WO2023104448A1 - Versorgung von fahrzeugen mit wasserstoff in wechselspeichern - Google Patents

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WO2023104448A1
WO2023104448A1 PCT/EP2022/081972 EP2022081972W WO2023104448A1 WO 2023104448 A1 WO2023104448 A1 WO 2023104448A1 EP 2022081972 W EP2022081972 W EP 2022081972W WO 2023104448 A1 WO2023104448 A1 WO 2023104448A1
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supply station
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PCT/EP2022/081972
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Christoph Eusterbrock
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bioenergy concept GmbH
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Definitions

  • the present invention relates to a supply station and a method for supplying vehicles with one or more energy carriers, in particular hydrogen, natural gas or the like. Furthermore, the invention relates to a store for storing the energy carrier and a holding device for holding the store on a vehicle.
  • hydrogen is a major topic for the future.
  • hydrogen is suitable as an alternative energy carrier and fuel for vehicles.
  • the problem with supplying vehicles with hydrogen is that the density of hydrogen in the atmospheric state is very low at around 90 g/m 3 . Therefore, the hydrogen has to be heavily compressed in order to obtain an economically usable energy density. In practice, this means that pressures of sometimes over 1,000 bar are required for the transport, storage and refueling of vehicles. Such a pressure level is also necessary to enable sufficiently rapid refueling.
  • One disadvantage of filling up with hydrogen is therefore the extraordinarily high energy consumption that arises as a result of transferring the hydrogen, for example between a central tank of the hydrogen filling station and a vehicle tank.
  • the high energy consumption is due in particular to the fact that the unavoidable loss of pressure during refueling has to be compensated.
  • the hydrogen With the current supply concept for vehicles, the hydrogen usually has to be compressed three times, namely once when filling up a road tanker that supplies the network of hydrogen filling stations, a second time when filling up the respective hydrogen filling stations and a third time when filling up the end consumer vehicles.
  • the supply of the vehicles thus suffers overall from a high level of energy inefficiency. It is an object of the invention to create improved options for supplying vehicles with an energy carrier, in particular hydrogen.
  • the object is achieved by a supply station for supplying vehicles with at least one energy carrier, comprising at least one storage area for storing at least one store for storing the energy carrier at the supply station; a loading area for loading the at least one store between the supply station and a vehicle; a transport device for transporting the at least one store between the storage area and the loading area; and a control device which is adapted to operate the transport device according to a predetermined program sequence in order to transport the at least one store between the storage area and the loading area.
  • the supply station according to the invention makes it possible to largely dispense with the inefficient decanting of hydrogen between different tanks.
  • one or more storage units are kept ready, which are each mounted as a whole on a vehicle to be supplied and make conventional filling up by decanting hydrogen superfluous.
  • the energy consumption for supplying the vehicles can be reduced from approx. 5.1 kWh/kg hydrogen with the conventional supply concept to a value of approx. 2 kWh/kg hydrogen with the supply concept according to the invention (and a storage filling pressure of 350 bar).
  • the supply station has a transport device that transports a filled store, which is kept ready at a storage area of the supply station, to a loading area from which the store can be loaded onto the vehicle in question and mounted on the vehicle.
  • the vehicle thus receives a full reservoir from the supply station, which is detachably mounted on the vehicle and carried along while the vehicle is in operation.
  • the storage can thus be understood as a mobile tank.
  • a further advantage is that a respective store only has to be loaded in order to supply a vehicle in question with a sufficient quantity of hydrogen or another energy carrier.
  • the loading can be done much faster than a conventional filling process with hydrogen, in which the hydrogen has to be filled into a permanently installed tank of the vehicle and compressed via a pump system in a comparatively lengthy process.
  • loading and assembling a hydrogen storage tank that has already been filled is significantly less risky than decanting highly compressed hydrogen.
  • the safety risk previously associated with the hydrogen supply can thus be significantly reduced with the supply station according to the invention. In this respect, less complex technical precautions must also be taken at the supply station in order to ensure a safe supply of hydrogen.
  • the supply station according to the invention thus enables vehicles to be supplied with hydrogen in a user-friendly, safe and efficient manner.
  • the supply can be fully automated compared to conventional tank concepts. For this reason, new user groups can be addressed who, for a variety of reasons, were rather averse to the conventional concept with hydrogen filling stations.
  • the automated supply of hydrogen storage can be scheduled well in time, so that, for example, traffic vehicles in continuous operation, such as passenger buses or local trains, can be supplied without any problems in terms of availability.
  • the personnel costs for supplying the vehicles can also be minimized.
  • the automation can in particular be designed in such a way that the supply station can be operated autonomously, ie without separate operating personnel. The supply station thus makes a significant contribution to further strengthening the competitiveness of hydrogen technology.
  • the supply station is suitable for supplying a large number of vehicles, which can have the same type or different drive systems. For example, a large number of different stores can be kept ready in the storage area, which can be automatically loaded into the vehicles to be supplied as required.
  • a supply or loading station can simultaneously have hydrogen tanks for fuel cell vehicles, CNG (compressed natural gas) tanks for natural gas vehicles and/or other energy stores for other drive systems and supply or refuel the respective vehicles accordingly.
  • the supply station is thus generally suitable for supplying one or more energy carriers.
  • exhausted or empty memory from the respective Vehicles are automatically unloaded using the transport device and transported to the storage area.
  • the supply station can serve as a local hydrogen depot, in which, on the one hand, exhausted stores from different vehicles can be accommodated and, on the other hand, full stores can be kept ready to replace the exhausted stores.
  • the supply station can therefore also be used as a changing station for changing mobile energy storage devices.
  • the predetermined program sequence is used in particular for the automatic control of the transport device, so that a respective store can be transported automatically between the storage area and the loading area, i.e. manual control is not required for this.
  • the program sequence can be stored in a non-volatile data memory of the supply station, for example in the form of a computer program with a predetermined sequence of control data in order to be able to control the transport device for a specific movement sequence.
  • the program flow can optionally be used as a basis for the operation of the supply station in order to transport one or more stores between the storage area and the loading area.
  • the energy source is often specified as hydrogen.
  • the invention can also be used for other energy carriers, in particular gaseous energy carriers, which are preferably stored in compressed form, such as natural gas (e.g. as CNG (compressed natural gas)).
  • gaseous energy carriers which are preferably stored in compressed form, such as natural gas (e.g. as CNG (compressed natural gas)).
  • CNG compressed natural gas
  • Other fluid energy carriers such as methanol or liquid gas, are also possible.
  • control device is also adapted to operate the transport device according to the predetermined program sequence in order to load the at least one store between the loading area and the vehicle.
  • the predetermined program sequence can be adapted to move the at least one storage unit from the loading area in a first loading direction in order to introduce the storage unit into a holding device of the vehicle provided for holding the storage unit.
  • the memory can be automatically mounted on the holding device, so that manual mounting is not required or only to a small extent.
  • the automatic loading means that even comparatively heavy tanks can be loaded and installed without any problems.
  • the predetermined program sequence can be adapted to move the at least one store in a second loading direction in order to remove the store from the holding device.
  • the predetermined program sequence can also be adapted to replace a first memory for storing the energy carrier on the holding device with a second memory for storing the energy carrier.
  • an exhausted memory on the vehicle can first be removed and then replaced with a full memory. The memory can thus be fully automatically mounted on the vehicle and dismantled from the vehicle.
  • the transport device can be equipped with a conveyor device, such as a conveyor belt and/or a roller drive, in order to automatically move a respective store in the first and/or second loading direction.
  • the first and second loading directions can in particular be opposite to one another in order to be able to load and unload the stores.
  • the first and/or second loading direction preferably linear, ie rectilinear directions, so that the transport device can be implemented with comparatively simple and reliable drive means in order to move the store.
  • the loading directions are also preferably defined transversely to the direction of travel of the vehicle, so that the store can advantageously be mounted on the side of the vehicle.
  • the supply station comprises at least one sensor for acquiring parameter data, with the control device being adapted to adapt the predetermined program sequence at least partially on the basis of the parameter data.
  • the parameter data can in particular represent an environment of the supply station, properties of the vehicle and/or properties of the memory. For example, the presence of a vehicle in a suitable loading position can be made known to the control device by the parameter data, so that the program sequence can be started reliably. Furthermore, a position and/or a size of the memory to be replaced can be detected.
  • control device can automatically and precisely control the transport device in order to first remove the storage device from the holding device of the vehicle and transfer it to a free compartment in the storage area. Then, with the help of the transport device, a full store can be inserted from the storage area via the loading area into the holding device in order to complete the changing process.
  • the parameter data can represent the presence of a memory in a holding device of the vehicle.
  • the control device can thus use the parameter data to determine whether an empty memory must first be removed before loading a full memory into the vehicle.
  • the configuration effort of the supply station can be reduced accordingly by using the parameter data.
  • the supply station can adapt to the respective operating conditions using the parameter data recorded. On the one hand, this enables vehicles of different sizes to be supplied, with the respective position of the memory on the vehicle also being variable. On the other hand, safety aspects can also be advantageously taken into account. For example, one or more safety sensors can be provided to monitor a danger area of the supply station and to interrupt or suitably modify the program sequence if the danger area is violated.
  • the parameter data may include information about a memory type, including, for example, a size and/or shape of the memory.
  • a memory type including, for example, a size and/or shape of the memory.
  • the detection of a respective storage type can be used advantageously in order to make the supply station usable for different storage types.
  • the supply station can identify a memory type on the vehicle to ensure that the memory in question is replaced with a full memory of the same type.
  • the transport device can be controlled accordingly by the predetermined Program sequence for transporting and loading the memory in question is adjusted.
  • optical sensors can be provided at the supply station, which scan an external shape of the storage and determine the type of storage by comparison with reference data.
  • a respective memory on the vehicle is provided with an electronic identifier, for example an RFID transponder.
  • the sensor of the supply station can advantageously read out the identification data of the store wirelessly in order to automatically detect the type of store and adjust the program sequence accordingly.
  • the supply station comprises at least one communication interface for receiving authentication data, the control device being adapted to execute the predetermined program sequence as a function of the authentication data.
  • the authentication data can in particular represent a proof of authorization for operating the supply station.
  • authentication data can be stored on an electronic device, such as a smartphone, or a transponder card belonging to the driver of the vehicle, so that the driver can conveniently wirelessly transmit the authentication data to the supply station in order to initiate the predetermined program sequence.
  • the control device can first check the authentication data on the basis of reference data and determine whether the user in question is authorized to operate the supply station. The control device can then operate according to the predetermined program sequence. Preferably, the control device after verification of the authentication data, they can also be operated depending on the user's manual input data.
  • the authentication data can also contain information as to whether one or more exhausted memories are to be replaced by full memories or whether only one or more full memories are to be installed. Parameter data can also be received via the communication interface in order to adapt the program sequence to a desired supply service.
  • the transport device has a lifting device in order to move the at least one store in a first transport direction, in particular a vertical direction.
  • the transport device can have a loading platform that can be moved in a vertical direction relative to the ground in order to be able to transport a respective store to a desired height above the ground.
  • An accumulator can thus also easily be mounted on a vehicle roof, without a crane or the like being required for this purpose.
  • the transport device can have a conveyor device in order to move the at least one store in a second transport direction, in particular a horizontal direction defined relative to the ground.
  • the store can thus advantageously be moved automatically between the storage area and the loading area, in particular a loading platform.
  • the conveyor device can have one or more conveyor belts and/or roller drives. These can be integrated into a loading platform, for example, so that even comparatively large storage units can be moved without any problems.
  • the Transport directions can be defined as linear directions. The transport directions can also at least partially correspond to the loading directions mentioned above or be different from them.
  • the conveyor device is preferably designed to move a store in a third transport direction. This can likewise correspond to a horizontal direction, which, however, is oriented, for example, transversely to the second transport direction.
  • the mobility of a store in several transport directions makes it possible, on the one hand, to maximize the storage capacity of the supply station.
  • the supply station can still be made compact because a large number of stores can be transported and loaded between the loading area and a vehicle with just one transport device.
  • the supply station is equipped with a loading arm which extends at least in sections away from the loading area in order to form a loading bridge between the supply station and the vehicle.
  • the loading arm can be adjusted between a first position and a second position in order to make the loading bridge flexible for loading a respective store between the loading area and the vehicle.
  • the store can thus be moved particularly safely and reliably between the supply station and the vehicle without endangering people in the vicinity of the supply station.
  • the loading arm can advantageously be used to insert a storage unit essentially completely into a holding device of the vehicle and thereby to mount it on the holding device.
  • the store can be pushed into the holding device by means of the loading arm.
  • a locking mechanism can be triggered on the holding device in order to lock the memory on the holding device.
  • the loading arm preferably has components of the conveyor device, so that a store can also be inserted completely into the holding device when the store has already been largely inserted into the holding device due to its size.
  • the loading arm e.g. if it has one or more conveyor belts, can be used to mechanically pull an accumulator out of the holding device and in this way transport it to the loading area.
  • An adjustable loading arm is also useful for securely mounting an accumulator on a vehicle, even if the vehicle is not in the exact optimal mounting position. In this way, a wide variety of tolerances can be compensated.
  • a first storage area and a second storage area are provided for storing the stores at the supply station.
  • the storage areas are preferably spatially separated from one another.
  • the storage capacity of the supply station can be increased in this way, while still ensuring a compact size of the supply station.
  • the individual storage areas can each have different storage functions. For example, the first storage area for storing full memories and the second Storage area to be provided for storing empty or exhausted memories.
  • the transport device can advantageously be arranged at least essentially between the first storage area and the second storage area. Only one transport device is therefore required in order to be able to transport stores between the two storage areas and the vehicle. Furthermore, components of the transport device can advantageously be integrated into the storage areas, so that the size and weight of the supply station can be further reduced.
  • the supply station can therefore advantageously be designed as a mobile supply station.
  • the storage area has a shelf structure in order to form a plurality of compartments for accommodating the at least one store.
  • the storage area can thus accommodate a large number of memories in a limited space.
  • a plurality of storage compartments can be formed one above the other in a vertical direction, so that a large number of memories can be stored without taking up a large floor area.
  • the shelf structure is advantageously at least partially designed as a frame.
  • the weight of the supply station can be reduced even further in this way.
  • the storage area is preferably covered in order to protect the stores stored in it from external influences, such as increased solar radiation.
  • the memory can be protected against unauthorized access.
  • the supply station is designed as a mobile supply station. The supply station can thus be moved flexibly to a desired operating location in order to ensure the supply of one or more vehicles with energy carrier storage.
  • a design as a mobile supply station is also advantageous in order to be able to transport the supply station to a central repair location in the event of defects.
  • the mobile supply station can have compact dimensions, which enable the supply station to be transported with conventional trucks.
  • the supply station can have a standardized size of a freight container.
  • the supply station is preferably formed on a single base plate, so that the supply station can be easily and safely transported as a whole by lifting the base plate.
  • the mobile or non-stationary supply stations can also be set up directly at a predetermined supply location.
  • the supply station can be set up at a depot of a local public transport company in order to ensure that the local transport vehicles are supplied with water.
  • a comprehensive hydrogen filling station network is therefore not a prerequisite for the provision of green hydrogen as an energy source for transport. Rather, the supply can be realized flexibly and at short notice.
  • the supply station has means for filling up a container with hydrogen.
  • the supply station can have means for filling up with hydrogen in a conventional manner, for example in a hydrogen tank permanently installed on a passenger car.
  • the supply station can have, for example, a compressor and a fuel pump, which can optionally be connected to a container to be fueled, in order to fill the container with hydrogen.
  • another energy carrier can generally also be provided.
  • the means for refueling can advantageously also be used to refuel the storage devices described for storing the energy carrier, for example in order to bridge a delivery bottleneck when the storage devices are full.
  • the supply station can have a hydrogen tank which, in conjunction with the refueling means, can optionally also be used to refuel conventional hydrogen vehicles with a permanently installed hydrogen tank.
