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DE102014000713A1 - Verfahren zur Entnahme von unter hohem Druck gespeichertem Gas - Google Patents

Verfahren zur Entnahme von unter hohem Druck gespeichertem Gas Download PDF

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DE102014000713A1
DE102014000713A1 DE102014000713.8A DE102014000713A DE102014000713A1 DE 102014000713 A1 DE102014000713 A1 DE 102014000713A1 DE 102014000713 A DE102014000713 A DE 102014000713A DE 102014000713 A1 DE102014000713 A1 DE 102014000713A1
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gas containers
containers
groups
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English (en)
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Thomas Baur
Philipp Hausmann
Klaus Scherrbacher
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Mercedes Benz Group AG
Original Assignee
Daimler AG
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Publication date
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entnahme von unter hohem Druck gespeichertem Gas aus einer Speichervorrichtung (1), welche mehrere Druckgasbehälter (2) oder Gruppen von Druckgasbehältern aufweist, wobei jeden der Druckgasbehälter (2) oder jeder der Gruppen von Druckgasbehältern eine Einrichtung (6) zur Druckreduzierung zugeordnet ist, und wobei die einzelnen Einrichtungen (6) zur Druckreduzierung über Niederdruckleitungen (4) mit einer Entnahmeleitung (5) verbunden sind. Das erfindungsgemäße Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Erfassungseinrichtung vorgesehen wird, mittels welcher auf die Entnahmemenge aus dem jeweiligen Druckgasbehälter (2) oder der jeweiligen Gruppe aus Druckgasbehältern zurückgeschlossen werden kann, und dass die dem jeweiligen Druckgasbehälter (2) oder der jeweiligen Gruppe von Druckgasbehältern zugeordnete Einrichtung (6) zur Druckreduzierung in Abhängigkeit der erfassten Entnahmemenge mittels einer Korrekturfunktion so eingestellt werden, dass die Druckgasbehälter (2) oder Gruppen von Druckgasbehältern gleichmäßig entleert werden.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entnahme von unter hohem Druck gespeichertem Gas aus einer Speichervorrichtung nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art. Außerdem betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Speichern von Gas unter hohem Druck nach der im Oberbegriff von Anspruch 9 näher definierten Art.
  • Vorrichtungen zum Speichern von Gas unter hohem Druck, insbesondere von Wasserstoff oder komprimierten Erdgas beispielsweise für den Einsatz als Brennstoff in Fahrzeugen, sind aus dem allgemeinen Stand der Technik bekannt. Diese Vorrichtungen umfassen typischerweise einen oder mehrere Druckgasspeicher, welche zur Aufnahme des unter hohem Druck gespeicherten Gases vorgesehen sind. Übliche Drücke bei komprimierten Erdgas liegen dabei in der Größenordnung von 260 bar Nenndruck, bei Wasserstoff in der Größendruck von 700 bar Nenndruck. Es sind jedoch auch höhere Drücke denkbar.
