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用于将介质储存到压力储存器装置中的方法与流程

2021-09-23 00:15:00 来源:中国专利 TAG:所述 储存器 装置 权利 介质


1.本发明首先涉及一种按照独立权利要求1前序部分所述的用于将介质、特别是气体储存到压力储存器装置中的方法。此外,本发明也涉及一种计算机程序产品、一种控制装置以及一种按照权利要求13前序部分所述的能量系统。


背景技术:

2.长久以来已经已知并且以非常不同的方式实现:将介质、特别是气态介质储存在储存器装置中,其中,所述储存器装置是所谓的压力储存器装置。在储存氢气时,所述氢气例如可以以在700巴以内的压力储存或已储存在压力储存器装置中。在这样的情况下,在压力储存器装置中谈及的是高压储存器装置。
3.在压力储存器装置中储存介质的挑战特别是在于,不允许超过压力储存器装置内部的确定的压力值,目的是可以排除压力储存器装置的损坏。经常同时存在以下需求,即,在压力储存器装置中可以储存尽可能多的介质。这特别是当所述介质是燃料(例如用于运行车辆或用于运行能量系统)时是所述情况。
4.压力储存器系统中的压力与温度、例如环境温度和/或储存器温度相关地波动。在此,由温度引起的压力上升表现为成比例的。也就是说,温度影响绝对地看在高压时大于在低压时。压力储存器装置、同样如引导压力的部件在其周围中那样通常具有运行压力,其中,所述压力是最大允许的储存器压力,所述最大允许的储存器压力出于上面提到的原因不应被超过。必要时附加地也还存在保险装置,所述保险装置防止过压、例如运行压力的1.1倍。在具有300巴的运行压力的压力储存器装置中,这样的过压然后例如处于330巴。
5.为了阐明本发明,接着较经常地与实施例相关联地描述本发明,其中,在压力储存器装置中储存具有直至300巴的压力的介质、特别是气体。然而,本发明不应限制于这个具体的实施方式。
6.这借助初始实例阐明。如果构造为高压储存器装置的压力储存器装置的运行压力例如处于300巴,则可以基于每天的和/或季节的温度变化的原因出现对应的过压。如果在确定的时间间隔中、例如在春季和/或在夜间,储存温度例如处于10℃,并且对于这个温度,储存器压力、也就是说运行压力例如确定在300巴,并且如果然后在另一个时间间隔中、例如在夏季和/或在日间,储存温度例如处于40℃,则对应的实际的储存器压力例如会处于342巴。这对应于与最大允许的过压相比大于10%的值。在相反情况下产生另一种情景。如果在确定的时间间隔中、例如在夏季和/或在日间,储存温度例如处于40℃,并且对于这个温度,运行压力例如确定在300巴,并且如果在另一个时间间隔中、例如在春季和/或在夜间,储存温度然后例如处于10℃,则对应的储存器压力例如只会处于263巴。在最后提到的情况下,储存容量因此保持未被利用。
7.如已经提到的那样,这样的压力储存器装置、例如高压储存器装置可以在不同的系统和装置中使用,例如在车辆中或在能量系统中。利用能量系统,通常产生和提供用于非常不同的应用领域的能量。
8.在已知类型的这样的能量系统中,在第一能量源中产生介质、特别是气态介质。所产生的介质例如可以是氢气。氢气例如借助于电解产生并且在第二能量源装置中储存,所述第二能量源装置例如是压力储存器装置、特别是高压储存器装置。氢气的储存不少有地以直至700巴的高压进行。在上面提到的工序中,例如涉及能量系统的第一运行方式。在运行能量系统期间,氢气从压力储存器装置转存出来并且在第一能量吸收装置中消耗。在这里例如涉及能量系统的第二运行方式。这样的第一能量吸收装置例如是燃料电池装置。通常能量系统的前述部件在空间上彼此分开并且经由连接管路装置相互连接。两个上面提到的运行方式通常需要不同的压力水平。在利用电解的第一运行方式中例如存在20巴至60巴的压力,而对于燃料电池装置以第二运行方式的运行需要例如小于20巴的压力。
9.为了应对进一步在上面描绘的问题,即,基于存在的温度,介质以在运行压力之上的压力储存在压力储存器装置中,这可能带来压力储存器装置的损坏或破坏的危险,例如已知压力储存器装置相对于产生压力的部件、例如压缩机装置以足够的方式超尺寸。然而,这种解决方案是昂贵且耗费的。不同地例如可能如下进行,其方式是,回到以上的实例,为运行压力配设用于压力储存器装置的足够高的静态参考温度,其中,压力储存器装置中的运行压力应处于300巴。
