, die für geringere Leistungsübertragung ausgelegt sind, aufgrund der geringeren Leistung in der Regel auch weniger empfindlich, sodass eine höhere Ausfallsicherheit, geringere Wartungskosten sowie eine kostengünstigere Reparatur gegeben sein können.
  • Vorzugsweise umfasst der Niederspannungsaußenanschluss dementsprechend wenigstens zwei CEE-Steckverbinder mit jeweils 32 kW. Dieses ermöglicht eine Versorgung mit bis zu 64 kW und bei weiteren entsprechenden CEE-Steckverbindungen sogar mit mehr Energie, die zumindest ergänzend als Energiequelle für den oder die Umrichter oder die Ladestation beziehungsweise Ladestationen genutzt werden kann, wobei derartige Verbindungen auch von niederqualifiziertem Personal geöffnet und geschlossen werden dürfen.
  • Wie bereits vorstehend dargelegt, können die entsprechenden Steckverbinder des Niederspannungsaußenanschlusses aus Seiten des Umrichters in geeigneter Weise miteinander Verbunden sein, um die hierüber dem mobilen E-Tankstellen-Container zugeführte Energie in geeigneter Weise aufaddieren zu können. Dieses kann soweit gehen, dass jeder dieser Steckverbinder mit einem geeigneten Umrichter verbunden ist, die dann entsprechend ausgangsseitig miteinander verknüpft sind.
  • Unter einem CEE-Steckverbinder kann im vorliegenden Zusammenhang eine CEE-Steckverbinder-Buchse als Weibchen oder ein CEE-Steckverbinder-Stecker als Männchen verstanden werden. Durch eine geeignete Wahl, ob Männchen oder Weibchen, beispielsweise bei dem Niederspannungsaußenanschluss kann die Gefahr von Wechslungen beispielsweise mit den Steckverbindern zur elektrischen Verbindung mit einer externen Ladestation minimiert werden, wenn dort dann genau die andere Art der Steckverbinder genutzt wird.
  • IEC60309 ist ein internationaler Standard für „Stecker, Steckdosen und Kupplungen für industrielle Anwendung“. Er stellt eine Form von Industrie- und Mehrphasenstecker dar. Teil 1 des Standards beschreibt die allgemeinen Anforderungen an jeden industriell genutzten Steckverbinder. Teil 2 spezifiziert eine Reihe von Steckverbindern mit runden Gehäusen bei unterschiedlicher Anzahl und Anordnung der Kontaktstifte für verschiedene Anwendungen. Die höchstzulässige Spannung beträgt 690 V Gleich- oder Wechselspannung, die maximale Strombelastbarkeit liegt bei 125 Ampere. Die zulässige Betriebstemperatur reicht von -25 bis +40 °C. Die Gestaltung als Kragenstecker bewirkt einen guten mechanischen Schutz der Steckstifte beim Umgang mit den Steckern.
  • Als CEE-Drehstromsteckverbinder, CEE-Steckvorrichtungen oder CeKon-Stecker/Kupplung werden vorzugsweise die zwei gebräuchlichsten Steckverbinder des Steckersystems bezeichnet. Es sind rote Steckverbinder für Dreiphasenwechselstrom mit Neutral- und Schutzleiter und einer Nennspannung von 400 Volt sowie der blaue Verbindertyp mit nur einem Außenleiter, Neutral- und Schutzleiter für eine Spannung von 230 Volt bekannt.
  • Durch die geeignete Wahl der jeweiligen Steckverbinder können die Verwechslungsgefahr minimiert und die Umsetzung durch möglichst gering geschultes Personal ermöglicht werden, ggf. auch indem mehrere entsprechende Verbindungen, also Steckverbinder und zugehörige Kabel parallel genutzt werden, was auch die Flexibilität im Einsatz erhöht.
  • In vorliegendem Zusammenhang bezeichnet mithin der Begriff „Steckverbinder“ jede steck- und mithin dementsprechend auch lösbare Steckverbindung zwischen elektrischen Leitungen. Der Steckverbinder kann als Wandsteckverbinder in einer Wand, beispielsweise in einer Hauswand, in der Wandung des E-Tankstellen-Containers oder in einer sonstigen Gehäusewand angeordnet sein, wobei das zugehörige Kabel dann innerhalb des Hauses, des Containers oder des jeweiligen Gehäuses geführt ist. Ebenso kann der Steckverbinder an einem Kabel oder an einer ähnlichen Stromleitung vorgesehen und somit beweglich ausgebildet sein.
  • Vorliegend sind insbesondere Steckverbinder in Anwendung, die der elektrischen Verbindung des oder der Umrichter mit externen Ladestationen, beispielsweise mit in beweglichen Gehäusen angeordneten Ladepunkten, dienen. Diese können dann über die Steckverbinder mit elektrischer Energie versorgt und in einiger Entfernung von dem E-Tankstellen-Container aufgestellt werden, wobei hier etwaige Leitungsverluste zu berücksichtigen sind. auch finden sich Steckverbinder vorzugsweise für den Niederspannungsaußenanschluss, mittels dessen der E-Tankstellen-Container selbst mit elektrischer Energie versorgt werden kann oder soll.
  • Bei einer Ladestation für Elektrofahrzeuge handelt es sich vorzugsweise um eine speziell für Elektrofahrzeuge konzipierte Ladestation, die in ihrer Bauweise meist einer Zapfsäule für konventionelle Kraftstoffe nachempfunden ist. Umgangssprachlich kann sie daher auch Stromtankstelle, Ladesäule sowie in behördlichen Dokumenten Ladepunkt genannt werden, wobei je Ladepunkt per Definition nur ein Fahrzeug gleichzeitig angeschlossen werden kann. Die Verbreitung von Ladestationen zur Förderung der Elektromobilität ist ein wichtiger Baustein der Verkehrswende.
  • Ladestationen können im Allgemeinen öffentlich oder nichtöffentlich zugänglich sein und bestehen im einfachsten Fall aus einem Steckverbinder, an welcher das Fahrzeug über eine Kabelverbindung und ein Ladegerät aufgeladen werden kann. Entsprechende Schnellladestationen sind vor allem für den Langstreckenverkehr gedacht, um Nutzern von Elektrofahrzeugen die Möglichkeit zu geben, ihr Fahrzeug mit hoher Leistung in kurzer Zeit aufzuladen. Für den täglichen Berufsverkehr, bei dem üblicherweise nur wenige Kilowattstunden elektrischer Energie verbraucht werden, reicht hingegen zum Laden in aller Regel eine normale Steckdose aus. Insbesondere für die bereits vorstehend erläuterten Testzwecke können an dem E-Tankstellen-Container möglichst verschiedene Arten von Ladestationen vorgesehen sein. je nach konkreter Ausgestaltung können die Ladestationen in die Wandung des E-Tankstellen-Containers eingelassen sein, was insbesondere für Schnellladestationen bzw. für Wandladestationen (wall box) von Vorteil erscheint, während kleinere oder bewegliche Ladestationen ggf. über Kabel und geeignete Steckverbinder an den E-Tankstellen-Container angeschlossen werden können.
  • Von der Europäischen Union wurde der Typ 2-Stecker (IEC62196 Typ 2) als Standardladesteckverbindung für Wechselstrom- und Drehstromanschlüsse zum Laden von Elektrofahrzeugen festgeschrieben. Als Standard für das Schnellladen mit Gleichstrom wurde in der Europäischen Union das combined charging system (CCS) eingeführt und in Deutschland von Vertretern aus der Wirtschaft und der Politik gefördert. Andere in Europa verbreitete Gleichstromschnellladesysteme sind der aus Japan stammende CHAdeMO-Standard und das von dem Elektrofahrzeugbauer Tesla betriebene Superchargersystem.
