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Weltweit wird Erdgas zunehmend als Ölersatz für Brennstoff zum Heizen, zur Stromerzeugung und zur Beförderung verwendet. Gas weist nicht nur eine bessere Langzeitverfügbarkeit als Öl auf, Gas ist auch wahrscheinlich stets günstiger, da es reichlicher als Öl vorhanden ist. Des Weiteren wird es wahrscheinlich bei einer weltweiten geringeren Besteuerung von Gas bleiben, da es sauberer ist und bei seiner Verwendung weniger CO2 und weniger Verschmutzung hinsichtlich seiner Auswirkungen auf die Luftqualität erzeugt werden. Beispielsweise wird im Vereinigten Königreich von Großbritannien und Nordirland dieser zunehmende Trend zur Verwendung von Gas zur Beförderung von der britischen Regierung unterstützt, insbesondere zur Förderung des Wechsels von Dieselöl auf Erdgas als Fahrzeugkraftstoff.
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Gas ist Methan (CH4) und es kann entweder fossiler Brennstoff aus Erdgas sein oder es kann aus erneuerbaren Quellen, wie z. B. Bioabfällen, hergestelltes Biomethan sein. Unabhängig davon, ob es sich um Erdgas oder Biomethan handelt, kann es als komprimiertes Gas (CNG) oder in flüssiger Form (LNG) gelagert werden. Aufgrund fehlender Verfügbarkeit einer geeigneten Pipeline wird Gas größtenteils als LNG verfrachtet und gespeichert.
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Gegenwärtig wird LNG zu Lande in Kryogentanklastwagen transportiert. Die Investitions- und Betriebskosten dieser Tanklastwagen ist hoch und im Vereinigten Königreich gibt es derzeit lediglich eine Anlage (auf der Isle of Grain) für deren Wiederbefüllung. Darüber hinaus ist die Überführung von LNG aus diesen Tanklastwagen in die Lagertanks am Einsatzort ein komplizierter und möglicherweise gefährlicher Prozess, da er das Pumpen von Flüssiggas bei Temperaturen von ungefähr minus 163° Celsius beinhaltet.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein austauschbarer LNG-Tank bereitgestellt, der einen Tank umfasst, der sowohl zum Transport von einer Quelle als auch zur Lagerung an einem Einsatzort geeignet ist, wobei LNG in dem Tank geliefert werden kann und ohne Materialtransfer direkt daraus verfügbar ist.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein austauschbarer Tank bereitgestellt, der einen Tank umfasst, der sowohl zum Transport von einer Quelle als auch zur Lagerung an einem Einsatzort geeignet ist, wobei das Füllgut in dem Tank geliefert werden kann und ohne Materialtransfer direkt daraus verfügbar ist.
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Bei einigen Ausführungsformen bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine innovative Lösung zum Gestatten der effizienten Überführung von Erdgas, insbesondere einschließlich erneuerbaren Erdgases, von der Verflüssigung an dem Bezugsort, einer Deponie oder einer Anlage zum anaeroben Abbau, zum Einsatzort in einer Betankungsanlage für gasbetriebene Fahrzeuge, Schifffahrzeuge oder Schienenfahrzeuge, Industrieheiz- oder Verarbeitungsanlage. Anstatt des herkömmlichen Überführens des Flüssiggases aus einem Kryogentanklastwagen in den Lagertank, in dem das Gas zur Verwendung benötigt wird, beinhaltet das neue System lediglich das Austauschen des leeren Tanks durch einen vollen Tank. Es gibt weltweit einen Markt für dieses System und seine Verwendung führt zu Einsparungen bei Investitions- und Betriebskosten von über 80 %, da ein Großteil der Handhabung und des Pumpens, die herkömmlicherweise anfallen, unnötig werden.
