DE10105819A1 - Vorrichtung und Verfahren für die Kraftstoffversorgung eines mit kryogenem Kraftstoff betriebenen Fahrzeugs - Google Patents
Vorrichtung und Verfahren für die Kraftstoffversorgung eines mit kryogenem Kraftstoff betriebenen FahrzeugsInfo
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Abstract
Bei einer bekannten Vorrichtung für die Kraftstoffversorgung eines mit kryogenem Kraftstoff in Form von tiefkalt verflüssigtem Gas betriebenen Fahrzeugs, ist ein auf dem Fahrzeug montierter, vakuumisolierter Kryotank vorgesehen, der einen Innenraum für die Speicherung des kryogenen Kraftstoffs umschließt, und der mit einer Versorgungsleitung für die Zufuhr des Kraftstoffs zu einem Antriebsaggregat versehen ist. Um hiervon ausgehend eine für den Notbetrieb geeignete, einfache und betriebssichere Vorrichtung bereitzustellen, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass im Innenraum (6) ein gegenüber diesem verschlossener oder verschließbarer Reservebehälter (3) für die Aufnahme von kryogenem Kraftstoff (2) vorgesehen ist, der mit dem Innenraum (6) in thermischem Kontakt steht, mit dem Antriebsaggregat (13) verbunden oder verbindbar ist, und der für einen Konstruktionsdruck ausgelegt ist, der höher ist als der Konstruktionsdruck des Kryotanks (1). Das erfindungsgemäße Verfahren für die Kraftstoffversorgung eines mit kryogenem Kraftstoff betriebenen Fahrzeugs, das auch bei leerem oder geleerten Kryotank einen Notbetrieb des Fahrzeugs ermöglicht, zeichnet sich dadurch aus, dass dem Antriebsaggregat im Notbetrieb der kryogene Kraftstoff aus einem innerhalb des Kryotanks (1) angeordneten Reservebehälter (3), in welchem der kryogene Kraftstoff unter einem gegenüber dem maximal zulässigen Druck im Kryotank erhöhten Innendruck bereitgestellt wird, zugeführt wird.
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für die Kraftstoffversorgung eines mit
kryogenem Kraftstoff in Form von tiefkalt verflüssigtem Gas betriebenen Fahrzeugs,
mit einem auf dem Fahrzeug montierten, vakuumisolierten Kryotank, der einen
Innenraum für die Speicherung des kryogenen Kraftstoffs umschließt, und mit einer
Versorgungsleitung für die Zufuhr des Kraftstoffs zu einem Antriebsaggregat.
Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren für die Kraftstoffversorgung eines mit
kryogenem Kraftstoff in Form von tiefkalt verflüssigtem Gas betriebenen Fahrzeugs,
indem im Normalbetrieb einem Antriebsaggregat der kryogene Kraftstoff aus einem
auf dem Fahrzeug montierten, vakuumisolierten Kryotank zugeführt wird.
Ein Verfahren und eine Vorrichtung dieser Gattung sind in der US-A 5,081,977
beschrieben. Die bekannte Vorrichtung für die Kraftstoffversorgung eines
flüssiggasbetriebenen Fahrzeugs umfaßt einen auf dem Fahrzeug montierten
Kraftstofftank für verflüssigtes Erdgas. Bei dem Kraftstofftank handelt es sich um
einen sogenannten "Kryotank", in dem aufgrund einer Vakuumisolation flüssiges,
tiefkaltes Gas (kryogener Kraftstoff) über längere Zeit bei tiefer Temperatur
gespeichert werden kann. Die Hauptkomponente des flüssigen Erdgases ist Methan.
Der Kraftstofftank ist über eine Versorgungsleitung mit einem Motor verbunden. Zur
Versorgung des Motors mit dem kryogenen Kraftstoff im Normalbetrieb wird im
Kryotank ein Überdruck erzeugt, so dass Erdgas in flüssiger Form entnommen,
verdampft und dem Motor als gasförmiger Kraftstoff zugeführt wird. Anstelle von
verflüssigtem Erdgas wird auch verflüssigter Wasserstoff zur Kraftstoffversorgung
von Fahrzeugen eingesetzt.
