DE102021128416A1 - Device for supplying hydrogen - Google Patents

Device for supplying hydrogen Download PDF

Info

Publication number
DE102021128416A1
DE102021128416A1 DE102021128416.3A DE102021128416A DE102021128416A1 DE 102021128416 A1 DE102021128416 A1 DE 102021128416A1 DE 102021128416 A DE102021128416 A DE 102021128416A DE 102021128416 A1 DE102021128416 A1 DE 102021128416A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
pressure vessel
hydrogen
until
pressure
energy
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102021128416.3A
Other languages
German (de)
Inventor
gleich Anmelder Erfinder
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Publication of DE102021128416A1 publication Critical patent/DE102021128416A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C1/00—Pressure vessels, e.g. gas cylinder, gas tank, replaceable cartridge
    • F17C1/007—Underground or underwater storage
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B1/00—Electrolytic production of inorganic compounds or non-metals
    • C25B1/01—Products
    • C25B1/02—Hydrogen or oxygen
    • C25B1/04—Hydrogen or oxygen by electrolysis of water
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C1/00—Pressure vessels, e.g. gas cylinder, gas tank, replaceable cartridge
    • F17C1/10—Pressure vessels, e.g. gas cylinder, gas tank, replaceable cartridge with provision for protection against corrosion, e.g. due to gaseous acid
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2201/00—Vessel construction, in particular geometry, arrangement or size
    • F17C2201/01—Shape
    • F17C2201/0104—Shape cylindrical
    • F17C2201/0119—Shape cylindrical with flat end-piece
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2201/00—Vessel construction, in particular geometry, arrangement or size
    • F17C2201/05—Size
    • F17C2201/054—Size medium (>1 m3)
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2203/00—Vessel construction, in particular walls or details thereof
    • F17C2203/03—Thermal insulations
    • F17C2203/0304—Thermal insulations by solid means
    • F17C2203/0329—Foam
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2203/00—Vessel construction, in particular walls or details thereof
    • F17C2203/03—Thermal insulations
    • F17C2203/0362—Thermal insulations by liquid means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2203/00—Vessel construction, in particular walls or details thereof
    • F17C2203/06—Materials for walls or layers thereof; Properties or structures of walls or their materials
    • F17C2203/0602—Wall structures; Special features thereof
    • F17C2203/0604—Liners
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2203/00—Vessel construction, in particular walls or details thereof
    • F17C2203/06—Materials for walls or layers thereof; Properties or structures of walls or their materials
    • F17C2203/0602—Wall structures; Special features thereof
    • F17C2203/0612—Wall structures
    • F17C2203/0614—Single wall
    • F17C2203/0624—Single wall with four or more layers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2203/00—Vessel construction, in particular walls or details thereof
    • F17C2203/06—Materials for walls or layers thereof; Properties or structures of walls or their materials
    • F17C2203/0634—Materials for walls or layers thereof
    • F17C2203/0636—Metals
    • F17C2203/0639—Steels
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2203/00—Vessel construction, in particular walls or details thereof
    • F17C2203/06—Materials for walls or layers thereof; Properties or structures of walls or their materials
    • F17C2203/0634—Materials for walls or layers thereof
    • F17C2203/0658—Synthetics
    • F17C2203/066—Plastics
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2203/00—Vessel construction, in particular walls or details thereof
    • F17C2203/06—Materials for walls or layers thereof; Properties or structures of walls or their materials
    • F17C2203/0634—Materials for walls or layers thereof
    • F17C2203/0658—Synthetics
    • F17C2203/0663—Synthetics in form of fibers or filaments
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2203/00—Vessel construction, in particular walls or details thereof
    • F17C2203/06—Materials for walls or layers thereof; Properties or structures of walls or their materials
    • F17C2203/0634—Materials for walls or layers thereof
    • F17C2203/0678—Concrete
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2205/00—Vessel construction, in particular mounting arrangements, attachments or identifications means
    • F17C2205/01—Mounting arrangements
    • F17C2205/0123—Mounting arrangements characterised by number of vessels
    • F17C2205/013—Two or more vessels
    • F17C2205/0134—Two or more vessels characterised by the presence of fluid connection between vessels
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2205/00—Vessel construction, in particular mounting arrangements, attachments or identifications means
    • F17C2205/01—Mounting arrangements
    • F17C2205/0123—Mounting arrangements characterised by number of vessels
    • F17C2205/013—Two or more vessels
    • F17C2205/0134—Two or more vessels characterised by the presence of fluid connection between vessels
    • F17C2205/0142—Two or more vessels characterised by the presence of fluid connection between vessels bundled in parallel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2205/00—Vessel construction, in particular mounting arrangements, attachments or identifications means
    • F17C2205/03—Fluid connections, filters, valves, closure means or other attachments
    • F17C2205/0302—Fittings, valves, filters, or components in connection with the gas storage device
    • F17C2205/0311—Closure means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2221/00—Handled fluid, in particular type of fluid
    • F17C2221/01—Pure fluids
    • F17C2221/012—Hydrogen
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2223/00—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel
    • F17C2223/01—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel characterised by the phase
    • F17C2223/0107—Single phase
    • F17C2223/0123—Single phase gaseous, e.g. CNG, GNC
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2223/00—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel
    • F17C2223/03—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel characterised by the pressure level
    • F17C2223/035—High pressure (>10 bar)
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2223/00—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel
    • F17C2223/03—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel characterised by the pressure level
    • F17C2223/036—Very high pressure (>80 bar)
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2265/00—Effects achieved by gas storage or gas handling
    • F17C2265/06—Fluid distribution
    • F17C2265/063—Fluid distribution for supply of refueling stations
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2265/00—Effects achieved by gas storage or gas handling
    • F17C2265/06—Fluid distribution
    • F17C2265/068—Distribution pipeline networks
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2270/00—Applications
    • F17C2270/01—Applications for fluid transport or storage
    • F17C2270/0142—Applications for fluid transport or storage placed underground
    • F17C2270/0144—Type of cavity
    • F17C2270/0147—Type of cavity by burying vessels
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2270/00—Applications
    • F17C2270/05—Applications for industrial use
    • F17C2270/0581—Power plants
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2270/00—Applications
    • F17C2270/07—Applications for household use
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/32—Hydrogen storage
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/36—Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/10—Process efficiency
    • Y02P20/133—Renewable energy sources, e.g. sunlight