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Bei einigen Aspekten und Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird des Weiteren ein Leichtbauverbundstofftank bereitgestellt, um beispielsweise zu ermöglichen, dass Flüssigerdgas (LNG) in standardmäßigen Frachtcontainern von Orten, wie z. B. Qatar, zu herkömmlichen Containerhäfen, wie z. B. jenen im Vereinigten Königreich, transportiert werden kann, anstatt in einem Seehafen, der speziell zur Handhabung von LNG-Massengut ausgelegt ist, entladen werden zu müssen. Diese Verbundstofftanks ersetzen den Transport von LNG unter Einsatz herkömmlicher Edelstahltanks oder unter Einsatz von LNG-Massengutfrachtern.
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Das LNG, das beispielsweise im Vereinigten Königreich erzeugt oder in diesen Verbundstofftanks, die kleiner als gewöhnlich sind, in das Vereinigte Königreich importiert worden ist, muss dann in Gas umgewandelt werden, um seine Verwendung als Energiequelle zu gestatten, oder komprimiert werden, um komprimiertes Erdgas (CNG) zu bilden, wenn es als Transportkraftstoff verwendet wird. Dieser Prozess erfordert normalerweise sehr viel Energie und eine teure Ausrüstung. Die vorliegende Erfindung stellt des Weiteren eine Methode zur Umwandlung von LNG in CNG unter Verwendung der Energie, die bei Erwärmung des LNG von etwa minus 165 Grad Celsius auf Umgebungstemperatur und seiner Ausdehnung (etwa um das 400-Fache) freigesetzt wird, bereit.
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Der Tank kann eine innere Lagerkammer und eine äußere Transportvorrichtung umfassen.
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Bei einigen Ausführungsformen sind die Abmessungen des Tanks wichtig. Beispielsweise wenn der Tank auf eine bestimmte Art von Transportfahrzeug und/oder in einen standardmäßigen Container (wie z. B. einen ISO-Container) passen soll.
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Der Tank oder die äußere Transportvorrichtung, falls vorhanden, kann die folgenden Abmessungen aufweisen: Länge im Bereich von 3000 mm bis 3600 mm; Höhe im Bereich von 2250 mm bis 2750 mm; Breite im Bereich von 2000 mm bis 2500 mm.
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Beispielsweise können die Abmessungen ungefähr Folgendes betragen: Länge 3300 mm; Höhe 2490 mm; Breite 2265 mm.
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Die innere Lagerkammer umfasst mehrere Lagerelemente. Jedes Element kann allgemein rohrförmig sein und weist einen allgemein hexagonalen Querschnitt auf. Der vorliegende Erfinder hat festgestellt, dass diese Anordnung zur Bereitstellung einer Leichtbautankstruktur, um zu ermöglichen, dass sie leicht transportiert werden kann, und auch die Abmessungen aufweist, die erforderlich sind, um in standardmäßige ISO-Container zu passen, nützlich ist.
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Ein weiterer Aspekt stellt einen Lagertank bereit, der mehrere Lagerzellen umfasst, wobei jede Zelle allgemein rohrförmig ist und einen allgemein hexagonalen Querschnitt aufweist.
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Ein weiterer Aspekt stellt einen Lagertank für LNG bereit, der mehrere Lagerzellen umfasst, wobei jede Zelle allgemein rohrförmig ist und einen allgemein hexagonalen Querschnitt aufweist.
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Der Tank kann mit mehreren äußeren Zellen ausgebildet sein, die die Peripherie des Tanks definieren und (in Draufsicht) mehrere innere Zellen umgeben.
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Bei einigen Ausführungsformen ist die Wanddicke der äußeren Zellen größer als die Wanddicke der inneren Zellen.
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Die vorliegende Erfindung stellt auch eine LNG-Betankungsanlage bereit, die mehrere LNG-Tankstationen zur Aufnahme von austauschbaren LNG-Lagertanks umfasst.
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Tanks können von einem Lagerbock aufgenommen werden.
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Die vorliegende Erfindung stellt des Weiteren eine Methode zur Umwandlung von LNG in CNG unter Verwendung der Energie, die bei Erwärmung des LNG von etwa minus 165 Grad Celsius auf Umgebungstemperatur und seiner Ausdehnung (etwa um das 400-Fache) freigesetzt wird, bereit.
