DE102022207571A1

DE102022207571A1 - Vorrichtung zur Kompression und Speicherung eines gasförmigen Mediums

Info

Publication number: DE102022207571A1
Application number: DE102022207571.4A
Authority: DE
Inventors: Stephan Hillebrand; Cedric Frances; Samuel Jose Sala Sirvent; Nick Dippel; Felix Teppe; Carsten Rahier
Original assignee: SERA GmbH
Current assignee: SERA GmbH
Priority date: 2022-07-25
Filing date: 2022-07-25
Publication date: 2024-01-25
Also published as: EP4311975A1

Abstract

Vorrichtung zur Kompression und Speicherung eines gasförmigen Mediums, mit mindestens drei Modulen, von denen ein Kompressionsmodul zur Kompression des gasförmigen Mediums, ein Antriebsmodul zum Antrieb des Kompressionsmoduls und ein Speichermodul zur Speicherung des komprimierten gasförmigen Mediums vorgesehen ist, wobei die mindestens drei Module in einer gemeinsamen Einhausung angeordnet sind. Die Einhausung weist im Innern Trennwände auf, die derartig angeordnet sind, dass zumindest eines der Module in einem ersten Modulraum und zumindest eines der übrigen Module in einem zweiten Modulraum angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Kompression und Speicherung eines gasförmigen Mediums nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Eine derartige Vorrichtung weist mindestens drei Module auf, von denen ein Kompressionsmodul zur Kompression des gasförmigen Mediums, ein Antriebsmodul zum Antrieb des Kompressionsmoduls und ein Speichermodul zur Speicherung des komprimierten gasförmigen Mediums vorgesehen ist. Die mindestens drei Module sind in einer gemeinsamen Einhausung angeordnet.
Das gasförmige Medium kann beispielsweise Wasserstoff sein. Wasserstoff wird häufig in komprimierter Form transportiert und gelagert. Kraftfahrzeuge, die mit Wasserstoff betrieben werden, werden mit Wasserstoff betankt, der einen vorgeschriebenen Druck haben sollte. In dem Speichermodul der Vorrichtung kann beispielsweise Wasserstoff oder ein anderes Gas in Speicherflaschen gespeichert sein. Das Kompressionsmodul kann dazu eingerichtet und vorgesehen sein, den Wasserstoff beispielsweise auf bis zu 1000 bar zu verdichten. Der verdichtete Wasserstoff kann in dem Speichermodul vorgehalten werden und bei Bedarf an ein Kraftfahrzeug abgegeben werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine verbesserte Vorrichtung zur Speicherung des gasförmigen Mediums zur Verfügung zu stellen.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Einhausung im Innern Trennwände aufweist, die derartig angeordnet sind, dass zumindest eines der Module in einem ersten Modulraum und zumindest eines der übrigen Module in einem zweiten Modulraum angeordnet ist.
Die Vorrichtung kann demnach zwei voneinander getrennte Modulräume aufweisen, die gegebenenfalls zusätzlich räumlich zueinander beabstandet sein können. Das Kompressionsmodul und das Speichermodul können beispielsweise in dem ersten Modulraum angeordnet sein, während das Antriebsmodul in dem zweiten Modulraum angeordnet sein kann. Durch eine derartige Ausgestaltung der Vorrichtung kann die Vorrichtung leichter gewartet und Module leichter ausgetauscht werden. Zudem kann es aufgrund des Vorsehens einer Einhausung leichter sein, zusätzliche, optionale Module zu ergänzen. Die Einhausung kann verschließbare Zugangsöffnungen zu den Modulräumen aufweisen. Beispielsweise kann die Einhausung einen Container umfassen, der optional für jeden Modulraum mindestens eine verschließbare Zugangsöffnung, über die die Einhausung zugänglich ist, aufweist.
In einer Ausgestaltung ist ein Elektrolysemodul zur Erzeugung von gasförmigen Medium in Form von Wasserstoff durch Elektrolyse und/oder ein Steuerungsmodul zur Steuerung der Vorrichtung in der Einhausung angeordnet. Es kann demnach mindestens ein weiteres Modul vorgesehen sein. Jedes der weiteren Module kann in einem weiteren Modulraum angeordnet sein, der durch Trennwände von den übrigen Modulräumen getrennt ist. Alternativ oder zusätzlich zu dem Elektrolysemodul kann ein Fernfüllmodul vorgesehen sein, das mit gasförmigem Medium (beispielsweise durch Anlieferung von einem Tankfahrzeug) befüllbar ist und das dazu eingerichtet ist, das gasförmige Medium zur Kompression bereitzustellen.
