WO2017102059A1 - Tankstelle mit konstantdruckspeicher - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a filling station for filling storage containers in mobile vehicles with a gas and to a method for filling storage containers in mobile vehicles at a filling station.
- Gaseous substances such as hydrogen or natural gas
- gaseous or liquid fuel such as hydrogen or natural gas
- Concepts for gas stations for refueling the vehicles with gaseous or liquid fuel, such as hydrogen or natural gas are known, especially for cars, buses, bicycles, trucks or forklifts.
- the investment costs for gas stations are very high.
- Conventional gas stations require numerous components, which mean a high investment and maintenance costs (see Figure 1). These usually include gas storage for multiple pressure stages, compressors, compressors, pumps and control units. The costs thus incurred make unprofitable with at the same time low use of the filling station, in particular hydrogen refueling stations.
- the less suitable gas stations there are the lower the chances of a broad market introduction of vehicles that rely on hydrogen.
- Object of the present invention is a gas station for filling of
- Constant pressure accumulator via a liquid pump with a liquid storage and a gas conditioning unit are in connections and these
- Gas conditioning unit with a device for filling the storage container in mobile vehicles is in communication.
- Gas station includes a constant pressure storage unit and at least one dispenser or gas dispenser, but no more supply facilities.
- the gas station is designed so that the one or more
- Constant pressure accumulator can be filled from a mobile storage container.
- the gas station itself has so only the constant pressure accumulator and no further gas storage, with different pressure levels.
- the mobile storage tank and / or the mobile compressor are installed on a tanker truck. These tank trucks, with storage tanks and compressors, can then be used to fill the constant pressure tanks.
- the individual device components of the filling station are designed so that hydrogen can be used as the gas. This is particularly important for the selection of materials from which the constant pressure accumulators and in particular all seals and valves are made.
- the individual device components of the filling station are designed such that the hydrogen can be stored and stored at 235 to 5000 bar, preferably at 301 bar to 1200 bar, in particular at 620, 700, 850, 900 or 1000 bar. Values below 235 bar are conceivable, but not meaningful due to the small storage capacity.
- the individual device components of the filling station are designed so that the hydrogen at a pressure of 235 to 1000 bar, preferably at 300 to 900 bar and in particular at 350 to 700 bar and a temperature of - 45 ° C to 80 ° C, in particular of -40 ° C to 60 ° C can be transferred to the storage container of the mobile vehicle.
- the temperature may only deviate by +/- 10% from the desired temperature and is preferably in the range of -40 ° C to -33 ° C. This is preferably realized in that the gas is cooled by a corresponding heat exchanger before refueling, as well as the temperature monitored throughout the refueling process and, if necessary.
- the object is achieved by the method in that the gas is stored in one or more constant pressure accumulators and is discharged through a gas conditioning unit and a dispenser in a Aus Grandephase and the pressure in the one or more constant pressure accumulators during a
- Aus headingphase is kept constant, that a liquid is conveyed from a liquid storage in the one or more constant pressure accumulator.
- the gas is hydrogen.
- the gas, in particular hydrogen is advantageously stored at 235 to 5000 bar, preferably at 301 bar to 1200 bar, in particular at 620, 700, 850, 900 or 1000 bar.
- the refueling of an empty vehicle tank with a storage pressure of 700 bar therefore takes only 2 to 10 minutes at a release of 2.0 to 10 kg H 2 .
- Refueling times range from 2 to 10 minutes when using constant pressure accumulator units even with quantities of 10 to 40 kg H2.
- a car's hydrogen tank holds 3.5 kg of hydrogen. If now the accumulator pressure of the constant pressure accumulator is 900 bar, refilling takes about 3 min. Depending on the ambient temperature, this leads to a hydrogen pressure in the vehicle of 650 to 900 bar.
- the gas station is designed so that when the amount of gas in the constant pressure storage unit is no longer sufficient, because the number of refueling increases, retrofitting with a utility or with others
- Constant pressure storage units is possible.
- a gas station according to the invention is also interesting for companies that own a company
- constant pressure storage units can be modular and can be customized in particular by selecting the number of constant pressure storage.
