WO2011018175A1 - Befüllen eines speicherbehälters mit einem verdichteten medium - Google Patents

Befüllen eines speicherbehälters mit einem verdichteten medium Download PDF

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WO2011018175A1 PCT/EP2010/004757 EP2010004757W WO2011018175A1 WO 2011018175 A1 WO2011018175 A1 WO 2011018175A1 EP 2010004757 W EP2010004757 W EP 2010004757W WO 2011018175 A1 WO2011018175 A1 WO 2011018175A1
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Helmut Mayer
Georg Siebert
Markus Mayer
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    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/32—Hydrogen storage

Definitions

  • the invention relates to a method for filling a storage container with a compressed medium, in particular with compressed hydrogen, wherein the compressed medium from a compressor and / or from a high-pressure storage container via a filling line a dispenser, which serves to transfer the compressed medium into a storage container , is supplied.
  • the invention relates to an arrangement for filling a storage container with a compressed medium, in particular with compressed hydrogen, comprising a compressor, which serves to compress the medium, and / or a high pressure storage container, which is used to store the compressed medium, a dispenser, which serves to transfer the compressed medium into a storage container, and a filling line connecting a compressor or high-pressure storage container and dispenser.
  • dispenser is to be understood below as a dispenser or a dispensing point, which serves as a transfer point to the storage container to be filled.
  • Generic methods and arrangements for filling a storage container with a compressed medium, in particular with compressed hydrogen are well known in the prior art. They serve the rapid filling of a storage container, for example a vehicle tank, with a compressed medium, for example with compressed hydrogen.
  • rapid filling should be understood to mean that, for example, the filling of a vehicle tank with compressed hydrogen can take place within a few minutes. In order to be able to realize a rapid filling, however, it is necessary to cool or to cool the compressed medium before it is fed into the storage container to be filled.
  • Dispenser arranged filling line - this usually has a length of 2 to 100 m - undergoes an unavoidable warming.
  • the cooling system is arranged in the compressor station, there is also the problem that the amount of media that is already in the filling line and the dispenser before the beginning of a filling process, can not be cooled by the cooling system and therefore u. U. can not be supplied to the storage container to be filled, but may need to be discharged from the system. In this case, the cooling system must first cool the filling line and the dispenser.
  • the provision of a cooling system in the dispenser is usually not feasible or only with a relatively large effort, since the space in the dispenser is limited, but the necessary cooling system build comparatively large.
  • the provision of a cooling system directly on the dispenser has the advantage over the above-described procedure that cold medium can be provided substantially immediately at the beginning of a filling process.
  • Object of the present invention is to provide a generic method and a generic arrangement for filling a storage container with a compressed medium, in particular with compressed hydrogen, indicate that or avoids the aforementioned disadvantages.
  • the method is achieved in that the compressed medium before being fed to the storage container to be filled relaxed, preferably cold-performing.
  • the arrangement according to the invention for infilling a storage container with a compressed medium, in particular with compressed hydrogen, is characterized in that means for releasing, preferably for cooling, decompressing of the compressed medium are arranged between the compressor or high-pressure storage container and dispenser and / or dispenser.
  • the compressed medium can additionally be deprived of energy in the form of mechanical work, for which purpose, for example, an expansion turbine can be used.
  • the inventive method for filling a storage container with a compressed medium further education is proposed that the relaxation of the compressed medium takes place immediately before it is fed to the delivery point.
  • the means for relaxing the compressed medium are therefore preferably arranged immediately adjacent to the dispensing point or dispenser.
  • the means for releasing the compressed medium in the dispenser itself can, if space permits, be arranged.
  • Inventive arrangement for filling a storage container with a compressed medium has the advantage that unwanted heat influences on the expanded medium before its transfer into the storage container to be filled can be avoided or at least largely prevented.
  • the inventive method and the inventive arrangement for filling a storage container with a compressed medium allow the desired or required cooling of the compressed medium, without the need for this purpose a cooling system to the compressor station and / or on the dispenser.
  • the invention therefore avoids the disadvantages associated with the prior art, described at the outset.

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Abstract

Es werden ein Verfahren sowie eine Anordnung zum Befüllen eines Speicherbehälters mit einem verdichtetem Medium, insbesondere mit verdichtetem Wasserstoff, wobei das verdichtete Medium von einem Verdichter und/oder aus einem Hochdruck-Speicherbehälter über eine Befüllleitung einem Dispenser, der der Überführung des verdichteten Mediums in einen Speicherbehälter dient, zugeführt wird, beschrieben. Erfindungsgemäß sind zwischen Verdichter oder Hochdruck-Speicherbehälter und Dispenser oder im Dispenser Mittel zum Entspannen, vorzugsweise zum kälteleistenden Entspannen des verdichteten Mediums angeordnet.