Grundsätzlich weist die Speicherung des Kraftstoffs in flüssiger Form einen geringen
Platz- und Gewichtsbedarf auf. Ein Nachteil besteht darin, dass die Lagerung des
kryogenen Kraftstoffs bei tiefer Temperatur in sogenannten "Kryotanks" erfolgen
muss. Aufgrund ihrer Vakuumisolation haben Kryotanks einen hohen Platzbedarf bei
vergleichsweise geringem Füllvolumen. Trotz der Vakuumisolation lässt sich ein
Wärmeeinfall in einen Kryotank nicht ganz vermeiden. Ein Wärmeeinfall bewirkt eine
allmähliche Verdampfung des kryogenen Kraftstoffs oder einen Druckanstieg im
Kryotank oder beides. Sobald der maximal zulässige Konstruktionsdruck des
Kryotanks überschritten wird, muss zur Entlastung Kraftstoff abgelassen werden. So
verschwindet nach einem längeren Stillstand die Flüssigphase des Kraftstoffs
vollständig und der Kryotank erwärmt sich auf Umgebungstemperatur. Die dann noch
gespeicherte Menge an gasförmigem Kraftstoff reicht häufig nicht mehr aus, eine
geeignete Tankvorrichtung zu erreichen oder gar den Motor zu starten. Fahrzeuge
mit geleertem Kryotank müssen daher bis zur nächsten Tankvorrichtung transportiert
werden.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren für die
Kraftstoffversorgung eines mit kryogenem Kraftstoff betriebenen Fahrzeugs
anzugeben, die auch bei leerem oder geleerten Kryotank einen Notbetrieb des
Fahrzeugs ermöglicht.
Weiterhin liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, für diesen Notbetrieb eine
einfache und betriebssichere Vorrichtung bereitzustellen.
Hinsichtlich der Vorrichtung wird diese Aufgabe ausgehend von der eingangs
genannten Vorrichtung erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass im Innenraum ein
gegenüber diesem verschlossener oder verschließbarer Reservebehälter für die
Aufnahme von kryogenem Kraftstoff vorgesehen ist, der mit dem Innenraum in
thermischem Kontakt steht, mit dem Antriebsaggregat verbunden oder verbindbar ist,
und der für einen Konstruktionsdruck ausgelegt ist, der höher ist als der
Konstruktionsdruck des Kryotanks.
Der zulässige Konstruktionsdruck des Kryotanks begrenzt die Menge an verfügbarem
Kraftstoff in der gasförmigen Phase. Die bei aufgewärmtem Kryotank noch
speicherbare Kraftstoffmenge ist proportional zu diesem Konstruktionsdruck. Eine
Steigerung des Konstruktionsdrucks des Kryotanks würde jedoch mit einem größeren
Gewicht und höheren Herstellungs- und Materialkosten einhergehen und wäre daher
unwirtschaftlich.
Ein wesentliches Merkmal der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, dass
innerhalb des Kryotanks ein mit dem Innenraum in thermiswchem Kontakt stehender
Reservebehälter vorgesehen ist, der für einen Konstruktionsdruck ausgelegt ist, der
höher ist als der Konstruktionsdruck des Kryotanks. Es ist somit lediglich erforderlich,
den relativ kleinen Reservebehälter für einen hohen Konstruktionsdruck auszulegen.
Dadurch ist es möglich, im Reservebehälter einen Kraftstoff (im folgenden auch als
"Reserve-Kraftstoff" bezeichnet) unter höherem Druck und damit in einer
ausreichenden Menge bereitzustellen. Der erforderliche Konstruktionsdruck hängt
vom Fassungsvolumen des Reservebehälters und von der Kraftstoffmenge ab, die
für den Notfall zur Verfügung stehen soll. Das - im Vergleich zum großen Volumen
des Kryotanks - relativ kleine Fassungsvolumen des Reservebehälters kann dabei
einen sehr hohen Überdruck erforderlich machen. Die Anforderungen an die
Sicherheit sind möglicherweise jedoch geringer als bei frei liegenden
Hochdruckbehältern, da sich der Reservebehälter innerhalb des Kryotanks befindet
und außerdem nicht frei zugänglich ist. Dies würde gegebenenfalls den Material- und
Kostenaufwand für die Herstellung des Reservebehälters gegenüber anderen
Hochdruckbehältern verringern. Wesentlich ist, dass durch den Reservebehälter ein
Reservevolumen innerhalb des Kryotanks bereitgestellt wird, das in thermischem
Kontakt mit dem Innenraum des Kryotanks steht. Der Kraftstofff innerhalb des
Reservebehälters hat im Normalbetrieb daher im wesentlichen die gleiche
Temperatur wie der verflüssigte Kraftstoff im Kryotank. Bei einer
Temperaturerhöhung im Kryotank steigt der Druck im Reservebehälter. Der
Maximaldruck innerhalb des Reservebehälters stellt sich nur dann ein, wenn der
Kryotank auf seine Umgebungstemperatur erwärmt ist und auch der im
Reservebehälter enthaltene Reserve-Kraftstoff diese Temperatur angenommen hat.
