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DE102021004689B3 - Vorrichtung und Verfahren zum Betanken eines Fahrzeugtanks mit komprimiertem gasförmigem Wasserstoff - Google Patents

Vorrichtung und Verfahren zum Betanken eines Fahrzeugtanks mit komprimiertem gasförmigem Wasserstoff Download PDF

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DE102021004689B3
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Frank Gockel
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Messer SE and Co KGaA
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Abstract

Eine Vorrichtung zum Betanken eines Fahrzeugtanks mit komprimiertem, gasförmigen Wasserstoff umfasst ein Druckspeichersystem zum Lagern von komprimiertem gasförmigen Wasserstoff sowie eine Zapfsäule, die mit einer Füllleitung samt Füllpistole zum Herstellen einer Strömungsverbindung mit einem zu befüllenden Fahrzeugtank ausgerüstet ist und mit dem Druckspeichersystem strömungsverbunden ist. Um eine vorgegebene Temperatur beim Füllen des Fahrzeugtanks nicht zu überschreiten, wird ein Teilstrom des aus dem Druckspeichersystem entnommenen Wasserstoffs mit einem kryogenen Medium gekühlt und anschließend mit einem ungekühlten Teilstrom zusammengeführt. Durch eine Mengenregulation der beiden Teilströme kann die Fülltemperatur des Wasserstoffs genau geregelt werden.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Betanken eines Fahrzeugtanks mit komprimiertem, gasförmigen Wasserstoff. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein entsprechendes Verfahren.
  • Bei der Befüllung eines Fahrzeugtanks aus einem Behälter mit gasförmigem Wasserstoff kommt es aufgrund des negativen Joule-Thomson-Koeffizienten im relevanten Zustandsbereich sowie der auftretenden Kompression zu einer starken Erwärmung des Wasserstoffs im Tank. Da diese Wärme während des Betankungsvorgangs nur unzureichend über die Behälterwände abgeführt werden kann, ist eine Vorkühlung erforderlich, um sicherzustellen, dass die Temperaturen im Tank innerhalb der Vorgaben des Regelwerks SAE J2601 liegen. Diese Norm schreibt vor, dass die Betankung mit Wasserstoff betriebener Fahrzeuge auf einen Enddruck von 350 bar bzw. 700 bar unter Referenzbedingungen innerhalb von drei Minuten abgeschlossen werden muss, ohne dass dabei die Temperatur des Fahrzeugtanks auf einen Wert von über 85 °C ansteigt. Gleichzeitig wird verlangt, dass sich die Temperatur des Wasserstoffs während des Betankens bei Eintritt in den zu füllenden Behälter innerhalb eines festgelegten Temperaturfensters bewegt, welches weder über-, noch unterschritten werden darf. Für die Tankstellenklasse T40, welche eine Betankung mit Wasserstoff bei minus 40°C ermöglicht, liegen die Ober- bzw. Untergrenze der Temperatur bei Eintritt in den zu füllenden Behälter bei minus 33°C bzw. minus 40°C. Des Weiteren schreibt die Norm vor, dass dieses Temperaturfenster spätestens 30 Sekunden nach Beginn des Betankungsprozesses erreicht werden muss.
  • Für gewöhnlich wird die erforderliche Kälteleistung dabei von einer Kältemaschine zur Verfügung gestellt. Kritisch ist jedoch der kurzzeitig anfallende Spitzenleistungsbedarf insbesondere zu Beginn der Betankung, der um ein Vielfaches höher liegen kann als der durchschnittliche Leistungsbedarf und Kühlsysteme mit Kältemaschine vor große Herausforderungen stellt. Um diesen Herausforderungen zu begegnen, kommen derzeit zwei Strategien zur Anwendung. Die erste Strategie sieht vor, einen Wärmeüberträger mit großer thermischer Masse, der als Kältepuffer fungiert, mit einer vergleichsweise leistungsschwachen Kältemaschine zu paaren, die den Kältepuffer kontinuierlich auflädt. Kühlsysteme, die dieser Strategie folgen, sind kostengünstig, kommen aber bei mehreren aufeinanderfolgenden Betankungsprozessen an ihre Grenzen. Die zweite Strategie sieht eine „just-in-time“-Kühlung mithilfe einer leistungsstarken Kältemaschine vor. Solche Systeme tragen durch hohe Investitionskosten jedoch erheblich zu den Gesamtinvestitionskosten einer Wasserstoff-Tankstelle bei.