Abstract

Eine Vorrichtung zur Bereitstellung von Wasserstoff besitzt eine Einrichtung (2) zur Erzeugung von Wasserstoff durch elektrochemische Spaltung von Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff. Sie weist ferner eine Einrichtung (3) zur Verdichtung des erzeugten Wasserstoffs in zumindest einen Druckbehälter (4) auf. Der Druckbehälter (4) ist rohrförmig gebildet und im Wesentlichen unterhalb der Erdoberfläche (E) so angeordnet, dass er mit seiner wesentlichen Umfangs- und Bodenfläche (5, 6) von Erdreich und/oder Gestein umhüllt ist. Der Druckbehälter (4) weist einen Speicherinhalt auf, der einer Energiemenge von zumindest 70 MWh entspricht.A device for providing hydrogen has a device (2) for generating hydrogen by electrochemically splitting water into hydrogen and oxygen. It also has a device (3) for compressing the hydrogen produced in at least one pressure vessel (4). The pressure vessel (4) has a tubular shape and is arranged essentially below the surface of the earth (E) in such a way that it is surrounded by soil and/or rock with its essential peripheral and bottom surface (5, 6). The pressure vessel (4) has a storage capacity that corresponds to an amount of energy of at least 70 MWh.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bereitstellung von Wasserstoff, mit einer Einrichtung zur Erzeugung von Wasserstoff durch elektrochemische Spaltung von Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff und mit einer Einrichtung zur Verdichtung des erzeugten Wasserstoffs in zumindest einen Druckbehälter, gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.The invention relates to a device for providing hydrogen, with a device for generating hydrogen by electrochemical splitting of water into hydrogen and oxygen and with a device for compressing the hydrogen generated in at least one pressure vessel, according to the preamble of claim 1.

Erneuerbare Energien werden mittlerweile vermehrt und in einem signifikanten Anteil zur Erzeugung von Strom genutzt. Der so von Windkraftanlagen oder Photovoltaikanlagen erzeugte Strom fällt aber teilweise in Zeiträumen an, die nicht unbedingt mit der Stromnutzung zusammenfallen. Es bedarf daher der Speicherung der gewonnenen Energie beispielsweise in Lithium-Ionen-Akkumulatoren, oder alternativ, der Speicherung von Wasserstoff, der mit Hilfe des von den Photovoltaik-oder Windkraftanlagen gewonnen Stromes durch Elektrolyse von Wasser gewonnen werden kann. Zudem bedarf es in Zukunft vermehrt der flächendeckenden Bereitstellung von Wasserstoff um beispielsweise Brennstoffzellen-PKWs, die mit Wasserstoff emissionsfrei betrieben werden können, zu betanken. Ferner um Haushalte oder auch in Zukunft Industrieanlagen mit Wasserstoff versorgen zu können.Renewable energies are now being used more and more to generate electricity. However, some of the electricity generated by wind turbines or photovoltaic systems occurs in periods that do not necessarily coincide with the use of electricity. It is therefore necessary to store the energy obtained, for example in lithium-ion accumulators, or alternatively to store hydrogen, which can be obtained by electrolysis of water using the electricity generated by photovoltaic or wind power plants. In addition, in the future there will be an increasing need for the nationwide provision of hydrogen, for example to refuel fuel cell cars that can be operated with hydrogen emission-free. Also to be able to supply households or industrial plants with hydrogen in the future.

Hierzu bedarf es einer kontinuierlichen Versorgung mit Wasserstoff, da eine zyklische oder gar stochastische Versorgung der genannten Verbraucher mit Energie direkt aus Photovoltaikanlagen oder Windkraftanlage unzureichend ist.This requires a continuous supply of hydrogen, since a cyclical or even stochastic supply of energy directly from photovoltaic systems or wind turbines to the consumers mentioned is insufficient.

Es sind bereits halbtechnische oder technische, kleinere Systeme bekannt, bei denen eine erneuerbare Energiequelle mit einem Akku-Speicher auch mit kleineren Endverbrauchern in Wohnungen oder Häusern verbunden werden.Semi-technical or technical, smaller systems are already known in which a renewable energy source with a storage battery is also connected to smaller end users in apartments or houses.

Die US 2012/0166013 A1 beschreibt ein solches System, bei dessen Betrieb die aktuellen Leistungen einer Photovoltaikanlage, dem Akku-Speicher der Anlage und den angeschlossenen Verbrauchern bestimmt werden und eine bestmögliche Energieverteilung an die genannten Teilelemente der Anlage berechnet und gesteuert wird.The U.S. 2012/0166013 A1 describes such a system, during the operation of which the current performance of a photovoltaic system, the system's battery storage and the connected consumers are determined and the best possible energy distribution to the named sub-elements of the system is calculated and controlled.

Die US 2008/0135 403 A beschreibt eine Photovoltaikanlage mit einer Solarthermieanlage und einem Elektrolyseur und einem Wasserstoffspeicher, wobei mittels Solarstrom durch den Elektrolyseur Wasserstoff erzeugt wird und auch gespeichert wird.The US 2008/0135 403 A describes a photovoltaic system with a solar thermal system and an electrolyser and a hydrogen storage device, with hydrogen being generated by the electrolyser using solar power and also being stored.

