WO2007019948A1 - Mobile wasserstoff-tankstelle - Google Patents

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Definitions

  • the invention relates to a filling station, in particular a hydrogen filling station, for filling a vehicle with a gaseous and / or liquid medium, in particular with gaseous and liquid hydrogen.
  • vehicle vehicle (s) below all conceivable types of vehicles, such as cars, trucks, buses, work machines, locomotives, etc., which are refueled with gaseous and / or liquid media to understand.
  • the mobile fueling of hydrogen-powered vehicles is realized by either liquefied or pressurized hydrogen transported by tanker vehicles to the refueling station and there is fueled in a conventional manner, the vehicle with liquid or gaseous hydrogen.
  • Object of the present invention is to provide a generic gas station for refueling a vehicle with a gaseous and liquid medium, in particular with gaseous and liquid hydrogen, which avoids or overcomes the disadvantages of known mobile gas station concepts.
  • a gas station for refueling a vehicle with a gaseous and / or liquid medium, in particular with gaseous and liquid hydrogen
  • a gas station for refueling a vehicle with a gaseous and / or liquid medium, in particular with gaseous and liquid hydrogen
  • the evaporator and / or the heater is or are designed as an air evaporator
  • the compressor for a compression of the liquid medium to a pressure of up to 1000 bar and the buffer for a storage of the compressed gaseous medium at a pressure up to 1000 bar are designed and
  • the delivery unit for liquid medium is associated with a pump.
  • Figure 1 shows the scheme of a hydrogen filling station.
  • This has a memory S, which serves to store liquefied hydrogen and in the Normally, a maximum capacity of 1000 liters of liquid hydrogen - this corresponds to about 786 Nm 3 - has.
  • two dispensing units or dispensers G and F are provided, via the gaseous hydrogen dispensing unit G - and liquid hydrogen -
  • Dispensing unit F - can be delivered to the vehicle to be refueled.
  • evaporator E Upstream of the delivery unit G for gaseous hydrogen are in the flow direction an evaporator E, a cryo-compressor V, a heater C and a buffer Z.
  • the evaporator E and / or the heater C is or are preferably designed as an air evaporator.
  • the above-described buffer Z is designed according to an advantageous embodiment of the gas station according to the invention for pressures up to 1000 bar. At present, first filling stations according to the invention with pressure levels up to 500 bar are projected. However, it is intended to realize in the future also pressure levels between 700 and 1000 bar.
  • the refueling of vehicles that are operated with gaseous hydrogen via a cascade pressure equalization between the buffer Z and the vehicle tank via the line section 7 and the output unit G.
  • the filling of the buffer Z again takes place via the line sections 3, 4 and 5 and the cryo-compressor V, which allows an increase in pressure of the withdrawn from the memory S and evaporated in front of the cryo-compressor V hydrogen to the desired (intermediate) storage or discharge pressure of the gaseous hydrogen stored.
  • a fuel cell B which serves as an energy source for the filling station according to the invention serves, fed as an insert.
  • the DC current obtained in the fuel cell B is converted into AC in a DC / AC converter K serving to supply the control unit L and the cryocompressor V.
  • the control unit L in turn controls the dispensing units G and F, and the compressor V and their drives - represented by the dashed lines.
  • FIG. 2 shows a possible arrangement of the above-described components or units of the gas station according to the invention, as they may be arranged, for example, on a transportable by a truck pallet.
  • the invention provides a mobile, self-sufficient immission-free refueling station, in particular a hydrogen refueling station, which can be transported, for example, onto or by means of a transporter or small truck with appropriate dimensioning.
  • a mobile, self-sufficient immission-free refueling station in particular a hydrogen refueling station
  • a hydrogen refueling station which can be transported, for example, onto or by means of a transporter or small truck with appropriate dimensioning.
  • a simultaneous refueling of vehicles with gaseous and liquid hydrogen can be realized.

Abstract

Es wird eine Tankstelle, insbesondere eine Wasserstoff-Tankstelle, zum Betanken eines Fahrzeuges mit einem gasförmigen und/oder flüssigen Medium, insbesondere mit gasförmigem und flüssigem Wasserstoff, beschrieben, aufweisend a) einen Speicher (S), der der Speicherung von verflüssigtem Medium dient, b) eine Abgabeeinheit (F) für flüssiges Medium, der verflüssigtes Medium aus dem Speicher (S) zuführbar ist, c) einen Verdichter (V), einen ihm vorgeschalteten Verdampfer (E), einen dem Verdichter (V) nachgeschalteten Erhitzer C und einem dem Erhitzer (C) nachgeschalteten Zwischenspeicher (Z), der der Zwischenspeicherung von verdichtetem, gasförmigen Medium dient, d) eine dem Zwischenspeicher (Z) nachgeschaltete Abgabeeinheit (G) für gasförmiges Medium, e) eine Brennstoffzelle (B), der gasförmiges Medium aus dem Speicher (S) und/oder dem Zwischenspeicher (Z) zuführbar ist (8, 9) und die den Verdichter (V) mit Energie versorgt, und f) eine, von der Brennstoffzelle (B) gespeiste Steuereinheit (L), die der Steuerung des Verdichters (V), der Abgabeeinheit (G) für gasförmiges Medium und/oder der Abgabeeinheit (F) für flüssiges Medium dient.