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Ein weiterer Aspekt stellt ein Verfahren zur Umwandlung von LNG in CNG bereit, das die folgenden Schritte umfasst: Freigeben eines abgemessenen Schwalls von LNG aus einem Lagertank in einen Druckzylinder, der einen Kolben aufweist und CNG auf einer stromabwärtigen Seite des Kolbens in dem Zylinder enthält; Gestatten der Erwärmung des LNG um zu bewirken, dass der Kolben CNG unter dem Druck von dem Druckzylinder in einen CNG-Zylinder verdrängt, und wodurch gleichzeitig die dahingehende Verlagerung eines in Verbindung stehenden Kolbens in einem Expansionszylinder, eine Druckbeaufschlagung des CNG und die Bildung von Unterdruck in dem Expansionszylinder zu bewirken, bewirkt wird; Entleeren des CNG aus dem Expansionszylinder in den CNG-Zylinder; Nutzen des Vakuums in dem Expansionszylinder zur Entleerung des CNG von der stromabwärtigen Seite des Kolbens des Druckzylinders; Entnehmen eines abgemessenen Schwalls von LNG in die stromabwärtige Seite des Kolbens des Druckzylinders, so dass der Zyklus von Ausdehnung, Komprimierung und Entleerung erneut beginnen kann.
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Ein weiterer Aspekt stellt einen Verriegelungsmechanismus bereit, der zur Fixierung eines Lagertanks in Position während des Transports oder der Lagerung vorgesehen ist, wobei der Mechanismus ein eingeschlossenes rohrförmiges Volumen umfasst, das aufgebläht und abgelassen werden kann, das Volumen kann in einem abgelassenen Zustand während des Beladens und des Entladens am Tank platziert sein und aufgebläht werden, wenn sich der Tank in einer angeforderten Position befindet, so dass das Volumen gegen eine angrenzende Fläche drückt, um den Tank in Position zu halten.
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Folgendes kann unter die innovativen Einzelheiten einiger Aspekte und Ausführungsformen des Systems fallen:
- - Tanks gehen grundsätzlich ohne Materialtransfer von der Quelle (Anlage zum anaeroben Abbau, Gasfeld, Deponie) zum Einsatzort
- - Multiple Einsatzmöglichkeiten der Tanks: daher kein Leertransport auf einer Strecke:
- z. B. Export von Seegras, Trinkwasser „Fluid“-Austausch durch beispielsweise LNG, Benzin, Diesel
- - grundsätzliche Verwendung austauschbarer Tanks mit Lagerböcken mit mehreren, beispielsweise drei, Aufnahmemöglichkeiten
- - Austauschbare Tanks mit derartiger Größe und derartigem Gewicht, dass sie auf Fahrzeugen der Kategorie „leichte Nutzfahrzeuge“ der Klasse C1 (d. h. standardmäßigen Transporterklassenfahrzeugen) mit ADR-Beförderungspapieren transportiert werden können Ausstattungsinvestitionskosten von £40.000 für ein Fahrzeug zum Transport von 4 Tonnen LNG Betriebskosten von c50 pro Meile erforderliche Fahrerlaubnisklassen für Fahrzeuge dieser Kategorie:
- PKW mit Anhänger Kategorie B + E Bis zu C1 3,500 bis 7,5 Tonnen
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- Lkw Kategorie C1 Zwischen 3,5 Tonnen und unter 7,5 Tonnen
- Lkw Kategorie C oder CE (früher Klasse II) Über 7,5 Tonnen
- - Fahrer müssen im Besitz der folgenden gültigen Dokumente sein:
- ADR-Bescheinigung plus
- (a) vor 1997 erteilte reguläre PKW-Fahrerlaubnis
Oder
- (b) C1-Fahrerlaubnis (Lkw-Fahrerlaubnis)
im Vergleich zu einem herkömmlichen Kryogentanklastwagen:
- Fahrzeuge der Klasse CE (d. h. Kryogentanklastwagen mit einem Fahrzeuggesamtgewicht von bis zu 44 Tonnen) mit ADR-Bescheinigungen