Für die Versorgung von Brennstoffzellen-Fahrzeugen wird auch flüssiger Wasserstoff angewandt, der auf -253°C abgekühlt ist und dessen Energiegehalt wesentlich höher (8,5 MJ/Liter) ist, als der von gasförmigem Wasserstoff.Liquid hydrogen, cooled to -253°C and whose energy content is significantly higher (8.5 MJ/litre) than that of gaseous hydrogen, is also used to supply fuel cell vehicles.

Großtechnische Vorrichtungen und Anlagen zur Bereitstellung von Wasserstoff zur Versorgung einer gesamten Volkswirtschaft und zur Ermöglichung des flächendeckenden Einsatzes von Brennstoffzellen-Fahrzeugen oder sonstigen Wasserstoff-Verbrauchern sind unbekannt. Insbesondere sind keine geeigneten Wasserstoff-Speicher mit einem entsprechend großen Energieinhalt bekannt.Large-scale devices and systems for providing hydrogen to supply an entire economy and to enable the widespread use of fuel cell vehicles or other hydrogen consumers are unknown. In particular, no suitable hydrogen storage devices with a correspondingly large energy content are known.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Bereitstellung von Wasserstoff, insbesondere einen geeigneten Druckbehälter anzugeben, der die flächendeckende Bereitstellung und Nutzung von Wasserstoff in einem ganzen Land ermöglicht und die wenig Fläche für ihre Erstellung benötigt.Proceeding from this prior art, the invention is based on the object of specifying a device for providing hydrogen, in particular a suitable pressure vessel, which enables the nationwide provision and use of hydrogen throughout a country and which requires little space for its production.

Die Aufgabe wird mit einer Vorrichtung zur Bereitstellung von Wasserstoff mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.The object is achieved with a device for providing hydrogen with the features of claim 1.

Dadurch, dass der Druckbehälter der Vorrichtung rohrförmig gebildet ist und im Wesentlichen unterhalb der Erdoberfläche so angeordnet ist, dass er mit seiner wesentlichen Umfangs- und Bodenfläche von Erdreich und/oder Gestein umhüllt ist und dass der Druckbehälter einen Speicherinhalt von mindestens 70 MWh aufweist, ist eine technische Maßnahme angegeben, die es ermöglicht, mit wenig Flächenaufwand verbauter Fläche eine genügend große Energiemenge bereitzustellen.The fact that the pressure vessel of the device is tubular and is arranged essentially below the surface of the earth in such a way that it is surrounded by soil and/or rock with its substantial peripheral and bottom surface and that the pressure vessel has a storage capacity of at least 70 MWh a technical measure specified that makes it possible to provide a sufficiently large amount of energy with little area expenditure of built-up area.

Es können auch mehrere Druckspeicher angewandt sein um eine flächendeckende Versorgung einer Volkswirtschaft mit Wasserstoff zu ermöglichen.Several pressure accumulators can also be used in order to enable an area-wide supply of hydrogen to an economy.

Bevorzugte Ausführungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.Preferred embodiments emerge from the dependent claims.

Vorteilhaft ist der Druckbehälter als zylindrisches Rohr gebildet, wobei er so im Erdreich eingelassen ist, dass seine Längsachse etwa senkrecht zur Erdoberfläche ausgerichtet ist, Er ist dadurch mit bekannten Bohrvorrichtungen im Erdreich versenkbar, nimmt wenig bebaute Fläche in Anspruch und ist gegen Beschädigungen von außen geschützt und für den Anwender sicher aufgestellt.Advantageously, the pressure vessel is designed as a cylindrical tube, embedded in the ground in such a way that its longitudinal axis is aligned approximately perpendicular to the surface of the ground. It can therefore be lowered into the ground with known drilling devices, takes up little built-up area and is protected against damage from the outside and placed safely for the user.

Die Anordnung aus Druckbehälter und Bohrloch kann mehr als eine Werkstoffschicht - nämlich die des Mantels des Druckbehälters - aufweisen. So kann es vorteilhaft sein, die Wand des Druckbehälters aus einem vorzugsweise korrosionsbeständigen Stahlwerkstoff zu bilden, auf den ein oder mehrere Schichten Korrosionsschutz und/oder ein oder mehrere Schichten Isolationsmaterial flächig und dichtend aufgebracht sind. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass korrosive Einflüsse des Erdreichs die Struktur des Druckbehälter-Werkstoffes nicht beinträchtigen können. Ferner, dass tiefgekühlter Wasserstoff keine nennenswerte Temperaturerhöhung durch Wärmezufuhr von außen in den Druckbehälter erfahren kann.The pressure vessel and wellbore assembly may have more than one layer of material - namely that of the shell of the pressure vessel. So it can be advantageous to form the wall of the pressure vessel from a preferably corrosion-resistant steel material on which one or more layers of corrosion protection and / or one or meh several layers of insulation material are applied flat and sealed. This ensures that the corrosive influences of the soil cannot impair the structure of the pressure vessel material. Furthermore, that deep-frozen hydrogen cannot experience any appreciable increase in temperature due to the supply of heat from outside into the pressure vessel.

Die Umhüllung des Druckbehälters kann auch teilweise durch ein Kunststoffrohr, das in das Bohrloch vor der Anbringung des Druckbehälters eingelassen wird, dargestellt sein. Das Kunststoffrohr verhindert ein Einfallen des Bohrlochs und schafft vorteilhafte Verhältnisse bei dem Einbringen des Druckbehälters in das Bohrloch.The encasing of the pressure vessel may also be partially constituted by a plastic pipe which is run into the wellbore prior to attachment of the pressure vessel. The plastic tube prevents the borehole from collapsing and creates advantageous conditions when the pressure vessel is introduced into the borehole.

