EP4459171A1 - Gasüberführungseinheit und betreffendes betriebsverfahren - Google Patents

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EP4459171A1
EP4459171A1 EP23171109.4A EP23171109A EP4459171A1 EP 4459171 A1 EP4459171 A1 EP 4459171A1 EP 23171109 A EP23171109 A EP 23171109A EP 4459171 A1 EP4459171 A1 EP 4459171A1
Authority
EP
European Patent Office
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gas
transfer unit
mobile
connection
fluid line
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP23171109.4A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Stefan Geieregger
Julia LIPIN
Lukas TOBEINER
Marian Hieke
Maik Hansen
Esmaeil Esmaeili
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Gp Joule Hydrogen GmbH
Original Assignee
Gp Joule Hydrogen GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Gp Joule Hydrogen GmbH filed Critical Gp Joule Hydrogen GmbH
Priority to EP23171109.4A priority Critical patent/EP4459171A1/de
Priority to EP23220040.2A priority patent/EP4459172B1/de
Publication of EP4459171A1 publication Critical patent/EP4459171A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • F17C2270/0134—Applications for fluid transport or storage placed above the ground
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Definitions

  • the invention relates to a gas transfer unit for transferring gas between a gas supply and/or removal system and a mobile gas storage device, with a main fluid line, a valve arranged in the main fluid line, which is designed to selectively release or block a fluid flow through the main fluid line, a first connection unit fluidly connected to the main fluid line for fluidly connecting the gas transfer unit to a mobile gas storage device, in particular a gas transport trailer, a second connection unit connected to the main fluid line for fluidly connecting the gas transfer unit to a gas supply and/or removal system, and a control device, which is designed to control a transfer process of gas between the mobile gas storage device and the gas supply and/or removal system by controlling the valve.
  • Such gas transfer units are used, for example, to load and unload mobile gas storage facilities, in particular so-called gas transport trailers.
  • the gas to be transferred is preferably hydrogen.
  • Gas transfer units in question are often used adjacent to electrolysis facilities, in which hydrogen is generated using electrical current, in order to transfer the hydrogen produced to gas transport trailers or hydrogen transport trailers.
  • such a gas transfer unit can also be used to transport gas, for example hydrogen, and then supply it to an end user, such as a vehicle, or to feed the hydrogen into a pipeline network
  • the invention was based on the object of developing a gas transfer unit of the type described at the outset in such a way that the disadvantages found in the prior art are eliminated as far as possible.
  • a gas transfer unit was to be specified that has a high degree of compatibility with a large number of gas transport trailers and also requires less operating effort.
  • the object is achieved in a gas transfer unit of the type mentioned at the outset in a first aspect in that the first connection unit has at least one first gas connection for a first target operating pressure and a second gas connection for a second target operating pressure deviating from the first target operating pressure, wherein the connections are designed to be fluidically connected to a mobile gas storage device which has the respective target operating pressure.
  • the invention makes use of the knowledge that by providing at least two gas connections, each set up for a specific target operating pressure, compatibility of the gas transfer unit for gas transport trailers with different pressure levels can be created, also referred to as pressure levels. According to the invention, at least two such pressure levels are present.
  • the gas transfer unit is further developed in that it has at least one third or further gas connections, each of which is set up to be operated with a specific target operating pressure or target operating pressure range.
  • the third gas connection can have a target operating pressure that differs from the target operating pressures of the first two gas connections.
  • the gas transfer unit can be made compatible with a wide range of trailer operating pressures.
  • This means that the gas transfer unit as a whole is compatible with a wide range of gas transport trailers without operators and customers having to pay particular attention to pressure compatibility between the gas transfer unit and the gas transport trailer.
  • the gas transfer unit can be configured for the pressure standards that are common today. Furthermore, future target operating pressure standards for gas transport trailers can also be mapped by adapting the configuration.
  • essential components of a pressure stage are designed for pressures that are significantly higher than the maximum expected actual operating pressures. These components can therefore be used universally.
  • Adaptation to the desired pressure stage is then preferably carried out by adapting a pressure transmitter arranged in the pressure stage to the respective target operating pressure.
  • the multiple gas connections also make it possible for multiple gas transport trailers to be connected to the gas transfer unit at the same time.
  • two gas transport trailers can be connected at the same time.
  • more than two gas connections are provided, to which a corresponding number of gas transport trailers can be connected.
  • the gas transfer unit is preferably designed to be modular in terms of its connection configuration.
  • each gas connection is assigned a pressure sensor, which allows automatic detection of whether the pressure of a connected mobile gas storage device corresponds to the respective target operating pressure of the respective connection.
  • the gas transfer unit is preferably designed as a stand-alone solution.
  • a safety valve is assigned to at least one of the gas connections.
  • control device is further configured to communicate with a control device of a connected mobile gas storage device and to control and/or be controlled by the mobile gas storage unit.
  • This enables the control device of the gas transfer unit to control the gas transfer in communication with the connected mobile gas storage unit.
  • essential parameters required for loading or unloading can be automatically exchanged between the mobile gas storage unit and the gas transfer unit.
  • the loading or unloading process itself i.e. for example the opening of the corresponding valves, can also be automated through communication between the gas transfer unit and the mobile gas storage unit.
  • the mobile gas storage unit is set up to control individual functions of the gas transfer unit. This relieves the operator of the need to manually set a large number of parameters.
  • the gas transfer unit is therefore characterized by a high degree of compatibility and accessibility. At the same time, the potential for errors is reduced to a minimum through the greatest possible automation and compatibility.
  • the gas transfer unit is equipped with an intelligent control system that controls the gas transfer either completely independently or by communicating with the connected gas technology systems. The overflow is controlled based on the operating parameters, the system status and the trailer status, and the controllable valves are switched accordingly by the control system.
  • the filled hydrogen can be billed using a suitable measuring device.
  • the invention is further developed in that the first connection is assigned a first valve which is designed to release or block the first connection, and the second connection is assigned a second valve which is designed to release or block the second connection, the valves being controlled by the control device in such a way that they are only released when a mobile gas storage device with the corresponding target operating pressure is connected to the respective connection. In this way, the risk of incorrect operation is further reduced. Loading or unloading of the mobile gas storage device is only possible when a corresponding mobile gas storage device with the correct target operating pressure is connected to the connection provided for this purpose. This increases the overall safety of the system and reduces possible sources of error or relieves the operator.
  • the valves are preferably designed as pneumatic or magnetic valves. In the case of pneumatic valves, pressure is preferably provided internally by a compressor or externally by additionally connecting a gas pressure bottle or an external compressed air compressor.
  • the gas transfer unit has at least one storage section which is fluidically connected to the main fluid line and which is designed to provide gas for flushing the main fluid line, the storage section having at least one receiving container for receiving and storing gas.
  • the gas transfer unit provides an integrated option for carrying out so-called pressure swing flushing of the gas lines.
  • the pressure swing flushing of the gas lines which is to be carried out after the trailer and technical peripherals have been connected, is carried out fully automatically by the control system.
  • the gas transfer unit has a gas analysis sensor unit which is fluidically connected to the main fluid line and which is designed to carry out a gas quality analysis of the transferred gas, in particular to sense at least one, several or all of the following gas properties of the transferred gas: residual gas moisture, hydrocarbons, COx, carbon monoxide, carbon dioxide, nitrogen, oxygen, in particular wherein the gas analysis sensor unit is designed to generate a gas property data set, in particular a certificate, based on the sensed gas properties.
  • a gas property data set in particular a certificate
  • At least one, several or all of the following sensors are connected to the main fluid line: mass flow sensor, temperature sensor, pressure sensor, wherein the sensors are designed to generate a corresponding measurement signal and wherein the sensors are connected to the control device in a data-conducting manner, in particular via a fieldbus system, wherein the measurement signals of the sensors are linked in particular to the gas property data set.
  • the sensors enable a further analysis of essential process parameters, such as mass flow, temperature or pressure.
  • a discharged or received gas mass flow can also be determined and processed directly for billing to the customer. It is also possible to specify a gas mass to be transferred in advance via a so-called early gas requirement notification.
  • the billing itself can be done digitally or, if required, via a built-in printer directly on the system.
  • control device has a data interface which is set up to communicate with a network, in particular a wireless network, and wherein the data interface is set up in particular to transmit the following data to the network: gas property data set, in particular certificate, and/or measurement signals from the sensors.
  • gas property data set in particular certificate
  • measurement signals from the sensors.
  • the relevant functionalities have proven to be useful for monitoring the gas transfer unit, for example on the basis of a data network or a cloud.
  • gas transport trailer drives to several customers during a single trip, the gas requirement can be registered in advance and the loading or removal process can be coordinated accordingly. In this way, available gas can be distributed optimally.
  • the main fluid line preferably also has at least one of the following: controlled valve, which is designed to release the main fluid line and to block it as part of a safety shutdown, manual valve, which is designed to manually block the main fluid line, relief valve, which is connected to the control device in a data-conducting manner and has a downstream chimney system, wherein the chimney system in particular has a throttle downstream of the relief valve and an outlet chimney.
  • the gas transfer unit also has at least one of the following: compressed air connection, power connection, emergency stop switch.
  • the compressed air connection is used to provide compressed air, which is used in particular to actuate valves.
  • the power connection is used to supply power to the control device and to electrically operated valves.
  • the emergency stop switch is provided, in particular on an outside of the gas transfer unit, wherein actuation of the emergency stop switch immediately aborts all processes and transfers the system to a safe state.
  • the gas transfer unit further comprises a human-machine interface which is designed to provide the following functions: registration and identification of a mobile gas storage unit, starting and monitoring a filling or discharging process, display of fault messages and log files, Configuring the gas transfer unit.
  • the gas transfer unit is preferably housed in a housing.
  • the gas transfer unit preferably has an operating terminal as a human-machine interface. This enables the trailer driver to log in, identify the trailer and start and track the filling or unloading process, allows maintenance to display error messages and log files, and allows the operator to make basic settings. For example, the operating mode of the intelligent control system can be adapted to the needs of the operator. Furthermore, the operator is shown the steps to be carried out on the terminal.
  • the invention has been described above with reference to a gas transfer unit.
  • the invention relates to a device for the regenerative generation of electrical energy, in particular a wind and/or solar park, which is connected to an electrical supply network, with an energy generation means, in particular a wind turbine and/or a photovoltaic system, an electrolysis device for generating hydrogen from the generated electrical energy, and a gas transfer unit according to one of the above embodiments, wherein the gas transfer unit is fluidly connected to the electrolysis device and is designed to transfer generated hydrogen to a mobile gas storage facility.
  • the device for the regenerative generation of electrical energy makes use of the knowledge that the electrical energy, which is generated for example by means of wind turbines or photovoltaic systems, can on the one hand be fed directly into an electrical supply network, but on the other hand, depending on the application, can be transformed into hydrogen by means of an electrolysis device, which can then be transferred to a mobile gas storage facility by means of the gas transfer unit.