  • the refueling means can also be connected to a respective full reservoir stored in the storage area in order to refuel a container.
  • a reservoir in question can be charged with a filling pressure that is higher than the predetermined supply pressure of the vehicles.
  • the accumulators can therefore be used either for conventional refueling or for the direct operation of vehicles, in that the accumulators are loaded into a respective vehicle and mounted on the vehicle as described.
  • a store for storing an energy carrier, in particular hydrogen is disclosed, which can advantageously be used together with the supply station.
  • the Memory is preferably designed as a memory module with multiple containers for storing the energy source.
  • the accumulator is therefore particularly suitable for storing energy carriers at higher pressures above atmospheric pressure, for example several 100 bar. This also includes hydrogen in particular.
  • the accumulator can be adapted to store the energy carrier at a predetermined filling pressure, which is adapted to a predetermined supply pressure of the vehicle.
  • the filling pressure can be a few 100 bar, e.g. 350.
  • the accumulator therefore does not have to withstand the very high pressure of e.g. 700 bar, which is usually provided for storing hydrogen.
  • the memory can be designed with a lower weight.
  • the storage module may be generically referred to as a cartridge module.
  • the multiple individual containers of the storage module can each have a capacity that is comparatively small compared to the total capacity of the storage module.
  • the storage module can have five or more individual containers, so that the capacity of the individual container is only 1/5 of the total capacity.
  • a relatively high overall capacity can thus be achieved, but the requirements for the individual containers in terms of strength and stability can be met better compared to a large container.
  • the accumulator can thus also be transported more safely and is less prone to leaks.
  • the memory module is preferably at least essentially cuboid.
  • the storage module can thus be transported and moved in a particularly advantageous manner, in particular in comparison to a storage device which is designed as a spherical hollow body.
  • a storage device which is designed as a spherical hollow body.
  • several memory modules can be stacked on top of each other and stored in a space-saving manner in this way.
  • a number of storage modules can advantageously be stored in the storage area of the supply station described.
  • the individual containers of the storage module are preferably at least essentially cylindrical.
  • the storage capacity of the storage module can be maximized in this way, with the storage module being suitable for storing the energy carrier at high storage pressures at the same time.
  • the storage module can have a frame with which the individual containers are securely held together. However, the individual containers can be removed as required, for example in the event of a defect.
  • the storage or the individual containers of the storage module can be made of a metal, e.g. Alternatively, a composite material can be used to reduce the weight of the memory modules.
  • the containers can also have insulation to protect the energy carrier from external temperature influences.
  • the containers can be designed at least partially as cryotanks.
  • the storage module preferably has a central supply connection which is connected to the containers.
  • the assembly of a storage module on a holding device of the vehicle can be simplified in this way because only the central supply connection has to be coupled to a supply connection of the vehicle in order to supply the vehicle with the hydrogen stored in the individual containers.
  • the memory can have at least one electronic transponder for identifying and/or locating the memory.
  • the transponder can in particular be designed in the form of an RFID chip or the like, which enables reliable identification and/or localization of the memory but does not require its own power supply.
  • the memory preferably has a number of electronic transponders which are spatially distributed on the memory or memory module.
  • the sensor of the supply station for detecting the individual transponders can easily and reliably determine the respective current position of the memory by triangulation.
  • a system for supplying vehicles with an energy carrier, in particular hydrogen comprising a large number of supply stations and a large number of storage devices.
  • the supply stations and the reservoirs can each be designed in the same way and in particular have the features according to one of the disclosed embodiments.
  • Storage types of different sizes can also be provided, for example in order to be able to supply both larger vehicles with a large energy requirement and smaller vehicles with a lower energy requirement.
  • the memories can thus differ from one another in particular in terms of their storage capacity.
  • the storage systems can also differ in terms of the energy sources stored in them. For example, storage with hydrogen and storage with methane (natural gas, biomethane) can be kept ready for exchange in the supply or loading station and, if necessary, automatically transferred to the appropriate vehicle Loading. Also conceivable are accumulators that are each designed to store a number of different energy carriers.
  • the movement sequence preferably includes a linear movement for inserting the store into the holding device.
  • the linear movement can in particular be a horizontal movement relative to a floor of the supply station, so that the store can advantageously be automatically loaded into the holding device and mounted on the holding device by the supply station.
  • the holding device can preferably be permanently installed on a vehicle, wherein the holding device can also preferably be designed and positioned on the vehicle in such a way that a respective memory can be inserted into the holding device transversely to the direction of travel of the vehicle.
  • the vehicle can thus advantageously be positioned adjacent to the supply station in order to be able to change the store from the side. Complicated and time-consuming turning maneuvers of the vehicle can be avoided in this way.
  • the holding device can have one or more means for locking a memory accommodated in the holding device.
  • the locking means can be adapted to ensure that a memory that is in accordance with the predetermined movement Holding device is introduced, is automatically locked to the holding device.
  • the locking mechanism it is also conceivable for the locking mechanism to be controlled by an electronic drive which can be controlled, for example, by a driver of the vehicle. For example, before the memory is discharged, the driver can unlock the locking mechanism by means of a control command and lock a replaced memory again after it has been inserted into the holding device.
  • the holding device comprises a first supply connection for driving the vehicle, the first supply connection being able to be coupled to a second supply connection of the accumulator, which is designed to be complementary to the first supply connection.
  • the second supply connection can in particular be a central supply connection which is connected to a number of individual containers in the store.
  • the holding device is preferably adapted such that when the store is held according to the predetermined movement sequence, the first supply connection and the second supply connection mechanically interact in order to couple the first supply connection and the second supply connection to one another.
  • the first supply connection is forcibly coupled to the second supply connection when the memory is mounted on the holding device according to the predetermined movement sequence, for example by inserting the memory along a predetermined insertion direction.
  • the umbilical ports may have complementary sections that interlock during movement to couple the ports.
  • the Supply connections can in particular form a bayonet lock.
  • the holding device can advantageously be installed on a vehicle with a drive based on the energy carrier, in order to accommodate one or more of the storage devices that are carried along during operation of the vehicle to supply the vehicle with the energy carrier.
  • the holding device can be mounted, for example, on a roof area of the vehicle. However, other vehicle areas are also conceivable, such as an underbody area of the vehicle.
  • a first method for supplying vehicles with an energy carrier, in particular hydrogen includes providing at least one supply station according to any of the disclosed embodiments.
  • the supply station is operated according to a predetermined program sequence in order to transport at least one store for storing the energy carrier between the storage area and the loading area and in particular to load it between the loading area and a vehicle.
  • a predetermined program sequence in order to transport at least one store for storing the energy carrier between the storage area and the loading area and in particular to load it between the loading area and a vehicle.
  • the method can include that one or more storage devices are moved as described and mounted on the holding device.
  • a second method for supplying vehicles with an energy carrier, in particular hydrogen includes at least the following steps: Filling at least one store with the energy source up to a predetermined filling pressure, the filling pressure being adapted to a predetermined supply pressure of a vehicle; and providing the at least one store at a supply station.
  • the supply station and the store are preferably designed according to one of the described embodiments.
  • the second method enables the hydrogen to be filled into the storage tanks at the production site at the optimal operating or supply pressure for the respective vehicle (e.g. 350 bar for hydrogen drives in buses).
  • the filling pressure is maintained during the subsequent transport to the supply station as well as during the operation of the supply station, in which an exhausted reservoir is exchanged for a newly filled reservoir.
  • the vehicle's drive can thus call up the hydrogen directly at the optimal supply pressure after the storage unit has been mounted on the holding device. A repeated, energy-intensive compression of the energy carrier and the associated technical effort are hereby completely avoided.
  • the reservoirs are preferably filled with the predetermined filling pressure at the filling location independently of the supply station and brought to the supply station with the aid of a supply vehicle.
  • the stores can then be easily loaded between the supply vehicle and the storage area with the aid of the transport device.
  • the storage can be reused in the sense of a circular economy. In other words, the accumulators can be filled several times and emptied each time a vehicle is in operation.
  • the supply station makes it easier to automatically change the storage tanks on the vehicle, so that the storage tanks can be refilled independently of the vehicles to be supplied.
  • the second method can advantageously be used in connection with a system made up of a large number of accumulators to which different filling pressures are applied.
  • different accumulators can be assigned to different vehicles, with the accumulators each being charged with the filling pressure adapted for the assigned vehicle.
  • the vehicle is a hybrid hydrogen bus that currently requires an average of 6 kg of hydrogen for 100 km in public transport operation. With a mileage of 300-400 km per day, a storage capacity of approx. 25 kg of hydrogen is required. Due to the required operating pressure of approx. 350 bar, a steel container adapted to the storage capacity has a weight of approx. 350-400 kg, so that a storage module has a total weight of 400-500 kg. Pressure vessels made of modern composites are significantly lighter and have a weight ratio of hydrogen to vessel of 1:5, so that a container made of a composite material for storing 25 kg of hydrogen has a weight of approx. 150 kg. The weight of a memory module is then around 200-250 kg.
  • the total weight of a storage module can also be 1000 kg or more.
  • several storage modules and corresponding holding devices can also be provided on a consumer vehicle.
  • an increase in total weight of at least 50 kg can be expected.
  • FIG. 1 shows a side view of a supply station according to a first embodiment
  • FIG. 2 shows a further side view of the supply station from FIG. 1 ;
  • FIG. 3 shows a further side view of the supply station from FIG. 1 with a vehicle
  • FIG. 4 shows the supply station from FIG. 3 in a plan view from above
  • FIG. 5 shows schematic views to clarify loading of a store on a vehicle
  • FIG. 6 shows a supply station according to a second embodiment in a plan view from above
  • FIG. 7 shows the supply station from FIG. 6 in a perspective view obliquely from above
  • FIG. 6 shows a supply station according to a second embodiment in a plan view from above
  • FIG. 7 shows the supply station from FIG. 6 in a perspective view obliquely from above
  • FIG. 6 shows a supply station according to a second embodiment in a plan view from above
  • FIG. 7 shows the supply station from FIG. 6 in a perspective view obliquely from above
  • FIG. 8 shows a supply station according to a third embodiment with a rail vehicle and a supply vehicle
  • FIG. 9 shows a vehicle for supplying a supply station with a large number of storage devices for storing hydrogen.
  • FIG. 1 shows a supply station 10 in a first side view.
  • the supply station 10 has a rectangular base plate 12, which carries all other components of the supply station 10, so that the supply station 10 can be transported without any problems.
  • the supply station 10 is therefore designed as a mobile supply station.
  • a first rack 14 and a second rack 18 are spatially distributed to each other.
  • the racks 14 and 18 are of essentially the same design and form respective storage areas of the supply station 10.
  • the racks 14 and 18 each have a multiplicity of compartments 20, 22 which are designed to accommodate a respective storage module 16.
  • the compartments 20, 22 are each of the same design and their size is adapted to the memory modules 16. Compartments of different sizes are also conceivable, however, in order to accommodate memory modules of different sizes.
  • the compartment of the first rack 14 identified by the reference number 20 is occupied by a storage module 16 .
  • the field of expertise 22 of the shelf frame 18, however, is still free, so that, for example, an exhausted storage module 16 can be accommodated in the compartment 22.
  • a plurality of storage modules 16 are stored in the racks 14, 18, as shown in FIG.
  • the storage modules 16 are each used to store hydrogen at a predetermined filling pressure, at which the hydrogen is highly compressed compared to atmospheric pressure, for example at a filling pressure of 350 bar, which corresponds to a supply pressure of a vehicle.
  • the storage modules 16 each have an essentially cuboid external shape and include a plurality of individual containers, as will be described further below.
  • the supply station 10 includes a transport device 24 for the automated transport of the storage modules 16 between the racks 14, 18 and a loading platform 26.
  • the loading platform 26 forms a loading area from which a respective storage 16 between the supply station 10 and one parked adjacent to the supply station 10 Vehicle (not shown in Fig. 1) can be loaded.
  • the loading platform 26 can be moved in a first lifting direction 28 and a second lifting direction 30, i.e. the loading platform 26 can be moved up and down in the vertical direction.
  • the loading area can thus be variably adjusted in height.
  • the loading platform 26 extends between the first rack 14 and the second rack 18 so that the storage modules 16 can be moved from both racks 14, 18 directly onto the loading platform 26 depending on the lifting position.
  • the transport device 24 has at least one electric drive, which is integrated into the racking 14, 18 (not shown).
  • a control unit 31 is provided, which includes a non-volatile data memory in which a predetermined program sequence is stored.
  • the program sequence can in particular have machine instructions for controlling the transport device 24 in order to automatically move a respective storage module 16 between the first rack 14 or the second rack 18 and the loading platform 26 .
  • the control unit 31 has electronic data processing means, in particular in the form of a processor, in order to carry out the program sequence and other data processing tasks.
  • the supply station 10 has means for the electrical supply (not shown), in particular for supplying the control unit 31 and sensors connected to the control unit 31 for recording parameter data, and for supplying the transport device 24.
  • the supply station 10 can have an electrical connection for connecting to have a central electrical supply network and/or an energy store, for example a rechargeable battery and/or a battery.
  • the supply station 10 can thus be operated independently at practically any location.
  • the supply station 10 can also have electrical energy generating means, such as an electrical photovoltaic module (not shown).
  • the transport device 24 has a first loading arm 32 and a second loading arm 34 which extend parallel away from the loading platform 26 .
  • the loading arms 32, 34 are connected to one another via a connecting linkage 36, the loading arms 32, 34 being adjustable relative to the loading platform 26, as will be explained in more detail below with reference to FIG.
  • the supply station 10 is shown in FIG. 2 in a further side view of one end face, further details being shown.
  • a respective storage module 16 has a plurality of cylinder-like individual containers 44 which are each adapted to store the hydrogen.
  • the individual containers 44 of a storage module 16 are each arranged adjacent to one another and parallel to one another with respect to the cylinder axis of the containers 44 .
  • the individual containers 44 are connected to one another via a supply connection, which is not shown in detail, so that the hydrogen stored in the containers 44 can be released via the supply connection in order to supply a hydrogen drive of a vehicle.
  • FIG. 2 also shows further details of the second loading arm 34, which is designed in the same way as the first loading arm 32.
  • the loading arm 34 includes a first portion 38 rigidly extending away from the loading platform 26 .
  • the first section 38 extends within a plane defined by the loading platform 26 .
  • the loading arm 34 also has a second section 41 which is rotatably connected to the first section 38 via a joint 40 so that the second section 41 can be adjusted along a direction of rotation 42 .
  • the loading arm 34 can be flexibly adapted to different loading conditions.
  • the loading arm 34 can form an adjustable transport bridge in order to be able to load a respective storage module 16 safely and reliably between the supply station 10 and a vehicle (not shown in FIG. 2).
  • the first section 41 can initially be adjusted in the direction of the supply station 41 . A vehicle approaching the supply station 10 can thus assume an optimal loading position without contact with the supply station 10 . Then the first can Twisted section 41, ie adjusted toward the vehicle to form a transport bridge to the vehicle.
  • the supply station 10 is shown in FIG. 3 in a further schematic view, a section of a vehicle 46 also being shown.
  • the vehicle 46 has a holding device 48 which is permanently installed on the roof of the vehicle 46 and holds a memory module 50 which is designed in the same way as the memory modules 16 . It is assumed that the memory module 50 is exhausted and needs to be replaced with a full memory module in order to be able to continue operating the vehicle 46 .
  • the supply station 10 and the vehicle 46 are shown in FIG. 4 in a plan view from above. It can be seen that the vehicle 46, for example a bus for passenger transport, approaches the supply station 10 from the side in order to assume a loading position in which the storage module 50 is exchanged for a full storage module 16.
  • the supply station 10 is operated according to the predetermined program sequence, which is stored in the control unit 31 and has machine instructions for controlling the transport device 24 according to a predetermined movement sequence.
