DE102022205134B3 - Druckaufbausystem und Druckaufbauverfahren zum Entnehmen eines Druckgases aus einer Speichervorrichtung zur Aufbewahrung eines Flüssiggases - Google Patents

Druckaufbausystem und Druckaufbauverfahren zum Entnehmen eines Druckgases aus einer Speichervorrichtung zur Aufbewahrung eines Flüssiggases Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Druckaufbausystem (1) und ein Druckaufbauverfahren zum Entnehmen eines Druckgases (4) aus einer Speichervorrichtung (2) zur Aufbewahrung eines Flüssiggases (4) mit einem das Flüssiggas (4) aufweisenden Speicherbehälter (3) und einem Rohrleitungssystem (7), wobei ein sich in dem Speicherbehälter (3) befindendes Druckgas (4) einem Wärmeübertrager (8) zugeführt und von diesem erwärmt wird. Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Druckaufbausystem (1) und ein Druckaufbauverfahren bereitzustellen, mit denen die Entnahme des Druckgases (4) aus dem Speicherbehälter (3) verbessert werden kann, wobei die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst wird, dass dem Wärmeübertrager nachfolgend das erwärmte Druckgas (4) über eine Rohrverzweigung (10) des Rohleitungssystems (7) mindestens teilweise einem Verdichter (11) und einem mit dem Verdichter (11) mechanisch wirkverbundenen Expander (12) zugeführt wird, sodass der Expander (12) mit Hilfe einer umgesetzten Expansionsarbeit (13) des erwärmten Druckgases (4) den Verdichter (11) antreiben kann, und wobei nachfolgend das durch den Wärmeübertrager (8) erwärmte Druckgas (4) in dem Verdichter (11) verdichtet und dem Speicherbehälter (3) zugeführt wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Druckaufbauverfahren zum Entnehmen eines Druckgases aus einer Speichervorrichtung zum Aufbewahren eines Flüssiggases mit einem das Flüssiggas aufweisenden Speicherbehälter und einem Rohrleitungssystem, wobei ein sich in dem Speicherbehälter befindendes Druckgas einem Wärmeübertrager zugeführt und von diesem erwärmt wird. Die Erfindung betrifft auch ein Druckaufbausystem für eine Speichervorrichtung zum Aufbewahren eines Flüssiggases mit einem das Flüssiggas aufweisenden Speicherbehälter und mit einem Verdichter, wobei der Verdichter über ein Rohrleitungssystem mit einem Wärmeübertrager und einem Expander strömungsverbunden ist, sodass dem Speicherbehälter ein Druckgas entnommen, aufbereitet und mindestens teilweise einem Verbraucher zugeführt werden kann, und wobei der Expander und der Verdichter mechanisch miteinander wirkverbunden sind, sodass der Verdichter das ihm zugeführte Druckgas mit Hilfe einer in dem Expander umgesetzten Expansionsarbeit des durch den Wärmeübertrager erwärmten Druckgases verdichten kann.
  • Wird ein Gas bis unterhalb seiner Kondensationstemperatur abgekühlt, kann das gekühlte Gas verflüssigt und in einen Speicherbehälter einer Speichervorrichtung abgefüllt werden. Aus der Praxis sind Speichervorrichtungen zum Speichern von Flüssiggas bekannt, mit denen ein verflüssigtes Gas gelagert und/oder transportiert werden kann.
  • Um das Flüssiggas dauerhaft und länger in der Speichervorrichtung lagern zu können, ist es entscheidend, dass das Flüssiggas kühl genug bleibt; andernfalls beginnt das Flüssiggas mit steigender Erwärmung allmählich von einem flüssigen in einen gasförmigen Aggregatzustand überzugehen. Insoweit ist der Speicherbehälter üblicherweise sehr gut wärmeisoliert. Und obwohl das Flüssiggas in einem Speicherzustand in dem Speicherbehälter sehr gut wärmeisoliert ist, muss es zu dessen Verwendung teilweise zu dem Druckgas verdampft werden, um es aus dem Speicherbehälter entnehmen zu können.