  • the invention is further developed in that the device has a fuel cell fluidically connected to the gas transfer unit for generating electrical energy from hydrogen, wherein the gas transfer unit is set up and designed to transfer gas, in particular hydrogen, into a connected mobile gas storage unit, in particular when the electrical energy generated by the energy generation means is not to be fed directly into the supply network, and/or to remove gas, in particular hydrogen, from the connected mobile gas storage unit and to convert it into electricity by means of the fuel cell when there is a corresponding feed-in requirement on the part of the supply network.
  • the gas transfer unit can be used to control a buffer storage function.
  • Connected gas storage units can thus be used as mobile buffer storage units. If there is no immediate need to feed electrical energy into the supply network, electrical energy can be converted into hydrogen using electrolysis and this can be fed to the connected mobile gas storage units, so that the mobile gas storage units are used as temporary intermediate storage units or buffers and the need for permanently installed storage units on site is reduced. If there is a feed-in requirement on the supply network side and hydrogen is stored in the mobile gas storage unit(s), the hydrogen can be removed and converted into electricity, so that the electrical energy is fed into the electrical supply network.
  • the device also makes use of the same advantages and preferred embodiments as the gas transfer unit according to the invention and vice versa.
  • the invention relates to a method for operating a gas transfer unit, in particular a gas transfer unit according to one of the above embodiments, with the steps: connecting a mobile gas storage unit, in particular a gas transport trailer, to the gas transfer unit, establishing a data connection between the gas transfer unit and the mobile gas storage unit, transferring gas to or from the mobile gas storage unit, in particular wherein during the gas transfer data is exchanged between the gas transfer unit and the mobile gas storage unit to control the gas transfer.
  • the method makes use of the same advantages and preferred embodiments as the gas transfer unit according to the invention and the device according to the invention and vice versa. In this regard, reference is made to the above statements and their content is included here.
  • the method is further developed in that it comprises at least one, in particular all of the following steps before transferring gas to or from the mobile gas storage unit: registering and identifying the mobile gas storage unit, identifying a target operating pressure of the connected mobile gas storage unit, carrying out a leak test after establishing the connection of the mobile gas storage unit to the gas transfer unit, carrying out a flushing of the main fluid line, in particular carrying out a pressure swing flushing.
  • the following steps can be carried out to prepare for gas transfer:
  • the trailer driver parks the trailer and logs on to the operating terminal.
  • the trailer driver follows the instructions on the operating terminal.
  • the trailer is earthed and the gas connection is confirmed. Communication is then connected and confirmed.
  • the bypass opens and the pressure increases until the pressure is equalized.
  • a leak test is then carried out and confirmed by the operator.
  • a pressure change flush is carried out and the gas transfer is then started by the intelligent control system.
  • the gas storage device is operated as a gas buffer storage device, wherein the supply of gas, in particular hydrogen, to the connected mobile gas storage device and/or the removal of gas, in particular hydrogen, from the connected mobile gas storage device takes place depending on a feed-in requirement of the connected supply network, wherein gas, in particular hydrogen, is transferred to a connected mobile gas storage device if the electrical energy generated by the energy generation means is not to be completely fed into the supply network, and/or gas, in particular hydrogen, is removed from the connected mobile gas storage device and converted into electricity by means of the fuel cell if there is a corresponding feed-in requirement on the part of the supply network.
  • the electrical supply network does not fully require the electrical energy produced, it should be converted into hydrogen and then temporarily stored in the connected mobile gas storage facilities.
  • the temporarily stored hydrogen can be converted into electricity.
  • the invention relates to the use of a gas transfer unit according to one of the above embodiments, to which a mobile gas storage unit is connected, as a gas buffer storage unit.
  • a gas transfer unit according to one of the above embodiments, to which a mobile gas storage unit is connected, as a gas buffer storage unit.
  • the use makes use of the same advantages and preferred embodiments as the gas transfer unit according to the invention, the device according to the invention for the regenerative generation of electrical energy and the method according to the invention and vice versa. To avoid repetition, reference is made in this regard to the above statements.
  • Fig. 1 shows a block diagram of a gas transfer unit 2 for transferring gas between a gas supply and/or consumption system 4 and a mobile gas storage facility 6, cf. Fig. 2 .
  • the gas transfer unit 2 has a main fluid line 8.
  • the gas transfer unit 2 also has a ramp regulator (controlled pressure regulator) 10 arranged in the main fluid line 8.
  • At least one valve 40 is also arranged in the main fluid line, which is designed to selectively release or block a fluid flow through the main fluid line 8.
  • Also fluidly connected to the main fluid line 8 is a first connection unit 12 for fluidly connecting the gas transfer unit 2 to a mobile gas storage device 6, in particular a gas transport trailer 6.
  • the gas transfer unit 2 also has a second connection unit 14 connected to the main fluid line 8 for fluidly connecting the gas transfer unit 2 to a gas supply and/or removal system 4. Furthermore, the gas transfer unit 2 has a control unit 16, which is designed to control a transfer process of gas between the mobile gas storage unit 6 and the gas supply and/or removal system 4 by controlling the ramp controller 10. In addition, the control can also be carried out via the valves 10, 22, 29 and 40.
  • the first connection unit 12 has a first gas connection 18 for a first target operating pressure p soll,1 and a second gas connection 19 for a second target operating pressure p soll,2 that differs from the first target operating pressure p soll,1 . Furthermore, a third gas connection 27 is provided, which is also designed for a specific target operating pressure p soll .
  • the connections 18, 19, 27 are designed to be fluidically connected to a mobile gas storage device 6, which has the respective target operating pressure p target .
  • Each of the connections 18, 19, 27 represents the entrance to a so-called pressure stage. Downstream of the respective gas connection 18, 19, 27 there is a relief valve 23, which is connected to a chimney system 46 for venting.
  • a safety valve 25 is connected to the respective gas connection 18, 19, 27, which is also connected to the chimney system 46.
  • each gas connection 18, 19, 27 is assigned a pressure sensor 21.
  • a valve 20, 22, 29 provides a fluid-conducting connection between the respective gas connection 18, 19, 27 and the main fluid line 8. The valves 20, 22, 29 are connected to the control device and are controlled by it in such a way that they are only released when a mobile gas storage device 6 of the corresponding target operating pressure p target is connected to the respective connection 18, 19, 27.
  • the coupling process of the gas transfer unit 2 is illustrated below using an example. If, for example, a mobile gas storage unit is connected to the third gas connection 27, the third valve 29 initially remains closed. By connecting using the communication cable, the mobile gas storage unit 6 communicates with the gas transfer unit 2. This detects the respective pressure level, gives an optical signal for the correct connection and, after confirmation using a button/HMI, the assigned valves are controlled. A leak test is then carried out; this is carried out by taking gas from the storage section 24.
  • the valves 40 in the storage section 24, the ramp controller 10, the valve 40 in the main fluid line and the respective section valve, here for example valve 29, open and the connection can be pressurized. When this has happened, the pressure is monitored by the pressure transmitter 21. When the leak has been checked, the pressure swing flushing starts.
  • the so-called pressure swing flushing can be carried out either by the mobile gas storage 6 or by the gas transfer unit 2. If the pressure swing flushing of the connecting hose, which was connected to the connection 27 (in Figure 1 not shown) through the gas transfer unit 2, first the valves 29 in the section, valve 40 in the main fluid line 8 and valve 40 in the storage section 24 are opened. This allows the line to be pressurized up to the mobile gas storage 6. Then the valve 40 of the main fluid line 8 closes and the relief valve 44 opens and relieves the pressurized line system up to the mobile gas storage 6. This process is repeated 3-6 times. When this process, the so-called pressure swing flushing, is completed, the system is ready for further use (removal or filling) of the mobile gas storage 6. The respective state in the described process is visualized by an optical signal.
  • a consumer interface 35 is also connected to the main fluid line 8.
  • a check valve 50 is provided between the main fluid line 8 and the consumer interface 35, as well as a controlled valve 40 downstream of the check valve 50.
  • a mass flow sensor 32 is also provided between the controlled valve 40 and the consumer interface 35, as well as a pressure sensor 36.
  • a temperature sensor 34 is directly connected to the main fluid line 8 in a fluid-conducting manner.
  • the main line 8 can be connected to the chimney system 46 via a relief valve 44.
  • a check valve is also provided, as well as a controlled valve 40 and a further relief valve 44. This configuration makes it possible to connect the main fluid line 8 to the chimney system 46 in certain areas in order to be able to carry out a so-called pressure swing flush in the main fluid line 8.
  • a pressure sensor 36 is connected to the main fluid line 8.
  • a manual valve 42 is arranged between the pressure sensor 36 and the main fluid line 8 in order to block or release the fluid connection to the pressure sensor 36.
  • the ramp regulator 10 is in this case a compressed air-controlled valve, wherein the compressed air supply to the ramp regulator 10 is controlled by means of a control valve 41.
  • a safety valve 43 is connected to the main fluid line 8, which in turn is connected to the chimney system 46 on the outlet side.
  • the main fluid line 8 also has an arrangement of parallel-connected controlled valves 40, which are arranged adjacent to a gas analysis sensor unit 28 and a mass flow sensor 32 and a pressure sensor 36.
  • the gas analysis sensor unit 28 is designed to carry out a gas quality analysis of the transferred gas, in particular to sense at least one, several or all of the following gas properties of the transferred gas: residual gas moisture, hydrocarbons, COx, carbon monoxide, carbon dioxide, nitrogen, oxygen, wherein the gas analysis sensor unit 28 is designed to generate a gas property data set 30 in the form of a certificate 30 on the basis of the sensed gas properties.
  • the sensors 32, 34 and 36 are also designed to generate a corresponding measurement signal to generate, wherein the sensors 32, 34, 36 are connected to the control device 16 in a data-conducting manner and wherein the measurement signals of the sensors 32, 34, 36 can be linked to the gas property data set 30.
  • Adjacent to the gas analysis sensor unit 28, a further safety valve 43 is provided, which is also connected to the chimney system 46.
  • the gas transfer unit 2 has a storage section 24 connected to the main fluid line 8.
  • the storage section 24 is designed to provide gas for flushing the main fluid line 8.
  • the storage section 24 has a receiving container 26 for receiving and storing gas.
  • the receiving container 26 is connected to the main fluid line 8 via a controlled valve 40 and a manual valve 42.
  • the receiving container 26 is also fluidically connected to a pressure sensor 36, which is connected to both the receiving container 26 and the controlled valve 40 via a manual valve 42.
  • the receiving container 26 is also connected to a relief valve 44 and a safety valve 25. Both the relief valve 44 and the safety valve 25 are connected to the chimney system 46.
  • the fluid stored in the receiving container 26 can be supplied to the main fluid line 8 for backflushing the main fluid line 8.
  • sections of the main fluid line 8 can be opened or closed by the corresponding valves 40 and the ramp controller 10 and the backflushed gas can be released via the corresponding relief valves 44 in the direction of the chimney system 46.
  • a manual valve 42 is arranged adjacent to the gas supply and/or consumption system 4, which enables the main fluid line 8 to be shut off manually.
  • further manual valves 42 are arranged adjacent to the manual valve 42, which form a so-called double block & bleed configuration, and one of the manual valves 42 is also connected to the chimney system 46.