  • Die einzelnen Druckgasspeicher verfügen dabei typischerweise über sogenannte On-Tank-Valves, also in den Anschlussstutzen des Druckgasbehälters integrierte Ventileinrichtungen. Dabei ist es der Wunsch und die Idee, den Druck direkt nach diesem Tankventil, also unmittelbar auf dem Druckgasbehälter folgend, auf einen niederen konstanten Druck einzustellen, welcher dann über eine Niederdruckleitung bei einem Druck von beispielsweise 10 bar dem entsprechenden System, beispielsweise einem Brennstoffzellensystem, einem Verbrennungsmotor oder dergleichen, zugeführt werden kann. Um nun höhere Gasmengen verteilt über den zur Verfügung stehenden Bauraum beispielsweise in einem Fahrzeug speichern zu können, sind in derartigen Speichervorrichtungen häufig mehrere Druckgasbehälter oder auch zu Gruppen zusammengefasste Druckgasbehälter vorgesehen. Jeder der Druckgasbehälter oder jede der Gruppen an Druckgasbehältern hat dann eine Einrichtung zur Druckreduzierung, welche beispielsweise als Tankventil oder bei einer Gruppe von Druckgasspeicher als über Hochdruckleitungen mit den Druckgasbehältern verbundenes Druckregelventil ausgebildet ist. Problematisch ist dabei, dass es häufig nicht möglich ist, über die Druckregelventile immer die gleiche Menge an Gas aus den einzelnen Druckgasbehältern oder Gruppen von Druckgasbehältern zu entnehmen. Insbesondere durch die Streuung in den Herstellungstoleranzen bei den einzelnen Einrichtungen zur Druckreduzierung kommt es zu Unterschieden, welche letztlich dazu führen, dass einzelne Druckgasbehälter oder Gruppen von Druckgasbehältern unterschiedlich stark entleert werden. Dies ist unerwünscht und sollte nach Möglichkeit verhindert werden.
  • Genau dies ist die Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung, nämlich ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, welches eine sehr gleichmäßige Entleerung der Druckgasbehälter bzw. Gruppen von Druckgasbehältern in einer Vorrichtung zum Speichern von Gas unter hohem Druck ermöglicht.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen im Anspruch 1 gelöst. Eine geeignete Vorrichtung ist im Anspruch 9 angegeben. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie der Vorrichtung ergeben sich aus den hiervon abhängigen Unteransprüchen.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es vorgesehen, dass zusätzlich zu dem herkömmlichen Aufbau eine Erfassungseinrichtung verwendet wird, mittels welcher auf die Entnahmemenge aus dem jeweiligen Druckgasbehälter oder der jeweiligen Gruppe aus Druckgasbehältern rückgeschlossen werden kann. Die dem jeweiligen Druckgasbehälter oder der jeweiligen Gruppe von Druckgasbehältern zugeordnete Einrichtung zur Druckreduzierung wird dann in Abhängigkeit der erfassten Entnahmemenge mittels einer Korrekturfunktion so eingestellt, dass die Druckgasbehälter oder Gruppen von Druckgasbehältern gleichmäßig entleert werden. Das erfindungsgemäße Verfahren misst also zumindest mittelbar die Entnahmemenge aus den jeweiligen Druckgasbehältern. Dies kann entweder mit einer Erfassungseinrichtung geschehen, welche dem jeweiligen Druckgasbehälter bzw. der jeweiligen Gruppe von Druckgasbehältern zugeordnet ist. Alternativ dazu wäre es auch möglich, dies mit einer einzigen Erfassungseinrichtung im Bereich der Entnahmeleitung zu tun, wobei dann ein sequentielles Durchschalten der Entnahme aus den einzelnen Druckgasbehältern oder Gruppen von Druckgasbehältern notwendig wäre, um so den Messwert dem jeweiligen Druckgasbehälter bzw. der jeweiligen Gruppe von Druckgasbehältern zuordnen zu können. Anschließend wird auf Basis der von der Erfassungseinrichtung ermittelten Größe die Einrichtung zur Druckreduzierung so eingestellt, dass herstellungsbedingte Toleranzen, Verschleiß und ähnliches in der Einrichtung zur Druckreduzierung ausgeglichen werden. Es erfolgt also eine adaptive Anpassung aller Einrichtungen zur Druckreduzierung an die aktuellen Gegebenheiten, sodass eine gleichmäßige Entnahme von Gas aus allen Druckgasbehältern bzw. Gruppen von Druckgasbehältern erreicht werden kann.