- Ausstattungsinvestitionskosten von £400.000 für ein Fahrzeug (Schlepper und Kryogenanhänger) zum Transport von 12 Tonnen LNG
- Betriebskosten von c2,20 pro Meile
- erforderliche ADR-Prüfung und Neuausstellung der ADR-Bescheinigungen alle drei Monate
- Fahrer müssen im Besitz der folgenden gültigen Dokumente sein:
- ADR-Bescheinigung plus
- Gefahrgutführerschein plus
- Lkw-Führerschein Klasse C1
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Leichtbautanks:
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Verbundstoff
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Geklebte hexagonale Konstruktion für Druckbehälter reduziert Außenwanddicke
In Zylinder gewandelte Hexagone an einem Ende oder beiden Enden zum Einpassen von Endkappen oder eingeführte und verklebte Endkappen
Variable Wanddicken der Hexagone in Abhängigkeit von der Position im Stapel, aus dem sich der rechteckige Tank zusammensetzt
Variable Wanddicke in jedem Hexagon (Außenseiten sind dicker)
- - Tanks müssen nicht mehr kreisrund sein Tanks können in JEGLICHER Form hergestellt sein
- - horizontale Überführung vom Transportmittel zum Lagerbock
Keine Krane oder Materialien zur Handhabung Kontrolle
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Weitere Aspekte und Ausführungsformen oder Merkmale von Aspekten und Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können wie folgt sein:
- 1) Mechanismus (beispielsweise eine unverlierbare Schraube) zur Durchführung und Steuerung der Überführung des vollen Tanks von dem Transportmittel zum Lagerbock, dann Fixieren und Verriegeln des Tanks in Position; und umgekehrt zum Entriegeln des leeren Tanks auf dem Lagerbock aus der fixierten Stellung und Überführen des Tanks zurück zu dem Transportmittel auf vollkommen kontrollierte Art und Weise, dann Verriegeln des Tanks auf der Ladefläche des Transportmittels.
- 2) Entfernbare Ladefläche mit Seiten und Enden, die (unter Verwendung von standardmäßigen Drehverriegelungen) an dem Chassis eines Fahrzeugs oder an der vorhandenen Ladefläche eines Fahrzeugs zum Tragen der Tanks und zur Ermöglichung ihrer Überführung zu und von dem Lagerbock fixiert werden können.
- 3) Verriegelungsmechanismus zum Fixieren der Tanks in Position (in einem Frachtcontainer, auf der Ladefläche des Fahrzeugs oder in dem Lagerbock), der atmosphärischen Luftdruck zur Aufrechterhaltung der Größe eines auf flexiblen Zellen basierenden Verpackungsschlauchs nutzt. Die Luft wird aus diesem offene Zellen enthaltenden abgedichteten Schlauch abgelassen, wodurch bewirkt wird, dass der geformte Schlauch während des Aufladens und des Abladens des Tanks zusammenfällt. Wenn sich der Tank in Position befindet, werden die Ventile zu dem Unterdruckrohr für Atmosphärendruck geöffnet, wodurch bewirkt wird, dass sich der geformte Schlauch aufbläht und den Tank sicher in Position arretiert.
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Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf einen Leichtbauverbundstofftank, der ermöglicht, dass Flüssigerdgas (LNG) in standardmäßigen Frachtcontainern von Orten, wie z. B. Qatar, zu herkömmlichen Containerhäfen, wie z. B. jenen im Vereinigten Königreich, transportiert werden kann, anstatt in einem Seehafen, der speziell für LNG-Massengutfrachter ausgelegt ist, entladen werden zu müssen. Dadurch sollen herkömmliche Edelstahltanks ersetzt werden.