  • the control unit 16 is designed to communicate with a control device of a connected mobile gas storage unit 6 (cf. Fig. 2 ) and to control the mobile gas storage 6 and/or to be controlled by the mobile gas storage 6.
  • the control device 16 further comprises a data interface 38 which is designed to communicate with a network, in particular a wireless network 39, wherein the data interface 38 is designed in particular to transmit the following data to the network 39: gas property data set 30, in particular certificate 30, and/or measurement signals from the sensors 28, 32, 34, 36.
  • the chimney system 46 has an outlet chimney 52 for releasing fluids into the atmosphere.
  • the gas transfer unit 2 has a compressed air connection 54 for supplying compressed air.
  • the gas transfer unit 2 has a power connection 56 for supplying electrical energy.
  • the gas transfer unit 2 also has an emergency stop switch 58 for deactivating the gas transfer.
  • a human-machine interface 60 is also arranged on the gas transfer unit 2.
  • the human-machine interface 60 is set up to provide the following functions: registering and identifying a mobile gas storage unit 6, starting and monitoring a filling or discharging process, displaying error messages and log files, configuring the gas transfer unit 2.
  • the wireless network 39 is set up to communicate with a cloud 45.
  • the gas transfer unit 2 has a transfer plug 62 which has a discharge 64.
  • Check valves 50 are arranged in the area of the main fluid line 8. These also support the pressure swing flushing of the main fluid line 8 in certain areas.
  • Fig. 2 shows a device 100 for the regenerative generation of electrical energy.
  • the device 100 is designed in particular as a wind and/or solar park 100.
  • the device 100 for the regenerative generation of electrical energy is connected to an electrical supply network 102.
  • the device 100 has an energy generation means 104, which is designed in particular as a wind energy plant or wind park and/or photovoltaic system 104.
  • the device 100 also has an electrolysis device 106 for generating hydrogen from the generated electrical energy and a gas transfer unit 2, which in particular as in Fig. 1 shown.
  • the gas transfer unit 2 is fluidically connected to the electrolysis device 106 and is designed to transfer the hydrogen produced into a mobile gas storage device 6.
  • two mobile gas storage units 6 are connected to the gas transfer unit 2.
  • a fuel cell 108 is also connected to the gas transfer unit 2 in a fluid-conducting manner.
  • the fuel cell 108 is designed to generate electrical energy from hydrogen, wherein the gas transfer unit 2 is designed and constructed to transfer gas, in particular hydrogen, into one or both of the connected mobile gas storage units 6. This takes place in particular when further feeding in of electrical energy is not desired on the part of the electrical supply network 102.
  • the gas transfer unit 2 is also designed to take hydrogen from the connected mobile gas storage unit 6 and to convert it into electricity using the fuel cell 108 if hydrogen is available for this purpose and there is a need for feeding in on the part of the supply network 102.
  • Fig. 3 shows an example of a method 200 according to the invention for operating a gas transfer unit 2, which in particular as in Fig. 1 shown.
  • the method comprises the steps of: connecting 202 a mobile gas storage unit 6, in particular a gas transport trailer 6, to the gas transfer unit 2, establishing 204 a data connection between the gas transfer unit 2 and the mobile gas storage unit 6, logging on 206 and identifying the mobile gas storage unit 6, identifying 208 a target operating pressure p target of the connected mobile gas storage unit 6, carrying out 210 a leak test after establishing the connection between the mobile gas storage unit 6 and the gas transfer unit 2, carrying out 212 a flushing of the main fluid line 8, in particular carrying out a pressure swing flush, transferring 214 gas to or from the mobile gas storage unit 6, in particular wherein during the gas transfer data is exchanged between the gas transfer unit 2 and the mobile gas storage unit 6 for controlling the gas transfer.
  • the method 200 is further developed in particular by operating the mobile gas storage unit 6 as a gas buffer storage unit, wherein the supply of gas, in particular hydrogen, to the connected mobile gas storage unit 6 and/or the removal of gas, in particular hydrogen, from the connected mobile gas storage unit 6 takes place depending on a feed-in requirement of the connected supply network 102, wherein gas, in particular hydrogen, is transferred to a connected mobile gas storage unit 6 if the electrical energy generated by the energy generation means 104 is not to be completely fed into the supply network 102, and/or gas, in particular hydrogen, is removed from the connected mobile gas storage unit 6 and converted into electricity by means of the fuel cell 108 if there is a corresponding feed-in requirement on the part of the supply network 102.

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Abstract

Gasüberführungseinheit (2) zur Überführung von Gas zwischen einem Gas-Bereitstellungs- und/oder Abnahmesystem (4) und einem mobilen Gasspeicher (6), mit einer Hauptfluidleitung (8), einem in der Hauptfluidleitung (8) angeordneten Ventil (10, 40), welches dazu eingerichtet ist, einen Fluidfluss durch die Hauptfluidleitung (8) selektiv freizugeben oder zu sperren, einer mit der Hauptfluidleitung (8) fluidleitend verbundenen ersten Anschlusseinheit (12) zum fluidleitenden Verbinden der Gasüberführungseinheit (2) mit einem mobilen Gasspeicher (6), insbesondere einem Gastransport-Trailer (6), einer mit der Hauptfluidleitung (8) verbundenen zweiten Anschlusseinheit (14) zum fluidleitenden Verbinden der Gasüberführungseinheit (2) mit einem Gas-Bereitstellungs- und/oder Abnahmesystem (4), und einer Steuerungseinrichtung (16), welche dazu eingerichtet ist, durch Steuerung des Ventils (10, 40) einen Überführungsvorgang von Gas zwischen dem mobilen Gasspeicher (6) und dem Gas-Bereitstellungs- und/oder Abnahmesystem (4) zu steuern.Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass die erste Anschlusseinheit (12) wenigstens einen ersten Gasanschluss (18) für einen ersten Sollbetriebsdruck (p<sub>soll,1</sub>) und einen zweiten Gasanschluss (19) für einen von dem ersten Sollbetriebsdruck (p<sub>soll,1</sub>) abweichenden zweiten Sollbetriebsdruck (p<sub>soll,2</sub>) aufweist, wobei die Anschlüsse (18, 19) dazu eingerichtet sind, mit jeweils einem mobilen Gasspeicher (6), welcher den jeweiligen Sollbetriebsdruck (p<sub>soll,1</sub>, p<sub>soll,2</sub>) aufweist, fluidleitend verbunden zu werden.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Gasüberführungseinheit zur Überführung von Gas zwischen einem Gas-Bereitstellungs- und/oder Abnahmesystem und einem mobilen Gasspeicher, mit einer Hauptfluidleitung, einem ein der Hauptfluidleitung angeordneten Ventil, welches dazu eingerichtet ist, einen Fluidfluss durch die Hauptfluidleitung selektiv freizugeben oder zu sperren, einer mit der Hauptfluidleitung fluidleitend verbundenen ersten Anschlusseinheit zum fluidleitenden Verbinden der Gasüberführungseinheit mit einem mobilen Gasspeicher, insbesondere einem Gastransport-Trailer, einer mit der Hauptfluidleitung verbundenen zweiten Anschlusseinheit zum fluidleitenden Verbinden der Gasüberführungseinheit mit einem Gas-Bereitstellungs- und/oder Abnahmesystem, und einer Steuerungseinrichtung, welche dazu eingerichtet ist, durch Steuerung des Ventils einen Überführungsvorgang von Gas zwischen dem mobilen Gasspeicher und dem Gas-Bereitstellungs- und/oder Abnahmesystem zu steuern.
  • Derartige Gasüberführungseinheiten werden beispielsweise dazu verwendet, mobile Gasspeicher, insbesondere sogenannte Gastransport-Trailer, zu be- und entladen. Vorzugsweise ist das zu überführende Gas dabei Wasserstoff. Häufig werden betreffende Gasüberführungseinheiten benachbart zu Elektrolyseeinrichtungen, bei denen mittels elektrischem Strom Wasserstoff generiert wird, eingesetzt, um produzierten Wasserstoff an Gastransport-Trailer bzw. Wasserstoff-Transporttrailer zu übergeben. Darüber hinaus kann eine derartige Gasüberführungseinheit auch dazu verwendet werden, Gas, beispielsweise Wasserstoff, zu entladen und sodann beispielsweise einem Endverbraucher, wie beispielsweise einem Fahrzeug, zuzuführen, oder aber den Wasserstoff in ein Leitungsnetz einzuspeisen
  • Bestehende Systeme sind zumeist mit einem bestimmten Gastransport-Trailertyp kompatibel. Beim Betrieb der Gasüberführungseinheiten ist folglich darauf zu achten, dass nur kompatible Trailertypen eine Gasüberführungseinheit anfahren, was einigen logistischen Aufwand mit sich bringen kann. Ferner ist der Bedienaufwand für einige bestehende Systeme hoch. Das Be- und Entladen ist damit personalintensiv und die Bediener sind umfassend zu schulen.
  • Vor diesem Hintergrund lag der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Gasüberführungseinheit der eingangs bezeichneten Art dahingehend weiterzubilden, dass die im Stand der Technik aufgefundenen Nachteile möglichst weitgehend behoben werden. Insbesondere war eine Gasüberführungseinheit anzugeben, die ein hohes Maß an Kompatibilität mit einer Vielzahl von Gastransport-Trailern aufweist und darüber hinaus weniger Bedienaufwand erfordert.
  • Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei einer Gasüberführungseinheit der eingangs genannten Art in einem ersten Aspekt dadurch gelöst, dass die erste Anschlusseinheit wenigstens einen ersten Gasanschluss für einen ersten Sollbetriebsdruck und einen zweiten Gasanschluss für einen von dem ersten Sollbetriebsdruck abweichenden zweiten Sollbetriebsdruck aufweist, wobei die Anschlüsse dazu eingerichtet sind, mit jeweils einem mobilen Gasspeicher, welcher den jeweiligen Sollbetriebsdruck aufweist, fluidleitend verbunden zu werden.
  • Die Erfindung macht sich die Erkenntnis zunutze, dass durch das Vorsehen von wenigstens zwei Gasanschlüssen, die jeweils für einen bestimmten Sollbetriebsdruck eingerichtet sind, eine Kompatibilität der Gasüberführungseinheit für Gastransport-Trailer unterschiedlicher Druckniveaus geschaffen werden kann, auch als Druckstufen bezeichnet. Erfindungsgemäß sind wenigstens zwei solcher Druckstufen vorhanden. Die Gasüberführungseinheit wird dadurch weitergebildet, dass diese wenigstens einen dritten oder weitere Gasanschlüsse aufweist, welche dazu eingerichtet sind, mit jeweils einem spezifischen Sollbetriebsdruck oder Sollbetriebsdruckbereich betrieben zu werden. Der Dritte Gasanschluss kann einen Sollbetriebsdruck aufweisen, der sich von den Sollbetriebsdrücken der ersten beiden Gasanschlüsse unterscheidet.