- Constant pressure storage unit is understood to be a device that can be used in particular for filling smaller, mobile or stationary storage tanks.
- the constant pressure storage unit itself may be constructed stationary, in particular as part of a gas station.
- a constant pressure storage unit generally comprises one or more constant pressure accumulators, a liquid supply, ie at least one liquid pump and at least one storage container for the liquid and optionally a gas conditioning unit for adapting the gas to the requirements of the consumer. It will be understood that there are also different valves, regulators and sensors for operating the system. When using constant pressure accumulators can on compressor or
- Compressors between the constant pressure reservoir and the consumer are dispensed with. Investment and maintenance costs can be reduced.
- Constant pressure accumulators are designed to provide consumers with a gas with a specific, constant pressure and thus belong to the group of gas pressure accumulators.
- the pressure in a gas storage depends on its level and the pressure must be adjusted for example via compressor when delivering to the consumer.
- the delivery of gas at a constant pressure is especially at
- the constant pressure reservoirs themselves can be filled by mobile devices, such as by appropriate tank vehicles or stationary, for example by pressure boosting systems, in a Ein headingphase.
- a constant pressure accumulator generally comprises a cylinder, which is divided by a movable separating piston into two areas.
- a first region is configured to receive a gas and a second region to receive a liquid.
- hydrogen or natural gas is used as the gas.
- Liquid is preferably water or a flame retardant hydraulic fluid which may contain water and polyglycol (e.g., HFC) or a mineral oil based hydraulic fluid (e.g., HLP).
- polyglycol e.g., HFC
- HLP mineral oil based hydraulic fluid
- Figure 1 shows schematically the structure of a gas station according to the prior art.
- Figure 2 shows schematically the structure of a gas station according to the invention.
- the exemplary embodiments comprise the most important device components of a gas station. For the sake of simplicity, smaller, known in the art
- Device components such as valves, regulators, simple pumps and sensors not shown.
- FIG. 1 shows a hydrogen refueling station according to the current state of the art.
- This is equipped with a supply unit 10, which consists in this case of a suburb permanently installed hydrogen tank 11.
- the hydrogen is usually stored at a pressure of 1 to 220 bar.
- the hydrogen tank 1 1 is in
- Compressor unit 21 The compressor unit 21 is in turn on the
- the gas conditioning unit 24 reduces the temperature of the hydrogen to -20 to -50 ° C and communicates with the pump 30 in combination.
- the essential components of the dispenser 30 include dispensing valves 31 and a temperature compensation unit 32 to maintain the temperature in a range of -50 to + 80 ° C, especially at -40 to -20 ° C.
- the dispenser 30 is in turn in connection with a mobile storage tank, in particular with cars, buses, bicycles or other vehicles, which are powered by hydrogen.
- FIG. 2 shows an embodiment of a hydrogen refueling station according to the present invention.
- This hydrogen refueling station no longer has a hydrogen tank installed on site, but is supplied with hydrogen via a mobile storage tank 12, preferably by a tanker truck. This one will be right in the constant pressure accumulator 25 is stored.
- the delivered hydrogen is already delivered to a pressure level of 500 to 900 bar or brought via a mobile compressor, which is preferably present on the tanker truck, to the appropriate storage pressure.
- the constant pressure accumulator are connected only to a liquid pump and a liquid reservoir 26 which are necessary to keep the pressure constant.
- the constant-pressure accumulators 25 are also in communication with the gas conditioning unit 24. These, like the fuel dispenser 30, perform the identical tasks as in FIG. 1.
- the constant-pressure accumulator or accumulators 25 are filled or refilled.
- the supply of hydrogen is usually from mobile units 12.
- cryo-pumps in the constant pressure accumulator.
- the hydrogen is conveyed against a separating piston, ie performs mechanical work, so that it moves within the constant pressure accumulator 25 in the axial direction.
- the area for the liquid becomes smaller and the gas area larger.