  • Aus der Druckschrift DE 10 2020 206 689 B3 ist ein Speichersystem zur Speicherung eines kryogenen Mediums, insbesondere zur Speicherung von Wasserstoff, bekannt, das einen Speicherbehälter zur Aufnahme des Mediums, eine Gasentnahmeleitung zur Entnahme des gasförmigen Mediums aus dem Speicherbehälter, sowie einen mit der Gasentnahmeleitung strömungsverbundenen, außerhalb des Speicherbehälters angeordneten ersten Wärmeübertrager zur Erwärmung des Mediums und einen mit der Gasentnahmeleitung strömungsverbundenen, stromabwärts des ersten Wärmeübertragers und innerhalb des Speicherbehälters angeordneten Innentank-Wärmeübertrager zur Erwärmung des flüssigen Mediums im Speicherbehälter umfasst. Während das durch die Gasentnahmeleitung entnommene gasförmige Medium von dem ersten Wärmeübertrager erwärmt wird, ist der zweite Innentank-Wärmeübertrager dazu geeignet, einen Wärmeübergang des entnommenen und erwärmten gasförmigen Mediums in das flüssige Medium innerhalb des Speicherbehälters zu bewirken. Insoweit ermöglicht die gezielte Erwärmung des flüssigen Mediums innerhalb des Speicherbehälters durch das erwärmte gasförmige Medium, dass mehr gasförmiges Medium aus dem flüssigen Medium gebildet und dem Speicherbehälter entnommen werden kann. Nachteilig ist dabei, dass für eine geregelte oder gesteuerte Entnahme mindestens zwei Wärmeübertrager eingesetzt werden müssen.
  • Eine gezielte Regelung der Gasentnahme ist beispielsweise aus der Druckschrift DE 10 2005 032 556 B4 bekannt, wonach eine Anlage zur Verdichtung eines kryogenen Gases, insbesondere eines Kohlenwasserstoffgases, welches in einem Vorratstank verdampft, mit einem Verdichter zur Verdichtung des verdampften Gases und einer Leitungsanordnung, welche das verdampfte Gas der Saugseite des Verdichters zuführt und das verdampfte und verdichtete Gas einer nachgeschalteten Einrichtung zur Nutzung zuführt, wobei die Leitungsanordnung einen Bypass aufweist, durch den das verdampfte und verdichtete Gas in die Leitungsanordnung der Saugseite des Verdichters zurückführbar ist, und wobei im Bypass ein Expander zur Rückkühlung des durch den Bypass strömenden Gases angeordnet ist, wobei der Verdichter und der Expander miteinander mechanisch mit einem Getriebe oder einer Antriebswelle gekoppelt werden.
  • Aus der CH 677 397 A ist eine Anlage für die periodische Be- und Entladung eines Gasspeichers bekannt, wobei die Anlage einen Gaskreislauf aufweist, in welchem mindestens ein Kompressor und mindestens ein Wärmetauscher angeordnet sind, und wobei an dem Gaskreislauf mindestens eine Leitung angeschlossen ist, die für die Zuführung von zu speicherndem Gas oder für die Entnahme von gespeichertem Gas dient, dass der Gaskreislauf weiter durch mindestens eine Verbindungsleitung mit dem Gasspeicher verbunden ist und wobei der im Gaskreislauf angeordnete Wärmetauscher eine Zu- und eine Ableitung für eine Wärmeträgerflüssigkeit aufweist, wobei diese Leitungen an eine Kältemaschine und an eine Heizvorrichtung angeschlossen sind.
  • Die EP 0 872 683 A2 offenbart ein Verfahren zur Bereitstellung von Hochdruckgas für einen Verbraucher, wobei das Gas verflüssigt mit niedrigem Druck einem Speicherbehälter entnommen wird, wobei verflüssigtes Gas aus dem Speicherbehälter in einen Vorlagebehälter eingeleitet und außerhalb des Vorlagebehälters in einem Verdampfer verdampft wird, wobei das durch die Verdampfung des verflüssigten Gases erhaltene Gas zumindest teilweise zum Antrieb eines Kolbens eines Arbeitszylinders verwendet wird und mit Hilfe des Arbeitszylinders ein Kolben eines Pumpzylinder angetrieben wird, welcher verflüssigtes Gas vom Vorlagebehälter zum Verdampfer pumpt, und wobei über das Pumpen und die Verdampfung ein Gas mit einem höheren Druck als dem für den Verbraucher benötigten Hochdruck gewonnen wird.