  • the transport device 24 is equipped on the loading platform 26 with a first conveyor belt 52 and a second conveyor belt 54, which extend parallel to one another on the loading platform 26 and are designed to move a respective storage module 16 optionally in a first conveying direction 56 and an opposite second conveying direction 58 to move.
  • the conveyor belts 52, 54 can be operated forwards and backwards in order to be able to move a respective storage module 16 in the first conveying direction 56 or the second conveying direction 58.
  • the exhausted storage module 50 can be removed from the holding device 48 by the conveyor belts 52, 54 being driven synchronously to move the storage module 50 in the second conveying direction 58.
  • the storage module 50 can in particular be pulled out of the holding device 48, with the loading arms 32, 34 reaching under the storage module 50 (not shown).
  • the conveyor belts 52, 54 advantageously extend over the loading arms 32, 34, as shown in FIG.
  • the loading arms 32, 34 can first be adjusted in the direction towards the storage module 50 in order to avoid mechanical contact to the memory module 50 to produce.
  • a locking mechanism, not shown, of the holding device 48 is then triggered in order to release the storage module 50 and to move it in the direction of the platform 26, so that the storage module 50 reaches the conveyor belts 52, 54 of the loading arm 32, 34 in sections.
  • the conveyor belts 32 and 34 are then driven in the conveying or loading direction 58 in order to pull the storage module 50 onto the loading platform 26 .
  • the transport device 24 has a plurality of roller drives which are integrated into the loading platform 26 in the form of electrically drivable rollers and necessarily interact with a respective storage module 16 when the storage module 16 is arranged on the loading platform 26 (not shown ).
  • the roller drives are used to move a respective storage module 16 either in a third conveying direction 57 or in an opposite fourth conveying direction 59 . In this way, one on the Loading platform 26 arranged storage module 16, 50 are optionally transported in the first rack 14 or the second rack 18.
  • the storage module 50 after the storage module 50 has been transported onto the loading platform 26 using the conveyor belts 52, 54, it can first be transported along the lifting direction 28 to the level of the empty storage compartment 22 in order to then insert the storage module 50 into the storage compartment 22 using the roller drives (see FIG. 1 ).
  • a full storage module 62 can next be loaded, as will be described in more detail below with reference to FIG.
  • FIG. 5 the supply station 10 is shown together with the vehicle 46 in a schematic end view, with the loading being described in FIG.
  • the storage module 62 intended for loading is still in one of the racks 14 or 18, the loading platform 26 having already been moved to a height at which the storage module 62 can be transported onto the loading platform 26 using the roller drives mentioned.
  • Roller drives can also be provided in the area of the rack in order to move the storage module 62 out of the rack onto the loading platform 26 .
  • the holding device 48 has a receiving space 60 which is open in the direction of the supply station 10 .
  • the storage module 62 has been brought onto the loading platform 26, this is moved in the second lifting direction 30 up to the height shown in FIG. 5b.
  • Loading arm section 41 is adjusted so that it extends parallel to the loading platform 26 and forms a transport bridge to the holding device 48 .
  • the conveyor belts 32, 34 are then driven in the conveying direction 56 in order to insert the storage module 62 into the receiving space 60 of the holding device 48.
  • the storage module 62 already partially extends into the receiving space 60. At the same time, the storage module 62 is still supported in sections on the loading arm section 41. FIG. However, the storage module 62 can be pushed completely into the receiving space 60 with the aid of the conveyor belts 32, 34 extending over the section 41, so that the storage module 62 can be mounted essentially completely on the holding device 48 (cf. FIG. 5c).
  • the memory module 62 can be automatically locked with the locking mechanism on the holding device 48 .
  • a supply connection of the storage module 62 is coupled to a supply connection of the holding device 48 in order to form a supply line from the storage module 62 to the vehicle drive (not shown). The assembly is therefore completely automatic.
  • the section 41 is moved back towards the supply station 10. The vehicle 46 can then safely leave the supply station 10 without touching the section 41 .
  • control steps described can be carried out completely automatically on the basis of the predetermined program flow.
  • parameter data can also be used, which is recorded by a sensor that is not shown in detail and used for Adaptation of the program flow to the respective operating situation are processed by the control unit 31.
  • the sensor can detect the current surroundings of the supply station 10 and the position of the holding device 48, so that the loading and assembly of the storage module 62 is carried out automatically and without endangering persons who may be in the vicinity of the supply station 10.
  • FIG. 10 A further embodiment of the supply station 10 is shown in FIG. This differs from the supply station 10 in FIG. 4 only in that the supply station 10 has been expanded to include a hydrogen filling station 66 .
  • the hydrogen filling station 66 is used for the conventional filling of vehicles with a permanently installed hydrogen tank, for example the vehicle 68 indicated in FIG.
  • the compressor unit 70 can compress hydrogen to a pressure of 700 bar, for example.
  • a tank for storing hydrogen, which is provided for refueling with the gas pump and the compressor unit 70, is also present, but is not shown in more detail in FIG.
  • the tank can be formed by a storage module 16 .
  • the operation of fuel pump 72 and compressor unit 70 can be released as a function of authentication data, for example by the authentication data being received from an electronic identification card, e.g. in the form of a chip card, by a card reader of supply station 10 and checked before operation is enabled (not shown).
  • the supply station 10 of FIG. 6 enables vehicles to be supplied with hydrogen even more comprehensively due to the addition of a hydrogen filling station 66 .
  • storage modules 16 with hydrogen are provided, which, as explained, can be automatically loaded and installed between vehicles and the supply station 10 .
  • conventional hydrogen vehicles can also be refueled.
  • the hydrogen filling station 66 is advantageously arranged and designed in such a way that the vehicle 68 to be supplied is positioned in a supply area 74 in order to fill up.
  • the supply area 74 is opposite a further supply area 64, which is used for loading storage modules 16, in particular for replacing exhausted storage modules 50 with full storage modules 16.
  • the supply station 10 can advantageously be used to supply several vehicles 46, 68 with hydrogen at the same time to supply.
  • the hydrogen filling station 66 can advantageously be used to fill up storage modules 16 with hydrogen as required. This can make sense if, due to a supply bottleneck at the supply station 10, there are temporarily no more full storage modules 16 and no subsequent delivery can be expected in the short term. In this case, one or more exhausted storage modules 16 can be filled up with hydrogen using the fuel pump 72 and the compressor unit 70 in order to be able to provide them completely filled with the predetermined filling pressure. The supply of full memory modules 16 can thus be maintained.
  • the supply station 10 of FIG. 6 is shown in FIG. 7 in a perspective view. It can be seen that the supply station 10 has a compact size despite the wide range of supply options and can therefore be moved flexibly to a wide variety of locations. It can also be seen that the loading platform 26 is made up of a plurality of bars running in parallel. This makes it easier to transport the memory modules 16 .
  • FIG. 8 A further embodiment of a supply station is shown in FIG.
  • the supply station 80 shown in FIG. 8 is designed essentially in the same way as the supply station 10, but with the following differences.
  • the base plate 12 is movably mounted on rails 92 and 94 so that the supply station 80 can be moved along the rail direction 96 like a goods wagon.
  • the transport device 86 of the supply station 80 is designed for loading storage modules on opposite sides of the supply station 80 .
  • the transport device 86 has a first loading area 88 which has several adjustable loading arms, as described in connection with the supply station 10 .
  • the transport device 86 has a second loading area 90 on the opposite side, which is designed in the same way as the first loading area 88 .
  • the supply station 80 can thus advantageously be used to load storage modules between a supply vehicle 104 and the supply station 80, in particular to remove empty storage modules from the supply station 80 and to store new filled storage modules at the supply station 80.
  • the supply station 80 can be used to Loading storage modules between the supply station 80 and a rail vehicle 82 arranged adjacent to the first loading area 88 .
  • the rail vehicle 82 is, for example, a local train that is operated on the basis of hydrogen and is moved along the rail direction 102 on the rails 98 and 100 .
  • a number of storage modules 84 are arranged on the roof of the rail vehicle 82, with a number of holding devices being provided for this purpose, but these are not shown in detail in FIG.
  • the supply station 80 can be moved in steps along the rail direction 96 in order to successively remove the storage modules 84 and replace them with full modules.
  • the rail vehicle 82 does not have to be moved for this.
  • the supply vehicle 104 shown only partially in FIG. 8 is shown in FIG. 9 in a perspective view.
  • the supply vehicle 104 has a structure 106 in which a plurality of compartments 108 are formed. Each of the compartments 108 serves to accommodate a respective memory module 110, which can be designed in the same way as the memory modules 16, 50 and 84.
  • the supply vehicle 104 can advantageously be used to bring exhausted storage modules from the supply station 80 or the supply station 10 to a central filling location in order to refill the storage modules 110 with hydrogen or another energy carrier.
  • the supply vehicle 104 can also transport the filled storage modules 110 to the supply stations 10 or 80 in order to supply the supply stations 10, 80 with storage modules. To load the storage modules 110 between the supply station 10, 80, the transport device 24 or 86 can in turn be used.
  • the supply of the supply stations 10, 80 with storage modules can thus take place in an automated manner, as can the supply of the respective vehicles 46, 82 with storage modules.
  • the supply of the vehicles 46, 82 is considerably simplified by the supply stations 10, 82, with inefficient refueling processes being able to be completely avoided.
  • the memory modules can be exchanged completely automatically, so that the supply can be carried out particularly conveniently and with little effort.

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Abstract

Eine Versorgungsstation zum Versorgen von Fahrzeugen mit einem Energieträger, insbesondere Wasserstoff, umfasst wenigstens einen Lagerungsbereich, um wenigstens einen Speicher zur Speicherung des Energieträgers an der Versorgungsstation zu lagern; einen Verladebereich, um den wenigstens einen Speicher zwischen der Versorgungsstation und einem Fahrzeug zu verladen; eine Transporteinrichtung, um den wenigstens einen Speicher zwischen dem Lagerungsbereich und dem Verladebereich zu transportieren; und eine Steuereinrichtung, die dazu angepasst ist, die Transporteinrichtung gemäß einem vorbestimmten Programmablauf zu betreiben, um den wenigstens einen Speicher zwischen dem Lagerungsbereich und dem Verladebereich zu transportieren.

Description

VERSORGUNG VON FAHRZEUGEN MIT WASSERSTOFF IN WECHSELSPEICHERN
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Versorgungsstation und ein Verfahren zum Versorgen von Fahrzeugen mit einem oder mehreren Energieträgern, insbesondere Wasserstoff, Erdgas oder dergleichen. Ferner betrifft die Erfindung einen Speicher zur Speicherung des Energieträgers sowie eine Halteeinrichtung zum Halten des Speichers an einem Fahrzeug.
Im Zuge des auf der Pariser Klimakonferenz 2015 verabschiedeten Klimaschutzabkommens hat sich Europa in Sachen Klimaschutz große Ziele gesetzt. Bis 2030 sollen die Treibhausgasemissionen um mindestens 40% im Vergleich zum Jahr 1990 gesenkt werden. Bis 2050 soll Europa sogar klimaneutral wirtschaften. Um einen nachhaltigen Weg zur Energiewende beschreiten und die Kopplung der Sektoren Energie, Wärme und Verkehr wetterunabhängig durchführen zu können, sind alternative Energieträger und -Speicher notwendig. Ein Energieträger mit enormem Potenzial ist Wasserstoff (H2). So kann Energie, die aus erneuerbaren Quellen wie Windkraft, Solarthermie, Photovoltaik, Wasserkraft oder Biogas gewonnen wird, in „grünen“ Wasserstoff (H2) umgewandelt und dann mithilfe von Wasserstoffkompressoren komprimiert, gespeichert und transportiert werden. Ein nachhaltiger Umgang mit den natürlichen Ressourcen sowie Wohlstand und Entwicklung sind auf diese Weise miteinander vereinbar.
Auch und besonders im Bereich der Mobilität ist Wasserstoff (H2) ein großes Zukunftsthema. Beispielsweise ist es bekannt, dass sich Wasserstoff als alternativer Energieträger und Kraftstoff für Fahrzeuge eignet. Hierfür stehen bereits wenige Wasserstofftankstellen bereit, um Wasserstofffahrzeuge, die z.B. mit Brennstoffzellen aus Wasserstoff Strom produzieren, mit gasförmigem Wasserstoff zu betanken. Ein praktisches Problem bei der Versorgung von Fahrzeugen mit Wasserstoff besteht jedoch darin, dass die Dichte von Wasserstoff im atmosphärischen Zustand mit etwa 90g/m3 sehr gering ist. Daher muss der Wasserstoff stark komprimiert werden, um eine wirtschaftlich nutzbare Energiedichte zu erhalten. In der Praxis bedeutet dies, dass bei dem Transport, der Speicherung und der Betankung von Fahrzeugen Drücke von teils über 1.000 Bar benötigt werden. Ein derartiges Druckniveau ist außerdem erforderlich, um eine ausreichend zügige Betankung zu ermöglichen. Dementsprechend ist die Betankung mit Wasserstoff mit einem erheblichen technischem - und energetischem - Aufwand verbunden. Beispielsweise müssen Wasserstofftankstellen mit leistungsfähigen Spezialkompressoren ausgestattet sein, die in der Anschaffung und Wartung sehr kostenintensiv sind. Darüber hinaus müssen substantielle Sicherheitsvorkehrungen getroffen werden, um ein gefahrloses Betanken mit Wasserstoff auch für technische Laien gewährleisten zu können.
Ein Nachteil der Wasserstoffbetankung liegt somit in dem außerordentlich hohen Energieaufwand, der durch das Umfüllen des Wasserstoffs entsteht, beispielsweise zwischen einem zentralen Tank der Wasserstofftankstelle und einem Fahrzeugtank. Der hohe Energieaufwand ist insbesondere darauf zurückzuführen, dass der bei der Betankung nicht zu vermeidende Druckverlust ausgeglichen werden muss. Bei dem derzeitigen Versorgungskonzept von Fahrzeugen muss der Wasserstoff üblicherweise dreimal verdichtet werden, nämlich einmal bei der Betankung eines Tanklastzugs, der das Netz von Wasserstofftankstellen versorgt, ein zweites Mal bei der Betankung der jeweiligen Wasserstofftankstellen und ein drittes Mal bei der Betankung der Endverbraucherfahrzeuge. Die Versorgung der Fahrzeuge leidet somit insgesamt unter einer hohen energetischen Ineffizienz. Es ist eine Aufgabe der Erfindung, verbesserte Möglichkeiten zur Versorgung von Fahrzeugen mit einem Energieträger, insbesondere Wasserstoff, zu schaffen.
Die Aufgabe wird gemäß einem ersten Aspekt gelöst durch eine Versorgungsstation zum Versorgen von Fahrzeugen mit zumindest einem Energieträger, umfassend wenigstens einen Lagerungsbereich zur Lagerung von zumindest einem Speicher zur Speicherung des Energieträgers an der Versorgungsstation; einen Verladebereich zur Verladung des wenigstens einen Speichers zwischen der Versorgungsstation und einem Fahrzeug; eine Transporteinrichtung zum Transport des wenigstens einen Speichers zwischen dem Lagerungsbereich und dem Verladebereich; und eine Steuereinrichtung, die dazu angepasst ist, die Transporteinrichtung gemäß einem vorbestimmten Programmablauf zu betreiben, um den wenigstens einen Speicher zwischen dem Lagerungsbereich und dem Verladebereich zu transportieren.
