DE102019132546A1 - Energy supply system, vehicle and method for supplying energy - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Energiebereitstellungssystem, umfassend eine Energieträgermedium-Bereitstellungseinrichtung (14), welche ein Energieträgermedium mit einem Bereitstellungsdruck bereitstellt, eine Energiebereitstellungseinrichtung (16), welche durch Verwendung des bereitgestellten Energieträgermediums Energie zur Nutzung bereitstellt, und eine Druckminderungseinrichtung (36) zur Verringerung des Bereitstellungsdrucks des Energieträgermediums auf einen Arbeitsdruck oder Arbeitsdruckbereich der Energiebereitstellungseinrichtung (16). Um ein derartiges Energiebereitstellungssystem bereitzustellen, welches einen erhöhten Wirkungsgrad aufweist, wird erfindungsgemäß eine der Druckminderungseinrichtung (36) zugeordnete Expansionseinrichtung (38) vorgeschlagen, welche eine Expansion des Energieträgermediums zur Druckminderung durchführt und bei der Expansion frei werdende Energie zur Nutzung bereitstellt. Ferner betrifft die Erfindung ein Fahrzeug und ein Verfahren zur Bereitstellung von Energie mittels eines Energiebereitstell u ngssystems.The invention relates to an energy supply system, comprising an energy carrier medium supply device (14) which supplies an energy carrier medium with a supply pressure, an energy supply device (16) which provides energy for use by using the provided energy carrier medium, and a pressure reducing device (36) for reducing the supply pressure of the energy carrier medium to a working pressure or working pressure range of the energy supply device (16). In order to provide such an energy supply system which has an increased efficiency, an expansion device (38) assigned to the pressure reducing device (36) is proposed according to the invention, which expands the energy carrier medium to reduce the pressure and makes the energy released during the expansion available for use. The invention also relates to a vehicle and a method for providing energy by means of an energy supply system.

Description

Die Erfindung betrifft ein Energiebereitstellungssystem, umfassend eine Energieträgermedium-Bereitstellungseinrichtung, welche ein Energieträgermedium mit einem Bereitstellungsdruck bereitstellt, eine Energiebereitstellungseinrichtung, welche durch Verwendung des bereitgestellten Energieträgermediums Energie zur Nutzung bereitstellt, und eine Druckminderungseinrichtung zur Verringerung des Bereitstellungsdrucks des Energieträgermediums auf einen Arbeitsdruck oder Arbeitsdruckbereich der Energiebereitstellungseinrichtung.The invention relates to an energy supply system, comprising an energy carrier medium supply device which supplies an energy carrier medium with a supply pressure, an energy supply device which provides energy for use by using the energy carrier medium provided, and a pressure reducing device for reducing the supply pressure of the energy carrier medium to a working pressure or working pressure range of the energy supply device .

Weiterhin betrifft die Erfindung ein Fahrzeug, insbesondere Landfahrzeug und/oder Luftfahrzeug und/oder Wasserfahrzeug.The invention also relates to a vehicle, in particular a land vehicle and / or aircraft and / or watercraft.

Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Bereitstellung von Energie mittels eines Energiebereitstellungssystems.The invention also relates to a method for providing energy by means of an energy supply system.

Aus der DE 10 2012 010 909 A1 ist eine Vorrichtung zur thermomechanischen Energieumwandlung bekannt.From the DE 10 2012 010 909 A1 a device for thermomechanical energy conversion is known.

Aus der DE 103 23 534 A1 ist ein Druckgasantrieb für einen Expansionsmotor bekannt.From the DE 103 23 534 A1 a compressed gas drive for an expansion engine is known.

Aus der DE 3411987 A1 sind eine Verbrennungskraftmaschine, ein Druckgasmotor und ein Kompressor in Form eines Kolbenmotors bekannt.From the DE 3411987 A1 an internal combustion engine, a compressed gas engine and a compressor in the form of a piston engine are known.

Aus der DE 3403132 A1 ist ein Drehkolbenmotor bekannt, welcher mit von außen zugeführtem Druckgas oder durch Treibstoffverbrennung angetrieben werden kann.From the DE 3403132 A1 a rotary piston engine is known which can be driven with externally supplied compressed gas or by fuel combustion.