  • Aus der AT 520 662 A1 ist eine Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens zum Regasifizieren von tiefkalt verflüssigtem Gas, wie z . B. Methan, bekannt, umfassend einen Tank für tiefkalt verflüssigtes Gas, einen Verdampfer und eine zwischen dem Tank und dem Verdampfer angeordnete Druckschleuse, wobei die Druckschleuse zwei Kammern umfasst, die abwechselnd mit einer Teilmenge des tiefkalt verflüssigten Gases aus dem Tank befüllbar sind und die nach dem jeweiligen Füllvorgang von dem Tank trennbar und mit dem Verdampfer verbindbar sind, und wobei wenigstens ein Verdrängungskörper vorgesehen ist, der zum Verdrängen des in der unter Verdampferdruck befindlichen Kammer enthaltenen Gases in den Verdampfer angeordnet ist, wobei eine eine Kammer und den Verdampfer jeweils verbindende Leitung über einen Wärmeübertrager führt.
  • Die US 9 982 843 B2 offenbart ein System zur Aufrechterhaltung eines im Wesentlichen konstanten Drucks in einem Leerraum eines kryogenen Lagertanks, wobei das System umfasst: einen Kompressor, der so konfiguriert ist, dass er Brenngas aus dem kryogenen Lagertank aufnehmen kann und das Brenngas verdichten kann, um erwärmtes Brenngas zu erzeugen; einen Wärmetauscher, der in Strömungsverbindung mit dem Verdichter steht und so konfiguriert ist, dass er das erwärmte Brenngas kühlt, um gekühltes Brenngas zu erzeugen; und eine Turbine, die in Strömungsverbindung mit dem Wärmetauscher steht und so konfiguriert ist, dass sie das gekühlte Brenngas expandiert, um ein Gas- und Flüssigkeitsgemisch mit einem vorbestimmten Flüssigkeits-/Gasverhältnis zu erzeugen; und das Gas-Flüssigkeits-Gemisch in den kryogenen Speichertank abgibt.
  • Die CN 1 01 975 335 A lehrt eine Rückverflüssigungsvorrichtung für Boil-Off-Gas (BOG) aus einer Flüssigerdgas-Fahrzeugtankstelle. Die Rückverflüssigungseinrichtung besteht aus einem Speichertank der Gastankstelle, einem Kompressor, einem Kühler, einem Wärmetauscher, einem Drosselventil, einem Gas-Flüssigkeitsabscheider, einer Expansionsmaschine und einer kryogenen Tauchpumpe. Die Rückverflüssigungsvorrichtung nimmt das zu verflüssigende BOG als Kältemittel und wendet die einstufige Verdichtung und die einstufige Expansions- und Drosselkältemethode an, wodurch das BOG zum Verflüssigungszweck geführt wird. Wenn der Druck eines Systems den vorgesehenen Kontrollwert erreicht, wird die Rückverflüssigungsvorrichtung automatisch gestartet, um einen Teil des überflüssigen BOG zu verflüssigen und die Temperatur und den Druck im System weiter zu reduzieren; wenn der Druck des Systems auf den erforderlichen Wert reduziert ist, wird die Rückverflüssigungsvorrichtung automatisch gestoppt. Die Rückverflüssigungseinrichtung kann das BOG-Entleerungsproblem der LNG-Tankstelle durch Rückverflüssigung des BOGs lösen.
  • Um den Stand der Technik weiterzuentwickeln, ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein Druckaufbausystem und ein Druckaufbauverfahren bereitzustellen, mit denen die Entnahme des Druckgases aus dem Speicherbehälter verbessert werden kann.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Druckaufbauverfahren nach Patentanspruch 7 gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, dass dem Wärmeübertrager nachfolgend das erwärmte Druckgas über eine Rohrverzweigung des Rohleitungssystems mindestens teilweise einem Verdichter und einem mit dem Verdichter mechanisch wirkverbundenen Expander zugeführt wird, sodass der Expander mit Hilfe einer umgesetzten Expansionsarbeit des erwärmten Druckgases den Verdichter antreiben kann, und wobei nachfolgend das durch den Wärmeübertrager erwärmte Druckgas in dem Verdichter verdichtet und dem Speicherbehälter zugeführt wird.