Die erfindungsgemäße Versorgungsstation ermöglicht einen weitgehenden Verzicht auf ineffizientes Umfüllen von Wasserstoff zwischen verschiedenen Tanks. Insbesondere werden anstelle des herkömmlichen Versorgungskonzepts für Fahrzeuge, bei dem Wasserstoff in einem großen zentralen Tank vorgehalten wird, ein oder mehrere Speicher bereitgehalten, die jeweils als Ganzes an einem zu versorgenden Fahrzeug montiert werden und das herkömmliche Tanken durch Umfüllen von Wasserstoff überflüssig machen. Beispielsweise kann der Energieverbrauch zur Versorgung der Fahrzeuge von ca. 5,1 kWh/kg Wasserstoff bei dem herkömmlichen Versorgungskonzept auf einen Wert von ca. 2 kWh/kg Wasserstoff bei dem erfindungsgemäßen Versorgungskonzept (und einem Speicherfülldruck von 350 Bar) reduziert werden. Die Versorgungsstation verfügt über eine Transporteinrichtung, die einen befüllten Speicher, der an einem Lagerungsbereich der Versorgungsstation bereitgehalten wird, zu einem Verladebereich transportiert, von dem der Speicher auf das betreffende Fahrzeug verladen und an dem Fahrzeug montiert werden kann. Das Fahrzeug erhält somit von der Versorgungsstation einen vollen Speicher, der lösbar an dem Fahrzeug montiert und während dem Betrieb des Fahrzeugs mitgeführt wird. Der Speicher kann somit als ein mobiler Tank aufgefasst werden. Das Fahrzeug kann mit Hilfe des Speichers ohne einen herkömmlichen Tankvorgang unmittelbar weiterbetrieben werden, wobei dem Antrieb der hierfür benötigte Wasserstoff unmittelbar aus dem montierten Speicher zugeführt wird. Ein ineffizientes Umfüllen von Wasserstoff in einen fest installierten Tank des Fahrzeugs ist nicht erforderlich.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass ein jeweiliger Speicher lediglich verladen werden muss, um ein betreffendes Fahrzeug mit einer ausreichenden Menge an Wasserstoff oder eines anderen Energieträgers zu versorgen. Das Verladen kann deutlich schneller erfolgen, als ein herkömmlicher Tankvorgang mit Wasserstoff, bei dem der Wasserstoff über ein Zapfsäulensystem vergleichsweise langwierig in einen fest installierten Tank des Fahrzeugs umgefüllt und komprimiert werden muss. Darüber hinaus ist das Verladen und Montieren eines bereits fertig befüllten Wasserstoffspeichers deutlich weniger risikoreich, als ein Umfüllen von hochkomprimiertem Wasserstoff. Das bislang mit der Wasserstoffversorgung verbundene Sicherheitsrisiko kann mit der erfindungsgemäßen Versorgungsstation somit deutlich gesenkt werden. An der Versorgungsstation müssen insoweit auch weniger komplexe technische Vorkehrungen getroffen werden, um eine gefahrlose Wasserstoffversorgung zu gewährleisten. Die erfindungsgemäße Versorgungsstation ermöglicht somit einerseits ein nutzerfreundliches, gefahrloses sowie effizientes Versorgen von Fahrzeugen mit Wasserstoff. Andererseits kann die Versorgung im Vergleich zu herkömmlichen Tankkonzepten vollständig automatisiert erfolgen. Aus diesem Grund können neue Nutzergruppen angesprochen werden, die dem herkömmlichen Konzept mit Wasserstofftankstellen aus den verschiedensten Gründen eher abgeneigt waren. Die automatisierte Versorgung mit Wasserstoffspeichern kann insbesondere zeitlich gut terminiert werden, sodass z.B. auch Verkehrsfahrzeuge im Dauerbetrieb, wie Personenbusse oder Nahverkehrszüge, ohne Einschränkungen bei der Verfügbarkeit problemlos versorgt werden können. In Abhängigkeit von dem Automatisierungsgrad kann auch der Personalaufwand zur Versorgung der Fahrzeuge minimiert werden. Die Automatisierung kann insbesondere derart ausgestaltet sein, dass die Versorgungsstation autonom, d.h. ohne gesondertes Betriebspersonal betrieben werden kann. Die Versorgungsstation leistet somit einen wesentlichen Beitrag, um die Wettbewerbsfähigkeit der Wasserstofftechnologie weiter zu stärken.
Die Versorgungsstation ist aufgrund des Lagerungsbereichs zur Versorgung einer Vielzahl von Fahrzeugen geeignet, die gleichartige oder unterschiedliche Antriebssysteme aufweisen können. Beispielsweise können an dem Lagerungsbereich eine Vielzahl von unterschiedlichen Speichern bereitgehalten werden, die bedarfsweise automatisch in die zu versorgenden Fahrzeuge verladen werden können. So kann eine Versorgungs- oder Beladungsstation z.B. gleichzeitig Wasserstofftanks für Brennstoffzellenfahrzeuge, CNG-(Compressed Natural Gas)-Tanks für Erdgasfahrzeuge und/oder andere Energiespeicher für andere Antriebssysteme bereithalten und die jeweiligen Fahrzeuge entsprechend versorgen bzw. betanken. Die Versorgungsstation ist somit allgemein zur Versorgung von ein oder mehreren Energieträgern geeignet. Darüber hinaus können erschöpfte bzw. leere Speicher von den jeweiligen Fahrzeugen mit Hilfe der Transporteinrichtung automatisch entladen und zu dem Lagerungsbereich transportiert werden. Die Versorgungsstationen kann auf diese Weise als ein lokales Wasserstoffdepot dienen, in dem einerseits erschöpfte Speicher von verschiedenen Fahrzeugen aufgenommen und andererseits volle Speicher zum Ersatz der erschöpften Speicher bereitgehalten werden können. Die Versorgungsstation kann demnach auch als eine Wechselstation zum Wechseln von mobilen Energieträgerspeichern verwendet werden.
Der vorbestimmte Programmablauf dient insbesondere zur automatischen Ansteuerung der Transporteinrichtung, sodass ein jeweiliger Speicher automatisch zwischen dem Lagerungsbereich und dem Verladebereich transportiert werden kann, d.h. eine manuelle Steuerung ist hierfür nicht erforderlich. Der Programmablauf kann in einem nicht-flüchtigen Datenspeicher der Versorgungsstation hinterlegt sein, beispielsweise in Form eines Computerprogramms mit einer vorbestimmten Sequenz von Steuerungsdaten, um die Transporteinrichtung zu einem bestimmten Bewegungsablauf ansteuern zu können. Der Programmablauf kann dem Betrieb der Versorgungsstation wahlweise zugrunde gelegt werden, um ein oder mehrere Speicher zwischen dem Lagerungsbereich und dem Verladebereich zu transportieren.
Im Rahmen der Erfindungsbeschreibung ist der Energieträger vielfach auf Wasserstoff konkretisiert. Im Allgemeinen ist die Erfindung jedoch auch für andere Energieträger nutzbar, insbesondere gasförmige Energieträger, die vorzugsweise komprimiert gespeichert werden, wie beispielsweise Erdgas (z.B. als CNG (Compressed Natural Gas)). Möglich sind auch andere fluide Energieträger, wie beispielsweise Methanol oder Flüssiggas.
Ausführungsformen sind in der Beschreibung, den Figuren sowie den Patentansprüchen offenbart. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Steuereinrichtung ferner dazu angepasst, die Transporteinrichtung gemäß dem vorbestimmten Programmablauf zu betreiben, um den wenigstens einen Speicher zwischen dem Verladebereich und dem Fahrzeug zu verladen. Insbesondere kann der vorbestimmte Programmablauf dazu angepasst sein, den wenigstens einen Speicher von dem Verladebereich in eine erste Verladerichtung zu bewegen, um den Speicher in eine zum Halten des Speichers vorgesehene Halteeinrichtung des Fahrzeugs einzuführen. Der Speicher kann auf diese Weise an der Halteeinrichtung automatisch montiert werden, sodass eine manuelle Montage nicht oder nur in geringem Umfang erforderlich ist. Das automatische Verladen ermöglicht es, dass auch vergleichsweise schwere Speicher problemlos verladen und montiert werden können.
Ferner kann der vorbestimmte Programmablauf dazu angepasst sein, den wenigstens einen Speicher in eine zweite Verladerichtung zu bewegen, um den Speicher aus der Halteeinrichtung zu entfernen. Vorteilhaft kann der vorbestimmte Programmablauf außerdem dazu angepasst sein, einen ersten Speicher zur Speicherung des Energieträgers an der Halteeinrichtung durch einen zweiten Speicher zur Speicherung des Energieträgers zu ersetzen. Insbesondere kann ein erschöpfter Speicher am Fahrzeug zunächst entfernt werden und sodann durch einen vollen Speicher ersetzt werden. Die Speicher können somit völlig automatisch an dem Fahrzeug montiert und von dem Fahrzeug demontiert werden.
Die Transporteinrichtung kann mit einer Fördereinrichtung, wie beispielsweise einem Förderband und/oder einem Rollenantrieb ausgestattet sein, um einen jeweiligen Speicher automatisch in die erste und/oder zweite Verladerichtung zu bewegen. Die erste und zweite Verladerichtung können insbesondere zueinander entgegengesetzt sein, um die Speicher verladen und entladen zu können. Ferner sind die erste und/oder zweite Verladerichtung vorzugsweise lineare, d.h. geradlinige Richtungen, sodass die Transporteinrichtung mit vergleichsweise einfachen und zuverlässigen Antriebsmitteln realisiert werden kann, um die Speicher zu bewegen. Die Verladerichtungen sind außerdem bevorzugt quer zur Fahrtrichtung des Fahrzeugs definiert, sodass der Speicher vorteilhaft seitlich an dem Fahrzeug montiert werden kann.
Nach einer weiteren Ausführungsform umfasst die Versorgungsstation wenigstens einen Sensor zur Erfassung von Parameterdaten, wobei die Steuereinrichtung dazu angepasst ist, den vorbestimmten Programmablauf zumindest teilweise auf der Grundlage der Parameterdaten anzupassen. Auf diese Weise kann die Versorgungsstation für unterschiedliche Betriebsszenarien nutzbar gemacht werden. Die Parameterdaten können insbesondere eine Umgebung der Versorgungsstation, Eigenschaften des Fahrzeugs und/oder Eigenschaften des Speichers repräsentieren. Beispielsweise kann der Steuereinrichtung durch die Parameterdaten die Anwesenheit eines Fahrzeugs in einer geeigneten Verladeposition bekannt gemacht werden, sodass der Programmablauf sicher gestartet werden kann. Ferner können eine Position und/oder eine Größe des zu ersetzenden Speichers detektiert werden. Die Steuereinrichtung kann auf Grundlage der detektierten Speichereigenschaften die Transporteinrichtung automatisch exakt ansteuern, um den Speicher zunächst aus der Halteeinrichtung des Fahrzeugs zu entfernen und in ein freies Fach des Lagerbereichs zu überführen. Sodann kann mit Hilfe der Transporteinrichtung ein voller Speicher aus dem Lagerungsbereich über den Verladebereich in die Halteeinrichtung eingesetzt werden, um den Wechselvorgang abzuschließen.
Darüber hinaus können die Parameterdaten die Anwesenheit eines Speichers in einer Halteeinrichtung des Fahrzeugs repräsentieren. Die Steuereinrichtung kann anhand der Parameterdaten somit feststellen, ob vor dem Verladen eines vollen Speichers in das Fahrzeug zunächst ein leerer Speicher entfernt werden muss. Der Konfigurationsaufwand der Versorgungsstation kann durch die Nutzung der Parameterdaten entsprechend reduziert werden.
Die Versorgungsstation kann sich durch die erfassten Parameterdaten an die jeweiligen Betriebsbedingungen anpassen. Dies ermöglicht einerseits die Versorgung von Fahrzeugen unterschiedlicher Größe, wobei auch die jeweilige Position des Speichers an dem Fahrzeug variabel sein kann. Andererseits können auch Sicherheitsaspekte vorteilhaft berücksichtigt werden. Beispielsweise können ein oder mehrere Sicherheitssensoren dafür vorgesehen sein, einen Gefahrenbereich der Versorgungsstation zu überwachen und den Programmablauf bei einer Verletzung des Gefahrenbereichs zu unterbrechen oder auf geeignete Weise zu modifizieren.
Die Parameterdaten können Informationen über einen Speichertyp enthalten, der beispielsweise eine Größe und/oder Form des Speichers umfasst. Hierdurch kann gewährleistet werden, dass von der Versorgungsstation nur solche Speicher entgegengenommen bzw. getauscht werden, die für die Versorgungsstation geeignet sind und beispielsweise in dem Lagerungsbereich gelagert werden können. Darüber hinaus kann die Detektion eines jeweiligen Speichertyps vorteilhaft verwendet werden, um die Versorgungsstation für unterschiedliche Speichertypen nutzbar zu machen. Beispielweise kann die Versorgungsstation einen Speichertyp an dem Fahrzeug erkennen, um zu gewährleisten, dass der betreffende Speicher durch einen vollen Speicher desselben Typs ersetzt wird. Die Transporteinrichtung kann entsprechend angesteuert werden, indem der vorbestimmte Programmablauf zum Transport und zum Verladen des betreffenden Speichers angepasst wird.
Zur Detektion des Speichertyps können an der Versorgungsstation einerseits optische Sensoren vorgesehen sein, die eine äußere Form des Speichers abtasten und durch Vergleich mit Referenzdaten feststellen, um welchen Speichertyp es sich handelt. Zusätzlich oder alternativ ist es denkbar, dass ein jeweiliger Speicher an dem Fahrzeug mit einem elektronischen Identifikator, zum Beispiel einem RFID-Transponder versehen ist. Der Sensor der Versorgungsstation kann die Identifikationsdaten des Speichers vorteilhaft drahtlos auslesen, um den Speichertyp automatisch zu detektieren und den Programmablauf entsprechend anzupassen.
Nach einer weiteren Ausführungsform umfasst die Versorgungsstation wenigstens eine Kommunikationsschnittstelle zum Empfangen von Authentifizierungsdaten, wobei die Steuereinrichtung dazu angepasst ist, den vorbestimmten Programmablauf in Abhängigkeit von den Authentifizierungsdaten auszuführen. Die Authentifizierungsdaten können insbesondere einen Berechtigungsnachweis zum Betreiben der Versorgungsstation repräsentieren. Beispielsweise können Authentifizierungsdaten auf einem elektronischen Endgerät, wie etwa einem Smartphone, oder einer Transponderkarte des Fahrers des Fahrzeugs hinterlegt sein, sodass der Fahrer die Authentifizierungsdaten bequem auf drahtlosem Wege an die Versorgungsstation übermitteln kann, um den vorbestimmten Programmablauf zu initiieren. Die Steuereinrichtung kann hierfür die Authentifizierungsdaten zunächst anhand von Referenzdaten überprüfen und feststellen, ob der betreffende Nutzer berechtigt ist, die Versorgungsstation zu betreiben. Sodann kann die Steuereinrichtung den Betrieb gemäß dem vorbestimmten Programmablauf betreiben. Vorzugsweise kann die Steuereinrichtung nach Verifizierung der Authentifikationsdaten auch in Abhängigkeit von manuellen Eingabedaten des Nutzers betrieben werden.
Die Authentifizierungsdaten können neben einer Betriebsberechtigung auch Angaben darüber enthalten, ob ein oder mehrere erschöpfte Speicher durch volle Speicher ersetzt werden sollen oder lediglich ein oder mehrere volle Speicher montiert werden sollen. Über die Kommunikationsschnittstelle können auch Parameterdaten empfangen werden, um den Programmablauf an einen gewünschten Versorgungsservice anzupassen.
Nach einer weiteren Ausführungsform weist die Transporteinrichtung eine Hubeinrichtung auf, um den wenigstens einen Speicher in eine erste Transportrichtung, insbesondere Vertikalrichtung, zu bewegen. Beispielsweise kann die Transporteinrichtung eine Verladeplattform aufweisen, die relativ zum Boden in einer Vertikalrichtung verfahrbar ist, um einen jeweiligen Speicher in eine gewünschte Höhe oberhalb des Bodens transportieren zu können. Ein Speicher kann somit auch ohne weiteres auf einem Fahrzeugdach montiert werden, ohne dass hierfür ein Kran oder dergleichen benötigt wird.