Aus der AT 35304 B ist ein Gasturbinenmotor, insbesondere wasserstoffbetriebener Gasturbinenmotor, bekannt.From the AT 35304 B a gas turbine engine, in particular a hydrogen-powered gas turbine engine, is known.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Energiebereitstellungssystem der eingangs genannten Art bereitzustellen, welches einen erhöhten Wirkungsgrad aufweist.The invention is based on the object of providing an energy supply system of the type mentioned at the beginning, which has an increased degree of efficiency.

Diese Aufgabe wird bei dem eingangs genannten Energiebereitstellungssystem erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass eine der Druckminderungseinrichtung zugeordnete Expansionseinrichtung vorgesehen ist, welche eine Expansion des Energieträgermediums zur Druckminderung durchführt und bei der Expansion frei werdende Energie zur Nutzung bereitstellt.In the energy supply system mentioned at the beginning, this object is achieved according to the invention in that an expansion device assigned to the pressure reducing device is provided, which expands the energy carrier medium to reduce the pressure and makes available energy released during the expansion for use.

Mittels der Expansionseinrichtung lässt sich bei der Expansion des Energieträgermediums zu dessen Druckminderung frei werdende Energie nutzen. Bei dem Energieträgermedium handelt es sich beispielsweise um ein gasförmiges Medium, insbesondere um einen gasförmigen Kraftstoff, wie zum Beispiel gasförmiger Wasserstoff. Insbesondere lässt sich mittels der Expansionseinrichtung potentielle Energie nutzen, welche in einem komprimierten Gas gespeichert ist und bei der Expansion des Gases frei wird.By means of the expansion device, the energy released during the expansion of the energy carrier medium can be used to reduce its pressure. The energy carrier medium is, for example, a gaseous medium, in particular a gaseous fuel, such as, for example, gaseous hydrogen. In particular, by means of the expansion device, potential energy can be used which is stored in a compressed gas and is released when the gas expands.

Die mittels der Expansionseinrichtung bereitgestellte Energie lässt sich beispielsweise zum Antrieb eines Fahrzeugs oder einer Maschine nutzen. Beispielsweise lässt sich die bereitgestellte Energie durch Umwandlung in elektrische Energie zur Versorgung einer Elektroantriebseinrichtung nutzen.The energy provided by means of the expansion device can be used, for example, to drive a vehicle or a machine. For example, the energy provided can be used to supply an electric drive device by converting it into electrical energy.

Der Arbeitsdruck oder Arbeitsdruckbereich der Energiebereitstellungseinrichtung liegt unterhalb des Bereitstellungsdrucks, mit welchem das Energieträgermedium von der Energieträgermedium-Bereitstellungseinrichtung bereitgestellt wird.The working pressure or working pressure range of the energy supply device is below the supply pressure with which the energy carrier medium is made available by the energy carrier medium supply device.

Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass das Energieträgermedium ein Treibstoff und/oder ein Kraftstoff ist, und insbesondere dass die Energiebereitstellungseinrichtung durch Verbrennung des Treibstoffs und/oder des Kraftstoffs Energie zur Nutzung bereitstellt.In particular, it can be provided that the energy carrier medium is a fuel and / or a fuel, and in particular that the energy supply device provides energy for use by burning the fuel and / or the fuel.

Unter einer Verbrennung ist insbesondere eine Verbrennungsreaktion im chemischen Sinne zu verstehen. Insbesondere ist unter einer Verbrennung auch eine kalte Verbrennung zu verstehen, wie sie beispielsweise im Fall einer Brennstoffzelle erfolgt.Combustion is to be understood in particular as a combustion reaction in the chemical sense. In particular, a combustion is also to be understood as a cold combustion, as occurs, for example, in the case of a fuel cell.

Insbesondere wird die in dem Energieträgermedium enthaltene Energie mittels der Energiebereitstellungseinrichtung durch einen Energieumwandlungsprozess genutzt und/oder bereitgestellt. Der Energieumwandlungsprozess ist oder umfasst insbesondere eine chemische Reaktion, wie beispielsweise eine Redoxreaktion.In particular, the energy contained in the energy carrier medium is used and / or provided by means of the energy supply device through an energy conversion process. The energy conversion process is or includes, in particular, a chemical reaction, such as a redox reaction.

Beispielsweise wird in dem Energieträgermedium enthaltene Energie mittels der Energiebereitstellungseinrichtung umgewandelt und insbesondere in Bewegungsenergie und/oder elektrische Energie und/oder mechanische Energie und/oder thermische Energie umgewandelt.For example, energy contained in the energy carrier medium is converted by means of the energy supply device and, in particular, converted into kinetic energy and / or electrical energy and / or mechanical energy and / or thermal energy.