  • Vorteilhafterweise ist die in bzw. an dem E-Tankstellen-Container angeordnete Ladestation somit eine Schnellladestation, eine HPC-Ladestation oder eine Wandladestation. Es wird für die Ladestation also eine bekannte Technologie benutzt, sodass eine schnelle Umsetzung möglich wird und insbesondere auch Kunden mit den Ladestationen umgehen können.
  • Das high power charging ist eine Ladetechnologie, wodurch Elektroauto-Akkus innerhalb von 3 bis 5 Minuten für 100 km Reichweite aufgeladen werden können.
  • Als Wandladestation oder auch wall box wird vorzugsweise eine Ladestation für Elektroautos verstanden, die für die Befestigung an einer Wand oder Säule vorgesehen ist. Die Wandladestation stellt dabei in der Regel nicht nur die Steckverbindung für das Ladekabel und die Verbindung zum Wechselstromnetz zur Verfügung wie eine Steckdose, sondern auch zusätzliche Funktionen, insbesondere Kommunikation zur Stromstärke, die ansonsten bei Ladekabeln durch einen In-Kabel-Kontrollbox (ICCB) bereitgestellt wird. Im Vergleich zu öffentlichen Stromtankstellen sind Wandladestationen vorteilhafterweise einfacher aufgebaut. Sie bieten in der Regel weder Gleichstromladen noch Bezahlfunktion und sind weniger vor Vandalismus geschützt. Einige Modelle sind zudem nur für die Installation im Innenbereich von Gebäuden konstruiert.
  • Vorzugsweise trägt der E-Tankstellen-Container wenigstens zwei von dem Umrichter oder den Umrichtern mit für ein Laden von Elektrofahrzeugen geeigneter Energie versorgte Ladestationen. Es versteht sich, dass diesbezüglich ein Kompromiss zwischen der Zahl der Ladestationen und der von dem E-Tankstellen-Container zu deren Betrieb benötigten Energie in Abhängigkeit von dem Aufwand, diese Energie bereitzustellen, getroffen werden muss. Auf diese Weise kann entsprechend die Zahl der gleichzeitig ladbaren Fahrzeuge entsprechend erhöht werden. Es ist denkbar, dass auch als diese Ladestationen Schnellladestationen bzw. Wandladestationen entsprechend vorgesehen sein können. Die feste Installation der getragenen Ladestationen ermöglicht insbesondere eine Verdrahtung und Anordnung elektrischer und elektronsicher Komponenten innerhalb des E-Tankstellen-Containers, was eine baulich einfache Gesamtkonstruktion ermöglichen kann.
  • Auch kann der E-Tankstellen-Container wenigstens einen von dem Umrichter oder den Umrichtern mit für ein Laden von Elektrofahrzeugen geeigneter Energie versorgten CEE-Steckverbinder tragen. Ein entsprechender CEE-Steckverbinder kann beispielsweise eine CEE-Steckverbinder-Buchse bzw. ein CEE-Steckverbinder-Stecker sein. Dieses ermöglicht eine Versorgung von entsprechend vielen mobilen Ladestationen mit elektrischer Energie, die dann lediglich an die entsprechenden Steckverbinder angeschlossen werden brauchen, was, bei entsprechender Wahl der Steckverbinder, durch ungeschultes Personal erfolgen kann. Die mobilen Ladestationen können dann die erforderlichen Komponenten beinhalten, die für ein Laden der Elektrofahrzeuge notwendig sein. Ggf. erfolgt eine drahtlose oder über eine separate Leitung ermöglichte Kommunikation mit Steuerelementen innerhalb des E-Tankstellen-Containers.
  • Dementsprechend ist es vorteilhaft, wenn der E-Tankstellen-Container mehrere von dem Umrichter oder den Umrichtern mit für ein Laden von Elektrofahrzeugen geeigneter Energie versorgte CEE-Steckverbinder trägt. Insbesondere kann es vorteilhaft, bis zu 10 derartige Steckverbinder vorzusehen, so dass bis zu 10 kleinere Ladestationen á 32 kW dementsprechend von dem oder den Umrichtern gespeist werden können. Dieses ermöglicht, insbesondere auch im Zusammenspiel mit beispielsweise zwei Schnellladestationen eine hohe Flexibilität an Lademöglichkeiten, insbesondere wenn der E-Tankstellen-Container an Teststrecken oder in ähnlicher Umgebung zum Einsatz kommen soll.
  • Es ist vorteilhaft, wenn an den oder die CEE-Steckverbinder jeweils eine Ladestation angeschlossen bzw. anschließbar ist, sodass auch jeder CEE-Steckverbinder zum Laden über eine Ladestation genutzt werden kann.
  • Besonders vorteilhaft ist es, wenn an den oder die CEE-Steckverbinder eine mobile Ladestation angeschlossen bzw. anschließbar ist. Auf diese Weise wird die Flexibilität der Lademöglichkeiten für Elektrofahrzeuge erhöht, insbesondere wenn mehrere Elektrofahrzeuge gleichzeitig, beispielsweise über Nacht, geladen werden sollen.
  • Zudem können die getrennten baulichen Einheiten in getrennten räumlichen Abteilungen innerhalb des E-Tankstellen-Containers angeordnet sein. Hierdurch können mittels Türen und Schlösser Sicherheitszonen innerhalb des Containers eingerichtet werden, sodass in weniger gefährlichen Abteilungen Wartungsarbeiten auch von mindergeschultem Personal durchgeführt werden können.
  • Vorzugsweise sind innerhalb des E-Tankstellen-Containers vorgesehene Baugruppen mehrerer Ladestationen in dem innerhalb des E-Tankstellen-Containers angeordneten Schrank angeordnet, um gegebenenfalls Baugruppen von mehreren Ladestationen gemeinsam nutzen zu können, was kostengünstiger und übersichtlicher ist. Auch kann eine derartige Anordnung ggf. Wartungsarbeiten erleichtern.
  • In vorliegendem Zusammenhang bezeichnet der Begriff Container insbesondere jede Art von Großraumbehälter. Insbesondere sollte ein Container ein Volumen von wenigstens 3 m3 umfassen, so dass ausreichend Raum bleibt, die vorliegend beschriebenen Komponenten in dem Container bzw. an dem Container unterzubringen. Vorzugsweise ist der Container allseitig umschlossen bzw. geschlossen, so dass im Inneren die Komponenten gut zugänglich angeordnet werden können.
  • Insbesondere ist es von Vorteil, wenn der Container begehbar ist. Dieses ermöglicht insbesondere die einfache Durchführung von Wartungsarbeiten. Im Zusammenspiel mit einem allseitig umschlossenen Container kann dann auch eine hohe Sicherheit gewährleistet werden, auch wenn die Baugruppen vom Inneren des Containers leicht zugänglich belassen sind, so dass Wartungsarbeiten von Innen durchgeführt werden können, auch wenn hohe Ströme und Spannungen zum Einsatz kommen.
  • Es ist von Vorteil, wenn der E-Tankstellen-Container ein ISO-Container ist. Dieses ermöglicht einerseits einen kostengünstigen Container-Grundkörper und andererseits gute Transport- und Lagermöglichkeiten. Um denselben Vorteil zu erzielen, kann der E-Tankstellen-Container kumulativ bzw. alternativ hierzu das Format eines 40 Fuß-Containers oder eines 20 Fuß-Containers aufweisen.