10.典型地,运行压力、也就是说最大储存器压力由压力储存器装置的制造商规定,并且更确切地说是对于定义的、预定的静态参考温度,在所述最大储存器压力以内应进行向压力储存器装置中的储存。回到上述的实例,由制造商例如规定:压力储存器装置设计用于300巴的运行压力并且因此允许,这个运行压力规定用于定义的、静态参考温度、例如15℃。这个为静态运行压力的运行压力于是之后用于将介质、例如气体储存到压力储存器装置中,其方式是,介质向压力储存器装置中的储存在每个时间仅在这个规定的运行压力以内是可能的。如从所述实例进一步在上面看出的那样,这然而导致如下缺点,即,压力储存器装置不少有地在运行压力之上、或者然而也在其可能的容量之下工作,这同样具有缺点。
11.由de102016203336a1已知一种解决方案,与压力储存器装置或处于其中的气体的温度相关地确定当前对于压力储存器装置可能的最大压力。气体的冲注量于是由分别确定的与温度相关的最大压力得出。对温度的测量在此利用一定数量的温度传感器进行。在这个已知的解决方案中不利的是:不是总能避免暂时过压。


技术实现要素:

12.本发明的任务在于,提供一种解决方案,借助与该解决方案避免上面提到的缺点。特别是应在小结构耗费时能实现介质、特别是氢气在压力储存器装置中关于储存器压力、特别是运行压力的动态储存,特别是避免过压的形成。
13.所述任务按照本发明通过构成本发明的第一方面的具有按照独立权利要求1所述特征的方法、通过构成第二发明方面的具有按照独立权利要求11所述特征的计算机程序产品、通过构成本发明的第三方面的具有按照独立权利要求12所述特征的控制装置以及通过构成本发明的第四方面的具有按照独立权利要求13所述特征的能量系统解决。
14.本发明的其他特征和细节与权利要求、说明书以及附图相关地得出。在此,与所述发明方面中的一个发明方面相关联地公开的特征和细节全面地也与相应另外的发明方面相关联地适用并且反之亦然,从而关于各个发明方面的公开内容总是全部内容地也参考和
参阅相应另外的发明方面。
15.按照本发明,介质、特别是气体、优选氢气的储存与预测的温度、参考温度相关地并且可选地附加地也还与所确定的、例如为环境/压力储存器装置温度的当前温度相关地调节。阻止、然而至少最小化由于高温的有害过压。对于储存器应用来说最大程度地利用运行压力。
16.本发明的基本构思在于具有与时间有关的相关性的动态参考温度方法。介质在压力储存器装置中的储存与参考温度相关地调节。
17.利用本发明能够实现一系列优点。因此可以避免、然而至少最小化压力储存器装置中的温度感应的过压状态。不需要压力储存器装置或其周围部件的超尺寸。然而,同时确保在消耗阶段之前的所储存的能量的最大化。
18.本发明特别是针对用于将将介质储存在压力储存器装置中的方法。在此,本发明不限制于确定的储存介质。优选地,压力储存器装置用于储存气体。下面经常借助实施例解释本发明,其中,储存氢气。然而,本发明不限制于这一个具体的储存介质。
19.所述介质在压力储存器装置中至少短时地储存并且在这个储存时间期间存放在压力储存器装置中。出于消耗的目的,所储存的介质从压力储存器装置转存出来、也就是说取出。压力储存器装置特别是承担储存罐的功能。本发明不限制于确定的类型的压力储存器装置。在一种优选实施方式中,所述压力储存器装置是高压储存器装置,其中,例如在700巴的压力以内储存所述介质。
20.这样的压力储存器装置可以在不同应用中使用、例如在车辆或类似物中。在一种优选实施方式中,所述压力储存器装置的应用在能量系统中进行,所述能量系统特别是构造为家用能量系统。为了阐明本发明以及按照本发明的关联性,下面特别是借助最后提到的实施例描述本发明,而本发明不限制于这一个具体应用。
21.这样的能量系统特别是为由多个部件构成的整体,所述部件相互连接成专用目的的单元。在本情况下,所述能量系统是用于产生或提供能量、优选电能的系统。