  • Eine andere Möglichkeit besteht darin, den Wasserstoff vor Ort im tiefkalt verflüssigten Zustand zu bevorraten und die niedrige Temperatur des flüssigen Wasserstoffs ganz oder teilweise zur Erreichung der geforderten Zieltemperatur des zur Betankung vorgesehenen Wasserstoffgases zu nutzen. Eine Vorrichtung dieser Art ist aus der WO 2013 / 020 665 A1 bekannt. Dabei wird tiefkalter flüssiger Wasserstoff in einem Speichertank bevorratet. Vor Beginn einer Betankung wird ein Teil des Wasserstoffs entnommen und mittels einer Kryopumpe auf den jeweiligen Fülldruck verdichtet, wobei er zunächst jedoch immer noch bei einer im Vergleich zur geforderten Fülltemperatur niedrigen Temperatur von etwa 50K bis 60K vorliegt. Durch Beheizen eines Teilstroms und anschließende Zusammenführung mit dem unbeheizten Teilstrom kann eine Zieltemperatur zwischen -33°C und -40°C erreicht werden.
  • Ein ähnliches Verfahren ist aus der DE 10 2016 005 220 A1 bekannt. Dabei wird Wasserstoff aus einem Speicher für flüssigen Wasserstoff entnommen und mittels einer Kryopumpe verdichtet. Anschließend wird der Wasserstoffstrom in einen ersten und zweiten Teilstrom aufgeteilt, wobei letzterer einen Wärmetauscher durchläuft. Beide Teilströme werden anschließend an einer Mischstelle zusammengeführt. Durch eine Regelung der Mengenströme beider Teilströme wird sichergestellt, dass die Temperatur des resultierenden Gasgemisches die genannten Anforderungen erfüllt. Zudem wird die Möglichkeit beschrieben, überschüssigen Wasserstoff aus dem zweiten Teilstrom, der den Wärmetauscher durchlaufen hat, in Hochdruckspeichern zwischenzulagern.
  • In der DE 11 2019 005 717 T5 wird ein Verfahren zum Steuern der Temperatur eines Nicht-Petroleum-Kraftstoffes, beispielsweise Wasserstoff, beschrieben, bei dem ein im flüssigen oder überkritischen Zustand gelagerter Kraftstoff verdichtet und in zwei Teilströme aufgeteilt wird. Nach Beheizen eines der Teilströme in einem Wärmetauscher werden beide Teilströme wieder vermischt und zwecks Betankung einem Fahrzeugtank zugeführt. Die Beheizung des einen Teilstroms erfolgt beispielsweise mit Dampf, Elektrizität, Gas oder Umgebungsluft.
  • Die Speicherung des Wasserstoffs in tiefkalt verflüssigter Form ist jedoch mit nicht unerheblichen Verdampfungsverlusten verbunden, die sich insbesondere in Zeiten längerer Betriebspausen, etwa an Wochenenden, bemerkbar machen. Zudem ist der Investitionsaufwand erheblich.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein System zum Betanken eines Fahrzeugtanks mit Wasserstoff anzugeben, das sich durch eine hohe Verfügbarkeit und eine augenblicklich abrufbereite und regulierbare Kühlleistung auszeichnet, zugleich kosteneffizient arbeitet und mit geringen verdampfungsbedingten Verlusten an Wasserstoff verbunden ist.