  • Im vorliegenden Zusammenhang bezeichnet „ISO-Container“ genormte Großraumbehälter aus Stahl, die ein einfaches und schnelles Verladen, Befördern, Lagern und Entladen von Gütern ermöglichen. Die einschlägigen Normen sind in der ISO-Norm 668 festgelegt. Die am weitesten verbreiteten ISO-Container haben eine Breite von 8 Fuß (entspricht 2,4384 m) und sind entweder 20 Fuß (entspricht 6,096 m) oder 40 Fuß (entspricht 12,192 m) lang. Daraus ergeben sich die als Beladungs-Maßeinheiten verwendeten Abkürzungen „TEU“ (twentyfoot equivalent unit) und „FEU“ (forty-foot equivalent unit), die beispielsweise zur Benennung der Ladefähigkeit von Containerschiffen, von Umschlagsmengen in Häfen oder von Güterbahnhöfen verwendet werden.
  • Um gute Transport- und Lagermöglichkeiten zu ermöglichen, kann der E-Tankstellen-Container Rollen oder Räder tragen bzw. mit diesen versehen werden.
  • Um weiter gute Transport- und Lagermöglichkeiten bereitzustellen, kann der E-Tankstellen-Container auch auf einem Anhänger oder Auflieger vorgesehen bzw. anordenbar sein.
  • Unter den „Rollen“ sind im vorliegenden Zusammenhang vorzugsweise Körper verstanden, die ein Rollen ermöglichen. Das Rollen ist eine Bewegungsart runder Körper - insbesondere von Rädern - bei der die Bewegungsarten Drehung und Verschiebung auf eine bestimmte Weise kombiniert werden. Ein kreisrunder Körper, der sich auf einer ebenen Fläche geradlinig bewegt, rollt genau dann, wenn der Mittelpunkt während einer Umdrehung einen Weg zurücklegt, der seinem Umfang entspricht. Wenn der Weg kleiner ist, dann hat er Schlupf. Bei Rädern spricht man auch vom Durchdrehen, falls der Weg 0 ist. Wenn der Weg größer ist, dann gleitet der Körper. Dies ist beispielsweise beim Bremsen von Fahrzeugen der Fall, wenn die Räder blockieren.
  • Als „Rad“ kann ein scheibenförmiger Gegenstand mit idealerweise kreisförmiger Kontur bezeichnet werden, der um eine Achse, die senkrecht auf der idealisierten Kreisebene steht, drehbar gelagert ist und am häufigsten als Wagenrad verwendet wird.
  • „Anhänger“ sind vorzugsweise Fahrzeuge, die meist über eine Ladefläche zur Beförderung von Gütern, jedoch über keinen eigenen Antrieb verfügen. Sie werden hinter Zugfahrzeugen wie PKW, LKW, Omnibussen, Traktoren, Krafträdern oder Fahrrädern mitgeführt. Schienengebundene Anhänger werden als Güterwagen, Wagon oder Lore bezeichnet. In der Regel werden Anhänger gezogen, im Schienenverkehr werden Anhänger auch geschoben. Im vorliegenden Zusammenhang kann aufgrund der Größe und der Einsatzgebiete der E-Tankstellen-Container insbesondere ein LKW zum Mitführen desselben eingesetzt werden. Im vorliegenden Zusammenhang bezeichnet ein „Auflieger“ vorzugsweise einen Sattelauflieger. Sattelauflieger können Anhänger sein, die einen Teil ihres Gewichtes auf die Achsen einer Sattelzugmaschine verlagern, mit der sie über eine Sattelplatte samt Königszapfen verbunden werden. Sattelauflieger sind meistens mehrachsig und unterscheiden sich dadurch vom Einachsenanhänger.
  • Es ist vorteilhaft, wenn der E-Tankstellen-Container auf einem Sockel oder Fundament anordenbar bzw. angeordnet ist. Dieses ermöglicht eine gute Stabilität und einen sicheren Stand, wobei der Sockel oder das Fundament, wenn der Container entfernt ist, gegebenenfalls auch für andere Container genutzt werden kann.
  • Ein „Fundament“ bezeichnet vorzugsweise im Bauwesen einen Teil der allgemeinen Gründung. Es besteht aus Elementen wie Platten, Pfählen, Trägern, Steinen und Ähnlichem. Heutzutage besteht das Fundament vorteilhafterweise aus Stahlbeton. Das Fundament befestigt eine leichtere und empfindlichere Struktur an einem massiven Träger. Fundamente sind meist schwerer, steifer und schwingungsfester als die daran oder darauf zu befestigenden Bauelemente. Sie sollen eine unbeabsichtigte Bewegung oder Verformung der daran angeschlossenen Struktur verhindern und müssen Sicherheit gegenüber Grundbruch bieten, wofür sie bemessen werden. Fundamente gelten als Schnittstelle zwischen verschiedenen Funktions- und Strukturbereichen. Sie erfüllen oftmals sowohl die Funktionskriterien der tragenden als auch der befestigten Struktur.
  • Es versteht sich, dass die Merkmale der vorstehend bzw. in den Ansprüchen beschriebenen Lösungen gegebenenfalls auch kombiniert werden können, um die Vorteile entsprechend kumuliert umsetzen zu können.
  • Weitere Vorteile, Ziele und Eigenschaften vorliegender Erfindung werden anhand nachfolgender Beschreibung von Ausführungsbeispielen erläutert, die insbesondere auch in anliegender Zeichnung dargestellt sind. In der Zeichnung zeigen:
    • 1 einen mobilen E-Tankstellen-Container eines ersten Ausführungsbeispiels sowie einen Wasserstoffflaschen-Container in schematischem Horizontalschnitt;
    • 2 den mobilen E-Tankstellen-Container nach 2 in einer Seitenansicht;
    • 3 eine schematische Zusammenstellung der Anordnung nach 1;
    • 4 einen weiteren mobilen E-Tankstellen-Container als zweites Ausführungsbeispiel in schematischem Horizontalschnitt;
    • 5 den mobilen E-Tankstellen-Container nach 4 in einer Seitenansicht;
    • 6 einen weiteren mobilen E-Tankstellen-Container als drittes Ausführungsbeispiel in schematischem Horizontalschnitt; und
    • 7 den mobilen E-Tankstellen-Container nach 6 in einer Seitenansicht.
  • In einem ersten Ausführungsbeispiel nach den 1 bis 3 umfasst der E-Tankstellen-Container 10 eine Brennstoffzellenabteilung 30, eine Umrichterabteilung 40, eine Ladestationenabteilung 50 und eine Wasserstoffausgabeabteilung 60 und weist ihn umgebende Wandungen 15 auf, durch welche das Innere des E-Tankstellen-Containers gegen Einflüsse von außen, wie gegen Witterung oder ähnliches, aber auch Personen gegen Überspannungen und ähnliches aus dem Inneren geschützt sind. Die Abteilungen sind innerhalb des E-Tankstellen-Containers 10 durch Wände (nicht separat beziffert) räumlich voneinander getrennt, so dass hier unter Umständen einzelnen Abteilungen auch im Betrieb zugänglich sein können.
  • Bei dem in 1 bis 3 dargestellten E-Tankstellen-Container 10 handelt es sich um einen ISO-40-Fuß-Conateiner.
  • Außerhalb des E-Tankstellen-Containers 10 ist ein Wasserstoffflaschen-Container 20 angeordnet und über einen Zuleitungsschlauch 22 mit dem E-Tankstellen-Container 10 verbunden. In dem Wasserstoffflaschen-Container 20 sind zahlreiche Wasserstoffflaschen 21 zur fachgerechten Lagerung des Wasserstoffes angeordnet.
  • Der in den Wasserstoffflaschen 21 gelagerte Wasserstoff wird über den Zuleitungsschlauch 22 zu einem Wasserstoffaußenanschluss 82 des E-Tankstellen-Containers 10 verbracht, wodurch der Wasserstoff in ein Wasserstoffrohr 81, welches sich innerhalb des E-Tankstellen-Containers befindet, gelangt. Der genannte Wasserstoffaußenanschluss 82, über den in vorliegendem Ausführungsbeispiel der Wasserstoff in den E-Tankstellen-Container geleitet wird, befindet sich in der Nähe der Wasserstoffausgabeabteilung 60.