Das Energieträgermedium ist insbesondere ein Stoff, dessen Energiegehalt mittels der Energiebereitstellungseinrichtung nutzbar und/oder bereitstellbar ist.The energy carrier medium is in particular a substance whose energy content can be used and / or provided by means of the energy supply device.

Beispielsweise ist oder umfasst das Energieträgermedium Wasserstoff und/oder Erdgas und/oder Methan und/oder Methanol.For example, the energy carrier medium is or comprises hydrogen and / or natural gas and / or methane and / or methanol.

Es ist grundsätzlich auch möglich, dass das Energieträgermedium Druckluft ist oder umfasst.In principle, it is also possible for the energy carrier medium to be or include compressed air.

Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass eine Druckdifferenz zwischen dem Bereitstellungsdruck und dem Arbeitsdruck oder Arbeitsdruckbereich mindestens 200 bar und insbesondere mindestens 650 bar und insbesondere mindestens 800 bar und insbesondere mindestens 1000 bar beträgt. Insbesondere sind der Arbeitsdruck oder Arbeitsdruckbereich und/oder die Druckdifferenz abhängig von der Art und/oder Beschaffenheit der Energiebereitstellungseinrichtung. Beispielsweise sind der Bereitstellungsdruck und/oder die Druckdifferenz von einer in einer Speichereinrichtung gespeicherten Menge des Energieträgermediums abhängig.In particular, it can be provided that a pressure difference between the supply pressure and the working pressure or working pressure range is at least 200 bar and in particular at least 650 bar and in particular at least 800 bar and in particular at least 1000 bar. In particular, the working pressure or working pressure range and / or the pressure difference are dependent on the type and / or nature of the energy supply device. For example, the supply pressure and / or the pressure difference are dependent on an amount of the energy carrier medium stored in a storage device.

Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass eine Druckdifferenz zwischen dem Bereitstellungsdruck und dem Arbeitsdruck oder Arbeitsdruckbereich höchstens 1050 bar und insbesondere höchstens 900 bar und insbesondere höchstens 750 bar beträgt.In particular, it can be provided that a pressure difference between the supply pressure and the working pressure or working pressure range is at most 1050 bar and in particular at most 900 bar and in particular at most 750 bar.

Beispielsweise beträgt eine Druckdifferenz zwischen dem Bereitstellungsdruck und dem Arbeitsdruck oder Arbeitsdruckbereich ca. 1035 bar oder ca. 850 bar oder ca. 700 bar oder ca. 697 bar.For example, a pressure difference between the supply pressure and the working pressure or working pressure range is approx. 1035 bar or approx. 850 bar or approx. 700 bar or approx. 697 bar.

Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass mittels der Energieträgermedium-Bereitstellungseinrichtung ein flüssiges und/oder gasförmiges Energieträgermedium bereitgestellt wird. Beispielsweise wird flüssiger und/oder gasförmiger Kraftstoff, wie beispielsweise Wasserstoff, bereitgestellt.In particular, it can be provided that a liquid and / or gaseous energy carrier medium is made available by means of the energy carrier medium supply device. For example, liquid and / or gaseous fuel, such as hydrogen, is provided.

Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass der Arbeitsdruckbereich der Energiebereitstellungseinrichtung mindestens 1 bar und insbesondere mindestens 2 bar und/oder höchstens 4 bar und insbesondere höchstens 3 bar beträgt.In particular, it can be provided that the working pressure range of the energy supply device is at least 1 bar and in particular at least 2 bar and / or at most 4 bar and in particular at most 3 bar.

Beispielsweise beträgt der Arbeitsdruck der Energiebereitstellungseinrichtung ca. 3 bar.For example, the working pressure of the energy supply device is approx. 3 bar.

Insbesondere wird das Energieträgermedium bei der Verringerung des Bereitstellungsdrucks in der Druckminderungseinrichtung chemisch nicht verändert und/oder in der Druckminderungseinrichtung nicht oxidiert und/oder reduziert. Insbesondere entspricht in die Druckminderungseinrichtung eingekoppeltes Energieträgermedium chemisch aus der Druckminderungseinrichtung ausgekoppeltem Energieträgermedium.In particular, when the supply pressure is reduced in the pressure reducing device, the energy carrier medium is not chemically changed and / or is not oxidized and / or reduced in the pressure reducing device. In particular, the energy carrier medium coupled into the pressure reduction device corresponds chemically to the energy carrier medium coupled out of the pressure reduction device.