- Constant pressure accumulator 25 are kept constant, so that is promoted against the set maximum accumulator pressure. The pressure is thereby by means of a
- Pressure holding valve set or guaranteed.
- a consumer 33 is charged via a delivery device 30, in particular via a gas conditioning unit 24 with the hydrogen.
- the volume of the gas area is reduced. This is achieved by conveying liquid from a liquid reservoir via a liquid pump 26 into the second region of the constant-pressure accumulator and axially displacing the movable separating piston, thereby enlarging the second region and reducing the gas area.
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Tankstelle und ein Verfahren zur Befüllung von Speicherbehältern in mobilen Fahrzeugen (33) an einer Tankstelle, wobei das Gas in einem oder in mehreren Konstantdruckspeichern (25) gelagert ist und über eine Gaskonditioniereinheit (24) und eine Zapfsäule (30) in einer Ausspeicherphase abgegeben wird. Der Druck wird in dem einen oder in mehreren Konstantdruckspeichern (25) während einer Ausspeicherphase dadurch konstant gehalten, dass eine Flüssigkeit aus einem Flüssigkeitsspeicher (26) in den einen oder in mehrere Konstantdruckspeicher (25) gefördert wird.
Description
Beschreibung
Tankstelle mit Konstantdruckspeicher
Die Erfindung betrifft eine Tankstelle zur Befüllung von Speicherbehältern in mobilen Fahrzeugen mit einem Gas und ein Verfahren zur Befüllung von Speicherbehältern in mobilen Fahrzeugen an einer Tankstelle.
Gasförmige Stoffe, wie Wasserstoff oder Erdgas, werden immer häufiger als Kraftstoff für Fahrzeuge, sei es in Verbrennungsmotoren oder in Brennstoffzellen, eingesetzt. Konzepte für Tankstellen zur Betankung der Fahrzeuge mit gasförmigen oder flüssigem Kraftstoff, wie Wasserstoff oder Erdgas, sind bekannt, insbesondere für Autos, Busse, Fahrräder, Lastkraftwagen oder Gabelstapler. Aufgrund der noch nicht weit fortgeschrittenen Markteinführung der Fahrzeuge, insbesondere von Fahrzeugen, die mit Wasserstoff betankt werden, sind die Investitionskosten für Tankstellen sehr hoch. Herkömmliche Tankstellen benötigen zahlreiche Komponenten, die einen hohen Aufwand an Investitions- und Wartungskosten bedeuten (siehe Figur 1 ). Dazu zählen in der Regel Gasspeicher für mehrere Druckstufen, Verdichter, Kompressoren, Pumpen und Steuereinheiten. Die so anfallenden Kosten, machen bei gleichzeitig geringer Benutzung der Tankstelle, insbesondere Wasserstofftankstellen, unrentabel. Je weniger geeignete Tankstellen es jedoch gibt, desto geringer sind die Chancen auf eine breite Markteinführung von Fahrzeugen die auf Wasserstoff angewiesen sind.
Tankstellen, die zur Betankung von Fahrzeugen mit Erdgas eingerichtet sind, sind zwar schon seit längerem in Betrieb und bekannt, jedoch wird das Erdgas bei geringeren Drücken von max. 100 bis 300 bar gespeichert. Moderne Fahrzeuge verfügen jedoch über Speichertanks, bei denen Wasserstoff bei höheren Drücken gespeichert wird. Dies hat den Vorteil, dass sich die Reichweiten der Fahrzeuge erhöhen. Aufgrund der stofflichen Eigenschaften von Wasserstoff, müssen zudem die
Vorrichtungsbestandteile anderen Ansprüchen genügen als beispielsweise bei Erdgas, um die nötige Sicherheit und Laufzeit der Tankstellen zu gewährleisten. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es eine Tankstelle zur Befüllung von
Speicherbehältern in mobilen Fahrzeugen mit einem Gas, insbesondere mit
Wasserstoff, aufzuzeigen, die trotz geringer Nutzung wirtschaftlich arbeitet.