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Das LNG, das beispielsweise im Vereinigten Königreich erzeugt oder in diesen Verbundstofftanks, die kleiner als gewöhnlich sind, in das Vereinigte Königreich importiert worden ist, muss dann in Gas umgewandelt werden, um seine Verwendung als Energiequelle zu gestatten, oder komprimiert werden, um komprimiertes Erdgas (CNG) zu bilden, wenn es als Transportkraftstoff verwendet wird. Dieser Prozess erfordert normalerweise sehr viel Energie und eine teure Ausrüstung.
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Ein weiterer Aspekt bezieht sich darauf, wie die Umwandlung von LNG in CNG unter Verwendung der Energie, die bei Erwärmung des LNG von etwa minus 163 Grad Celsius auf Umgebungstemperatur und seiner Ausdehnung (etwa um das 400-Fache) freigesetzt wird, erzielt werden kann.
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Verschiedene Aspekte und Ausführungsformen der Erfindung können einzeln oder zusammen verwendet werden.
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Weitere bestimmte und bevorzugte Aspekte der vorliegenden Erfindung werden in den anhängigen unabhängigen und abhängigen Ansprüchen angeführt. Merkmale der abhängigen Ansprüche können mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche nach Bedarf und in anderen Kombinationen als jene, die explizit in den Ansprüchen angeführt werden, kombiniert werden.
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Die vorliegende Erfindung wird in den beiliegenden Zeichnungen beispielhaft genauer gezeigt und beschrieben.
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Die beispielhaften Ausführungsformen werden ausreichend beschrieben, um einem Durchschnittsfachmann die Umsetzung und Implementierung der Systeme und Prozesse, die hier beschrieben werden, zu ermöglichen. Es versteht sich, dass Ausführungsformen in vielen alternativen Formen bereitgestellt werden können und nicht auf die hier angeführten Beispiele beschränkt werden sollten.
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Dementsprechend werden, während Ausführungsformen verschiedenartig modifiziert werden können und verschiedene alternative Formen aufweisen können, spezifische Ausführungsformen davon als Beispiele in den Zeichnungen gezeigt und nachstehend genauer beschrieben. Eine Beschränkung auf die bestimmten Formen, die offenbart werden, ist nicht beabsichtigt. Ganz im Gegenteil sollen alle Modifikationen, Äquivalente und Alternativen, die in den Schutzumfang der anhängigen Ansprüche fallen, umfasst sein. Elemente der beispielhaften Ausführungsformen werden über die Zeichnungen und die detaillierte Beschreibung hinweg durchgängig mit denselben Bezugszeichen bezeichnet, wo dies angemessen ist.
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Sofern nicht anders definiert, sollen alle Begriffe (einschließlich technischer und wissenschaftlicher Begriffe), die hier verwendet werden, wie in der Technik üblich interpretiert werden. Weiterhin versteht sich, dass Begriffe im allgemeinen Sprachgebrauch auch wie in der relevanten Technik üblich interpretiert werden sollten und nicht in einem idealisierten oder allzu formellen Sinne, wenn nicht ausdrücklich hierin so definiert.
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In der Beschreibung werden alle Richtungsbegriffe, wie z. B. obere, untere, radial und axial, im Zusammenhang mit den Zeichnungen verwendet und sollten nicht als Einschränkung der Erfindung ausgelegt werden.
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Abmessungen werden in mm angegeben. Die Abmessungen werden beispielhaft angegeben und können den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung einschränken oder nicht einschränken.
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Zunächst unter Bezugnahme auf 1 werden eine isometrische Ansicht, eine Ansicht von oben, eine Ansicht von vorne und eine Ansicht von der Seite eines Transporters, der allgemein mit 10 angezeigt wird, gezeigt. Bei dieser Ausführungsform umfasst der Transporter einen Tieflade-Lkw oder -Leichtlastwagen 15, der eine Tanktransportvorrichtung 20 trägt, in der ein Tank (nicht gezeigt) aufgenommen ist.