Insbesondere wird der Druckminderungseinrichtung unverbrannter Kraftstoff zugeführt und/oder die Druckminderungseinrichtung stellt unverbrannten Kraftstoff an die Energiebereitstellungseinrichtung bereit.In particular, the pressure reducing device is supplied with unburned fuel and / or the pressure reducing device provides unburned fuel to the energy supply device.

Vorteilhaft kann es sein, wenn die Druckminderungseinrichtung an einer Verbindungseinrichtung zur Herstellung einer fluidwirksamen Verbindung zwischen der Energieträgermedium-Bereitstellungseinrichtung und der Energiebereitstellungseinrichtung angeordnet ist und/oder einer Verbindungseinrichtung zur Herstellung einer fluidwirksamen Verbindung zwischen der Energieträgermedium-Bereitstellungseinrichtung und der Energiebereitstellungseinrichtung zugeordnet ist. Es lässt sich dadurch die Druckminderungseinrichtung auf technisch einfache Weise in das Energiebereitstellungssystem integrieren.It can be advantageous if the pressure reduction device is arranged on a connection device for establishing a fluid-effective connection between the energy carrier medium supply device and the energy supply device and / or is assigned to a connection device for establishing a fluid-effective connection between the energy carrier medium supply device and the energy supply device. As a result, the pressure reducing device can be integrated into the energy supply system in a technically simple manner.

Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass die Druckminderungseinrichtung in die Verbindungseinrichtung integriert ist. Es lässt sich dadurch das Energiebereitstellungssystem kompakt ausführen.In particular, it can be provided that the pressure reducing device is integrated into the connecting device. As a result, the energy supply system can be made compact.

Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass die Druckminderungseinrichtung und/oder die Verbindungseinrichtung bezogen auf eine Strömungsrichtung des Energieträgermediums zwischen der Energieträgermedium-Bereitstellungseinrichtung und der Energiebereitstellungseinrichtung angeordnet sind.In particular, it can be provided that the pressure reduction device and / or the connection device are arranged between the energy carrier medium supply device and the energy supply device in relation to a flow direction of the energy carrier medium.

Unter der Strömungsrichtung des Energieträgermediums ist insbesondere eine Haupt-Strömungsrichtung und/oder Haupt-Flussrichtung des Energieträgermediums von der Energieträgermedium-Bereitstellungseinrichtung zu der Energiebereitstellungseinrichtung zu verstehen.The flow direction of the energy carrier medium is to be understood in particular as a main flow direction and / or main flow direction of the energy carrier medium from the energy carrier medium supply device to the energy supply device.

Die Druckminderungseinrichtung ist beispielsweise an mindestens einem Leitungselement der Verbindungseinrichtung angeordnet, mittels welchem eine fluidwirksame Verbindung zwischen der Energieträgermedium-Bereitstellungseinrichtung und der Energiebereitstellungseinrichtung hergestellt ist oder herstellbar ist.The pressure reducing device is arranged, for example, on at least one line element of the connecting device, by means of which a fluid-effective connection between the energy carrier medium supply device and the energy supply device is or can be produced.

Durch das mindestens eine Leitungselement ist insbesondere Energieträgermedium und/oder Fluid durchleitbar. Das mindestens eine Leitungselement ist oder umfasst beispielsweise ein Rohrelement zur Durchleitung von Energieträgermedium und/oder Fluid.In particular, the energy carrier medium and / or fluid can be passed through the at least one line element. The at least one line element is or comprises, for example, a pipe element for the passage of energy carrier medium and / or fluid.

Die Verbindungseinrichtung umfasst beispielsweise ein oder mehrere Leitungselemente und/oder Rohrelemente, durch welche das Energieträgermedium durchleitbar ist und/oder welche von dem Energieträgermedium durchströmbar sind.The connecting device comprises, for example, one or more line elements and / or pipe elements through which the energy carrier medium can be passed and / or through which the energy carrier medium can flow.