Zusätzlich oder alternativ zu der Hubeinrichtung kann die Transporteinrichtung eine Fördereinrichtung aufweisen, um den wenigstens einen Speicher in eine zweite Transportrichtung, insbesondere eine relativ zum Boden definierte Horizontalrichtung, zu bewegen. Der Speicher kann somit vorteilhaft zwischen dem Lagerungsbereich und dem Verladebereich, insbesondere einer Verladeplattform automatisch bewegt werden. Die Fördereinrichtung kann zu diesem Zweck ein oder mehrere Förderbänder und/oder Rollenantriebe aufweisen. Diese können beispielsweise in eine Verladeplattform integriert sein, sodass auch vergleichsweise große Speicher problemlos bewegt werden können. Die Transportrichtungen können als lineare Richtungen definiert sein. Die Transportrichtungen können außerdem zumindest teilweise den oben genannten Verladerichtungen entsprechen oder hiervon verschiedenen sein.
Vorzugsweise ist die Fördereinrichtung dazu ausgebildet, einen Speicher in eine dritte Transportrichtung zu bewegen. Diese kann ebenfalls einer Horizontalrichtung entsprechen, die jedoch beispielsweise quer zu der zweiten Transportrichtung orientiert ist. Die Bewegbarkeit eines Speichers in mehrere Transportrichtungen ermöglicht es einerseits, die Lagerungskapazität der Versorgungsstation zu maximieren.
Beispielsweise können mehrere Lagerungsbereiche vorgesehen sein, die aufgrund ihrer räumlichen Anordnung nur mit unterschiedlichen Bewegungsbahnen erreicht werden können. Dies lässt sich mit der in mehreren Transportrichtungen ansteuerbaren Transporteinrichtung jedoch problemlos realisieren. Andererseits kann die Versorgungsstation dennoch kompakt ausgebildet werden, weil mit lediglich einer Transporteinrichtung eine Vielzahl von Speichern transportiert und zwischen dem Verladebereich und einem Fahrzeug verladen werden kann.
Nach einer weiteren Ausführungsform ist die Versorgungsstation mit einem Verladearm ausgestattet, der sich zumindest abschnittsweise von dem Verladebereich weg erstreckt, um eine Verladebrücke zwischen der Versorgungsstation und dem Fahrzeug zu bilden. Beispielsweise kann der Verladearm zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position verstellt werden, um die Verladebrücke zum Verladen eines jeweiligen Speichers zwischen dem Verladebereich und dem Fahrzeug flexibel auszubilden. Der Speicher kann somit besonders sicher und zuverlässig zwischen der Versorgungsstation und dem Fahrzeug bewegt werden, ohne dass hierbei Personen in der Umgebung der Versorgungsstation gefährdet werden. Darüber hinaus kann der Verladearm vorteilhaft dazu genutzt werden, einen Speicher im Wesentlichen vollständig in eine Halteeinrichtung des Fahrzeugs einzusetzen und dadurch an der Halteeinrichtung zu montieren. Beispielsweise kann der Speicher mittels des Verladearms in die Halteeinrichtung eingeschoben werden. Hierbei kann an der Halteeinrichtung ein Verriegelungsmechanismus ausgelöst werden, um den Speicher an der Halteeinrichtung zu verriegeln.
Der Verladearm weist vorzugsweise Bestandteile der Fördereinrichtung auf, sodass ein Speicher auch dann vollständig in die Halteeinrichtung eingeführt werden kann, wenn der Speicher aufgrund seiner Größe bereits zu einem großen Teil in die Halteeinrichtung eingeführt ist. Umgekehrt kann der Verladearm, z.B. wenn dieser ein oder mehrere Förderbänder aufweist, dazu verwendet werden, einen Speicher mechanisch aus der Halteeinrichtung zu ziehen und auf diese Weise auf den Verladebereich zu befördern. Ein verstellbarer Verladearm ist außerdem nützlich, um einen Speicher auch dann sicher an einem Fahrzeug montieren zu können, wenn sich das Fahrzeug nicht exakt in einer optimalen Montageposition befindet. Somit können verschiedenste Toleranzen ausgeglichen werden.
Nach einer weiteren Ausführungsform sind zur Lagerung der Speicher an der Versorgungsstation ein erster Lagerungsbereich und ein zweiter Lagerungsbereich vorgesehen. Die Lagerungsbereiche sind vorzugsweise räumlich voneinander getrennt. Die Lagerungskapazität der Versorgungstation kann auf diese Weise vergrößert werden, wobei jedoch weiterhin eine kompakte Größe der Versorgungstation gewährleistet werden kann. Die einzelnen Lagerungsbereiche können jeweils unterschiedliche Lagerungsfunktionen aufweisen. Beispielsweise kann der erste Lagerungsbereich zur Lagerung von vollen Speichern und der zweite Lagerungsbereich zur Lagerung von leeren bzw. erschöpften Speichern vorgesehen sein.
Die Transporteinrichtung kann vorteilhaft zumindest im Wesentlichen zwischen dem ersten Lagerungsbereich und dem zweiten Lagerungsbereich angeordnet sein. Es ist somit lediglich eine Transporteinrichtung erforderlich, um Speicher zwischen beiden Lagerungsbereichen und dem Fahrzeug transportieren zu können. Ferner können Bestandteile der Transporteinrichtung vorteilhaft in die Lagerungsbereiche integriert werden, sodass die Größe sowie das Gewicht der Versorgungsstation weiter reduziert werden können. Die Versorgungstation kann daher vorteilhaft als mobile Versorgungsstation ausgebildet werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der Lagerungsbereich eine Regalstruktur auf, um mehrere Aufnahmefächer zur Aufnahme des wenigstens einen Speichers zu bilden. Der Lagerungsbereich kann somit eine Vielzahl von Speichern auf begrenztem Raum aufnehmen.
Beispielsweise können mehrere Aufnahmefächer in einer Vertikalrichtung übereinander ausgebildet sein, sodass eine Vielzahl von Speichern gelagert werden kann, ohne eine große Bodenfläche in Anspruch zu nehmen.
Die Regalstruktur ist vorteilhaft zumindest teilweise als ein Gestell ausgebildet. Das Gewicht der Versorgungstation kann auf diese Weise noch weiter reduziert werden. Vorzugsweise ist der Lagerungsbereich verkleidet, um die darin gelagerten Speicher vor äußeren Einflüssen, wie beispielsweise erhöhter Sonneneinstrahlung zu schützen. Darüber hinaus können die Speicher vor unbefugtem Zugriff geschützt werden. Nach einer weiteren Ausführungsform ist die Versorgungsstation als eine mobile Versorgungsstation ausgebildet. Die Versorgungstation kann somit flexibel an einen gewünschten Betriebsort verbracht werden, um die Versorgung von ein oder mehreren Fahrzeugen mit Speichern des Energieträgers zu gewährleisten.
Eine Ausbildung als mobile Versorgungstation ist außerdem vorteilhaft, um die Versorgungstation im Falle von Defekten an einen zentralen Reparaturort transportieren zu können. Darüber hinaus kann flexibel auf Versorgungsengpässe oder Änderungen bei der Versorgungsnachfrage reagiert werden, indem mehrere Versorgungsstationen flexibel an verschiedenen Orten aufgestellt werden.
Die mobile Versorgungsstation kann insbesondere kompakte Ausmaße aufweisen, die einen Transport der Versorgungsstation mit herkömmlichen Lastwagen ermöglichen. Beispielsweise kann die Versorgungsstation eine standardisierte Größe eines Frachtcontainers aufweisen. Ferner ist die Versorgungsstation bevorzugt auf einer einzigen Bodenplatte ausgebildet, sodass die Versorgungstation durch Anheben der Bodenplatte als Ganzes einfach und sicher transportiert werden kann.
Die mobilen bzw. nichtstationären Versorgungsstationen können auch direkt an einem vorbestimmten Versorgungsort aufgestellt werden. Beispielsweise kann die Versorgungsstation an einem Betriebshof eines öffentlichen Nahverkehrsunternehmen aufgestellt werden, um die Versorgung der Nahverkehrsfahrzeuge sicherzustellen. Ein flächendeckendes Wasserstofftankstellennetz ist somit keine Voraussetzung für die Bereitstellung des grünen Wasserstoffs als Energieträger für den Verkehr. Vielmehr kann die Versorgung flexibel und kurzfristig realisiert werden. Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Versorgungsstation Mittel zum Betanken eines Behälters mit Wasserstoff auf. Insbesondere kann die Versorgungsstation Mittel aufweisen, um Wasserstoff auf herkömmliche Weise tanken zu können, beispielsweise in einen fest an einem PKW verbauten Wasserstofftank. Die Versorgungsstation kann z.B. einen Kompressor sowie eine Zapfsäule aufweisen, die wahlweise mit einem zu betankenden Behälter verbunden werden kann, um Wasserstoff in den Behälter zu füllen. Anstelle von Wasserstoff kann allgemein auch ein anderer Energieträger vorgesehen sein.
Die Mittel zum Betanken können vorteilhaft auch zum Betanken der beschriebenen Speicher zur Speicherung des Energieträgers verwendet werden, beispielsweise um einen Lieferengpass bei der Versorgung mit vollen Speichern zu überbrücken. Zu diesem Zweck kann die Versorgungsstation einen Wasserstofftank aufweisen, der in Verbindung mit den Mitteln zum Betanken wahlweise auch zur Betankung herkömmlicher Wasserstofffahrzeuge mit fest verbautem Wasserstofftank verwendet werden kann. Anstelle des Wasserstofftanks können die Mittel zur Betankung auch mit einem jeweiligen vollen, in dem Lagerungsbereich gelagerten Speicher verbunden werden, um einen Behälter zu betanken. Ein betreffender Speicher kann für diesen Fall mit einem Fülldruck beaufschlagt sein, der höher als der vorbestimmte Versorgungsdruck der Fahrzeuge liegt. Die Speicher können also wahlweise zur herkömmlichen Betankung, als auch zum unmittelbaren Betrieb von Fahrzeugen verwendet werden, indem die Speicher wie beschrieben in ein jeweiliges Fahrzeug verladen und an dem Fahrzeug montiert werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Speicher zur Speicherung eines Energieträgers, insbesondere Wasserstoff, offenbart, der vorteilhaft zusammen mit der Versorgungsstation verwendet werden kann. Der Speicher ist vorzugsweise als ein Speichermodul mit mehreren Behältern zur Speicherung des Energieträgers ausgebildet. Der Speicher ist somit besonders geeignet zur Speicherung von Energieträgern bei höheren Drücken oberhalb des Atmosphärendrucks, beispielsweise mehreren 100 Bar. Hierzu zählt insbesondere auch Wasserstoff.
Der Speicher kann zur Speicherung des Energieträgers bei einem vorbestimmten Fülldruck angepasst sein, der an einen vorbestimmten Versorgungsdruck des Fahrzeugs angepasst ist. Beispielsweise kann der Fülldruck wenige 100 Bar, z.B. 350 betragen. Der Speicher braucht somit nicht einem sehr hohen Druck von z.B. 700 Bar standhalten, der üblicherweise zur Speicherung von Wasserstoff vorgesehen ist. Der Speicher kann insoweit mit einem geringeren Gewicht ausgeführt werden. Das Speichermodul kann allgemein als ein Kartuschenmodul bezeichnet werden.
Die mehreren Einzelbehälter des Speichermoduls können jeweils eine Kapazität aufweisen, die im Vergleich zur Gesamtkapazität des Speichermoduls vergleichsweise klein ist. Beispielsweise kann das Speichermodul fünf oder mehr Einzelbehälter aufweisen, sodass die Kapazität des Einzelbehälters lediglich 1/5 der Gesamtkapazität beträgt. Es kann somit eine relativ hohe Gesamtkapazität erzielt werden, wobei jedoch die Anforderungen an die Einzelbehälter im Hinblick auf die Festigkeit und Stabilität im Vergleich zu einem großen Behälter besser eingehalten werden können. Der Speicher kann somit auch sicherer transportiert werden und ist weniger anfällig für Leckagen.
Vorzugsweise ist das Speichermodul zumindest im Wesentlichen quaderförmig ausgebildet. Das Speichermodul kann somit besonders vorteilhaft transportiert und bewegt werden, insbesondere im Vergleich zu einem Speicher, der als sphärischer Hohlkörper ausgebildet ist. Beispielsweise können mehrere Speichermodule übereinandergestapelt und auf diese Weise platzsparend gelagert werden. Insbesondere können mehrere Speichermodule vorteilhaft an dem Lagerungsbereich der beschriebenen Versorgungsstation gelagert werden.
Die einzelnen Behälter des Speichermoduls sind vorzugsweise zumindest im Wesentlichen zylinderförmig ausgebildet. Die Speicherkapazität des Speichermoduls kann auf diese Weise maximiert werden, wobei das Speichermodul gleichzeitig zur Speicherung des Energieträgers unter hohen Speicherungsdrücken geeignet ist. Das Speichermodul kann einen Rahmen aufweisen, mit dem die Einzelbehälter sicher zusammengehalten werden. Die Einzelbehälter können jedoch bedarfsweise entnommen werden, beispielsweise im Falle eines Defekts.
Der Speicher oder die Einzelbehälter des Speichermoduls können aus einem Metall, z.B. einem Stahl, gebildet sein. Alternativ kann ein Verbundwerkstoff verwendet werden, um das Gewicht der Speichermodule zu reduzieren. Die Behälter können außerdem eine Isolierung aufweisen, um den Energieträger vor äußeren Temperatureinflüssen zu schützen. Beispielsweise können die Behälter zumindest teilweise als Kryotanks ausgebildet sein.
Das Speichermodul weist vorzugsweise einen zentralen Versorgungsanschluss auf, der mit den Behältern verbunden ist. Die Montage eines Speichermoduls an einer Halteeinrichtung des Fahrzeugs kann auf diese Weise vereinfacht werden, weil lediglich der zentrale Versorgungsanschluss mit einem Versorgungsanschluss des Fahrzeugs gekoppelt werden muss, um das Fahrzeug mit dem in den Einzelbehältern gespeicherten Wasserstoff zu versorgen. Der Speicher kann wenigstens einen elektronischen Transponder zur Identifizierung und/oder Lokalisierung des Speichers aufweisen. Der Transponder kann insbesondere in Form eines RFID-Chips oder dergleichen ausgebildet sein, der eine zuverlässige Identifikation und/oder Lokalisierung des Speichers ermöglicht, jedoch keine eigene Energieversorgung benötigt. Um eine besonders genaue Lokalisierung des Speichers gewährleisten zu können, weist der Speicher vorzugsweise mehrere elektronische Transponder auf, die räumlich verteilt an dem Speicher oder Speichermodul angeordnet sind. Der Sensor der Versorgungstation zur Detektion der einzelnen Transponder kann durch Triangulation die jeweils aktuelle Position des Speichers einfach und zuverlässig ermitteln.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein System zum Versorgen von Fahrzeugen mit einem Energieträger, insbesondere Wasserstoff, offenbart, wobei das System eine Vielzahl von Versorgungsstationen sowie eine Vielzahl von Speichern umfasst. Die Versorgungsstationen und die Speicher können jeweils gleichartig ausgebildet sein und insbesondere die Merkmale gemäß einer der offenbarten Ausführungsformen aufweisen. Es können auch unterschiedlich große Speichertypen vorgesehen sein, beispielsweise um sowohl größere Fahrzeuge mit großem Energiebedarf, als auch kleinere Fahrzeuge mit geringerem Energiebedarf versorgen zu können. Die Speicher können sich somit insbesondere in ihrer Speicherkapazität voneinander unterscheiden.
Die Speicher können sich auch durch die darin gespeicherten Energieträger unterscheiden. So können beispielsweise zum einen Speicher mit Wasserstoff und zum anderen Speicher mit Methan (Erdgas, Biomethan) in der Versorgungs- oder Verladestation zum Austausch bereitgehalten und bei Bedarf automatisch in das passende Fahrzeug geladen werden. Denkbar sind auch Speicher, die jeweils zur Speicherung von mehreren unterschiedlichen Energieträgern ausgebildet sind.