  • Gelöst ist diese Aufgabe durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 6. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
  • Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Betanken eines Fahrzeugtanks mit komprimiertem, gasförmigen Wasserstoff weist also ein Druckspeichersystem auf, das aus mindestens einem Druckbehälter besteht, etwa einem Lagertank oder einem Flaschenbündel, in dem gasförmiger Wasserstoff bei einem Druck gespeichert wird, der höher als der Fülldruck eines zu füllenden Fahrzeugtanks ist. Das Druckspeichersystem kann auch mehrere Druckbehälter aufweisen, in denen gasförmiger Wasserstoff jeweils bei unterschiedlichen Drücken gespeichert wird. Das Druckspeichersystem kann auch einen Konditionierbehälter aufweisen, der vor Beginn eines Betankungsvorgangs mittels eines Kompressors mit Wasserstoff aus einem Lagertank oder einer Pipeline auf einen entsprechenden Fülldruck gebracht wird. Weiterhin weist die Vorrichtung eine mit einer Füllleitung samt Füllpistole zum Herstellen einer Strömungsverbindung mit einem zu befüllenden Fahrzeugtank ausgerüstete Zapfsäule, eine erste Teilleitung zum Fördern eines Teilstroms von Wasserstoff aus dem Druckspeichersystem zur Zapfsäule und eine zweite Teilleitung zum Fördern eines zweiten Teilstroms von Wasserstoff aus dem Druckspeichersystem zur Zapfsäule auf, wobei die erste Teilleitung eine Kühleinrichtung durchläuft. Die beiden Teilleitungen müssen dabei nicht notwendigerweise jeweils direkt Druckbehälter und Zapfsäule miteinander verbinden, sondern können auch als eine Verzweigung einer einzigen Verbindungsleitung zwischen Druckbehälter und Zapfsäule ausgebildet sein. Zudem weist das Druckspeichersystem eine Regeleinrichtung auf, die zum Regeln des Mengenverhältnisses zwischen dem erstem und dem zweiten Teilstrom in Abhängigkeit von einer bevorzugt stromab zur Zapfsäule, etwa im Fahrzeugtank oder in der Füllleitung, gemessenen oder ermittelten Temperatur des dem Fahrzeugtank zugeführten Wasserstoffs dient, und die dazu mit einem Temperatursensor, einer Steuereinheit und motorbetriebenen Stellventilen in den Teilleitungen ausgerüstet ist.
  • Während also der zweite Teilstrom beispielsweise ungefähr auf Umgebungstemperatur vorliegt, wird der erste Teilstrom mittels der Kühleinrichtung gekühlt. Durch die Regelung des Mengenverhältnisses der beiden Teilströme und deren Zusammenführung kann die Temperatur des insgesamt dem zu befüllenden Fahrzeugtank zugeführten Wasserstoff sehr genau definiert werden.
  • Die Kühleinrichtung weist bevorzugt einen Wärmetauscher auf, der mit einem kryogenen Medium, wie beispielsweise flüssiger Stickstoff oder ein anderes tiefkalt verflüssigtes Gas, in Wärmeverbindung steht. Die Kühlung des ersten Teilstroms erfolgt also durch indirekten thermischen Kontakt mit dem kryogenen Medium.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Druckspeichersystem mehrere Druckbehälter aufweist, in denen der Wasserstoff gasförmig, jedoch bei unterschiedlichen Betriebsdrücken gelagert wird. Beispielsweise weist das Druckspeichersystem einen Druckbehälter zum Speichern von Wasserstoff bei einem niedrigen Druck zwischen 20 bar und 200 bar, einen weiteren Druckbehälter zum Speichern von Wasserstoff bei einem mittleren Druck zwischen 200 bar und 450 bar und einen dritten Druckbehälter zum Speichern von Wasserstoff bei einem hohen Druck zwischen 450 und 700 bar auf. Als Druckbehälter können insbesondere für die entsprechenden Betriebsdrücke zugelassene Tanks oder Druckgasflaschenbündel zum Einsatz kommen.