Um den Druckanstieg innerhalb des Reservebehälters zu erreichen, ist dieser
entweder gegenüber dem Innenraum des Kryotanks abgeschlossen oder im
Bedarfsfall verschließbar, so dass keine fluidische Verbindung zwischen
Reservebehälter und Kryotank besteht.
Damit der Reserve-Kraftstoff zum Antriebsaggregat gelangen kann ist eine fluidische
Verbindung von Reservebehälter und Antriebsaggregat erforderlich. Für diese
Verbindung kann die Versorgungsleitung vom Kryotank zum Antriebsaggregat
genutzt werden oder eine eigene Notversorgunsleitung vom Reservebehälter zum
Antriebsaggregat. Bei dem Antriebsaggregat handelt es sich beispielsweise um einen
Motor oder um eine Brennstoffzelle.
Vorzugsweise weist der Reservebehälter eine gegenüber dem Innenraum des
Kryotanks verschließbare Zufuhrleitung für den kryogenen Kraftstoff auf. Die
Zufuhrleitung beginnt im Dampfraum (oberhalb des Flüssigkeitsspiegels) oder im
Flüssigkeitsraum. Im Normalbetrieb gelangt flüssiger oder gasförmiger Kraftstoff über
diese Zufuhrleitung vom Kryotank in den Reservebehälter. Dies hat den Vorteil, dass
das Fassungsvolumen des Reservebehälters zur Aufnahme und Abgabe des
kryogenen Kraftstoffs beim normalen Füll- und Verbrauchsbetrieb zur Verfügung
steht. Dadurch, dass die Zufuhrleitung verschließbar ist, kann der Reservebehälter im
Bedarfsfall gegenüber dem Kryotank jedoch abgeschlossen werden, so dass dann
keine fluidische Verbindung mehr zwischen dem Reservebehälter und dem Kryotank
besteht. Dies kann beispielsweise dann geschehen, wenn der Füllstand des
kryogenen, flüssigen Kraftstoffs eine vorgegebene Untergrenze unterschritten hat,
oder wenn im Kryotank kein kaltverflüssigtes Gas mehr enthalten ist. Mit dem
allmählichen Anstieg der Temperatur innerhalb des Kryotanks nimmt auch der
Innendruck innerhalb des verschlossenen Reservebehälters zu. Der maximale
Innendruck wird erreicht, sobald innerhalb des Kryotanks und innerhalb des
Reservebehälters Umgebungstemperatur herrscht. Für diesen maximalen Innendruck
muss der Reservebehälter ausgelegt sein.
Im einfachsten Fall wird der Reservebehälter gegenüber dem Kryotank verschlossen,
indem die Zufuhrleitung ein Rückschlagventil enthält, das im Notbetrieb ein
Rückströmen vom Reservetank in den Kryotank verhindert.
Besonders bevorzugt wird eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Vorrichtung, bei welcher die Versorgungsleitung im Reservebehälter endet. Bei
dieser Ausführungsform gelangt der Kraftstoff im Normalbetrieb vom Kryotank über
die Zufuhrleitung in den Reservebehälter, und vorn dort über die Versorgungsleitung
zum Antriebsaggregat. Im Notbetrieb gelangt der noch im Reservebehälter - unter
hohem Druck - enthaltene Reserve-Kraftstoff über die Versorgungsleitung zum
Antriebsaggregat. Eine separate Notversorgungsleitung zwischen Reservebehälter
und Antriebsaggregat ist so nicht erforderlich.