Ein weiterer Aspekt der Offenbarung bezieht sich auf eine Halteeinrichtung zum Halten von wenigstens einem Speicher nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen an einem Fahrzeug, wobei die Halteeinrichtung dazu angepasst ist, den wenigstens einen Speicher gemäß einem vorbestimmten Bewegungsablauf aufzunehmen und dadurch zumindest im Wesentlichen vollständig an der Halteeinrichtung zu montieren. Der Bewegungsablauf umfasst vorzugsweise eine Linearbewegung zum Einführen des Speichers in die Halteeinrichtung. Die Linearbewegung kann insbesondere eine Horizontalbewegung relativ zu einem Boden der Versorgungsstation sein, sodass der Speicher durch die Versorgungsstation vorteilhaft automatisch in die Halteeinrichtung verladen und an der Halteeinrichtung montiert werden kann.
Die Halteeinrichtung ist vorzugsweise fest an einem Fahrzeug installierbar, wobei die Halteeinrichtung ferner vorzugsweise so ausgestaltet und an dem Fahrzeug positioniert werden kann, dass ein jeweiliger Speicher quer zur Fahrtrichtung des Fahrzeugs in die Halteeinrichtung eingeschoben werden kann. Das Fahrzeug kann somit vorteilhaft benachbart zur Versorgungstation positioniert werden, um den Speicher seitlich wechseln zu können. Umständliche und zeitaufwendige Wendemanöver des Fahrzeugs können auf diese Weise vermieden werden.
Die Halteeinrichtung kann ein oder mehrere Mittel zur Verriegelung eines in der Halteeinrichtung aufgenommenen Speichers aufweisen. Beispielsweise können die Verriegelungsmittel dazu angepasst sein, dass ein Speicher, der gemäß dem vorbestimmten Bewegungsablauf in die Halteeinrichtung eingeführt wird, automatisch bzw. selbststätig an der Halteeinrichtung verriegelt wird. Es ist jedoch auch denkbar, dass der Verriegelungsmechanismus durch einen elektronischen Antrieb gesteuert wird, der beispielsweise von einem Fahrer des Fahrzeugs kontrolliert werden kann. Beispielsweise kann der Fahrer vor einem Entladen des Speichers den Verriegelungsmechanismus durch einen Steuerungsbefehl entriegeln und einen ersetzten Speicher nach dem Einsetzen in die Halteeinrichtung wieder verriegeln.
Nach einer weiteren Ausführungsform umfasst die Halteeinrichtung einen ersten Versorgungsanschluss für einen Antrieb des Fahrzeugs, wobei der erste Versorgungsanschluss mit einem zweiten Versorgungsanschluss des Speichers koppelbar ist, der komplementär zu dem ersten Versorgungsanschluss ausgebildet ist. Bei dem zweiten Versorgungsanschluss kann es sich insbesondere um einen zentralen Versorgungsanschluss handeln, der mit mehreren Einzelbehältern des Speichers verbunden ist.
Die Halteeinrichtung ist vorzugsweise dazu angepasst, dass bei einer Aufnahme des Speichers gemäß dem vorbestimmten Bewegungsablauf der erste Versorgungsanschluss und der zweite Versorgungsanschluss mechanisch Zusammenwirken, um den ersten Versorgungsanschluss und den zweiten Versorgungsanschluss miteinander zu koppeln. Beispielsweise wird der erste Versorgungsanschluss mit dem zweiten Versorgungsanschluss zwangsgekoppelt, wenn der Speicher gemäß dem vorbestimmten Bewegungsablauf, zum Beispiel durch Einschieben des Speichers entlang einer vorbestimmten Einschubrichtung, an der Halteeinrichtung montiert wird. Die Versorgungsanschlüsse können komplementäre Abschnitte aufweisen, die während des Bewegungsablaufs ineinandergreifen, um die Anschlüsse zu koppeln. Die Versorgungsanschlüsse können insbesondere einen Bajonettverschluss bilden.
Die Halteeinrichtung kann vorteilhaft an einem Fahrzeug mit einem Antrieb auf Basis des Energieträgers installiert sein, um ein oder mehrere der Speicher aufzunehmen, die während des Betriebs des Fahrzeugs zur Versorgung des Fahrzeugs mit dem Energieträger mitgeführt werden. Die Halteeinrichtung kann beispielsweise auf einem Dachbereich des Fahrzeugs montiert sein. Denkbar sind jedoch auch andere Fahrzeugbereiche, wie etwa ein Unterbodenbereich des Fahrzeugs.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein erstes Verfahren zur Versorgung von Fahrzeugen mit einem Energieträger, insbesondere Wasserstoff, offenbart. Das erste Verfahren umfasst das Bereitstellen wenigstens einer Versorgungsstation nach einer der offenbarten Ausführungsformen. Alternativ oder zusätzlich wird die Versorgungsstation gemäß einem vorbestimmten Programmablauf betrieben, um wenigstens einen Speicher zur Speicherung des Energieträgers zwischen dem Lagerungsbereich und dem Verladebereich zu transportieren und insbesondere zwischen dem Verladebereich und einem Fahrzeug zu verladen. Es ist zu verstehen, dass ein oder mehrere verfahrensbezogene Merkmale, die im Zusammenhang mit der Versorgungsstation, dem Speicher sowie der Halteeinrichtung beschrieben sind, im Rahmen des ersten Verfahrens entsprechend verwirklicht sein können. Beispielweise kann das Verfahren gemäß dem vorbestimmten Programmablauf umfassen, dass ein oder mehrere Speicher wie beschrieben bewegt und an der Halteeinrichtung montiert werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein zweites Verfahren zur Versorgung von Fahrzeugen mit einem Energieträger, insbesondere Wasserstoff, offenbart. Das Verfahren umfasst zumindest folgende Schritte: Befüllen wenigstens eines Speichers mit dem Energieträger bis zu einem vorbestimmten Fülldruck, wobei der Fülldruck an einen vorbestimmten Versorgungsdruck eines Fahrzeugs angepasst ist; und Bereitstellen des wenigstens einen Speichers an einer Versorgungsstation. Die Versorgungsstation und der Speicher sind vorzugsweise gemäß einer der beschriebenen Ausführungsformen ausgebildet.
Das zweite Verfahren ermöglicht, dass der Wasserstoff bereits am Ort der Herstellung mit dem für das jeweilige Fahrzeug optimalen Betriebs- oder Versorgungsdruck (z.B. 350 Bar für Wasserstoffantriebe von Busse) in die Speicher gefüllt werden kann. Der Fülldruck bleibt während des nachfolgenden Transports zur Versorgungsstation ebenso erhalten, wie während des Betriebs der Versorgungsstation, bei dem ein erschöpfter Speicher gegen einen neu befüllten Speicher ausgetauscht wird. Der Antrieb des Fahrzeugs kann den Wasserstoff somit direkt mit dem optimalen Versorgungsdruck abrufen, nachdem der Speicher an der Halteeinrichtung montiert worden ist. Eine wiederholte, energieintensive Komprimierung des Energieträgers und der damit verbundene technische Aufwand werden hierdurch vollständig vermieden.
Die Speicher werden vorzugsweise unabhängig von der Versorgungstation an dem Befüllungsort mit dem vorbestimmten Fülldruck befüllt und mit Hilfe eines Versorgungsfahrzeugs zu der Versorgungstation verbracht. Die Speicher können sodann mit Hilfe der Transporteinrichtung zwischen dem Versorgungsfahrzeug und dem Lagerungsbereich bequem verladen werden. Alternativ ist es denkbar, die Versorgungsstation als Ganzes an den Befüllungsort zu verbringen, um die mit dem vorbestimmten Fülldruck beaufschlagten Speicher am Befüllungsort in den Lagerungsbereich aufzunehmen, bevor die Versorgungsstation an den gewünschten Verwendungsort verbracht wird. Die Speicher können im Sinne einer Kreislaufwirtschaft wiederverwendet werden. Mit anderen Worten können die Speicher mehrfach befüllt und jeweils während des Betriebs eines Fahrzeugs entleert werden. Die Versorgungsstation erleichtert das automatische Wechseln der Speicher am Fahrzeug, sodass die Speicher unabhängig von den zu versorgenden Fahrzeugen wiederbefüllt werden können.
Es ist zu verstehen, dass Merkmale, die im Zusammenhang mit dem ersten Verfahren zum Bereitstellen und/oder Betreiben von Versorgungsstationen offenbart sind, bei dem zweiten Verfahren zum Befüllen der Speicher verwirklicht sein können und umgekehrt. Ferner können Merkmale, die im Zusammenhang mit den beschriebenen Vorrichtungen offenbart sind, auch bei dem zweiten Verfahren verwirklicht sein. Beispielsweise kann das zweite Verfahren vorteilhaft in Verbindung mit einem System aus einer Vielzahl von Speichern Anwendung finden, die mit unterschiedlichen Fülldrücken beaufschlagt werden. Insbesondere können verschiedene Speicher unterschiedlichen Fahrzeugen zugeordnet sein, wobei die Speicher jeweils mit dem für das zugeordnete Fahrzeug angepassten Fülldruck beaufschlagt werden.
In einem Anwendungsbeispiel ist das Fahrzeug ein Hybrid-Wasserstoff- Bus, der im ÖPNV-Betrieb derzeit auf 100 km im Schnitt 6 kg Wasserstoff benötigt. Bei einer Fahrleistung von 300-400 km pro Tag wird dementsprechend eine Speicherkapazität des Speichers von ca. 25 kg Wasserstoff benötigt. Durch den benötigten Betriebsdruck von ca. 350 Bar hat ein an die Speicherkapazität angepasster Behälter aus Stahl ein Gewicht von ca. 350-400 kg, so das ein Speichermodul auf ein Gesamtgewicht von 400-500 kg kommt. Druckbehälter aus modernen Verbundstoffen haben ein deutlich geringeres Gewicht und kommen auf ein Gewichtsverhältnis von Wasserstoff zu Behälter von 1 :5, sodass ein aus einem Verbundstoff gefertigter Behälter zur Speicherung von 25 kg Wasserstoff ein Gewicht von ca. 150 kg aufweist. Das Gewicht eines Speichermoduls lieg dann bei ca. 200-250 kg. Bei größeren Fahrzeugen oder größeren Tagesfahrleistungen kann das Gesamtgewicht eines Speichermoduls jedoch auch 1000 kg oder mehr betragen. Ferner können auch mehrere Speichermodule und entsprechende Halteinrichtungen an einem Verbrauchsfahrzeug vorgesehen werden. Für kleinere Fahrzeuge wie z.B. Kleintransporter (<3,51), die mit leichteren Speichermodulen aus Verbundstoffen bestückt werden, kann mit einer Erhöhung des Gesamtgewichts von mindestens 50 kg gerechnet werden.
Die Erfindung wird nachfolgend weiter rein beispielhaft unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Diese zeigen im Einzelnen in:
Fig. 1 eine Seitenansicht einer Versorgungsstation gemäß einer ersten Ausführungsform;
Fig. 2 eine weitere Seitenansicht der Versorgungsstation von Fig. 1 ;
Fig. 3 eine weitere Seitenansicht der Versorgungsstation von Fig. 1 mit einem Fahrzeug;
Fig. 4 die Versorgungsstation von Fig. 3 in einer Draufsicht von oben;
Fig. 5 schematische Ansichten zur Verdeutlichung einer Verladung eines Speichers an einem Fahrzeug;
Fig. 6 eine Versorgungsstation gemäß einer zweiten Ausführungsform in einer Draufsicht von oben; Fig. 7 die Versorgungsstation von Fig. 6 in einer Perspektivansicht von schräg oben;
Fig. 8 eine Versorgungsstation gemäß einer dritten Ausführungsform mit einem Schienenfahrzeug und einem Versorgungsfahrzeug;
Fig. 9 ein Fahrzeug zur Versorgung einer Versorgungsstation mit einer Vielzahl von Speichern zur Speicherung von Wasserstoff.
Funktionsmäßig gleiche Teile sind mit denselben Bezugszeichen versehen.
In Figur 1 ist eine Versorgungsstation 10 in einer ersten Seitenansicht gezeigt. Die Versorgungsstation 10 weist eine rechteckige Basisplatte 12 auf, die sämtliche weitere Komponenten der Versorgungsstation 10 trägt, sodass die Versorgungsstation 10 problemlos transportiert werden kann. Die Versorgungsstation 10 ist demnach als eine mobile Versorgungsstation ausgebildet.
Auf der Basisplatte 12 sind ein erstes Regalgestell 14 sowie ein zweites Regalgestell 18 räumlich verteilt zueinander angeordnet. Die Regalgestelle 14 und 18 sind im Wesentlichen gleichartig ausgebildet und bilden jeweilige Lagerungsbereiche der Versorgungsstation 10. Die Regalgestelle 14 und 18 weisen jeweils eine Vielzahl von Fächern 20, 22 auf, die zur Aufnahme eines jeweiligen Speichermoduls 16 ausgebildet sind. Die Fächer 20, 22 sind jeweils gleichartig ausgebildet und in ihrer Größe an die Speichermodule 16 angepasst. Denkbar sind jedoch auch unterschiedlich große Fächer, um unterschiedlich große Speichermodule aufzunehmen. Das mit dem Bezugszeichen 20 gekennzeichnete Fach des ersten Regalgestells 14 ist durch ein Speichermodul 16 belegt. Das Fach 22 des Regalgestells 18 ist hingegen noch frei, sodass beispielsweise ein erschöpftes Speichermodul 16 in das Fach 22 aufgenommen werden kann. In den Regalgestellen 14, 18 lagert eine Vielzahl von Speichermodulen 16, wie in Fig. 1 gezeigt.
Die Speichermodule 16 dienen jeweils zur Speicherung von Wasserstoff mit einem vorbestimmten Fülldruck, bei dem der Wasserstoff im Vergleich zum Atmosphärendruck stark komprimiert ist, beispielsweise bei einem Fülldruck von 350 Bar, der einem Versorgungsdruck eines Fahrzeugs entspricht. Die Speichermodule 16 weisen jeweils eine im Wesentlichen quaderförmige Außenform auf und umfassen mehrere Einzelbehälter, wie nachfolgend weiter beschrieben wird.
Die Versorgungsstation 10 umfasst eine Transporteinrichtung 24 zum automatisierten Transport der Speichermodule 16 zwischen den Regalgestellen 14, 18 und einer Verladeplattform 26. Die Verladeplattform 26 bildet einen Verladebereich, von dem aus ein jeweiliger Speicher 16 zwischen der Versorgungsstation 10 und einem benachbart an der Versorgungsstation 10 geparkten Fahrzeug (in Fig. 1 nicht gezeigt) verladen werden kann. Die Verladeplattform 26 ist in eine erste Hubrichtung 28 sowie eine zweite Hubrichtung 30 verfahrbar, d.h. die Verladeplattform 26 kann in vertikaler Richtung hoch und runter verfahren werden. Der Verladebereich ist somit in der Höhe variabel einstellbar.
Die Verladeplattform 26 erstreckt sich zwischen dem ersten Regalgestell 14 und dem zweiten Regalgestell 18, sodass die Speichermodule 16 von beiden Regalgestellen 14, 18 in Abhängigkeit von der Hubposition direkt auf die Verladeplattform 26 bewegt werden können. Die Transporteinrichtung 24 weist zum Verfahren der Verladeplattform 26 wenigstens einen elektrischen Antrieb auf, der in das Regalgestell 14, 18 integriert ist (nicht gezeigt). Zur Steuerung der Versorgungsstation 10 ist eine Steuereinheit 31 vorgesehen, die einen nicht-flüchtigen Datenspeicher umfasst, in dem ein vorbestimmter Programmablauf gespeichert ist. Der Programmablauf kann insbesondere Maschineninstruktionen zur Steuerung der Transporteinrichtung 24 aufweisen, um ein jeweiliges Speichermodul 16 automatisch zwischen dem ersten Regalgestell 14 oder dem zweiten Regalgestell 18 und der Verladeplattform 26 zu bewegen. Die Steuereinheit 31 weist elektronische Datenverarbeitungsmittel, insbesondere in Form eines Prozessors auf, um den Programmablauf und weitere Datenverarbeitungsaufgaben auszuführen.