Günstig kann es sein, wenn die Energieträgermedium-Bereitstellungseinrichtung eine Speichereinrichtung für das Energieträgermedium ist oder umfasst, und insbesondere wenn die Speichereinrichtung ein Tank und/oder Druckgastank und/oder ein Wasserstofftank ist und/oder ein Erdgastank und/oder ein Methantank und/oder ein Methanoltank ist. Es lässt sich dadurch das Energiebereitstellungssystem insbesondere mobil einsetzen und/oder in ein Fahrzeug integrieren. Beispielsweise ist die Speichereinrichtung ein Metallhydridspeicher.It can be favorable if the energy carrier medium supply device is or comprises a storage device for the energy carrier medium, and in particular if the storage device is a tank and / or compressed gas tank and / or a hydrogen tank and / or a natural gas tank and / or a methane tank and / or a Methanol tank is. As a result, the energy supply system can be used, in particular, in a mobile manner and / or integrated into a vehicle. For example, the storage device is a metal hydride storage device.

Insbesondere ist mittels der Speichereinrichtung Energieträgermedium speicherbar und/oder lagerbar und/oder transportierbar.In particular, the energy carrier medium can be stored and / or stored and / or transported by means of the storage device.

Beispielsweise ist in der Speichereinrichtung Energieträgermedium mit einem Druck von mindestens 150 bar und insbesondere mindestens 200 bar und insbesondere mindestens 650 bar und insbesondere mindestens 800 bar und insbesondere mindestens 1000 bar speicherbar. Beispielsweise ist in der Speichereinrichtung Energieträgermedium mit einem Druck von ca. 200 bar und/oder ca. 700 bar und/oder ca. 850 bar und/oder ca. 1035 bar speicherbar. Beispielsweise ist in der Speichereinrichtung Erdgas mit einem Druck von ca. 200 bar und/oder Wasserstoffgas mit einem Druck von ca. 700 bar und/oder ca. 850 bar und/oder ca. 1035 bar speicherbar.For example, energy carrier medium with a pressure of at least 150 bar and in particular at least 200 bar and in particular at least 650 bar and in particular at least 800 bar and in particular at least 1000 bar can be stored in the storage device. For example, energy carrier medium with a pressure of approx. 200 bar and / or approx. 700 bar and / or approx. 850 bar and / or approx. 1035 bar can be stored in the storage device. For example, natural gas with a pressure of approx. 200 bar and / or hydrogen gas with a pressure of approx. 700 bar and / or approx. 850 bar and / or approx. 1035 bar can be stored in the storage device.

Grundsätzlich ist es auch möglich, dass in der Speichereinrichtung Energieträgermedium mit einem Druck von mehr als 1035 bar speicherbar ist.In principle, it is also possible that the energy carrier medium can be stored in the storage device at a pressure of more than 1035 bar.

Vorteilhaft kann es sein, wenn der Bereitstellungsdruck mindestens 150 bar und insbesondere mindestens 650 bar und insbesondere mindestens 800 bar und insbesondere mindestens 1000 bar beträgt und/oder wenn der Bereitstellungsdruck höchstens 1050 bar und insbesondere höchstens 900 bar und insbesondere höchstens 750 bar beträgt. Beispielsweise beträgt der Bereitstellungsdruck ca. 700 bar oder ca. 850 bar oder ca. 1035 bar. In dem Energieträgermedium und/oder dem Gas ist bei diesen Bereitstellungsdrücken besonders viel Energie und insbesondere potentielle Energie gespeichert, welche bei der Verringerung des Drucks und/oder bei der Expansion zur Nutzung bereitgestellt werden kann. Weiterhin lässt sich dadurch der Energieträgermedium mit einer möglichst hohen Dichte in einem Tank speichern.It can be advantageous if the supply pressure is at least 150 bar and in particular at least 650 bar and in particular at least 800 bar and in particular at least 1000 bar and / or if the supply pressure is at most 1050 bar and in particular at most 900 bar and in particular at most 750 bar. For example, the supply pressure is approx. 700 bar or approx. 850 bar or approx. 1035 bar. At these supply pressures, a particularly large amount of energy and in particular potential energy is stored in the energy carrier medium and / or the gas, which energy can be made available for use when the pressure is reduced and / or during the expansion. Furthermore, this allows the energy carrier medium to be stored in a tank with the highest possible density.

Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass die Energieträgermedium-Bereitstellungseinrichtung ein Anschluss ist oder einen Anschluss umfasst, mittels welchem Energieträgermedium bereitstellbar ist oder bereitgestellt wird. Der Anschluss ist beispielsweise ein stationärer Gebäudeanschluss und/oder ein Anschluss, welcher einer Speichereinrichtung für Energieträgermedium zugeordnet ist.In particular, it can be provided that the energy carrier medium supply device is a connection or comprises a connection by means of which the energy carrier medium can be made available or is made available. The connection is, for example, a stationary building connection and / or a connection which is assigned to a storage device for an energy carrier medium.

Vorteilhaft kann es sein, wenn die Energiebereitstellungseinrichtung eine Brennstoffzelle ist oder umfasst, und insbesondere wenn die Brennstoffzelle eine Wasserstoff-Sauerstoff-Brennstoffzelle ist. Es lässt sich dadurch Wasserstoff als Energieträgermedium für das Energiebereitstellungssystem nutzen. Es lässt sich dadurch Energie mittels des Energiebereitstellungssystems mit einem hohen Wirkungsgrad bereitstellen.It can be advantageous if the energy supply device is or comprises a fuel cell, and in particular if the fuel cell is a hydrogen-oxygen fuel cell. This means that hydrogen can be used as an energy carrier medium for the energy supply system. As a result, energy can be provided with a high degree of efficiency by means of the energy supply system.

Grundsätzlich ist es auch möglich, dass eine andere Ausführungsform einer Brennstoffzelle verwendet wird. Beispielsweise kann als Brennstoffzelle auch eine Erdgas-Sauerstoff-Brennstoffzelle verwendet werden.In principle, it is also possible for another embodiment of a fuel cell to be used. For example, a natural gas-oxygen fuel cell can also be used as the fuel cell.

Beispielsweise ist die Brennstoffzelle eine alkalische Brennstoffzelle und/oder eine kohlenstoffbasierte Brennstoffzelle und/oder eine Festoxidbrennstoffzelle und/oder eine Polymerelektrolytmembran-Brennstoffzelle. Beispielsweise verwendet die Brennstoffzelle CO2 und/oder CO und/oder H2O als Oxidationsmittel.For example, the fuel cell is an alkaline fuel cell and / or a carbon-based fuel cell and / or a solid oxide fuel cell and / or a polymer electrolyte membrane fuel cell. For example, the fuel cell uses CO 2 and / or CO and / or H 2 O as the oxidizing agent.

Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass die Energiebereitstellungseinrichtung ein Verbrennungsmotor ist oder einen Verbrennungsmotor umfasst. Der Verbrennungsmotor ist beispielsweise mit Wasserstoff als Kraftstoff betreibbar oder wird mit Wasserstoff als Kraftstoff betrieben.In particular, it can be provided that the energy supply device is an internal combustion engine or comprises an internal combustion engine. The internal combustion engine can be operated, for example, with hydrogen as the fuel or is operated with hydrogen as the fuel.

Bei einer Ausführungsform umfasst das Energiebereitstellungssystem eine Antriebseinrichtung, insbesondere Elektroantriebseinrichtung, wobei die Energiebereitstellungseinrichtung und/oder die Expansionseinrichtung Energie, insbesondere elektrische Energie und/oder mechanische Energie, für die Antriebseinrichtung bereitstellen. Insbesondere wird die bereitgestellte elektrische Energie und/oder mechanische Energie in die Antriebseinrichtung eingekoppelt. Insbesondere lässt sich dadurch die von der Energiebereitstellungseinrichtung und/oder von der Expansionseinrichtung bereitgestellte Energie mit einem hohen Wirkungsgrad in Bewegungsenergie, beispielsweise zum Antrieb eines Fahrzeugs, umwandeln.In one embodiment, the energy supply system comprises a drive device, in particular an electric drive device, the energy supply device and / or the expansion device providing energy, in particular electrical energy and / or mechanical energy, for the drive device. In particular, the provided electrical energy and / or mechanical energy is coupled into the drive device. In particular, the energy provided by the energy supply device and / or by the expansion device can thereby be converted with a high degree of efficiency into kinetic energy, for example for driving a vehicle.

Die Antriebseinrichtung ist insbesondere elektrisch wirksam und/oder mechanisch wirksam mit der Energiebereitstellungseinrichtung und/oder mit der Expansionseinrichtung und/oder mit einer elektrischen Generatoreinrichtung der Druckminderungseinrichtung verbunden.In particular, the drive device is electrically effective and / or mechanically effective with the energy supply device and / or with the expansion device and / or with an electrical generator device of the pressure reduction device.