Mit dem Elektrolysemodul kann aus Wasser mittels Elektrolyse Wasserstoff hergestellt werden. Für das Elektrolysemodul kann ein Elektrolysesteuermodul für die Steuerung des Elektrolysemoduls vorgesehen sein, das in einem zugeordneten Modulraum angeordnet ist. Das Elektrolysemodul kann zusätzlich dazu eingerichtet und vorgesehen sein, das erzeugte gasförmige Medium zu reinigen und zu trocknen, insbesondere Wasserreste von erzeugtem Wasserstoff zu entfernen. Es kann dazu eingerichtet und vorgesehen sein, den erzeugten Wasserstoff dem Kompressionsmodul zur Kompression zur Verfügung zu stellen.
Das Steuerungsmodul kann zur Steuerung und/oder zur Regelung der anderen Module vorgesehen sein. Ebenso kann das Steuerungsmodul zusätzlich oder alternativ zur Steuerung und/oder zur Regelung des Transports des gasförmigen Mediums in der Vorrichtung vorgesehen sein. Es kann in einem zugeordneten, separaten Modulraum angeordnet sein.
In einer Ausgestaltung ist das Steuerungsmodul dazu eingerichtet und vorgesehen, mindestens ein Ventil der Vorrichtung, das Kompressionsmodul und/oder das Antriebsmodul zu steuern. Beispielsweise kann eine pneumatische Steuerung für das mindestens eine Ventil vorgesehen sein, die durch das Steuerungsmodul betätigbar ist. Die Vorrichtung kann beispielsweise mindestens einen Ventilblock aufweisen, der durch das Steuerungsmodul betätigbar ist. Optional kann die Vorrichtung ein Modul zur Druckluftversorgung aufweisen, wobei die Druckluft der pneumatischen Steuerung zur Verfügung gestellt wird. Das Steuerungsmodul kann grundsätzlich eine gemeinsame Steuerung der mindestens drei Module bereitstellen. Ebenso kann das Modul zur Druckluftversorgung eine gemeinsame Druckluftversorgung der mindestens drei Module bereitstellen.
Das Steuerungsmodul kann weiterhin dazu eingerichtet und vorgesehen sein, die Steuerung in Abhängigkeit eines Bedarfs von gasförmigem Medium vorzunehmen. Zur Steuerung in Abhängigkeit des Bedarfs kann das Steuerungsmodul insbesondere die Herstellung des gasförmigen Mediums, die Komprimierung und das Speichern des gasförmigen Mediums steuern. Das Steuerungsmodul kann die Steuerung gemäß einer PID-Regelung vornehmen. Es kann ebenso wie das optionale Elektrolysemodul in einem eigenen, zugeordneten Modulraum angeordnet sein.
Mit dem Steuerungsmodul kann der Prozess des gasförmigen Mediums, beispielsweise von der Wasserstofferzeugung im Elektrolysemodul (falls das gasförmige Medium Wasserstoff umfasst) als auch alternativ und/oder optional vom Fernfüllmodul zu dem Kompressionsmodul und von dem Kompressionsmodul zu dem Speichermodul sowie eine Betankung über ein optionales Betankungsmodul gesteuert werden.
Innerhalb einer Zone um ein beliebiges Modul, in dem ein gasförmiges Medium, insbesondere in komprimierter Form über 200 bar oder über 500 bar, enthalten ist, kann eine erhöhte Konzentration des gasförmigen Mediums vorhanden sein. Eine derartige Zone kann daher einen explosionsgefährdeten Bereich bilden. Der Betrieb eines Moduls wie dem Antriebsmodul oder eines Hitze erzeugenden Werkzeugs in dem explosionsgefährdeten Bereich kann zur Entstehung von Explosionen führen, bei denen unter Umständen Menschen zu Tode kommen und große Sachschäden auftreten können.
Durch das Separieren von ersten Modulen, in denen kein gasförmiges Medium zur Speicherung oder Komprimierung enthalten ist, von zweiten Modulen, die gasförmiges Medium zur Speicherung oder Komprimierung enthalten, kann die Sicherheit beim Betrieb der Vorrichtung und bei der Wartung verbessert werden. Außerdem können aufgrund der Separierung die zweiten Module derart angeordnet sein, dass Verbindungsleitungen zwischen den Modulen, die gasförmiges Medium transportieren, kurz sind, sodass Druckverluste, die proportional zur Länge der Verbindungsleitungen sind, gering sind. Die Separierung kann beispielsweise durch gasdichte Trennwände zwischen den Modulräumen erfolgen.