  • Das Wasserstoffrohr 81 jedoch erstreckt sich jedoch über die gesamte Länge des E-Tankstellen-Containers 10 und weist weitere entsprechende Wasserstoffaußenanschlüsse 82 auf, über welchen der Wasserstoff in den E-Tankstellen-Container 10 geleitet werden kann. Es versteht sich, dass hierdurch eine flexible Positionierung des Wasserstoffflaschen-Containers 20 möglich ist.
  • In der Wasserstoffausgabeabteilung 60 sind ein Kompressor 61 sowie ein Ausgabeanschluss 62 angeordnet. Mithilfe des Kompressors 61 kann der Wasserstoff aus dem Wasserstoffflaschen-Container 20 entsprechend komprimiert und bereitgestellt werden, sodass der Wasserstoff über den Ausgabeanschluss 62 ausgegeben werden kann. Auf diese Weise kann für sämtliche Zwecke, für welche Wasserstoff benötigt werden könnte, dieser bereitgestellt werden.
  • Über das Wasserstoffrohr 81 wird Wasserstoff in die Brennstoffzellenabteilung 30 geleitet, in welcher mehrere Brennstoffzellen 31 angeordnet sind. Der Wasserstoff wird zu jeder der einzelnen Brennstoffzellen geleitet, wobei hier jedoch ggf. noch ergänzende Verteilsysteme vorgesehen sein können, wenn dieses erforderlich erscheint
  • Die Brennstoffzelle 31 wandelt dann jeweils den zugeführten Wasserstoff zusammen mit einem Oxidationsmittel, hier zusammen mit Luftsauerstoff, in elektrische Energie um und stellt diese dem E-Tankstellen-Container 10 zur Verfügung.-
  • Es versteht sich, dass in abweichenden Ausführungsformen auch ein anderes Brennmittel als Wasserstoff zur Anwendung kommen kann. Ob dann eine entsprechende Ausgabe über einen Ausgabeanschluss 62 oder eine ähnliche Einrichtung erforderlich erscheint, hängt von dem Brennmittel und von den übrigen Umständen ab.
  • Ggf. kann in einer abweichenden Ausführungsform auch auf die Ausgabeabteilung verzichtet werden. Es verbleibt dann mehr Bauraum für die anderen Abteilungen oder für zusätzliche Komponenten. Auch kann ggf. statt der Ausgabeabteilung auch dort ein Generatorraum oder ein Vorratsraum für Brennmittel vorgesehen sein.
  • An die Brennstoffzellenabteilung 30 angrenzend ist die Umrichterabteilung 40 angeordnet. Diese umfasst einen Umrichter 41 zum Umrichten des durch die Brennstoffzelle 31 bereitgestellten Stroms, damit dieser entsprechend für weitere Zwecke umgerichtet und genutzt werden kann.
  • Darüber hinaus ist in der Umrichterabteilung 40 ein Niederspannungsaußenanschluss 83 vorgesehen sowie ein entsprechender Umrichter 42, um den durch den Niederspannungsaußenanschluss 83 bereitgestellten Strom umrichten zu können. Durch den Niederspannungsaußenanschluss 83 kann auf diese Weise außerhalb des E-Tankstellen-Containers 10 eine Versorgung mit elektrischer Energie bereitgestellt werden. Diese kann beispielsweise dann ein Anschluss an ein Festnetz oder an einen externen Stromerzeuger sein.
  • Vorzugsweise umfasst der Niederspannungsaußenanschluss wenigstens einen, insbesondere mehrere, Steckverbinder, so dass hier sehr flexibel vorhandene Energieträger eingebunden werden können. Ggf. können auch zu einem Energieträger mehrere Leitungen parallel zu den Niederspannungsaußenanschluss vorgesehen sein, um die einzelnen Steckverbinder und die zugehörigen Kabel nicht zu sehr zu belasten.
  • Eine entsprechende Schalteinheit 88, die bei diesem Ausführungsbeispiel ebenfalls in der Umrichterabteilung 40 angeordnet ist, regelt bzw. steuert die entsprechenden Umrichtvorgänge sowie weitere nötige Schaltungen.
  • An der Wandung 15 des E-Tankstellen-Containers 10 sind ringsum Schnellladestationen 51 mit Kabel und Typ 2-Stecker angeordnet, wobei die Schnellladestationen 51 auch so ausgebildet sind, dass sie sich nach außerhalb des E-Tankstellen-Containers 10 erstrecken und somit von außen erreichbar sind.
  • Ebenfalls sind in der Wandung 15 mehrere Wandladestationen 52 (WallBox) angeordnet, die ebenfalls mit ihrer Typ2-Buchse von außen zugänglich sind.
  • Die Verteilung der Schnellladestationen 51 und der Wandladestationen 52 ermöglicht einen guten Zugang, so dass möglichst viele Elektrofahrzeuge gleichzeitig geladen werden können.
  • Außerdem sind in der Wandung 15 des E-Tankstellen-Containers 10 im Bereich der Ladestationenabteilung 50 an dem der Wasserstoffausgabeabteilung 60 gegenüberliegenden Ende des E-Tankstellen-Containers 10 CEE-Steckverbinder-Buchsen 53 angeordnet, an welche mobile Ladestationen 71 mit Kabel und Typ2-Stecker über CEE-Kabel 72 angeschlossen werden können, um die Zahl der Ladepunkte noch weiter zu erhöhen. Statt der CEE-Steckverbinder-Buchsen 53 können in anderen Ausführungsarten auch CEE-Steckverbinder-Stecker oder andere Steckverbinderarten vorgesehen sein, wenn dieses vorteilhaft erscheint, beispielsweise um Verwechslungen mit anderen, beispielsweise als Niederspannungsaußenanschluss 83 genutzten, Steckverbindern zu vermeiden.
  • Innerhalb der Ladestationenabteilung 50 sind entsprechende Schaltschränke 54 für die Schnellladestationen 51, entsprechende Schaltschränke 55 für die Wandladestationen 52 und entsprechende Schaltschränke 56 für die CEE-Steckverbinder-Buchsen 53 vorgesehen, die dann innerhalb des E-Tankstellen-Containers 10 elektrisch leitend mit den zugehörigen Schnellladestationen 51, Wandladestationen 52 und CEE-Steckverbinder-Buchsen 53 verbunden sind. Auch die elektrische Energie von den Umrichtern 41, 42 wird innerhalb des E-Tankstellen-Containers 10 zu den Schnellladestationen 51, Wandladestationen 52 und CEE-Steckverbinder-Buchsen 53, ggf. über die Schaltschränke 54, 55, 56, geleitet.
  • Eine entsprechende Recheneinheit 89 innerhalb der Ladestationenabteilung 50 sorgt für die nötigen Rechenschritte, um die gesamten Prozesse innerhalb des E-Tankstellen-Containers 10 zu steuern.
  • Entsprechend der sechs Schnellladestationen 51 ist es von Vorteil, wenn der in den 1 bis 3 dargestellte E-Tankstellen-Container 10 zumindest 660 kW über die Brennstoffzellen 31 und/oder über den Niederspannungsaußenanschluss 83 bereitstellen kann. Dann können alle Schnellladestationen 51 entsprechend gleichzeitig laden, was jedoch - schn wegen etwaiger Rüstzeiten - in der Regel nicht notwendig erscheint. Wird nicht sämtliche Energie für die Schnellladestationen 51 benötigt, so kann diese über die restlichen Wandladestationen 52 oder über die CEE-Steckverbinder-Buchsen 53, an denen mobile Ladestationen 71 angeschlossen sind, abgerufen werden. Sind noch leistungsfähigere Schnellladestationen 51 vorgesehen, so wird ggf. eine höhere Energiemenge benötigt. Andernfalls kann ggf. nur ein ausgefeiltes Energiemanagement unter Ausnutzung etwaiger Rüstzeiten oder ein Verzicht auf den Betrieb von einzelnen Ladestationen 51, 52, 71 dann entsprechend schnelle Ladevorgänge ermöglichen.
