Estación de abastecimiento de combustible autónoma y movil.

Un aparato para controlar una velocidad de transferencia de un fluido presurizado procedente de unrecipiente de almacenamiento (1) a un depósito receptor a través de un conducto (8) en comunicación fluida con elrecipiente de almacenamiento (1) y el depósito receptor,

caracterizado porque comprende:

un medio para establecer una velocidad predeterminada del aumento de presión que se mantendrá duranteun periodo de tiempo predeterminado para el llenado del depósito receptor con el fluido presurizado; yun medio para mantener la velocidad predeterminada del aumento de presión durante el llenado deldepósito receptor con el fluido presurizado durante el periodo de tiempo predeterminado.

Estación de abastecimiento de combustible autónoma y móvil.

Antecedentes de la invención La presente invención se refiere a un procedimiento y aparato para controlar una velocidad de transferencia de un fluido presurizado, tal como hidrógeno u otro gas comprimido, a un depósito receptor, tal como un depósito de combustible de un vehículo.

Aunque la invención se analiza en este documento con respecto a la transferencia de gas hidrógeno a depósitos de combustible de vehículos impulsados por hidrógeno, los expertos en la técnica reconocerán que la invención tiene otras aplicaciones. Por ejemplo, puede usarse para transferir otros fluidos presurizados que pueden o no usarse como combustibles, y los fluidos presurizados pueden transferirse a diversos tipos de depósitos receptores distintos de los depósitos de combustible de vehículos.

Con el creciente interés en combustibles limpios y eficientes, los fabricantes de automóviles están diseñando y fabricando vehículos impulsados por hidrógeno que son impulsados por celdas de combustible o motores de combustión interna de hidrógeno. Se está probando en estos vehículos el hidrógeno y tiene el potencial para ser el combustible de elección en el futuro.

Estos vehículos impulsados por hidrógeno están en fase de desarrollo y los fabricantes están realizando numerosas pruebas para mejorar los vehículos y las tecnologías relacionadas. Ya que no existe una infraestructura de abastecimiento de hidrógeno establecida in situ, algunos fabricantes están instalando estaciones de abastecimiento de hidrógeno en sitios de prueba y otros lugares. Las pruebas se están realizando a lo largo de América del Norte sin capacidad suficiente para abastecer a los vehículos de prueba lejos de las estaciones de abastecimiento de hidrógeno fijas.

Además, se hacen demostraciones de los vehículos impulsados por hidrógeno y se promueven en eventos públicos para aumentar la concienciación y el interés de los consumidores. Estos eventos tienen lugar en muchos lugares en los que el abastecimiento de combustible de hidrógeno es necesario pero no está disponible. Actualmente, el hidrógeno se entrega a estos eventos en forma líquida o como un producto de cilindros.

Se usan típicamente cilindros BX, de forma individual o en paquetes, para proporcionar hidrógeno a los clientes. Sin embargo, estos cilindros son muy pesados y difíciles de transportar (caros) .

En vista de lo anterior, existe la necesidad de estaciones de abastecimiento de hidrógeno móviles para el abastecimiento de combustible de vehículos de prueba y vehículos de demostración en eventos públicos. Las estaciones de abastecimiento de hidrógeno móviles también pueden usarse para mantener pequeñas flotas de vehículos impulsados por hidrógeno, proporcionando combustible para asistencia de emergencia en carretera, y para abastecer de combustible celdas de combustible estacionarias o instalaciones impulsadas por hidrógeno en sitios remotos.

Powertech Labs and Dynatek, Inc. han sacado a la venta una estación de abastecimiento móvil que se cree que tiene una presión de suministro de 25 MPa (3.600 psig) .

Existe un vacío en la disponibilidad de combustible para vehículos impulsados por hidrógeno. Los proyectos de demostración del gobierno y las industrias se ven obstaculizados por la incapacidad de abastecer de combustible los vehículos prototipo que se prueban y demuestran.

En vista de las necesidades actuales de los programas de las industrias y el gobierno, se necesita una estación de abastecimiento de hidrógeno móvil. Preferiblemente, una estación de este tipo debería ser una estación de abastecimiento móvil, autónoma y autoalimentada capaz de transferir gas de alta presión (por ejemplo, a presiones de 25 MPa (5.000 psig) o más) de una manera óptima (por ejemplo, tiempo de abastecimiento mínimo y aprovechamiento máximo del combustible transportado por la estación de abastecimiento móvil para minimizar la necesidad de recargar la estación) .