Die Versorgungsstation 10 weist Mittel zur elektrischen Versorgung auf (nicht gezeigt), insbesondere zur Versorgung der Steuereinheit 31 und mit der Steuereinheit 31 verbundenen Sensoren zur Erfassung von Parameterdaten, sowie zur Versorgung der Transporteinrichtung 24. Insbesondere kann die Versorgungsstation 10 einen elektrischen Anschluss zum Verbinden an ein zentrales elektrisches Versorgungsnetz und/oder einen Energiespeicher aufweisen, beispielsweise einen Akku und/oder eine Batterie. Die Versorgungsstation 10 kann somit wahlweise autark an praktisch beliebigen Orten betrieben werden. Hierfür kann die Versorgungsstation 10 auch elektrische Energieerzeugungsmittel aufweisen, wie beispielsweise ein elektrisches Photovoltaikmodul (nicht gezeigt).
Die Transporteinrichtung 24 weist einen ersten Verladearm 32 sowie ein zweiten Verladearm 34 auf, die sich parallel von der Verladeplattform 26 weg erstrecken. Die Verladearme 32, 34 sind über ein Verbindungsgestänge 36 miteinander verbunden, wobei die Verladearme 32, 34 relativ zu der Verladeplattform 26 verstellbar sind, wie nachfolgend anhand von Figur 2 genauer erläutert wird. Die Versorgungsstation 10 ist in Figur 2 in einer weiteren Seitenansicht auf eine Stirnseite gezeigt, wobei weitere Details gezeigt sind. Es ist zu erkennen, dass ein jeweiliges Speichermodul 16 mehrere zylinderartige Einzelbehälter 44 aufweist, die jeweils zur Speicherung des Wasserstoffs angepasst sind. Die Einzelbehälter 44 eines Speichermoduls 16 sind jeweils benachbart und bezüglich der Zylinderachse der Behälter 44 parallel zueinander angeordnet. Die Einzelbehälter 44 sind über einen nicht näher gezeigten Versorgungsanschluss miteinander verbunden, sodass der in den Behältern 44 gespeicherte Wasserstoff über den Versorgungsanschluss abgegeben werden kann, um einen Wasserstoffantrieb eines Fahrzeugs zu versorgen.
In Figur 2 sind außerdem weitere Einzelheiten zu dem zweiten Verladearm 34 gezeigt, der gleichartig zum ersten Verladearm 32 ausgebildet ist. Der Verladearm 34 umfasst ein ersten Abschnitt 38, der sich starr von der Verladeplattform 26 weg erstreckt. Der erste Abschnitt 38 erstreckt sich innerhalb einer Ebene, die durch die Verladeplattform 26 definiert ist. Der Verladearm 34 weist ferner einen zweiten Abschnitt 41 auf, der über ein Gelenk 40 drehbar mit dem ersten Abschnitt 38 verbunden ist, sodass der zweite Abschnitt 41 entlang einer Drehrichtung 42 verstellbar ist.
Der Verladearm 34 kann flexibel an unterschiedliche Verladebedingungen angepasst werden. Beispielsweise kann der Verladearm 34 eine einstellbare Transportbrücke bilden, um ein jeweiliges Speichermodul 16 sicher und zuverlässig zwischen der Versorgungsstation 10 und einem Fahrzeug (in Figur 2 nicht gezeigt) verladen zu können. Beispielsweise kann der erste Abschnitt 41 zunächst in Richtung hin zu der Versorgungsstation 41 verstellt sein. Ein sich der Versorgungsstationen 10 näherndes Fahrzeug kann somit ohne Kontakt mit der Versorgungsstation 10 eine optimale Verladeposition einnehmen. Sodann kann der erste Abschnitt 41 verdreht, d.h. hin zu dem Fahrzeug verstellt werden, um eine Transportbrücke zu dem Fahrzeug zu bilden.
Die Versorgungstation 10 ist in Figur 3 in einer weiteren schematischen Ansicht gezeigt, wobei zusätzlich ein Abschnitt eines Fahrzeugs 46 gezeigt ist. Das Fahrzeug 46 weist eine Halteeinrichtung 48 auf, die auf dem Dach des Fahrzeugs 46 fest installiert ist und ein Speichermodul 50 hält, welches gleichartig zu den Speichermodulen 16 ausgebildet ist. Es wird angenommen, dass das Speichermodul 50 erschöpft ist und durch ein volles Speichermodul getauscht werden soll, um das Fahrzeug 46 weiter betreiben zu können.
Die Versorgungsstation 10 sowie das Fahrzeug 46 sind in Figur 4 in einer Draufsicht von oben gezeigt. Es ist zu erkennen, dass das Fahrzeug 46, beispielsweise ein Bus zur Personenbeförderung, die Versorgungsstation 10 seitlich anfährt, um eine Verladeposition einzunehmen, in der das Speichermodul 50 durch ein volles Speichermodul 16 getauscht wird. Die Versorgungsstation 10 wird hierfür gemäß dem vorbestimmten Programmablauf betrieben, der in der Steuereinheit 31 hinterlegt ist und Maschineninstruktionen zur Ansteuerung der Transporteinrichtung 24 gemäß einem vorbestimmten Bewegungsablauf aufweist.
Die Transporteinrichtung 24 ist an der Verladeplattform 26 mit einem ersten Förderband 52 und einem zweiten Förderband 54 ausgerüstet, die sich an der Verladeplattform 26 parallel zueinander erstrecken und dazu ausgebildet sind, ein jeweiliges Speichermodul 16 wahlweise in eine erste Förderrichtung 56 und eine entgegengesetzte zweite Förderrichtung 58 zu bewegen. Mit anderen Worten sind die Förderbänder 52, 54 vorwärts und rückwärts betreibbar, um ein jeweiliges Speichermodul 16 in die erste Förderrichtung 56 oder die zweite Förderrichtung 58 bewegen zu können. Das erschöpfte Speichermodul 50 kann aus der Halteeinrichtung 48 entfernt werden, indem die Förderbänder 52, 54 zum Bewegen des Speichermoduls 50 in die zweite Förderrichtung 58 synchron angesteuert werden. Das Speichermodul 50 kann insbesondere aus der Halteeinrichtung 48 gezogen werden, wobei die Verladearme 32, 34 das Speichermodul 50 untergreifen (nicht gezeigt). Die Förderbänder 52, 54 erstrecken sich hierfür vorteilhaft über die Verladearme 32, 34, wie in Figur 4 gezeigt.
Nachdem das Fahrzeug 46 durch manuelle Steuerung oder sensorgesteuert automatisch die Verladeposition eingenommen hat, in der das Speichermodul 50 unmittelbar benachbart zu der Verladeplattform 26 angeordnet ist, können die Verladearme 32, 34 zunächst in Richtung hin zu dem Speichermodul 50 verstellt werden, um einen mechanischen Kontakt zu dem Speichermodul 50 herzustellen. Sodann wird ein nicht gezeigter Verriegelungsmechanismus der Halteeinrichtung 48 ausgelöst, um das Speichermodul 50 freizugeben und in Richtung hin zu der Plattform 26 zu bewegen, sodass das Speichermodul 50 abschnittsweise auf die Förderbänder 52, 54 der Verladearm 32, 34 gelangt. Sodann werden die Förderbänder 32 und 34 in die Förder- bzw. Verladerichtung 58 angetrieben, um das Speichermodul 50 auf die Verladeplattform 26 zu ziehen.
Die Transporteinrichtung 24 weist zusätzlich zu den Förderbändern 52, 54 mehrere Rollenantriebe auf, die in Form von elektrisch antreibbaren Rollen in die Verladeplattform 26 integriert sind und zwangsläufig mit einem jeweiligen Speichermodul 16 Zusammenwirken, wenn das Speichermodul 16 auf der Verladeplattform 26 angeordnet ist (nicht gezeigt). Die Rollenantriebe dienen dazu, ein jeweiliges Speichermodul 16 wahlweise in eine dritte Förderrichtung 57 oder in eine entgegengesetzte vierte Förderrichtung 59 zu bewegen. Auf diese Weise kann ein auf der Verladeplattform 26 angeordnetes Speichermodul 16, 50 wahlweise in das erste Regalgestell 14 oder das zweite Regalgestell 18 transportiert werden. Beispielsweise kann das Speichermodul 50, nachdem es mithilfe der Förderbänder 52, 54 auf die Verladeplattform 26 befördert worden ist, zunächst entlang der Hubrichtung 28 auf die Höhe des leeren Aufnahmefachs 22 transportiert werden, um das Speichermodul 50 sodann mithilfe der Rollenantriebe in das Aufnahmefach 22 einzuführen (vgl. Fig. 1 ).
Nachdem das Speichermodul 50 auf diese Weise aus der Halteeinrichtung 48 entfernt und z.B. in das Regalgestell 18 überführt worden ist, kann als nächstes ein volles Speichermodul 62 verladen werden, wie nachfolgend anhand von Figur 5 näher beschrieben wird.
In Figur 5 ist die Versorgungsstation 10 zusammen mit dem Fahrzeug 46 in einer schematischen Stirnseitenansicht gezeigt, wobei in Figur 5 die Verladung anhand von drei Zwischenzuständen beschrieben wird, die mit a), b) und c) bezeichnet sind. In Figur 5a befindet sich das zur Verladung vorgesehene Speichermodul 62 noch in einem der Regalgestelle 14 oder 18, wobei die Verladeplattform 26 bereits in eine Höhe verfahren ist, in der das Speichermodul 62 mithilfe der genannten Rollenantriebe auf die Verladeplattform 26 transportiert werden kann. Es können auch Rollentriebe im Bereich des Regalgestells vorgesehen sein, um das Speichermodul 62 aus dem Regalgestell auf die Verladeplattform 26 zu bewegen.
In Figur 5a ist zu erkennen, dass die Halteeinrichtung 48 einen Aufnahmeraum 60 aufweist, der in Richtung hin zu der Versorgungstation 10 geöffnet ist. Nachdem das Speichermodul 62 auf die Verladeplattform 26 verbracht worden ist, wird diese in die zweite Hubrichtung 30 bis zu der in Figur 5b gezeigte Höhe verfahren. Sodann wird der Verladearmabschnitt 41 verstellt, sodass sich dieser parallel zu der Verladeplattform 26 erstreckt und eine Transportbrücke zu der Halteeinrichtung 48 bildet. Sodann werden die Förderbänder 32, 34 in die Förderrichtung 56 angetrieben, um das Speichermodul 62 in den Aufnahmeraum 60 der Halteeinrichtung 48 einzuschieben.
In Figur 5b erstreckt sich das Speichermodul 62 bereits teilweise in den Aufnahmeraum 60. Gleichzeitig lagert das Speichermodul 62 noch abschnittsweise auf dem Verladearmabschnitt 41 . Mithilfe der sich über den Abschnitt 41 erstreckenden Förderbänder 32, 34 kann das Speichermodul 62 jedoch vollständig in den Aufnahmeraum 60 eingeschoben werden, sodass das Speichermodul 62 im Wesentlichen vollständig an der Halteeinrichtung 48 montiert werden kann (vgl. Fig. 5c). Zur Montage kann das Speichermodul 62 automatisch mit dem Verriegelungsmechanismus an der Halteeinrichtung 48 verriegelt werden. Ferner wird während des Einschiebens ein Versorgungsanschluss des Speichermoduls 62 mit einem Versorgungsanschluss der Halteeinrichtung 48 gekoppelt, um eine Versorgungsleitung von dem Speichermodul 62 zu dem Fahrzeugantrieb zu bilden (nicht gezeigt). Die Montage erfolgt somit gänzlich automatisch.
Nachdem das Speichermodul 62 wie in Figur 5c gezeigt vollständig in den Aufnahmeraum 60 der Halteeinrichtung 48 aufgenommen ist, wird der Abschnitt 41 wieder in Richtung hin zu der Versorgungsstation 10 verstellt. Das Fahrzeug 46 kann sodann gefahrlos die Versorgungsstation 10 verlassen, ohne den Abschnitt 41 zu touchieren.
Die beschriebenen Steuerungsschritte können vollständig automatisch auf der Grundlage des vorbestimmten Programmablaufs ausgeführt werden. Hierzu können wie beschrieben auch Parameterdaten herangezogen werden, die von einem nicht näher gezeigten Sensor erfasst und zur Anpassung des Programmablaufs an die jeweilige Betriebssituation von der Steuereinheit 31 verarbeitet werden. Insbesondere kann der Sensor die aktuelle Umgebung der Versorgungsstation 10 sowie die Position der Halteeinrichtung 48 erfassen, sodass die Verladung und Montage des Speichermoduls 62 automatisch und ohne Gefährdung von Personen durchgeführt wird, die sich in der Nähe der Versorgungsstation 10 aufhalten können.
In Figur 6 ist eine weitere Ausführungsform der Versorgungsstation 10 gezeigt. Diese unterscheidet sich von der Versorgungsstation 10 der Figur 4 lediglich dadurch, dass die Versorgungstation 10 um eine Wasserstofftankstelle 66 erweitert ist. Die Wasserstofftankstelle 66 dient zur herkömmlichen Betankung von Fahrzeugen mit fest verbautem Wasserstofftank, beispielsweise dem in Figur 6 angedeuteten Fahrzeug 68. Die Wasserstofftankstelle 66 weist hierfür eine Kompressoreinheit 70 zum Komprimieren von Wasserstoff sowie eine Zapfsäule 72 auf. Die Kompressoreinheit 70 kann Wasserstoff z.B. auf einen Druck von 700 Bar komprimieren. Ein zum Betanken mit der Zapfsäule und der Kompressoreinheit 70 vorgesehener Tank zur Speicherung von Wasserstoff ist ebenfalls vorhanden, jedoch in Figur 6 nicht näher gezeigt. Der Tank kann durch ein Speichermodul 16 gebildet sein.
Der Betrieb der Zapfsäule 72 und der Kompressoreinheit 70 kann, ebenso wie der Betrieb der Transporteinrichtung 24, in Abhängigkeit von Authentifizierungsdaten freigegeben werden, beispielsweise indem die Authentifizierungsdaten von einer elektronischen Identifikationskarte, z.B. in Form einer Chipkarte, von einem Karten lesegerät der Versorgungsstation 10 empfangen und überprüft werden, bevor der Betrieb freigegeben wird (nicht gezeigt). Die Versorgungsstation 10 von Figur 6 ermöglicht aufgrund der Erweiterung durch eine Wasserstofftankstelle 66 eine noch umfassendere Versorgung von Fahrzeugen mit Wasserstoff. Einerseits werden Speichermodule 16 mit Wasserstoff bereitgestellt, die wie erläutert zwischen Fahrzeugen und der Versorgungstation 10 automatisch verladen und montiert werden können. Zusätzlich können auch herkömmliche Wasserstofffahrzeuge betankt werden.
Die Wasserstofftankstelle 66 ist vorteilhaft so angeordnet und ausgestaltet, dass das zu versorgende Fahrzeug 68 in einem Versorgungsbereich 74 positioniert wird, um eine Betankung durchzuführen. Der Versorgungsbereich 74 liegt einem weiteren Versorgungsbereich 64 gegenüber, der zur Verladung von Speichermodulen 16 dient, insbesondere zum Ersetzen von erschöpften Speichermodulen 50 durch volle Speichermodule 16. Die Versorgungsstation 10 kann auf diese Weise vorteilhaft dazu genutzt werden, mehrere Fahrzeuge 46, 68 zeitgleich mit Wasserstoff zu versorgen.