  • Auf diese Weise kann eine Kompatibilität der Gasüberführungseinheit zu einer Vielzahl von Trailer-Betriebsdrücken geschaffen werden. Hierdurch wird erreicht, dass die Gasüberführungseinheit insgesamt mit einer Vielzahl von Gastransport-Trailern kompatibel ist, ohne dass Betreiber und Kunden dezidiert auf eine Druckkompatibilität zwischen Gasüberführungseinheit und Gastransport-Trailer achten müssen. Die Gasüberführungseinheit kann dabei für heute verbreitete Druckstandards konfiguriert sein. Ferner können durch eine Anpassung der Konfiguration auch zukünftige Sollbetriebsdruckstandards für Gastransport-Trailer abgebildet werden.
  • Hierzu ist gemäß einer Ausführungsform vorgesehen, dass wesentliche Bauteile einer Druckstufe für Drücke ausgelegt sind, die deutlich größer sind als die maximal zu erwartenden tatsächlichen Betriebsdrücke. Diese Komponenten können somit universell verwendet werden. Eine Anpassung an die gewünschte Druckstufe erfolgt sodann vorzugsweise durch die Anpassung eines in der Druckstufe angeordneten Drucktransmitters an den jeweiligen Sollbetriebsdruck.
  • Die mehreren Gasanschlüsse ermöglichen es darüber hinaus auch, dass mehrere Gastransport-Trailer gleichzeitig an die Gasüberführungseinheit angeschlossen werden. Bei kompakteren Gasüberführungseinheiten mit beispielsweise zwei Gasanschlüssen können zwei Gastransport-Trailer gleichzeitig angeschlossen werden. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind jedoch mehr als zwei Gasanschlüsse vorgesehen, an die eine entsprechende Anzahl an Gastransport-Trailern anschließbar ist. Vorzugsweise ist die Gasüberführungseinheit modular hinsichtlich ihrer Anschlusskonfiguration ausgebildet. Vorzugsweise ist den Gasanschlüssen jeweils ein Drucksensor zugeordnet, welcher eine automatische Erkennung dahingehend erlaubt, ob ein Druck eines angeschlossenen mobilen Gasspeichers dem jeweiligen Sollbetriebsdruck des jeweiligen Anschlusses entspricht. Die Gasüberführungseinheit ist vorzugsweise als Stand-Alone-Lösung ausgebildet. Gemäß einer Ausführungsform ist wenigstens einem der Gasanschlüsse ein Sicherheitsventil zugeordnet.
  • In einem zweiten Aspekt der Erfindung bzw. gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung gemäß dem ersten Aspekt wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass die Steuerungseinrichtung ferner dazu eingerichtet ist, mit einer Steuerungseinrichtung eines verbundenen mobilen Gasspeichers zu kommunizieren und den mobilen Gasspeicher zu steuern und/oder von dem mobilen Gasspeicher gesteuert zu werden. Hierdurch wird ermöglicht, dass die Steuerungseinrichtung der Gasüberführungseinheit die Gasüberführung in Kommunikation mit dem verbundenen mobilen Gasspeicher steuert. Durch die Kommunikation mit dem mobilen Gasspeicher können beispielsweise wesentliche zum Be- oder Entladen erforderliche Parameter zwischen dem mobilen Gasspeicher und der Gasüberführungseinheit automatisiert ausgetauscht werden. Auch der Be- oder Entladevorgang selbst, das heißt, beispielsweise das Öffnen der entsprechenden Ventile, kann automatisiert durch Kommunikation zwischen der Gasüberführungseinheit und dem mobilen Gasspeicher erfolgen. Darüber hinaus kann ebenfalls vorgesehen sein, dass der mobile Gasspeicher dazu eingerichtet ist, einzelne Funktionen der Gasüberführungseinheit zu steuern. Hierdurch wird erreicht, dass der Bediener von der manuellen Einstellung einer Vielzahl von Parametern entlastet wird. Die Gasüberführungseinheit zeichnet sich somit durch ein hohes Maß an Kompatibilität und Barrierefreiheit aus. Gleichzeitig wird das Fehlerpotential durch die weitestgehende Automatisierung und Kompatibilität auf ein Mindestmaß reduziert. Die Gasüberführungseinheit ist mit anderen Worten mit einer intelligenten Steuerung ausgestattet, die entweder vollständig selbstständig oder mit den angeschlossenen gastechnischen Systemen kommunizierend die Gasüberführung steuert. Die Überströmung wird auf Basis der Operationsparameter, des Analgenzustandes und des Trailerzustandes gesteuert und die Schaltung der steuerbaren Ventile wird dementsprechend durch die Steuerung übernommen. Ferner kann der abgefüllte Wasserstoff mittels eines geeigneten Messgeräts abgerechnet werden.
  • Die Erfindung wird dadurch weitergebildet, dass dem ersten Anschluss ein erstes Ventil zugeordnet ist, welches dazu eingerichtet ist, den ersten Anschluss freizugeben oder zu sperren, und wobei dem zweiten Anschluss ein zweites Ventil zugeordnet ist, welches dazu eingerichtet ist den zweiten Anschluss freizugeben oder zu sperren, wobei die Ventile derart von der Steuerungseinrichtung angesteuert sind, dass diese nur dann freigegeben werden, wenn ein mobiler Gasspeicher des entsprechenden Sollbetriebsdrucks mit dem jeweiligen Anschluss verbunden ist. Auf diese Weise wird das Risiko von Fehlbedienungen weiter reduziert. Nur dann, wenn ein entsprechender mobiler Gasspeicher mit korrektem Sollbetriebsdrucks mit dem hierfür jeweils vorgesehenen Anschluss verbunden ist, wird ein Be- bzw. Entladebetrieb des mobilen Gasspeichers ermöglicht. Dies erhöht insgesamt die Sicherheit des Systems und reduziert mögliche Fehlerquellen bzw. entlastet den Bediener. Die Ventile sind vorzugsweise als pneumatische oder magnetische Ventile ausgebildet. Die Druckbereitstellung Im Fall pneumatischer Ventile erfolgt vorzugsweise intern durch einen Kompressor oder extern durch den zusätzlichen Anschluss einer Gasdruckflasche oder eines externen Druckluftkompressors.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist die Gasüberführungseinheit wenigstens eine fluidleitend mit der Hauptfluidleitung verbundene Speichersektion auf, welche dazu eingerichtet ist, Gas für eine Spülung der Hauptfluidleitung bereitzustellen, wobei die Speichersektion wenigstens einen Aufnahmebehälter zur Aufnahme und Speicherung von Gas aufweist. Auf diese Weise stellt die Gasüberführungseinheit eine integrierte Möglichkeit zur Durchführung von sogenannten Druckwechselspülungen der Gasleitungen bereit. Die nach dem Anschluss von Trailer und technischer Peripherie vorzunehmenden Druckwechselspülungen der Gasleitungen werden vollautomatisch durch die Steuerung übernommen.
  • Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung weist die Gasüberführungseinheit eine fluidleitend mit der Hauptfluidleitung verbundene Gasanalyse-Sensoreinheit auf, welche dazu eingerichtet ist, eine Gasqualitätsanalyse des überführten Gases vorzunehmen, insbesondere wenigstens eine, mehrere oder sämtliche der nachfolgenden Gaseigenschaften des überführten Gases zu sensieren: Gas-Restfeuchte, Kohlenwasserstoffe, COx, Kohlenmonoxid, Kohlendioxid, Stickstoff, Sauerstoff, insbesondere wobei die Gasanalyse-Sensoreinheit dazu eingerichtet ist, auf Basis der sensierten Gaseigenschaften einen Gaseigenschafts-Datensatz, insbesondere ein Zertifikat, zu erzeugen. Auf diese Weise wird eine präzise Analyse des überführten Gases ermöglicht, wobei die betreffenden Informationen unter anderem dazu verwendet werden können, ein Zertifikat zu erstellen, welches Informationen über die abgefüllte oder empfangene Gas-Qualität aufweist und gleichzeitig für die kundenspezifische Abrechnung nützlich ist.
  • Vorzugsweise ist mit der Hauptfluidleitung wenigstens einer, mehrere oder alle der folgenden Sensoren verbunden: Massendurchflusssensor, Temperatursensor, Drucksensor, wobei die Sensoren dazu eingerichtet sind, ein korrespondierendes Messsignal zu erzeugen und wobei die Sensoren datenleitend, insbesondere über ein Feldbussystem, mit der Steuerungseinrichtung verbunden sind, wobei die Messsignale der Sensoren insbesondere mit dem Gaseigenschafts-Datensatz verknüpft werden. Mittels der Sensoren wird eine weiterführende Analyse wesentlicher Prozessparameter, wie Massendurchfluss, Temperatur oder Druck, ermöglicht. Darüber hinaus kann auch ein abgeführter oder empfangener Gasmassenstrom bestimmt und unmittelbar zur Abrechnung mit dem Kunden verarbeitet werden. Ferner wird es ermöglicht, eine zu überführende Gasmasse über eine sogenannte vorzeitige Gasbedarfsanmeldung im Voraus festzulegen. Die Abrechnung selbst kann digital oder bei Bedarf über einen verbauten Drucker direkt am System erfolgen.
  • Die Erfindung wird dadurch weitergebildet, dass die Steuerungseinrichtung eine Datenschnittstelle aufweist, welche dazu eingerichtet ist, mit einem Netzwerk, insbesondere einem drahtlosen Netzwerk, zu kommunizieren, und wobei die Datenschnittstelle insbesondere dazu eingerichtet ist, die folgenden Daten an das Netzwerk zu übertragen: Gaseigenschafts-Datensatz, insbesondere Zertifikat, und/oder Messsignale der Sensoren. Die betreffenden Funktionalitäten haben sich als zielführend zur Überwachung der Gasüberführungseinheit, beispielsweise auf Basis eines Datennetzwerks oder einer Cloud, erwiesen. Darüber hinaus kann, für den Fall, dass ein Gastransport-Trailer mehrere Abnehmer während einer einzigen Fahrt anfährt, eine vorzeitige Anmeldung des Gasbedarfs erfolgen und der Belade- oder Entnahmevorgang hierauf abgestimmt werden. Auf diese Weise kann verfügbares Gas optimal verteilt werden. Insgesamt wird ferner ermöglicht, das mittels der Gasüberführungseinheit überführte Gas hinsichtlich verschiedener Parameter zu dokumentieren und somit eine nahezu lückenlose Gasherkunftsrückverfolgung sicherzustellen. Wenn das zu transportierende Gas beispielsweise durch erneuerbare Energien produziert wurde, kann dies durch die Ausgabe betreffender Zertifikate entsprechend dokumentiert werden.