  • Gemäß einer sehr günstigen und vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens können dabei als Erfassungseinrichtung Temperatursensoren in den jeweiligen Druckgasbehältern oder Gruppen von Druckgasbehältern verwendet werden. Temperatursensoren sind in den allermeisten Fällen im Bereich des Druckgasbehälters ohnehin verbaut. Typischerweise sind sie in den Tankventilen verbaut und werden über eine Datenleitung von einer an das Tankventil angeschlossenen Steuereinrichtung ausgelesen. Eine solche Temperaturmessung ermöglicht nun einen Rückschluss auf die entnommene Menge im jeweiligen Druckgasbehälter in sehr einfacher und effizienter Weise, insbesondere bei den typischerweise vorhandenen Aufbauten, ohne zusätzlichen Sensor.
  • Alternativ dazu oder gegebenenfalls auch ergänzend dazu kann es außerdem vorgesehen sein, dass als Erfassungseinrichtung eine Blende, ein Ventil oder eine Düse verwendet wird. Über einen Druckabfall an einer Messblende, einer Düse oder einem mit einem definierten Öffnungsquerschnitt arbeitenden Ventil kann ebenfalls die Menge erfasst werden. Hierfür kann, wie bereits erwähnt, eine einzige oder eine jedem der Druckgasbehälter oder jeder Gruppe der Druckgasbehälter zugeordnete Einrichtung eingesetzt werden.
  • Der Aufbau funktioniert dabei so, dass sowohl parallel als auch sequentiell Gas aus den einzelnen Druckgasbehältern oder Gruppen von Druckgasbehältern entnommen werden kann. Gemäß einer besonders günstigen Weiterbildung des erfindungsgemäßen Aufbaus ist es jedoch so, dass die Entnahme aus den einzelnen Druckgasbehältern oder Gruppen von Druckgasbehältern zumindest für eine kurze Dauer zur Kalibrierung der Einrichtungen zur Druckreduzierung sequentiell erfolgt. Eine solche sequentielle Entnahme hat dabei den Vorteil, dass der Ausgangsdruck keinen zusätzlichen Unsicherheitsfaktor verursacht. Hierdurch wird eine noch höhere Genauigkeit der Korrekturfunktion und damit letztlich eine noch bessere Gleichverteilung bei der Entnahme des gespeicherten Gases aus den einzelnen Druckgasbehältern oder Gruppen von Druckgasbehältern erzielt.
  • Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung dieser Idee kann es dabei so sein, dass lediglich von Zeit zu Zeit während der Entnahme eine Kalibrierung während einer kurzen Dauer der sequentiellen Entnahme erfolgt, wonach im sonstigen Betrieb die Entnahme aus allen Druckgasbehältern oder Gruppen von Druckgasbehältern wieder parallel erfolgt.
  • Eine weitere Möglichkeit, welche ergänzend oder alternativ hierzu angewandt werden kann, kann es nun außerdem vorsehen, dass in die Korrekturfunktion weitere Größen mit einbezogen werden, welche beispielsweise direkt in eine korrigierende Berechnung oder auch über Kennfelder in eine Korrektur der Korrekturfunktion einfließen. Denkbare Größen wären dabei die Umgebungstemperatur des Druckgasbehälters oder der Gruppe von Druckgasbehältern, das Speichervolumen, die Bauform oder auch die Temperatur in dem Druckgasbehälter oder der Gruppe von Druckgasbehältern, wenn diese nicht selbst als Maß für die Entnahme genutzt wird. Weitere denkbare Größen wären beispielsweise die Einbausituation, welche unmittelbar mit der Möglichkeit zur Abkühlung des Druckgasbehälters zusammenhängt, und welche insbesondere zusammen mit der Umgebungstemperatur berücksichtigt werden kann. Außerdem können Soll- und Ist-Drücke sowohl in den Druckgasbehältern als auch im Bereich der Niederdruckleitung, welche die Druckgasbehälter mit der Entnahmeleitung verbindet, verwendet werden, um eine rechnerische Anpassung der Korrekturfunktion individuell an den jeweiligen Druckgasbehälter und/oder die Gruppe von Druckgasbehältern vornehmen zu können.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Speichern von Gas unter hohem Druck sieht es nun entsprechend vor, dass mehrere Druckgasbehälter oder Gruppen von Druckgasbehältern vorhanden sind, wobei jeder der Druckgasbehälter oder jede Gruppe der Druckgasbehälter eine Einrichtung zur Druckreduzierung des entnommenen Gases aufweist, und dass diese über Niederdruckleitungen mit einer zentralen Entnahmeleitung verbunden sind. Erfindungsgemäß ist dabei wenigstens eine Erfassungseinrichtung vorgesehen, welche die Entnahmemenge aus dem jeweiligen Druckgasbehälter oder der jeweiligen Gruppe aus Druckgasbehältern zumindest mittelbar erfasst. Außerdem ist ein Steuergerät vorgesehen, welches die Einrichtungen zur Druckreduzierung in Abhängigkeit der erfassten Menge steuert. Mit dieser Vorrichtung lässt sich das oben beschriebene Verfahren ideal umsetzen.