Description

Beschreibung Befüllen eines Speicherbehälters mit einem verdichteten Medium
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Befüllen eines Speicherbehälters mit einem verdichtetem Medium, insbesondere mit verdichtetem Wasserstoff, wobei das verdichtete Medium von einem Verdichter und/oder aus einem Hochdruck- Speicherbehälter über eine Befüllleitung einem Dispenser, der der Überführung des verdichteten Mediums in einen Speicherbehälter dient, zugeführt wird.
Ferner betrifft die Erfindung eine Anordnung zum Befüllen eines Speicherbehälters mit einem verdichtetem Medium, insbesondere mit verdichtetem Wasserstoff, aufweisend einen Verdichter, der der Verdichtung des Mediums dient, und/oder einen Hochdruck- Speicherbehälter, der der Speicherung des verdichteten Mediums dient, einen Dispenser, der der Überführung des verdichteten Mediums in einen Speicherbehälter dient, und eine Verdichter oder Hochdruck-Speicherbehälter und Dispenser verbindende Befüllleitung.
Unter dem Begriff "Dispenser" sei im Folgenden eine Zapfsäule bzw. ein Zapfpunkt zu verstehen, der als Übergabepunkt zu dem zu befüllenden Speicherbehälter dient. Gattungsgemäße Verfahren und Anordnungen zum Befüllen eines Speicherbehälters mit einem verdichteten Medium, insbesondere mit verdichtetem Wasserstoff, sind aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt. Sie dienen der schnellen Befüllung eines Speicherbehälters, beispielsweise eines Fahrzeugtanks, mit einem verdichteten Medium, beispielsweise mit verdichtetem Wasserstoff. Der Begriff "schnelle Befüllung" sei dahingehend zu verstehen, dass beispielsweise die Befüllung eines Fahrzeugtanks mit verdichtetem Wasserstoff innerhalb weniger Minuten erfolgen kann. Um eine schnelle Befüllung realisieren zu können, ist es jedoch erforderlich, das verdichtete Medium vor der Zuführung in den zu befüllenden Speicherbehälter zu kühlen bzw. zu unterkühlen.
Um diese (Unter)Kühlung zu erreichen, wird bisher entweder im Verdichterraum bzw. in der Verdichterstation oder im Dispenser ein Kühlsystem, das der Ab- bzw.
Unterkühlung des verdichteten Mediums dient, vorgesehen. Die Positionierung eines Kühlsystems im Verdichterraum hat jedoch den Nachteil, dass das verdichtete Medium vergleichsweise stark unterkühlt werden muss, um beim Dispenser die gewünschte Temperatur einhalten zu können. Der Grund hierfür liegt darin, dass das verdichtete Medium in der zwischen dem Verdichter und dem
Dispenser angeordneten Befüllleitung - diese weist üblicherweise eine Länge von 2 bis 100 m auf - eine nicht zu vermeidende Anwärmung erfährt. Sofern das Kühlsystem in der Verdichterstation angeordnet ist, besteht zudem das Problem, dass diejenige Mediummenge, die sich vor Beginn eines Befüllvorganges bereits in der Befüllleitung sowie dem Dispenser befindet, durch das Kühlsystem nicht abgekühlt werden kann und daher u. U. nicht dem zu befüllenden Speicherbehälter zugeführt werden kann, sondern ggf. aus dem System abgegeben werden muss. In diesem Falle muss das Kühlsystem also zunächst die Befüllleitung sowie den Dispenser abkühlen. Auch das Vorsehen eines Kühlsystems im Dispenser ist im Regelfall nicht oder nur mit einem vergleichsweise großen Aufwand realisierbar, da der Platz im Dispenser beschränkt ist, die erforderlichen Kühlsystems jedoch vergleichsweise groß bauen. Das Vorsehen eines Kühlsystems unmittelbar am Dispenser hat gegenüber der vorbeschriebenen Verfahrensweise jedoch den Vorteil, dass im Wesentlichen unmittelbar mit dem Beginn eines Befüllvorganges kaltes Medium bereitgestellt werden kann.
Grundsätzlich gilt jedoch, dass die vorbeschriebenen Kühlsysteme - unabhängig davon, wo sie angeordnet werden - zusätzliche Kosten verursachen und aufgrund ihrer Störanfälligkeit eine Schwachstelle des Befüll- bzw. Betankungssystems darstellen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein gattungsgemäßes Verfahren sowie eine gattungsgemäße Anordnung zur Befüllung eines Speicherbehälters mit einem verdichteten Medium, insbesondere mit verdichtetem Wasserstoff, anzugeben, das bzw. die die vorgenannten Nachteile vermeidet.
Verfahrensseitig wird die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, dass das verdichtete Medium vor der Zuführung zu dem zu befüllenden Speicherbehälter entspannt, vorzugsweise kälteleistend wird. Die erfindungsgemäße Anordnung zum Befallen eines Speicherbehälters mit einem verdichtetem Medium, insbesondere mit verdichtetem Wasserstoff, ist dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Verdichter oder Hochdruck-Speicherbehälter und Dispenser und/oder im Dispenser Mittel zum Entspannen, vorzugsweise zum kälteleistenden Entspannen des verdichteten Mediums angeordnet sind.