  • In einer gleichfalls vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist ein dem Druckspeichersystem vorgeschalteter zusätzlicher Lagertank vorgesehen, in dem der Wasserstoff flüssig oder gasförmig bei einem niedrigeren Druck, als es dem Betriebsdruck des Druckbehälters bzw. den Betriebsdrücken der Druckbehälter entspricht, gespeichert und aus dem der Wasserstoff zwecks Wiederbefüllung des Druckbehälters oder der Druckbehälter entnommen wird. In diesem Lagertank wird Wasserstoff in einer vielfachen Menge der Kapazität eines Druckbehälters bevorratet. Der oder die Druckbehälter wird/werden in regelmäßigen Zeitabständen oder unmittelbar vor einem Füllvorgang mittels eines Kompressors aus dem Lagertank gefüllt. Dadurch kann der Druckbehälter bzw. können die Druckbehälter vergleichsweise klein und damit kostengünstig ausgeführt werden.
  • Alternativ oder ergänzend zur vorgenannten Ausgestaltung kann das Druckspeichersystem auch an eine Wasserstoffleitung angeschlossen sein, aus der der oder die Druckbehälter bei Bedarf unter Zuhilfenahme eines Kompressors befüllt werden kann/können.
  • Die Aufgabe der Erfindung wird auch durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 6 gelöst.
  • Ein Verfahren zum Betanken eines Fahrzeugtanks mit komprimiertem, gasförmigen Wasserstoff, bei dem gasförmiger Wasserstoff unter Druck in einem Druckspeichersystem gespeichert und zwecks Befüllung eines Fahrzeugstanks einer Zapfsäule zugeführt wird, ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Teilstrom des der Zapfsäule zugeführten Wasserstoffs einer Kühleinrichtung zugeführt, dort im indirekten thermischen Kontakt mit einem kryogenen Medium gekühlt, anschließend mit einem zweiten, ungekühlten Teilstrom zusammengeführt und der zusammengeführte Strom der Zapfsäule zugeführt wird, wobei das Mengenverhältnis zwischen erstem und zweitem Teilstrom von einer Regeleinrichtung in Abhängigkeit von einer gemessenen Temperatur geregelt wird.
  • Aus dem Druckspeichersystem, bei dem es sich bevorzugt um ein Druckspeichersystem der zuvor beschriebenen Art handelt, wird also Wasserstoff in zwei Teilströmen der Zapfsäule zugeführt. Während der zweite Teilstrom beispielsweise bei Umgebungstemperatur vorliegt, wird der erste Teilstrom durch den Kontakt mit dem kryogenen Medium auf eine Temperatur von bevorzugt zwischen minus 80°C und minus 160°C gekühlt. Beim Zusammenführen beider Teilströme kann durch entsprechende Regulierung der Mengenströme die Temperatur des insgesamt dem Speichertank zugeführten Wasserstoffs sehr genau festgelegt werden. Insbesondere können so die Anforderungen der SAE J2601 leicht eingehalten werden. Gemessen wird die Temperatur bevorzugt am Ausgang der Zapfsäule oder in einer die Strömungsverbindung zum Fahrzeugtank herstellenden Füllpistole, damit der gemessene Wert die Temperatur des Wasserstoffs beim Eintritt in den Fahrzeugtank möglichst genau abbildet.
  • Die Erfindung ermöglicht ein Betankungssystem mit geringen Installations- und Wartungskosten, wobei eine Erweiterung bei steigendem Bedarf an gasförmigem Medium einfach zu realisieren ist. Da die Kälteleistung sofort zur Verfügung steht und eine große Menge an Kälteenergie in Form des kryogenen Kältemittels vorrätig ist, ermöglicht die Erfindung eine schnelle Betankung und eine Mehrzahl an rasch aufeinanderfolgenden Tankvorgängen.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich besonders für Wasserstofftankstellen mit geringem oder moderatem Wasserstoffdurchsatz von beispielsweise unter 300kg/Tag. Beispielsweise eignet sie sich für die Betankung von Arbeitsfahrzeugen, wie beispielsweise Flurförderer, an einem Logistikstandort, für kleinere Busflotten mit bis zu 10 Fahrzeugen oder für kleinere regionale Eisenbahnnetze, die mit wasserstoffbetriebenen Fahrzeugen bedient werden.