In einer einfachen Ausführungsform handelt es sich bei dem Reservebehälter um
einen Teil der Versorgunsgleitung, die - falls erforderlich verlängert und verdickt
ausgebildet - ein Reservevolumen innerhalb des Kryotanks bereitstellt. In einer
bevorzugten Ausführungsform weist der Reservebehälter im wesentlichen Kugelform
auf. Ein Behälter mit Kugelgeometrie zeichnet sich durch hohe Druckstabilität bei
gleichzeitig minimalem Material- und Gewichtsaufwand aus.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat sich insbesondere für einen Einsatz bewährt,
bei dem der kryogene Kraftstoff kaltverflüssigter Wasserstoff ist. Dementsprechend
ist der Reserve-Kraftstoff im Notbetrieb kaltverflüssigter oder gasförmiger
Wasserstoff.
Hinsichtlich des Verfahrens wird die oben angegebene Aufgabe ausgehend von dem
eingangs genannten Verfahren erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass dem
Antriebsaggregat im Notbetrieb der kryogene Kraftstoff aus einem innerhalb des
Kryotanks angeordneten Reservebehälter, in welchem der kryogene Kraftstoff unter
einem gegenüber dem maximal zulässigen Druck im Kryotank erhöhten Innendruck
bereitgestellt wird, zugeführt wird.
Wie oben anhand der erfindungsgemäßen Vorrichtung bereits erläutert, begrenzt der
maximal zulässige Druck innerhalb des Kryotanks die Menge des darin
aufnehmbaren Kraftstoffs in der gasförmigen Phase. Die bei einem auf
Umgebungstemperatur aufgewärmtem Kryotank noch speicherbare Kraftstoffmenge
ist proportional zu diesem maximalen zulässigen Druck (Konstruktionsdruck).
Ein wesentliches Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass
innerhalb des Kryotanks ein Reservebehälter angeordnet wird, in welchem ein der
kryogene Kraftstoff unter einem gegenüber dem maximal zulässigen Druck im
Kryotank erhöhten Innendruck im Bedarfsfall bereitgestellt werden kann. Im
Reservebehälter kann so ein Reserve-Kraftstoff unter höherem Druck und damit in
einer größeren Menge bereitgestellt werden, als in einem auf Umgebungstemperatur
erwärmten Kryotank.
Hierzu ist es lediglich erforderlich, in einem relativ kleinen Reservebehälter den
"Reserve-Kraftstoff" unter vergleichsweise hohem Druck bereitzustellen. Der
erforderliche Druck hängt vom Fassungsvolumen des Reservebehälters und von der
Kraftstoffmenge ab, die für den Notfall zur Verfügung stehen soll. Es hat sich gezeigt,
dass die Betriebsbereitschaft des Fahrzeugs mittels dem aus dem Reservebehälter
zugeführten Reserve-Kraftstoff ohne weiteres hergestellt werden kann. Der
Innendruck kann beispielsweise im Bereich von 1 bar bis 300 bar liegen.
Der Reservebehälter ist entweder gegenüber dem Kryotank abgeschlossen oder er
wird im Bedarfsfall verschlossen. Als besonders zweckmäßig hat es sich erwiesen,
einen Reservebehälter einzusetzen, der im Normalbetrieb mit dem Innenraum des
Kryotanks fluidisch verbunden und im Notbetrieb gegenüber dem Innenraum
verschlossen wird. Bei Normalbetrieb gelangt der Kraftstoff vom Kryotank über den
Reservebehälter zum Antriebsaggregat. Dabei handelt es sich zum Beispiel um einen
Motor oder um eine Brennstoffzelle. Der gegenüber dem Kryotank höhere Innendruck
innerhalb des Reservebehälters wird erst im Notbetrieb erzeugt wird, indem der
Reservebehälter verschlossen und der Reserve-Kraftstoff erwärmt wird. Diese
Verfahrensweise hat den Vorteil, dass das Fassungsvolumen des Reservebehälters
zur Aufnahme und Abgabe des kryogenen Kraftstoffs beim normalen Füll- und
Verbrauchsbetrieb zur Verfügung steht. Der Reservebehälter wird beispielsweise
gegenüber dem Kryotank abgeschlossen, wenn der Füllstand des kryogenen,
flüssigen Kraftstoffs einer vorgegebene Untergrenze unterschritten hat, oder wenn im
Kryotank kein kaltverflüssigtes Gas mehr enthalten ist. Mit dem allmählichen Anstieg
der Temperatur innerhalb des Kryotanks erwärmt sich auch der Reservebehälter, so
dass der Druck innerhalb des verschlossenen Reservebehälter zunimmt. Der
maximale Innendruck wird erreicht, sobald innerhalb des Reservebehälters
Umgebungstemperatur (üblicherweise Raumtemperatur) herrscht.