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Die Tanktransportvorrichtung 20 wird in 2 genauer gezeigt, die die Phasen ihrer Konstruktion darstellt.
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In Phase 1 wird ein Rahmen 25 bereitgestellt und er umfasst sechs beabstandete Basisquerträger 26, die sich zwischen zwei parallelen Innenstreben 27a, 27b erstrecken. Sechs allgemein U-förmige aufrechte Träger 28 sind mit der Außenseite der Streben 27 verbunden und erstrecken sich parallel zu den Querträgern 26. Jeder Träger 28 umfasst ein Paar beabstandeter Teilstücke 28a, 28b, die durch einen Buchtabschnitt 28c mit abgerundeten Ecken an jedem Ende verbunden sind. Auf beiden Seiten erstrecken sich vier laterale Querträger 29 zwischen den Teilstücken 28a und 28c der sechs aufrechten Träger 28. Zwei Außenstreben 30a, 30b sind an der Außenseite der Träger 28 befestigt und Bolzen 31 führen durch die Streben 29, die Träger 28 und die Streben 27 hindurch und erstrecken sich auch in die Träger 26 zur Bildung einer starren Struktur.
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In Phase 2 wird ein Tank 35 eingeführt und sitzt auf den Trägern 26.
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In Phase 3 werden Seitenplatten 40 an der Außenseite der aufrechten Trägerteilstücke 28a, 28b befestigt.
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In Phase 4 wird ein Dach oder eine obere Platte 45 über die Buchtabschnitte 28c der aufrechten Träger hinweg befestigt.
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In Phase 5 wird ein Paar Endplatten 50 zum Abschließen der beiden Enden befestigt.
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Ein Verriegelungsmechanismus wird zum Fixieren der Tanks in Position (in einem Frachtcontainer, auf der Ladefläche des Fahrzeugs oder in einem Lagerbock) vorgesehen, der atmosphärischen Luftdruck zur Aufrechterhaltung der Größe eines auf flexiblen Zellen basierenden Verpackungsschlauchs nutzt. Die Luft wird aus diesem offene Zellen enthaltenden abgedichteten Schlauch abgelassen, wodurch bewirkt wird, dass der geformte Schlauch während des Aufladens und des Abladens des Tanks zusammenfällt. Wenn sich der Tank in Position befindet, werden die Ventile zu dem Unterdruckrohr für Atmosphärendruck geöffnet, wodurch bewirkt wird, dass sich der geformte Schlauch aufbläht und den Tank in Position arretiert.
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In Phase 6 wird ein Atmosphärenpackband 55 in Form von zwei hohlen flexiblen Bereichen 56, 57 hinzugefügt, aus denen die Luft durch ein Ventil 58 während des Aufladens und des Abladens der Leichtbautanks abgelassen wird. Wenn sich der Leichtbautank auf dem Transport-Lkw in Position befindet, wird das Ventil 58 dahingehend geöffnet, zu gestatten, dass Luft in den hohlen Bereich zurückgelangt, der sich ausdehnt und den Tank in Position arretiert.
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Dieses Sicherungssystem funktioniert auch, wenn sich die Leichtbautanks in einem Lagerbock oder einem Frachtcontainer in Position befinden (siehe unten).
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Bei einigen Ausführungsformen kann die Transportvorrichtungsstruktur mit Rädern oder anderen rollenden Stützmitteln versehen sein, so dass sie auf das Transportfahrzeug und davon herunter bewegt werden kann. Beispielsweise sind bei dieser Ausführungsform sechs Räder 32 vorgesehen; drei Räder, die zwischen den Paaren von Streben 27a, 30a und 27b, 30b fixiert sind.