  • Die Aufgabe wird auch erfindungsgemäß durch ein Druckaufbausystem nach Patentanspruch 1 gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, dass der Verdichter entlang einem Rezyklierverlauf des Druckgases nach dem Wärmeübertrager angeordnet und mit dem Speicherbehälter strömungsverbunden ist, sodass der Verdichter das erwärmte und ihm zugeführte Druckgas verdichten und dem Speicherbehälter zurückführen kann.
  • Um das Druckgas dem Speicherbehälter - beispielsweise Wasserstoffgas in einem Kryogenspeicher - entnehmen und einem Verbraucher zur Verfügung stellen zu können, muss das Flüssiggas in dem Speicherbehälter verdampft werden, sodass das Druckgas durch den erhöhten Druck aus dem Speicherbehälter strömen kann. Erfindungsgemäß wird dazu das Druckgas über das Rohrleitungssystem zu dem Wärmeübertrager geleitet und von diesem erwärmt, wobei das Druckgas vorteilhafterweise in dem Speicherbehälter einen Druck von ca. sechs bis zwölf bar und eine Temperatur von ca. 30 K aufweist. Nach dem Wärmeübertrager weist das Druckgas vorteilhafterweise eine Temperatur von mehr als 300 K auf.
  • Wenn das Druckgas dem Expander und dem Verdichter zugeführt wird, kann das Druckgas mit dem Expander mindestens teilweise expandiert werden, wobei die in dem Expander umgesetzte Expansionsarbeit des Druckgases dazu verwendet werden kann, den Verdichter über eine Antriebswelle oder dergleichen anzutreiben.
  • Das erwärmte Druckgas wird erfindungsgemäß in dem Verdichter verdichtet, sodass das verdichtete Druckgas wieder über den Rezyklierverlauf dem Speicherbehälter der Speichervorrichtung zugeführt werden kann. In dem Speicherbehälter erwärmt das Druckgas das Flüssiggas, das wiederrum zur Entnahme aus dem Speicherbehälter verdampft werden kann. Der Rezyklierverlauf umfasst dabei den Speicherbehälter, den Wärmeübertrager und den Verdichter, wobei alle über das Rohrleitungssystem miteinander strömungsverbunden sind. Erfindungsgemäß und vorteilhaft umfasst die Erfindung nur einen Wärmeübertrager, wobei die Expansionsarbeit zum Betrieb des Verdichters wiederverwendet werden kann.
  • Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Wärmeübertrager entlang dem Rezyklierverlauf des Druckgases vor dem Verdichter angeordnet und mit dem Speicherbehälter strömungsverbunden ist, sodass das aus dem Speicherbehälter entnommene Druckgas in dem Wärmeübertrager erwärmt werden kann. Die Anordnung des Wärmeübertragers nach dieser Ausgestaltung hat den Vorteil, dass das Druckgas sowohl für den Expander als auch für den Verdichter und somit für eine Rückführung in den Speicherbehälter entlang dem Rezyklierverlauf auf einmal erwärmt werden kann.
  • Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Rohrleitungssystem eine Rohrverzweigung aufweist, wobei der Wärmeübertrager über die Rohrverzweigung mit dem Verdichter und dem Expander strömungsverbunden ist, sodass das durch den Wärmeübertrager erwärmte Druckgas sowohl durch den Verdichter als auch durch den Expander strömen kann. Die Rohrverzweigung des Rohrleitungssystems kann dazu verwendet werden, sowohl den Expander als auch den Verdichter mit Hilfe der Rohrverzweigung mit dem Druckgas versorgen zu können.
  • Um eine verbesserte Massenstromaufteilung zwischen dem Verdichter und dem Expander einstellen zu können, kann nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass die Rohrverzweigung mit einer Bypassvorrichtung strömungsverbunden ist, wobei die Bypassvorrichtung fluidisch parallel zu dem Expander angeordnet ist, sodass das Druckgas den Expander mindestens teilweise durch die Bypassvorrichtung umgehen kann. Optional kann vorgesehen sein, dass eine Massenstromaufteilung des Druckgases zwischen dem Verdichter und dem Expander durch eine Bypassvorrichtung eingestellt wird, wobei die Bypassvorrichtung fluidisch parallel zu dem Expander mit der Rohrverzweigung strömungsverbunden ist.