In einer Ausgestaltung ist an oder in der gemeinsamen Einhausung ein Betankungsmodul zur Entnahme des gasförmigen Mediums und/oder ein Kühlmodul angeordnet. Das Betankungsmodul kann insbesondere einen Dispenser für Wasserstoff oder ein anderes gasförmiges Medium aufweisen. Ein Vorteil der gemeinsamen Einhausung kann es sein, dass Modulräume für optionale Module vorgesehen sein können, die bei Bedarf genutzt werden können. Beispielsweise kann in einem derartigen Modulraum das Betankungsmodul angeordnet sein. Ein weiterer Vorteil der gemeinsamen Einhausung ist es, dass auch an einer Außenwand der Einhausung zur Schaffung einer kompakten Vorrichtung weitere Module angeordnet sein können. Beispielsweise kann das Betankungsmodul an der Einhausung angeordnet sein, so dass es leicht zugänglich ist und auf einem kurzen Verbindungsweg (aus dem Innern der Einhausung) mit gasförmigem Medium versorgt werden kann.
Das Betankungsmodul kann eine, zwei oder eine Vielzahl von Entnahmevorrichtungen aufweisen, über die gasförmiges Medium entnommen werden kann. Eine Entnahmevorrichtung kann beispielsweise dazu vorgesehen sein, mit einem Kraftfahrzeug verbunden zu werden, um einem Tank des Kraftfahrzeugs gasförmiges Medium zuzuführen. Eine erste Entnahmevorrichtung kann dabei gasförmiges Medium mit einem ersten Druck bereitstellen und eine zweite Entnahmevorrichtung kann gasförmiges Medium mit einem zweiten, von dem ersten verschiedenen Druck bereitstellen. Die Drücke können von der Vorrichtung auf die unten beispielhaft beschriebene Weise bereitgestellt werden. Zur Überwachung des Betankungsmoduls und insbesondere des Betankungsvorgangs kann das Steuerungsmodul vorgesehen und eingerichtet sein. Dazu kann das Betankungsmodul eine systemtechnische Kommunikationsschnittstelle aufweisen, die im Steuerungsmodul ausgelesen und verarbeitet werden kann.
Das Kühlmodul kann in einem eigenen Modulraum vorgesehen sein. Ebenso kann die Einhausung ein Dachelement aufweisen, an dem das Kühlmodul, insbesondere an einer Außenseite der Einhausung, angeordnet ist. Überschüssige Abwärme kann somit über das Dachelement abgeleitet werden. Beispielsweise können alle Module bis auf das Kühlmodul und die Trennwände zwischen einem Bodenelement und dem Dachelement angeordnet sein. Das Kühlmodul kann insbesondere in Kombination mit dem Elektrolysemodul vorgesehen sein, um Abwärme von dem Elektrolysemodul abzuführen. Grundsätzlich können mehrere Kühlmodule vorgesehen sein. Eines der Kühlmodule kann zur Kühlung des Elektrolysemoduls vorgesehen sein, ein zweites Kühlmodul kann zur Kühlung des Antriebsmoduls vorgesehen sein, ein drittes Kühlmodul kann zur Kühlung des Kompressionsmoduls und/oder ein viertes Kühlmodul kann zur Kühlung eines Hilfsmoduls vorgesehen sein, das Wasser für den Prozess der Elektrolyse zur Verfügung stellt. Insbesondere können einzelne Komponenten des Kühlmoduls oder der mehreren Kühlmodule an dem Dachelement, insbesondere an einer Außenseite der Einhausung, angeordnet sein, so dass Abwärme auf einfache Weise abtransportiert werden kann.
In einer Ausgestaltung sind zumindest zwei der Module über Verbindungsleitungen zum Transport des gasförmigen Mediums oder zum Transport eines Antriebsfluids, wie Hydraulikfluid, zwischen den Modulen innerhalb der Einhausung verbunden. Die Verbindungsleitungen können durch (gasdichte) Durchlässe durch die Trennwände hindurch erstreckt sein. Beispielsweise kann das Antriebsmodul über mindestens eine Verbindungsleitung für Hydraulikfluid mit dem Kompressionsmodul verbunden sein, wobei die mindestens eine Verbindungsleitung zwischen dem ersten und dem zweiten Modulraum durch eine Trennwand hindurch erstreckt ist.