  • Weiterhin bevorzugt weist die Hauptfluidleitung ferner wenigstens eines der folgenden auf: gesteuertes Ventil, welches dazu eingerichtet ist, die Hauptfluidleitung freizugeben und im Rahmen einer Sicherheitsabschaltung zu sperren, Handventil, welches dazu eingerichtet ist, die Hauptfluidleitung manuell zu sperren, Entlastungsventil, welches datenleitend mit der Steuerungseinrichtung verbunden ist und ein nachgeschaltetes Kaminsystem aufweist, wobei das Kaminsystem insbesondere eine dem Entlastungsventil nachgeschaltete Drossel und einen Auslasskamin aufweist. Vorzugsweise weist die Gasüberführungseinheit ferner wenigstens eines der folgenden auf: Druckluftanschluss, Stromanschluss, Not-Aus-Schalter. Der Druckluftanschluss dient der Bereitstellung von Druckluft, welche insbesondere zur Betätigung von Ventilen verwendet wird. Der Stromanschluss dient der Stromversorgung der Steuerungseinrichtung und von elektrisch betätigten Ventilen. Zum Beenden des laufenden Betriebs wird der Not-Aus-Schalter vorgesehen, insbesondere an einer Außenseite der Gasüberführungseinheit, wobei eine Betätigung des Not-Aus-Schalters sämtliche Vorgänge umgehend abbricht und das System in einen sicheren Zustand überführt.
  • Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung weist die Gasüberführungseinheit weiterhin eine Mensch-Maschine-Schnittstelle auf, welche dazu eingerichtet ist, die folgenden Funktionen bereitzustellen: Anmelden und Identifizieren eines mobilen Gasspeichers, Starten und Überwachen eines Befüll- oder Entladevorgangs, Anzeige von Störmeldungen und Log-Dateien, Vornahme einer Konfiguration der Gasüberführungseinheit. Die Gasüberführungseinheit ist vorzugsweise in ein Gehäuse eingehaust. Als Mensch-Maschine-Schnittstelle besitzt die Gasüberführungseinheit vorzugsweise ein Bedienterminal. Dieses ermöglicht dem Fahrer des Trailers sich anzumelden, den Trailer zu identifizieren und den Befüll- oder Entladevorgang zu starten und zu verfolgen, der Wartung die Möglichkeit zur Anzeige von Störmeldungen und Log-Dateien und dem Betreiber grundlegende Einstellungen vorzunehmen. Es kann zum Beispiel der Betriebsmodus der intelligenten Steuerung den Bedürfnissen des Betreibers angepasst werden. Des Weiteren werden dem Bediener auf dem Terminal die auszuführenden Schritte angezeigt.
  • Die Erfindung ist vorstehend unter Bezugnahme auf eine Gasüberführungseinheit beschrieben worden. In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung eine Einrichtung zur regenerativen Erzeugung von elektrischer Energie, insbesondere einen Wind- und/oder Solarpark, welcher mit einem elektrischen Versorgungsnetz verbunden ist, mit einem Energieerzeugungsmittel, insbesondere einer Windenergieanlage und/oder einer Photovoltaikanlage, eine Elektrolyseeinrichtung zur Erzeugung von Wasserstoff aus der erzeugten elektrischen Energie, und einer Gasüberführungseinheit nach einem der vorstehenden Ausführungsbeispiele, wobei die Gasüberführungseinheit fluidleitend mit der Elektrolyseeinrichtung verbunden und dazu eingerichtet ist, erzeugten Wasserstoff in einen mobilen Gasspeicher zu übergeben. Die Einrichtung zur regenerativen Erzeugung von elektrischer Energie macht sich die Erkenntnis zunutze, dass die elektrische Energie, welche beispielsweise mittels Windenergieanlagen oder Photovoltaikanlagen erzeugt wird, zum einen unmittelbar in ein elektrisches Versorgungsnetz eingespeist werden kann, zum anderen jedoch, je nach Anwendungsfall, mittels einer Elektrolyseeinrichtung in Wasserstoff transformiert werden kann, welcher sodann mittels der Gasüberführungseinheit an einen mobilen Gasspeicher übergeben werden kann.
  • Die Erfindung wird dadurch weitergebildet, dass die Einrichtung eine mit der Gasüberführungseinheit fluidleitend verbundene Brennstoffzelle zur Erzeugung von elektrischer Energie aus Wasserstoff aufweist, wobei die Gasüberführungseinheit dazu eingerichtet und ausgebildet ist, Gas, insbesondere Wasserstoff, in einen verbundenen mobilen Gasspeicher zu überführen, insbesondere wenn die von dem Energieerzeugungsmittel erzeugte elektrische Energie nicht unmittelbar vollständig in das Versorgungsnetz eingespeist werden soll, und/oder Gas, insbesondere Wasserstoff, aus dem verbundenen mobilen Gasspeicher zu entnehmen und mittels der Brennstoffzelle zu verstromen, wenn ein entsprechender Einspeisebedarf auf Seiten des Versorgungsnetzes besteht.
  • Auf diese Weise kann die Gasüberführungseinheit gewissermaßen zur Steuerung einer Pufferspeicher-Funktionalität herangezogen werden. Verbundene Gasspeicher können somit als mobile Pufferspeicher verwendet werden. Wenn kein unmittelbarer Bedarf besteht, elektrische Energie in das Versorgungsnetz einzuspeisen, kann elektrische Energie mittels Elektrolyse in Wasserstoff umgewandelt werden und dieser den angeschlossenen mobilen Gasspeichern zugeführt werden, sodass die mobilen Gasspeicher als temporärer Zwischenspeicher bzw. Puffer verwendet werden und der Bedarf nach vor Ort fest verbauten Speichern reduziert wird. Wenn aufseiten des Versorgungsnetzes ein Einspeisebedarf besteht und Wasserstoff in dem oder den mobilen Gasspeichern gespeichert ist, kann der Wasserstoff entnommen werden und verstromt werden, sodass die elektrische Energie dem elektrischen Versorgungsnetz zugeführt wird.
  • Die Einrichtung macht sich im Übrigen die gleichen Vorteile und bevorzugten Ausführungsformen zunutze wie die erfindungsgemäße Gasüberführungseinheit und umgekehrt. Diesbezüglich wird auf die obigen Ausführungen verwiesen und deren Inhalt hier mit einbezogen.
  • In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer Gasüberführungseinheit, insbesondere einer Gasüberführungseinheit nach einem der vorstehenden Ausführungsbeispiele, mit den Schritten: Verbinden eines mobilen Gasspeichers, insbesondere eines Gastransport-Trailers, mit der Gasüberführungseinheit, Herstellen einer Datenverbindung zwischen der Gasüberführungseinheit und dem mobilen Gasspeicher, Überführen von Gas zu oder von dem mobilen Gasspeicher, insbesondere wobei während der Gasüberführung Daten zwischen der Gasüberführungseinheit und dem mobilen Gasspeicher zur Steuerung der Gasüberführung ausgetauscht werden. Das Verfahren macht sich die gleichen Vorteile und bevorzugten Ausführungsformen zunutze wie die erfindungsgemäße Gasüberführungseinheit und die erfindungsgemäße Einrichtung und umgekehrt. Diesbezüglich wird auf die obigen Ausführungen verwiesen und deren Inhalt hier mit einbezogen.
  • Das Verfahren wird dadurch weitergebildet, dass dieses wenigstens einen, insbesondere sämtliche der vorliegenden Schritte vor dem Überführen von Gas zu oder von dem mobilen Gasspeicher umfasst: Anmelden und Identifizieren des mobilen Gasspeichers, Identifizieren eines Sollbetriebsdrucks des verbundenen mobilen Gasspeichers, Durchführen einer Dichtheitsprobe nach dem Herstellen der Verbindung des mobilen Gasspeichers mit der Gasüberführungseinheit, Durchführen einer Spülung der Hauptfluidleitung, insbesondere Durchführen einer Druckwechselspülung.
  • Beispielsweise können zur Vorbereitung der Gasüberführung folgende Schritte ausgeführt werden: Der Trailerfahrer parkt den Trailer und meldet sich am Bedienterminal an. Der Trailerfahrer folgt den Anweisungen am Bedienterminal. Es wird eine Erdung des Trailers vorgenommen und der Anschluss des Gases bestätigt. Sodann erfolgt ein Anschluss der Kommunikation und eine Bestätigung. Der Bypass geht auf und es erfolgen Druckanstieg bis Druckausgleich. Danach wird eine Dichtheitsprobe durchgeführt und durch den Bediener bestätigt. Nach einem Entlasten erfolgt eine Druckwechselspülung und daraufhin der Start der Gasüberführung durch die intelligente Steuerung.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird der Gasspeicher als Gas-Pufferspeicher betrieben, wobei das Zuführen von Gas, insbesondere Wasserstoff, in den verbundenen mobilen Gasspeicher und/oder das Entnehmen von Gas, insbesondere Wasserstoff, aus dem verbundenen mobilen Gasspeicher in Abhängigkeit eines Einspeisebedarfs des verbundenen Versorgungsnetzes erfolgt, wobei Gas, insbesondere Wasserstoff, in einen verbundenen mobilen Gasspeicher überführt wird, wenn die von dem Energieerzeugungsmittel erzeugte elektrische Energie nicht vollständig in das Versorgungsnetz eingespeist werden soll, und/oder Gas, insbesondere Wasserstoff, aus dem verbundenen mobilen Gasspeicher entnommen und mittels der Brennstoffzelle verstromt wird, wenn ein entsprechender Einspeisebedarf auf Seiten des Versorgungsnetzes besteht.
  • Mit anderen Worten wird also vorgeschlagen, für den Fall, dass das elektrische Versorgungsnetz die produzierte elektrische Energie nicht vollständig benötigt, diese in Wasserstoff umzuwandeln und sodann in den verbundenen mobilen Gasspeichern zwischenzuspeichern. In Perioden, in denen ein zusätzlicher Energiebedarf seitens des Versorgungsnetzes besteht, kann eine Verstromung des zwischengespeicherten Wasserstoffs erfolgen. Durch die Nutzung der mobilen Gasspeicher als Zwischenspeicher kann die fest zu installierende Speicherkapazität reduziert werden.
  • In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung die Verwendung einer Gasüberführungseinheit nach einem der vorstehenden Ausführungsbeispiele, mit welcher ein mobiler Gasspeicher verbunden ist, als Gas-Pufferspeicher. Die Verwendung macht sich die gleichen Vorteile und bevorzugten Ausführungsformen zunutze wie die erfindungsgemäße Gasüberführungseinheit, die erfindungsgemäße Einrichtung zur regenerativen Erzeugung von elektrischer Energie und das erfindungsgemäße Verfahren und umgekehrt. Zur Vermeidung von Wiederholungen wird diesbezüglich auf die obigen Ausführungen verwiesen.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den beigefügten Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung, in der Ausführungsbeispiele anhand schematischer Zeichnungen im Einzelnen erläutert werden.
  • Im Einzelnen zeigen:
    • Fig. 1
    ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Gasüberführungseinheit, dargestellt als Blockschaltbild;
    Fig. 2
    ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Einrichtung zur regenerativen Erzeugung von elektrischer Energie in einer schematischen Ansicht; und
    Fig. 3
    das erfindungsgemäße Verfahren in einer schematischen Darstellung.
  • Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild einer Gasüberführungseinheit 2 zur Überführung von Gas zwischen einem Gas-Bereitstellungs- und/oder Abnahmesystem 4 und einem mobilen Gasspeicher 6, vgl. Fig. 2. Die Gasüberführungseinheit 2 weist eine Hauptfluidleitung 8 auf. Die Gasüberführungseinheit 2 weist ferner einen in der Hauptfluidleitung 8 angeordneten Rampenregler (gesteuerten Druckregler) 10 auf. In der Hauptfluidleitung ist ferner wenigstens ein Ventil 40 angeordnet, welches dazu eingerichtet ist, einen Fluidfluss durch die Hauptfluidleitung 8 selektiv freizugeben oder zu sperren. Mit der Hauptfluidleitung 8 fluidleitend verbunden ist ferner eine erste Anschlusseinheit 12 zum fluidleitenden Verbinden der Gasüberführungseinheit 2 mit einem mobilen Gasspeicher 6, insbesondere einem Gastransport-Trailer 6. Die Gasüberführungseinheit 2 weist darüber hinaus eine mit der Hauptfluidleitung 8 verbundene zweite Anschlusseinheit 14 zum fluidleitenden Verbinden der Gasüberführungseinheit 2 mit einem Gas-Bereitstellungs- und/oder Abnahmesystem 4 auf. Ferner weist die Gasüberführungseinheit 2 eine Steuerungseinheit 16 auf, welche dazu eingerichtet ist, durch Steuerung des Rampenreglers 10 einen Überführungsvorgang von Gas zwischen dem mobilen Gasspeicher 6 und dem Gas-Bereitstellungs- und/oder Abnahmesystem 4 zu steuern. Zusätzlich kann die Steuerung auch über die Ventile 10, 22, 29 und 40 erfolgen.
  • Die erste Anschlusseinheit 12 weist einen ersten Gasanschluss 18 für einen ersten Sollbetriebsdruck psoll,1 und einen zweiten Gasanschluss 19 für einen von dem ersten Sollbetriebsdruck psoll,1 abweichenden zweiten Sollbetriebsdruck psoll,2 auf. Ferner ist ein dritter Gasanschluss 27 vorgesehen, welcher ebenfalls für einen spezifischen Sollbetriebsdruck psoll ausgelegt ist.
  • Die Anschlüsse 18, 19, 27 sind dazu eingerichtet, mit jeweils einem mobilen Gasspeicher 6, welcher den jeweiligen Sollbetriebsdruck psoll aufweist, fluidleitend verbunden zu werden. Jeder der Anschlüsse 18, 19, 27 stellt den Eingang zu einer sogenannten Druckstufe dar. Nachgelagert zu dem jeweiligen Gasanschluss 18, 19, 27 ist jeweils ein Entlastungsventil 23 angeordnet, welches mit einem Kaminsystem 46 zur Entlüftung verbunden ist. Mit dem jeweiligen Gasanschluss 18, 19, 27 ist darüber hinaus jeweils ein Sicherheitsventil 25 verbunden, welches ebenfalls mit dem Kaminsystem 46 verbunden ist. Ferner ist jedem Gasanschluss 18, 19, 27 ein Drucksensor 21 zugeordnet. Über ein Ventil 20, 22, 29 erfolgt eine fluidleitende Verbindung des jeweiligen Gasanschlusses 18, 19, 27 mit der Hauptfluidleitung 8. Die Ventile 20, 22, 29 sind derart mit der Steuerungseinrichtung verbunden und werden von dieser angesteuert, dass diese nur dann freigegeben werden, wenn ein mobiler Gasspeicher 6 des entsprechenden Sollbetriebsdrucks psoll mit dem jeweiligen Anschluss 18, 19, 27 verbunden ist.
  • Der Kopplungsprozess der Gasüberführungseinheit 2 wird nachfolgend anhand eines Beispiels veranschaulicht. Wenn beispielsweise ein mobiler Gasspeicher an den dritten Gasanschluss 27 angeschlossen wird, bleibt zunächst das dritte Ventil 29 geschlossen. Durch Verbinden mittels des Kommunikationskabels kommuniziert der mobile Gasspeicher 6 mit der Gasüberführungseinheit 2. Dadurch wird die jeweilige Druckstufe erkannt, ein optisches Signal für den korrekten Anschluss gegeben und nach einer Bestätigung mittels Taster / HMI die zugewiesenen Ventile angesteuert. In weiterer Folge wird ein Dichtheitstest durchgeführt, dies wird durch Entnahme von Gas aus der Speichersektion 24 realisiert. Die Ventile 40 in der Speichersektion 24, der Rampenregler 10, das Ventil 40 in der Hauptfluidleitung und das jeweilige Sektionsventil, hier zum Beispiel Ventil 29, öffnen und die Verbindung kann unter Druck gesetzt werden. Wenn dies geschehen ist, wird der Druck durch den Drucktransmitter 21 überwacht. Wenn die Dichtheit überprüft worden ist, startet die Druckwechselspülung. Die sogenannte Druckwechselspülung kann einerseits durch den mobilen Gasspeicher 6 oder durch die Gasüberführungseinheit 2 erfolgen. Wenn die Druckwechselspülung des Verbindungsschlauches, welcher auf dem Anschluss 27 angekoppelt wurde (in Figur 1 nicht gezeigt), durch die Gasüberführungseinheit 2 erfolgt, werden zunächst die Ventile 29 in der Sektion, Ventil 40 in der Hauptfluidleitung 8 und Ventil 40 in der Speichersektion 24 geöffnet. Dadurch kann die Leitung bis zu dem mobilen Gasspeicher 6 unter Druck gesetzt werden. Anschließend schließt das Ventil 40 der Hauptfluidleitung 8 und das Entlastungsventil 44 öffnet sich und entlastet das unter Druckstehende Leitungssystem bis zu dem mobilen Gasspeicher 6. Dieser Vorgang wiederholt sich 3-6mal. Wenn dieser Vorgang, die sogenannte Druckwechselspülung, abgeschlossen ist, ist das System für die weitere Verwendung (Entnahme oder Befüllung) des mobilen Gasspeicher 6 bereit. Der jeweilige Zustand im beschriebenen Prozess wird durch ein optisches Signal visualisiert.
  • Mit der Hauptfluidleitung 8 ist ferner eine Verbraucherschnittstelle 35 verbunden. Insoweit ist vorgesehen, zwischen der Hauptfluidleitung 8 und der Verbraucherschnittstelle 35 ein Rückschlagventil 50 vorzusehen sowie ein dem Rückschlagventil 50 nachgelagertes gesteuertes Ventil 40. Zur Quantifizierung einer Gas-Abgabemenge an die Verbraucherschnittstelle 35 ist ferner zwischen dem gesteuerten Ventil 40 und der Verbraucherschnittstelle 35 ein Massendurchflusssensor 32 vorgesehen sowie ein Drucksensor 36. Mit der Hauptfluidleitung 8 ist darüber hinaus unmittelbar fluidleitend ein Temperatursensor 34 verbunden. Über ein Entlastungsventil 44 kann die Hauptleitung 8 mit dem Kaminsystem 46 verbunden werden. Im Bereich der Hauptleitung 8 ist darüber hinaus ein Rückschlagventil vorgesehen sowie ein gesteuertes Ventil 40 und ein weiteres Entlastungsventil 44. Durch diese Konfiguration wird es ermöglicht, die Hauptfluidleitung 8 bereichsweise mit dem Kaminsystem 46 zu verbinden, um eine sogenannte Druckwechselspülung in der Hauptfluidleitung 8 durchführen zu können.
  • Darüber hinaus ist mit der Hauptfluidleitung 8 ein Drucksensor 36 verbunden. Zwischen dem Drucksensor 36 und der Hauptfluidleitung 8 ist ein Handventil 42 angeordnet, um die fluidleitende Verbindung zu dem Drucksensor 36 zu sperren oder freizugeben. Der Rampenregler 10 ist vorliegend ein druckluftgesteuertes Ventil, wobei die Druckluftzufuhr zu dem Rampenregler 10 mittels eines Steuerventils 41 gesteuert wird. Mit der Hauptfluidleitung 8 ist darüber hinaus ein Sicherheitsventil 43 verbunden, welches auslassseitig seinerseits mit dem Kaminsystem 46 verbunden ist. Ferner weist die Hauptfluidleitung 8 eine Anordnung aus parallel geschalteten gesteuerten Ventilen 40 auf, die benachbart zu einer Gasanalyse-Sensoreinheit 28 sowie einem Massendurchflusssensor 32 und einem Drucksensor 36 angeordnet sind.
  • Die Gasanalyse-Sensoreinheit 28 ist dazu eingerichtet, eine Gasqualitätsanalyse des überführten Gases vorzunehmen, insbesondere wenigstens eine, mehrere oder sämtliche der nachfolgenden Gaseigenschaften des überführten Gases zu sensieren: Gas-Restfeuchte, Kohlenwasserstoffe, COx, Kohlenmonoxid, Kohlendioxid, Stickstoff, Sauerstoff, wobei die Gasanalyse-Sensoreinheit 28 dazu eingerichtet ist, auf Basis der sensierten Gaseigenschaften einen Gaseigenschafts-Datensatz 30 in Form eines Zertifikats 30 zu erzeugen. Auch die Sensoren 32, 34 und 36 sind dazu eingerichtet, ein korrespondierendes Messsignal zu erzeugen, wobei die Sensoren 32, 34, 36 datenleitend mit der Steuerungseinrichtung 16 verbunden sind und wobei die Messsignale der Sensoren 32, 34, 36 mit dem Gaseigenschafts-Datensatz 30 verknüpft werden können. Benachbart zu der Gasanalyse-Sensoreinheit 28 ist ein weiteres Sicherheitsventil 43 vorgesehen, welches ebenfalls mit dem Kaminsystem 46 verbunden ist.
  • Darüber hinaus weist die Gasüberführungseinheit 2 eine mit der Hauptfluidleitung 8 verbundene Speichersektion 24 auf. Die Speichersektion 24 ist dazu eingerichtet, Gas für eine Spülung der Hauptfluidleitung 8 bereitzustellen. Hierzu weist die Speichersektion 24 einen Aufnahmebehälter 26 zur Aufnahme und Speicherung von Gas auf. Der Aufnahmebehälter 26 ist über ein gesteuertes Ventil 40 und ein Handventil 42 mit der Hauptfluidleitung 8 verbunden. Der Aufnahmebehälter 26 ist darüber hinaus fluidleitend mit einem Drucksensor 36 verbunden, der unter Zwischenschaltung eines Handventils 42 sowohl mit dem Aufnahmebehälter 26 als auch dem gesteuerten Ventil 40 verbunden ist. Der Aufnahmebehälter 26 ist ferner mit einem Entlastungsventil 44 und einem Sicherheitsventil 25 verbunden. Sowohl das Entlastungsventil 44 als auch das Sicherheitsventil 25 sind mit dem Kaminsystem 46 verbunden. Das in dem Aufnahmebehälter 26 gespeicherte Fluid kann der Hauptfluidleitung 8 zur Rückspülung der Hauptfluidleitung 8 zugeführt werden. Hierzu können Abschnitte der Hauptfluidleitung 8 durch die entsprechenden Ventile 40 und den Rampenregler 10 freigegeben oder gesperrt werden und das rückgespülte Gas über die entsprechenden Entlastungsventile 44 in Richtung des Kaminsystems 46 abgegeben werden.
  • Nebengeordnet zu dem Gas-Bereitstellungs- und/oder Abnahmesystem 4 ist darüber hinaus ein Handventil 42 angeordnet, welches eine manuelle Absperrung der Hauptfluidleitung 8 ermöglicht. Benachbart zu dem Handventil 42 sind darüber hinaus weitere Handventile 42 angeordnet, die eine sogenannte Double Block & Bleed-Konfiguration ausbilden und wobei eines der Handventile 42 ebenfalls mit dem Kaminsystem 46 verbunden ist. Die Steuerungseinheit 16 ist dazu eingerichtet, mit einer Steuerungseinrichtung eines verbundenen mobilen Gasspeichers 6 (vgl. Fig. 2) zu kommunizieren und den mobilen Gasspeicher 6 zu steuern und/oder von dem mobilen Gasspeicher 6 gesteuert zu werden.
  • Die Steuerungseinrichtung 16 weist ferner eine Datenschnittstelle 38 auf, welche dazu eingerichtet ist, mit einem Netzwerk, insbesondere einem drahtlosen Netzwerk 39 zu kommunizieren, wobei die Datenschnittstelle 38 insbesondere dazu eingerichtet ist, die folgenden Daten an das Netzwerk 39 zu übertragen: Gaseigenschafts-Datensatz 30, insbesondere Zertifikat 30, und/oder Messsignale der Sensoren 28, 32, 34, 36. Das Kaminsystem 46 weist einen Auslasskamin 52 zur Abgabe von Fluiden an die Atmosphäre auf. Darüber hinaus weist die Gasüberführungseinheit 2 einen Druckluftanschluss 54 zur Zuführung von Druckluft auf. Ferner weist die Gasüberführungseinheit 2 einen Stromanschluss 56 zur Zuführung elektrischer Energie auf. Auch weist die Gasüberführungseinheit 2 einen Not-Aus-Schalter 58 zur Deaktivierung der Gasüberführung auf. An der Gasüberführungseinheit 2 ist ferner eine Mensch-Maschine-Schnittstelle 60 angeordnet. Die Mensch-Maschine-Schnittstelle 60 ist dazu eingerichtet, die folgenden Funktionen bereitzustellen: Anmelden und Identifizieren eines mobilen Gasspeichers 6, Starten und Überwachen eines Befüll- oder Entladevorgangs, Anzeige von Störmeldungen und Log-Dateien, Vornahme einer Konfiguration der Gasüberführungseinheit 2. Das drahtlose Netzwerk 39 ist dazu eingerichtet, mit einer Cloud 45 zu kommunizieren. Darüber hinaus weist die Gasüberführungseinheit 2 einen Übergabestecker 62 auf, der über eine Entladung 64 verfügt. Im Bereich der Hauptfluidleitung 8 sind Rückschlagventile 50 angeordnet. Diese unterstützen ebenfalls die bereichsweise Druckwechselspülung der Hauptfluidleitung 8.
  • Fig. 2 zeigt eine Einrichtung 100 zur regenerativen Erzeugung von elektrischer Energie. Die Einrichtung 100 ist insbesondere als Wind- und/oder Solarpark 100 ausgebildet. Die Einrichtung 100 zur regenerativen Erzeugung von elektrischer Energie ist mit einem elektrischen Versorgungsnetz 102 verbunden. Die Einrichtung 100 weist ein Energieerzeugungsmittel 104 auf, welches insbesondere als Windenergieanlage bzw. Windpark und/oder Photovoltaikanlage 104 ausgebildet ist. Die Einrichtung 100 weist ferner eine Elektrolyseeinrichtung 106 zur Erzeugung von Wasserstoff aus der erzeugten elektrischen Energie auf sowie eine Gasüberführungseinheit 2, die insbesondere wie in Fig. 1 gezeigt ausgebildet ist. Die Gasüberführungseinheit 2 ist fluidleitend mit der Elektrolyseeinrichtung 106 verbunden und dazu eingerichtet, erzeugten Wasserstoff in einen mobilen Gasspeicher 6 zu übergeben. In Fig. 2 sind exemplarisch zwei mobile Gasspeicher 6 an die Gasüberführungseinheit 2 angeschlossen. Mit der Gasüberführungseinheit 2 ist ferner eine Brennstoffzelle 108 fluidleitend verbunden. Die Brennstoffzelle 108 ist dazu eingerichtet, elektrische Energie aus Wasserstoff zu generieren, wobei die Gasüberführungseinheit 2 dazu eingerichtet und ausgebildet ist, Gas, insbesondere Wasserstoff, in einen oder beide der verbundenen mobilen Gasspeicher 6 zu überführen. Dieses findet insbesondere dann statt, wenn aufseiten des elektrischen Versorgungsnetzes 102 ein weiteres Einspeisen elektrischer Energie nicht gewünscht ist. Die Gasüberführungseinheit 2 ist ferner dazu eingerichtet, Wasserstoff aus dem verbundenen mobilen Gasspeicher 6 zu entnehmen und mittels der Brennstoffzelle 108 zu verstromen, wenn hierzu Wasserstoff zur Verfügung steht und aufseiten des Versorgungsnetzes 102 Einspeisebedarf besteht.
  • Fig. 3 zeigt exemplarisch ein erfindungsgemäßes Verfahren 200 zum Betreiben einer Gasüberführungseinheit 2, welche insbesondere wie in Fig. 1 gezeigt ausgebildet ist. Das Verfahren weist die Schritte auf: Verbinden 202 eines mobilen Gasspeichers 6, insbesondere eines Gastransport-Trailers 6, mit der Gasüberführungseinheit 2, Herstellen 204 einer Datenverbindung zwischen der Gasüberführungseinheit 2 und dem mobilen Gasspeicher 6, Anmelden 206 und Identifizieren des mobilen Gasspeichers 6, Identifizieren 208 eines Sollbetriebsdrucks psoll des verbundenen mobilen Gasspeichers 6, Durchführen 210 einer Dichtheitsprobe nach dem Herstellen der Verbindung des mobilen Gasspeichers 6 mit der Gasüberführungseinheit 2, Durchführen 212 einer Spülung der Hauptfluidleitung 8, insbesondere Durchführen einer Druckwechselspülung, Überführen 214 von Gas zu oder von dem mobilen Gasspeicher 6, insbesondere wobei während der Gasüberführung Daten zwischen der Gasüberführungseinheit 2 und dem mobilen Gasspeicher 6 zur Steuerung der Gasüberführung ausgetauscht werden.
  • Das Verfahren 200 wird insbesondere dadurch weitergebildet, dass der mobile Gasspeicher 6 als Gas-Pufferspeicher betrieben wird, wobei das Zuführen von Gas, insbesondere Wasserstoff, in den verbundenen mobilen Gasspeicher 6 und/oder das Entnehmen von Gas, insbesondere Wasserstoff, aus dem verbundenen mobilen Gasspeicher 6 in Abhängigkeit eines Einspeisebedarfs des verbundenen Versorgungsnetzes 102 erfolgt, wobei Gas, insbesondere Wasserstoff, in einen verbundenen mobilen Gasspeicher 6 überführt wird, wenn die von dem Energieerzeugungsmittel 104 erzeugte elektrische Energie nicht vollständig in das Versorgungsnetz 102 eingespeist werden soll, und/oder Gas, insbesondere Wasserstoff, aus dem verbundenen mobilen Gasspeicher 6 entnommen und mittels der Brennstoffzelle 108 verstromt wird, wenn ein entsprechender Einspeisebedarf auf Seiten des Versorgungsnetzes 102 besteht.
    • Bezugszeichenliste
    • 2
    Gasüberführungseinheit
    4
    Gas-Bereitstellungs- und/oder Abnahmesystem
    6
    mobiler Gasspeicher (Gastransport-Trailer)
    8
    Hauptfluidleitung
    10
    Rampenregler / gesteuerter Druckregler
    12
    erste Anschlusseinheit
    14
    zweite Anschlusseinheit
    16
    Steuerungseinrichtung
    18
    erster Gasanschluss
    19
    zweiter Gasanschluss
    20
    erstes Ventil des ersten Anschlusses
    21
    Drucksensor
    22
    zweites Ventil des zweiten Anschlusses
    23
    Entlastungsventil
    24
    Speichersektion
    25
    Sicherheitsventil
    26
    Aufnahmebehälter
    27
    dritter Gasanschluss
    28
    Gasanalyse-Sensoreinheit
    29
    drittes Ventil des dritten Anschlusses
    30
    Gaseigenschafts-Datensatz (Zertifikat)
    32
    Massendurchflusssensor
    34
    Temperatursensor
    35
    Verbraucherschnittstelle
    36
    Drucksensor
    38
    Datenschnittstelle
    39
    drahtloses Netzwerk
    40
    gesteuertes Ventil
    41
    Steuerventil
    42
    Handventil
    43
    Sicherheitsventil
    44
    Entlastungsventil
    45
    Cloud
    46
    Kaminsystem
    50
    Rückschlagventil
    52
    Auslasskamin
    54
    Druckluftanschluss
    56
    Stromanschluss
    58
    Not-Aus-Schalter
    60
    Mensch-Maschine-Schnittstelle
    62
    Übergabestecker
    64
    Erdung
    100
    Wind- und/oder Solarpark
    102
    elektrisches Versorgungsnetz
    104
    Energieerzeugungsmittel / Windenergieanlage und/oder Photovoltaikanlage
    106
    Elektrolyseeinrichtung
    108
    Brennstoffzelle
    200
    Verfahren zum Betreiben einer Gasüberführungseinheit
    202
    Verbinden eines mobilen Gasspeichers mit der Gasüberführungseinheit
    204
    Herstellen einer Datenverbindung zwischen der Gasüberführungseinheit und dem mobilen Gasspeicher
    206
    Anmelden und Identifizieren des mobilen Gasspeichers
    208
    Identifizieren eines Sollbetriebsdrucks des verbundenen mobilen Gasspeichers
    210
    Durchführen einer Dichtheitsprobe
    212
    Durchführen einer Spülung der Hauptfluidleitung, insbesondere Durchführen einer Druckwechselspülung
    214
    Überführen von Gas zu oder von dem mobilen Gasspeicher
    psoll
    Sollbetriebsdruck
    psoll,1
    erster Sollbetriebsdruck
    psoll,2
    zweiter Sollbetriebsdruck

Claims (15)

  1. Gasüberführungseinheit (2) zur Überführung von Gas zwischen einem Gas-Bereitstellungs- und/oder Abnahmesystem (4) und einem mobilen Gasspeicher (6), mit
    - einer Hauptfluidleitung (8),
    - einem in der Hauptfluidleitung (8) angeordneten Ventil (10, 40), welches dazu eingerichtet ist, einen Fluidfluss durch die Hauptfluidleitung (8) selektiv freizugeben oder zu sperren,
    - einer mit der Hauptfluidleitung (8) fluidleitend verbundenen ersten Anschlusseinheit (12) zum fluidleitenden Verbinden der Gasüberführungseinheit (2) mit einem mobilen Gasspeicher (6), insbesondere einem Gastransport-Trailer (6),
    - einer mit der Hauptfluidleitung (8) verbundenen zweiten Anschlusseinheit (14) zum fluidleitenden Verbinden der Gasüberführungseinheit (2) mit einem Gas-Bereitstellungs- und/oder Abnahmesystem (4),
    - einer Steuerungseinrichtung (16), welche dazu eingerichtet ist, durch Steuerung des Ventils (10, 40) einen Überführungsvorgang von Gas zwischen dem mobilen Gasspeicher (6) und dem Gas-Bereitstellungs- und/oder Abnahmesystem (4) zu steuern, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Anschlusseinheit (12) wenigstens einen ersten Gasanschluss (18) für einen ersten Sollbetriebsdruck (psoll,1) und einen zweiten Gasanschluss (19) für einen von dem ersten Sollbetriebsdruck (psoll,1) abweichenden zweiten Sollbetriebsdruck (psoll,2) aufweist, wobei die Anschlüsse (18, 19) dazu eingerichtet sind, mit jeweils einem mobilen Gasspeicher (6), welcher den jeweiligen Sollbetriebsdruck (psoll,1, psoll,2) aufweist, fluidleitend verbunden zu werden.