Die Isolationsschicht kann in fester Form durch eine Schicht Isolierschaum gebildet sein, sie kann auch durch eine alleinige oder zusätzliche Isolierschüttung gebildet sein, die den Druckbehälter im Bohrloch umgibt.The insulation layer can be formed in a solid form by a layer of insulating foam, it can also be formed by a single or additional insulating layer that surrounds the pressure vessel in the borehole.

Um ein möglichst großes Speichervolumen auf engstem Raum zu schaffen, kann das Bohrloch eine Tiefe bis etwa 600 m aufweisen und eine Vielzahl an Druckbehältern aufnehmen. Auf diese Weise lässt sich beispielsweise in unmittelbarer Nähe zu Strom erzeugenden Kraftwerken, wie Photovoltaik- oder Windkraftwerken, ein sehr großer Energiespeicher bilden, der zur regionalen und auch überregionalen Versorgung von Verbrauchern mit Wasserstoff geeignet ist. Zudem werden durch die Anwendung großer Druckbehälter die eigentlich nicht grundlastfähigen Kraftwerksbauarten, wie Windkraft- oder Sonnenenergiekraftwerke, grundlastfähig.In order to create the largest possible storage volume in the smallest space, the borehole can have a depth of up to around 600 m and accommodate a large number of pressure vessels. In this way, for example, a very large energy store can be formed in the immediate vicinity of electricity-generating power plants, such as photovoltaic or wind power plants, which is suitable for supplying consumers with hydrogen regionally and also nationally. In addition, the use of large pressure vessels means that power plant types that are not actually capable of base load, such as wind power or solar energy power plants, are capable of base load.

In einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel weist der Druckbehälter in Bezug auf seinen Durchmesser Normmaße, wie etwa einen Durchmesser von 2400 mm auf.In a particularly preferred embodiment, the pressure vessel has standard dimensions in relation to its diameter, such as a diameter of 2400 mm.

Er kann aus mehreren, vorzugsweise drei Rohrelementen gebildet bzw. geschweißt sein. Diese konstruktive Maßnahme ermöglicht die präzise und kostengünstige Herstellung der drei Rohrelemente und deren normgerechte Verbindung miteinander.It can be formed or welded from several, preferably three, tube elements. This constructive measure enables the precise and cost-effective manufacture of the three tubular elements and their standard-compliant connection with one another.

Das Bohrloch selbst weist bevorzugt einen Durchmesser von 2800 mm auf, so dass die Einbringung des oder der Druckbehälter technisch keine Schwierigkeiten bereitet.The borehole itself preferably has a diameter of 2800 mm, so that the introduction of the pressure vessel or vessels does not pose any technical difficulties.

Vorteilhaft sind in der Nähe eines wasserstofferzeugenden Kraftwerkes mehrere, vorzugsweise in Reihe oder in mehreren, nebeneinanderliegenden Reihen angeordnete Bohrlöcher zu bilden, um eine Vielzahl von Druckbehältern aufzunehmen.Advantageously, in the vicinity of a hydrogen-generating power plant, a plurality of boreholes, preferably arranged in a row or in a plurality of adjacent rows, are to be formed in order to accommodate a large number of pressure vessels.

Auf diese Weise lassen sich beispielsweise neue Kraftwerke, die erneuerbare Energien nutzen, an Standorten von obsolet gewordenen konventionellen Kohlekraftwerken errichten und die dazu gehörige Speicherkapazität auf dem frei gewordenen Gelände unterbringen. Es kann dadurch ohnehin bereits vorhandener Platz für eine neue, zeitgemäße Kraftwerksbauart, wie der erfindungsgemäßen, genutzt werden.In this way, for example, new power plants that use renewable energies can be built at the sites of conventional coal-fired power plants that have become obsolete and the associated storage capacity can be accommodated on the freed-up site. As a result, space that is already available can be used for a new, up-to-date type of power plant, such as that according to the invention.

Die in Reihen angeordneten Druckbehälter können zu einzelnen Gruppen, die funktional in Bezug auf den Betrieb des Kraftwerkes verbunden sind, fluidisch miteinander verbunden sein.The pressure vessels arranged in rows can be fluidically connected to one another to form individual groups which are functionally connected in relation to the operation of the power plant.

Auf die erfindungsgemäße Weise lassen sich so Kraftwerksanlagen über ein ganzes Land verteilt aufbauen, die in der Lage sind, Wasserstoffverbraucher jeglicher Art -Fahrzeuge, stationäre Anlage, Haushalte etc. zu versorgen, wobei ein Pipelinenetz, angeschlossen an die Kraftwerke und die Druckbehälter und Verdichtereinrichtungen von Vorteil ist, um den Wasserstoff flächendeckend verfügbar zu machen.In the way according to the invention, power plants can be built across a whole country, which are able to supply hydrogen consumers of all kinds -vehicles, stationary systems, households, etc., with a pipeline network connected to the power plants and the pressure vessels and compressor devices The advantage is that the hydrogen can be made available across the board.

Der oder die Druckbehälter mit angegliederten Verdichteranlagen sind auch in der Lage, Fernleitungen, die beispielsweise an wichtigen Verkehrswegen führen, zu versorgen, um so einen internationalen Handel mit Wasserstoff zu ermöglichen. Die Erfindung wird nun näher anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben und anhand der Zeichnungen gezeigt.The pressure vessel(s) with associated compressor systems are also able to supply long-distance lines that run along important transport routes, for example, in order to enable international trade in hydrogen. The invention will now be described in more detail using exemplary embodiments and shown using the drawings.

