EP1466122A1 - Verfahren zum betanken eines speicherbehälters mit einem gasförmigen treibstoff - Google Patents

Verfahren zum betanken eines speicherbehälters mit einem gasförmigen treibstoff

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EP1466122A1
EP1466122A1 EP03729429A EP03729429A EP1466122A1 EP 1466122 A1 EP1466122 A1 EP 1466122A1 EP 03729429 A EP03729429 A EP 03729429A EP 03729429 A EP03729429 A EP 03729429A EP 1466122 A1 EP1466122 A1 EP 1466122A1
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EP
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pressure
pressure level
storage tank
refueled
storage
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Withdrawn
Application number
EP03729429A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Robert Adler
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Linde GmbH
Original Assignee
Linde GmbH
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Publication date
Application filed by Linde GmbH filed Critical Linde GmbH
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F17C5/00—Methods or apparatus for filling containers with liquefied, solidified, or compressed gases under pressures
    • F17C5/002—Automated filling apparatus
    • F17C5/007—Automated filling apparatus for individual gas tanks or containers, e.g. in vehicles
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    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/32—Hydrogen storage

Definitions

  • the invention relates to a method for refueling a storage container, in particular a motor vehicle storage container, with a gaseous fuel, in particular with gaseous hydrogen, to a pressure of more than 300 bar, the fuel being compressed and temporarily stored.
  • cryogenic media for example GH 2 or LH 2 for gaseous or liquid hydrogen.
  • CNG is also used for compressed natural gas.
  • Hydrogen in particular is currently becoming increasingly important as an energy source due to increasing energy requirements and increased environmental awareness. Aircraft, ships, submarines, trucks, buses and passenger cars are already being piloted using hydrogen-powered turbines or engines.
  • the object of the present invention is to provide a generic method for refueling a storage container, in which the aforementioned disadvantages can be avoided.
  • the power consumption required for the compression of the gaseous fuel should be reduced and the refueling temperature should be reduced by approx. 20 to 30 ° C.
  • a generic method for refueling a storage tank which is characterized in that - the compressed fuel is temporarily stored at one or more pressure levels, the storage tank to be refueled during the refueling process in the event of a pressure level from the buffer store or in the case several pressure levels is refueled from the intermediate store or stores, preferably with the one located at the lowest pressure level
  • Intermediate storage is started, and after reaching a compensating pressure between the storage tank to be refueled and the one or more intermediate stores, the filling of the storage tank to be refueled to the final pressure by means of at least one compressor which removes the gaseous fuel from the or at least one of the
  • three or more intermediate pressure levels are preferably provided in practice, in particular when refueling a storage container with gaseous hydrogen.
  • the provision of only one intermediate storage pressure level can represent a comparatively inexpensive and technically satisfactory solution, for example when refueling a storage container with CNG.
  • the method according to the invention for refueling a storage tank is therefore proposed that the compressed fuel be temporarily stored at a low, medium and high pressure level, - the storage tank to be refueled during the refueling process is first refueled from the low-pressure level store and then from the medium-pressure level store and after reaching a compensating pressure between the storage tank to be refueled and the medium-pressure level store, filling the storage tank to be refueled to the final pressure by means of at least one
  • Compressor which compresses the gaseous fuel from the medium-pressure level storage.
  • FIG. 1 shows the schematic structure of a gas station for gaseous hydrogen, in which the method according to the invention can be implemented with three intermediate pressure levels.
  • the stage pressure ratio of the compressor stages 4 and 8 will be determined by the inlet pressure of the hydrogen prevailing in line 1.
  • the compressors 4 and 8 work on electricity consumption. They are preferably driven hydraulically and cooled with hydraulic oil in the outer jacket. An approximately isothermal compression of the gaseous hydrogen can thereby be achieved.
  • the compressed hydrogen is stored in both stores 10 and 13
  • the stores 10 and 13 are constructed, for example, from six bundles each with a geometric volume of 600 l each. With a filling pressure of 300 bar and a compressibility factor of approx. 0.9, this results in a filling volume of approx. 162 m 3 hydrogen per bundle.
  • the stores 10 and 13 thus each have a capacity of 972 m 3 .
  • the store 10 will be referred to as a low-pressure level store and the store 13 as a medium-pressure level store.