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Ein Paar Schienen 60 ist vorgesehen und könnte beispielsweise an Lagerböcke (siehe 7; Bezugszeichen 260) oder die Ladefläche eines Transport-Lkw angebaut sein (oder derartige Schienen 160 könnten an die Basis eines Frachtcontainers angebaut sein - siehe unten). Die Schienen 60 umfassen eine Längsnut 61, in der die Räder 32, die mit ihren jeweiligen Streben 27, 30 verbunden sind, laufen können. Die Schienen 60 führen die Transportvorrichtung, die auf die Ladefläche des Lkw und von dieser herunter oder in einen Lagerbock oder in einen Frachtcontainer gleiten soll.
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3 zeigt eine Ansicht von oben, eine isometrische Ansicht, eine Ansicht von vorne und eine Ansicht von der Seite des Tanks 35.
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Bei dieser Ausführungsform umfasst der Tank 35 eine regelmäßige Anordnung von Tankelementen, die jeweils einen allgemein hexagonalen Querschnitt aufweisen und in einer allgemein rechteckigen Wabenanordnung angeordnet sind. Insgesamt gibt es siebenundsechzig Elemente, wobei der Umfang von dreißig äußeren hexagonalen Elementen 36a definiert wird und darin siebenunddreißig innere hexagonale Elemente 36b vorgesehen sind. Diese „Waben“-Konfiguration kann zur Bildung einer Kammer mit einer beliebigen erforderlichen Größe und Form verwendet werden.
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Die Wanddicke der äußeren Elemente 36a ist größer als jene der inneren Elemente 36b; bei dieser Ausführungsform beträgt die Wanddicke der äußeren Elemente ungefähr 12 mm und die Wanddicke der inneren Elemente beträgt ungefähr 2 mm.
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Das von dem Tank (ohne Endkappen - siehe unten) bereitgestellte Gesamtvolumen beträgt ungefähr 7554 Liter.
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Bei dieser Ausführungsform sind die Elemente aus einem Verbundstoffmaterial ausgebildet. Beispielsweise kann mit Kohle verflochtenes PEEK-Material (z. B. 30 % Kohle und 70 % PEEK) zur Ausbildung der LNG-Tank-Elemente verwendet werden. Bei anderen Ausführungsformen kann auf Phenol basierendes FRP-Material verwendet werden.
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Verbundstoffmaterial kann auch zur Ausbildung des Rohrsystems, das zum Füllen, Leeren und Verbinden der die Tanks bildenden Hexagone verwendet wird, und auch für die Rohre zum Fassen des Flüssigstickstoffs (bei minus 200 Grad Celsius), der dazu verwendet wird, das LNG kalt (bei minus 162 Grad Celsius) zu halten, verwendet werden.
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4 zeigt eine Ansicht von oben, eine isometrische Ansicht, eine Ansicht von vorne und eine Ansicht von der Seite einer Endkappe 65, die gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildet und zum Verschließen eines/beider Ende(n) der Tankelemente 36a, 36b geeignet ist. Die Kappe ist allgemein hexagonal, um mit der Wand des Elements zusammenzupassen, und weist innerhalb ein gewölbtes Ende 66 für Drucktoleranz auf.
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5 zeigt eine Ansicht von oben, eine isometrische Ansicht, eine Ansicht von vorne und eine Ansicht von der Seite einer Ladefläche 70, die Teil des in 1 gezeigten Lkw ist.
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In 6 wird ein alternatives Transportverfahren gezeigt. Bei dieser Ausführungsform werden mehrere (in diesem Fall vier) Tanks 135 zusammen in einem standardmäßigen ISO-Container 175 (wie z. B. einem 40-Fuß-High-Cube-ISO-Container) transportiert. Der Containerboden ist mit Schienen 160 versehen, auf denen die mit Rädern versehenen Tanks gerollt werden können.
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7 zeigt eine Betankungsanlage 280.
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Die Anlage 280 umfasst einen Lagerbock 285, der bei dieser Ausführungsform Aufnahmemöglichkeiten für bis zu drei Tanks (2 werden gezeigt - 235a, 235b) in jeweiligen Stationen 290a, 290b und 290c (leer gezeigt) aufweist. Jede der Stationen 290a, 290b, 290c kann ein Dach 295a, 295b, 295c aufweisen oder nicht aufweisen.
