DE102022208513A1 - Storage system for storing hydrogen and manufacturing process for its production - Google Patents

Storage system for storing hydrogen and manufacturing process for its production Download PDF

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DE102022208513A1
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Inventor
Christian Kuhnert
Birgit Lenz
Stefan Kieferle
Markus Strasser
Nicolas Wussler
Martin Schwab
Sonny Tran
Christian Schugger
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    • 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
    • F17C13/00—Details of vessels or of the filling or discharging of vessels

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Abstract

Die vorgestellte Erfindung betrifft ein Speichersystem (100) zum Speichern von Wasserstoff. Das Speichersystem (100) umfasst einen ersten Speicher (101), mindestens einen weiteren Speicher (103), eine zentrale Füllschnittstelle (107), einen ersten Versorgungspfad (105), der den ersten Speicher (101) mit der Füllschnittstelle (107) verbindet und mindestens einen weiteren Versorgungspfad (109), der den mindestens einen weiteren Speicher (103) mit der Füllschnittstelle (107) verbindet, wobei ein Speichervolumen des ersten Speichers (101) sich von einem Speichervolumen des mindestens einen weiteren Speichers (103) unterscheidet, wobei der erste Versorgungspfad (105) dazu konfiguriert ist, einen ersten Massenstrom zu dem ersten Speicher (101) zu leiten, der proportional zu dem Speichervolumen des ersten Speichers (101) ist, und wobei der mindestens eine weitere Versorgungspfad (109) dazu konfiguriert ist, mindestens einen weiteren Massenstrom zu dem mindestens einen weiteren Speicher (103) zu leiten, der proportional zu dem Speichervolumen des mindestens einen weiteren Speichers (103) ist.The invention presented relates to a storage system (100) for storing hydrogen. The storage system (100) comprises a first memory (101), at least one further memory (103), a central filling interface (107), a first supply path (105) which connects the first memory (101) to the filling interface (107) and at least one further supply path (109) which connects the at least one further memory (103) to the filling interface (107), wherein a storage volume of the first memory (101) differs from a storage volume of the at least one further memory (103), wherein the first supply path (105) is configured to direct a first mass flow to the first memory (101), which is proportional to the storage volume of the first memory (101), and wherein the at least one further supply path (109) is configured to do so, at least to direct a further mass flow to the at least one further memory (103), which is proportional to the storage volume of the at least one further memory (103).

Description

Die vorgestellte Erfindung betrifft ein Speichersystem zum Speichern von Wasserstoff und ein Herstellungsverfahren zur Herstellung eines Speichersystems zum Speichern von Wasserstoff.The invention presented relates to a storage system for storing hydrogen and a manufacturing method for producing a storage system for storing hydrogen.

Stand der TechnikState of the art

Speichersysteme zum Speichern von Wasserstoff für bspw. Brennstoffzellensysteme, die in beengten Bauräumen, wie bspw. in einem Fahrzeug angeordnet werden, umfassen in der Regel Speicher in verschiedenen Größen mit entsprechenden unterschiedlichen Speichervolumina.Storage systems for storing hydrogen for, for example, fuel cell systems that are arranged in confined spaces, such as in a vehicle, usually include storage systems of different sizes with corresponding different storage volumes.

Beim Befüllen bzw. Betanken von Speichersystem mit Speichern unterschiedlicher Größe kommt es häufig zu Situationen, in denen ein jeweilig kleinster Speicher bereits vollständig gefüllt ist und ein jeweilig größerer Speicher noch befüllt wird. Entsprechend kann es bei einem nicht vollständigen Befüllungsvorgang zu Situationen kommen, in denen ein Speicher voll und ein weiterer Speicher nur teilweise gefüllt ist, sodass eine Beurteilung eines Füllstands des Speichersystems nur schwer bzw. ungenau möglich ist.When filling or refueling storage systems with stores of different sizes, situations often arise in which the smallest store is already completely filled and a larger store is still being filled. Accordingly, if the filling process is not complete, situations can arise in which one storage is full and another storage is only partially filled, so that it is difficult or inaccurate to assess the filling level of the storage system.

Weiterhin ergeben sich durch unterschiedliches Befüllungsverhalten verschiedener Speicher eines Speichersystems Probleme, da eine Zeit zum Befüllen des Speichersystems nicht minimal ist oder lediglich eine teilweise Füllung bei einer vorgegebenen Befüllungsdauer erreicht wird.Furthermore, problems arise due to different filling behavior of different stores of a storage system, since the time required to fill the storage system is not minimal or only partial filling is achieved for a given filling time.

Ferner können sich durch unterschiedlich gefüllte Speicher Probleme durch funktionale Einschränkungen, wie bspw. eine verlängerte Startbereitschaftszeit aufgrund von verzögerten Öffnungszeiten von Ventilen der verschiedenen Speicher ergeben.Furthermore, differently filled stores can cause problems due to functional limitations, such as an extended start-up time due to delayed opening times of valves in the various stores.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Im Rahmen der vorgestellten Erfindung werden ein Speichersystem und ein Herstellungsverfahren zum Herstellen des Speichersystems vorgestellt. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Speichersystem und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann.As part of the presented invention, a storage system and a manufacturing method for producing the storage system are presented. Further features and details of the invention emerge from the respective subclaims, the description and the drawings. Features and details that are described in connection with the manufacturing method according to the invention naturally also apply in connection with the storage system according to the invention and vice versa, so that reference is or can always be made to each other with regard to the disclosure of the individual aspects of the invention.