Als besonders einfach und betriebssicher hat sich eine Verfahrenswiese erwiesen,
bei der der erhöhte Innendruck erzeugt wird, indem der Reservebehälter gegenüber
dem Innenraum verschlossen und der im Reservebehälter enthaltene Kraftstoff auf
die Temperatur des Innenraums erwärmt wird.
Vorzugsweise wird als kryogener Kraftstoff kaltverflüssigter Wasserstoff eingesetzt,
der Reserve-Kraftstoff liegt somit in gasförmiger oder in flüssiger Form vor. Beim
langsamen Aufwärmen des Reservebehälters kommt es im Wasserstoff zu einer
para-ortho-Umwandlung. Dabei "wird Kälte frei", so dass der Reservebehälter und
der Kryotank länger kalt bleiben. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn
nachgetankt werden soll. Darüberhinaus ist die Entnahme von Wasserstoff aus dem
Reservebehälter mit einem Kühleffekt verbunden, der zu einer Abkühlung des
Kryotanks beiträgt, so dass Abkühlverluste beim Nachtanken vermieden oder
verringert werden können.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels und einer
Zeichnung näher erläutert. Als einzige Figur der Zeichnung zeigt in schematischer
Darstellung
Fig. 1 eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung für die
Kraftstoffversorgung eines flüssiggasbetriebenen Fahrzeugs.
In Fig. 1 ist die Bezugsziffer 1 einem auf einem Fahrzeug montierten Kryotank
insgesamt zugeordnet. Der Kryotank 1 dient zur Speicherung von kaltverflüssigtem
Wasserstoff 2, der als Kraftstoff für eine Brennstoffzelle 13 dient. Zur Kälteisolation
ist der Kryotank 1 von einer Vakuumhülle 3 umgeben. Der Kryotank 1 hat ein
Speichervolumen von ca. 100 Liter und er ist für einen Konstruktionsdruck von 6 bar
(0,6 MPa) ausgelegt.
Am Boden des Kryotanks 1 ist ein kugelförmiger, metallischer Reservetank 3 mit
einem Innenvolumen von 20 Liter fixiert, der für einen maximalen Innendruck von 300 bar
(30 MPa) ausgelegt ist. Der Reservetank 3 steht über eine Verbindungsleitung 4,
in der ein Rückschlagventil 5 eingesetzt ist, mit dem Innenraum 6 des Kryotanks 1 in
fluidischer Verbindung. Das Rückschlagventil 5 verhindert ein Zurückströmen von
Wasserstoff aus dem Reservetank 3 in den Kryotank 1. Es ist federbelastet derart,
dass erst ab einem vorgegebenen Differenzdruck zwischen Reservetank 3 und
Kryotank 1 Wasserstoff in den Reservetank 3 fließt. Bei der in Fig. 1 dargestellten
Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung beginnt die
Verbindungsleitung 4 im Flüssigkeitsraum 7; alternativ dazu beginnt sie im Gasraum
8 des Kryotanks 1.
In den Reservetank 3 ragt eine Entnahmeleitung 9, die aus dem Kryotank 1 zu einem
Verdampfer 10, und von dort über ein Rückschlagventil 11 und ein Absperrventil 12
zu der Brennstoffzelle 13 führt. Die einzelnen Leitungsabschnitte beginnend mit der
in den Reservetank 1 hineinragenden Entnahmeleitung 9 bis zur Brennstoffzelle 13
werden im folgenden insgesamt auch als "Versorgungsleitung" 14 bezeichnet.