Diese Aufgabe wird vorrichtungsseitig dadurch gelöst, dass ein oder mehrere
Konstantdruckspeicher über eine Flüssigkeitspumpe mit einem Flüssigkeitsspeicher sowie einer Gaskonditioniereinheit in Verbindungen stehen und diese
Gaskonditioniereinheit mit einer Vorrichtung zur Befüllung der Speicherbehälter in mobilen Fahrzeugen in Verbindung steht. Das bedeutet in anderen Worten, die
Tankstelle umfasst eine Konstantdruckspeichereinheit und mindestens eine Zapfsäule oder Gasabgabevorrichtung, aber keine Versorgungseinrichtungen mehr.
Bevorzugt ist die Tankstelle so ausgestaltet, dass der eine oder mehrere
Konstantdruckspeicher von einem mobilen Speicherbehälter aus befüllt werden können. Die Tankstelle selbst weist so nur noch die Konstantdruckspeicher auf und keine weiteren Gasspeicher, mit unterschiedlichen Druckstufen. Zudem fallen Kosten für zusätzliche Verdichter weg, wenn diese ebenfalls mobil sind. So sind beispielsweise der mobile Speicherbehälter und/oder der mobile Verdichter auf einem Tanklastwagen installiert. Diese Tanklastwagen, mit Speicherbehälter und Verdichter, können dann dazu genutzt werden die Konstantdruckspeicher zu befüllen.
Vorteilhafterweise sind die einzelnen Vorrichtungsbestandteile der Tankstelle so ausgestaltet, dass als Gas Wasserstoff verwendet werden kann. Dies ist wichtig besonders für die Auswahl der Materialien aus denen die Konstantdruckspeicher und insbesondere alle Dichtungen und Ventile gefertigt sind.
Besonders bevorzugt sind die einzelnen Vorrichtungsbestandteile der Tankstelle so ausgestaltet, dass der Wasserstoff bei 235 bis 5000 bar, bevorzugt bei 301 bar bis 1200 bar, insbesondere bei 620, 700, 850, 900 oder 1000 bar gelagert sowie eingespeichert werden kann. Werte unterhalb 235 bar sind zwar denkbar, jedoch aufgrund der geringen Speicherkapazität nicht sinnvoll.
Vorteilhafterweise sind die einzelnen Vorrichtungsbestandteile der Tankstelle so ausgestaltet, dass der Wasserstoff bei einem Druck von 235 bis 1000 bar, bevorzugt bei 300 bis 900 bar und insbesondere bei 350 bis 700 bar und einer Temperatur von - 45 °C bis 80 °C, insbesondere von -40 °C bis 60 °C an den Speicherbehälter des mobilen Fahrzeugs überführt werden kann. Insbesondere die Temperatur darf nur um +/-10 % von der gewünschten Temperatur abweichen und liegt bevorzugt im Bereich von -40 °C bis -33 °C. Dies wird bevorzugt dadurch realisiert, dass das Gas vor der Betankung durch einen entsprechenden Wärmetauscher abgekühlt wird, sowie die Temperatur während des gesamten Betankungsvorgangs überwacht und ggfs.
nachgeregelt wird.
Die Aufgabe wird verfahrensseitig dadurch gelöst, dass das Gas in einem oder in mehreren Konstantdruckspeichern gelagert ist und über eine Gaskonditioniereinheit und eine Zapfsäule in einer Ausspeicherphase abgegeben wird und das der Druck in dem einen oder in den mehreren Konstantdruckspeichern während einer
Ausspeicherphase dadurch konstant gehalten wird, dass eine Flüssigkeit aus einem Flüssigkeitsspeicher in den einen oder in mehrere Konstantdruckspeicher gefördert wird. Besonders bevorzugt handelt es sich bei dem Gas um Wasserstoff. Das Gas, insbesondere Wasserstoff wird vorteilhafterweise bei 235 bis 5000 bar, bevorzugt bei 301 bar bis 1200 bar, insbesondere bei 620, 700, 850, 900 oder 1000 bar gelagert. Die Betankung eines leeren Fahrzeugtanks mit einem Speicherdruck von 700 bar, dauert daher nur mehr 2 bis 10 min bei einer Abgabe von 2,0 bis 10 kg H2. Bei größeren Fahrzeugen, wie Bussen, LKWs oder Straßenreinigungsfahrzeugen wird dies meistens ohne Gaskonditioniereinheit realisiert. Die Betankungszeiten bewegen sich bei der Verwendung von Konstantdruckspeichereinheiten auch bei Mengen von 10 bis 40 kg H2 zwischen 2 und 10 min.