  • Gemäß einer weiteren sehr günstigen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es nun ferner vorgesehen, dass jeder der Druckgasbehälter einen eigenen Temperatursensor zur Erfassung der Temperatur in dem Druckgasbehälter aufweist. Dieser Temperatursensor eignet sich ideal als Erfassungseinrichtung, um mittelbar auf die Entnahmemenge aus dem jeweiligen Druckgasbehälter bzw. der jeweiligen Gruppe aus Druckgasbehältern zurückzurechnen.
  • In einer weiteren sehr günstigen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann es ferner vorgesehen sein, dass jede der Einrichtungen zur Druckreduzierung eine Möglichkeit zur Beeinflussung ihres Hubs und/oder ihrer Rückstellkräfte aufweist. Eine solche Möglichkeit zur Einstellung des Hubs und/oder der Rückstellkräfte, letztlich also der Federkennlinie der Einrichtung zur Druckreduzierung, kann beispielweise elektrisch in einer ansonsten mechanisch selbsttätig arbeitenden Einrichtung zur Druckreduzierung einfach und effizient vorgesehen werden. Insbesondere wenn diese in einem Tankventil angeordnet ist, welches ohnehin über einen Steueranschluss mit einem Steuergerät verbunden ist, können über diesen Steueranschluss sowohl die Ansteuerung der Einrichtung zur Druckreuzierung als auch die Weitergabe der Temperaturwerte, welche sehr einfach zur Ermittlung der Entnahmemenge genutzt werden können, vorgesehen sein. Damit entsteht ein einfacher und effizienter Aufbau, welcher insbesondere für den Einsatz in einem Fahrzeug, welches mit dem unter hohem Druck gespeicherten Gas angetrieben wird, beispielsweise einem über ein Brennstoffzellensystem mit Wasserstoff als gespeicherten Gas angetriebenes Fahrzeug, eingesetzt werden kann.
  • Neben einem Brennstoffzellenfahrzeug ist selbstverständlich auch die Anwendung in anderen konstruktiven Aufbauten denkbar, beispielsweise in einem Fahrzeug, welches über einen Verbrennungsmotor mit gespeichertem komprimiertem Erdgas oder gespeichertem unter hohem Druck stehendem Wasserstoff angetrieben wird. Auch die Anwendung in stationären Anlagen zur Verarbeitung von unter hohem Druck gespeicherten Gasen, wie insbesondere Wasserstoff, ist denkbar.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie der Vorrichtung ergeben sich aus den restlichen abhängigen Unteransprüchen und werden anhand des Ausführungsbeispiels deutlich, welches nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren näher beschrieben wird.
  • Dabei zeigen:
  • 1 einen beispielhaften Aufbau einer Vorrichtung gemäß der Erfindung; und
  • 2 eine beispielhafte Anwendung der Vorrichtung.