Es zeigen:

  • 1 eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Bereitstellung von Wasserstoff in der Art eines Kraftwerkes,
  • 2 einen schematischen, nicht maßstäblichen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Druckbehälter für Wasserstoff der Vorrichtung in 1.
Show it:
  • 1 a schematic view of a device according to the invention for providing hydrogen in the manner of a power plant,
  • 2 a schematic, not to scale, longitudinal section through a pressure vessel for hydrogen of the device according to the invention 1 .

In 1 ist in einer schematischen Ansicht eine Vorrichtung 1 zur Bereitstellung von Wasserstoff in der Art eines Kraftwerkes 21 gezeigt, wobei in der Vorrichtung 1 Wasser mittels elektrischer Energie in Wasserstoff und Sauerstoff gespalten wird. Der elektrische Strom wird hierzu von einer Windraftanlage bereitgestellt, die in einem Ensemble mit der Vorrichtung 1 angeordnet ist. Der von der Windkraftanlage erzeugte elektrische Strom versorgt unter anderem, eine Einrichtung 2 zur Erzeugung von Wasserstoff durch elektrochemische Spaltung. Der Wasserstoff wird in einem nicht näher dargestellten Gasaufbereiter gereinigt und getrocknet und in mehreren Verdichtungsstufen mittels einer Einrichtung 3 zur Verdichtung von Wasserstoff verdichtet.In 1 a device 1 for providing hydrogen in the manner of a power plant 21 is shown in a schematic view, wherein in the device 1 water is split into hydrogen and oxygen by means of electrical energy. For this purpose, the electric power is provided by a wind turbine, which is arranged in an ensemble with the device 1 . The electric power generated by the wind turbine supplies, among other things, a device 2 for generating hydrogen by electrochemical splitting. The hydrogen is cleaned and dried in a gas conditioner (not shown) and compressed in several compression stages by means of a device 3 for compressing hydrogen.

Er kann gekühlt oder tiefgekühlt werden und in einen oder mehreren Druckbehältern 4 in gasförmigem oder flüssigen Aggregatzustand (vergleiche 2) gespeichert werden. Die Einrichtung 3 zur Verdichtung kann beispielsweise durch einen Membrankompressor dargestellt sein. Sie kann auch für die Konstanthaltung des Druckes in den Druckbehältern 4 herangezogen werden.It can be cooled or deep-frozen and stored in one or more pressure vessels 4 in a gaseous or liquid state (cf 2 ) get saved. The device 3 for compression can be represented by a diaphragm compressor, for example. It can also be used to keep the pressure in the pressure vessels 4 constant.

Der Druckbehälter 4 ist rohrförmig in der Art einer zylindrischen Röhre 7 mit Boden und Deckel gebildet und im Wesentlichen, vorzugsweise völlig unterhalb der Erdoberfläche E in einer Bohrung 18 eingelassen. Dadurch ist er mit seiner Umfangs- und Bodenfläche von Erdreich oder Gestein umhüllt. Ein einziger Druckspeicher 4 weist eine Speichermenge von 70 MWh oder mehr an Wasserstoff auf.The pressure vessel 4 is tubular in the manner of a cylindrical tube 7 with a bottom and cover and is embedded in a bore 18 essentially, preferably completely, below the earth's surface E. As a result, it is surrounded by soil or rock with its peripheral and bottom surface. A single pressure accumulator 4 has a storage capacity of 70 MWh or more of hydrogen.

Die Längsachse 8 des Druckspeichers 4 verläuft senkrecht zur Erdoberfläche E. Dadurch ist dieser in ein mit bekannten Erdbohrvorrichtungen gebautes Bohrloch 18 (vergleiche 2) kostengünstig und vor allem sicher gegen äußere Einflüsse anordenbar. Der Druck in dem Druckbehälter 4 kann beispielsweise 200 bar betragen.The longitudinal axis 8 of the pressure accumulator 4 runs perpendicularly to the earth's surface E. As a result, it is installed in a borehole 18 (cf 2 ) can be arranged inexpensively and, above all, safely against external influences. The pressure in the pressure vessel 4 can be 200 bar, for example.

Der Druckbehälter 4 selbst ist vorzugsweise aus einem Stahlwerkstoff gebildet, kann aber auch in gewickelter Faserverbundbauweise oder einer anderen Bauweise gebildet sein.The pressure vessel 4 itself is preferably formed from a steel material, but can also be formed in a wound fiber composite construction or some other construction.

Eine Wand 10 des Druckbehälters 4 kann auch aus mehr als einer Schicht 11, 12 gebildet sein. Er weist eine, diesen flächig umgebende Umhüllung 13 aus korrosions- und alterungsbeständigem Werkstoff auf. Die Umhüllung 13 kann beispielsweise durch ein ein- oder mehrschichtiges Kunststoffrohr 14 mit einem Boden 15 gebildet werden.A wall 10 of the pressure vessel 4 can also be formed from more than one layer 11, 12. It has a covering 13 made of corrosion-resistant and aging-resistant material which surrounds it flatly. The casing 13 can be formed, for example, by a single-layer or multi-layer plastic tube 14 with a base 15 .

Das Kunststoffrohr 14 wird vorteilhaft vor der Einlassung des Druckbehälters 4 in das Bohrloch 18 in dieses eingebracht und ermöglicht dadurch eine den Druckbehälter 4 schonende Einbringung dessen in das Bohrloch 18.The plastic pipe 14 is advantageously introduced into the borehole 18 before the pressure vessel 4 is inserted into the borehole 18 and thus enables it to be introduced into the borehole 18 in a manner that is gentle on the pressure vessel 4.