  • the required compressor capacity in normal operation is approx. 300 Nm 3 at an inlet pressure of 15 bar. This requires an electrical output of 46 KW, which results in a specific electricity requirement of 0.15 KWh / Nm 3 .
  • the two stores 10 and 13 are filled with 300 bar of hydrogen.
  • a further store 18 - hereinafter referred to as a high-pressure level store - is provided, which is filled with gaseous hydrogen at a pressure of 450 bar.
  • the memory 18 consists, for example, of a 50 liter buffer bottle.
  • the storage pressure of the low-pressure level store 10 is between 150 and 300 bar
  • the storage pressure of the medium-pressure level store 13 is between 200 and 300 bar
  • the storage pressure of the high-pressure level store 18 is between 400 and 450 bar.
  • the maximum storage volume of the high-pressure level store 18 is preferably 1 to 10% of the maximum storage volume of the low-pressure level store 10 and preferably 1 to 10% of the maximum storage volume of the medium-pressure level store 13.
  • the stores 10, 13 and 18 are connected via extraction lines 11, 14 and 19 to a common line 15 leading to the refueling coupling.
  • the initial pressure in the storage tank to be refueled - that is, for example, the motor vehicle storage tank - is first determined using a test burst. A heating curve is calculated from this pressure and compared with the outside temperature, which results in the filling pressure.
  • This test surge is fed from the high-pressure level store 18. Due to the associated drop in pressure in the high-pressure level store 18, the compressors 4 and 8 are switched to the so-called high booster mode.
  • the hydrogen compressed and stored to at least three pressure levels - namely the low 10, the medium 13 and the high pressure level 18 - is initially extracted from the low pressure level accumulator 10 during the refueling process and then from the medium pressure level accumulator 13 via the extraction lines 11 and 14 as well 15 relaxed in the storage tank to be refueled and this filled at least up to the highest pressure prevailing in the medium pressure level storage 13.
  • the maximum flow is preferably regulated to 90 m 3 / min.
  • the hydrogen is regulated to approx. 250 bar so that the maximum flow rate is not exceeded even at a high differential pressure.
  • the controller (not shown in the figure) is switched off by a control valve (also not shown in the figure).
  • the storage tank to be refueled After reaching the equilibrium pressure between the storage tank to be refueled and the medium-pressure level store 13, the storage tank to be refueled is filled to the final pressure in that the second compressor stage 8 takes the gaseous hydrogen from the line 16
  • Medium-pressure level accumulator 13 sucks, compressed to, for example, 450 bar and fed via lines 17 and 15 to the refueling coupling and via this to the storage tank to be refueled;
  • the compressor 8 operates in the so-called high booster mode.
  • the inlet pressure of the second compressor stage 8 should preferably be at least 150 bar.
  • the filling capacity in high booster mode is at least 32.5 Nm 3 hydrogen / min and a maximum of 43 Nm 3 hydrogen / min.
  • the hydrogen still contained therein is supercooled; it has a temperature of approx. - 40 ° C.
  • the outlet temperature of the second compressor stage 8 is therefore approx. 10 ° C., as a result of which a comparatively efficient filling of the storage tank is achieved at approx. 350 bar.
  • the second compressor stage 8 works only approx. 30% of the total refueling time in high booster mode.
  • the electricity consumption per Nm 3 of hydrogen in high booster mode is - based on the total gas volume - approx. 0.015 KWh / Nm 3 of hydrogen. Therefore, the total electricity requirement of the method according to the invention at a refueling pressure of 350 bar is 0.165 KWh / Nm 3 hydrogen.
  • High-pressure level store 18 - for example for the test burst described above - takes place via lines 19 and 15.
  • the method according to the invention also has the advantage that conventional flow meters can be used. So far have been verified
  • Medium pressure level accumulator 13 sucks, conventional, calibrated flow meters can be provided on the suction side of the compressor 8 - that is, for example, in the line 16.
  • the method according to the invention thus makes it possible, for example, to fill two buses in succession.
  • a third bus can then be refueled either more slowly or in the same refueling time of approx. 10 min after a waiting time of 1.6 hours.
  • These refueling times are based on a refueling quantity of 500 Nm 3 hydrogen and are dependent on the storage volume of the low and medium pressure level storage.
  • the entire two-stage compressor station is preferably housed in a concrete housing consisting of an electrical and a gas space.