  • Anhand der Zeichnung soll ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert werden.
  • Die einzige Zeichnung (1) zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Betanken eines Fahrzeugtanks mit Wasserstoff.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 weist ein Druckspeichersystem 2 zum Speichern von gasförmigem Wasserstoff unter Druck auf. Im hier gezeigten Ausführungsbeispiel umfasst das Druckspeichersystem 2 drei Druckbehälter 3, 4, 5, in denen Wasserstoff bei unterschiedlichen Drücken gelagert wird. Beispielsweise handelt es sich beim Druckbehälter 3 um einen Hochdruckbehälter, in dem Wasserstoff bei 700 bar oder mehr bevorratet wird, beim Druckbehälter 4 um einen Mitteldruckbehälter, in dem Wasserstoff bei einem Druck zwischen 450 bar und 500 bar bevorratet wird, und beim Druckbehälter 5 um einen Niederdruckbehälter zum Speichern von Wasserstoff bei einem Druck zwischen 20 bar und 200 bar. Im Übrigen kann das Druckspeichersystem 2 mehr oder weniger Druckbehälter als hier gezeigt aufweisen. Zudem ist der Begriff „Druckbehälter“ hier sehr allgemein zu verstehen und umfasst jeden Speichertyp, aus der gasförmiger Wasserstoff beim entsprechenden Druck entnommen werden kann. Beispielsweise handelt es sich bei den Druckbehältern 3, 4, 5 jeweils um einen einzelnen Druckspeicher oder um eine Mehrzahl auf gekoppelter Behälter, wie etwa ein Druckgasflaschenbündel.
  • Weiterhin können die Druckbehälter 3, 4, 5 in hier nicht gezeigter Weise über eine Verdampfungseinheit mit einem Behälter für flüssigen Wasserstoff strömungsverbunden sein, oder es kann, ebenfalls hier nicht gezeigt, eine Strömungsverbindung zu einer Wasserstoffleitung (Pipeline) bestehen, wobei ein Druckaufbausystem den der Wasserstoffleitung oder dem Flüssigbehälter entnommenen Wasserstoff komprimiert und so den Betriebsdruck in den jeweiligen Druckbehältern 3, 4, 5 herstellt.
  • Vom Druckspeichersystem 2 führt eine Druckgasleitung 6 zu einer Zapfsäule 7. Die Zapfsäule 7 ist mit einem Füllschlauch 8 ausgestattet, der in an sich bekannter Weise über eine Füllpistole 9 zum Verbinden mit einem Fahrzeugtank 10 eines Fahrzeugs 11 verfügt. Beim Fahrzeug 11 handelt es sich im hier gezeigten Ausführungsbeispiel um ein Kraftfahrzeug; es kann sich jedoch beispielsweise auch um ein Schienenfahrzeug, ein Flugzeug oder um ein Schiff handeln.
  • Die Druckgasleitung 6 verzweigt sich stromab zum Druckspeichersystem 2 in zwei Teilleitungen 12, 13, die sich stromauf zur Zapfsäule 7 an einem Leitungsabschnitt 14 wieder vereinen. In der Teilleitung 12 ist ein Wärmetauscher 15 zur indirekten Kühlung des durch die Teilleitung 12 geführten Wasserstoffs angeordnet. Zur Kühlung des Wasserstoffs im Wärmetauscher 15 dient dabei ein kryogenes Kühlmedium, beispielsweise flüssiger Stickstoff, der in einem Vorratstank 16 gespeichert und über eine Leitung 17 zum Wärmetauscher 15 geführt wird. Das im Wärmetauscher 15 erwärmte Kühlmedium wird über eine Leitung 18 abgeführt und in die Atmosphäre entlassen oder einer anderweitigen Verwendung zugeführt.