  • Den Expander mit der Bypassvorrichtung mindestens teilweise zu überbrücken, hat den Vorteil, dass so die Massenstromverteilung zwischen dem Verdichter und dem Expander voreingestellt werden kann, wobei die Bypassvorrichtung einen Teil des Massenstroms des Druckgases an den Expander umleiten und somit direkt einem Verbraucher zugeführt werden kann, sodass dadurch die in dem Expander bewirkte Expansionsarbeit begrenzt werden kann und der Verdichter nur einen Teil des entnommenen Druckgases verdichten und dem Speicherbehälter über den Rezyklierverlauf zurückgeführt werden kann. Demnach kann das in dem Speicherbehälter verdampfte Druckgas ebenfalls begrenzt werden.
  • Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung, kann vorgesehen sein, dass der Expander und der Verdichter elektromechanisch über einen elektrischen Antrieb miteinander wirkverbunden sind. Optional kann vorgesehen sein, dass der Verdichter von einem elektrischen Antrieb angetrieben wird, wobei der elektrische Antrieb von dem Expander angetrieben wird. Insoweit der Verdichter und der Expander über einen elektrischen Antrieb miteinander wirkverbunden sind, ergeben sich optional mehr Freiheitsgrade beim Regeln und Antreiben des Verdichters. Als elektrischer Antrieb bietet sich hierfür eine Generator-Elektromotor-Kombination an.
  • Um das erwärmte und expandierte Druckgas nutzen zu können, kann nach einer optionalen Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass der Expander mit einem Verbraucher strömungsverbunden ist, sodass das durch den Wärmeübertrager erwärmte und den Expander expandierte Druckgas von dem Verbraucher umgesetzt werden kann; wobei ein Verbraucher von dem Expander mit dem erwärmten und expandierten Druckgas versorgt wird.
  • Nachfolgend sind exemplarisch schematische Darstellungen der Erfindung gezeigt. Es zeigt:
    • 1 und 2 ein Druckaufbausystem mit einem Wärmeübertrager, mit einem Verdichter und mit einem mit dem Verdichter mechanisch wirkverbundenen Expander sowie typischen Werten für die in dem Druckaufbausystem herrschenden Drücke und Temperaturen,
    • 3 ein Druckaufbausystem mit einem Wärmeübertrager, mit einem Verdichter und mit einem mit dem Verdichter mechanisch wirkverbundenen Expander sowie einer Bypassvorrichtung fluidisch parallel zum Expander und
    • 4 ein Druckaufbausystem mit einem Wärmeübertrager, mit einem Verdichter und mit einem mit dem Verdichter elektromechanisch wirkverbundenen Expander sowie einer Bypassvorrichtung fluidisch parallel zum Expander.
  • Die 1 und 2 zeigen ein Druckaufbausystem 1 mit einer Speichervorrichtung 2 und mit einem Speicherbehälter 3, der ein verflüssigtes Wasserstoffgas 4 aufweist, wobei das verflüssigte Wasserstoffgas 4 in einem unteren Flüssigbereich 5 des Speicherbehälters 3 angesammelt ist, während das verdampfte Wasserstoffgas 4 in einem oberen Gasbereich 6 angesammelt ist. Während die 1 prinzipielle thermodynamische Zustandsänderungen zeigt, zeigt die 2 typische in der Praxis vorkommende Werte und Wertebereiche der physikalischen Größen. Die dargestellte Aufteilung des Wasserstoffgases 4 in dem Speicherbehälter 3 ist nicht zwingend, sondern nur beispielhaft, denn das Wasserstoffgas 4 kann auch überkritisch bei mehr als 12,96 bar gespeichert werden. Insoweit kann bei dem Wasserstoffgas 4 bei einer überkritischen Speicherung nicht mehr zwischen einem gasförmigen oder flüssigen Zustand unterschieden werden, was aber erfindungsgemäß nicht berücksichtigt werden muss - das erfindungsgemäße Druckaufbausystem 1 hat bei einer überkritischen Speicherung des Wasserstoffgases 4 dieselbe erfindungsgemäße Wirkung.