22.在一种优选实施方式中,所述能量系统是家用能量系统。家用能量系统原则上由现有技术已知并且用于给房屋、例如低能量房屋、无源房屋或零能量房屋供应能量,所述能量的形式为热量并且特别是形式为电流、例如来自再生能量源如例如光伏(pv)发电机或小型风力设备的电流。这样的家用能量系统提供如下情况的基础,即,房屋、特别是低能量房屋、无源房屋或零能量房屋的能量需求不仅关于电流需求而且关于热量需求可以完全由可更新的能量源覆盖并且因此在运行中存在完全的无co2。但是,至少房屋的电流需求可以在力求的自身消耗提高的意义内几乎完全由可更新的能量源、特别是借助于pv发电机和/或小型风能设备覆盖。
23.这样的家用能量系统例如在本技术人的专利申请wo2017/089468a1和wo2017/089469a1中公开和描述,其公开内容一起包括到本专利申请的说明书中。
24.按照一种优选实施方式,所述类型的家用能量系统具有如下基本特征:
25.‑
dc馈入点,优选构造用于48伏特的额定电压,和/或ac馈入点,优选构造用于230伏特或110伏特的电压,dc馈入点和/或ac馈入点在运行中至少暂时与具有消耗功率的电消耗器连接,
26.‑
与dc馈入点至少暂时电连接的pv发电机,以用于产生电的pv功率,
27.‑
与dc馈入点或ac馈入点至少暂时电连接的燃料电池单元,以用于产生电的燃料电池功率,
28.‑
与dc馈入点电连接的电解单元,以用于产生通过燃料电池单元要消耗的氢气,电解单元在运行中以电的电解输入功率馈电,
29.‑
氢气罐,特别是作为长期蓄能器,所述氢气罐与燃料电池单元和电解单元至少暂时流体连接并且构造用于储存借助于电解单元要产生的并且通过燃料电池单元要消耗的氢气,
30.‑
储存器蓄电池单元、特别是作为短时蓄能器,所述储存器蓄电池单元与dc馈入点电连接或要电连接,从而可以将电的pv功率和电的燃料电池功率储存到储存器蓄电池单元中并且可以将电的电解输入功率和消耗功率从储存器蓄电池单元取出;并且
31.‑
用于控制家用能量设备的控制模块。
32.按照第一发明方面提供一种具有独立权利要求1所述特征的方法。
33.所述方法涉及介质、特别是气体向压力储存器装置中、特别是氢气向高压储存器装置中的储存。
34.在本发明中确定、特别是计算运行压力,在所述运行压力以内应将所述介质储存在所述压力储存器装置中。所述运行压力在此不是静态的(亦即不可变的)、而是动态的。这意味着:运行压力可以发展、也就是说改变。按照本发明,所述动态运行压力是可变的运行压力。在此,在本发明中焦点不在于,运行压力与温度相关地改变,正如这在对于现有技术的文首描述的解决方案中是所述情况。相反,利用本发明特别是确定动态运行压力,所述运行压力在时间上改变。这优选自动发生。运行压力在本专利申请的上下文中是最大储存器压力,在所述最大储存器压力以内应将所述介质储存在所述压力储存器装置中。
35.在一种优选实施方式中,所述方法在控制装置中运行,或者说在所述控制装置中或借助于所述控制装置实施。所述控制装置例如可以是独立的控制装置,其仅设置用于这一个使用目的。在另一个优选设计方案中,这样的控制装置是总控制装置的组成部分或者然而是这样的总控制装置内部的功能,利用所述功能控制总系统、例如能量系统。
36.优选地,所述控制装置具有硬件部件或软件部件或硬件和软件部件的组合。不同部件连接成控制回路。在一种优选实施方式中,所述控制装置具有数据处理装置,在所述数据处理装置中进行按照本发明的方法。所述数据处理装置可以具有储存器装置或经由例如可以无线或有线连接的接口与储存器装置连接。在储存器装置中优选储存有信息、如数据或文件和/或计算机程序,对于实施所述方法需要所述信息并且所述信息在说明书的进一步过程中详细解释。特别是在控制装置中可以进一步在下面执行按照第二发明方面的计算机程序产品。控制装置本身优选按照第三发明方面进一步在下面构造。
37.按照第一发明方面的方法用于将介质、特别是气体、优选氢气储存到所述压力储存器装置中。所述方法的基本特征在于,确定与温度相关的动态运行压力,并且在所述运行压力以内将介质储存或者说应储存在所述压力储存器装置中。背离现有技术,运行压力不再是静态运行压力,如其由压力储存器装置的制造商预定。相反,为了特别是可以避免压力储存器装置中的由温度引起的过压,确定动态的、也就是说变化的运行压力。按照根据本发明的方法,优选计算所述动态运行压力。这借助优选实施例进一步在下面详细解释。
38.所述方法按照本发明的特征在于,借助具有与时间有关的相关性的定义的动态参