Die erfindungsgemäße Anordnung zum Befüllen eines Speicherbehälters mit einem verdichtetem Medium weiterbildend wird vorgeschlagen, dass die Mittel zum
Entspannen des verdichteten Mediums als wenigstens ein Entspannungsventil, wenigstens eine Entspannungsturbine, wenigstens ein Entspannungskolbensystem und/oder wenigstens ein System zur Wärmeauskopplung ausgebildet sind.
Erfindungsgemäß kann nunmehr auf ein im Umfeld der Verdichterstation und/oder des Dispensers vorzusehendes Kühlsystem verzichtet werden. Im Gegensatz zu den zum Stand der Technik zählenden Verfahren und Anordnungen wird die für die Kühlung des Mediums erforderliche Energie nunmehr nicht von außen zugeführt, sondern die in dem verdichteten Medium gespeicherte Kühlkapazität zur Erzeugung der benötigten Kälte genutzt. Zur Unterstützung der vorbeschriebenen Verfahrensweise kann dem verdichteten Medium zusätzlich Energie in Form von mechanischer Arbeit entzogen werden, wozu beispielsweise eine Entspannungsturbine herangezogen werden kann.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren sowie der erfindungsgemäßen Anordnung zum Befüllen eines Speicherbehälters mit einem verdichteten Medium können daher die bisher erforderlichen Wärmetauscher entfallen.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Befüllen eines Speicherbehälters mit einem verdichteten Medium weiterbildend wird vorgeschlagen, dass die Entspannung des verdichteten Mediums unmittelbar vor dessen Zuführung zu dem Abgabepunkt erfolgt. Die Mittel zum Entspannen des verdichteten Mediums sind deshalb vorzugsweise unmittelbar benachbart des Abgabepunkts bzw. Dispensers angeordnet. Ferner können die Mittel zum Entspannen des verdichteten Mediums in dem Dispenser selbst, sofern die Platzverhältnisse dies zulassen, angeordnet sein. Diese Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Verfahrensweise bzw. der
erfindungsgemäßen Anordnung zum Befüllen eines Speicherbehälters mit einem verdichteten Medium hat den Vorteil, dass unerwünschte Wärmeeinflüsse auf das entspannte Medium vor dessen Überführung in den zu befüllenden Speicherbehälter vermieden oder zumindest weitestgehend unterbunden werden können.
Das erfindungsgemäße Verfahren sowie die erfindungsgemäße Anordnung zum Befüllen eines Speicherbehälters mit einem verdichteten Medium ermöglichen die gewünschte bzw. erforderliche Kühlung des verdichteten Mediums, ohne dass es hierzu eines Kühlsystems an der Verdichterstation und/oder an dem Dispenser bedarf. Die Erfindung vermeidet daher die mit dem Stand der Technik verbundenen, eingangs beschriebenen Nachteile.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Befüllen eines Speicherbehälters mit einem verdichtetem Medium, insbesondere mit verdichtetem Wasserstoff, wobei das verdichtete Medium von einem Verdichter und/oder aus einem Hochdruck-Speicherbehälter über eine Befüllleitung einem Dispenser, der der Überführung des verdichteten Mediums in einen Speicherbehälter dient, zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das verdichtete Medium vor der Zuführung zu dem zu befüllenden Speicherbehälter entspannt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das verdichtete
Medium vor der Zuführung zu dem zu befüllenden Speicherbehälter kälteleistend entspannt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die
Entspannung des verdichteten Mediums unmittelbar am oder im Dispenser erfolgt.
4. Anordnung zum Befüllen eines Speicherbehälters mit einem verdichtetem Medium, insbesondere mit verdichtetem Wasserstoff, aufweisend einen Verdichter, der der
Verdichtung des Mediums dient, und/oder einen Hochdruck-Speicherbehälter, der der Speicherung des verdichteten Mediums dient, einen Dispenser, der der Überführung des verdichteten Mediums in einen Speicherbehälter dient, und eine Verdichter oder Hochdruck-Speicherbehälter und Dispenser verbindende
Befüllleitung, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Verdichter oder
Hochdruck-Speicherbehälter und Dispenser und/oder im Dispenser Mittel zum Entspannen, vorzugsweise zum kälteleistenden Entspannen des verdichteten Mediums angeordnet sind.
5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum
Entspannen des verdichteten Mediums als wenigstens ein Entspannungsventil, wenigstens eine Entspannungsturbine, wenigstens ein
Entspannungskolbensystem und/oder wenigstens ein System zur
Wärmeauskopplung ausgebildet sind.
6. Anordnung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Entspannen des verdichteten Mediums unmittelbar benachbart des Dispensers angeordnet sind.
PCT/EP2010/004757 2009-08-11 2010-08-03 Befüllen eines speicherbehälters mit einem verdichteten medium WO2011018175A1 (de)

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