Description

Beschreibung
MOBILE WASSERSTOFF-TANKSTELLE
Die Erfindung betrifft eine Tankstelle, insbesondere eine Wasserstoff-Tankstelle, zum Betanken eines Fahrzeuges mit einem gasförmigen und/oder flüssigen Medium, insbesondere mit gasförmigem und flüssigem Wasserstoff.
Unter dem Begriff "Fahrzeug(e)" seien nachfolgend alle denkbaren Fahrzeugtypen, wie Pkws, Lkws, Busse, Arbeitsmaschinen, Lokomotiven, etc., die mit gasförmigen und/oder flüssigen Medien betankt werden, zu verstehen.
Gattungsgemäße Tankstellen sind bisher im Regelfall ortsgebunden, abhängig von Fremdenergie und darüber hinaus nicht immissionsfrei.
Gerade in der Demonstrations- bzw. Einführungsphase von Wasserstoff als Energiespeicher für Fahrzeuge sind jedoch mobile Tankstellen für flüssigen und/oder gasförmigen Wasserstoff gefragt.
Bisher wird die mobile Betankung von mit Wasserstoff-betriebenen Fahrzeugen realisiert, indem entweder verflüssigter oder unter Druck stehender Wasserstoff mittels Tankfahrzeugen an die Betankungsstelle transportiert und dort auf herkömmliche Weise das Fahrzeug mit flüssigem oder gasförmigen Wasserstoff betankt wird.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine gattungsgemäße Tankstelle zum Betanken eines Fahrzeuges mit einem gasförmigen und flüssigen Medium, insbesondere mit gasförmigem und flüssigem Wasserstoff, anzugeben, die die Nachteile bekannter mobiler Tankstellen-Konzepte vermeidet bzw. überwindet.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Tankstelle, insbesondere eine Wasserstoff- Tankstelle, zum Betanken eines Fahrzeuges mit einem gasförmigen und/oder flüssigen Medium, insbesondere mit gasförmigem und flüssigem Wasserstoff, vorgeschlagen, aufweisend a) einen Speicher, der der Speicherung von verflüssigtem Medium, insbesondere von flüssigem Wasserstoff dient, b) eine Abgabeeinheit für flüssiges Medium, der verflüssigtes Medium aus dem Speicher zuführbar ist, c) einen Verdichter, einen ihm vorgeschalteten Verdampfer, einen dem Verdichter nachgeschalteten Erhitzer und einen dem Erhitzer nachgeschalteten Zwischenspeicher, der der Zwischenspeicherung von verdichtetem, gasförmigen Medium dient, d) eine dem Zwischenspeicher nachgeschaltete Abgabeeinheit für gasförmiges Medium, e) eine Brennstoffzelle, der gasförmiges Medium aus dem Speicher und/oder dem Zwischenspeicher zuführbar ist und die den Verdichter mit Energie versorgt, und f) eine von der Brennstoffzelle gespeiste Steuereinheit, die der Steuerung des Verdichters, der Abgabeeinheit für gasförmiges Medium und/oder der Abgabeeinheit für flüssiges Medium dient.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Tankstelle sind dadurch gekennzeichnet, dass
der Verdampfer und/oder der Erhitzer als Luft-Verdampfer ausgebildet ist bzw. sind,
der Verdichter für eine Verdichtung des flüssigen Mediums auf einen Druck von bis zu 1000 bar und der Zwischenspeicher für eine Speicherung des verdichteten gasförmigen Mediums bei einem Druck bis zu 1000 bar ausgelegt sind und
der Abgabeeinheit für flüssiges Medium eine Pumpe zugeordnet ist.
Die erfindungsgemäße Tankstelle sowie weitere Ausgestaltung derselben, die Gegenstände der abhängigen Patentansprüche darstellen, seien im Folgenden anhand der in den Figuren 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Hierbei zeigt die Figur 1 das Schema einer Wasserstoff-Tankstelle. Diese weist einen Speicher S auf, der der Speicherung von verflüssigtem Wasserstoff dient und der im Regelfall eine Kapazität von maximal 1000 Liter Flüssig-Wasserstoff - dies entspricht ca. 786 Nm3 - aufweist.
Ferner sind zwei Abgabeeinheiten bzw. Dispenser G und F vorgesehen, über die gasförmiger Wasserstoff - Abgabeeinheit G - und flüssiger Wasserstoff -
Abgabeeinheit F - an das zu betankende Fahrzeug abgegeben werden können.
Die Zuführung von flüssigem Wasserstoff aus dem Speicher S zu der Abgabeeinheit F erfolgt über die Leitungsabschnitt 1 und 2, in denen - entsprechend einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßeπ Tankstelle - eine geeignete Tieftemperaturpumpe P vorgesehen sein kann.
Der Abgabeeinheit G für gasförmigen Wasserstoff vorgeschaltet sind in Strömungsrichtung ein Verdampfer E, ein Kryoverdichter V, ein Erhitzer C sowie ein Zwischenspeicher Z. Der Verdampfer E und/oder der Erhitzer C ist bzw sind vorzugsweise als Luftverdampfer ausgebildet.
Der vorbeschriebene Zwischenspeicher Z ist gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Tankstelle für Drücke bis zu 1000 bar ausgelegt. Gegenwärtig werden erste erfindungsgemäße Tankstellen mit Drucklagen bis zu 500 bar projektiert. Es ist jedoch beabsichtigt, zukünftig auch Drucklagen zwischen 700 und 1000 bar zu realisieren.
Die Betankung von Fahrzeugen, die mit gasförmigem Wasserstoff betrieben werden, erfolgt über einen Kaskaden-Druckausgleich zwischen dem Zwischenspeicher Z und dem Fahrzeugtank über den Leitungsabschnitt 7 sowie die Abgabeeinheit G. Die Befüllung des Zwischenspeichers Z wiederum erfolgt über die Leitungsabschnitte 3, 4 und 5 sowie den Kryoverdichter V, der eine Druckerhöhung des aus dem Speicher S abgezogenen und vor dem Kryoverdichter V verdampften Wasserstoffes auf den gewünschten (Zwischen)Speicher- bzw. Abgabedruck des gasförmig gespeicherten Wasserstoffs ermöglicht.
Innerhalb des Speichers S und/oder des Zwischenspeichers Z anfallender gasförmiger Wasserstoff wird aus den vorgenannten Speichern über die Leitungen 8 und/oder 9 abgezogen und einer Brennstoffzelle B, die als Energiequelle für die erfindungsgemäße Tankstelle dient, als Einsatz zugeführt. Der in der Brennstoffzelle B gewonnene Gleichstrom wird in einem DC/AC-Konverter K in Wechselstrom, der der Versorgung der Steuereinheit L und des Kryoverdichters V dient, umgewandelt. Die Steuereinheit L wiederum steuert die Abgabeeinheiten G und F, sowie den Verdichter V bzw. deren Antriebe an - dargestellt durch die gestrichelt gezeichneten Linien.
In der Figur 2 dargestellt ist eine mögliche Anordnung der vorbeschriebenen Komponenten bzw. Einheiten der erfindungsgemäßen Tankstelle, wie sie beispielsweise auf einer mittels eines Lastkraftwagens transportablen Palette angeordnet sein können.
Die Erfindung schafft eine mobile, autarke sowieso immissionsfreie Tankstelle, insbesondere Wasserstoff-Tankstelle, die bei entsprechender Dimensionierung beispielsweise auf bzw. mittels eines Transporters bzw. Klein-Lkws transportierbar ist. Dadurch wird zu jeder Zeit ein beliebiger und schneller Standortwechsel - auch an vergleichsweise abgelegenen Einsatzorten - möglich. Des Weiteren ist im Gegensatz zu den bisher bekannten mobilen Wasserstoff-Tankstelle eine zeitgleiche Betankung von Fahrzeugen mit gasförmigem und flüssigem Wasserstoff realisierbar.