In der Füllleitung 15 ist ein Druckablassventil 16 vorgesehen, das sich öffnet, sobald
der Innendruck innerhalb des Kryotanks 1 den Konstruktionsdruck von 6 bar
überschreitet.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel für das erfindungsgemäße Verfahren
anhand Fig. 1 näher erläutert:
Beim normalen Betrieb des Fahrzeugs wird die Brennstoffzelle 13 mit Kraftstoff in Form von flüssigem Wasserstoff 2 versorgt. Hierbei gelangt flüssiger Wasserstoff 2 vom Kryotank 1 über die Verbindungsleitung 4 in den Reservetank 3 und von dort über die Entnahmeleitung 4 zum Verdampfer 5. Dort wird der flüssige Wasserstoff 2 verdampft und der Brennstoffzelle 13 über die Versorgungsleitung 8 zugeführt. Im Normalbetrieb steht somit das Fassungsvolumen des Reservetanks 3 für den normalen Füll- und Verbrauchsbetrieb zur Verfügung. Infolge des Abzugs von Kraftstoff aus dem Reservetank 3 herrscht darin ein etwas geringerer Druck als im Kryotank 1.
Beim normalen Betrieb des Fahrzeugs wird die Brennstoffzelle 13 mit Kraftstoff in Form von flüssigem Wasserstoff 2 versorgt. Hierbei gelangt flüssiger Wasserstoff 2 vom Kryotank 1 über die Verbindungsleitung 4 in den Reservetank 3 und von dort über die Entnahmeleitung 4 zum Verdampfer 5. Dort wird der flüssige Wasserstoff 2 verdampft und der Brennstoffzelle 13 über die Versorgungsleitung 8 zugeführt. Im Normalbetrieb steht somit das Fassungsvolumen des Reservetanks 3 für den normalen Füll- und Verbrauchsbetrieb zur Verfügung. Infolge des Abzugs von Kraftstoff aus dem Reservetank 3 herrscht darin ein etwas geringerer Druck als im Kryotank 1.
Erst bei längerem Stillstand, wenn über längere Zeit kein Kraftstoff abgezogen wurde
und der Druck im Kryotank 1 über 6 bar ansteigt, so dass sich das Druckablassventil
16 öffnet und aller flüssige Wasserstoff 2 aus dem Kryotank 1 ausgeströmt ist, steigt
der Druck im Reservetank 3 über denjenigen im Kryotank 1 an. Ein Rückströmen in
den Kryotank 1 wird durch das Rückschlagventil 5 verhindert. Es kommt dann zu
einem allmählichen Temperaturanstieg im Innenraum 6 des Kryotanks 1, der mit
einem Druckanstieg innerhalb des Reservetanks 3 einhergeht. Der Druckanstieg ist
beendet, wenn im Innenraum 6 und im Reservetank 3 Umgebungstemperatur
erreicht ist. Bei einer Umgebungstemperatur von 300 K (27°C) stellt sich innerhalb
des Reservetanks 3 ein Druck von 18 MPa (180 bar) ein (die Dichte von Wasserstoff
bei 0,6 MPa und 27 K ist identisch mit der Dichte bei 18 MPa und 300 K). Daraus
ergibt sich eine Menge an gasförmigem Wasserstoff von etwa 3600 Litern
gasförmigem Wasserstoff, bzw. etwa 300 g.
Der Verbrauch an Wasserstoffgas beträgt je nach Belastung der Brennstoffzelle 13
etwa 1 kg/100 km. Daraus ergibt sich, dass eine Reservemenge von etwa 300 g für
eine Fahrstrecke von etwa 30 km genügt, was zum Erreichen einer geeigneten
Flüssiggas-Tankeinrichtung im allgemeinen ausreichend ist. Dabei wird gasförmiger
Wasserstoff aus dem Reservetank 3 abgezogen, was mit einem Kühleffekt im
Reservetank 3 verbunden ist, der sich auch auf den Kryotank 1 auswirkt und der das
Wiederbefüllen des Kryotanks 1 mit flüssigem Wasserstoff erleichtert. Beim
Betanken wird die Temperatur im Reservetank 3 wieder auf die Temperatur des
flüssigen Wasserstoffs 2 abgesenkt, so dass sich im Reservetank 3 wieder der
gleiche Druck wie im Kryotank 1 einstellt.