An ihrer, dem Erreich zugewandten Außenfläche 16 weist die Umhüllung 13 eine flächig angeordnete Isolierschicht 17 auf, die einen Wärmeeintrag in den Druckbehälter 4 von außen verhindert. Die Isolierschicht 17 ist in der Art eines Isolierschaumes gebildet, kann aber auch als Flüssigkeitsmantel mit Kühlflüssigkeit zur Absenkung der Temperatur des in dem Druckbehälter 4 befindlichen Wasserstoffes gebildet sein.On its outer surface 16 facing the reach, the casing 13 has a flat insulating layer 17 which prevents heat from being introduced into the pressure vessel 4 from the outside. The insulating layer 17 is formed in the manner of an insulating foam, but can also be formed as a liquid jacket with cooling liquid to lower the temperature of the hydrogen in the pressure vessel 4 .

In einem einzigen Bohrloch, das viele hundert Meter Tiefe aufweisen kann, beispielsweise 600 m Tiefe, kann eine Vielzahl an Druckbehältern 4 auf diese Weise eingebracht sein. Sie können miteinander parallelgeschaltet, fluidisch miteinander verbunden sein.A large number of pressure vessels 4 can be introduced in this way in a single borehole, which can have a depth of many hundreds of meters, for example a depth of 600 m. They can be connected in parallel with one another, fluidly connected to one another.

Wie 2 zeigt, kann der Druckbehälter 4 einen Durchmesser D von 2400 mm aufweisen. Er kann auch aus mehreren Rohrelementen 19, 19", 19", die dichtend miteinander verbunden sind, gebildet sein. Das Bohrloch 18 selbst kann einen Durchmesser d von 2800 mm aufweisen.How 2 shows, the pressure vessel 4 can have a diameter D of 2400 mm. It can also be formed from several tubular elements 19, 19", 19", which are connected to one another in a sealing manner. The borehole 18 itself can have a diameter d of 2800 mm.

An seiner Oberseite 23 ist das Bohrloch in dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel von einem 250 mm starken Stahlbetondeckel 24 verschlossen. Vorzugsweise ist in dem Deckel 24 ein Mannloch 25 von beispielsweise 1000 mm Durchmesser ausgespart. Der Deckel 24 dient zur Befahrbarkeit des Druckbehälters 4 und zur Wartung dessen nicht gezeigter Gasanschlüsse. Er kann auch zur Entlüftung dienen. Das Bohrloch 18 ist an seinem Grund ebenfalls mit einer Stahlbeton-Bodenplatte 26 abgeschlossen.At its top 23 is the borehole in the 2 shown embodiment closed by a 250 mm thick reinforced concrete cover 24. A manhole 25 with a diameter of 1000 mm, for example, is preferably cut out in the cover 24 . The cover 24 is used to allow traffic on the pressure vessel 4 and to maintain its gas connections, which are not shown. It can also be used for venting. The borehole 18 is also closed off at its bottom with a reinforced concrete floor slab 26 .

Bohrlöcher 18 mit Druckbehälter 4 sind bevorzugt auf einem Speicherfeld des Kraftwerkes 21 in Reihen mit vorzugsweise diskreten Abständen angeordnet, so dass auf kleinem Raum ein sehr hoher Gesamtspeicherraum für Wasserstoff eingerichtet ist. Dieses Gesamtspeichervolumen ist ausreichend, um nicht nur Tankstellen für wasserstoffbetriebene Schienenfahrzeuge 27 und Straßenfahrzeuge 28 in unmittelbarer Nähe des Kraftwerkes 21 zu versorgen, sondern es ist auch geeignet, Fernleitungen 22 zur überregionalen, ja Ländergrenzen übergreifenden Versorgung mit Wasserstoff zu speisen.Boreholes 18 with pressure vessels 4 are preferably arranged in rows with preferably discrete distances on a storage field of the power plant 21, so that a very large total storage space for hydrogen is set up in a small space. This total storage volume is sufficient not only to supply filling stations for hydrogen-powered rail vehicles 27 and road vehicles 28 in the immediate vicinity of the power plant 21, but it is also suitable for supplying long-distance lines 22 with hydrogen for supra-regional, even cross-border supply.

Der erfindungsgemäße Druckspeicher 4 eignet sich auch zum Einsatz als Offshore-Speicher im Meeresboden. An Orten, an denen zurzeit noch Kohlekraftwerke existieren, ließen sich solche, in 1 skizzierten Kraftwerkskonzepte ohne Mehraufwand an umbautem Raum installieren.The pressure accumulator 4 according to the invention is also suitable for use as an offshore storage facility in the seabed. In places where coal-fired power plants still exist, those in 1 install the outlined power plant concepts without additional expenditure on enclosed space.

Der Einsatz solcher Druckspeicher 4 macht eine Kraftwerksbauart wie die der Wind- oder Solarkraftwerke auch grundlastfähig.The use of such a pressure accumulator 4 makes a power plant design such as that of wind or solar power plants also base load capable.

