Procedimiento para el suministro de energía a un submarino.

Procedimiento para el suministro de energía de un submarino, en el que es suministrada energía a una redeléctrica (10) mediante al menos una pila de combustible (5),

en el que la al menos una pila de combustible (5)es alimentada por al menos un reformador (20), en el que al menos un acumulador eléctrico (40; 42) recibepotencia de la al menos una pila de combustible (5) cuando la potencia de la pila de combustible (5) sobrepasa lacarga de red y emite potencia cuando la potencia de la pila de combustible (5) es inferior a la carga de red, y enel que la alimentación de carburante al reformador (20) es controlada dependiendo de la emisión y recepción depotencia desde o al acumulador (40; 42), caracterizado porque a la pila de combustible (5) por el lado de entradase le aplica una presión constante y porque para la regulación de la aplicación de presión a la pila de combustible(5) por el lado de entrada es empleada como magnitud de regulación su emisión de potencia eléctrica.

Procedimiento para el suministro de energía a un submarino.

La invención se refiere a un procedimiento para el suministro de energía a un submarino, en el que a una red eléctrica se le suministra energía mediante una pila de combustible.

En el caso de los submarinos, así como en otras numerosas aplicaciones, está dentro del estado actual de la técnica suministrar energía eléctrica a una red eléctrica, por ejemplo una red de a bordo, por medio de una instalación de pila de combustible. En tal instalación de pila de combustible, por ejemplo, es quemado hidrógeno con oxígeno catalíticamente formando agua, de modo que la energía de combustión que se forma es transformada en energía eléctrica. Para el funcionamiento de una instalación de pila de combustible es necesario, por tanto, alimentar carburante, por ejemplo hidrógeno, a la pila de combustible. Los acumuladores de hidruro metálico necesarios para el almacenamiento de hidrógeno son pesados y caros. Además, la carga y descarga de los acumuladores requieren mucho tiempo y gasto.

Está dentro del estado de la técnica suministrar combustible a la pila de combustible o una a varias baterías de pilas de combustible mediante un reformador. No obstante, los reformadores sólo pueden reaccionar a oscilaciones y saltos de carga en la red eléctrica que se va a abastecer con retardos de varios segundos en la producción del combustible. Pero puesto que para un funcionamiento estable debe ser evitado un suministro excesivo o insuficiente de la pila de combustible hay que prever típicamente grandes volúmenes para almacenamiento intermedio en el suministro de combustible de la pila de combustible. El empleo de tal acumulador intermedio es conocido, por ejemplo, por el documento US-A-5, 401, 589. En numerosas aplicaciones, no obstante, por ejemplo para el suministro de energía de una red eléctrica de a bordo en un submarino, el volumen que debe proporcionarse a un dispositivo de suministro de energía es muy limitado. Además, el reformador durante el almacenamiento intermedio del combustible sufre grandes saltos de carga. Esto menoscaba la posibilidad de regulación interna del reformador y dificulta un funcionamiento estable y seguro. En particular en caso de empleo de hidrógeno como combustible los acumuladores intermedios grandes representan además un riesgo para la seguridad.

Con estos antecedentes el objeto de la invención es, por tanto, conseguir un procedimiento mejorado para el suministro de energía de una red eléctrica de un submarino por medio de una pila de combustible que pueda ser empleado también en caso de oscilaciones y/o saltos de la potencia requerida por la red eléctrica y que tenga poco peso y necesite poco espacio.

Este objeto se lleva a cabo según la invención por un procedimiento con las características indicadas en la reivindicación 1. Perfeccionamientos ventajosos están indicados en las reivindicaciones subordinadas, la siguiente descripción y los dibujos.

En el procedimiento según la invención se emplea al menos una pila de combustible para el suministro de energía. No obstante, bajo el término pila de combustible en el sentido de la invención hay que entender también una pluralidad de pilas de combustible o grupos de pilas de combustible. En lugar de o además de un suministro de combustible a la pila de combustible, por ejemplo hidrógeno, de acumuladores de hidruro metálico, la al menos una pila de combustible es alimentada con combustible por al menos un reformador. El reformador es accionado con carburante líquido, por regla general con un hidrocarburo, por ejemplo diesel, metanol o etanol. Por tanto, puede prescindirse de la acumulación de hidrógeno en forma de gas en acumuladores de hidruro metálico pesados y de su carga y descarga que consumen tiempo y son laboriosas. Por el contrario, únicamente carburante líquido debe ser almacenado y alimentado al reformador. El almacenamiento y la manipulación del carburante considerablemente simplificados, así como la posibilidad de realizar el procedimiento con dispositivos de poco peso de construcción, ofrecen, por tanto, ventajas sustanciales. Por medio de este reformador a partir del carburante se puede obtener combustible, por ejemplo hidrógeno en forma de gas, que sea proporcionado a la pila de combustible, estando unido el reformador a la pila de combustible por medio de una conducción de líquido. Así la red eléctrica es abastecida ventajosamente de forma sustancial por la pila de combustible.

Para garantizar esto está previsto según la invención que al menos un acumulador eléctrico reciba potencia de la pila de combustible cuando la potencia de la pila de combustible sobrepase la carga de red y emita potencia cuando la potencia de la pila de combustible sea inferior a la carga de red. El acumulador eléctrico compensa, por tanto, variaciones inconstantes de la carga de red. Así, el acumulador eléctrico es cargado en el caso de que la potencia de la pila de combustible sobrepase la carga de red y descargado correspondientemente en caso de que la potencia de la pila de combustible sea inferior a la carga de red. Con ello, por medio del acumulador eléctrico puede realizarse una compensación muy rápida de variaciones de la potencia requerida por la red, de manera que puede ser garantizado un suministro de la red eléctrica adaptado a la potencia incluso en caso de una adaptación de la producción de combustible del reformador demorada varios segundos.