Ebenso kann das Elektrolysemodul über mindestens eine Verbindungsleitung für gasförmiges Medium mit dem Kompressionsmodul verbunden sein, wobei die mindestens eine Verbindungsleitung für gasförmiges Medium durch eine Trennwand zwischen dem Modulraum des Elektrolysemoduls (dritter Modulraum) und dem ersten Modulraum hindurch erstreckt ist.
In einer Ausgestaltung weist das Speichermodul mindestens zwei Speichereinheiten zur Speicherung des gasförmigen Mediums in unterschiedlichen Druckniveaus auf. Durch das Vorhalten des gasförmigen Mediums in unterschiedlichen Druckniveaus kann gasförmiges Medium bedarfsgerecht zur Verfügung gestellt werden. Das Speichermodul kann beispielsweise auch ein Pufferspeicher sein, der eine Schnittstelle zur Verbindung mit einer externen Speichervorrichtung aufweist, über die der Pufferspeicher befüllbar ist.
In einer Ausgestaltung ist die Vorrichtung dazu eingerichtet und vorgesehen, gasförmiges Medium in einem ersten Schritt bei einem ersten Druck aus dem Speichermodul bereitzustellen und in einem zweiten Schritt gasförmiges Medium auf einen zweiten Druck mit dem Kompressionsmodul zu komprimieren und bereitzustellen, wobei der zweite Druck höher ist als der erste Druck. Für das Bereitstellen unterschiedlicher Druckniveaus kann das Kompressionsmodul beispielsweise Vor- und Nachverdichter, mehrere Kompressionsstufen oder eine Kombination aus Vorverdichter und einem Nachverdichter mit mehreren Kompressionsstufen aufweisen. Das Bereitstellen des gasförmigen Mediums bei einem ersten Druck (beispielsweise 350 bar oder 500 bar) kann beispielsweise ein schnelles Betanken bis zu diesem Druck ermöglichen. Bei Bedarf eines höheren Druckes als dem ersten Druck kann in dieser Ausgestaltung die Betankung zunächst bis zu dem ersten Druck erfolgen und danach die restliche Betankung bis zu dem zweiten Druck (beispielsweise 700 bar oder 1000 bar). Das Bereitstellen unterschiedlicher Druckniveaus kann außerdem eine Betankung je nach gewünschtem Druckniveau ermöglichen.
Grundsätzlich kann die Vorrichtung dazu eingerichtet und vorgesehen sein, gasförmiges Medium in einer Vielzahl von gestaffelten Druckniveaus bereitzustellen. Alternativ oder zusätzlich zu der Bereitstellung eines zweiten und/oder weiteren Druckniveaus durch das Kompressionsmodul gemäß der vorangegangenen Ausgestaltung kann das Speichermodul dazu eingerichtet und vorgesehen sein, gasförmiges Medium in unterschiedlichen Druckniveaus bereitzustellen. Das Bereitstellen insbesondere gestaffelter Druckniveaus kann eine Kaskadenbefüllung ermöglichen. Beispielsweise kann das gasförmige Medium bei einem Druck von 200, 500, 700 und 1000 bar zur Verfügung gestellt werden. Das gasförmige Medium kann hierbei in gestaffelten Druckniveaus von einer einzigen Entnahmevorrichtung eines Betankungsmoduls entnommen werden oder es können mindestens zwei Entnahmevorrichtungen vorgesehen sein, die gasförmiges Medium mit unterschiedlichen Drücken zur Verfügung stellen. Konkret kann eine erste Entnahmevorrichtung beispielsweise zur Befüllung von Personenkraftwagen mit 700 bar und eine zweite Entnahmevorrichtung zur Befüllung von Lastkraftwagen und Bussen mit 350 bar vorgesehen sein. Das Speichermodul kann je nach Bedarf eingerichtet und vorgesehen sein, um die gewünschten Anforderungen an unterschiedliche Druckniveaus zu erfüllen. Es kann beispielsweise eine oder mehrere Speichereinheiten mit unterschiedlichen Druckniveaus, wie 200, 500, 700 und 1000 bar, aufweisen.
In einer Ausgestaltung ist eine Messvorrichtung zur Messung eines Differenzdruckes zwischen zwei Abschnitten der Vorrichtung, die zur Aufnahme von gasförmigem Medium dienen, vorgesehen. Die zwei Abschnitte können beispielsweise zur Speicherung, zum Transport oder zur Komprimierung des gasförmigen Mediums dienen. Die Messung des Differenzdrucks kann eine Überwachung der Vorrichtung ermöglichen, um beispielsweise einen Verschleiß von Dichtungen frühzeitig zu erkennen. Gegebenenfalls kann der Referenzdruck über eine Fernüberwachung beispielsweise über ein globales Datennetzwerk überwacht werden.