  • the concrete housing is made explosion-proof - as is the case with gas control stations.
  • the hydraulic unit and the entire electrical installation are housed in the electrical room.
  • the compressor stages are driven by hydraulic oil in the explosion-protected part of the housing (gas space). All cable bushings should be gastight. In the gas room, all installations must be carried out in accordance with ExZone 1.
  • a pressure relief flap is expediently located in the roof of the gas space. Furthermore, the room air in the gas room should be monitored for hydrogen leakage. A hydrogen leak then leads to the compressor station being switched off and the individual sections being sealed off via pneumatic quick-closing valves.

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Abstract

Es wird ein Verfahren zum Betanken eines Speicherbehälters, insbesondere eines Kfz-Speicherbehälters, mit einem gasförmigen Treibstoff, insbesondere mit gasförmigem Wasserstoff, auf einen Druck von mehr als 300 bar, wobei der Treibstoff verdichtet und zwischengespeichert wird, beschrieben. Erfindungsgemäss wird der verdichtete Treibstoff auf einem oder mehreren Druckniveaus zwischengespeichert, wird der zu betankende Speicherbehälter während des Betankungsvorganges im Falle eines Druckniveaus aus dem Zwischenspeicher oder im Falle mehrerer Druckniveaus aus dem oder den Zwischenspeichern betankt, wobei vorzugsweise mit dem auf dem niedrigsten Druckniveau befindlichen Zwischenspeicher begonnen wird, und erfolgt nach Erreichen eines Ausgleichsdruckes zwischen dem zu betankenden Speicherbehälter und dem oder den Zwischenspeichern das Befüllen des zu betankenden Speicherbehälters auf den Enddruck mittels wenigstens eines Verdichters, der den gasförmigen treibstoff aus dem oder zumindest einem der Zwischenspeicher verdichtet.

Description

Beschreibung
Verfahren zum Betanken eines Speicherbehälters mit einem gasförmigen Treibstoff
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betanken eines Speicherbehälters, insbesondere eines Kfz-Speicherbehälters, mit einem gasförmigen Treibstoff, insbesondere mit gasförmigem Wasserstoff, auf einen Druck von mehr als 300 bar, wobei der Treibstoff verdichtet und zwischengespeichert wird.
Im Folgenden werden bei den Bezeichnungen spezieller kryogener Medien entsprechend ihrem Aggregatzustand die Buchstaben "G" für "gasförmig" und "L" für "flüssig" bzw. "liquid" vorangestellt; also beispielsweise GH2 bzw. LH2 für gasförmigen bzw. flüssigen Wasserstoff. Ferner wird der Begriff "CNG" für komprimiertes Erdgas verwendet.
Insbesondere Wasserstoff gewinnt gegenwärtig durch den steigenden Energiebedarf und das gestiegene Umweltbewusstsein als Energieträger zunehmend an Bedeutung. So werden bereits versuchsweise Flugzeuge, Schiffe, U-Boote, Lastkraftwagen, Busse sowie Personenkraftwagen mittels mit Wasserstoff-betriebener Turbinen bzw. Motoren angetrieben.
Des Weiteren befinden sich bereits Fahrzeuge im Feldversuch, bei denen mittels einer Brennstoffzelle elektrische Energie erzeugt wird, die wiederum einen E-Motor antreibt. Der für den Betrieb der Brennstoffzelle erforderliche Wasserstoff wird bei diesen Fahrzeugen entweder in flüssiger oder gasförmiger und komprimierter Form gespeichert.
Gattungsgemäße Verfahren zum Betanken von Speicherbehältern mit gasförmigem Wasserstoff mit einem Druck von mehr als 300 bar - üblicherweise werden zwischenzeitlich bereits ca. 450 bar Druck im zu betankenden Speicherbehälter realisiert - haben den Nachteil, dass der gasförmige Treibstoff zunächst auf einen Druck von ca. 500 bar verdichtet und anschließend auf diesem Druck
(zwischen)gespeichert werden muss, damit jederzeit das Betanken eines oder mehrerer Fahrzeuge in kurzer Zeit möglich ist. Nachteilig bei dieser Verfahrensweise ist jedoch, dass die gesamte Gasmenge auf den hohen Druck verdichtet und gespeichert werden muss. Die hierzu erforderlichen Speicherbehälter bzw. -bündeln sind vergleichsweise teuer; ferner müssen sie entsprechend groß bemessen sein.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein gattungsgemäßes Verfahren zum Betanken eines Speicherbehälters anzugeben, bei dem die vorgenannten Nachteile vermieden werden können. Darüber hinaus soll der für die Verdichtung des gasförmigen Treibstoffes benötigte Stromverbrauch reduziert und die Betankungstemperatur um ca. 20 bis 30 °C abgesenkt werden können.