So fasst beispielsweise ein Wasserstofftank eines Autos 3,5 kg Wasserstoff. Wenn nun der Speicherdruck des Konstantdruckspeichers bei 900 bar liegt, dauert die Betankung ungefähr 3 min. Dies führt, abhängig von der Umgebungstemperatur zu einem Wasserstoffdruck im Fahrzeug von, 650 bis 900 bar.
Die Tankstelle ist jedoch so ausgestaltet, dass wenn die Menge an Gas in der Konstantdruckspeichereinheit nicht mehr ausreicht, weil die Anzahl an Betankungen steigt, eine Nachrüstung mit einer Versorgungseinrichtung oder mit weiteren
Konstantdruckspeichereinheiten möglich ist. So bietet sich der Vorteil, die Investitionsund Wartungskosten zu Beginn der Markteinführung von Wasserstoffautos gering zu halten, was eine weite Verbreitung von derartigen Tankstellen fördern wird. Wenn dann mehr Fahrzeuge, welche mit Wasserstoff betrieben werden vorhanden sind und die Anzahl an Betankungen steigt, können die notwendigen weiteren Investitionen getätigt werden. Das unternehmerische Risiko für Tankstellenbetreiber in neue Technologien zu investieren wird so gesenkt. Gleichzeitig wird bei einer höheren Tankstellendichte die Bereitschaft in der Bevölkerung für alternative Antriebe erhöht. Interessant ist eine erfindungsgemäße Tankstelle jedoch auch für Firmen, die eine firmeneigene
Fahrzeugflotte mit Wasserstoff betreiben, beispielsweise Gabelstapler, oder für Privatpersonen, welche den Verbrauch an Wasserstoff präzise abschätzen können und
so eine individualisierte Wasserstoffversorgung aufbauen können. Dies bietet sich besonders an, da die Konstantdruckspeichereinheiten modular gebaut werden können und insbesondere durch Auswahl der Anzahl an Konstantdruckspeicher individualisiert werden können.
Zur Verdeutlichung der erfindungsgemäßen Bedeutung der verwendeten Begriffe sollen diesen im Folgenden nochmals kurz erklärt werden.
Als Konstantdruckspeichereinheit wird eine Vorrichtung verstanden, die insbesondere zum Befüllen von kleineren, mobilen oder stationären Speichertanks genutzt werden kann. Die Konstantdruckspeichereinheit selbst kann stationär aufgebaut sein, insbesondere als Teil einer Tankstelle. Eine Konstantdruckspeichereinheit umfasst im Allgemeinen einen oder mehrere Konstantdruckspeicher, eine Flüssigkeitsversorgung, also mindestens eine Flüssigkeitspumpe und mindestens einen Speicherbehälter für die Flüssigkeit und gegebenenfalls eine Gaskonditioniereinheit zur Anpassung des Gases an die Anforderungen an den Verbraucher. Es versteht sich, dass außerdem unterschiedliche Ventile, Regler und Sensoren zum Betrieb der Anlage vorhanden sind. Bei der Verwendung von Konstantdruckspeichern kann auf Verdichter oder
Kompressoren zwischen dem Konstantdruckspeicher und dem Verbraucher verzichtet werden. Investitions- und Wartungskosten können so gesenkt werden.