Die vorgestellte Erfindung dient insbesondere dazu, ein Speichersystem für Wasserstoff bereitzustellen, dass schnell zu befüllen ist.The invention presented serves in particular to provide a storage system for hydrogen that can be filled quickly.

Es wird somit gemäß einem ersten Aspekt der vorgestellten Erfindung ein Speichersystem zum Speichern von Wasserstoff vorgestellt. Das Speichersystem umfasst einen ersten Speicher, mindestens einen weiteren Speicher, eine zentrale Füllschnittstelle, einen ersten Versorgungspfad, der den ersten Speicher mit der Füllschnittstelle verbindet und mindestens einen weiteren Versorgungspfad, der den mindestens einen weiteren Speicher mit der Füllschnittstelle verbindet.According to a first aspect of the presented invention, a storage system for storing hydrogen is therefore presented. The memory system includes a first memory, at least one further memory, a central filling interface, a first supply path that connects the first memory to the filling interface and at least one further supply path that connects the at least one further memory to the filling interface.

Ein Speichervolumen des ersten Speichers unterscheidet sich von einem Speichervolumen des mindestens einen weiteren Speichers, wobei der erste Versorgungspfad dazu konfiguriert ist, einen ersten Massenstrom zu dem ersten Speicher zu leiten, der proportional zu dem Speichervolumen des ersten Speichers ist, und der mindestens eine weitere Versorgungspfad dazu konfiguriert ist, mindestens einen weiteren Massenstrom zu dem mindestens einen weiteren Speicher zu leiten, der proportional zu dem Speichervolumen des mindestens einen weiteren Speichers ist.A storage volume of the first storage differs from a storage volume of the at least one further storage, wherein the first supply path is configured to direct a first mass flow to the first storage that is proportional to the storage volume of the first storage, and the at least one further supply path is configured to direct at least one further mass flow to the at least one further memory, which is proportional to the storage volume of the at least one further memory.

Unter einem Speicher ist im Kontext der vorgestellten Erfindung ein Fluidspeicher zum Speichern von Wasserstoff zu verstehen. Ein Speicher kann bspw. eine Druckgasflasche bzw. ein Druckgastank sein.In the context of the invention presented, a storage means a fluid storage for storing hydrogen. A storage device can be, for example, a compressed gas bottle or a compressed gas tank.

Unter einem Versorgungspfad ist im Kontext der vorgestellten Erfindung eine fluidleitende Verbindung eines Speichers mit einer Füllschnittstelle zu verstehen. Ein Versorgungspfad umfasst daher eine Anzahl Leitungen zum Leiten eines durch die Füllschnittstelle bereitzustellenden Wasserstoffstroms und, optional, eine Anzahl Drosseln, wie bspw. Ventile zum Drosseln bzw. Reduzieren eines durch die Leitungen strömenden Massenstroms.In the context of the presented invention, a supply path is to be understood as a fluid-conducting connection of a memory with a filling interface. A supply path therefore includes a number of lines for conducting a hydrogen stream to be provided through the filling interface and, optionally, a number of throttles, such as valves for throttling or reducing a mass flow flowing through the lines.

Die vorgestellte Erfindung basiert auf dem Prinzip, dass unterschiedliche große Speicher eines Speichersystems bei einem Befüllungsvorgang mit unterschiedlichen starken Massenströmen befüllt werden, sodass die unterschiedlich großen Speicher sich zeitgleich bzw. gleichmäßig füllen.The invention presented is based on the principle that different sized stores of a storage system are filled with different mass flows during a filling process, so that the different sized stores fill at the same time or evenly.

Zum Einstellen eines einem jeweiligen Speicher zugeführten Massenstroms ist ein dem jeweiligen Speicher zugeordneter Versorgungspfad proportional zu dem Speichervolumen des jeweiligen Speichers ausgestaltet. Dies bedeutet, dass der jeweilige Versorgungspfad bei einem Befüllungsvorgang einen Massenstrom bedingt, der sich proportional zu einem Speichervolumen des jeweiligen Speichers verhält. Insbesondere ist der Durchmesser des jeweiligen Versorgungspfads, d. h., der Durchmesser der Leitungen eines jeweiligen Versorgungspfads, proportional zu einem Speichervolumen des jeweiligen Speichers. Je größer das Speichervolumen eines Speichers, je größer die Summe der Durchmesser der Leitungen des Versorgungspfads für diesen Speicher. Entsprechend werden größere Speicher bzw. Speicher mit größerem Speichervolumen schneller befüllt als kleinere Speicher bzw. Speicher mit kleinerem Speichervolumen, sodass sich ein Befüllungsverhalten verschieden großer Speicher angleicht und die verschiedenen Speicher sich gleichzeitig und mit einer gleichen Füllungsrate füllen.In order to set a mass flow supplied to a respective memory, a supply path assigned to the respective memory is designed to be proportional to the storage volume of the respective memory. This means that the respective supply path during a filling process requires a mass flow that is proportional to a storage volume of the respective storage device. In particular, the diameter of the respective supply path, ie, the diameter of the lines of a respective supply path, proportional to a storage volume of the respective storage. The larger the storage volume of a storage device, the larger the sum of the diameters of the lines of the supply path for this storage device. Accordingly, larger stores or stores with larger storage volumes are filled more quickly than smaller stores or stores with smaller storage volumes, so that filling behavior of different sized stores is equalized and the different stores fill at the same time and at the same filling rate.

Es kann vorgesehen sein, dass der erste Versorgungspfad ein erstes Speicherventil umfasst, und der mindestens eine weitere Versorgungspfad mindestens ein weiteres Speicherventil umfasst, wobei das erste Speicherventil dazu konfiguriert ist, den Massenstrom des ersten Versorgungspfads in Abhängigkeit des Speichervolumens des ersten Speichers einzustellen, und wobei das mindestens eine weitere Speicherventil dazu konfiguriert ist, den Massenstrom des mindestens einen weiteren Versorgungspfads in Abhängigkeit des Speichervolumens des mindestens einen weiteren Speichers einzustellen.It can be provided that the first supply path comprises a first storage valve, and the at least one further supply path comprises at least one further storage valve, wherein the first storage valve is configured to adjust the mass flow of the first supply path depending on the storage volume of the first storage, and where the at least one further storage valve is configured to adjust the mass flow of the at least one further supply path depending on the storage volume of the at least one further storage.

Mittels eines Speicherventils kann ein durch einen Versorgungspfad strömender Massenstrom gedrosselt und entsprechend eingestellt werden. Entsprechend ermöglicht die Verwendung eines Speicherventils zum Einstellen eines speicherspezifischen Massenstroms die Verwendung gleicher Leitungen, d.h. jeweilige Leitungen mit gleichem Querschnitt bzw. gleicher Länge für verschieden große Speicher.Using a storage valve, a mass flow flowing through a supply path can be throttled and adjusted accordingly. Accordingly, the use of a storage valve to set a storage-specific mass flow enables the use of the same lines, i.e. respective lines with the same cross section or the same length for different sized storage devices.

Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass der erste Speicher einen Füllstandssensor umfasst und der mindestens eine weitere Speicher einen Füllstandssensor umfasst, und das Speichersystem weiterhin eine Recheneinheit umfasst, wobei die Recheneinheit dazu konfiguriert ist, das Speichervolumen des ersten Speichers anhand von durch den Füllstandssensor ermittelten Messwerten dynamisch zu ermitteln, und die Recheneinheit weiterhin dazu konfiguriert ist, das Speichervolumen des mindestens einen weiteren Speichers anhand von durch den Füllstandssensor des mindestens einen weiteren Speichers ermittelten Messwerten dynamisch zu ermitteln.It can further be provided that the first memory comprises a fill level sensor and the at least one further memory comprises a fill level sensor, and the storage system further comprises a computing unit, wherein the computing unit is configured to calculate the storage volume of the first memory based on measured values determined by the fill level sensor to determine dynamically, and the computing unit is further configured to dynamically determine the storage volume of the at least one further memory based on measured values determined by the fill level sensor of the at least one further memory.

Durch Füllstandssensoren zum Erfassen eines aktuellen Füllstands eines jeweiligen Speichers kann ein noch zur Verfügung stehendes Speichervolumen bzw. ein Restspeichervolumen ermittelt werden. Da sich ein Restspeichervolumen bzw. in Abhängigkeit einer Temperatur des Speichersystems und/oder eines Verbrauchs eines mit dem Speichersystem gekoppelten Verbrauchers dynamisch ändert, können jeweilige durch Füllstandssensoren ermittelt Werte verwendet werden, um ein aktuelles Restspeichervolumen eines jeweiligen Speichers zu berechnen und einen dem Speicher zuzuführenden Massenstrom dynamisch anzupassen.A storage volume that is still available or a remaining storage volume can be determined using fill level sensors for detecting a current fill level of a respective storage device. Since a remaining storage volume changes dynamically or depending on a temperature of the storage system and/or a consumption of a consumer coupled to the storage system, respective values determined by fill level sensors can be used to calculate a current remaining storage volume of a respective storage and a mass flow to be supplied to the storage dynamically adapt.

Zum Anpassen eines einem jeweiligen Speicher zuzuführenden Massenstroms kann bspw. eine Drossel, insbesondere ein Ventil verwendet werden, das bspw. von einer Recheneinheit gesteuert wird. Dabei kann die Recheneinheit Teil der Drossel oder ein Steuergerät des Speichersystems bzw. eines das Speichersystem umfassenden Brennstoffzellensystems sein. Selbstverständlich eignen sich auch andere Stellelemente als Drossel, wie bspw. Schieber oder Klappen.To adjust a mass flow to be supplied to a respective storage device, a throttle, in particular a valve, can be used, which is controlled, for example, by a computing unit. The computing unit can be part of the throttle or a control device of the storage system or a fuel cell system comprising the storage system. Of course, other control elements are also suitable as throttles, such as slides or flaps.

Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass mindestens eine Größe der folgenden Liste an Größen des ersten Versorgungspfads proportional zu dem Speichervolumen des ersten Speichers ist, und mindestens eine Größe der folgenden Liste an Größen des mindestens einen weiteren Versorgungspfads proportional zu dem Speichervolumen des mindestens einen weiteren Speichers ist: Leitungslänge, Leitungsquerschnitt, Drosselwirkung im Bereich zwischen der Füllschnittstelle und dem ersten Speicher, Drosselwirkung im Bereich zwischen der Füllschnittstelle und dem zweiten Speicher.It can further be provided that at least one size of the following list of sizes of the first supply path is proportional to the storage volume of the first memory, and at least one size of the following list of sizes of the at least one further supply path is proportional to the storage volume of the at least one further memory is: line length, line cross section, throttling effect in the area between the filling interface and the first storage, throttling effect in the area between the filling interface and the second storage.

Durch eine speicherspezifische Leitungsgeometrie, d.h. Leitungen eines Versorgungspfads zum Versorgen eines jeweiligen Speichers, die einen spezifischen von einem Speichervolumen des Speichers abhängigen Querschnitt und/oder eine spezifische von dem Speichervolumen des Speichers abhängige Länge aufweisen, kann ein dem jeweiligen Speicher zugeführten Massenstrom exakt auf das Speichervolumen des jeweiligen Speichers eingestellt werden, sodass auf eine komplexe Steuerung zum Steuern einer variablen bzw. einstellbaren Drossel verzichtet werden kann.By means of a storage-specific line geometry, i.e. lines of a supply path for supplying a respective storage, which have a specific cross section dependent on a storage volume of the storage and/or a specific length depending on the storage volume of the storage, a mass flow supplied to the respective storage can be precisely tailored to the storage volume of the respective memory can be set, so that a complex control for controlling a variable or adjustable throttle can be dispensed with.

Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass der erste Versorgungspfad und/oder der mindestens eine weitere Versorgungspfad mindestens eine Drossel umfassen.It can further be provided that the first supply path and/or the at least one further supply path comprise at least one throttle.

Alternativ oder zusätzlich zu einer spezifischen Leitungsgeometrie kann eine spezifische Drossel, wie bspw. eine Lochscheibe, deren Loch einen spezifischen, exakt auf das Speichervolumen des jeweiligen Speichers abgestimmten Querschnitt aufweist, in die Leitungsgeometrie eingebracht werden.Alternatively or in addition to a specific line geometry, a specific throttle, such as a perforated disk, the hole of which has a specific cross-section that is precisely tailored to the storage volume of the respective store, can be introduced into the line geometry.

Insbesondere kann eine Drossel am Ausgang der zentralen Füllschnittstelle angeordnet seinIn particular, a throttle can be arranged at the output of the central filling interface

Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass ein Massenstromverhältnis eines durch den ersten Versorgungspfad maximal durchzuleitenden Massenstroms zu einem durch mindestens einen weiteren Versorgungspfad maximal durchzuleitenden Massenstrom einem Volumenverhältnis des Speichervolumens des ersten Speichers und des Speichervolumens des mindestens einen weiteren Speichers entspricht.It can further be provided that a mass flow ratio of a maximum mass flow to be passed through the first supply path to a maximum mass flow to be passed through at least one further supply path corresponds to a volume ratio of the storage volume of the first storage and the storage volume of the at least one further storage.

Für den Fall, dass ein Massenstromverhältnis einem Volumenverhältnis entspricht, befüllen sich die verschiedenen Speicher des vorgestellten Speichersystems automatisch proportional zueinander, d.h. mit einer gleichen Füllrate, sodass die verschiedenen Speicher des Speichersystems bei einem Befüllungsvorgang gleichmäßig befüllt werden und ein Füllstand der verschiedenen Speicher pro Speichervolumeneinheit für die verschiedenen Speicher identisch ist.In the event that a mass flow ratio corresponds to a volume ratio, the different storages of the storage system presented automatically fill in proportion to one another, i.e. with the same filling rate, so that the different storages of the storage system are filled evenly during a filling process and a fill level of the different storages per storage volume unit for the different memories are identical.

Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass bei einer Befüllung des Speichersystems ein Differenzdruck zwischen einem Druck an der Füllschnittstelle und einem Druck an einer Einlassöffnung des ersten Speichers einem Differenzdruck zwischen dem Druck an der Füllschnittstelle und einem Druck an einer Einlassöffnung des mindestens einen weiteren Speichers entspricht.It can further be provided that when the storage system is filled, a differential pressure between a pressure at the filling interface and a pressure at an inlet opening of the first storage corresponds to a differential pressure between the pressure at the filling interface and a pressure at an inlet opening of the at least one further storage.

Für den Fall, dass ein Differenzdruck in dem ersten Versorgungspfad einem Differenzdruck in dem mindestens einen weiteren Versorgungspfad entspricht, befüllen sich die verschiedenen Speicher des vorgestellten Speichersystems automatisch proportional zueinander, d.h. mit einer gleichen Füllrate, sodass die verschiedenen Speicher des Speichersystems bei einem Befüllungsvorgang gleichmäßig befüllt werden und ein Füllstand der verschiedenen Speicher pro Speichervolumeneinheit für die verschiedenen Speicher identisch ist.In the event that a differential pressure in the first supply path corresponds to a differential pressure in the at least one further supply path, the different stores of the storage system presented automatically fill in proportion to one another, i.e. with the same filling rate, so that the different stores of the storage system are filled evenly during a filling process and a fill level of the different storage units per storage volume unit is identical for the different storage units.

Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass der erste Speicher über den ersten Versorgungspfad und der mindestens eine weitere Speicher über den mindestens einen weiteren Versorgungspfad pneumatisch parallel an der Füllschnittstelle angeschlossen sind.It can further be provided that the first memory is connected pneumatically in parallel to the filling interface via the first supply path and the at least one further memory via the at least one further supply path.

Durch einen pneumatisch parallelen Anschluss der jeweiligen Speicher des vorgestellten Speichersystems an die Füllschnittstelle wird sichergestellt, dass die jeweiligen Speicher parallel, d.h. gleichzeitig durch die Füllschnittstelle mit Wasserstoff versorgt werden.A pneumatically parallel connection of the respective stores of the storage system presented to the filling interface ensures that the respective stores are supplied with hydrogen in parallel, i.e. simultaneously, through the filling interface.

Gemäß einem zweiten Aspekt betrifft die vorgestellte Erfindung ein Herstellungsverfahren zur Herstellung eines Speichersystems zum Speichern von Wasserstoff. Das Herstellungsverfahren umfasst das Verbinden eines ersten Speichers über einen ersten Versorgungspfad mit einer zentralen Füllschnittstelle und das Verbinden mindestens eines weiteren Speichers über mindestens einen weiteren Versorgungspfad mit der zentralen Füllschnittstelle, wobei ein Speichervolumen des ersten Speichers sich von einem Speichervolumen des mindestens einen weiteren Speichers unterscheidet.According to a second aspect, the presented invention relates to a manufacturing method for producing a storage system for storing hydrogen. The manufacturing method includes connecting a first memory via a first supply path to a central filling interface and connecting at least one further memory to the central filling interface via at least one further supply path, wherein a storage volume of the first memory differs from a storage volume of the at least one further memory.

Das Herstellungsverfahren umfasst ferner das Anpassen des ersten Versorgungspfads in Abhängigkeit des Speichervolumens des ersten Speichers und des mindestens einen weiteren Versorgungspfads in Abhängigkeit des Speichervolumens des mindestens einen weiteren Speichers derart, dass bei einer Befüllung der Füllschnittstelle mit einem Wasserstoffstrom der erste Speicher mit einer Füllrate befüllt wird, die einer Füllrate entspricht, mit der der weitere Speicher befüllt wird.The manufacturing method further includes adapting the first supply path depending on the storage volume of the first storage and the at least one further supply path depending on the storage volume of the at least one further storage such that when the filling interface is filled with a hydrogen stream, the first storage is filled with a filling rate , which corresponds to a filling rate at which the additional memory is filled.

Das vorgestellte Herstellungsverfahren basiert auf einem Anpassungsschritt, bei dem jeweilige Versorgungspfade des Speichersystems in Abhängigkeit des Speichervolumens jeweiliger Speicher angepasst, d.h. konstruiert bzw. geformt werden, sodass sich die Füllraten mit denen jeweilige Speicher des Speichersystems gefüllt werden, angleichen und die jeweiligen Speicher gleichzeitig voll werden denselben Füllungsverlauf über die Zeit hinweg zeigen. The manufacturing method presented is based on an adaptation step in which respective supply paths of the storage system are adapted, i.e. constructed or shaped, depending on the storage volume of the respective storage, so that the filling rates with which the respective storage of the storage system are filled are equalized and the respective storage becomes full at the same time show the same filling progression over time.

Es kann vorgesehen sein, dass das Anpassen durch Auswählen geeigneter Größen der folgenden Liste an Größen für den ersten Versorgungspfad und den mindestens einen weiteren Versorgungspfad erfolgt: Leitungslänge, Leitungsquerschnitt, Drosselwirkung, oder das Anpassen durch dynamisches Einstellen einer Drosselwirkung des ersten Versorgungspfads und/oder des mindestens einen weiteren Versorgungspfads mittels einer verstellbaren Drossel, insbesondere einem Ventil erfolgt.It can be provided that the adjustment is carried out by selecting suitable sizes from the following list of sizes for the first supply path and the at least one further supply path: line length, line cross section, throttling effect, or the adjustment by dynamically adjusting a throttling effect of the first supply path and/or the at least one further supply path takes place by means of an adjustable throttle, in particular a valve.

Die Anpassung eines jeweiligen Versorgungspfads an einen jeweiligen Speicher bzw. dessen Speichervolumen kann mathematisch bereits bei einer Planung bzw. Konstruktion des Speichersystems erfolgen oder physisch beim Zusammenbau des Speichersystems.The adaptation of a respective supply path to a respective storage or its storage volume can be done mathematically when planning or constructing the storage system or physically when assembling the storage system.

Bspw. kann ein jeweiliger Versorgungspfad eine Schnittstelle zum Anpassen eines durchströmbaren Massenstroms umfassen, wobei in die Schnittstelle bspw. Drosseln, insbesondere Lochscheiben einbringbar sind, um den Massenstrom einzustellen.For example, a respective supply path can comprise an interface for adjusting a mass flow through which flow can occur, with throttles, in particular perforated disks, being able to be inserted into the interface in order to adjust the mass flow.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.Further advantages, features and details of the invention emerge from the following description, in which exemplary embodiments of the invention are described in detail with reference to the drawings. The in The features mentioned in the claims and in the description may each be essential to the invention individually or in any combination.

Es zeigen:

  • 1 eine schematische Darstellung einer möglichen Ausgestaltung des vorgestellten Speichersystems,
  • 2 eine mögliche Ausgestaltung des vorgestellten Herstellungsverfahrens.
Show it:
  • 1 a schematic representation of a possible design of the storage system presented,
  • 2 a possible design of the presented manufacturing process.

Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the exemplary embodiments

In 1 ist ein Speichersystem 100 zum Speichern von Wasserstoff dargestellt. Das Speichersystem 100 umfasst einen ersten Speicher 101 und einen weiteren Speicher 103.In 1 a storage system 100 for storing hydrogen is shown. The storage system 100 includes a first memory 101 and a further memory 103.

Der erste Speicher 101 wird bei einem Befüllungsvorgang durch einen ersten Versorgungspfad 105 mit Wasserstoff aus einer Füllschnittstelle 107 versorgt.During a filling process, the first memory 101 is supplied with hydrogen from a filling interface 107 through a first supply path 105.

Der weitere Speicher 103 wird bei einem Befüllungsvorgang durch einen weiteren Versorgungspfad 109 mit Wasserstoff aus der Füllschnittstelle 107 versorgt.During a filling process, the further storage 103 is supplied with hydrogen from the filling interface 107 through a further supply path 109.

Der erste Speicher 101 hat ein geringeres Speichervolumen wie der weitere Speicher 103.The first memory 101 has a smaller storage volume than the further memory 103.

Um ein Befüllungsverhalten des ersten Speichers 101 und des weiteren Speichers 103 anzugleichen, sodass diese sich zeitgleich füllen, ist der erste Versorgungspfad 105 dazu konfiguriert, einen Massenstrom an den ersten Speicher 101 zu leiten, der proportional zu dem Speichervolumen des ersten Speichers 101 ist.In order to align the filling behavior of the first memory 101 and the further memory 103 so that they fill at the same time, the first supply path 105 is configured to direct a mass flow to the first memory 101, which is proportional to the storage volume of the first memory 101.

Entsprechend ist der weitere Versorgungspfad 109 dazu konfiguriert, einen Massenstrom an den weiteren Speicher 13 zu leiten, der proportional zu dem Speichervolumen des weiteren Speichers 103 ist. Dies bedeutet, dass der weitere Versorgungspfad 109 dazu konfiguriert ist, einen größeren Massenstrom zu leiten als der erste Versorgungspfad 105.Accordingly, the further supply path 109 is configured to direct a mass flow to the further memory 13, which is proportional to the storage volume of the further memory 103. This means that the further supply path 109 is configured to conduct a larger mass flow than the first supply path 105.

Die unterschiedliche Konfiguration des ersten Versorgungspfads 105 und des weiteren Versorgungspfads 109 wird vorliegend, exemplarisch, durch Drosseln in Form eines ersten Speicherventils 111 an dem ersten Speicher 101 und eines weiteren Speicherventils 113 an dem weiteren Speicher 103 erreicht. Dabei ist das erste Speicherventil 111 weiter geschlossen als das weitere Speicherventil 113, sodass ein durch den ersten Versorgungspfad 105 strömender Massenstrom geringer ist als ein durch den weiteren Versorgungspfad 109 strömender Massenstrom.The different configuration of the first supply path 105 and the further supply path 109 is achieved here, by way of example, by throttling in the form of a first storage valve 111 on the first storage 101 and a further storage valve 113 on the further storage 103. The first storage valve 111 is closed further than the further storage valve 113, so that a mass flow flowing through the first supply path 105 is lower than a mass flow flowing through the further supply path 109.

In 2 ist ein Herstellungsverfahren 200 dargestellt. Das Herstellungsverfahren 200 umfasst einen ersten Verbindungsschritt 201, bei dem ein erster Speicher über einen ersten Versorgungspfad mit einer zentralen Füllschnittstelle 107 verbunden wird, und einen zweiten Verbindungsschritt 203, bei dem mindesten ein weiterer Speicher über mindestens einen weiteren Versorgungspfad mit der zentralen Füllschnittstelle verbunden wird, wobei ein Speichervolumen des ersten Speichers sich von einem Speichervolumen des mindestens einen weiteren Speichers unterscheidet.In 2 a manufacturing process 200 is shown. The manufacturing method 200 includes a first connection step 201, in which a first memory is connected to a central filling interface 107 via a first supply path, and a second connection step 203, in which at least one further memory is connected to the central filling interface via at least one further supply path, wherein a storage volume of the first memory differs from a storage volume of the at least one further memory.

Das Herstellungsverfahren 200 umfasst ferner einen Anpassungsschritt 205, bei dem der erste Versorgungspfad in Abhängigkeit des Speichervolumens des ersten Speichers und der mindestens eine weitere Versorgungspfad in Abhängigkeit des Speichervolumens des mindestens einen weiteren Speichers derart, angepasst wird, dass bei einer Befüllung der Füllschnittstelle mit einem Wasserstoffstrom der erste Speicher mit einer Füllrate befüllt wird, die einer Füllrate entspricht, mit der der weitere Speicher befüllt wird.The manufacturing method 200 further includes an adaptation step 205, in which the first supply path is adapted depending on the storage volume of the first memory and the at least one further supply path is adapted depending on the storage volume of the at least one further memory in such a way that when the filling interface is filled with a hydrogen stream the first memory is filled with a fill rate that corresponds to a fill rate with which the further memory is filled.

Entsprechend ist ein prozentualer bzw. auf das Speichervolumen des ersten Speichers bezogener Füllstand des ersten Speichers stets gleich wie ein prozentualer Füllstand bzw. ein auf das Speichervolumen des weiteren Speichers bezogener Füllstand des weiteren Speichers.Correspondingly, a percentage fill level of the first memory or a fill level related to the storage volume of the first memory is always the same as a percentage fill level or a fill level of the further memory related to the storage volume of the further memory.

Claims (10)

Speichersystem (100) zum Speichern von Wasserstoff, wobei das Speichersystem (100) umfasst: - einen ersten Speicher (101), - mindestens einen weiteren Speicher (103), - eine zentrale Füllschnittstelle (107), - einen ersten Versorgungspfad (105), der den ersten Speicher (101) mit der Füllschnittstelle (107) verbindet, - mindestens einen weiteren Versorgungspfad (109), der den mindestens einen weiteren Speicher (103) mit der Füllschnittstelle (107) verbindet, wobei ein Speichervolumen des ersten Speichers (101) sich von einem Speichervolumen des mindestens einen weiteren Speichers (103) unterscheidet, wobei der erste Versorgungspfad (105) dazu konfiguriert ist, einen ersten Massenstrom zu dem ersten Speicher (101) zu leiten, der proportional zu dem Speichervolumen des ersten Speichers (101) ist, und wobei der mindestens eine weitere Versorgungspfad (109) dazu konfiguriert ist, mindestens einen weiteren Massenstrom zu dem mindestens einen weiteren Speicher (103) zu leiten, der proportional zu dem Speichervolumen des mindestens einen weiteren Speichers (103) ist.Storage system (100) for storing hydrogen, the storage system (100) comprising: - a first storage (101), - at least one further storage (103), - a central filling interface (107), - a first supply path (105), which connects the first memory (101) to the filling interface (107), - at least one further supply path (109) which connects the at least one further memory (103) to the filling interface (107), wherein a storage volume of the first memory (101) differs from a storage volume of the at least one further memory (103), wherein the first supply path (105) is configured to direct a first mass flow to the first memory (101), which is proportional to the storage volume of the first memory (101). , and wherein the at least one further supply path (109) is configured to supply at least one further mass flow to the at least one to conduct further memory (103), which is proportional to the storage volume of the at least one further memory (103). Speichersystem (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Massenstromverhältnis eines durch den ersten Versorgungspfad (105) maximal durchzuleitenden Massenstroms zu einem durch mindestens einen weiteren Versorgungspfad (109) maximal durchzuleitenden Massenstrom einem Volumenverhältnis des Speichervolumens des ersten Speichers (101) und des Speichervolumens des mindestens einen weiteren Speichers (103) entspricht.Storage system (100). Claim 1 , characterized in that a mass flow ratio of a maximum mass flow to be passed through the first supply path (105) to a maximum mass flow to be passed through at least one further supply path (109) corresponds to a volume ratio of the storage volume of the first memory (101) and the storage volume of the at least one further memory ( 103). Speichersystem (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Befüllung des Speichersystems (100) ein Differenzdruck zwischen einem Druck an der Füllschnittstelle (107) und einem Druck an einer Einlassöffnung des ersten Speichers (101) einem Differenzdruck zwischen dem Druck an der Füllschnittstelle (107) und einem Druck an einer Einlassöffnung des mindestens einen weiteren Speichers (103) entspricht.Storage system (100) according to one of the preceding claims, characterized in that when the storage system (100) is filled, a differential pressure between a pressure at the filling interface (107) and a pressure at an inlet opening of the first storage (101) is a differential pressure between the pressure at the filling interface (107) and a pressure at an inlet opening of the at least one further memory (103). Speichersystem (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Versorgungspfad (105) und/oder der mindestens eine weitere Versorgungspfad (109) mindestens eine Drossel umfassen.Storage system (100) according to one of the preceding claims, characterized in that the first supply path (105) and/or the at least one further supply path (109) comprise at least one throttle. Speichersystem (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Speicher über den ersten Versorgungspfad und der mindestens eine weitere Speicher über den mindestens einen weiteren Versorgungspfad pneumatisch parallel an der Füllschnittstelle angeschlossen sind.Storage system (100) according to one of the preceding claims, characterized in that the first storage via the first supply path and the at least one further storage via the at least one further supply path are pneumatically connected in parallel to the filling interface. Speichersystem (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Versorgungspfad (105) ein erstes Speicherventil (111) umfasst, und der mindestens eine weitere Versorgungspfad (109) mindestens ein weiteres Speicherventil (113) umfasst, wobei das erste Speicherventil (111) dazu konfiguriert ist, den Massenstrom des ersten Versorgungspfads (105) in Abhängigkeit des Speichervolumens des ersten Speichers (101) einzustellen, und wobei das mindestens eine weitere Speicherventil (113) dazu konfiguriert ist, den Massenstrom des mindestens einen weiteren Versorgungspfads (109) in Abhängigkeit des Speichervolumens des mindestens einen weiteren Speichers (103) einzustellen.Storage system (100) according to one of the preceding claims, characterized in that the first supply path (105) comprises a first storage valve (111), and the at least one further supply path (109) comprises at least one further storage valve (113), the first storage valve (111) is configured to adjust the mass flow of the first supply path (105) depending on the storage volume of the first storage (101), and wherein the at least one further storage valve (113) is configured to adjust the mass flow of the at least one further supply path (109 ) depending on the storage volume of the at least one further memory (103). Speichersystem (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Größe der folgenden Liste an Größen des ersten Versorgungspfads (105) proportional zu dem Speichervolumen des ersten Speichers (101) ist, und mindestens eine Größe der folgenden Liste an Größen des mindestens einen weiteren Versorgungspfads (109) proportional zu dem Speichervolumen des mindestens einen weiteren Speichers (103) ist: Leitungslänge, Leitungsquerschnitt, Drosselwirkung im Bereich zwischen der Füllschnittstelle (107) und dem ersten Speicher (101), Drosselwirkung im Bereich zwischen der Füllschnittstelle (107) und dem zweiten Speicher (103).Storage system (100) according to one of the preceding claims, characterized in that at least one size of the following list of sizes of the first supply path (105) is proportional to the storage volume of the first memory (101), and at least one size of the following list of sizes of the at least one further supply path (109) is proportional to the storage volume of the at least one further memory (103): line length, line cross section, throttling effect in the area between the filling interface (107) and the first memory (101), throttling effect in the area between the filling interface (107 ) and the second memory (103). Verfahren (200) zur Gestaltung eines Speichersystems (1009 zum Speichern von Wasserstoff, wobei das Herstellungsverfahren (200) umfasst: - Verbinden (201) eines ersten Speichers (101) über einen ersten Versorgungspfad (105) mit einer zentralen Füllschnittstelle (107), - Verbinden (203) mindestens eines weiteren Speichers (103) über mindestens einen weiteren Versorgungspfad (109) mit der zentralen Füllschnittstelle (107), wobei ein Speichervolumen des ersten Speichers (101) sich von einem Speichervolumen des mindestens einen weiteren Speichers (103) unterscheidet, und wobei das Herstellungsverfahren (200) ferner umfasst: - Anpassen (205) des ersten Versorgungspfads (105) in Abhängigkeit des Speichervolumens des ersten Speichers (101) und des mindestens einen weiteren Versorgungspfads (109) in Abhängigkeit des Speichervolumens des mindestens einen weiteren Speichers (103) derart, dass bei einer Befüllung der Füllschnittstelle (107) mit einem Wasserstoffstrom der erste Speicher (101) mit einer Füllrate befüllt wird, die einer Füllrate entspricht, mit der der weitere Speicher (103) befüllt wird.Method (200) for designing a storage system (1009 for storing hydrogen, wherein the manufacturing process (200) comprises: - connecting (201) a first memory (101) via a first supply path (105) to a central filling interface (107), - Connecting (203) at least one further memory (103) to the central filling interface (107) via at least one further supply path (109), wherein a storage volume of the first memory (101) differs from a storage volume of the at least one further memory (103), and wherein the manufacturing method (200) further comprises: - Adjusting (205) the first supply path (105) depending on the storage volume of the first memory (101) and the at least one further supply path (109) depending on the storage volume of the at least one further memory (103) in such a way that when the filling interface is filled (107) the first storage (101) is filled with a hydrogen stream at a filling rate which corresponds to a filling rate with which the further storage (103) is filled. Speichersystem (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Speicher (101) einen Füllstandssensor umfasst und der mindestens eine weitere Speicher (103) einen Füllstandssensor umfasst, und wobei das Speichersystem (100) eine Recheneinheit umfasst, wobei die Recheneinheit dazu konfiguriert ist, das Speichervolumen des ersten Speichers (101) anhand von durch den Füllstandssensor ermittelten Messwerten dynamisch zu ermitteln, und die Recheneinheit weiterhin dazu konfiguriert ist, das Speichervolumen des mindestens einen weiteren Speichers (103) anhand von durch den Füllstandssensor des mindestens einen weiteren Speichers (103) ermittelten Messwerten dynamisch zu ermitteln.Storage system (100) according to one of the preceding claims, characterized in that the first memory (101) comprises a fill level sensor and the at least one further memory (103) comprises a fill level sensor, and wherein the storage system (100) comprises a computing unit, wherein the computing unit is configured to dynamically determine the storage volume of the first memory (101) based on measured values determined by the level sensor, and the computing unit is further configured to determine the storage volume of the at least one further memory (103) based on the level sensor of the at least one further To dynamically determine the measured values determined in the memory (103). Herstellungsverfahren (200) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Anpassen (205) durch Auswählen geeigneter Größen der folgenden Liste an Größen für den ersten Versorgungspfad (105) und den mindestens einen weiteren Versorgungspfad (109) erfolgt: Leitungslänge, Leitungsquerschnitt, Drosselwirkung, oder das Anpassen (205) durch dynamisches Einstellen einer Drosselwirkung des ersten Versorgungspfads (105) und/oder des mindestens einen weiteren Versorgungspfads (109) mittels einer verstellbaren Drossel, insbesondere einem Ventil erfolgt.Manufacturing process (200). Claim 9 , characterized in that the adjustment (205) is carried out by selecting suitable variables from the following list of variables for the first supply path (105) and the at least one further supply path (109): line length, line cross section, throttling effect, or the adjustment (205) by dynamic adjustment of a throttling effect of the first supply path (105) and/or the at least one further supply path (109) takes place by means of an adjustable throttle, in particular a valve.
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