  2. Gasüberführungseinheit (2) nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 oder nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung (16) ferner dazu eingerichtet ist, mit einer Steuerungseinrichtung eines verbundenen mobilen Gasspeichers (6) zu kommunizieren und den mobilen Gasspeicher (6) zu steuern und/oder von dem mobilen Gasspeicher (6) gesteuert zu werden.
  3. Gasüberführungseinheit (2) nach einem der vorstehenden Ansprüche,
    wobei dem ersten Anschluss (18) ein erstens Ventil (20) zugeordnet ist, welches dazu eingerichtet ist, den ersten Anschluss (18) freizugeben oder zu sperren und wobei dem zweiten Anschluss (19) ein zweites Ventil (22) zugeordnet ist, welches dazu eingerichtet ist den zweiten Anschluss (19) freizugeben oder zu sperren, wobei die Ventile (20, 22) derart von der Steuerungseinrichtung (16) angesteuert sind, dass diese nur dann freigegeben werden, wenn ein mobiler Gasspeicher (6) des entsprechenden Sollbetriebsdrucks (psoll) mit dem jeweiligen Anschluss (18, 19) verbunden ist.
  4. Gasüberführungseinheit (2) nach einem der vorstehenden Ansprüche,
    mit wenigstens einer fluidleitend mit der Hauptfluidleitung (8) verbundenen Speichersektion (24), welche dazu eingerichtet ist, Gas für eine Spülung der Hauptfluidleitung (8) bereitzustellen, wobei die Speichersektion (24) wenigstens einen Aufnahmebehälter (26) zur Aufnahme und Speicherung von Gas aufweist.
  5. Gasüberführungseinheit (2) nach einem der vorstehenden Ansprüche,
    mit einer fluidleitend mit der Hauptfluidleitung (8) verbundene Gasanalyse-Sensoreinheit (28), welche dazu eingerichtet ist, eine Gasqualitätsanalyse des überführten Gases vorzunehmen, insbesondere wenigstens eine, mehrere oder sämtliche der nachfolgenden Gaseigenschaften des überführten Gases zu sensieren: Gas-Restfeuchte, Kohlenwasserstoffe, COx, Kohlenmonoxid, Kohlendioxid, Stickstoff, Sauerstoff,
    insbesondere wobei die Gasanalyse-Sensoreinheit (28) dazu eingerichtet ist, auf Basis der sensierten Gaseigenschaften einen Gaseigenschafts-Datensatz (30), insbesondere ein Zertifikat (30), zu erzeugen.
  6. Gasüberführungseinheit (2) nach Anspruch 5,
    wobei mit der Hauptfluidleitung (8) wenigstens einer, mehrere oder alle der folgenden Sensoren (32, 34, 36) verbunden sind:
    - Massendurchflusssensor (32),
    - Temperatursensor (34),
    - Drucksensor (36),
    wobei die Sensoren (32, 34, 36) dazu eingerichtet sind, ein korrespondierendes Messsignal zu erzeugen und wobei die Sensoren datenleitend, insbesondere über ein Feldbussystem, mit der Steuerungseinrichtung (16) verbunden sind, wobei die Messsignale der Sensoren (32, 34, 36) insbesondere mit dem Gaseigenschafts-Datensatz (30) verknüpft werden.
  7. Gasüberführungseinheit (2) nach Anspruch 5 oder 6,
    wobei die Steuerungseinrichtung (16) ferner eine Datenschnittstelle (38) aufweist, welche dazu eingerichtet ist, mit einem Netzwerk, insbesondere einem drahtlosen Netzwerk (39), zu kommunizieren, und wobei die Datenschnittstelle (38) insbesondere dazu eingerichtet ist, die folgenden Daten an das Netzwerk (39) zu übertragen:
    - Gaseigenschafts-Datensatz (30), insbesondere Zertifikat (30), und/oder
    - Messsignale der Sensoren (28, 32, 34, 36).
  8. Gasüberführungseinheit (2) nach einem der vorstehenden Ansprüche,
    wobei die Hauptfluidleitung (8) ferner wenigstens eines der folgenden aufweist:
    - gesteuertes Ventil (40), welches dazu eingerichtet ist, die Hauptfluidleitung (8) freizugeben und im Rahmen einer Sicherheitsabschaltung zu sperren,
    - Handventil (42), welches dazu eingerichtet ist, die Hauptfluidleitung (8) manuell zu sperren,
    - Entlastungsventil (44), welches datenleitend mit der Steuerungseinrichtung (16) verbunden ist, und ein nachgeschaltetes Kaminsystem (46) aufweist, wobei das Kaminsystem (46) insbesondere einen dem Entlastungsventil (44) nachgeschalteten Auslasskamin (52) aufweist.
  9. Gasüberführungseinheit (2) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Gasüberführungseinheit (2) wenigstens eines der folgenden aufweist:
    - Druckluftanschluss (54),
    - Stromanschluss (56),
    - Not-Aus-Schalter (58).
  10. Gasüberführungseinheit (2) nach einem der vorstehenden Ansprüche,
    weiterhin aufweisend eine Mensch-Maschine-Schnittstelle (60), welche dazu eingerichtet ist, die folgenden Funktionen bereitzustellen:
    - Anmelden und Identifizieren eines mobilen Gasspeichers (6);
    - Starten und Überwachen eines Befüll- oder Entladevorgangs;
    - Anzeige von Störmeldungen und Log-Dateien;
    - Vornahme einer Konfiguration der Gasüberführungseinheit (2).
  11. Einrichtung (100) zur regenerativen Erzeugung von elektrischer Energie, insbesondere Wind- und/oder Solarpark (100), welche mit einem elektrischen Versorgungsnetz (102) verbunden ist,
    mit einem Energieerzeugungsmittel (104), insbesondere einer Windenergieanlage und/oder einer Photovoltaikanlage (104),
    einer Elektrolyseeinrichtung (106) zur Erzeugung von Wasserstoff aus der erzeugten elektrischen Energie,
    einer Gasüberführungseinheit (2) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Gasüberführungseinheit (2) fluidleitend mit der Elektrolyseeinrichtung (106) verbunden und dazu eingerichtet ist, erzeugten Wasserstoff in einen mobilen Gasspeicher (6) zu übergeben.
  12. Einrichtung (100) nach Anspruch 11,
    ferner aufweisend eine mit der Gasüberführungseinheit (2) fluidleitend verbundene Brennstoffzelle (108) zur Erzeugung von elektrischer Energie aus Wasserstoff,
    wobei die Gasüberführungseinheit (2) dazu eingerichtet und ausgebildet ist, Gas, insbesondere Wasserstoff, in einen verbundenen mobilen Gasspeicher (6) zu überführen, insbesondere wenn die von dem Energieerzeugungsmittel (104) erzeugte elektrische Energie nicht vollständig in das Versorgungsnetz (102) eingespeist werden soll, und/oder Gas, insbesondere Wasserstoff, aus dem verbundenen mobilen Gasspeicher (6) zu entnehmen und mittels der Brennstoffzelle (108) zu verstromen, wenn ein entsprechender Einspeisebedarf auf Seiten des Versorgungsnetzes (102) besteht.
  13. Verfahren (200) zum Betreiben einer Gasüberführungseinheit (2), insbesondere einer Gasüberführungseinheit (2) nach einem der vorstehenden Ansprüche, mit den Schritten:
    - Verbinden (202) eines mobilen Gasspeichers (6), insbesondere eines Gastransport-Trailers (6), mit der Gasüberführungseinheit (2);
    - Herstellen (204) einer Datenverbindung zwischen der Gasüberführungseinheit (2) und dem mobilen Gasspeicher (6);
    - Überführen (214) von Gas zu oder von dem mobilen Gasspeicher (6), insbesondere wobei während der Gasüberführung Daten zwischen der Gasüberführungseinheit (2) und dem mobilen Gasspeicher (6) zur Steuerung der Gasüberführung (2) ausgetauscht werden.
  14. Verfahren (200) nach Anspruch 13,
    umfassend wenigstens einen, insbesondere sämtliche der folgenden Schritte vor dem Überführen von Gas zu oder von dem mobilen Gasspeicher (6):
    - Anmelden (206) und Identifizieren des mobilen Gasspeichers (6);
    - Identifizieren (208) eines Sollbetriebsdrucks (psoll) des verbundenen mobilen Gasspeichers (6);
    - Durchführen (210) einer Dichtheitsprobe nach dem Herstellen der Verbindung des mobilen Gasspeichers (6) mit der Gasüberführungseinheit (2);
    - Durchführen (212) einer Spülung der Hauptfluidleitung (8), insbesondere Durchführen einer Druckwechselspülung.
  15. Verfahren (200) nach Anspruch 13 oder 14, wobei der mobile Gasspeicher (6) als Gas-Pufferspeicher betrieben wird,
    wobei das Zuführen von Gas, insbesondere Wasserstoff, in den verbundenen mobilen Gasspeicher (6) und/oder das Entnehmen von Gas, insbesondere Wasserstoff, aus dem verbundenen mobilen Gasspeicher (6) in Abhängigkeit eines Einspeisebedarfs des verbundenen Versorgungsnetzes (102) erfolgt,
    insbesondere wobei Gas in einen verbundenen mobilen Gasspeicher (6) überführt wird, wenn die von dem Energieerzeugungsmittel (104) erzeugte elektrische Energie nicht vollständig in das Versorgungsnetz (102) eingespeist werden soll, und/oder Gas, insbesondere Wasserstoff, aus dem verbundenen mobilen Gasspeicher (6) entnommen und mittels der Brennstoffzelle (108) verstromt wird, wenn ein entsprechender Einspeisebedarf auf Seiten des Versorgungsnetzes (102) besteht.
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