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Durch das Vorsehen von drei Aufnahmemöglichkeiten in dem Lagerbock kann die kontinuierliche Versorgung beibehalten werden. Normalerweise sind in dem Lagerbock mit drei Aufnahmemöglichkeiten zwei Tanks in Position, d. h. es werden jeweils lediglich zwei der Aufnahmemöglichkeiten in dem Lagerbock genutzt, außer während des Austauscharbeitsschritts.
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Wenn ein Tank leer ist, kann die Versorgung zu einem der anderen Tanks umgeschaltet werden. In der Zwischenzeit kann ein Transporter dazu verwendet werden, einen neuen vollen Tank zu bringen. Der volle Tank wird von dem Transporter in die leere Aufnahmemöglichkeit eingepasst. Der leere Tank wird herausgenommen und dann auf dem Transporter zur Wiederbefüllung fortgebracht.
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Unterhalb der Stationen können das erforderliche Rohrsystem, die Pumpgeräte, die CNG-Zylinder, Verdampfer usw. positioniert sein.
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8a bis 8e stellen ein Verfahren zur Umwandlung von LNG in CNG dar.
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Diese Sequenz beginnt während des Zyklus, bei dem der Hochdruck-CNG-Zylinder H voll (250 bar) gefüllt wurde und das Füllen des Zwischenkapazität-CNG-Zylinders 2 bereits begonnen hat. Der Beginn des nächsten Hubs steht unmittelbar bevor, so dass die Ventile 6 und 9 dahingehend geöffnet worden sind, den hohen Unterdruck in G mit dem eingeschlossenen CNG bei einem Druck von 250 bar in B zu verbinden, so dass der Druck in B und G nun gleich ist und nur gerade unter Atmosphärendruck liegt.
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PHASE 1 - Laden des Druckzylinders
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Die Ventile 1 und 2 werden geöffnet und ein abgemessener Schwall von LNG wird in das Volumen B gesaugt.
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PHASE 2 - Verdampfen des LNG
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Ventil 1 wird geschlossen und das LNG beginnt sich zu erwärmen, wodurch ein Druckanstieg in Volumen B bewirkt wird, wodurch eine Bewegung der verbundenen Kolben erzwungen wird. Dadurch wird CNG unter Druck aus Volumen D in den CNG-Zylinder 2 verdrängt. Der Druck steigt in Volumen G, das eine kleine Menge CNG enthält. Der Druck fällt in Volumen F.
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PHASE 3 - Ende des Verdichtungshubs
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Die kleine Menge CNG in Volumen G wird in den CNG-Zylinder 2 gepumpt. Ein hoher Unterdruckpegel ist in Volumen F erzeugt worden.
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PHASE 4 - Entleerung des restlichen komprimierten CNG in den Expansionszylinder
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Die Ventile 3 und 4 werden dahingehend geöffnet, zu gestatten, dass der hohe Unterdruck in Volumen F das Volumen D entleert, was zu einem mäßigen Unterdruck in den verbundenen Volumina führt.
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PHASE 5 - Laden des Druckzylinders für den Rückführungshub
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Ein neuer abgemessener Schwall von LNG wird in das Volumen D gesaugt, in dem mäßiger Unterdruck herrscht, und dann beginnt der Zyklus von Ausdehnung, Komprimierung und Entleerung erneut.
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9a bis 9c stellen eine LNG-CNG-Schwallpumpe dar, die sich zur Verwendung bei dem Verfahren von 8a bis 8e eignet.
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Obgleich beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung hier unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen ausführlich offenbart worden sind, versteht sich, dass die Erfindung nicht auf die gezeigten genauen Ausführungsformen beschränkt ist und dass von einem Fachmann verschiedene Änderungen und Modifikationen daran durchgeführt werden können, ohne von dem Schutzumfang der Erfindung, wie er durch die angehängten Ansprüche und ihre Äquivalente definiert wird, abzuweichen.