  • In der Darstellung der 1 ist eine Vorrichtung 1 zum Speichern von Gas unter hohem Druck, insbesondere zum Speichern von Wasserstoff bei einem Nenndruck von 700 bar, gezeigt. Die Vorrichtung 1 besteht aus mehreren Druckgasbehältern 2, welche ein freies Volumen umschließen, in dem das Gas gespeichert ist, und mit dem Bezugszeichen 2.1, 2.2 bis 2.n versehen sind. Anstelle einzelner Druckgasbehälter 2 könnte auch jeweils eine Gruppe von Druckgasbehältern treten. Die Druckgasbehälter 2 sind über ein Tankventil 3, welches wiederum mit 3.1 bis 3.n bezeichnet ist, über jeweils eine Niederdruckleitung 4 mit einer Entnahmeleitung 5 verbunden. Über die Entnahmeleitung 5 wird das entnommene Gas zu einem das Gas verbrauchenden System, beispielsweise zu einem Brennstoffzellensystem 30, welches als beispielhafter Gasverbraucher in 2 gezeigt ist, geleitet. Im Bereich der Niederdruckleitungen 4 und der Entnahmeleitung 5 liegt dabei ein Druck von beispielweise ca. 10 bar vor, was insbesondere für den in 2 gezeigten Einsatzzweck ein sinnvolles Druckniveau ist.
  • Um nun das Druckniveau von den 700 bar Nenndruck in den Druckgasbehältern 2 auf den eben genannten Druck von 10 bar im Bereich der Niederdruckleitungen 4 und der Entnahmeleitung 5 abzusenken, ist in jedem der Tankventile 3 eine Einrichtung 6 zur Druckreduzierung vorgesehen, welche wiederum mit 6.1, 6.2 bis 6.n bezeichnet sind. Diese Einrichtungen 6 zur Druckreduzierung, welche auch als Druckregelventil oder Druckreduzierventil bezeichnet werden könnten, lassen sich in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel über entsprechende Steuerleitungen 7 von einem Steuergerät 8 aus ansteuern. Ziel ist es dabei, der Vorrichtung 1 das in ihr gespeicherte Gas möglichst gleichmäßig aus allen Druckgasbehältern 2 zu entnehmen. Bei einer gleichmäßigen Ansteuerung der Einrichtungen 6 zur Druckreduzierung wird dies typischerweise jedoch nicht möglich sein, da durch unterschiedliche Toleranzen beim Aufbau der jeweiligen Einrichtungen 6 unterschiedliche Entnahmemenge auftreten werden. Die einzelnen Druckgasbehälter 2 entleeren sich dann ungleichmäßig, was so nicht erwünscht ist.
  • Um dieser Problematik entgegenzuwirken ist nun im Bereich der Vorrichtung 1 eine Erfassungseinrichtung vorgesehen, über welcher die Entnahmemenge entsprechend erfasst werden kann. Eine solche Erfassungseinrichtung ist in einer entsprechenden einfachen Bauart beispielweise durch Temperatursensoren 9 ausgebildet, welche in den jeweiligen Druckgasbehältern 2 angeordnet und dementsprechend wieder mit 9.1, 9.2 bis 9.n bezeichnet sind. Die Temperatursensoren 9 erfassen die Temperatur im Inneren des jeweiligen Druckgasbehälters 2 und geben die erfassten Temperaturwerte über Signalleitungen 10 an das Steuergerät 8 weiter. Im Bereich des Steuergeräts 8 wird dann aus der sich bei der Entnahme von Gas aus dem jeweiligen Druckgasbehälter 2 ändernden Temperatur auf die entnommene Gasmenge zurückgeschlossen. Eine Korrekturfunktion auf Basis dieser erfassten Werte wird dann für die jeweilige Einrichtung 6 erstellt und über die Steuerleitung 7 an diese zurückgemeldet. Ist die Einrichtung 6 beispielsweise als mechanischer Druckregler ausgelegt, dann kann über eine zusätzliche elektrische Verstellung beispielweise der Federkennlinie oder des Hubs oder auch über eine Einstellung der Entnahmedauer eine entsprechende Anpassung erfolgen, sodass die jeweilige Einrichtung 6 individuell angepasst werden kann, um so eine möglichst gleichmäßige Entnahme von Gas aus allen Druckgasbehälter 2 der Vorrichtung 1 zu erreichen.