Zur Lösung der vorgenannten Aufgabe wird ein gattungsgemäßes Verfahren zum Betanken eines Speicherbehälters vorgeschlagen, das dadurch gekennzeichnet ist, dass - der verdichtete Treibstoff auf einem oder mehreren Druckniveaus zwischengespeichert wird, der zu betankende Speicherbehälter während des Betankungsvorganges im Falle eines Druckniveaus aus dem Zwischenspeicher oder im Falle mehrerer Druckniveaus aus dem oder den Zwischenspeichern betankt wird, wobei vorzugsweise mit dem auf dem niedrigsten Druckniveau befindlichen
Zwischenspeicher begonnen wird, und nach Erreichen eines Ausgleichsdruckes zwischen dem zu betankenden Speicherbehälter und dem oder den Zwischenspeichern das Befüllen des zu betankenden Speicherbehälters auf den Enddruck mittels wenigstens eines Verdichters, der den gasförmigen Treibstoff aus dem oder zumindest einem der
Zwischenspeicher verdichtet, erfolgt.
Vorzugsweise werden in der Praxis - insbesondere bei der Betankung eines Speicherbehälters mit gasförmigem Wasserstoff - drei oder auch mehr Zwischenspeicher-Druckniveaus vorgesehen werden.
Das Vorsehen lediglich eines Zwischenspeicher-Druckniveaus kann jedoch bspw. bei der Betankung eines Speicherbehälters mit CNG ein vergleichsweise kostengünstige und technisch zufriedenstellende Lösung darstellen. Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betanken eines Speicherbehälters weiterbildend wird daher vorgeschlagen, dass der verdichtete Treibstoff auf einem Nieder-, einem Mittel- und einem Hockdruckniveau, zwischengespeichert wird, - der zu betankende Speicherbehälter während des Betankungsvorganges zunächst aus dem Niederdruckniveauspeicher und anschließend aus dem Mitteldruckniveauspeicher betankt wird und nach Erreichen eines Ausgleichsdruckes zwischen dem zu betankenden Speicherbehälter und dem Mitteldruckniveauspeicher das Befüllen des zu betankenden Speicherbehälters auf den Enddruck mittels wenigstens eines
Verdichters, der den gasförmigen Treibstoff aus dem Mitteldruckniveauspeicher verdichtet, erfolgt.
Das erfindungsgemäße Verfahren sowie weitere Ausgestaltungen desselben, die Gegenstände der Unteransprüche darstellen, seien im Folgenden anhand des in der Figur dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Die Figur zeigt den schematischen Aufbau einer Tankstelle für gasförmigen Wasserstoff, in der das erfindungsgemäße Verfahren mit drei Zwischenspeicher-Druckniveaus realisiert werden kann.
Über Leitung 1 wird an der Ansaugstelle Wasserstoff mit einem Druck von 3 bis 20 bar einem Puffer 2 zugeführt. Aus diesem wird der benötigte Wasserstoff über Leitung 3 abgezogen und der ersten Stufe 4 eines zweistufigen Verdichtersystems zugeführt. In dieser ersten Stufe 4 erfolgt eine Verdichtung des Wasserstoffes auf einen Druck zwischen 17 und 150 bar. Der verdichtete Wasserstoff wird anschließend über Leitung 5 einem Kühler 6 zugeführt und in diesem auf eine Temperatur zwischen 20 und 60 °C abgekühlt. Anschließend wird der verdichtete Wasserstoffstrom über Leitung 7 der zweiten Verdichterstufe 8 zugeführt und auf einen Druck von 300 bar verdichtet. Wiederum erfolgt in einem, in der Figur nicht dargestellten Nachkühler eine Abführung der Kompressionswärme, bevor der verdichtete Wasserstoff über die Leitungen 9 und 12 zwei Speicher 10 und 13 - auf die im Folgenden noch näher eingegangen werden wird - zugeführt wird.