Die Antriebseinrichtung ist oder umfasst insbesondere eine Elektroantriebseinrichtung.The drive device is or comprises, in particular, an electric drive device.

Insbesondere umfasst die Elektroantriebseinrichtung ein oder mehrere Elektromotoren, welche beispielsweise mit Gleich-oder Wechselstrom betreibbar sind. Die Elektromotoren sind mit der Energiebereitstellungseinrichtung elektrisch wirksam verbunden.In particular, the electric drive device comprises one or more electric motors which can be operated, for example, with direct or alternating current. The electric motors are electrically connected to the energy supply device.

Es kann vorgesehen sein, dass die Antriebseinrichtung eine Getriebeeinrichtung zur Einkopplung und/oder Auskopplung von mechanischer Energie zu/von der Antriebseinrichtung aufweist. Die Getriebeeinrichtung umfasst beispielsweise ein oder mehrere Planetengetriebe.It can be provided that the drive device has a gear device for coupling and / or decoupling of mechanical energy to / from the drive device. The transmission device comprises, for example, one or more planetary gears.

Beispielsweise ist die Getriebeeinrichtung mechanisch mit der Energiebereitstellungseinrichtung und/oder mit der Expansionseinrichtung und/oder mit einer Elektroantriebseinrichtung der Antriebseinrichtung verbunden. Diese Elektroantriebseinrichtung wird beispielsweise mittels der Expansionseinrichtung und/oder mittels einer elektrischen Generatoreinrichtung der Druckminderungseinrichtung mit Energie versorgt.For example, the transmission device is mechanically connected to the energy supply device and / or to the expansion device and / or to an electric drive device of the drive device. This electric drive device is supplied with energy, for example, by means of the expansion device and / or by means of an electric generator device of the pressure reduction device.

Günstig kann es sein, wenn die Energiebereitstellungseinrichtung elektrische Energie bereitstellt, und insbesondere wenn die Energiebereitstellungseinrichtung mit einer Elektroantriebseinrichtung des Energiebereitstellungssystems und/oder mit einer elektrischen Batterieeinrichtung des Energiebereitstellungssystems elektrisch wirksam verbunden ist. Mittels der Elektroantriebseinrichtung lässt sich die bereitgestellte elektrische Energie mit einem hohen Wirkungsgrad in Bewegungsenergie und/oder Rotationsenergie umwandeln. Mittels der elektrischen Batterieeinrichtung lässt sich die elektrische Energie puffern und/oder speichern.It can be favorable if the energy supply device provides electrical energy, and in particular if the energy supply device is effectively electrically connected to an electric drive device of the energy supply system and / or to an electrical battery device of the energy supply system. By means of the electric drive device, the electrical energy provided can be converted into kinetic energy and / or rotational energy with a high degree of efficiency. The electrical energy can be buffered and / or stored by means of the electrical battery device.

Alternativ oder zusätzlich ist es auch möglich, dass die Energiebereitstellungseinrichtung mechanische Energie und insbesondere Bewegungsenergie und/oder Rotationsenergie bereitstellt. Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn die Energiebereitstellungseinrichtung als Verbrennungsmotor ausgeführt ist.As an alternative or in addition, it is also possible for the energy supply device to provide mechanical energy and, in particular, kinetic energy and / or rotational energy. This is the case, for example, when the energy supply device is designed as an internal combustion engine.

Vorteilhaft kann es sein, wenn das Energiebereitstellungssystem eine elektrische Batterieeinrichtung umfasst, wobei die elektrische Batterieeinrichtung mit der Energiebereitstellungseinrichtung und/oder mit einer Antriebseinrichtung des Energiebereitstellungssystems und/oder mit einer der Druckminderungseinrichtung zugeordneten elektrischen Generatoreinrichtung elektrisch wirksam verbunden ist. Mittels der elektrischen Batterieeinrichtung lässt sich elektrische Energie puffern und/oder speichern. Beispielsweise lässt sich mittels der elektrischen Batterieeinrichtung überschüssige Energie puffern und/oder speichern, welche insbesondere von der elektrischen Generatoreinrichtung und/oder von der Energiebereitstellungseinrichtung bereitgestellt wird. Die gepufferte und/oder gespeicherte Energie lässt sich dann beispielsweise zu einem späteren Zeitpunkt zur Versorgung der Elektroantriebseinrichtung verwenden.It can be advantageous if the energy supply system comprises an electrical battery device, the electrical battery device being effectively electrically connected to the energy supply device and / or to a drive device of the energy supply system and / or to an electrical generator device assigned to the pressure reduction device. Electrical energy can be buffered and / or stored by means of the electrical battery device. For example, excess energy can be buffered and / or stored by means of the electric battery device, which is provided in particular by the electric generator device and / or by the energy supply device. The buffered and / or stored energy can then be used, for example, at a later point in time to supply the electric drive device.