  • Naturgemäß weist der E-Tankstellen-Container 10 eine Wandung 15 auf, welche den E-Tankstellen-Container 10 räumlich begrenzt, wie bereits vorstehend erläutert. Die Außenanschlüsse, wie die Wasserstoffaußenanschlüsse 82 oder der Niederspannungsaußenanschluss 83, können in der Wandung 15 oder innerhalb der Wandung 15 angeordnet sein. Bei vorliegendem Ausführungsbeispiel sind die Wasserstoffaußenanschlüsse 82 in der Wandung 15 und der Niederspannungsaußenanschluss 83 innerhalb der Wandung 15 angeordnet, wobei entsprechende Kabel bzw. Zugangsleitungen durch eine Öffnung 16 in der Wandung 15 hindurch gelegt werden können.
  • Die Öffnung 16 ist verschließbar ausgebildet, falls keine Leitung durch sie hindurch gelegt wird.
  • Es versteht sich, dass in abweichenden Ausführungsformen auch der oder die Wasserstoffaußenanschlüsse 82 bzw. die CEE-Steckverbinder-Buchsen 53 innerhalb des E-Tankstellen-Containers 10 angeordnet und mit durch eine oder mehrere Öffnungen 16 hindurchgehende Leitungen verbunden sein können. Bei den Schnellladestationen 51 und den Wandladestationen 52 erscheint dieses nicht zweckmäßig.
  • Auch die CEE-Steckverbinder-Buchsen 53 und die Wandladestationen 52 und die Schnellladestationen 51 sind bei diesem Ausführungsbeispiel in der Wandung 15 angeordnet und von außerhalb des E-Tankstellen-Containers 10 nutzbar.
  • Aus dem außerhalb des E-Tankstellen-Containers 10 angeordneten Wasserstoffflaschen-Container 20 kann somit Wasserstoff in den E-Tankstellen-Container 10 geleitet werden, wo der Wasserstoff den Brennstoffzellen zugeführt wird. Diese Erzeugen aus dem Wasserstoff elektrische Energie, welche wiederum von entsprechenden Umrichtern umgerichtet wird, sodass diese erzeugte elektrische Energie für die Schnellladestationen 51, die Wandladestationen 52 sowie für die CEE-Steckverbinder-Buchsen 53 genutzt werden kann.
  • Die genannten Ladestationen können dann von außerhalb des E-Tankstellen-Containers 10 möglichst einfach angezapft werden, um entsprechend Elektrofahrzeuge zu laden. Hierbei kann je nach Bedarf die entsprechende Ladestation ausgewählt werden. Beispielsweise kann eine Schnellladestation ein Elektrofahrzeug möglichst schnell laden, jedoch wird für die Schnellladestation entsprechend mehr elektrische Energie benötigt, sodass je nach Auslegung des E-Tankstellen-Containers 10 und Anzahl der Brennstoffzellen 31 bzw. Kapazität des Niederspannungsaußenanschlusses 83 nur eine gewisse Anzahl an Schnellladestationen 51 sinnvoll vorgesehen sein kann.
  • Wandladestationen 52 und mobile Ladestationen 71 können auch zum Laden von Elektrofahrzeugen genutzt werden und sind möglichst einfach von außerhalb des E-Tankstellen-Containers 10 zu erreichen und zu bedienen. Diese Laden jedoch wesentlich langsamer als die Schnellladestationen 51, benötigen jedoch auch deutlich weniger elektrische Energie und könnten somit in höherer Anzahl genutzt werden.
  • Je nach Typ des Elektrofahrzeugs kann auch zum möglichst einfachen Laden desselben unmittelbar eine CEE-Steckverbinder-Buchse 53 genutzt werden, um das Elektrofahrzeug entsprechend zu laden. Dann wird jedoch in der Regel das Lademanagement durch das Ladekabel oder das Fahrzeug selbst übernommen werden müssen.
  • Der E-Tankstellen-Container 10 weist darüber hinaus nicht dargestellt Türen in der Wandung 15 und auch in den Wänden zwischen den Abteilungen 30, 40 und 50 auf, so dass diese insbesondere zu Wartungszwecken betretbar sind. Letzteres erscheint bei der Wasserstoffausgabeabteilung 60 nicht notwendig, da dort die gesamte Wandung zum Tanken mit Wasserstoff abnehmbar ist. Ist jedoch in einem abweichenden Ausführungsbeispiel der Ausgabeanschluss 62 in der Wandung 15 angeordnet, so erscheinen Türen oder Zugangsöffnungen auch für die Abteilung zumindest zu Wartungszwecken vorteilhaft.
  • Wie insbesondere in der 2 dargestellt ist, kann der E-Tankstellen-Container 10 auf einem Auflieger 11 angeordnet und ggf. sogar von dort aus betrieben werden. Der Auflieger 11 umfasst in an sich bekannter Weise Räder 12, eine Stütze 13 sowie eine Kupplung 14.
  • Über die Kupplung 14 lässt sich der Auflieger 11 mitsamt des E-Tankstellen-Containers 10 an einen LKW ankoppeln und aufgrund der Räder 12 lässt sich dieser somit mobil versetzen. Wenn der Auflieger durch einen LKW an den vorgesehenen Einsatzort gebracht wurde, kann der Auflieger 11 inklusive des E-Tankstellen-Containers 10 von dem LKW abgekoppelt und mithilfe der Stütze 13 abgestellt werden. Der E-Tankstellen-Container 10 steht somit auf einem Auflieger 11, der wiederum auf den Rädern 12 und auf der Stütze 13 steht und fest an diesem Standort verbleibt.
  • Es ist jedoch auch denkbar, dass der E-Tankstellen-Container 10 während seines Einsatzes nicht fest auf dem Auflieger 11 verbleibt, sondern auch von diesem herunter genommen und auf einen anderen Untergrund platziert werden kann. Dies kann beispielsweise dann sinnvoll sein, wenn eine längere Einsatzzeit des E-Tankstellen-Containers 10 geplant ist, da das Absetzen des E-Tankstellen-Containers 10 von dem Auflieger 11 mit einem gewissen Aufwand verbunden ist.
  • Wie in der 3 dargestellt, ist der Prozess vom Wasserstoffflaschen-Container 20 bis hin zu den Ladestationen und Außenanschlüssen derart gestaltet, dass Wasserstoff aus den Wasserstoffflaschen 21 des Wasserstoffflaschen-Containers 20 mittels des Zuleitungsschlauchs 22 in die Brennstoffzellen 31 geleitet wird. Dort erzeugen die Brennstoffzellen 31 in an sich bekannter Weise elektrische Energie. Diese elektrische Energie wird in der Umrichterabteilung 40 zu einem Umrichter 41 geleitet und dort jeweils in für die Ladestationen 51, 52 und 71 geeignete Energie umgerichtet. Der umgerichtete Strom wird anschließend zu der Schalteinheit 88 geleitet und von dort auf die Ladestationen 51 oder 52 bzw. an die CEE-Steckverbinder-Buchsen 53 entsprechend der jeweiligen Anforderungen verteilt.
  • Auch kann von dem Niederspannungsaußenanschluss 83 Strom zu dem Umrichter 42 gelangen und dort entsprechend in geeigneter Weise umgerichtet und der Schalteinheit 88 zur Verfügung gestellt werden. Auch dieser Strom steht dann den Ladestationen 51, 52 und 71 bzw. den CEE-Steckverbinder-Buchsen 53 zur Verfügung.