Das Stufendruckverhältnis der Verdichterstufen 4 und 8 wird von dem in der Leitung 1 herrschenden Eingangsdruck des Wasserstoffes bestimmt werden. Die Verdichter 4 und 8 arbeiten stromverbrauchsorientiert. Sie werden vorzugsweise hydraulisch angetrieben und mit Hydrauliköl im Außenmantel gekühlt. Dadurch kann eine annähernd isotherme Verdichtung des gasförmigen Wasserstoffes erzielt werden.
Der verdichtete Wasserstoff wird in den beiden Speichern 10 und 13
(zwischen)gespeichert. Die Speichern 10 und 13 sind beispielsweise aus jeweils sechs Bündeln mit einem geometrischen Volumen von je 600 I aufgebaut. Bei einem Fülldruck von 300 bar und einem Kompressibilitätsfaktor von ca. 0,9 ergibt sich ein Füllvolumen so von ca. 162 m3 Wasserstoff pro Bündel. Die Speicher 10 und 13 besitzen somit je ein Fassungsvermögen von 972 m3.
Im Folgenden werden der Speicher 10 als Niederdruckniveauspeicher und der Speicher 13 als Mitteldruckniveauspeicher bezeichnet werden.
Die erforderliche Verdichterleistung im Normalbetrieb beträgt bei einem Eingangsdruck von 15 bar ca. 300 Nm3. Dies erfordert eine elektrische Leistung von 46 KW, woraus ein spezifischer Strombedarf von 0,15 KWh/Nm3 resultiert.
Im betriebsbereiten Zustand der Wasserstoff-Tankstelle sind die beiden Speicher 10 und 13 mit 300 bar Wasserstoff befüllt.
Zusätzlich ist ein weiterer Speicher 18 - im Folgenden als Hochdruckniveauspeicher bezeichnet - vorgesehen, der mit gasförmigem Wasserstoff bei einem Druck von 450 bar befüllt ist. Der Speicher 18 besteht beispielsweise aus einer 50 I Pufferflasche.
Gemäß vorteilhafter Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt der Speicherdruck des Niederdruckniveauspeichers 10 zwischen 150 und 300 bar, der Speicherdruck des Mitteldruckniveauspeichers 13 zwischen 200 und 300 bar und der Speicherdruck des Hochdruckniveauspeichers 18 zwischen 400 und 450 bar.
Das maximale Speichervolumen des Hochdruckniveauspeichers 18 beträgt vorzugsweise 1 bis 10 % des maximalen Speichervolumens des Niederdruckniveauspeichers 10 und vorzugsweise 1 bis 10 % des maximalen Speichervolumens des Mitteldruckniveauspeichers 13. Die Speicher 10, 13 und 18 sind über Entnahmeleitungen 11 , 14 bzw. 19 mit einer gemeinsamen, zu der Betankungskupplung führenden Leitung 15 verbunden.
Im Betankungsfall wird zunächst über einen Teststoß der Anfangsdruck im zu betankenden Speicherbehälter - also beispielsweise dem Kfz-Speicherbehälter- ermittelt. Aus diesem Druck wird eine Aufheizkurve errechnet und mit der Außentemperatur ins Verhältnis gesetzt, woraus sich der Fülldruck ergibt. Dieser Teststoß wird aus dem Hochdruckniveauspeicher 18 gespeist. Durch den damit verbundenen Druckabfall in dem Hochdruckniveauspeicher 18 werden die Verdichter 4 und 8 in den sog. High Booster-Betrieb geschaltet.
Erfindungsgemäß wird nunmehr der auf wenigstens drei Druckniveaus - nämlich dem Nieder- 10, dem Mittel- 13 und dem Hockdruckniveau 18 - verdichtete und gespeicherte Wasserstoff während des Betankungsvorganges zunächst aus dem Niederdruckniveauspeicher 10 und anschließend aus dem Mitteldruckniveauspeicher 13 über die Entnahmeleitungen 11 bzw. 14 sowie 15 in den zu betankenden Speicherbehälter entspannt und dieser so zumindest bis zu dem höchsten, in dem Mitteldruckniveauspeicher 13 herrschenden Druck gefüllt.