Bezugszeichenlistereference list

11
Vorrichtungcontraption
22
Einrichtung zur Erzeugung von WasserstoffDevice for generating hydrogen
33
Einrichtung zur VerdichtungDevice for compression
44
Druckbehälterpressure vessel
55
Umfangsfläche, v. 4peripheral surface, v. 4
66
Bodenfläche, v. 4 floor area, v. 4
77
Rohr, zylindrischtube, cylindrical
88th
Längsachse,v. 4longitudinal axis, v. 4
99
--
1010
Wand, v. 4wall, v. 4
1111
Schicht, v.4layer, v.4
1212
Schicht, v. 4 layer, v. 4
1313
Umhüllungwrapping
1414
Kunststoffrohrplastic pipe
1515
BodenFloor
1616
Außenflächeouter surface
1717
Isolierschichtinsulating layer
1818
Bohrloch borehole
19, 19', 19"19, 19', 19"
Rohrelementtube element
2020
Speicheranlagestorage facility
2121
Kraftwerkpower plant
2222
Fernleitungpipeline
2323
Oberseite, v. 18top, v. 18
2424
Deckel Lid
2525
Mannlochmanhole
2626
Bodenplatte, v. 18floor plate, v. 18
2727
Schienenfahrzeugrail vehicle
2828
Straßenfahrzeugroad vehicle
EE
Erdoberflächesurface of the earth
DD
Durchmesser, v. 4diameter, v. 4
di.e
Durchmesser, v. 18diameter, v. 18

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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.This list of documents cited by the applicant was generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

  • US 20120166013 A1 [0005]US20120166013A1 [0005]
  • US 20080135403 A [0006]US20080135403A [0006]

Claims (16)

Vorrichtung zur Bereitstellung von Wasserstoff, mit einer Einrichtung (2) zur Erzeugung von Wasserstoff durch elektrochemische Spaltung von Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff und mit einer Einrichtung (3) zur Verdichtung des erzeugten Wasserstoffs in zumindest einen Druckbehälter (4), dadurch gekennzeichnet, dass der Druckbehälter (4) rohrförmig gebildet ist und im Wesentlichen unterhalb der Erdoberfläche (E) so angeordnet ist, dass er mit seiner wesentlichen Umfangs- und Bodenfläche (5, 6) von Erdreich und/oder Gestein umhüllt ist und dass der Druckbehälter (4) einen Speicherinhalt, der einer Energiemenge von zumindest 70 MWh entspricht, aufweist,Device for providing hydrogen, with a device (2) for generating hydrogen by electrochemical splitting of water into hydrogen and oxygen and with a device (3) for compressing the generated hydrogen in at least one pressure vessel (4), characterized in that the The pressure vessel (4) is tubular and is arranged essentially below the surface of the earth (E) in such a way that it is surrounded by soil and/or rock with its substantial peripheral and bottom surface (5, 6) and that the pressure vessel (4) has a storage content that corresponds to an energy quantity of at least 70 MWh, Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckbehälter (4) als zylindrisches Rohr (7) mit Boden und Deckel gebildet ist und dass die Längsachse (8) des Druckbehälters (4) etwa senkrecht zur Erdoberfläche (E) ausgerichtet ist.device after claim 1 , characterized in that the pressure vessel (4) is formed as a cylindrical tube (7) with a bottom and cover and that the longitudinal axis (8) of the pressure vessel (4) is aligned approximately perpendicular to the earth's surface (E). Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Wand (10) des Druckbehälters (4) aus mehr als einer Werkstoffschicht (11, 12) gebildet ist,Device according to one of Claims 1 or 2 , characterized in that a wall (10) of the pressure vessel (4) is formed from more than one material layer (11, 12), Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckbehälter (4) aus einem Stahlwerkstoff gebildet ist und dass der Druckbehälter (4) in einer, diese flächig umgebende Umhüllung (13) aus korrosions- und alterungsbeständigem Werkstoff im Erdreich angeordnet ist.Device according to one of Claims 1 until 3 , characterized in that the pressure vessel (4) is made of a steel material and that the pressure vessel (4) is arranged in a covering (13) of corrosion-resistant and aging-resistant material which surrounds the surface in the ground. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Umhüllung (13) durch ein Kunststoffrohr (14) mit zumindest einem Boden (15) gebildet ist.device after claim 4 , characterized in that the casing (13) is formed by a plastic tube (14) with at least one base (15). Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckbehälter (4) und/oder die Umhüllung (13) zumindest an ihrer, dem Erdreich zugewandten Außenfläche (16) eine flächig angeordnete Isolationsschicht (17) aufweisen.Device according to one of Claims 1 until 5 , characterized in that the pressure vessel (4) and/or the casing (13) have a flat insulation layer (17) at least on their outer surface (16) facing the ground. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Umhüllung (13) in der Art eines Isolierschaumes oder einer Isolierschüttung gebildet ist.device after claim 6 , characterized in that the covering (13) is formed in the manner of an insulating foam or an insulating fill. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Druckbehälter (4) in einem bis etwa 600 m Tiefe reichenden Bohrloch (18) angeordnet sind.Device according to one of Claims 1 until 7 , characterized in that one or more pressure vessels (4) are arranged in a borehole (18) reaching a depth of about 600 m. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckbehälter (4) einen Durchmesser (D) von etwa 2400 mm aufweistDevice according to one of Claims 1 until 8th , characterized in that the pressure vessel (4) has a diameter (D) of about 2400 mm Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckbehälter (4) aus mehreren, vorzugweise 3 Rohrelementen (19, 19', 19"), die dichtend miteinander verbunden sind, gebildet ist.Device according to one of Claims 1 until 9 , characterized in that the pressure vessel (4) is formed from a plurality of, preferably 3, tubular elements (19, 19', 19") which are connected to one another in a sealing manner. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckbehälter (4) in einem Bohrloch (18) von etwa 2800 mm Durchmesser (d) angeordnet ist.Device according to one of Claims 1 until 10 , characterized in that the pressure vessel (4) is arranged in a borehole (18) of about 2800 mm in diameter (d). Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Speicheranlage (20) mehrere Druckbehälter (4) in nebeneinanderliegenden, in Reihe oder sonstigen Zuordnungen in das Erreich eingebrachten Bohrlöchern (18) angeordnet sind.Device according to one of Claims 1 until 11 , characterized in that in a storage system (20) a plurality of pressure vessels (4) are arranged in adjacent boreholes (18) introduced in series or in some other way. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckbehälter (4) fluidisch miteinander verbunden sind.device after claim 12 , characterized in that the pressure vessels (4) are fluidically connected to one another. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckbehälter (4) Teil eines Kraftwerkes (21) ist, das durch die Nutzung alternativer, regenerierbarer Energiequellen (Wind, Sonnenstrahlung, Wasserkraft, Geothermie) Strom zur elektrochemischen Spaltung von Wasser zu Wasserstoff und Sauerstoff erzeugt.Device according to one of Claims 1 until 13 , characterized in that the pressure vessel (4) is part of a power plant (21) that generates electricity for the electrochemical splitting of water into hydrogen and oxygen by using alternative, renewable energy sources (wind, solar radiation, hydropower, geothermal energy). Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der in dem Druckbehälter (4) befindliche Wasserstoff zum Antrieb von Brennkraftmaschinen für Kraftahrzeuge, für Stromgeneratoren und sonstige von Brennkraftmaschinen betriebene Maschinen dient.Device according to one of Claims 1 until 14 , characterized in that the hydrogen in the pressure vessel (4) is used to drive internal combustion engines for motor vehicles, for power generators and other machines operated by internal combustion engines. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckbehälter (4) zur Speisung von Fernleitungen (22) für Wasserstoff dient um Verbraucher, wie Wasserstofftankstellen oder Haushalte mit Energie zu versorgen.Device according to one of Claims 1 until 15 , characterized in that the pressure vessel (4) for feeding long-distance lines (22) for hydrogen is used to supply consumers, such as hydrogen filling stations or households with energy.
DE102021128416.3A 2020-12-01 2021-11-01 Device for supplying hydrogen Pending DE102021128416A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE202020004994.8 2020-12-01
DE202020004994.8U DE202020004994U1 (en) 2020-12-01 2020-12-01 Device for providing hydrogen