  • Im Übrigen kann anstelle der hier gezeigten Ausführungsform der Wasserstoff auch in anderer Weise gekühlt werden, beispielsweise mit einer konventionellen Kältemaschine oder mit einem anderen kryogenen Medium als Kühlmedium.
  • Im Betrieb der Vorrichtung 1 wird die Füllpistole 9 an einen zu befüllenden Fahrzeugtank 10 angeschlossen. An der Zapfsäule 7 werden die Daten der Befüllung (Gesamtmenge und Druck des einzufüllenden Wasserstoffs) eingegeben. Mittels hier nicht gezeigter Sensoren können darüber hinaus weitere für den Füllvorgang erforderliche und/oder zweckmäßige Informationen automatisch erfasst werden, beispielsweise der Typ, der aktuelle Füllstand, das Volumen und/oder der maximale Fülldruck des Fahrzeugtanks 10 und/oder das Bestehen einer sicheren und gasdichten Verbindung zwischen Füllpistole 9 und Fahrzeugtank 10.
  • Die manuell eingegebenen und/oder automatisch erfassten Informationen werden einer Steuereinheit 20 übermittelt. In Abhängigkeit von den eingegebenen und/oder erfassten Informationen ergeht von der Steuereinheit 20 nach einem vorgegebenen Programm ein Steuerbefehl zur Abgabe von Wasserstoff aus den Druckbehältern 3, 4, 5. Zu diesem Zweck steht die Steuereinheit mit Ventilen 19a, 19b, 19c an den Ausgängen der Druckbehälter 3 ,4 5 sowie mit einem Drucksensor 21 im Leitungsabschnitt 14 in Datenverbindung. Während der Befüllung ermittelt die Steuereinheit 20 den jeweils optimalen Druckwert im Leitungsabschnitt 14 bzw. dem Füllschlauch 8 und sorgt automatisch dafür, dass das entsprechende Ventil 19a, 19b, 19c geöffnet oder geschlossen wird. Auf diese Weise kann insbesondere die Abfolge der Zuführung von komprimiertem Gas aus den Druckbehältern 3, 4, 5 in den Fahrzeugtank 10 mit einem minimalen Zeit- und Energieaufwand geregelt werden.
  • Um die Temperatur des Wasserstoffs beim Eintritt in den Fahrzeugtank 10 auf einen vorgegebenen Wert zu halten, findet eine kontinuierliche Temperaturregelung statt. Dazu wird die Temperatur des Wasserstoffs im Leitungsabschnitt 14 an einem Temperatursensor 22 ermittelt und sodann in Abhängigkeit von einer Solltemperatur das Verhältnis der durch die Teilleitungen 12, 13 geführten Wasserstoff-Teilströme durch Ansteuern von Ventilen 23, 24 in den Teilleitungen 12, 13 eingestellt. Der Temperatursensor 22 ist im hier gezeigten Ausführungsbeispiel im Leitungsabschnitt 14 angeordnet. In diesem Fall berechnet die Steuereinheit 20 aus dem gemessenen Temperaturwert die Temperatur beim Eintritt des Wasserstoffs in den Fahrzeugtank 10 nach einem vorgegebenen Programm. Der Temperatursensor 22 kann jedoch auch stromab zur Zapfsäule 7, etwa im Bereich der Füllpistole 9 angeordnet sein, und so die Temperatur des Wasserstoffs beim Eintritt in den Fahrzeugtank 10 direkt messen.