  • Die Umrichter 41, 42 sind hierbei lediglich exemplarisch dargestellt und getrennt, da der Niederspannungsaußenanschluss 83 in der Regel für Wechselstrom aus dem Festnetz ausgelegt ist und der Regel auch Stromaggregate entsprechenden Wechselstrom liefern. Insofern ist es auch von Vorteil, den Umrichter 42 entsprechend für eingangsseitigen Wechselstrom auszulegen. Andererseits liefern die Brennstoffzellen 31 in der Regel Gleichstrom, so dass der Umrichter 41 dementsprechend vorteilhaft diesbezüglich eingangsseitig ausgelegt ist. Sollte jedoch beispielsweise unmittelbar eine Stromversorgung von einer Fotovoltaikanlage erfolgen, so läge hier ggf. ebenfalls Gleichstrom vor, so dass eine entsprechende Anpassung des Umrichters 42 oder eine Verbindung des Niederspannungsaußenanschluss 83 mit dem Umrichter 41 vorteilhaft erscheint. Auch ausgangsseitig können die Umrichter 41, 42 sehr individuell und ggf. aus einzelnen Umrichtern zusammengesetzt sein, um den verschiedenen Anforderungen insbesondere auch ausgangsseitig genügen zu können. Hier sind im Konkreten sehr verschiedene vorteilhafte Umsetzungen und Kombinationen verschiedener Umrichter zu den exemplarisch aufgeführten Umrichter 41, 42 denkbar.
  • So ist auch denkbar, dass nicht ein einzelner Niederspannungsaußenanschluss 83 verwendet wird, sondern mehrere Niederspannungsaußenanschlüsse, deren Leistungen addiert werden, um in Summe die Leistung bereitzustellen, die ansonsten durch einen einzelnen Niederspannungsaußenanschluss 83 bereitgestellt würde. Auf diese Weise könnten beispielsweise über den Niederspannungsaußenanschluss 83 320 kW bereitgestellt werden, die in einer alternativen Ausführungsform auch über 10 einzelne 32 kW Niederspannungsaußenanschlüsse bereitgestellt werden.
  • In diesem Zusammenhang versteht sich, dass auch der Umrichter 42 entsprechend ausgelegt sein sollte. Eine zentrale Umrichterabteilung könnte die einzelnen Wechselströme der mehreren Niederspannungsaußenanschlüsse umrichten, wobei vorzugsweise einzelne Umrichter innerhalb der Umrichterabteilung eingesetzt werden könnten. Die umgerichteten Ströme werden anschließend beispielsweise als Gleichstrom zu den einzelnen Ladestationen 51, 52, 53 geleitet.
  • Um jedoch über die möglicherweise langen Leitungen Leistungsverluste zu vermeiden, könnte es denkbar sein, die einzelnen Niederspannungsaußenanschlüsse direkt mit den Ladestationen 51, 52, 53 zu verbinden und erst kurz vor den Ladestationen jeweils einen Umrichter vorzusehen, der dann möglichst verlustfrei den Strom zu den Ladestationen leitet. Da die Verluste beim Leiten des Wechselstromes in der Regel geringer sind als beim Gleichstrom, könnte es sich in diesem Beispiel als besonders vorteilhaft erweisen, wenn der Gleichstrom nach dem Umrichter nur eine möglichst kurze Strecke zurücklegen muss.
  • Die mobilen Ladestationen 71 können beispielsweise eine drahtlose Datenverbindung 86 zur kabellosen Übertragung von Daten, die mit einer drahtlosen Datenverbindung 86 des E-Tankstellen-Containers 10 kommunizieren kann.
  • Andererseits können die mobilen Ladestationen 71 beispielsweise auch über eine Datenleitung 87 mit dem E-Tankstellen-Container 10 verbunden sein.
  • Die Datenverbindungen 86, 87 bestehen vorzugsweise mit der in der Ladestationenabteilung 50 befindlichen Recheneinheit 89, wobei es sich versteht, dass diese ggf. auch woanders angeordnet sein kann.
  • Diese Recheneinhei8t 89 ist bei diesem Ausführungsbeispiel als zentrale Recheneinheit mit sämtlichen Komponenten vernetzt, um auf diese Weise die einzelnen Prozesse und Anforderungen aufeinander abzustimmen.
  • So ist die Recheneinheit 89 darüber hinaus auch über Datenleitungen 87 mit den Schnellladestationen 51, mit den Wandladestationen 52 und mit der Schalteinheit 88 sowie ggf. mit den CEE-Steckerverbinder-Buchsen 53 und den Umrichtern 41, 42 verbunden. Die Datenleitungen 87 können hierbei auch als Bus oder ebenfalls drahtlos ausgebildet sein.
  • In einem zweiten Ausführungsbeispiel, welches in den 4 und 5 exemplarisch dargestellt ist, ist eine ähnliche Anordnung des E-Tankstellen-Containers 10 vorgesehen, wobei der E-Tankstellen-Container 10 bei diesem Ausführungsbeispiel lediglich eine Umrichterabteilung 40, eine Ladestationenabteilung 50 und darüber hinaus eine Stromaggregatabteilung 90 umfasst und als ISO-20-Fuß-Container ausgestaltet ist.
  • Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel wird im zweiten Ausführungsbeispiel die elektrische Energie aus einem Stromaggregat 91 statt aus Wasserstoff gewonnen, welches einen Verbrennungsmotor 92, einen Generator 93 sowie einen Tank 94 umfasst. Diese Einheiten sind allesamt in der Stromaggregatabteilung 90 angeordnet.
  • Der Tank 94 stellt entsprechenden Kraftstoff bereit, mit welchem der Verbrennungsmotor 92 angetrieben wird. Ein hieran angeschlossener Generator 93 erzeugt dann die elektrische Energie, die in der Umrichterabteilung 40 durch einen entsprechenden Umrichter 43 umgerichtet und dann wie auch im ersten Ausführungsbeispiel beispielsweise für die beiden in seitlichen Wandungen 15 angeordneten Schnellladestationen 51 und die vier an einer stirnseitigen Wandung 15 angeordneten Wandladestationen 52 oder an zwei CEE-Steckverbinder-Steckern 57 genutzt werden kann.
  • Darüber hinaus umfasst der Niederspannungsaußenanschluss 83 vier CEE-Steckverbinder-Buchsen 84, die innerhalb der Umrichterabteilung 40 angeordnet sind, und in welche passende Stecker an entsprechenden durch eine Öffnung 16 einer Seitenwandung 15 gelegten Kabeln eingesteckt werden können. Auf diese Weise kann auch dieser E-Tankstellen-Container extern noch mit elektrischer Energie, beispielsweise über einen ergänzendes separates Stromaggregat oder über ein Festnetz, gespeist werden, wobei die CEE-Steckverbinder-Buchsen 84 auch von minderqualifiziertem Personal eingesteckt und wieder ausgesteckt werden können.
  • Die CEE-Steckverbinder-Stecker 57 dienen dem Anschluss mobiler Ladestationen 71 anstelle der CEE-Steckverbinder-Buchsen 53 des ersten Ausführungsbeispiels und sind als Männchen ausgestaltet, um die Gefahr von Verwechslungen mit den weiblichen CEE-Steckverbinder-Buchsen 84 des Niederspannungsaußenanschlusses 83 zu minimieren.
  • Der E-Tankstellen-Container 10 ist bei diesem Ausführungsbeispiel fest auf einem Fundament 19 angeordnet, wobei er jedoch nach Bedarf auch umgesetzt werden kann, wenn er von diesem Fundament gelöst wird.