Herkömmliche Druckspeichereinrichtungen durchlaufen beim Entleeren und Befüllen viele Lastwechsel. Gerade bei der Speicherung von gasförmigem Treibstoff, insbesondere von Wasserstoff, werden die Speicherkapazitäten vor allem dadurch erhöht, dass größere Speicherdrücke verwendet werden. Dies erhöht die Belastung durch Lastwechsel zusätzlich. Aufgrund der stärkeren Nachfrage nach Wasserstoff und der Inbetriebnahme von Wasserstofftankstellen steigt die Nachfrage nach stabilen, langlebigen und wartungsarmen Speichersystemen. Herkömmliche Materialien und Vorrichtungen sind jedoch kostenintensiv oder nicht stabil genug. Wie bereits in WO2015051894 dargestellt, bieten Konstantdruckspeichereinheiten eine Alternative, da die Anzahl an Lastwechsel deutlich reduziert wird. Die Lebensdauer von
Tankstellen kann dadurch deutlich verlängert werden.
Konstantdruckspeicher sind dazu vorgesehen Verbrauchern ein Gas mit einem bestimmten, konstanten Druck zur Verfügung zu stellen und zählen so zur Gruppe der Gasdruckspeicher. In der Regel ist der Druck in einem Gasspeicher abhängig von dessen Füllstand und der Druck muss beispielsweise über Verdichter bei der Abgabe an den Verbraucher angepasst werden.
Die Abgabe von Gas mit einem konstanten Druck ist vor allem bei
Betankungsvorgängen, also dem befüllen kleinerer, mobiler oder stationärer
Speichertanks hilfreich. Der Tankvorgang ist einfacher auslegbar, bei konstanten Druckverhältnissen. Zudem kann ein Druck gewählt werden, bei dem ein einfaches Überströmen des Gases realisiert werden kann.
Die Konstantdruckspeicher selbst können durch mobile Einrichtungen, wie zum Beispiel durch entsprechende Tankfahrzeuge oder auch stationär, beispielsweise durch Druckerhöhungsanlagen, in einer Einspeicherphase befüllt werden.
Ein Konstantdruckspeicher umfasst im Allgemeinen einen Zylinder, welcher durch einen beweglichen Trennkolben in zwei Bereiche aufgeteilt ist. Ein erster Bereich ist zur Aufnahme eines Gases ausgebildet und ein zweiter Bereich zur Aufnahme einer Flüssigkeit. Als Gas wird insbesondere Wasserstoff oder Erdgas verwendet. Als
Flüssigkeit wird bevorzugt Wasser oder eine schwer entflammbare Hydraulikflüssigkeit, welche Wasser und Polyglykol enthalten kann (z.B. HFC) oder eine mineralölbasierte Hydraulikflüssigkeit (z.B. HLP) verwendet. Das Prinzip eines Konstantdruckspeichers beruht darauf, dass während einer
Einspeicherphase der Druck des Gases im ersten Bereich, dem Gasbereich, durch Vergrößerung des Volumens im ersten Bereich konstant gehalten wird, dadurch, dass sich der Trennkolben verschiebt und das Volumen des zweiten Bereiches kleiner wird. Während der Ausspeicherphase wird das Volumen des ersten Bereiches verkleinert in dem mehr Flüssigkeit in den zweiten Bereich gefördert wird und das Volumen des zweiten Bereiches so vergrößert wird, so dass wiederum der Druck im ersten Bereich konstant gehalten wird.
In einer Gaskonditioniereinheit sind alle Verfahrensschritte zusammengefasst, welche notwendig sind um das Gas, welches aus einem Konstantdruckspeicher
ausgespeichert wird für den Abnehmer vorzubereiten. Hierzu können unter anderem Trocknungsschritte, die Anpassung und/oder Überwachung der Temperatur oder eine Drucküberwachung sowie eine Kontrolle und Bestimmung der Abgabemenge zählen. Im Folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand von Figuren schematisch dargestellt. Die verwendeten Bezugszeichen sind in beiden dargestellten Ausführungsbeispielen gleich gewählt, wenn gleiche Teile beschrieben werden.
Figur 1 zeigt schematisch den Aufbau einer Tankstelle nach Stand der Technik. Figur 2 zeigt schematisch den Aufbau einer erfindungsgemäßen Tankstelle.