考温度值确定、特别是计算所述动态运行压力。附加地还可以存在保险装置,所述保险装置防止处于运行压力之上的过压,所述过压例如可以处于运行压力之上10%。在这里例如可以涉及爆破盘或类似物。在此,动态运行压力是这样的运行压力,该运行压力从其值起运动、或者说发展,优选该运行压力改变。这特别是意味着:运行压力首先与温度、在这里参考温度相关地改变。
39.对动态运行压力的确定按照本发明借助动态参考温度值进行。在这里因此涉及温度值,所述温度值从其值起运动、或者说发展,优选所述温度值改变、并且更确切地说是在时间上改变。因此,按照本发明不仅是温度本身、也就是说温度水平,所述温度水平是决定性的。相反,参考温度值是具有与时间有关的相关性的温度值。这意味着:所述参考温度值与时间相关地、也就是说在确定的时刻上规定或已规定。参考温度值可以在其高度方面在时间上、特别是在确定的时刻改变,从而参考温度值的高度与时间相关。这详细看起来如何,进一步在下面详细解释。
40.在一种优选实施方式中,借助所述动态参考温度值在时间上改变和/或调设和/或适配所述动态运行压力。也就是说,运行压力在下面也称为时间值的不同时刻改变或变化,如上面描绘的那样。所述时刻是确定的短的时间段接着然而是较长的时间间隔、例如较长的时间段。按照本发明可以同时使用具有不同长的持续时间的时刻。特别是通过如下方式实现,即,运行压力在确定的时刻具有不同的压力值,从而在这些不同的时刻可以在分别不同的运行压力以内将介质储存在压力储存器装置中。因为压力储存器装置中的压力上升与温度相关,所以优选为不同的时刻或时间值配设所确定的温度值,其中,所述温度值是参考温度值。于是借助这些所确定的温度值确定、例如计算相应的与此有关的运行压力,这在进一步的过程中还详细解释。在此,不必借助于温度传感器检测所述参考温度值。
41.所述参考温度值是定义的参考温度值、也就是说是确定的或规定的值。参考温度值特别是不是通过温度传感器测量的温度值,而是优选是预定的和/或预测的和/或计算的温度值。
42.所述动态参考温度值(t
ref
)优选作为时间的函数t
ref
=f(t)提供。在一种优选实施方式中,所述动态参考温度值(t
ref
)以日历相关性t
ref
=f(dd:mm:yy)提供。
43.在一种优选实施方式中,所述动态参考温度值的与时间有关的相关性是日历相关性。这特别是意味着:所述参考温度值按照日历规定并且特别是按照日历改变、例如对应于在日历中给出的日期或时间区段或时间间隔。所述规定例如可以在各天和/或各周和/或月上进行。成,例如可以避免在夏季压力储存器装置中的超压,其方式是,借助于对应的参考温度如此降低运行压力,使得在压力储存器装置的最大冲注时也在温度上升时不会出现过压。在夏季之后,参考温度的动态降低导致所计算的储存器压力或最大储存器压力的提高。在夏季之后的对应的事后的附加储存因此是可能的。在消耗时间中、例如是秋季/冬季,压力储存器装置最大程度地被加载/利用。然而,在所有情况下优选规定:动态运行压力不超过由制造商最初给出的静态参考压力,所述压力储存器装置在所述静态参考压力以内被允许。如果应在计算所述动态运行压力之后理论上处于静态运行压力之上的运行压力是可能的,则气体在压力储存器装置中的储存会在达到静态运行压力值时自动停止。
44.在确定、特别是计算所述动态运行压力之后,这基于对应的参考温度值进行,则在最大所述动态运行压力以内将所述介质储存在所述压力储存器装置中。如果所确定的动态
运行压力大于所确定的静态运行压力,例如因为在压力储存器装置的环境中确定的温度、例如压力储存器装置的温度或其环境温度大于参考温度,则优选仅在确定的静态运行压力以内储存。如果达到动态运行压力或者然而如以上描述的那样达到静态运行压力,则阻止所述介质在压力储存器装置中的进一步储存。这例如可以借助于控制装置进行,所述控制装置例如控制对应的压缩机装置的运行。当所确定的动态运行压力小于所确定的静态运行压力时,则优选在动态运行压力以内将所述介质储存到所述压力储存器装置中。
45.下面描述一些优选实施例,如何由所述参考温度值确定、特别是计算所述动态运行压力。
46.在优选的第一实施方式中足够的是:仅存在具有与时间有关的相关性的参考温度值。对于这些参考温度值于是确定对应的动态运行压力。例如可能为在时间上改变的参考温度值配设合适的运行压力值、例如用于夏季的较低运行压力值和用于冬季的较高运行压力值。如果然后在系统侧对确定的时刻进行确定,则仅在配设给所述确定的时刻的参考温度值和再次配设给所述参考温度值的运行压力值以内储存所述介质。这样的设计方案能简单地实现。当然这损失灵活性地进行。