  • Der E-Tankstellen-Container 10 des zweiten Ausführungsbeispiels erzeugt die elektrische Energie für die Ladestationen nicht durch Wasserstoff sondern durch einen Verbrennungsmotor. Der Verbrennungsmotor stellt zwar eine weniger umweltfreundliche Variante der Stromerzeugung dar, jedoch kann hierdurch eine sehr platzsparende und dadurch sehr flexible Ausgestaltung des E-Tankstellen-Containers 10 bereitgestellt werden. Zudem stellt diese Variante weniger elektrische Energie bereit, wobei es jedoch im Bereich der Stromaggregate ohne weiteres auch Aggregate käuflich zu erwerben gibt, die wesentlich mehr Energie bereitstellen können und nicht wesentlich größer bauen.
  • Der E-Tankstellen-Container 10 nach dem zweiten Ausführungsbeispiel mit seinen kleinen Dimensionen und dem Verzicht auf Brennstoffzellen wesentlich kostengünstiger. Je nach Anwendungsfall kann jedoch ein kleinerer und kostengünstigerer E-Tankstellen-Container 10 sinnvoll und ausreichend sein.
  • Es versteht sich, dass ein derartiger kleinerer E-Tankstellen-Container 10 auch mobil ist und beispielsweise über einen Auflieger 11 oder einen LKW verlagert werden kann. Beim festen Platzieren des Containers kann es sinnvoll sein diesen auf das Fundament 19 zu setzen, damit dieser einen möglichst sicheren und festen Stand hat.
  • Das in den 6 und 7 dargestellte dritte Ausführungsbeispiel ist gegenüber dem E-Tankstellen-Container 10 des zweiten Ausführungsbeispiels noch weiter abgespeckt, da auf eine Stromaggregatabteilung 90 verzichtet wurde. Dieses belässt in dem E-Tankstellen-Container 10 mehr Raum für andere Komponenten und diesen in Bezug auf die Stromerzeugung noch kostengünstiger, wobei ggf. durch den weiteren Raum ergänzende Komponenten, wie komplexere Möglichkeiten und Alternativen an Umrichtern oder ähnliches vorgesehen sein können, die dann möglicherweise kostensteigernd wirken.
  • Dementsprechend ist der Umrichter 42 größer ausgebildet und auf einen Umrichter 43 gegenüber dem dritten Ausführungsbeispiel verzichtet.
  • Auch wurden die CEE-Steckverbinder-Buchsen 84 in eine stirnseitige Wandung 15 des E-tankstellen-Containers 10 gelegt, so dass diese sehr gut zugänglich sind. Die Zahl der CEE-Steckverbinder-Buchsen 84 wurde erheblich erhöht, so dass dem E-Tankstellen-Container 10 des dritten Ausführungsbeispiels wesentlich mehr elektrische Energie über Standard-Steckverbindungen und mithin über von wenig geschultem Personal bedienbare Steckverbindungen zur Verfügung gestellt werden kann, als bei dem ersten und dem zweiten Ausführungsbeispiel.
  • Die CEE-Steckverbinder-Stecker 57 wurden bei dem dritten Ausführungsbeispiel gegenüber dem zweiten Ausführungsbeispiel an die andere stirnseitige Wandung 15 verlagert und entsprechend in ihrer Zahl erhöht.
  • Auch konnte wegen der höheren möglichen Eingangsenergie bei dem dritten Ausführungsbeispiel gegen über dem zweiten Ausführungsbeispiel die Zahl der Schnellladestationen 51 und der Wandstationen 52 erhöht werden, die ähnlich des ersten Ausführungsbeispiels bei dem dritten Ausführungsbeispiel entlang der Wandung 15 des E-tankstellen-Containers 10 verteilt wurden.
  • Insgesamt können bei dem dritten Ausführungsbeispiel insbesondere zwölf Ladestationen 52 und 71 vorgesehen sein, die ggf. jeweils 32 kW zum Laden zur Verfügung stellen.
  • Zur Bereitstellung der hohen Eingangsenergie, welche das dritte Ausführungsbeispiel nutzen kann, kann beispielsweise ein externes Stromaggregat 99 zur Anwendung kommen, was jedoch ggf. auch bei den anderen Ausführungsbeispielen ergänzend vorteilhaft genutzt werden kann. Dieses ist bei dem dritten Ausführungsbeispiel an über den Niederspannungsaußenanschluss 83, der eine Vielzahl an CEE-Steckverbinder-Buchsen 84, beispielsweise sogar dreißig CEE-Steckverbinder-Buchsen 84 mit einer Leistung von je 32 kW oder fünfzehn CEE-Steckverbinder-Buchsen 84 mit je einer Leistung von 64 kW, umfasst, und eine entsprechende Zahl an Stromleitungen 98 mit dem E-Tankstellen-Container 10 verbunden.
  • Die Stromleitungen 98 sind bei diesem Ausführungsbeispiel zu einem Kabelstrang 97 verbunden, was jedoch nicht zwingend derart umgesetzt sein muss.
  • Je nach konkreten Gegebenheiten können ggf. ein zweites externes Stromaggregat 99 oder eine Energieversorgung über weitere Stromleitungen zu einem Festnetz vorgesehen sein, wenn ein einziges externes Stromaggregat 99 nicht ausreichend erscheint.
  • Auch weist der E-Tankstellen-Container 10 des dritten Ausführungsbeispiels exemplarisch an einer seiner Stirnseite eine Rolle 17 und an seiner anderen Stirnseite einen Transportanschluss 18 auf, wie beispielhaft in 7 dargestellt. Hierdurch ist der E-Tankstellen-Container 10 ähnlich eines Abrollcontainers ausgebildet und kann erleichtert von einem entsprechend ausgebildeten Transportfahrzeug aufgenommen, transportiert und wieder abgesetzt werden.
  • Alle vorgestellten Ausführungsbeispiele verzichten auf reversibel genutzte Energiespeicher zur Versorgung der Ladestationen 51, 52 und 71 mit elektrischer Energie, was diese platzsparend und kostengünstig belässt. Wenn gewünscht, können derartige reversibel genutzte oder nutzbare Energiespeicher ggf. jedoch vorgesehen sein. Dieses kann, bei genügend Platz, innerhalb des jeweiligen E-Tankstellen-Containers 10 erfolgen, was jedoch die entsprechend bereits eingangs erläuterten Nachteile bringt. Vorzugsweise finden sich etwaige reversibel genutzte Energiespeicher außerhalb des jeweiligen E-Tankstellen-Containers 10, wobei ein Anschluss dann beispielsweise über den Niederspannungsaußenanschluss 83 oder auch über entsprechende Brennmittelleitungen bzw. ergänzende Reaktionsproduktleitungen erfolgen kann.
  • Es versteht sich, dass die anhand der konkreten Ausführungsbeispiele erläuterten Detaillösungen auch kombiniert oder einzeln bei anderen Ausführungsbeispielen zum Einsatz kommen können. Insbesondere können auch mehrere derartiger E-Tankstellen-Container 10, die sich ggf. auch in Details unterscheiden miteinander kombiniert genutzt werden, insbesondere wenn ausreichend Energie zur Verfügung gestellt werden kann.