  • Die Anpassung kann dabei kontinuierlich während der Entnahme erfolgen, sodass die Anpassung als adaptive Anpassung sowohl Fertigungstoleranzen als auch sich im Laufe des Betriebs ergebende Toleranzen aufgrund von Abnutzungserscheinungen und ähnlichem ausgleichen kann. Ferner ist es mit diesem Aufbau möglich, weitere auf den jeweiligen Behälter 2 bezogene Kenngrößen in die Korrekturfunktion einfließen zu lassen, beispielsweise Drücke, die Umgebungstemperatur, die Größe des Behälters, die Einbausituation und damit letztlich die Erwärmung bzw. Abkühlung des Behälters 2 während der Betankung oder während der Entnahme und Ähnliches. Diese Werte können beispielweise rechnerisch ermittelt und/oder in Kennfeldern hinterlegt werden, um damit die Korrekturfunktion an den jeweiligen Behälter 2 einerseits und an die aktuellen Bedingungen im Bereich des Behälters 2 andererseits anzupassen. Neben den beschriebenen Größen können dabei auch Drücke innerhalb des Behälters 2 oder im Bereich der Niederdruckleitungen 4 oder der Entnahmeleitung 5 verwendet werden.
  • Der beschriebene Aufbau kann dabei sowohl parallel als auch sequentiell betrieben werden, wobei idealerweise zur Ermittlung der Korrekturfunktion ein sequentieller Betrieb, also die Entnahme aus den einzelnen Druckgasbehälter 2, nacheinander erfolgen kann, da hierdurch der Einfluss des Ausgangsdrucks in den Druckgasbehälter 2 weitgehend eliminiert wird. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, dass zur Erfassung der Entnahmemenge eine in der Darstellung der 1 gestrichelt und damit optional angedeutete Messblende 11 eingesetzt wird. An die Stelle der Messblende 11 könnte auch ein Ventil oder eine Düse mit vorgegebenem festem Querschnitt während der Messung treten. Über eine solche Messung, welche dann einen Druckverlust über die Messblende bzw. das Ventil oder die Düse misst, kann ebenfalls die Entnahmemenge ermittelt werden. Im Falle das lediglich eine einzige Messblende 11 vorgesehen ist, müsste die Messung bei einer sequentiellen Entnahme aus den Druckgasbehältern 2 nacheinander erfolgen, während dann während des regulären Betriebs auf dieser Basis die Einrichtungen 6 entsprechend angepasst werden könnten. Von Zeit zu Zeit kann wieder in den sequentiellen Betrieb zurückgesprungen werden, um erneut zu messen und die Korrekturfunktion gegebenenfalls wieder anzupassen, insbesondere wenn sich weitere Einflussgrößen wie die Umgebungstemperatur, Drücke oder dergleichen geändert haben.