In einer Ausgestaltung ist an einem Bodenelement der Einhausung zur Anordnung wenigstens eines der mindestens drei Module eine Schienenanordnung vorgesehen, an der das wenigstens eine der mindestens drei Module verschieblich lagerbar ist. Das wenigstens eine der mindestens drei Module kann an der Schienenanordnung fest montiert sein. Für Service- und Wartungszwecke kann das wenigstens eine der mindestens drei Module an der Schienenanordnung einschiebbar und ausziehbar sein.
Alternativ kann an dem Bodenelement zur Anordnung des wenigstens einen der mindestens drei Module eine ausziehbare Schlittenanordnung vorgesehen sein, an der das wenigstens eine der mindestens drei Module verschieblich lagerbar und/oder montiert ist sowie für Service- und Wartungszwecke einschiebbar und ausziehbar ist. Dazu kann die Schlittenanordnung einen relativ zum Bodenelement verschieblich gelagerten Schlitten aufweisen, an dem das wenigstens eine Modul angeordnet sein kann.
Grundsätzlich kann wenigstens ein erstes der mindestens drei Module über die Schienenanordnung und wenigstens ein zweites der mindestens drei Module an der Schlittenanordnung an dem Bodenelement gelagert sein.
Das wenigstens eine der mindestens drei Module kann insbesondere im zweiten Modulraum angeordnet sein. Beispielsweise kann das wenigstens eine der mindestens drei Module entlang der Schienenanordnung in einen der Modulräume hinein oder aus dem Modulraum hinaus verschoben werden. Zusätzlich oder alternativ kann die Schienenanordnung und/oder die Schlittenanordnung dazu eingerichtet und vorgesehen sein, dass das wenigstens eine Modul daran in einer beliebigen Position festlegbar ist. Das Vorsehen der Schienenanordnung und/oder Schlittenanordnung kann ein einfaches Montieren und Demontieren der Vorrichtung ermöglichen, was Service- und Wartungszeiten und -kosten erheblich reduzieren kann. Insbesondere kann das wenigstens eine der mindestens drei Module eines der übrigen Module in dem zweiten Modulraum sein.
In einer weiteren Ausgestaltung weist wenigstens eines der mindestens drei Module mindestens eine Modulkomponente und eine Rahmenanordnung auf, an der die mindestens eine Modulkomponente angeordnet ist. Insbesondere können mehrere Modulkomponenten des wenigstens einen Moduls an der Rahmenanordnung angeordnet sein. Das Antriebsmodul kann beispielsweise mindestens einen Antriebszylinder als Modulkomponente aufweisen. Der mindestens eine Antriebszylinder kann an einer Rahmenanordnung des Antriebsmoduls angeordnet sein. Das Vorsehen der Rahmenanordnung kann ein einfaches Montieren und Demontieren der Vorrichtung ermöglichen, weil das wenigstens eine der mindestens drei Module auf einfache Weise mit der mindestens einen Modulkomponente an der Rahmenanordnung, also als Ganzes, entnommen werden kann.
In einer Ausgestaltung ist die Rahmenanordnung dazu eingerichtet und vorgesehen, an der Schienen- und/oder Schlittenanordnung anordbar zu sein. Das wenigstens eine Modul kann somit, insbesondere im zweiten Modulraum, über seine Rahmenanordnung an der Schienen- und/oder an der Schlittenanordnung anordbar sein. Mit anderen Worten kann das zumindest eine der übrigen Module in einer Ausgestaltung mindestens eine oder eine Vielzahl von Modulkomponenten und eine Rahmenanordnung aufweisen, an der die mindestens eine Modulkomponente oder die Vielzahl von Modulkomponenten angeordnet ist/sind, und an einer Schienen- und/oder Schlittenanordnung in dem zweiten Modulraum angeordnet sein, so dass das zumindest eine der übrigen Module besonders leicht austauschbar ist. Eine derartige Ausgestaltung kann beispielsweise den Vorteil haben, dass Module, die in dem zweiten Modulraum angeordnet sind und in denen im Betrieb der Vorrichtung kein komprimiertes gasförmiges Medium enthalten ist, leicht ausgetauscht werden können. Bei Modulen, die in dem ersten Modulraum angeordnet sind, kann ein besonders leichter Austausch unter Umständen nicht erforderlich sein, so dass diese kostengünstig ohne Schienen- und/oder Schlittenanordnung und Rahmenanordnung, mit ihren Modulkomponenten direkt an dem Bodenelement der Einhausung angeordnet sein können.