  • Erfindungsgemäß wird dem Speicherbehälter 3 das Wasserstoffgas 4 über ein Rohrleitungssystem 7 entnommen und zu einem Wärmeübertrager 8 geleitet, wobei der Wärmeübertrager 8 das Wasserstoffgas 4 durch einen Wärmeeintrag 9 erwärmt. Das Wasserstoffgas 4 wird anschließend über eine Rohrverzweigung 10 des Rohrleitungssystems 7 sowohl einem Verdichter 11 als auch einem Expander 12 zugeführt. Das Wasserstoffgas 4 wird hierbei in dem Expander 12 expandiert, sodass es eine Expansionsarbeit 13 verrichten kann; eine mechanische Wirkverbindung zwischen dem Verdichter 11 und dem Expander 12 in Ausgestaltung einer Welle 14 kann dabei den Verdichter 11 antreiben, wobei der Verdichter 11 das erwärmte Wasserstoffgas 4 verdichten und dem Speicherbehälter 3 wieder zurückführen kann. Das erwärmte und verdichtete Wasserstoffgas 4 wiederrum bewirkt eine teilweise Erwärmung des verflüssigten Wasserstoffgases 4, sodass dieses wieder mindestens teilweise einem Rezyklierverlauf 15 in Ausgestaltung der vorstehenden Komponenten zugeführt werden kann, wobei nur ein Teil x • m des Wasserstoffgases 4 über den Rezyklierverlauf 15 wieder dem Speicherbehälter 3 zurückgeführt wird. Der restliche Teil des Wasserstoffgases 4 wird expandiert und einem Verbraucher 16 zugeführt.
  • 3 zeigt ein Druckaufbausystem 1 mit einem Wärmeübertrager 8, mit einem Verdichter 11 und mit einem mit dem Verdichter 11 mechanisch wirkverbundenen Expander 12 sowie einer Bypassvorrichtung 17 fluidisch parallel zum Expander 12. Abweichend und ergänzend zu den 1 und 2 leitet die Bypassvorrichtung 17 einen Teil des Wasserstoffgases 4 von der Rohrverzweigung 10 an dem Expander 12 vorbei direkt zu einem Verbraucher 16 um, sodass dieser Teil des Wasserstoffgases 4 keine Expansionsarbeit 13 in dem Expander 12 leisten kann und eine Begrenzung des erwärmten und verdichteten Wasserstoffgases 4 erreicht werden kann. Mit der Bypassvorrichtung 17 kann einfach und effektiv das einem Speicherbehälter 3 zurückgeführte Wasserstoffgas 4 begrenzt werden, sodass insgesamt auch weniger Wasserstoffgas 4 dem Speicherbehälter 3 entnommen werden muss.
  • 4 zeigt abweichend und ergänzend zu der 3 ein Druckaufbausystem 1 mit einer elektromechanischen Wirkverbindung zwischen einem Verdichter 11 und einem Expander 12, wobei die elektromechanische Wirkverbindung als Elektromotor 18 ausgestaltet ist. Demnach kann der Elektromotor 18 dazu verwendet werden, eine Verdichterleistung des Druckaufbausystems 1 vorteilhaft zu regeln, sodass eine zurückgeführte Menge eines Wasserstoffgases 4 in den Speicherbehälter 3 dynamisch verändert und geregelt werden kann.
  • Bezugszeichenliste
    • 1.
    Druckaufbausystem
    2.
    Speichervorrichtung
    3.
    Speicherbehälter
    4.
    Wasserstoffgas
    5.
    Flüssigbereich
    6.
    Gasbereich
    7.
    Rohrleitungssystem
    8.
    Wärmeübertrager
    9.
    Wärmeeintrag
    10.
    Rohrverzweigung
    11.
    Verdichter
    12.
    Expander
    13.
    Expansionsarbeit
    14.
    Welle
    15.
    Rezyklierverlauf
    16.
    Verbraucher
    17.
    Bypassvorrichtung
    18.