Como se usa en este documento, el término "autónoma" significa que la energía necesaria para accionar las válvulas, transferir el gas comprimido a la máxima presión y a velocidades máximas, proporcionar una comunicación entre la estación de servicio y un vehículo a llenar, y proporcionar una comunicación entre la estación de servicio y un monitor remoto es inherente a la estación de abastecimiento de combustible. El término "autoalimentada" significa que no se necesita energía eléctrica externa u otras utilidades externas para hacer funcionar las funciones de abastecimiento de combustible de la estación de abastecimiento móvil.

Aunque la técnica anterior incluye diversos tipos de estaciones de abastecimiento móviles, ninguna de estas estaciones satisface las necesidades actuales. Por ejemplo, cada una de las patentes de Estados Unidos Nº

5.983.962 y 3.257.031 desvela una estación de abastecimiento móvil. Sin embargo, estas patentes no muestran cómo transferir hidrógeno de alta presión de una manera óptima.

Otras patentes y publicaciones también desvelan estaciones de suministro móviles para almacenar y dispensar combustible, pero estas estaciones no son autoalimentadas y no están diseñadas para transferir hidrógeno de alta presión de una manera óptima. Véanse, por ejemplo, las patentes de Estados Unidos Nº 5.887.567 y 5.682.750. Véanse también la solicitud de patente de Estados Unidos Nº 2002/0046773 y la solicitud internacional WO 98/52677.

La patente de Estados Unidos Nº 5.596.501 desvela un sistema de suministro de combustible en ubicaciones remotas y un procedimiento de funcionamiento del mismo. Sin embargo, no muestra una estación autónoma y móvil para la transferencia de hidrógeno de alta presión de una manera óptima.

La presente invención muestra la transferencia de hidrógeno de alta presión en cascada para optimizar el tiempo de abastecimiento de combustible. Aunque la técnica anterior desvela el procedimiento en cascada (por ejemplo, las patentes de Estados Unidos Nº 5.673.735 y 5.810.058) , no desvela la transferencia en cascada de una manera óptima (por ejemplo, para proporcionar una velocidad de llenado óptima) para su uso en una estación de abastecimiento de hidrógeno automatizada, móvil y autoalimentada.

La técnica anterior más cercana, la solicitud de patente de Estados Unidos Nº 2002/0014277, desvela un aparato y un procedimiento para llenar un depósito con gas hidrógeno. Sin embargo, no trata los problemas implicados en el llenado de depósitos o recipientes de almacenamiento de diversos tamaños. Para llenar el depósito, el documento US 2002/0014277 desvela un mecanismo en el que la velocidad de llenado con hidrógeno varía durante el proceso de llenado dependiendo de la presión en el interior del depósito de hidrógeno a llenar.

Se desea tener un procedimiento y un sistema mejorados para la transferencia de un fluido presurizado, tal como gas hidrógeno, a un depósito receptor, tal como un depósito de combustible de un vehículo.

Se desea adicionalmente tener un procedimiento y un sistema para permitir el abastecimiento de combustible de vehículos impulsados por hidrógeno en áreas en las que no hay infraestructura para hidrógeno (tuberías, plantas, estaciones de llenado, etc.) .

Se desea aún adicionalmente tener una estación autónoma y móvil de abastecimiento de combustible que pueda desplegarse en cualquier parte y proporcione combustible, tal como hidrógeno, para proyectos de demostración de vehículos con una base eficiente y económica.

Se desea todavía adicionalmente tener un procedimiento y un sistema automáticos para almacenar y dispensar con seguridad gas hidrógeno a diferentes presiones, haciendo posible abastecer combustible a un vehículo clasificado para 5.000 psig o más sin el uso de un compresor.

Se desea aún adicionalmente tener una estación de abastecimiento de hidrógeno móvil autoalimentada para soportar proyectos de demostración con hidrógeno y pequeñas flotas de vehículos impulsados por hidrógeno sin el uso de energía eléctrica externa u otras utilidades externas.

Se desea aún adicionalmente tener una estación de abastecimiento de hidrógeno móvil autoalimentada que también pueda usarse para proporcionar asistencia de emergencia en carretera para vehículos impulsados por hidrógeno y/o para celdas de combustible fijas o instalaciones impulsadas por hidrógeno en ubicaciones remotas.