Claims

Patentansprüche
1. Tankstelle, insbesondere Wasserstoff-Tankstelle, zum Betanken eines Fahrzeuges mit einem gasförmigen und/oder flüssigen Medium, insbesondere mit gasförmigem und flüssigem Wasserstoff, aufweisend a) einen Speicher (S), der der Speicherung von verflüssigtem Medium dient, b) eine Abgabeeinheit (F) für flüssiges Medium, der verflüssigtes Medium aus dem Speicher (S) zuführbar ist, c) einen Verdichter (V), einen ihm vorgeschalteten Verdampfer (E), einen dem Verdichter (V) nachgeschalteten Erhitzer C und einem dem Erhitzer (C) nachgeschalteten Zwischenspeicher (Z), der der Zwischenspeicherung von verdichtetem, gasförmigen Medium dient, d) eine dem Zwischenspeicher (Z) nachgeschaltete Abgabeeinheit (G) für gasförmiges Medium, e) eine Brennstoffzelle (B), der gasförmiges Medium aus dem Speicher (S) und/oder dem Zwischenspeicher (Z) zuführbar ist (8, 9) und die den Verdichter
(V) mit Energie versorgt, und f) eine, von der Brennstoffzelle (B) gespeiste Steuereinheit (L), die der Steuerung des Verdichters (V), der Abgabeeinheit (G) für gasförmiges Medium und/oder der Abgabeeinheit (F) für flüssiges Medium dient.
2. Tankstelle nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Verdampfer (E) und/oder der Erhitzer (C) als Luft-Verdampfer ausgebildet ist bzw. sind.
3. Tankstelle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdichter (V) für eine Verdichtung des verdampften Mediums auf einen Druck von bis zu 1000 bar und der Zwischenspeicher (Z) für eine Speicherung des verdichteten gasförmigen Mediums bei einem Druck von bis zu 1000 bar ausgelegt sind.
4. Tankstelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Abgabeeinheit (F) für flüssiges Medium eine Pumpe (P) zugeordnet ist.
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