  • Bezugszeichenliste
  • 10
    E-Tankstellen-Container
    11
    Auflieger
    12
    Rad
    13
    Stütze
    14
    Kupplung
    15
    Wandung
    16
    Öffnung
    17
    Rolle
    18
    Transportanschluss
    19
    Fundament
    20
    Wasserstoffflaschen-Container
    21
    Wasserstoffflasche (exemplarisch beziffert)
    22
    Zuleitungsschlauch
    30
    Brennstoffzellenabteilung
    31
    Brennstoffzelle (exemplarisch beziffert)
    40
    Umrichterabteilung
    41
    Umrichter zum Umrichten von durch die Brennstoffzellen 31 bereitgestelltem Strom
    42
    Umrichter zum Umrichten von durch den Niederspannungsaußenanschluss 83 bereitgestelltem Strom
    43
    Umrichter zum Umrichten von durch das Stromaggregat 91 bereitgestelltem Strom
    50
    Ladestationenabteilung
    51
    Schnellladestation mit Kabel und Typ2-Stecker (exemplarisch beziffert)
    52
    Wandladestation (WallBox) mit Typ2-Buchse (exemplarisch beziffert)
    53
    CEE-Steckverbinder-Buchse (exemplarisch beziffert)
    54
    Schaltschrank für die Schnellladestationen 51
    55
    Schaltschrank für die Wandladestationen 52
    56
    Schaltschrank für die CEE-Steckverbinder-Buchsen 53 und/oder - Stecker 57
    57
    CEE-Steckverbinder-Stecker (exemplarisch beziffert)
    60
    Wasserstoffausgabeabteilung
    61
    Kompressor
    62
    Ausgabeanschluss
    71
    Mobile Ladestation mit Kabel und Typ2-Stecker
    72
    CEE-Kabel (exemplarisch beziffert)
    81
    Wasserstoffrohr
    82
    Wasserstoffaußenanschluss (exemplarisch beziffert)
    83
    Niederspannungsaußenanschluss
    84
    CEE-Steckverbinder-Buchse des Niederspannungsaußenanschlusses 83
    86
    drahtlose Datenverbindung
    87
    Datenleitung (exemplarisch beziffert)
    88
    Schalteinheit
    89
    Recheneinheit
    90
    Stromaggregatabteilung
    91
    Stromaggregat
    92
    Verbrennungsmotor
    93
    Generator
    94
    Tank
    97
    Kabelstrang
    98
    Stromleitung
    99
    externes Stromaggregat
  • 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
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    • DE 102019100251 A1 [0002, 0017]
    • DE 102019100251 A [0006]
    • DE 102018109956 A1 [0013, 0017]

Claims (12)

  1. Mobiler E-Tankstellen-Container (10), innerhalb dessen wenigstens ein mit elektrischer Energie gespeister Umrichter (41), der die den Umrichter (41) speisende Energie in für ein Laden von Elektrofahrzeugen geeignete Energie umrichtet bzw. umrichten kann, angeordnet ist und welcher wenigstens eine von dem Umrichter (41) mit für ein Laden von Elektrofahrzeugen geeigneter Energie versorgte Ladestation und/oder wenigstens einen von dem Umrichter (41) mit für ein Laden von Elektrofahrzeugen geeigneter Energie versorgten Steckverbinder zur elektrischen Verbindung mit einer externen Ladestation trägt, dadurch gekennzeichnet, (i) dass innerhalb des E-Tankstellen-Containers (10) wenigstens eine Brennstoffzelle (31) angeordnet ist, welche den Umrichter (41) mit elektrischer Energie speist bzw. speisen kann; und/oder (ii) dass der oder die Steckverbinder zumindest einen CEE-Steckverbinder umfassen oder CEE-Steckverbinder sind; und/oder (iii) dass innerhalb des E-Tankstellen-Containers auf einen reversiblen genutzten Energiespeicher zur Versorgung des Umrichters (41) mit für das Laden von Elektrofahrzeugen ausreichender Energie verzichtet ist; und/oder (iv) dass außerhalb des E-Tankstellen-Containers (10) wenigstens ein Stromaggregat (91) angeordnet ist, welches den Umrichter (41) mit elektrischer Energie speist bzw. speisen kann; und/oder (v) dass der Umrichter (41) und innerhalb des E-Tankstellen-Containers (10) vorgesehene Baugruppen der Ladestation in getrennten baulichen Einheiten innerhalb des E-Tankstellen-Containers (10) angeordnet sind; und/oder (vi) dass innerhalb des E-Tankstellen-Containers (10) vorgesehene Baugruppen der Ladestation in einem innerhalb des E-Tankstellen-Containers (10) angeordneten Schrank angeordnet sind; und/oder (vii) dass in einer Wandung (15) des E-Tankstellen-Containers (10) oder innerhalb und mit einer Öffnung (16) durch die Wandung (15) des E-Tankstellen-Containers (10) kommunizierend ein Niederspannungsaußenanschluss (83) angeordnet ist, der den Umrichter (41) mit Energie speist bzw. speisen kann und für eine Leistungsübertragung von zumindest 110 kW ausgelegt ist; und/oder (viii) dass innerhalb des E-Tankstellen-Containers (10) ein Kompressor (61) angeordnet ist und der E-Tankstellen-Container (10) einen Ausgabeanschluss (62) für Wasserstoff trägt.
  2. Mobiler E-Tankstellen-Container (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des E-Tankstellen-Containers (10) ein mit der Brennstoffzelle (31) verbundener bzw. verbindbarer Wasserstoffvorrat angeordnet oder anordenbar ist und/oder dass der E-Tankstellen-Container (10) wenigstens einen mit der Brennstoffzelle (31) verbundenen bzw. verbindbaren Brennstoffaußenanschluss aufweist.
  3. Mobiler E-Tankstellen-Container (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dassdas Reaktionsprodukt der Brennstoffzelle (31) abgeführt wird.
  4. Mobiler E-Tankstellen-Container (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Brennstoffzellen (31) den, und ggf. auch weitere, Umrichter (41) mit elektrischer Energie speisen und/oder dass mehrere Umrichter (41) die Energie in für ein Laden von Elektrofahrzeugen geeignete Energie umrichten bzw. umrichten können.
  5. Mobiler E-Tankstellen-Container (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Stromaggregat (91) zumindest einen Verbrennungsmotor (92) und einen von dem Verbrennungsmotor (92) angetriebenen elektrischen Generator (93) umfasst. (einfache, platzsparende und kostengünstige Bereitstellung von Energie)
  6. Mobiler E-Tankstellen-Container (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Stromaggregat eine Ausgangsleistung von mindestens 110 kW, vorzugsweise von wenigstens 250 kW, 300 kW bzw. 500 kW, aufweist und/oder als außerhalb angeordnetes Stromaggregat über den Niederspannungsaußenanschluss (83) elektrisch leitend mit dem mobilen E-Tankstellen-Container (10) verbunden ist.
  7. Mobiler E-Tankstellen-Container (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die durch den Umrichter (41) umgerichtete Energie zumindest 110 kW, vorzugsweise von wenigstens 250 kW, 300 kW bzw. 500 kW, beträgt bzw. betragen kann.
  8. Mobiler E-Tankstellen-Container (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Niederspannungsaußenanschluss (83) für eine Leistungsübertragung von zumindest 250 kW, vorzugsweise von wenigstens 300 kW bzw. 500 kW, beträgt.
  9. Mobiler E-Tankstellen-Container (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Niederspannungsaußenanschluss (83) wenigstens zwei CEE-Steckverbinder mit jeweils 32 kW umfasst.
  10. Mobiler E-Tankstellen-Container (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladestation eine Schnellladestation (51), eine HPC-Ladestation oder eine Wandladestation (52) ist.
  11. Mobiler E-Tankstellen-Container (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der E-Tankstellen-Container (10) wenigsten zwei von dem Umrichter (41) oder den Umrichtern (41) mit für ein Laden von Elektrofahrzeugen geeigneter Energie versorgte Ladestationen trägt.
  12. Mobiler E-Tankstellen-Container (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der E-Tankstellen-Container (10) mehrere von dem Umrichter (41) oder den Umrichtern (41) mit für ein Laden von Elektrofahrzeugen geeigneter Energie versorgte CEE-Steckverbinder trägt.
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