Der der Erfindung zugrunde liegende Gedanke soll nachfolgend anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. Es zeigen:

1 eine Draufsicht auf eine Vorrichtung zur Erzeugung, Kompression und Speicherung eines gasförmigen Mediums und
2 eine Seitenansicht einer Vorrichtung mit Kühlmodul.

1 zeigt eine Draufsicht auf eine Vorrichtung 1 zur Erzeugung, Kompression und Speicherung eines gasförmigen Mediums mit acht Modulen 21...26, die in einer gemeinsamen Einhausung 10 angeordnet sind. Die Einhausung 10 weist im Innern Trennwände auf, die derartig angeordnet sind, dass mehrere Module jeweils in einem eigenen Modulraum 11, 12, 13, 14, 15, 16 angeordnet sind.
In einem ersten Modulraum 11 ist ein Kompressionsmodul 21 zur Kompression des gasförmigen Mediums, ein Speichermodul 23 und ein Gasflussregelmodul 231 angeordnet. Das Kompressionsmodul 21 kann beispielsweise mindestens einen Kompressionszylinder aufweisen, wie er in der Druckschrift DE 10 2018 109 443 B4 beschrieben ist. Das Kompressionsmodul 21 kann grundsätzlich einen Vor- und einen Nachverdichter aufweisen, wobei das gasförmige Medium zunächst mit dem Vorverdichter komprimiert und danach mit dem Nachverdichter weiter komprimiert werden kann. Das Gasflussregelmodul 231 dient zur Regelung des Gasflusses zumindest innerhalb des Kompressionsmoduls 21, innerhalb des Speichermoduls 23 und zwischen dem Kompressionsmodul 21 und dem Speichermodul 23. Bei den drei genannten Modulen kann das Risiko bestehen, dass eine Konzentration des gasförmigen Mediums in der Umgebungsluft um die Module erhöht ist, sodass es günstig ist, die Module in einem abgeschlossenen ersten Modulraum 11 zusammenzufassen, um das gasförmige Medium sicher einzudämmen.
In einem zweiten Modulraum 12 ist ein Antriebsmodul 22 angeordnet, mit dem das Kompressionsmodul 21 antreibbar ist. Beispielsweise kann das Antriebsmodul 22 ein Hydraulikaggregat aufweisen, mit dem das Kompressionsmodul 21 periodisch mit einem Hydraulikfluid beaufschlagbar ist. Insbesondere kann das Antriebsmodul 22 mindestens einen Antriebszylinder aufweisen, wie er in der Druckschrift DE 10 2018 109 443 B4 beschrieben ist. Innerhalb des zweiten Modulraums 12 ist das Antriebsmodul 22 abgegrenzt von dem Kompressionsmodul 21, dem Speichermodul 23 und dem Gasflussregelmodul 231 angeordnet, so dass eine Wartung und/oder ein Austausch sicher vorgenommen werden kann.
Der erste Modulraum 11 ist von dem zweiten Modulraum 12 durch eine erste Trennwand 101, die entlang einer Längsachse der Einhausung 10 angeordnet ist und eine zweite Trennwand 102, die entlang einer Querachse der Einhausung 10 angeordnet ist, getrennt. Weitere Trennwände 103, 104, die entlang der Querachse der Einhausung 10 angeordnet sind, dienen zur Ausbildung weiterer Modulräume 13... 16 zusammen mit der ersten Trennwand 101.
In einem dritten Modulraum 13 ist ein Elektrolysemodul 24 angeordnet, mit dem Wasserstoff als gasförmiges Medium aus Wasser mittels Elektrolyse erzeugt werden kann. Das Elektrolysemodul 24 ist zur Aufnahme von Wasser und zur Wasseraufbereitung eingerichtet und vorgesehen. In dem dritten Modulraum 13 kann eine Konzentration des gasförmigen Mediums in der Umgebungsluft erhöht sein, sodass es günstig ist, dieses Modul getrennt von einem Elektrolysesteuermodul 241 in einem vierten Modulraum 14 anzuordnen. Das Elektrolysesteuermodul 241 kann somit sicher und unabhängig von dem Elektrolysemodul 24 gewartet und/oder ausgetauscht werden. Dem Elektrolysemodul 24 wird Wasser für den Prozess der Elektrolyse von einem Hilfsmodul 26 in einem fünften Modulraum 15 zur Verfügung gestellt. Ebenso kann das Wasser von einer anderen Quelle her aufgenommen werden. Au ßerdem kann das Elektrolysemodul 24 dazu eingerichtet und vorgesehen sein, den erzeugten Wasserstoff zu reinigen und zu trocknen.