Se desea aún adicionalmente tener un procedimiento y sistema mejorados para controlar la velocidad de transferencia de un fluido presurizado, tal como gas hidrógeno, a un depósito receptor, tal como un depósito... [Seguir leyendo]

1. Un aparato para controlar una velocidad de transferencia de un fluido presurizado procedente de un recipiente de almacenamiento (1) a un depósito receptor a través de un conducto (8) en comunicación fluida con el recipiente de almacenamiento (1) y el depósito receptor, caracterizado porque comprende:

un medio para establecer una velocidad predeterminada del aumento de presión que se mantendrá durante un periodo de tiempo predeterminado para el llenado del depósito receptor con el fluido presurizado; y un medio para mantener la velocidad predeterminada del aumento de presión durante el llenado del depósito receptor con el fluido presurizado durante el periodo de tiempo predeterminado.

2. Un aparato como en la reivindicación 1, en el que el medio para establecer una velocidad predeterminada del aumento de presión comprende:

un ordenador/controlador para generar una señal eléctrica que puede convertirse en una señal de gas de baja presión (7) ; y un regulador para amplificar la señal de gas de baja presión y controlar una presión de llenado en el depósito receptor (110) .

3. Un aparato como en la reivindicación 1, en el que el medio para mantener la velocidad predeterminada del aumento de presión comprende:

un dispositivo de control de la presión (110) en comunicación con el conducto u otro conducto a través del cual el fluido presurizado fluye a una presión real antes de entrar en el depósito receptor, el dispositivo de control de la presión está adaptado para aumentar o disminuir la presión real del fluido presurizado; medios para calcular periódicamente una velocidad del aumento presión con el tiempo (7) ; y medios para ordenar al dispositivo de control de la presión (27) disminuir la presión real cuando la velocidad del aumento de presión es mayor que la velocidad predeterminada establecida del aumento de presión, y aumentar la presión real cuando la velocidad del aumento de presión es menor que la velocidad predeterminada establecida del aumento de presión.

4. Un aparato como en la reivindicación 1, en el que la velocidad de transferencia está controlada en función de un porcentaje de una presión de destino designada ya conseguida o un porcentaje de una presión de destino designada a conseguir durante una porción restante del periodo de tiempo predeterminado.

5. Un aparato como en la reivindicación 4, en el que la función es lineal.

6. Un aparato como en la reivindicación 4, en el que la función es geométrica.

7. Un aparato como en la reivindicación 4, en el que el depósito receptor tiene un estado termodinámico instantáneo y en el que la función varía con el tiempo con cualquier cambio en el estado termodinámico instantáneo para proporcionar una velocidad de llenado óptima.

8. Un procedimiento para controlar una velocidad de transferencia de un fluido presurizado procedente de un recipiente de almacenamiento a un depósito receptor a través de un conducto en comunicación fluida con el recipiente de almacenamiento y el depósito receptor, caracterizado porque comprende las etapas de:

establecer una velocidad predeterminada del aumento de presión a mantener durante un periodo de tiempo predeterminado para el llenado del depósito receptor con el fluido presurizado; y mantener la velocidad predeterminada del aumento de presión durante el llenado del depósito receptor con el fluido presurizado durante el periodo de tiempo predeterminado.

9. Un procedimiento como en la reivindicación 8, en el que la etapa de establecer una velocidad predeterminada del aumento de presión comprende las sub-etapas de:

generar una señal eléctrica que puede convertirse en una señal de gas de baja presión; amplificar la señal de gas de baja presión; y controlar una presión de llenado en el depósito receptor.

10. Un procedimiento como en la reivindicación 8, en el que la etapa de mantener la velocidad predeterminada del aumento de presión comprende las sub-etapas de:

proporcionar un dispositivo de control de la presión en comunicación con el conducto u otro conducto a través del cual el fluido presurizado fluye a una presión real antes de entrar en el depósito receptor, el dispositivo de control de la presión está adaptado para aumentar o disminuir la presión real del fluido presurizado; calcular periódicamente una velocidad del aumento de presión con el tiempo; y ordenar al dispositivo de control de la presión disminuir la presión real cuando la velocidad del aumento de presión es mayor que la velocidad predeterminada establecida del aumento de presión, y aumentar la presión real cuando la velocidad del aumento de presión es menor que la velocidad predeterminada establecida del aumento de presión.

11. Un procedimiento como en la reivindicación 8, en el que la velocidad de transferencia está controlada en función de un porcentaje de una presión de destino designada ya conseguida o un porcentaje de una presión de destino designada a conseguir durante una porción restante del periodo de tiempo predeterminado.

12. Un procedimiento como en la reivindicación 11, en el que la función es lineal.

13. Un procedimiento como en la reivindicación 11, en el que la función es geométrica.

14. Un procedimiento como en la reivindicación 11, en el que el depósito receptor tiene un estado termodinámico instantáneo y en el que la función varía con el tiempo con cualquier cambio en el estado termodinámico instantáneo para proporcionar una velocidad de llenado óptima.