  • In der Darstellung der 2 ist nun ein besonders bevorzugter Einsatzzweck der Vorrichtung 1 zu erkennen. Die Vorrichtung 1 ist dabei nicht nochmals explizit dargestellt, sondern lediglich als Box zu erkennen. Sie ist über die Entnahmeleitung 5, in welcher ein zusätzliches optionales Dosierventil 12 gezeigt ist, mit dem bereits erwähnten Brennstoffzellensystem 6 verbunden. Den Kern des Brennstoffzellensystems 6 bildet dabei eine Brennstoffzelle 13, welche vorzugsweise als PEM-Brennstoffzelle ausgebildet sein kann. Das Brennstoffzellensystem 6 kann vorzugsweise in einem Fahrzeug zur Erzeugung von elektrischer Antriebsleistung eingesetzt werden. Die Brennstoffzelle 13 hat einen Kathodenraum 14 und einen Anodenraum 15. Dieser besteht bei dem typischen Aufbau einer PEM-Brennstoffzelle aus vielen einzelnen aufgestapelten Einzelzellen, typischerweise aus dem Anoden- bzw. Kathodenbereich jeder der Einzelzelle, welche untereinander über eine Verbindungsleitung miteinander verbunden sind. Beispielhaft ist in der Darstellung der 2 lediglich einer der Kathodenräume 14 und einer der Anodenräume 15 beispielhaft angedeutet. Dem Kathodenraum 14 wird über eine Luftfördereinrichtung 16 Luft als Sauerstofflieferant zugeführt. Diese gelangt danach in dem stark vereinfachten Ausführungsbeispiel an die Umgebung. Weitere Komponenten wie beispielsweise Befeuchter, eine nachgeschaltete Turbine oder dergleichen sind dem Fachmann geläufig, sodass in der Darstellung auf sie verzichtet worden ist. Dem Anodenraum 15 wird der Wasserstoff aus der Entnahmeleitung 5 zugeführt. Er strömt durch eine Gasstrahlpumpe 17 in den Anodenraum 15 und gelangt über eine Rezirkulationsfördereinrichtung 18 mit einem darin angeordneten Wasserabscheider 19 wieder zurück und wird von der Gasstrahlpumpe 17 entsprechend angesaugt, um mit frischem Wasserstoff als Treibgasstrom der Gasstrahlpumpe 17 vermischt dem Anodenraum 15 wieder zugeführt zu werden. Über den Wasserabscheider 19 und eine Ablassleitung 20 mit einem entsprechenden Ablassventil 21 kann beispielweise von Zeit zu Zeit Wasser und Gas aus dieser Anodenrezirkulation in an sich bekannter Art und Weise abgelassen werden.
  • Die Gasstrahlpumpe 17 verfügt nun über eine Düse, durch welche der Wasserstoff aus der Vorrichtung 1 als Treibgasstrom durch die Gasstrahlpumpe 17 und in den Anodenraum 15 einströmt. Diese Düse ließe sich alternativ zu der Messblende 11 ebenfalls nutzen, um, ohne zusätzlichen konstruktiven Aufwand, eine entsprechende Messung durchzuführen. Dabei ist es selbstverständlich auch möglich, sowohl eine Erfassung der Entnahmemenge über die Temperatur als auch über die Maßblende 11, das Dosierventil 12 oder insbesondere die Düse der Gasstrahlpumpe 17 vorzunehmen und diese Werte von Zeit zu Zeit miteinander abzugleichen, um so selbstlernend auf Veränderungen in dem Brennstoffzellensystem bzw. der Vorrichtung 1 reagieren und eventuelle Verschleißerscheinungen oder dergleichen ideal ausregeln zu können. Der Aufbau gewährleistet dann immer eine möglichst gleichmäßige Entleerung der einzelnen Druckgasbehälter 2 der Vorrichtung 1.