In einem sechsten Modulraum 16 ist ein Steuerungsmodul 25 angeordnet, das dazu eingerichtet und vorgesehen ist, mindestens ein Ventil der Vorrichtung 1, das Kompressionsmodul 21 und/oder das Antriebsmodul 22 zu steuern. Zur Steuerung des mindestens einen Ventils kann das Steuerungsmodul 25 ein gasförmiges Steuermedium (beispielsweise Steuerluft) nutzen, die von dem Hilfsmodul 26 zur Verfügung gestellt wird. Grundsätzlich kann das Steuerungsmodul 25 dazu eingerichtet und vorgesehen sein, die Vorrichtung mit den mindestens drei Modulen (21...26) zu steuern, was insbesondere eine Regelung eines Flusses des gasförmigen Mediums zwischen den mindestens drei Modulen (21 ...26) umfasst.
Die Anordnung der Module zueinander ist grundsätzlich beliebig. Jedoch kann es von Vorteil sein, das Steuerungsmodul 25, in dem sechsten Modulraum 16 anzuordnen, der an den fünften Modulraum 15 angrenzt, in dem das Hilfsmodul 26 angeordnet ist, weil das Hilfsmodul 26 das gasförmige Steuermedium für die Steuerung des mindestens ein Ventils für das Steuerungsmodul 25 zur Verfügung stellt. Es kann auch von Vorteil sein, das Elektrolysesteuermodul 241 in dem vierten Modulraum 14 anzuordnen, der an den dritten Modulraum 13 angrenzt, weil somit die Steuerungstechnik für die Elektrolyse möglichst nah an dem Elektrolysemodul 24 angeordnet ist. Ebenso kann es von Vorteil sein, dass Antriebsmodul 22 in dem zweiten Modulraum 12 anzuordnen, der an den ersten Modulraum 11 angrenzt, weil somit ein kurzer Verbindungsweg zwischen dem Antriebsmodul 22 und dem Kompressionsmodul 21 ermöglicht wird, über den das ein Antriebsfluid übertragen werden kann. Ein weiterer Vorteil der dargestellten Anordnung ist, dass das gasförmige Medium von der Erzeugung im dritten Modulraum 13 zur Kompression im Kompressionsmodul 21, zur Verteilung im Gasflussregelmodul 231 und schließlich zur Speicherung im Speichermodul 23 im ersten Modulraum 11 auf einem besonders kurzen Transportweg durch die Vorrichtung 1 hindurch geleitet werden kann. Dadurch kann ein Verlust des (komprimierten) gasförmigen Mediums, der über lange Verbindungswege auftreten kann, besonders gering gehalten werden.
2 zeigt eine Seitenansicht der Vorrichtung 1 mit einer Einhausung 10 und einem Kühlmodul 3. Das Kühlmodul 3 kann Abwärme, die dem gasförmigen Medium entzogen wird abführen. Zudem kann das Kühlmodul 3 zur Kühlung des Elektrolysemoduls 24 genutzt werden, wenn die Vorrichtung 1 ein Elektrolysemodul 24 aufweist. Das Kühlmodul 3 ist an einem Dachelement 105 der Einhausung 10 angeordnet. Beispielsweise kann das Kühlmodul 3 an dem Dachelement 105 angeflanscht sein, so dass es leicht zu montieren und zu entfernen ist. Weitere Elemente, wie Dachrahmen und Dachaufbauten, können ebenfalls an dem Dachelement 105 anflanschbar sein. Insbesondere zusammen mit Modulen 21 ...26, die über eine beispielhaft eingezeichnete Rahmenanordnung 5 an einer Schienenanordnung 4 gelagert sind, kann so eine auf einfache Weise montierbare Vorrichtung 1 geschaffen werden. Eine solche Vorrichtung 1 ist zudem auch auf einfache Weise demontierbar, so dass sie leicht räumlich verlagerbar ist.
An der Einhausung 10 ist zudem ein Betankungsmodul 6 zur Entnahme des gasförmigen Mediums angeordnet. Das Betankungsmodul 6 ist optional. Es kann ebenso innerhalb der Einhausung 10 angeordnet sein, wobei es dann von außen zugänglich ist, so dass das gasförmige Medium entnommen werden kann.