Die Ausführungsbeispiele umfassen die wichtigsten Vorrichtungskomponenten einer Tankstelle. Der Einfachheit halber sind kleinere, dem Fachmann bekannte
Vorrichtungsbestandteile, wie beispielsweise Ventile, Regler, einfache Pumpen und Sensoren nicht dargestellt.
Figur 1 zeigt eine Wasserstofftankstelle nach derzeitigem Stand der Technik. Diese ist ausgerüstet mit einer Versorgungseinheit 10, die in diesem Fall aus einem Vorort fest installiertem Wasserstofftank 11 besteht. Dort wird der Wasserstoff in der Regel bei einem Druck von 1 bis 220 bar gespeichert. Der Wasserstofftank 1 1 steht in
Verbindung mit einer Verdichterstation 20 und hierbei insbesondere mit einer
Kompressoreinheit 21. Die Kompressoreinheit 21 steht wiederum über die
Banksteuerung 22 mit einem Hochdruckspeicher 23, von beispielsweise 1000 bar in Verbindung oder mit der Gaskonditioniereinheit 24. Die Gaskonditioniereinheit 24 reduziert stellt die Temperatur des Wasserstoff auf -20 bis -50 °C ein und steht mit der Zapfsäule 30 in Verbindung. Die wesentlichen Bestandteile der Zapfsäule 30 umfassen Zapfsäulenventile 31 und eine Temperaturkompensationseinheit 32 um die Temperatur in einem Bereich von -50 bis +80 °C, insbesondere bei -40 bis -20 °C zu halten. Die Zapfsäule 30 steht wiederum in Verbindung mit einem mobilen Speichertank, insbesondere mit Autos, Bussen, Fahrrädern oder weiteren Fahrzeugen, welche mit Wasserstoff angetrieben werden.
Figur 2 zeigt eine Ausgestaltungsform einer Wasserstofftankstelle nach der vorliegenden Erfindung. Diese Wasserstofftankstelle verfügt nun nicht mehr über einen Vorort installierten Wasserstofftank, sondern wird über einen mobilen Speicherbehälter 12, vorzugweise von einem Tanklastzug, mit Wasserstoff versorgt. Dieser wird direkt in
die Konstantdruckspeicher 25 eingespeichert. Der angelieferte Wasserstoff wird bereits auf einem Druckniveau von 500 bis 900 bar angeliefert oder über einen mobilen Verdichter, welcher vorzugsweise auf dem Tanklastzug vorhanden ist, auf den entsprechenden Speicherdruck gebracht. Die Konstantdruckspeicher stehen lediglich mit einer Flüssigkeitspumpe und einem Flüssigkeitsspeicher 26 in Verbindung die notwendig sind um den Druck konstant zu halten. Die Konstantdruckspeicher 25 stehen zudem in Verbindung mit der Gaskonditioniereinheit 24. Diese erfüllt ebenso wie die Zapfsäule 30 die identischen Aufgaben wie in Figur 1 . In der Einspeicherphase einer Konstantdruckspeichereinheit 27 werden der oder die Konstantdruckspeicher 25 befüllt oder wiederbefüllt. Die Zuführung des Wasserstoffs erfolgt in der Regel aus mobilen Einheiten 12. In der Regel ist es notwendig, den Wasserstoff über Kompressoren und/oder Tieftemperatur-Pumpen, sogenannten Cryo- Pumpen, in die Konstantdruckspeicher einzufüllen. Dabei wird der Wasserstoff gegen einen Trennkolben gefördert, also mechanische Arbeit verrichtet, so dass dieser sich innerhalb des Konstantdruckspeichers 25 in axialer Richtung bewegt. Der Bereich für die Flüssigkeit wird kleiner und der Gasbereich größer.
Auch beim Einspeichervorgang, dem Befüllvorgang, muss der Gasdruck im
Konstantdruckspeicher 25 konstant gehalten werden, so dass gegen den eingestellten maximalen Speicherdruck gefördert wird. Der Druck wird dabei mittels eines
Druckhalteventils eingestellt bzw. gewährleistet.
In der Ausspeicherphase einer Konstantdruckspeichereinheit 27 wird ein Verbraucher 33 über eine Abgabevorrichtung 30, insbesondere über eine Gaskonditioniereinheit 24 mit dem Wasserstoff beschickt. Um den Druck konstant zu halten wird das Volumen des Gasbereiches verkleinert. Realisiert wir dies dadurch, dass Flüssigkeit aus einem Flüssigkeitsspeicher über eine Flüssigkeitspumpe 26 in den zweiten Bereich des Konstantdruckspeichers gefördert wird und der bewegliche Trennkolben axial verschoben wird, wodurch der zweite Bereich vergrößert und der Gasbereich verkleinert wird.
Liste der Bezuqszeichen:
10 Versorgungseinheit
1 1 Wasserstofftank
12 mobiler Speicherbehälter
20 Verdichterstation
Kompressoreinheit
Banksteuerung
Hochdruckspeicher
Gaskondition iereinheit
Konstantdruckspeicher
Flüssigkeitspumpe und Flüssigkeitsspeicher
Konstantdruckspeichereinheit
Zapfsäule
Zapfsäulenventil
Temperaturkondensation
Fahrzeug
Claims
Patentansprüche
Tankstelle zur Befüllung von Speicherbehältern in mobilen Fahrzeugen (33) mit einem Gas, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere
Konstantdruckspeicher (25) über eine Flüssigkeitspumpe mit einem
Flüssigkeitsspeicher (26) sowie einer Gaskonditioniereinheit (24) in
Verbindungen stehen und diese Gaskonditioniereinheit (24) mit einer
Vorrichtung zur Befüllung (30) der Speicherbehälter in mobilen Fahrzeugen (33) in Verbindung steht.
Tankstelle nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der eine oder mehrere Konstantdruckspeicher (25) so ausgestaltet sind, dass sie von einem mobilen Speicherbehälter (12) aus befüllt werden können.
Tankstelle nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Vorrichtungsbestandteile der Tankstelle so ausgestaltet sind, dass als Gas Wasserstoff verwendet werden kann.
Tankstelle nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, dass die einzelnen Vorrichtungsbestandteile der Tankstelle so ausgestaltet sind, dass der Wasserstoff bei 235 bis 5000 bar, bevorzugt bei 301 bar bis 1200 bar, insbesondere bei 620, 700, 850, 900 oder 1000 bar gelagert sowie eingespeichert werden kann.
Tankstelle nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, dass die einzelnen Vorrichtungsbestandteile der Tankstelle so ausgestaltet sind, dass der Wasserstoff bei einem Druck von 235 bis 1000 bar, bevorzugt bei 301 bis 900 bar und insbesondere bei 350 bis 700 bar und einer Temperatur von -45 °C bis 80 °C an den Speicherbehälter des mobilen Fahrzeugs überführt werden kann.
Verfahren zur Befüllung von Speicherbehältern in mobilen Fahrzeugen (33) an einer Tankstelle, dadurch gekennzeichnet, dass das Gas in einem oder in mehreren Konstantdruckspeichern (25) gelagert ist und über eine
Gaskonditioniereinheit (24) und eine Zapfsäule (30) in einer Ausspeicherphase
abgegeben wird und das der Druck in dem einen oder in mehreren
Konstantdruckspeichern (25) während einer Ausspeicherphase dadurch konstant gehalten wird, dass eine Flüssigkeit aus einem Flüssigkeitsspeicher (26) in den einen oder in mehrere Konstantdruckspeicher (25) gefördert wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Gas um Wasserstoff handelt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Gas bei 235 bis 5000 bar, bevorzugt bei 301 bar bis 1200 bar, insbesondere bei 620, 700, 850, 900 oder 1000 bar gelagert sowie eingespeichert werden kann.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Gas bei einem Druck von 235 bis 1000 bar, bevorzugt bei 301 bis 900 bar und insbesondere bei 350 bis 700 bar und einer Temperatur von -45 °C bis 80 °C an den Speicherbehälter des mobilen Fahrzeugs überführt werden kann.
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