Hierbei wird der maximale Durchfluss vorzugsweise auf 90 m3/min eingeregelt. Bei der Befüllung eines leeren Kfz-Speicherbehälters wird der Wasserstoff auf ca. 250 bar geregelt, damit der maximale Durchfluss auch bei einem hohen Differenzdruck nicht überschritten wird. Bei der anschließenden Befüllung auf Höchstdruck (beispielsweise 450 bar) wird der in der Figur nicht dargestellte Regler durch ein in der Figur ebenfalls nicht dargestelltes Steuerventil weggeschaltet.
Nach Erreichen des Ausgleichsdruckes zwischen dem zu betankenden Speicherbehälter und dem Mitteldruckniveauspeicher 13 erfolgt das Befüllen des zu betankenden Speicherbehälters auf den Enddruck dadurch, dass die zweite Verdichterstufe 8 über Leitung 16 den gasförmigen Wasserstoff aus dem
Mitteldruckniveauspeicher 13 ansaugt, auf beispielsweise 450 bar verdichtet und über die Leitungen 17 und 15 der Betankungskupplung und über diese dem zu betankenden Speicherbehälter zuführt; während dieses Verfahrensschrittes arbeitet der Verdichter 8 im sog. High Booster-Betrieb. Der Eingangsdruck der zweiten Verdichterstufe 8 sollte vorzugsweise wenigstens 150 bar betragen. Im High Booster-Betrieb wird eine elektrische Leistung von va. 85 KW benötigt. Die Fülleistung im High Booster-Betrieb beträgt wenigstens 32,5 Nm3 Wasserstoff/min und maximal 43 Nm3 Wasserstoff/min.
Aufgrund der vorangegangenen Entnahme von Wasserstoff aus dem Mitteldruckniveauspeicher 13 ist der noch darin befindliche Wasserstoff unterkühlt; er weist eine Temperatur von ca. - 40 °C auf. Die Austrittstemperatur der zweiten Verdichterstufe 8 liegt daher bei ca. 10 °C, wodurch eine vergleichsweise effiziente Befüllung des Speicherbehälters bei ca. 350 bar erreicht wird.
Die zweite Verdichterstufe 8 arbeitet nur ca. 30 % der gesamten Betankungszeit im High Booster-Betrieb. Der Stromverbrauch je Nm3 Wasserstoff im High Booster-Betrieb beträgt - bezogen auf das gesamt getankte Gasvolumen - ca. 0,015 KWh/Nm3 Wasserstoff. Daher liegt der gesamte Strombedarf des erfindungsgemäßen Verfahrens bei einem Betankungsdruck von 350 bar bei 0,165 KWh/ Nm3 Wasserstoff.
Zur Auffüllung des Hochdruckniveauspeichers 18 wird diesem im High Booster-Betrieb der zweiten Verdichterstufe 8 über die Leitungen 17 und 17' verdichteter Wasserstoff zugeführt. Eine Entnahme des verdichteten Wasserstoffes aus dem
Hochdruckniveauspeicher 18 - beispielsweise für den vorbeschriebenen Teststoß - erfolgt über die Leitungen 19 und 15.
Das erfindungsgemäße Verfahren hat des Weiteren den Vorteil, dass herkömmliche Durchflussmesser zum Einsatz kommen können. Bisher sind geeichte
Durchflussmesser nur für Drücke bis 300 bar erhältlich. Somit konnten bei den zum Stand der Technik zählenden Betankungsverfahren, bei denen die gesamte Wasserstoffmenge auf Drücke bis 500 bar verdichtet wurde, keine geeichten Durchflussmesser verwendet werden. Da im High Booster-Betrieb der maximale Speicherdruck bei ca. 300 bar liegt und der Verdichter 8 bei diesem Druck aus dem
Mitteldruckniveauspeicher 13 saugt, können herkömmliche, geeichte Durchflussmesser auf der Saugseite des Verdichters 8 - also beispielsweise in der Leitung 16 - vorgesehen werden. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es somit, dass beispielsweise zwei Busse hintereinander betankt werden können. Die Betankung eines dritten Busses kann dann entweder langsamer oder in der gleichen Betankungszeit von ca. 10 min nach einer Wartezeit von 1,6 Stunden erfolgen. Diese Betankungszeiten sind auf eine Betankungsmenge von 500 Nm3 Wasserstoff bezogen und anhängig von dem Speichervolumen des Nieder- sowie des Mitteldruckniveauspeichers.