Además de la compensación de variaciones rápidas de la carga de red, la producción de combustible del reformador según la invención es adaptada por una regulación en la carga de red. Para ello es determinada la recepción de potencia o la emisión de potencia desde o al acumulador y dependiendo de este equilibrio de potencia es controlada la alimentación de carburante al reformador. La alimentación de carburante al reformador es así controlada dependiendo de la recepción o emisión de potencia del o al acumulador. De esta forma la producción de combustible del reformador es adaptada de forma adecuada dentro de su retardo de la carga de red provocado por el tipo de construcción, de manera que no es necesario un almacenamiento intermedio de un volumen grande de hidrógeno en forma de gas.

Por tanto, con el procedimiento según la invención puede ser proporcionado un suministro de energía de redes eléctricas con una pila de combustible abastecida a través de un reformador, incluso cuando la potencia requerida por la red sufre rápidas oscilaciones o saltos. El reformador posibilita así el almacenamiento no costoso del carburante y el empleo de este procedimiento mediante dispositivos de espacio de construcción y peso reducidos.

Según la invención en el procedimiento a la pila de combustible es aplicada una presión constante por el lado de entrada. De esta forma se garantiza que la pila de combustible recibe el carburante para la generación de energía con la misma velocidad con la que el reformador emite el combustible. Dependiendo de la unidad de tiempo toda la cantidad de combustible generada por el reformador llega directamente a la pila de combustible. Con ello, la recepción de combustible de la pila de combustible sigue directamente a la producción de combustible del reformador. Correspondientemente se posibilita un balance equilibrado del combustible generado en ese momento por el reformador y aceptado por la pila de combustible. Este balance compensado permite un funcionamiento estable de la pila de combustible. Si, por ejemplo, en caso de alta potencia de la pila de combustible, disminuyera la presión del lado de entrada de la pila de combustible, entonces por ejemplo en la combustión del hidrógeno, se acumularía el agua producida en los canales de las pilas de combustible, lo que en caso de aplicación de presión constante del lado de entrada sería desplazada con la corriente de oxígeno fuera de la pila. Una aplicación de presión constante de la pila de combustible impide tal menoscabo del funcionamiento de las pilas de combustible. La potencia eléctrica alimentada desde la pila de combustible a la red eléctrica será determinada, por tanto, por la conversión de materia del reformador.

Según la invención en el procedimiento según la invención la emisión de potencia eléctrica de la pila de combustible es empleada como magnitud de regulación para la regulación de la aplicación de presión de la pila de combustible del lado de entrada. Si la emisión de potencia eléctrica de la pila de combustible es aumentada por una carga eléctrica elevada, entonces la pila de combustible recibe el combustible con una velocidad mayor. Correspondientemente resulta una carga eléctrica reducida de la pila de combustible con una recepción menor del combustible.... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para el suministro de energía de un submarino, en el que es suministrada energía a una red eléctrica (10) mediante al menos una pila de combustible (5) , en el que la al menos una pila de combustible (5) es alimentada por al menos un reformador (20) , en el que al menos un acumulador eléctrico (40; 42) recibe potencia de la al menos una pila de combustible (5) cuando la potencia de la pila de combustible (5) sobrepasa la carga de red y emite potencia cuando la potencia de la pila de combustible (5) es inferior a la carga de red, y en el que la alimentación de carburante al reformador (20) es controlada dependiendo de la emisión y recepción de potencia desde o al acumulador (40; 42) , caracterizado porque a la pila de combustible (5) por el lado de entrada se le aplica una presión constante y porque para la regulación de la aplicación de presión a la pila de combustible (5) por el lado de entrada es empleada como magnitud de regulación su emisión de potencia eléctrica.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque la potencia eléctrica de la pila de combustible (5) es controlada mediante al menos un regulador de corriente continua (45) dispuesto entre la pila de combustible (5) y la red (10) .

3. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque la potencia eléctrica de la pila de combustible (5) es determinada mediante al menos un regulador de corriente continua (45) dispuesto entre el acumulador eléctrico (40; 42) y la red (10) .

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque mediante el control de alimentación del carburante al reformador (20) es regulada a cero o a un valor predeterminado la diferencia de potencia entre la pila de combustible (5) y la carga de red.

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque como acumulador eléctrico (40, 42) es empleada al menos una batería eléctrica recargable.

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque como acumulador eléctrico (40, 42) es empleado al menos un supercondensador.

7. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la diferencia de potencia eléctrica entre la pila de combustible (5) y la carga de red es determinada por medición de la corriente de carga o descarga del acumulador eléctrico (40; 42) .

8. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la diferencia de potencia eléctrica entre la pila de combustible (5) y la carga de red es determinada por medición de al menos un parámetro de funcionamiento del regulador de corriente continua (45) .

9. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la potencia eléctrica de la pila de combustible (5) está limitada por arriba a un valor por debajo de la carga máxima posible.

10. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la alimentación de combustible del reformador (20) a la pila de combustible (5) está limitada por arriba a un valor por debajo de la carga máxima posible de la pila de combustible (5) .