  • Beispielsweise weist die Temperatur des durch die Leitung 12 geführten Wasserstoffs am Austritt aus dem Wärmetauscher 15 einen Wert zwischen minus 80°C und minus 160°C auf, während die Temperatur des durch die Leitung 13 geführten Wasserstoffs bei Umgebungstemperatur oder darüber liegt. Das Verhältnis der beiden durch die Teilleitungen 12, 13 geführten Mengenströme wird anschließend so eingestellt, dass die Temperatur des Wasserstoffs beim Eintritt in den Fahrzeugtank 10 beispielsweise einen vom Betankungsprotokoll SAE J2601 geforderten Sollwert zwischen minus 33°C bis minus 40°C erreicht. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass die Temperatur des dem Fahrzeugtank 10 zugeführten Wasserstoffs zuverlässig die geforderte Solltemperatur aufweist.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Vorrichtung
    2
    Druckspeichersystem
    3
    Druckbehälter
    4
    Druckbehälter
    5
    Druckbehälter
    6
    Druckgasleitung
    7
    Zapfsäule
    8
    Füllschlauch
    9
    Füllpistole
    10
    Fahrzeugtank
    11
    Fahrzeug
    12
    Teilleitung
    13
    Teilleitung
    14
    Leitungsabschnitt
    15
    Wärmetauscher
    16
    Vorratstank
    17
    Leitung
    18
    Leitung
    19a, 19b, 19c
    Ventil
    20
    Steuereinheit
    21
    Drucksensor
    22
    Temperatursensor
    23
    Ventil
    24
    Ventil

Claims (6)

  1. Vorrichtung zum Betanken eines Fahrzeugtanks mit komprimiertem, gasförmigen Wasserstoff, mit einem Druckspeichersystem (2) zum Lagern von komprimiertem gasförmigen Wasserstoff, einer Zapfsäule (7), die mit einer Füllleitung (8) samt Füllpistole (9) zum Herstellen einer Strömungsverbindung mit einem zu befüllenden Fahrzeugtank (10) ausgerüstet ist, einer ersten, eine Kühleinrichtung (15) durchlaufende Teilleitung (12) zum Fördern eines ersten Teilstroms an Wasserstoff aus dem Druckspeichersystem (2) zur Zapfsäule (7), einer zweiten Teilleitung (13) zum Fördern eines zweiten Teilstroms an Wasserstoff aus dem Druckspeichersystem (2) zur Zapfsäule (7), und eine Regeleinrichtung (20) zum Regeln des Mengenverhältnisses zwischen erstem und zweitem Teilstrom in Abhängigkeit von einer Temperatur des dem Fahrzeugtank (10) zugeführten Wasserstoffs.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinrichtung (15) einen mit einem kryogenen Medium in Wärmeverbindung stehenden Wärmetauscher umfasst.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckspeichersystem (2) mehrere Druckbehälter (3, 4, 5) aufweist, in denen der Wasserstoff bei unterschiedlichen Drücken speicherbar ist.
  4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Druckspeichersystem (2) einen Lagertank vorgeschaltet ist, in dem der Wasserstoff im verflüssigten Zustand und/oder bei einem niedrigeren Druck als im Druckbehälter bzw. in den Druckbehältern (3, 4, 5) gespeichert wird.
  5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckspeichersystem (2) an eine Wasserstoffleitung angeschlossen ist.
  6. Verfahren zum Betanken eines Fahrzeugtanks mit komprimiertem, gasförmigen Wasserstoff, bei dem gasförmiger Wasserstoff unter Druck in einem Druckspeichersystem (2) gespeichert und zwecks Befüllung eines Fahrzeugstanks (10) einer Zapfsäule (7) zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Teilstrom des der Zapfsäule (7) zugeführten Wasserstoffs einer Kühleinrichtung (15) zugeführt, dort in Kontakt mit einem kryogenen Medium gekühlt und anschließend zusammen mit einem zweiten, ungekühlten Teilstrom der Zapfsäule (7) zugeführt wird, wobei das Mengenverhältnis zwischen erstem und zweitem Teilstrom in Abhängigkeit von einer gemessenen Temperatur geregelt wird.
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