    Elektromotor

Claims (10)

  1. Druckaufbausystem (1) für eine Speichervorrichtung (2) zum Aufbewahren eines Flüssiggases (4) mit einem das Flüssiggas (4) aufweisenden Speicherbehälter (3) und mit einem Verdichter (11), wobei der Verdichter (11) über ein Rohrleitungssystem (7) mit einem Wärmeübertrager (8) und einem Expander (12) strömungsverbunden ist, sodass dem Speicherbehälter (3) ein Druckgas (4) entnommen, aufbereitet und mindestens teilweise einem Verbraucher (16) zugeführt werden kann, und wobei der Expander (12) und der Verdichter (11) mechanisch miteinander wirkverbunden sind, sodass der Verdichter (11) das ihm zugeführte Druckgas (4) mit Hilfe einer in dem Expander (12) umgesetzten Expansionsarbeit (13) des durch den Wärmeübertrager (8) erwärmten Druckgases (4) verdichten kann, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdichter (11) entlang einem Rezyklierverlauf (15) des Druckgases (4) nach dem Wärmeübertrager (8) angeordnet und mit dem Speicherbehälter (3) strömungsverbunden ist, sodass der Verdichter (11) das erwärmte und ihm zugeführte Druckgas (4) verdichten und dem Speicherbehälter (3) zurückführen kann.
  2. Druckaufbausystem (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeübertrager (8) entlang dem Rezyklierverlauf (15) des Druckgases (4) vor dem Verdichter (11) angeordnet und mit dem Speicherbehälter (3) strömungsverbunden ist, sodass das aus dem Speicherbehälter (3) entnommene Druckgas (4) in dem Wärmeübertrager (8) erwärmt werden kann.
  3. Druckaufbausystem (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohrleitungssystem (7) eine Rohrverzweigung (10) aufweist, wobei der Wärmeübertrager (8) über die Rohrverzweigung (10) mit dem Verdichter (11) und dem Expander (12) strömungsverbunden ist, sodass das durch den Wärmeübertrager (8) erwärmte Druckgas (4) sowohl durch den Verdichter (11) als auch durch den Expander (12) strömen kann.
  4. Druckaufbausystem (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrverzweigung (10) mit einer Bypassvorrichtung (17) strömungsverbunden ist, wobei die Bypassvorrichtung (17) fluidisch parallel zu dem Expander (12) angeordnet ist, sodass das Druckgas (4) den Expander (12) mindestens teilweise durch die Bypassvorrichtung (17) umgehen kann.
  5. Druckaufbausystem (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Expander (12) und der Verdichter (11) elektromechanisch über einen elektrischen Antrieb (18) miteinander wirkverbunden sind.
  6. Druckaufbausystem (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Expander (12) mit einem Verbraucher (16) strömungsverbunden ist, sodass das durch den Wärmeübertrager (8) erwärmte und den Expander (12) expandierte Druckgas (4) von dem Verbraucher (16) umgesetzt werden kann.
  7. Druckaufbauverfahren zum Entnehmen eines Druckgases (4) aus einer Speichervorrichtung (2) zur Aufbewahrung eines Flüssiggases (4) mit einem das Flüssiggas (4) aufweisenden Speicherbehälter (3) und einem Rohrleitungssystem (7), wobei ein sich in dem Speicherbehälter (3) befindendes Druckgas (4) einem Wärmeübertrager (8) zugeführt und von diesem erwärmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass nachfolgend das erwärmte Druckgas (4) über eine Rohrverzweigung (10) des Rohleitungssystems (7) mindestens teilweise einem Verdichter (11) und einem mit dem Verdichter (11) mechanisch wirkverbundenen Expander (12) zugeführt wird, sodass der Expander (12) mit Hilfe einer umgesetzten Expansionsarbeit (13) des erwärmten Druckgases (4) den Verdichter (11) antreiben kann, und wobei nachfolgend das durch den Wärmeübertrager (8) erwärmte Druckgas (4) in dem Verdichter (11) verdichtet und dem Speicherbehälter (3) zugeführt wird.
  8. Druckaufbauverfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Massenstromaufteilung des Druckgases (4) zwischen dem Verdichter (11) und dem Expander (12) durch eine Bypassvorrichtung (17) eingestellt wird, wobei die Bypassvorrichtung (17) fluidisch parallel zu dem Expander (12) mit der Rohrverzweigung (10) strömungsverbunden ist.
  9. Druckaufbauverfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdichter (11) von einem elektrischen Antrieb (18) angetrieben wird, wobei der elektrische Antrieb (18) von dem Expander (12) angetrieben wird.
  10. Druckaufbauverfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verbraucher (16) von dem Expander (12) mit dem erwärmten und mindestens teilweise expandierten Druckgas (4) versorgt wird.
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