Die beschriebene Funktion des Reservetanks 3 stellt sich aufgrund der im Kryotank 1
herrschenden Druck- und Temperaturverhältnisse von selbst ein. Zusätzliche
Eingriffe oder Messungen zur Einleitung dieser Funktion sind nicht erforderlich, so
dass sich die erfindungsgemäße Vorrichtung auch durch hohe Betriebssicherheit
auszeichnet.
Claims (10)
1. Vorrichtung für die Kraftstoffversorgung eines mit kryogenem Kraftstoff in Form
von tiefkalt verflüssigtem Gas betriebenen Fahrzeugs, mit einem auf dem
Fahrzeug montierten, vakuumisolierten Kryotank, der einen Innenraum für die
Speicherung des kryogenen Kraftstoffs umschließt, und mit einer
Versorgungsleitung für die Zufuhr des Kraftstoffs zu einem Antriebsaggregat,
dadurch gekennzeichnet, dass im Innenraum (6) ein gegenüber diesem
verschlossener oder verschließbarer Reservebehälter (3) für die Aufnahme von
kryogenem Kraftstoff (2) vorgesehen ist, der mit dem Innenraum (6) in
thermischem Kontakt steht, mit dem Antriebsaggregat (13) verbunden oder
verbindbar ist, und der für einen Konstruktionsdruck ausgelegt ist, der höher ist
als der Konstruktionsdruck des Kryotanks (1).
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der
Reservebehälter (3) eine gegenüber dem Innenraum (6) des Kryotanks (1)
verschließbare Zufuhrleitung (4) für den kryogenen Kraftstoff (2) aufweist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zufuhrleitung
(4) ein Rückschlagventil (5) enthält, das im Notbetrieb einen Rückfluss vom
Reservetank (3) in den Kryotank (1) verhindert.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass
die Versorgungsleitung (9) im Reservebehälter (3) endet.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass
der Reservebehälter (3) im wesentlichen Kugelform aufweist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass
der kryogene Kraftstoff Wasserstoff ist.
7. Verfahren für die Kraftstoffversorgung eines mit kryogenem Kraftstoff in Form
von tiefkalt verflüssigtem Gas betriebenen Fahrzeugs, indem im Normalbetrieb
einem Antriebsaggregat der kryogene Kraftstoff aus einem auf dem Fahrzeug
montierten, vakuumisolierten Kryotank zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet,
dass dem Antriebsaggregat im Notbetrieb der kryogene Kraftstoff aus einem
innerhalb des Kryotanks (1) angeordneten Reservebehälter (3), in welchem der
kryogene Kraftstoff unter einem gegenüber dem maximal zulässigen Druck im
Kryotank erhöhten Innendruck bereitgestellt wird, zugeführt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein
Reservebehälter (3) eingesetzt wird, der im Normalbetrieb mit dem Innenraum
(6) des Kryotanks (1) fluidisch verbunden und im Notbetrieb gegenüber dem
Innenraum (6) verschlossen wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass
der erhöhte Innendruck erzeugt wird, indem der Reservebehälter (3) gegenüber
dem Innenraum (6) verschlossen und der im Reservebehälter (3) enthaltene
Kraftstoff auf die Temperatur des Innenraums (17) erwärmt wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass
als kryogener Kraftstoff (2) kaltverflüssigter Wasserstoff eingesetzt wird.
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|---|---|---|---|
| DE10105819A DE10105819A1 (de) | 2001-02-07 | 2001-02-07 | Vorrichtung und Verfahren für die Kraftstoffversorgung eines mit kryogenem Kraftstoff betriebenen Fahrzeugs |
Applications Claiming Priority (1)
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| DE10105819A DE10105819A1 (de) | 2001-02-07 | 2001-02-07 | Vorrichtung und Verfahren für die Kraftstoffversorgung eines mit kryogenem Kraftstoff betriebenen Fahrzeugs |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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ID=7673346
Family Applications (1)
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| DE10105819A Ceased DE10105819A1 (de) | 2001-02-07 | 2001-02-07 | Vorrichtung und Verfahren für die Kraftstoffversorgung eines mit kryogenem Kraftstoff betriebenen Fahrzeugs |
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| DE (1) | DE10105819A1 (de) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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- 2001-02-07 DE DE10105819A patent/DE10105819A1/de not_active Ceased
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