Au ßerdem ist an der Einhausung 10 ein Fernfüllmodul 7 vorgesehen, das mit gasförmigem Medium (beispielsweise durch Anlieferung von einem Tankfahrzeug) befüllbar ist und das dazu eingerichtet und vorgesehen ist, das gasförmige Medium dem Kompressionsmodul 21 zur Verfügung zu stellen. Das Fernfüllmodul 7 ist optional. Es kann ebenso innerhalb der Einhausung 10 angeordnet sein, wobei es dann von außen zugänglich ist, so dass das gasförmige Medium eingefüllt werden kann.
Bezugszeichenliste

1: Vorrichtung
10: Einhausung
100: Bodenelement
101, 102, 103, 104: Trennwand
105: Dachelement
11, 12, 13, 14, 15, 16: Modulraum
21: Kompressionsmodul
22: Antriebsmodul
220: Antriebszylinder
23: Speichermodul
231: Gasflussregelmodul
24: Elektrolysemodul
241: Elektrolysesteuermodul
25: Steuerungsmodul
26: Hilfsmodul
3: Kühlmodul
4: Schienenanordnung
5: Rahmenanordnung
6: Betankungsmodul
7: Fernfüllmodul

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102018109443 B4 [0032, 0033]

Claims

Vorrichtung (1) zur Kompression und Speicherung eines gasförmigen Mediums, mit mindestens drei Modulen (21...26), von denen ein Kompressionsmodul (21) zur Kompression des gasförmigen Mediums, ein Antriebsmodul (22) zum Antrieb des Kompressionsmoduls (21) und ein Speichermodul (23) zur Speicherung des komprimierten gasförmigen Mediums vorgesehen ist, wobei die mindestens drei Module (21...26) in einer gemeinsamen Einhausung (10) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Einhausung (10) im Innern Trennwände (102...104) aufweist, die derartig angeordnet sind, dass zumindest eines der Module in einem ersten Modulraum (11) und zumindest eines der übrigen Module in einem zweiten Modulraum (12) angeordnet ist.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Elektrolysemodul (24) zur Erzeugung von gasförmigem Medium in Form von Wasserstoff durch Elektrolyse und/oder ein Steuerungsmodul (25) zur Steuerung der Vorrichtung (1) in der Einhausung (10) angeordnet ist.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerungsmodul (25) dazu eingerichtet und vorgesehen ist, mindestens ein Ventil der Vorrichtung (1), das Kompressionsmodul (21) und/oder das Antriebsmodul (22) zu steuern.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass an oder in der gemeinsamen Einhausung (10) ein Betankungsmodul (6) zur Entnahme des gasförmigen Mediums und/oder ein Kühlmodul (3) angeordnet ist.
Vorrichtung (1) nach eine der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei der Module (21, 22, 23, 231, 24, 26) über Verbindungsleitungen zum Transport des gasförmigen Mediums oder zum Transport eines Antriebsfluids zwischen den Modulen innerhalb der Einhausung (10) verbunden sind.
Vorrichtung (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Speichermodul (23) mindestens zwei Speichereinheiten zur Speicherung des gasförmigen Mediums mit unterschiedlichen Drücken aufweist.
Vorrichtung (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) dazu eingerichtet und vorgesehen ist, gasförmiges Medium in einem ersten Schritt bei einem ersten Druck aus dem Speichermodul (23) bereitzustellen und in einem zweiten Schritt gasförmiges Medium auf einen zweiten Druck mit dem Kompressionsmodul (21) zu komprimieren und bereitzustellen, wobei der zweite Druck höher ist als der erste Druck.
Vorrichtung (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Messvorrichtung zur Messung eines Differenzdruckes zwischen zwei Abschnitten der Vorrichtung (1), die zur Aufnahme von gasförmigem Mediums dienen.
Vorrichtung (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an einem Bodenelement (100) der Einhausung (10) zur Anordnung wenigstens eines der mindestens drei Module (21...26) eine Schienenanordnung (4) vorgesehen ist, an der das wenigstens eine der mindestens drei Module (21...26) verschieblich lagerbar ist, wobei das wenigstens eine der mindestens drei Module (21...26) insbesondere im zweiten Modulraum (12) angeordnet ist.
Vorrichtung (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eines der mindestens drei Module (21...26) mindestens eine Modulkomponente (220) und eine Rahmenanordnung (5) aufweist, an der die mindestens eine Modulkomponente (220) des Moduls (21 ...26) angeordnet ist.