Die Wasserstofftankstelle 66 kann, sofern ein separater Wasserstofftank vorhanden ist, vorteilhaft dazu verwendet werden, um bedarfsweise Speichermodule 16 mit Wasserstoff zu betanken. Dies kann sinnvoll sein, wenn aufgrund eines Versorgungsengpasses an der Versorgungsstation 10 temporär keine vollen Speichermodulen 16 mehr vorhanden sind und kurzfristig keine Nachlieferung erwartet werden kann. In diesem Fall können ein oder mehrere erschöpfte Speichermodule 16 unter Verwendung der Zapfsäule 72 und der Kompressoreinheit 70 mit Wasserstoff betankt werden, um diese vollständig befüllt mit dem vorbestimmten Fülldruck bereitstellen zu können. Die Versorgung mit vollen Speichermodulen 16 kann somit aufrechterhalten werden. Die Versorgungsstation 10 von Figur 6 ist in Figur 7 in einer Perspektivansicht gezeigt. Es ist zu erkennen, dass die Versorgungsstation 10 trotz der vielfältigen Versorgungsmöglichkeiten eine kompakte Größe aufweist und somit flexibel an unterschiedlichste Verwendungsorte verbracht werden kann. Ferner ist zu erkennen, dass die Verladeplattform 26 aus mehreren parallel verlaufenden Stangen aufgebaut ist. Der Transport der Speichermodule 16 wird hierdurch erleichtert.
Eine weitere Ausführungsform einer Versorgungsstation ist in Figur 8 gezeigt. Die in Figur 8 gezeigte Versorgungstation 80 ist im Wesentlichen gleichartig zu der Versorgungstation 10 ausgebildet, wobei jedoch folgende Abweichungen bestehen. Einerseits ist die Basisplatte 12 auf Schienen 92 und 94 verfahrbar gelagert, sodass die Versorgungsstation 80 wie ein Güterwaggon entlang der Schienenrichtung 96 verfahren werden kann.
Die Transporteinrichtung 86 der Versorgungstation 80 ist zur Verladung von Speichermodulen an gegenüberliegenden Seiten der Versorgungstation 80 ausgebildet. Hierzu weist die Transporteinrichtung 86 einen ersten Verladebereich 88 auf, der mehrere verstellbare Verladearme aufweist, wie im Zusammenhang mit der Versorgungsstation 10 beschrieben. Darüber hinaus weist die Transporteinrichtung 86 auf der gegenüberliegenden Seite einen zweiten Verladebereich 90 auf, der gleichartig zu dem ersten Verladebereich 88 ausgebildet ist. Die Versorgungsstation 80 kann somit vorteilhaft dazu verwendet werden, um Speichermodule zwischen einem Versorgungsfahrzeug 104 und der Versorgungstation 80 zu verladen, insbesondere um leere Speichermodule aus der Versorgungstation 80 zu entfernen und neue befüllte Speichermodule an der Versorgungsstation 80 zu hinterlegen. Gleichzeitig kann die Versorgungstation 80 dazu verwendet werden, um Speichermodule zwischen der Versorgungstation 80 und einem benachbart zu dem ersten Verladebereich 88 angeordneten Schienenfahrzeug 82 zu verladen. Das Schienenfahrzeug 82 ist beispielsweise ein Nahverkehrszug, der auf Basis von Wasserstoff betrieben und entlang der Schienenrichtung 102 auf den Schienen 98 und 100 verfahren wird.
Aufgrund des erhöhten Wasserstoffbedarfs des Schienenfahrzeugs 82 sind mehrere Speichermodule 84 auf dem Dach des Schienenfahrzeugs 82 angeordnet, wobei hierfür mehrere Halteeinrichtungen vorgesehen sind, die in Figur 8 jedoch nicht näher gezeigt sind. Um die jeweiligen Speichermodule 84 im Erschöpfungsfall zu ersetzen, kann die Versorgungsstation 80 entlang der Schienenrichtung 96 schrittweise verfahren werden, um die Speichermodule 84 sukzessive zu entfernen und durch volle Module zu ersetzen. Das Schienenfahrzeug 82 muss hierfür nicht bewegt werden.
Das in Fig. 8 lediglich teilweise gezeigte Versorgungsfahrzeug 104 ist in Figur 9 in einer Perspektivansicht gezeigt. Das Versorgungsfahrzeug 104 weist einen Aufbau 106 auf, in dem mehrere Fächer 108 ausgebildet sind. Jedes der Fächer 108 dient zur Aufnahme eines jeweiligen Speichermoduls 110, welches gleichartig zu den Speichermodulen 16, 50 und 84 ausgebildet sein kann. Das Versorgungsfahrzeug 104 kann vorteilhaft dazu benutzt werden, um erschöpfte Speichermodule von der Versorgungsstation 80 oder der Versorgungstation 10 zu einem zentralen Befüllungsort zu verbringen, um die Speichermodule 110 wieder mit Wasserstoff oder einem anderen Energieträger aufzufüllen. Das Versorgungsfahrzeug 104 kann die befüllten Speichermodule 110 außerdem zu den Versorgungstationen 10 oder 80 transportieren, um die Versorgungstationen 10, 80 mit Speichermodulen zu versorgen. Zur Verladung der Speichermodule 110 zwischen der Versorgungstation 10, 80 kann wiederum die Transporteinrichtung 24 bzw. 86 eingesetzt werden. Somit kann die Versorgung der Versorgungsstationen 10, 80 mit Speichermodulen ebenso automatisiert erfolgen, wie die Versorgung der jeweiligen Fahrzeuge 46, 82 mit Speichermodulen. Insgesamt wird die Versorgung der Fahrzeuge 46, 82 durch die Versorgungsstationen 10, 82 erheblich vereinfacht, wobei ineffiziente Tankvorgänge vollständig vermieden werden können. Darüber hinaus können die Speichermodule völlig automatisch getauscht werden, sodass die Versorgung besonders komfortabel und mit geringem Aufwand bewerkstelligt wird.
BEZUGSZEICHENLISTE
10 Versorgungsstation
12 Basisplatte
14 Erstes Regalgestell
16 Speichermodul
18 Zweites Regalgestell
20 Belegtes Aufnahmefach
22 Leeres Aufnahmefach
24 Transporteinrichtung
26 Verladeplattform
28 Erste Hubrichtung
30 Zweite Hubrichtung
31 Steuereinheit
32 Erster Verladearm
34 Zweiter Verladearm
36 Verbindungsgestänge
38 Erster Abschnitt
40 Gelenk
41 Zweiter Abschnitt
42 Drehrichtung
44 Behälter
46 Fahrzeug
48 Halteeinheit
50 Speichermodul
52 Erstes Förderband
54 Zweites Förderband
56 Erste Förderrichtung
57 Dritte Förderrichtung
58 Zweite Förderrichtung
59 Vierte Förderrichtung Aufnahmebereich Speichermodul Erster Versorgungsbereich Wasserstofftankstelle Fahrzeug Kompressoreinheit Zapfsäule Zweiter Versorgungsbereich Versorgungsstation Zug Speichermodul Transporteinrichtung Erster Verladebereich Zweiter Verladebereich Schiene Schiene Schienenrichtung Schiene Schiene Schienenrichtung Versorgungsfahrzeug Aufbau Fach Speichermodul

Claims

PATENTANSPRÜCHE Versorgungsstation zum Versorgen von Fahrzeugen mit einem Energieträger, insbesondere Wasserstoff, umfassend:
- wenigstens einen Lagerungsbereich (14, 18) zur Lagerung wenigstens eines Speichers (16) zur Speicherung des Energieträgers an der Versorgungsstation (10);
- einen Verladebereich (26) zur Verladung des wenigstens einen Speichers (16) zwischen der Versorgungsstation (10) und einem Fahrzeug (46);
- eine Transporteinrichtung (24) zum Transport des wenigstens einen Speichers (16) zwischen dem Lagerungsbereich (14, 18) und dem Verladebereich (26); und
- eine Steuereinrichtung (31 ), die dazu angepasst ist, die Transporteinrichtung (24) gemäß einem vorbestimmten Programmablauf zu betreiben, um den wenigstens einen Speicher (16) zwischen dem Lagerungsbereich (14, 18) und dem Verladebereich (26) zu transportieren. Versorgungsstation nach Anspruch 1 , wobei die Steuereinrichtung (31 ) ferner dazu angepasst ist, die Transporteinrichtung (24) gemäß dem vorbestimmten Programmablauf zu betreiben, um den wenigstens einen Speicher (16) zwischen dem Verladebereich (26) und dem Fahrzeug (46) zu verladen; insbesondere wobei der vorbestimmte Programmablauf dazu angepasst ist, den wenigstens einen Speicher (62) von dem Verladebereich (26) in eine erste Verladerichtung (56) zu bewegen, um den Speicher (62) in eine zum Halten des Speichers (62) vorgesehene Halteeinrichtung (48) des Fahrzeugs (46) einzuführen und/oder, wobei der vorbestimmte Programmablauf dazu angepasst ist, den wenigstens einen Speicher (62) in eine zweite Verladerichtung (58) zu bewegen, um den Speicher (62) aus der Halteeinrichtung (48) zu entfernen, wobei der vorbestimmte Programmablauf vorzugsweise dazu angepasst ist, einen ersten Speicher (16) zur Speicherung des Energieträgers an der Halteeinrichtung durch einen zweiten Speicher (16) zur Speicherung des Energieträgers zu ersetzen. Versorgungsstation nach Anspruch 1 oder 2, umfassend wenigstens einen Sensor zur Erfassung von Parameterdaten, wobei die Steuereinrichtung (31 ) dazu angepasst ist, den vorbestimmten Programmablauf zumindest teilweise auf der Grundlage der Parameterdaten anzupassen, insbesondere wobei die Parameterdaten eine Umgebung der Versorgungsstation (10), Eigenschaften des Fahrzeugs (46), und/oder Eigenschaften des wenigstens einen Speichers (16) repräsentieren. Versorgungsstation nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend wenigstens eine Kommunikationsschnittstelle zum Empfangen von Authentifizierungsdaten, wobei die Steuereinrichtung (31 ) dazu angepasst ist, den vorbestimmten Programmablauf in Abhängigkeit von den Authentifizierungsdaten auszuführen, insbesondere wobei die Authentifizierungsdaten einen Berechtigungsnachweis zum Betreiben der Versorgungsstation (10) repräsentieren. Versorgungsstation nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Transporteinrichtung (24) eine Hubeinrichtung (26) aufweist, um den wenigstens einen Speicher (16) in zumindest eine erste Transportrichtung (28, 30), insbesondere Vertikalrichtung, zu bewegen; und/oder wobei die Transporteinrichtung (24) wenigstens eine Fördereinrichtung (52, 54) aufweist, um den wenigstens einen Speicher (16) in zumindest eine zweite Transportrichtung (56, 57, 58, 59), insbesondere Horizontalrichtung, zu bewegen; und/oder wobei die Versorgungsstation (10) wenigstens einen Verladearm (32, 34) aufweist, der sich zumindest abschnittsweise von dem Verladebereich (26) weg erstreckt, um eine Verladebrücke zwischen der Versorgungsstation (10) und dem Fahrzeug (46) zu bilden, insbesondere wobei der Verladearm (32, 34) zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position verstellbar ist. Versorgungsstation nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der wenigstens eine Lagerungsbereich einen ersten Lagerungsbereich (14) und einen zweiten Lagerungsbereich (18) umfasst, wobei die Transporteinrichtung (24) zumindest im Wesentlichen zwischen dem ersten Lagerungsbereich (14) und dem zweiten Lagerungsbereich (18) angeordnet ist; und/oder wobei der wenigstens eine Lagerungsbereich (14, 18) eine Regalstruktur aufweist, um mehrere Aufnahmefächer (20, 22) zur Aufnahme des wenigstens einen Speichers (16) zu bilden, insbesondere wobei die Regalstruktur zumindest teilweise als ein Gestell ausgebildet ist. Versorgungsstation nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Versorgungsstation (10) als eine mobile Versorgungsstation ausgebildet ist, insbesondere wobei die Versorgungsstation (10) eine Basis (12) zum Transport der Versorgungsstation (10) aufweist. Speicher zur Speicherung eines Energieträgers, insbesondere Wasserstoff, wobei der Speicher als ein Speichermodul (16) mit mehreren Behältern (44) zur Speicherung des Energieträgers ausgebildet ist, wobei das Speichermodul (16) zumindest im Wesentlichen quaderförmig ausgebildet ist und die Behälter (44) vorzugsweise zumindest im Wesentlichen zylinderförmig ausgebildet sind, insbesondere wobei das Speichermodul (16) einen zentralen Versorgungsanschluss aufweist, der mit den Behältern (44) verbunden ist. Speicher nach Anspruch 8, wobei der Speicher wenigstens einen elektronischen Transponder zur Identifizierung und/oder Lokalisierung des Speichers aufweist. System zum Versorgen von Fahrzeugen mit einem Energieträger, insbesondere Wasserstoff, umfassend eine Vielzahl von Versorgungsstationen (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 und eine Vielzahl von Speichern (16) nach Anspruch 8 oder 9. Halteeinrichtung zum Halten von wenigstens einem Speicher nach Anspruch 8 oder 9 an einem Fahrzeug, wobei die Halteeinrichtung (48) dazu angepasst ist, den wenigstens einen Speicher (62) gemäß einem vorbestimmten Bewegungsablauf aufzunehmen und dadurch zumindest im Wesentlichen vollständig an der Halteeinrichtung (48) zu montieren, insbesondere wobei der Bewegungsablauf eine Linearbewegung zum Einführen des Speichers (62) in die Halteeinrichtung (48) umfasst. Halteeinrichtung nach Anspruch 11 , umfassend einen ersten Versorgungsanschluss für das Fahrzeug (46), wobei der erste Versorgungsanschluss mit einem zweiten Versorgungsanschluss des Speichers (62) koppelbar und zumindest abschnittsweise komplementär zu dem ersten Versorgungsanschluss ausgebildet ist, und wobei die Halteeinrichtung (48) dazu angepasst ist, dass bei einer Aufnahme des Speichers (62) gemäß dem vorbestimmten Bewegungsablauf der erste Versorgungsanschluss und der zweite Versorgungsanschluss mechanisch Zusammenwirken, um den ersten Versorgungsanschluss und den zweiten Versorgungsanschluss miteinander zu koppeln. Fahrzeug mit einem Antrieb auf der Grundlage eines Energieträgers, insbesondere Wasserstoff, wobei das Fahrzeug (46; 82) eine Halteeinrichtung (48) nach Anspruch 11 oder 12 aufweist, insbesondere wobei die Halteeinrichtung (48) auf einem Dachbereich des Fahrzeugs (46; 82) montiert ist. Verfahren zur Versorgung von Fahrzeugen mit einem Energieträger, insbesondere Wasserstoff, umfassend:
- Bereitstellen wenigstens einer Versorgungsstation (10; 80) nach einem der Ansprüche 1 bis 7; und/oder
- Betreiben der Versorgungsstation (10; 80) gemäß einem vorbestimmten Programmablauf, um wenigstens einen Speicher (16; 84) zur Speicherung des Energieträgers zwischen dem Lagerungsbereich (14, 18) und dem Verladebereich (26) zu transportieren und insbesondere zwischen dem Verladebereich (26) und einem Fahrzeug (46) zu verladen. Verfahren zur Versorgung von Fahrzeugen mit einem Energieträger, insbesondere Wasserstoff, umfassend:
- Befüllen wenigstens eines Speichers (16) mit dem Energieträger bis zu einem vorbestimmten Fülldruck, wobei der Fülldruck an einen vorbestimmten Versorgungsdruck eines Fahrzeugs (46) angepasst ist; und
- Bereitstellen des wenigstens einen Speichers (16) an einer Versorgungsstation (10) für das Fahrzeug, insbesondere wobei die Versorgungsstation (10) nach einem der
Ansprüche 1 bis 7 und der Speicher (16) nach Anspruch 8 oder 9 ausgebildet ist.
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