47.在另一种优选实施方式中,为了确定所述动态运行压力附加地也还考虑实际上存在的温度关系,压力储存器装置经受所述温度关系。优选在这样的情况下确定所述动态运行压力,其方式是,关于所述压力储存器装置确定温度值,并且将所确定的温度值与定义的动态参考温度值有关地设置。作为所确定的温度值可以优选提供所述压力储存器装置的环境温度的值和/或所述压力储存器装置的温度值。这些温度值优选经由合适的温度传感器装置来确定、例如测量或以其他方式引出。温度传感器装置可以出于这样的目的例如设置在压力储存器装置的环境区域中和/或然而设置在压力储存器装置上和/或中。
48.在优选的改进方案中,确定所述动态运行压力(p
dyn
),其方式是,按照如下公式计算
49.p
dyn
=p
stat
×
(t
amb
/t
ref
)。
50.在这个公式中,p
dyn
代表要确定的、特别是要计算的动态运行压力,p
stat
代表静态运行压力,所述静态运行压力由压力储存器装置的制造商规定,并且在所述静态运行压力以内允许介质在压力储存器装置中的储存,t
amb
代表所确定的、形式为环境温度和/或压力储存器温度的温度值,以及t
ref
是具有与时间有关的相关性的定义的动态参考温度值。
51.在一种优选实施方式中,确定所述动态运行压力,其方式是,在所述方法的过程中,在特别是确定的两个或更多个彼此不同的时间值时在每个时间值确定参考温度值。例如可以在运行压力储存器装置时确定所述时间值,所述压力储存器装置通常是较大的系统、例如按照第四发明方面的能量系统的组成部分。压力储存器装置例如可以配设有对应的计时器装置。所述计时器装置优选可以是控制装置的组成部分。所述计时器装置特别是具有确定时间值并将所述时间值提供给系统的功能。这例如借助于所谓的时间函数或时间序列函数发生,利用所述时间函数或所述时间序列函数特别是可以确定日历时刻、然而也可以确定时间间隔。
52.于是,在每个时间值借助所确定的参考温度值确定、优选计算、特别是改变和/或调设和/或适配所述动态运行压力。
53.在一种优选实施方式中,这个方法过程可以如下实现。在优选以对比表的形式构
造的对比文件中储存一系列参考时间值。在这里例如可以涉及各天或者然而涉及各周和/或月,但也可以涉及由多个上面提到的时间值构成的时间间隔。在此,所述对比文件可以按照需要和应用情况任意复杂地和细分地或者说粗分地构造。在对比文件中,给每个参考时间值配设一个确定的参考温度值。所述对比文件优选是这样的文件,在开始所述方法之前施加该文件,并且该文件例如储存在储存器装置中,该储存器装置是控制装置的组成部分,或控制装置至少短时地访问该储存器装置。按照需要可能的应该是:可以将对比文件中的值、例如参考时间值和/或参考温度值从外部改变。在所述方法的过程中考察的、特别是确定的时间值与所述对比文件中的参考时间值进行比较,这例如借助于对应的比较器装置进行。如果确定时间值与参考时间值的一致性,则借助配设给对应的参考时间值的参考温度值确定、优选计算、特别是改变和/或调设和/或适配所述运行压力,在所述运行压力以内应将介质储存在所述压力储存器装置中。
54.按照本发明的第二方面提供一种具有独立权利要求11所述特征的计算机程序产品。所述计算机程序产品使数据处理装置具备能力,如果在所述数据处理装置中实施所述计算机程序产品并且所述计算机程序产品优选储存在所述数据处理装置的储存器装置中,则实施按照第一发明方面的上述方法。出于这个原因,为了避免重复在这里全部内容地参考和参阅对于第一发明方面的实施方案。
55.按照本发明的第三方面提供一种具有独立权利要求12所述特征的控制装置。特别是提供如进步在上面描述的控制装置的控制装置,以便控制介质在压力储存器装置中的储存。在此,所述控制装置在第一实施方式中这样构造,使得所述控制装置能实施按照本发明的第一方面的方法。备选地或附加地,所述控制装置在另一种实施方式中这样构造,使得所述控制装置具有数据处理装置或与外部数据处理装置的接口,在所述数据处理装置中实施按照第二发明方面的计算机程序产品。出于这个原因,为了避免重复在这里全部内容地参考和参阅用于第一发明方面以及用于第二发明方面的实施方案。