Die gesamte, zweistufige Verdichterstation ist vorzugsweise in einem Betongehäuse, bestehend aus einem E- und einem Gasraum, untergebracht. Das Betongehäuse ist hierbei explosionsfest gefertigt - wie dies auch bei der Gasregelstationen der Fall ist.
Im E-Raum sind das Hydraulikaggregat sowie die gesamte E-Installation untergebracht. Der Antrieb der Verdichterstufen erfolgt über Hydrauliköl im Exgeschützten Teil des Gehäuses (Gasraum). Alle Leitungsdurchführungen sollten gasdicht ausgeführt werden. In dem Gasraum sind alle Einbauten entsprechend ExZone 1 auszuführen. Im Dach des Gasraumes befindet sich zweckmäßigerweise eine Druckentlastungsklappe. Ferner sollte die Raumluft in dem Gasraum auf einen Wasserstoffaustritt überwacht werden. Ein Wasserstoffaustritt führt dann zur Abschaltung der Verdichterstation und zu einem Abschotten der einzelnen Sektionen über pneumatische Schnellschlussventile.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Betanken eines Speicherbehälters, insbesondere eines Kfz- Speicherbehälters, mit einem gasförmigen Treibstoff, insbesondere mit gasförmigem Wasserstoff, auf einen Druck von mehr als 300 bar, wobei der Treibstoff verdichtet und zwischengespeichert wird, dadurch gekennzeichnet, dass
- der verdichtete Treibstoff auf einem oder mehreren Druckniveaus zwischengespeichert wird,
- der zu betankende Speicherbehälter während des Betankungsvorganges im Falle eines Druckniveaus aus dem Zwischenspeicher oder im Falle mehrerer
Druckniveaus aus dem oder den Zwischenspeichern betankt wird, wobei vorzugsweise mit dem auf dem niedrigsten Druckniveau befindlichen Zwischenspeicher begonnen wird, und
- nach Erreichen eines Ausgleichsdruckes zwischen dem zu betankenden Speicherbehälter und dem oder den Zwischenspeichern das Befüllen des zu betankenden Speicherbehälters auf den Enddruck mittels wenigstens eines Verdichters, der den gasförmigen Treibstoff aus dem oder zumindest einem der Zwischenspeicher verdichtet, erfolgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei drei Zwischenspeicher-Druckniveaus vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass
- der verdichtete Treibstoff auf einem Nieder- (10), einem Mittel- (13) und einem Hockdruckniveau (18), zwischengespeichert wird, - der zu betankende Speicherbehälter während des Betankungsvorganges zunächst aus dem Niederdruckniveauspeicher (10) und anschließend aus dem Mitteldruckniveauspeicher (13) betankt wird und
- nach Erreichen eines Ausgleichsdruckes zwischen dem zu betankenden Speicherbehälter und dem Mitteldruckniveauspeicher (13) das Befüllen des zu betankenden Speicherbehälters auf den Enddruck mittels wenigstens eines
Verdichters (4, 8), der den gasförmigen Treibstoff aus dem Mitteldruckniveauspeicher (13) verdichtet, erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Speicherdruck des Niederdruckniveaus (10) zwischen 150 und 300 bar liegt, der Speicherdruck des Mitteldruckniveaus (13) zwischen 200 und 300 bar liegt und der Speicherdruck des Hochdruckniveaus (18) zwischen 400 und 450 bar liegt.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das maximale Speichervolumen des Hochdruckniveaus (18) 1 bis 10 % des maximalen Speichervoiumens des Niederdruckniveaus (10) beträgt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das maximale Speichervolumen des Hochdruckniveaus (18) 1 bis 10 % des maximalen Speichervolumens des Mitteldruckniveaus (13) beträgt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdichtung (4, 8) des gasförmigen Treibstoffes im Wesentlichen isotherm erfolgt.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Befüllen des zu betankenden Speicherbehälters auf den Enddruck mittels wenigstens eines Verdichters (8) und/oder einer Verdichterstufe, der bzw. die auch der Verdichtung des gasförmigen Treibstoffes vor dessen Zwischenspeicherung dient, erfolgt.
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