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102021128416A1 true DE102021128416A1 (en) 2023-04-13

Family

ID=74645090

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE202020004994.8U Active DE202020004994U1 (en) 2020-12-01 2020-12-01 Device for providing hydrogen
DE102021128416.3A Pending DE102021128416A1 (en) 2020-12-01 2021-11-01 Device for supplying hydrogen

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE202020004994.8U Active DE202020004994U1 (en) 2020-12-01 2020-12-01 Device for providing hydrogen

Country Status (1)

Country Link
DE (2) DE202020004994U1 (en)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080135403A1 (en) 2006-12-11 2008-06-12 Jang Bor Z Home hydrogen fueling station
US20120166013A1 (en) 2010-12-28 2012-06-28 Lg Electronics Inc. Method for controlling energy management system

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080135403A1 (en) 2006-12-11 2008-06-12 Jang Bor Z Home hydrogen fueling station
US20120166013A1 (en) 2010-12-28 2012-06-28 Lg Electronics Inc. Method for controlling energy management system

Also Published As

Publication number Publication date
DE202020004994U1 (en) 2021-01-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE60029214T2 (en) ENERGY DISTRIBUTION NETWORK
EP2773866B1 (en) Units and methods for energy storage
DE102009007567A1 (en) Producing methanol by recycling carbon dioxide from e.g. exhaust gas fossil-fired power plants and power plants, comprises mixing the carbon dioxide from the exhaust gas of fossil-fired power plants with hydrogen using a catalyst
DE102006010111A1 (en) Energy supplying device for building using solar energy as source, has two solar cells, for converting solar energy into electrical and heat energy and fuel cell blocks connected with hydrogen storage device for generating electrical energy
DE19714512A1 (en) Floating deep water power station extracts energy from wind, wave, water and solar sources
DE10055973A1 (en) Process for regulating and smoothing the power output of an offshore power station e.g. wind farm comprises converting stored hydrogen and oxygen or air enriched with oxygen into electrical
EP3245680B1 (en) Autonomous under water power supply device
DE102009051215A1 (en) Wind turbine with battery arrangement
EP2100869A1 (en) Method for producing methanol by recovering carbon dioxide from exhaust gases of energy generation facilities powered by fossil fuels
EP2596154A1 (en) Energy storage device and method for the reversible storage of energy
DE202016102785U1 (en) Wind turbine with an additional energy utilization device
DE19533097A1 (en) Fuel cell system for autonomous energy source
DE102012023539A1 (en) Energy storage power plant
DE202005014899U1 (en) Mobile wind power plant has electronic unit which when generating surplus electrical energy through wind power plant and/or photovoltaic panel effects charging of energy accumulator
DE102020124497A1 (en) System for energy generation and energy management
DE202021100850U1 (en) Supply system for electricity and heat
DE102021128416A1 (en) Device for supplying hydrogen
EP3824178B1 (en) Fluid storage apparatus for a fluid and/or energy supply device and corresponding fluid and/or energy supply device
DE102007001976A1 (en) Energy conversion, storage and delivery device for use in e.g. vehicle, has photovoltaic unit attached to fuel cells so that part of flow water flowing on anode and cathode sides is converted into hydrogen and oxygen by hydrolysis on sides
DE202019102516U1 (en) energy system
DE102010050020B4 (en) System and method for the complete and unrestricted use of uncontrolled generated electrical energy
DE102016222152B4 (en) Decentralized production of fuel for a vehicle
DE202019105070U1 (en) Construction of a protection system against thunderstorm voltage for industrial objects
DE102007018952A1 (en) Integrated network information and control system for motor vehicle, detects information such as current, from generator and processes information according to algorithms and controls voltage system and energy system by actuators
EP0032381A1 (en) Absorption plant for environmental energy

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed