DE19730459A1 - Devices and methods for the isothermal refueling of natural gas vehicles with compressed natural gas CNG - Google Patents

Devices and methods for the isothermal refueling of natural gas vehicles with compressed natural gas CNG

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Abstract

The invention relates to a vehicle, comprising at least one pressurized gas container used as a vehicle tank to receive a pressurized gas fuel, specially natural gas or a gas rich in H2, to drive said vehicle, at least one intake orifice (115) for the gas fuel which is to be filled, said orifice being closed by a gastight valve. A heat sink is arranged in the pressurized gas container (102).

Description

Die betriebliche Praxis bei Tankvorgängen von Erdgasfahrzeugen zeigt, daß während des Tankvorganges die Temperatur des getankten Erdgases im Fahrzeugtank unkontrolliert an­ steigt. Nach Beendigung des Tankvorganges findet ein Temperaturausgleich mit der Umge­ bung statt, der in der Regel dazu führt, daß der Tank des Erdgasfahrzeuges zwar zulässig be­ füllt, aber nicht voll ist, wie von Meyer u. a. in gwf Gas/Erdgas, 138 (1997), ausgeführt. Der Füllstand ist außerdem von saisonalen Einflüssen abhängig. Eine Minderfüllung des Tanks schränkt den Aktionsradius von Erdgasfahrzeugen unnötig ein und ist somit ein Hindernis für die Verbreitung von Erdgasfahrzeugen, die aus ökologischen Gründen wünschenswert wäre. Durch eine Erhöhung des Betriebsdruckes der Erdgastankstelle und eine Verlängerung der Tankzeit auf mehr als drei Minuten kann dem Problem der Minderfüllung begegnet werden. Aus Gründen der Wirtschaftlichkeit sollten Erdgasfahrzeuge jedoch in kürzester Zeit vollge­ tankt werden, ohne die Erdgastankstelle mit sicherheitstechnisch bedenklichen Drücken betrei­ ben zu müssen. Um dieses Ziel zu erreichen, muß über die Weiterentwicklung der heutigen Technik nachgedacht werden.The operational practice for refueling natural gas vehicles shows that during the Fueling process the temperature of the fueled natural gas in the vehicle tank in an uncontrolled manner increases. After completion of the refueling process, the temperature is equalized with the reverse Exercise that usually leads to the tank of the natural gas vehicle being permitted fills, but is not full, as described by Meyer u. a. in gwf Gas / Erdgas, 138 (1997). Of the Level is also dependent on seasonal influences. An underfilling of the tank limits the range of action of natural gas vehicles unnecessarily and is therefore an obstacle for the spread of natural gas vehicles, which would be desirable for ecological reasons. By increasing the operating pressure of the natural gas filling station and extending the Tanking time of more than three minutes can be addressed by the problem of underfilling. For reasons of economy, however, natural gas vehicles should be completed in the shortest possible time be refueled without operating the natural gas filling station with safety-critical pressures need to practice. In order to achieve this goal, the development of today's must Technology to be considered.

Fig. 1 zeigt in einer Prinzipskizze eine Erdgastanksteile gemäß dem Stand der Technik (Meyer, s. o.). Fig. 1 shows in a schematic diagram a natural gas tank parts according to the prior art (Meyer, see above).

In Fig. 1 ist der Gasspeicher 1 der Erdgastankstelle 10 dargestellt, aus dem Erdgas durch eine Leitung 3 in den zu betankenden Fahrzeugbehälter 2 des Erdgasfahrzeuges strömt. Der Gas­ speicher 1 der Erdgastankstelle ist im Vergleich zum Fahrzeugbehälter 2 groß.In Fig. 1 the gas storage 1 of the gas filling station 10 is shown from the natural gas through a duct 3 in the vehicle to be refueled container 2 of the natural gas vehicle flows. The gas storage 1 of the natural gas filling station is large compared to the vehicle container 2 .

Auf eine detaillierte Darstellung mit Ventilen, Zapfsäule usw. wird in der Prinzipskizze verzich­ tet. Während des Tankvorganges darf die Temperatur im Gasspeicher 1 der Erdgastankstelle als konstant betrachtet werden, im Gegensatz zum Fahrzeugbehälter 2. Dort steigt die Tempe­ ratur des getankten Erdgases erheblich an und erreicht die Maximaltemperatur beim Druck­ ausgleich mit dem Gasspeicher der Erdgastankstelle. Unter der Voraussetzung, daß ein evaku­ ierter Fahrzeugbehälter betankt wird, ergibt sich die Maximaltemperatur aus:
A detailed illustration with valves, petrol pump etc. is omitted in the schematic diagram. During the refueling process, the temperature in the gas storage 1 of the natural gas filling station may be regarded as constant, in contrast to the vehicle container 2 . There, the temperature of the refueled natural gas rises considerably and reaches the maximum temperature when the pressure is equalized with the gas storage at the natural gas filling station. Assuming that an evacuated vehicle container is refueled, the maximum temperature results from:

T2' = χT1 (1)
T 2 '= χT 1 (1)

mit:
T2 = Temperatur des Erdgases im Fahrzeugbehälter nach (') dem Tanken in K,
χ = Isentropenexponent,
T1 = Temperatur des Erdgases in der Tankstelle in K.With:
T 2 = temperature of the natural gas in the vehicle container after (') refueling in K,
χ = isentropic exponent,
T 1 = temperature of the natural gas in the petrol station in K.

Nachdem der Tankvorgang beendet ist, gibt das getankte Erdgas seine Kompressionswärme über die Wandflächen 2' des Fahrzeugbehälters an die Umgebung ab. Um den Fahrzeugbehäl­ ter gemäß den Vorgaben der Pysikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB) zu befüllen, muß das getankte Erdgas die Kompressionswärme ΔQ abgeben.
After the refueling process has ended, the refueled natural gas releases its compression heat to the environment via the wall surfaces 2 'of the vehicle container. In order to fill the vehicle container in accordance with the requirements of the Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB), the fueled natural gas must give off the heat of compression ΔQ.

ΔQ = m2' cv (T2'-TPTB) (2)ΔQ = m 2 'c v (T 2 ' -T PTB ) (2)

mit:
m2' = Erdgasmasse im Fahrzeugbehälter nach (') dem Tanken in kg,
cv = spezifische Wärmekapazität des Erdgases bei konstantem Volumen in kJ/kg K,
T2' = Temperatur des Erdgases im Fahrzeugbehälter nach (') dem Tanken in K
TPTB = Fülltemperatur der PTB in K.With:
m 2 '= natural gas mass in the vehicle container after (') refueling in kg,
c v = specific heat capacity of natural gas at constant volume in kJ / kg K,
T 2 '= temperature of the natural gas in the vehicle container after (') refueling in K.
T PTB = filling temperature of the PTB in K.

Mit der Vorgabe einer Tankzeit muß dem Erdgas der Wärmestrom Q entzogen werden, damit der Behälter vollständig befüllt werden kann
With the specification of a tank time, the heat flow Q must be extracted from the natural gas so that the container can be filled completely

Die Bauarten der Fahrzeugtanks für Erdgasfahrzeuge haben sich von Stahlbehältern über Ver­ bundbehälter bis hin zu reinen Kunststoffbehältern entwickelt. Die Wärmedurchgängigkeit von Verbund- und reinen Kunststoffbehältern ist wesentlich schlechter als bei Stahlbehältern. Da Verbund- und reine Kunststoffbehältern sehr leicht sind und hohe Festigkeiten haben, wird diesen Behältern die Zukunft gehören.The types of vehicle tanks for natural gas vehicles have changed from steel tanks to ver Bund containers developed up to pure plastic containers. The thermal continuity of Composite and pure plastic containers are much worse than steel containers. There Composite and pure plastic containers are very light and will have high strength the future belongs to these containers.

Weiter sind auch die thermodynamischen Grundlagen für einen strömungstechnisch optimierten Tankvorgang in Meyer, s. o., beschrieben.Furthermore, there are also the thermodynamic foundations for a flow-optimized one Refueling process in Meyer, s. o., described.

Auf das System Erdgastankstelle und Fahrzeugbehälter gemäß Fig. 1 wird der 1. Hauptsatz für geschlossene Systeme angewendet
The first main clause for closed systems is applied to the natural gas filling station and vehicle container system according to FIG. 1

dQ + dW = dU (4).dQ + dW = dU (4).

Im System Erdgastankstelle und Fahrzeugbehälter befindet sich während des Tankvorganges eine konstante Erdgasmasse. Der Tankvorgang verläuft quasi adiabat (dQ = 0) und es wird keine Arbeit (dW = 0) über die Systemgrenze transportiert. Damit ist die Äderung der inne­ ren Energie während des Tankvorganges Null (dU/dt = 0) und die Summe der inneren Ener­ gie im System konstant (Σ U = U1 + U2 = konst.). Mit der Definition der inneren Energie U = mcvT folgt, daß die Temperatur im System vor und nach dem Tankvorgang gleich sein muß. Dies setzt voraus, daß es sich vor und nach dem Tankvorgang um Gleichgewichtszustän­ de handelt. Innerhalb der kurzen Tankzeit kann bei der heute üblichen Betankungstechnik je­ doch kein Gleichgewichtszustand am Ende des Tankvorganges im Fahrzeugbehälter erreicht werden, weshalb man den Tankvorgang strömungstechnisch optimieren muß.During the refueling process, there is a constant mass of natural gas in the natural gas filling station and vehicle tank system. The refueling process is quasi adiabatic (dQ = 0) and no work (dW = 0) is transported across the system boundary. This means that the change in the internal energy during the refueling process is zero (dU / dt = 0) and the sum of the internal energy in the system is constant (Σ U = U 1 + U 2 = const.). With the definition of the internal energy U = mc v T it follows that the temperature in the system must be the same before and after the refueling process. This presupposes that it is before and after the refueling equilibrium. Within the short refueling time, with the refueling technology common today, however, no equilibrium state can be reached in the vehicle container at the end of the refueling process, which is why the refueling process must be optimized in terms of flow.

Ausgehend von diesen theoretischen Überlegungen liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, Vorrichtungen und Verfahren zu schaffen, mit denen auf konstruktiv einfache und kostengün­ stige Weise den Fahrzeugbehältern die beim Befüllen entstehende Wärme entzogen werden kann, so daß Über- und Minderfüllungen des Fahrzeugbehälters ausgeschlossen sind und der Fahrzeugbehälter trotzdem zügigst, insbesondere quasi kontinuierlich, befüllt werden kann.Based on these theoretical considerations, the object of the invention is To create devices and methods with which to be structurally simple and inexpensive In this way, the heat generated during filling is removed from the vehicle containers can, so that overfilling and underfilling of the vehicle container are excluded and the Vehicle containers can still be filled quickly, in particular quasi continuously.

Diese Aufgabe wird grundlegend durch eine im Fahrzeugbehälter vorgesehene Wärmesenke gelöst, wobei in einem ersten Aspekt fahrzeugseitig ein Wärmerohr vorgesehen ist, und in ei­ nem zweiten Aspekt verfahrenstechnisch eine strömungstechnische Optimierung des Tankvor­ ganges geschaffen wird. Die vorgenannten Optimierungen bedingen wiederum einerseits fahr­ zeugseitige, andererseits tankstellenseitige konstruktive Änderungen.This task is fundamentally accomplished by a heat sink provided in the vehicle container solved, a heat pipe being provided on the vehicle side, and in ei In terms of process engineering, the second aspect is a fluidic optimization of the tank front ganges is created. The aforementioned optimizations in turn require driving constructive changes on the tool side and on the other hand at the petrol station.

Gemäß der ersten Lösungsalternative reicht ein Wärmerohr in den Fahrzeugbehälter hinein.According to the first alternative, a heat pipe extends into the vehicle container.

Das Wärmerohr ist in der Lage, große Wärmeströme aus dem getankten und damit warmen Erdgas im Fahrzeugbehälter an die Umgebung zu leiten oder einem Kühlmedium zu übergeben. The heat pipe is able to absorb large heat flows from the tanked and therefore warm Conduct natural gas in the vehicle tank to the environment or transfer it to a cooling medium.  

Das Warmerohr dient zur Thermostatisierung des Fahrzeugbehälters. Die während des Tank­ vorganges im Fahrzeugbehälter anfallende Wärme kann von dem Wärmerohr direkt aus dem Fahrzeugbehälter abgeleitet werden.The heat pipe is used to thermostate the vehicle container. The during the tank Process in the vehicle container heat can be directly from the heat pipe Vehicle containers are derived.

Der verfahrensmäßige Grundgedanke des optimierten Tankvorganges besteht darin, einen Druckausgleich zwischen dem Gasspeicher der Erdgastankstelle und dem Fahrzeugbehälter herzustellen und anschließend das in den Fahrzeugbehälter getankte und damit warme Erdgas im geschlossenen Kreislauf zwischen dem Gasspeicher der Erdgastankstelle und dem Fahr­ zeugbehälter umzupumpen. Der Umpumpvorgang hat die Wirkung einer Wärmesenke im Fahrzeugbehälter.The basic procedural idea of the optimized refueling process is one Pressure equalization between the gas storage of the natural gas filling station and the vehicle tank and then the natural gas, which is refueled in the vehicle container, and is therefore warm in a closed circuit between the gas storage of the natural gas filling station and the vehicle pump around the container. The pumping process has the effect of a heat sink in the Vehicle container.

Die beiden Lösungsalternativen werden nun anhand der schematisierten Zeichnungen erläutert, in der;The two alternative solutions are now explained using the schematic drawings, in the;

Fig. 1 schematisch eine Erdgastankstelle mit dem Stand der Technik zeigt; Fig. 1 shows schematically a natural gas filling station with the prior art;

Fig. 2 schematisch einen Fahrzeugbehälter mit Wärmerohr zeigt; und Fig. 2 shows schematically a vehicle container with a heat pipe; and

Fig. 3 schematisch eine Erdgastankstelle mit geschlossenem Kreislauf zum Umpumpen des Erdgases zeigt. Fig. 3 shows schematically a natural gas filling station with a closed circuit for pumping around the natural gas.

In Fig. 2 ist der zu betankende Behälter 12 mit Einströmöffnung 15 und Wärmerohr 20 ge­ mäß der ersten Lösungsalternative gezeigt.In Fig. 2 the tank 12 to be refueled is shown with inflow opening 15 and heat pipe 20 according to the first alternative solution.

Das Wärmerohr 20 ist ein massedichtes Rohr mit einer Heiz- 21 und einer Kühlzone 22, in dem sich ein vorzugsweise zweiphasiges Arbeitsmittel befindet. Das Wärmerohr ist vorzugsweise am einströmöffnungsfernen Ende des Fahrzeugbehälters (12) vorgesehen, da hier ein Tempera­ turmaximum innerhalb des Gases aufgrund der Komressions- und Dissipationserwärmung zu erwarten ist. In der Heizzone 21 wird ein Wärmestrom vom Erdgas im Fahrzeugbehälter auf das Arbeitsmittel im Wärmerohr 20 übertragen, wodurch das Arbeitsmittel verdampft. Der Arbeitsmitteldampf strömt zur Kühlzone 22 des Wärmerohres 20, um dort zu kondensieren und den Wärmestrom einem Kühlmedium oder der Umgebung zu übertragen. Das Konden­ sat strömt, an der Rohrwand beispielsweise durch eine Kapillarstruktur angetrieben, in die Ver­ dampfungszone des Wärmerohres zurück, womit sich der Arbeitsmittel-Kreislauf des Wär­ merohres 20 schließt.The heat pipe 20 is a mass-tight pipe with a heating zone 21 and a cooling zone 22 , in which a preferably two-phase working medium is located. The heat pipe is preferably provided at the end of the vehicle container ( 12 ) remote from the inflow opening, since a temperature maximum inside the gas is to be expected here due to the heating of the compression and dissipation. In the heating zone 21 , a heat flow from the natural gas in the vehicle container is transferred to the working fluid in the heat pipe 20 , whereby the working fluid evaporates. The working fluid vapor flows to the cooling zone 22 of the heat pipe 20 in order to condense there and to transmit the heat flow to a cooling medium or the surroundings. The condensate flows, driven on the tube wall, for example by a capillary structure, back into the evaporation zone of the heat pipe, which closes the working fluid circuit of the heat pipe 20 .

Der Phasenübergang zweiphasiger Arbeitsmittel, wie im einzelnen von Brost u. a. in Wär­ merohre, Teil I und II, Wärme Band 86, ausgeführt, ermöglicht das große Wärmeübertra­ gungsvermögen von Wärmerohren, die weder auf Pumpen oder sonstige mechanische Einrich­ tungen angewiesen sind. Es erlaubt den Transport großer Wärmeströme bei kleinen Tempera­ turdifferenzen und übersteigt die Wärmeleitfähigkeit gut leitender Metalle um Größenordnun­ gen, so daß der Fahrzeugbehälter durch das Wärmerohr thermostatisiert wird und quasi iso­ therm bis zur Füllgrenze betankt werden kann.The phase transition of two-phase work equipment, as detailed by Brost u. a. in war merohre, part I and II, heat volume 86, carried out, the large heat transfer capacity of heat pipes that do not affect pumps or other mechanical equipment instructions are instructed. It allows the transport of large heat flows at low temperatures differences and exceeds the thermal conductivity of highly conductive metals by orders of magnitude gene, so that the vehicle container is thermostatted by the heat pipe and quasi iso can be filled up to the filling limit.

Bei starker Sonneneinstrahlung können sich Erdgasbehälter, die beispielsweise auf Bussen oder im Kofferraum von PKW's montiert sind, stark erwärmen. Auch in diesem Fall ist von Vorteil, daß ein Wärmerohr das Erdgas im Fahrzeugbehälter kühlen kann.In strong sunlight, natural gas containers, for example on buses or are installed in the trunk of cars, heat up strongly. In this case too, it is advantageous that a heat pipe can cool the natural gas in the vehicle container.

Fig. 3 stellt prinzipiell den Ablauf des strömungstechnisch optimierten Tankvorganges dar. Fig. 3 shows in principle the flow of the fluidically optimized tank process.

Der strömungstechnisch optimierte Tankvorgang erfolgt im wesentlichen in drei Schritten:
The fluidically optimized refueling process essentially takes place in three steps:

  • 1. Vor dem Tankvorgang herrschen 200 bar bei Umgebungstemperatur im Gasspeicher 101 der Erdgastankstelle und ein beliebiger Druck im Fahrzeugbehälter 102. Die Leitungen 103 und 104 sind durch Ventile geschlossen, die der Einfachheit wegen nicht in Fig. 3 eingezeich­ net wurden. Die Leitung 103 ist mit einer gasdichten verschließbaren Einströmöffnung 115, die Leitung 104 mit einer Ausströmöffnung 116 am Behälter 102 verbunden.1. Before the refueling process, there is 200 bar at ambient temperature in the gas storage 101 of the natural gas filling station and any pressure in the vehicle container 102 . The lines 103 and 104 are closed by valves which, for simplicity, have not been drawn in in FIG. 3. The line 103 is connected to a gas-tight, closable inflow opening 115 , and the line 104 is connected to an outflow opening 116 on the container 102 .
  • 2. Leitung 103 wird geöffnet, so daß der Überströmvorgang zwischen dem Gasspeicher 101 der Erdgastankstelle und dem Fahrzeugbehälter 102 zum Zweck des Druckausgleiches statt­ finden kann. Leitung 104 bleibt während des Überströmvorganges geschlossen. Das Erdgas im Gasspeicher 101 der Tankstelle hat sich während des Tankvorganges geringfügig abgekühlt und das in den Fahrzeugbehälter 102 getankte Erdgas hat sich stark erwärmt. So herrschen im Gasspeicher 101 und im Fahrzeugbehälter 102 unterschiedliche Temperaturen aber der gleiche Druck. Der Druckausgleich kann z. B. mit einem Drucksensor festgestellt werden.2. Line 103 is opened so that the overflow process between the gas storage 101 of the natural gas filling station and the vehicle container 102 can take place for the purpose of pressure equalization. Line 104 remains closed during the overflow process. The natural gas in the gas storage 101 of the petrol station has cooled slightly during the refueling process and the natural gas soaked in the vehicle container 102 has warmed up considerably. So there are different temperatures in the gas storage 101 and in the vehicle container 102 but the same pressure. The pressure compensation can e.g. B. can be determined with a pressure sensor.
  • 3. Anschließend wird Leitung 104 geöffnet, so daß im gesamten System der Druck des Gas­ speichers 101 von ca. 200 bar herrscht. Anschließend wird das warme Erdgas aus dem Fahr­ zeugbehälter mit der Pumpe 106 durch Leitung 104 in den Gasspeicher 101 der Erdgastank­ stelle gepumpt und gleichzeitig strömt kaltes Erdgas aus dem Gasspeicher 101 durch Leitung 103 in den Fahrzeugbehälter 102 nach. Der Fahrzeugbehälter 102 könnte alternativ auch durch die Leitungen 103 und 104 gleichzeitig befüllt werden, bis der Druckausgleich im gesamten System stattgefunden hat. Anschließend kann, wie beschrieben, mit der Pumpe 106 umge­ pumpt werden. Die in den Fahrzeugbehälter 102 eingetankte und beim Umpumpvorgang ein- und ausströmende Masse kann über eine Volumen- bzw. Massenstrommessung erfolgen (z. B. Coriolisrohr).3. Line 104 is then opened so that the pressure of the gas reservoir 101 of approximately 200 bar prevails in the entire system. Subsequently, the warm natural gas from the vehicle container with the pump 106 is pumped through line 104 into the gas storage 101 of the natural gas tank and at the same time cold natural gas flows from the gas storage 101 through line 103 into the vehicle container 102 . Alternatively, the vehicle container 102 could also be filled through the lines 103 and 104 at the same time until the pressure equalization has taken place in the entire system. Then, as described, can be pumped with the pump 106 . The mass tanked in the vehicle container 102 and flowing in and out during the pumping-over process can take place via a volume or mass flow measurement (eg Coriolis tube).

Durch den Umpumpvorgang erreicht das System, bestehend aus Gasspeicher 101 und Fahr­ zeugbehälter 102 samt Leitungen 103 und 104, die Gleichgewichtstemperatur (Umgebungstemperatur) beim Betriebsdruck der Erdgastankstelle von ca. 200 bar. Der sich einstellende Gleichgewichtszustand ist der Füllzustand des Fahrzeugbehälters, welcher der Forderung der TRG 102 (200 bar bei 15°C) entspricht. Damit ist der Fahrzeugbehälter 102 vollständig gemäß geltender Rechtslage befüllt. Die Ausströmöffnung sollte strömungsgünstig, inbesondere am Ort des Temperaturmaximums im Behälter, liegen.Due to the pumping process, the system, consisting of gas storage 101 and vehicle container 102 together with lines 103 and 104 , reaches the equilibrium temperature (ambient temperature) at the operating pressure of the natural gas filling station of approximately 200 bar. The state of equilibrium that occurs is the filling level of the vehicle container, which corresponds to the requirement of TRG 102 (200 bar at 15 ° C). The vehicle container 102 is thus completely filled in accordance with the applicable legal situation. The outflow opening should be in a flow-favorable manner, in particular at the location of the maximum temperature in the container.

Der beschriebene optimierte Tankvorgang kann auf meß- und regelungsbedingte Unterbre­ chungen zur Füllstandkontrolle des Fahrzeugbehälters verzichten. Durch einfaches Überströ­ men vom Gasspeicher der Erdgastankstelle in den Fahrzeugbehälter kann der Tankvorgang innerhalb kürzester Zeit erfolgen und der Fahrzeugbehälter ist nach dem Tankvorgang voll.The optimized refueling process described can be based on measurement and control-related items dispense with the level control of the vehicle container. By simple overflow The filling process can be carried out from the gas storage of the natural gas filling station into the vehicle container within a very short time and the vehicle container is full after the refueling process.

Auch aus energetischer Sicht ist die beschriebene Tankprozedur zu empfehlen, da die Tankstel­ le mit einem geringeren Betriebsdruck, nämlich im beschriebenen Ausführungsbeispiel von 200 bar, arbeitet, im Gegensatz zu den heute üblichen 250 bar. Daher kann das komprimierte Erd­ gas zu geringeren Betriebskosten bereitgestellt werden.The described fueling procedure is also recommended from an energetic point of view, as the filling station le with a lower operating pressure, namely in the described embodiment of 200 bar, works, in contrast to the usual 250 bar. Therefore, the compressed earth gas can be provided at lower operating costs.

Die derzeitige Tankstellentechnik ermöglicht es kaum, Erdgasfahrzeuge regelwerkskonform vollzutanken. Die betriebliche Praxis zeigt, daß Minderfüllungen an der Tagesordnung sind, weshalb oftmals ein Nachtanken der Erdgasfahrzeuge erforderlich ist oder eine verminderte Reichweite der Erdgasfahrzeuge in Kauf genommen werden muß. Um das Erdgasfahrzeug am Ende des Tankvorganges gemäß den Vorgaben PTB bzw. der TRG 102 mit 200 bar bei 15°C vollzutanken, muß der Wärmehaushalt des Fahrzeugbehälters optimiert werden. Zu diesem Zweck ist dem getankten Erdgas die während des Tankvorganges im Fahrzeugbehälter angefal­ lene Kompressionswärme zu entziehen. Diese ist ungleich im Fahrzeugbehälter verteilt und hat ihr Maximum am einströmfernen Ende des Fahrzeugbehälters. An dieser Steile ist eine Wärme­ senke vorzusehen, die beispielsweise
als Wärmerohr im Fahrzeugbehälter
oder
als Umpumpvorgang zwischen Fahrzeugbehälter und Gasspeicher der Erdgastankstelle
ausgeführt sein kann. Mit der beschrieben Wärmesenke wird die heute übliche Minderfüllung des Fahrzeugbehälters vermieden, so daß sich der Aktionsradius von Erdgasfahrzeugen ver­ größert. Da der Wärmehaushalt des Fahrzeugbehälters durch die Wärmesenke gewährleistet wird und deshalb eine Überfüllung des Fahrzeugbehälters verfahrenstechnisch ausgeschlossen ist, kann die Erdgastankstelle auch mit weniger meß- und regeltechnischen Einrichtungen aus­ kommen, wodurch sich die Anschaffungskosten der Erdgastankstelle verringern. Durch den niedrigeren Betriebsdruck von 200 bar liegen auch die Betriebskosten unter denen der heute üblichen 250 bar Erdgastankstelle.Current petrol station technology hardly makes it possible to fully fill natural gas vehicles in accordance with the regulations. Operational practice shows that low fillings are the order of the day, which is why refueling of natural gas vehicles is often necessary or a reduced range of natural gas vehicles has to be accepted. In order to fill up the natural gas vehicle at the end of the refueling process in accordance with the specifications of PTB or TRG 102 with 200 bar at 15 ° C, the heat balance of the vehicle container must be optimized. For this purpose, the natural gas that has been collected during the refueling process in the vehicle container is extracted from the compression heat. This is distributed unevenly in the vehicle container and has its maximum at the end of the vehicle container that is far from the inflow. At this point, a heat sink is to be provided, for example
as a heat pipe in the vehicle container
or
as a pumping process between the vehicle tank and the gas storage of the natural gas filling station
can be executed. With the described heat sink, the usual inadequate filling of the vehicle container is avoided, so that the radius of action of natural gas vehicles increases. Since the heat balance of the vehicle container is guaranteed by the heat sink and therefore an overfilling of the vehicle container is procedurally excluded, the natural gas filling station can also make do with fewer measuring and control devices, thereby reducing the acquisition costs of the natural gas filling station. Due to the lower operating pressure of 200 bar, the operating costs are lower than those of the usual 250 bar natural gas filling station.

Claims (11)

1. Fahrzeug-Tank zur Aufnahme eines gasförmigen Kraftstof­ fes, insbesondere Erdgas, mit einer gasdicht ver­ schließbaren Einströmöffnung (15; 115), dadurch gekenn­ zeichnet, daß im Fahrzeug-Tank (12; 102) eine Wärmesen­ ke angeordnet ist.1. Vehicle tank for receiving a gaseous fuel, in particular natural gas, with a gas-tight closable inflow opening ( 15 ; 115 ), characterized in that a heat sensor is arranged in the vehicle tank ( 12 ; 102 ). 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmesenke in der einströmöffnungsfernen Zone des Fahrzeug-Tanks angeordnet ist.2. Device according to claim 1, characterized in that the heat sink in the zone remote from the inflow opening of the vehicle tank is arranged. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmesenke aus einem Wärmerohr besteht, dessen Heizzone innerhalb und dessen Kühlzone außerhalb des Fahrzeug-Tanks angeordnet ist.3. Device according to claim 2, characterized in that the heat sink consists of a heat pipe, the Heating zone inside and its cooling zone outside the Vehicle tanks is arranged. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Wärmerohr (20) ein zweiphasiges Ar­ beitsmittel zirkuliert.4. The device according to claim 3, characterized in that in the heat pipe ( 20 ) circulates a two-phase Ar beitsmittel. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmesenke aus einer Ausströmöffnung (116) zum Schließen eines Kreislaufes (101, 103, 102, 104, 106) zwischen einem Gasspeicher (101) und dem Fahrzeug-Tank (102) besteht.5. The device according to claim 4, characterized in that the heat sink consists of an outflow opening ( 116 ) for closing a circuit ( 101 , 103 , 102 , 104 , 106 ) between a gas reservoir ( 101 ) and the vehicle tank ( 102 ). 6. Verfahren zum Betanken eines Fahrzeug-Tanks mit gasför­ migem Kraftstoff, insbesondere Erdgas, bei dem der Kraftstoff von einem Gasspeicher (101) über eine im wesentlichen gasdichte Verbindung in den Fahrzeugtank (102) strömt, gekennzeichnet durch die Verwendung einer im Fahrzeugtank (102) vorgesehenen Wärmesenke, die während des Betankungsvorgangs betrieben wird. 6. A method of refueling a vehicle tank with gaseous fuel, in particular natural gas, in which the fuel flows from a gas reservoir ( 101 ) via an essentially gastight connection into the vehicle tank ( 102 ), characterized by the use of a in the vehicle tank ( 102 ) provided heat sink, which is operated during the refueling process. 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftstoff in einem geschlossenen Kreislauf (101, 103, 102, 104, 106) zwischen dem Gasspeicher (101) und dem Fahrzeug-Tank zirkuliert.7. The method according to claim 6, characterized in that the fuel in a closed circuit ( 101 , 103 , 102 , 104 , 106 ) circulates between the gas reservoir ( 101 ) and the vehicle tank. 8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Zirkulieren durch Fördern, insbesonders Pumpen, bewirkt wird.8. The method according to claim 7, characterized in that circulating through conveying, especially pumping, is effected. 9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeich­ net, daß der Kreislauf durch Anschließen und Öffnen einer ersten Verbindungsleitung (103) zwischen dem Gasspeicher (101) und dem Fahrzeug-Tank (102), sowie Anschließen und Öffnen einer zweiten Verbindungsleitung (104) zwischen diesen geschlossen wird, wobei zumindest das Öffnen der zweiten Leitung (104) zeitlich nach dem Öffnen der ersten Leitung (103) erfolgen kann.9. The method according to claim 7 or 8, characterized in that the circuit by connecting and opening a first connecting line ( 103 ) between the gas reservoir ( 101 ) and the vehicle tank ( 102 ), and connecting and opening a second connecting line ( 104 ) is closed between them, it being possible for at least the second line ( 104 ) to be opened in time after the first line ( 103 ) has been opened. 10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Öffnen der zweiten Leitung (104) erfolgt, nachdem die Druckdifferenz zwischen Gasspeicher (101) und Fahr­ zeug-Tank (102) nahezu Null ist.10. The method according to claim 9, characterized in that the opening of the second line ( 104 ) takes place after the pressure difference between the gas accumulator ( 101 ) and driving tool tank ( 102 ) is almost zero. 11. Erdgastankstelle zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 6 bis 10, mit einem Gasspeicher (101) zum Betanken eines Fahrzeug-Tanks (102) mit gas­ förmigem Kraftstoff, insbesondere Erdgas, über eine an eine gasdicht verschließbare Einströmöffnung (115) anschließbare Verbindungsleitung (103), dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine zweite Verbindungsleitung (104) und eine Pumpe (106) zum wahlweisen Schließen eines Kreis­ laufs (101, 103, 102, 104, 106) zwischen Gasspeicher (101) und Fahrzeug-Tank (102) und Fördern des Kraft­ stoffes innerhalb des Kreislaufs zur Erzeugung einer Wärmesenke im Fahrzeug-Tank vorgesehen sind.11. Natural gas filling station for performing the method according to one of claims 6 to 10, with a gas storage ( 101 ) for refueling a vehicle tank ( 102 ) with gaseous fuel, in particular natural gas, via a connecting line connectable to a gas-tightly closable inflow opening ( 115 ) ( 103 ), characterized in that a second connecting line ( 104 ) and a pump ( 106 ) for optionally closing a circuit ( 101 , 103 , 102 , 104 , 106 ) between the gas reservoir ( 101 ) and the vehicle tank ( 102 ) and conveying the fuel within the circuit for generating a heat sink in the vehicle tank are provided.
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