56.按照本发明的第四方面提供一种具有独立权利要求13所述特征的能量系统。优选地,在按照第四发明方面的能量系统中实施第一发明方面的方法,从而所述能量系统具有用于实施按照第一发明方面的方法的器件。关于能量系统的设计方案和工作原理,为了避免重复在这里全部内容地也参考和参阅用于第一发明方面的实施方案。同样地,按照第二发明方面的计算机程序产品以及按照第三发明方面的控制装置可以是能量系统的组成部分,从而也全部内容地参考和参阅这些对应的实施方案。
57.所述能量系统在其最简单的设计方案中具有至少一个用于产生介质的能量源装置以及与所述能量源装置空间的分开的用于储存所产生的介质的压力储存器装置。在一种优选实施方式中,所述能量系统具有第一能量源装置和第一能量吸收装置和第二能量源装置和第二能量吸收装置,所述第一能量源装置构造为电解装置、特别是构造用于制造氢气,所述第一能量吸收装置构造为燃料电池装置,所述第二能量源装置构造为压力储存器装置、特别是构造用于储存氢气,所述第二能量吸收装置构造为中压储存器装置、特别是构造用于中间储存氢气。
58.本发明原则上能够应用于所有系统、特别是储存系统,其中,季节温度影响对储存和转存产生影响。
附图说明
59.现在借助实施例参考附图详细解释本发明。附图中:
60.图1示出能量系统10的示意性视图,在该能量系统中能实施按照本发明的方法;并且
61.图2示出用于形式为对比表的对比文件的实例,所述对比文件在按照本发明的方法中使用。
具体实施方式
62.能量系统10在所述实施例中用作家用能量系统。在能量系统10中主要实施按照本发明的用于储存介质的方法。首先描述能量系统的基本结构。接着解释所述方法的过程。
63.能量系统10首先具有第一子系统20,该第一子系统构造为内部系统。这意味着:第一子系统20处于房屋内部。附加地,能量系统10具有形式为外部系统的第二子系统30。这意味着:第二子系统30处于房屋外部。
64.第一子系统20具有第一能量源装置21,该第一能量源装置为用于制造氢气的电解装置。此外,第一子系统20具有第一能量吸收装置22,该第一能量吸收装置为燃料电池装置。
65.第二子系统30具有第二能量源装置,该第二能量源装置为压力储存器装置31、特别是高压储存器装置。在压力储存器装置31中,在700巴以内的情况下储存所产生的氢气。附加地,第二子系统30具有形式为中压储存器装置的第二能量吸收装置32,在该第二能量吸收装置中,在20巴至60巴之间的压力的情况下中间储存所产生的氢气,然后所述氢气从那里最终储存在压力储存器装置31中。
66.能量系统10的各个部件经由连接管路装置40相互连接,所述连接管路装置由一定数量的导管区段构成。在此,至少一个导管区段40a构造为所谓的双向导管区段。这意味着:在运行能量系统10期间双向地利用并且沿两个方向穿流导管区段40a。在示出的实施例中,双向导管区段40a连接第一子系统20的部件和第二子系统30的部件。
67.第一能量源装置21经由阀装置23接合在连接管路装置40上。第一能量吸收装置22经由阀装置24接合在连接管路装置40上。阀装置23、24优选是止回阀、例如电磁阀。
68.如在图1中示出的那样,第一能量源装置21和第一能量吸收装置22设置在双向导管区段40a的第一侧41上,而压力储存器装置31和第二能量吸收装置32设置在双向导管区段40a的第二侧42上。
69.在第一能量源装置21中借助于电解而制造的氢气经由连接管路装置40离开第一能量源装置21并且特别是经由双向导管区段40a流动到第二子系统30中并且在那里经由止回阀装置33流动到作为中压储存器起作用的第二能量吸收装置32中。第二能量吸收装置32作为用于氢气的中间储存装置起作用。
70.经由特别是以活塞式压缩机的形式存在的压缩机装置34将在第二能量吸收装置32中中间储存的氢气储存在压力储存器装置31中,其中,特别是涉及高压储存器装置。经由压缩机装置34,如此程度地压缩所述氢气,使得所述氢气可以以在700巴以内的压力储存在压力储存器装置31中。
71.在压力储存器装置31中储存的氢气用于运行形式为燃料电池装置的第一能量吸