Claims (11)

  1. Verfahren zur Entnahme von unter hohem Druck gespeichertem Gas aus einer Speichervorrichtung (1), welche mehrere Druckgasbehälter (2) oder Gruppen von Druckgasbehältern aufweist, wobei jeden der Druckgasbehälter (2) oder jeder der Gruppen von Druckgasbehältern eine Einrichtung (6) zur Druckreduzierung zugeordnet ist, und wobei die einzelnen Einrichtungen (6) zur Druckreduzierung über Niederdruckleitungen (4) mit einer Entnahmeleitung (5) verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Erfassungseinrichtung vorgesehen wird, mittels welcher auf die Entnahmemenge aus dem jeweiligen Druckgasbehälter (2) oder der jeweiligen Gruppe aus Druckgasbehältern zurückgeschlossen werden kann, und dass die dem jeweiligen Druckgasbehälter (2) oder der jeweiligen Gruppe von Druckgasbehältern zugeordnete Einrichtung (6) zur Druckreduzierung in Abhängigkeit der erfassten Entnahmemenge mittels einer Korrekturfunktion so eingestellt werden, dass die Druckgasbehälter (2) oder Gruppen von Druckgasbehältern gleichmäßig entleert werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Erfassungseinrichtungen Temperatursensoren (9) in den jeweiligen Druckgasbehälter (2) oder Gruppen von Druckgasbehältern verwendet werden.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Erfassungseinrichtungen eine Blende (11), eine Ventileinrichtung (12) und/oder eine Düse verwendet wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Entnahme aus den einzelnen Druckgasbehältern (2) oder Gruppen von Druckgasbehältern zumindest für eine kurze Dauer zur Kalibrierung der Einrichtungen (6) zur Druckreduzierung sequentiell erfolgt.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass von Zeit zu Zeit während der Entnahme eine Kalibrierung während einer kurzen Dauer der sequentiellen Entnahme erfolgt, wonach im sonstigen Betrieb die Entnahme aus allen Druckgasbehältern (2) oder Gruppen von Druckgasbehältern parallel erfolgt.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtungen (6) zur Druckreduzierung durch eine Variation ihres Hubs und/oder ihrer Rückstellkräfte eingestellt werden.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass als Einrichtungen (6) zur Druckreduzierung mechanische Einrichtungen (6) zur Druckreduzierung eingesetzt werden, bei welchen eine elektrische Verstellung ihres Hubes und/oder ihrer Federkennlinie erfolgt.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass in die Korrekturfunktion, insbesondere mittels Kennfeldern, wenigstens eine der nachfolgenden Größen einfließt: – Umgebungstemperatur des Druckgasbehälter (2) oder der Gruppe von Druckgasbehältern; – Volumen des Druckgasbehälters (2) oder der Gruppe von Druckgasbehältern; – Bauform des Druckgasbehälters (2) oder der Gruppe von Druckgasbehältern; – Temperatur in dem Druckgasbehälter (2) oder der Gruppe von Druckgasbehältern; – Einbausituation des Druckgasbehälters (2) oder der Gruppe von Druckgasbehältern; – Soll- und/oder Ist-Drücke in den Druckgasbehältern (2) oder Gruppen von Druckgasbehältern; und/oder – Soll- und/oder Ist-Druck in den Niederdruckleitungen (4).
  9. Vorrichtung (1) zum Speichern von Gas unter hohem Druck, mit mehreren Druckgasbehältern (2) oder Gruppen von Druckgasbehältern, wobei jeder der Druckgasbehälter (2) oder jede der Gruppe von Druckgasbehältern eine Einrichtung (6) zur Druckreduzierung zugeordnet ist, wobei die Druckgasbehälter (2) oder Gruppen von Druckgasbehältern durch Niederdruckleitungen (4) mit einer Entnahmeleitung (5) verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Erfassungseinrichtung vorgesehen ist, welche die Entnahmemenge aus dem jeweiligen Druckgasbehälter (2) oder der jeweiligen Gruppe aus Druckgasbehältern zumindest mittelbar erfasst, und dass ein Steuergerät (8) vorgesehen ist, welches die Einrichtung (6) zur Druckreduzierung in Abhängigkeit der erfassten Entnahmemenge steuert.
  10. Vorrichtung (1) nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch jeder der Druckgasbehälter (2) einen eigenen Temperatursensor (6) zur Erfassung der Temperatur in dem Druckgasbehälter aufweist.
  11. Vorrichtung (1) nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass jede der Einrichtungen (6) zur Druckreduzierung eine Möglichkeit zur Beeinflussung ihres Hubs und/oder ihrer Rückstellkräfte in Abhängigkeit eines Steuersignals des Steuergeräts (8) aufweist.
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