收装置22。但是,所述燃料电池装置例如可以仅在小于20巴的压力时工作。因此,从压力储存器装置31取出在压力储存器装置31中储存的氢气,经由可以为止回阀、特别是电磁阀的阀装置35引导,并且输送给形式为减压器的卸压装置36。接着,氢气可以特别是还穿流限流装置37,该限流装置优选构造为用于减小导管横截面的装置。从那里,压力降低的氢气经由连接管路装置40并且在这里特别是也经由双向导管区段40a输送给形式为燃料电池装置的第一能量吸收装置22并且在那里消耗。
72.为了测量环境温度,压力储存器装置31配设有对应的温度测量装置52。经由接口51将温度测量装置52的所检测的温度值传输到控制装置50上,在该控制装置中并且利用该控制装置实施按照本发明的方法。为此,控制装置50具有数据处理装置53,该数据处理装置经由数据交换部56与储存器装置54连接。在储存器装置54中储存有形式为对比表55的对比文件,该对比表在图2中示出。
73.在图1中示出的能量系统10构成整个家用能量系统的部分区域,其中,涉及电自给自足的并且完全基于可更新的能量的多混合的家用蓄能器系统。
74.所述多混合的家用蓄能器系统能实现将由光伏(pv)设备、小型风力设备或类似物产生的电能受需求控制地分配到全年上。在此,所述系统作为与电网无关的孤岛系统(inselsystem)起作用。相反,所述设备应确保房屋的电自给自足,从而在全年中不必从电网获取电能。
75.家用能量系统的主要任务在于,将从光伏(pv)模块或类似物获得的电能提供给家用的消耗器。其次,可以在低负载或高辐射的时间中将电能过剩中间储存在蓄电池

短时

储存器中。再次,可以在氢气

长期

储存器中将电能作为气态氢气在低辐射的时间上、如夜间、冬季或类似物中期至长期地储存并且借助于燃料电池又在任何情况下符合需求地提供。
76.除了能源技术的任务之外,所述系统也作为通过安装的通风仪器的受控制的居住空间通风起作用。
77.在电解装置中生产的氢气经由氢气导管流动到具有压力储存器装置31的外部安装的压力储存设备中。
78.在缺乏的或不足够的pv能量时,从蓄电池取出能量,以用于覆盖消耗器负载。如果在短时储存器中储备的能量不足够,则燃料电池装置可以覆盖附加的电能需求。在燃料电池运行中,氢气经由氢气导管从压力储存器装置31流动到燃料电池装置。
79.排除燃料电池装置和电解装置的同时运行。整个系统在中央经由能量管理器以预告的能量管理运行。
80.第二子系统30原则上设置用于在外部区域中的运行,但可以在确定的条件下也在房屋的特别的区域内部建立和运行。
81.按照本发明的在下面详细解释的方法规定:氢气在压力储存器装置31中的储存与具有日历相关性的动态参考温度相关地进行。为此,能量系统10具有控制装置50,该控制装置经由接口51至少短时地与温度测量装置52处于连接中。
82.压力储存器装置31中的压力与储存器温度相关地波动。在此,由温度引起的压力上升表现为成比例的。然而,压力储存器装置31和在其周围中的引导高压的部件具有不应被超过的运行压力。在这里,例如可以涉及300巴的运行压力。这个运行压力是所谓的静态
运行压力并且由压力储存器装置31的制造商规定。压力储存器装置31设计并且允许用于介质在该静态运行压力以内的最大储存。
83.基于压力储存器装置31中的储存器压力的温度相关性,可以在没有安全措施时发生:基于每天的和/或季节的温度变化出现在压力储存器装置中的对应过压,从而压力储存器装置31损坏、在最差情况下甚至破坏。或者然而基于压力储存器装置31中的温度变化出现如下情况,即,氢气在额定压力之下储存,从而压力储存器装置31的容量保持未被利用。
84.按照本发明,氢气在压力储存器装置31中的储存现在借助具有日历相关性的动态参考温度t
ref
调节。在此,避免由于高温的过压。同时,最大程度地利用用于储存器应用的额定压力。为了实施所述方法,使用在图2中示出的对比文件,其中,优选涉及对比表55。
85.按照本发明的方法规定:特别是在控制装置50中确定与温度相关的动态运行压力,在该运行压力以内可以将氢气储存在压力储存器装置31中。在此,借助具有由时间引起的相关性的动态参考温度值t
ref
确定动态运行压力。因此,避免例如在夏季的超压。在夏季之后,参考温度的动态降低导致所计算的最大储存器压力的提高。在夏季之后的对应的事后储存因此是可能的。在消耗时间中、例如在秋季/冬季,压力储存器装置31最大程度地被加载或利用。
86.优选规定:确定所述动态运行压力,其方式是,在所述方法的过程中,在特别是确定的两个或更多个时间值时在每个时间值确定参考温度值t
ref
。在每个时间值借助所确定的参考温度值确定、例如计算、特别是改变和/或调设和/或适配所述运行压力。
87.为此,例如可以在对比表55中储存一定数量的参考时间值57,给每个参考时间值57配设一个参考温度值t
ref
。参考时间值57处于对比表55的上面的那行中。所述实例表在此涉及形式为月或一定数量的月的日历的参考时间57。在所述实例中,第一参考时间值包括时间间隔一月至八月。第二参考时间值包括月份九月。第三参考时间值包括月份十月,而第四参考时间值包括时间间隔十一月和十二月。在对比表中,给每个参考时间值配设一个对应的参考温度值t
ref
,参考温度值处于对比表55的第二行中。所示出的对比表是纯示例性并且用于解释按照本发明的方法。对比表55可以任意复杂地确定或者说设计。
88.将在所述方法的过程中考察的、例如所确定的时间值与对比表55中的参考时间值57进行比较。在时间值与参考时间值57一致时,借助配设给对应的参考时间值57的参考温度值t
ref
确定、例如计算、特别是改变和/或调设和/或适配所述动态运行压力。
89.这例如可以按照公式p
dyn
=p
stat
×
(t
amb
/t
ref
)进行并且下面借助实例阐明。
90.假定地,静态运行压力p
stat
由压力储存器装置31的制造商规定为300巴。应计算动态运行压力的考察的时刻应处于时间间隔“一月至八月”中。
91.于是,对于这个时间间隔适用35℃的参考温度值t
ref
。假定地,在确定所述动态运行压力p
dyn
的时刻由温度测量装置52测量压力储存器装置31的15℃的环境温度t
amb
。按照上述公式的计算基于以开尔文确定的温度、也就是说273.15k t
amb
(℃)或273.15k t
ref
(℃)。对于所述实例,环境温度t
amb
于是为288.15k,而参考温度t
ref
为308.15k。于是,按照上述公式计算的动态运行压力p
dyn
为280.5巴。因为温度在考察的参考时间值“一月至八月”中强烈改变并且也还可能超过所测量的15℃,所以仅在这个所计算的280.5巴的动态运行压力以内冲注压力储存器装置31,以便在具有较高温度的其他时间避免过压。然而,如果在计算中得出大于300巴的动态运行压力是可能的,则在所规定的300巴的静态运行压力时中断所述
冲注。
92.在确定所述动态运行压力之后,这特别是在控制装置50的数据处理装置53中进行,在最大所述动态运行压力以内将氢气储存到压力储存器装置31中。在此,不超过所述动态运行压力的监控借助于控制装置50进行。控制装置53为此例如与在图1中示出的压缩机装置34处于通信连接中并且可以在达到压缩机装置34的动态运行压力时发送对应的控制信号,目的是使压缩机装置停止,进一步将介质储存到压力储存器装置31中。
93.附图标记列表
94.10
ꢀꢀ
能量系统(家用能量系统)
95.20
ꢀꢀ
第一子系统(内部系统)
96.21
ꢀꢀ
第一能量源装置(电解装置)
97.22
ꢀꢀ
第一能量吸收装置(燃料电池装置)
98.23
ꢀꢀ
阀装置
99.24
ꢀꢀ
阀装置
100.30
ꢀꢀ
第二子系统(外部系统)
101.31
ꢀꢀ
压力储存器装置(第二能量源装置)
102.32
ꢀꢀ
第二能量吸收装置(中压储存器装置)
103.33
ꢀꢀ
止回阀装置
104.34
ꢀꢀ
压缩机装置
105.35
ꢀꢀ
阀装置
106.36
ꢀꢀ
卸压装置(减压器)
107.37
ꢀꢀ
限流装置
108.40
ꢀꢀ
连接管路装置
109.40a 双向导管区段
110.41
ꢀꢀ
双向导管区段的第一侧
111.42
ꢀꢀ
双向导管区段的第二侧
112.50
ꢀꢀ
控制装置
113.51
ꢀꢀ
接口
114.52
ꢀꢀ
用于测量环境温度的温度测量装置
115.53
ꢀꢀ
数据处理装置
116.54
ꢀꢀ
储存器装置
117.55
ꢀꢀ
对比表
118.56
ꢀꢀ
数据交换部
119.57
ꢀꢀ
参考时间值。
再多了解一些

本文用于企业家、创业者技术爱好者查询,结果仅供参考。

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