Beispielsweise ist die elektrische Batterieeinrichtung direkt mit der Elektroantriebseinrichtung verbunden. Unter der direkten Verbindung ist insbesondere zu verstehen, dass die Batterieeinrichtung nicht oder nicht ausschließlich über die Energiebereitstellungseinrichtung mit der Elektroantriebseinrichtung verbunden ist.For example, the electric battery device is directly connected to the electric drive device. The direct connection is to be understood in particular to mean that the battery device is not or not exclusively connected to the electric drive device via the energy supply device.

Günstig kann es sein, wenn die Expansionseinrichtung mindestens ein Expansionselement aufweist, wobei das mindestens eine Expansionselement eine Gasexpansionsturbine und/oder ein Gasexpansionsmotor und/oder ein Druckgas-Kolbenmotor und/oder ein Lamellenmotor ist oder umfasst. Mittels des mindestens einen Expansionselements lässt sich Energieträgermedium und/oder Gas zur Druckminderung expandieren und die bei der Expansion frei werdende Energie beispielsweise in mechanische Energie und/oder Bewegungsenergie umwandeln.It can be favorable if the expansion device has at least one expansion element, the at least one expansion element being or including a gas expansion turbine and / or a gas expansion motor and / or a compressed gas piston motor and / or a vane motor. By means of the at least one expansion element, the energy carrier medium and / or gas can be expanded to reduce the pressure and the energy released during the expansion can be converted into mechanical energy and / or kinetic energy, for example.

Es kann vorgesehen sein, dass das mindestens eine Expansionselement ein Membranelement und/oder ein piezoelektrisches Element ist oder umfasst. It can be provided that the at least one expansion element is or comprises a membrane element and / or a piezoelectric element.

Membran- oder piezoelektrische Elemente arbeiten funktionsbedingt ölfrei. Es lässt sich dadurch die Expansionseinrichtung insbesondere ölfrei betreiben.Membrane or piezoelectric elements work oil-free due to their function. As a result, the expansion device can be operated in particular oil-free.

Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass das mindestens eine Expansionselement einen Eingang aufweist, über welchen Energieträgermedium und/oder Gas mit einem Eingangsdruck in das mindestens eine Expansionselement einkoppelbar ist, und einen Ausgang, über welchen Energieträgermedium und/oder Gas aus dem mindestens einen Expansionselement mit einem Ausgangsdruck auskoppelbar ist, wobei der Ausgangsdruck geringer als der Eingangsdruck ist.In particular, it can be provided that the at least one expansion element has an input via which the energy carrier medium and / or gas with an input pressure can be coupled into the at least one expansion element, and an output via which the energy carrier medium and / or gas from the at least one expansion element can be coupled can be decoupled from an output pressure, the output pressure being lower than the input pressure.

Eine Druckdifferenz zwischen dem Eingangsdruck und dem Ausgangsdruck ist von der Art und/oder Beschaffenheit des mindestens einen Expansionselements abhängig. Bei Lamellenmotoren und/oder Druckgas-Kolbenmotoren beträgt ein Eingangsdruck beispielsweise mindestens 6 bar und/oder höchstens 15 bar. Eine Druckdifferenz zwischen dem Eingangsdruck und dem Ausgangsdruck beträgt bei Lamellenmotoren und/oder Druckgas-Kolbenmotoren beispielsweise mindestens 1 bar und/oder höchstens 15 bar.A pressure difference between the inlet pressure and the outlet pressure is dependent on the type and / or nature of the at least one expansion element. In the case of vane motors and / or compressed gas piston motors, an inlet pressure is, for example, at least 6 bar and / or at most 15 bar. In vane motors and / or compressed gas piston motors, a pressure difference between the inlet pressure and the outlet pressure is, for example, at least 1 bar and / or at most 15 bar.

Zur Auskopplung der bei der Expansion des Energieträgermediums und/oder des Gases frei werdenden Energie weist das mindestens eine Expansionselement beispielsweise mindestens ein mechanisches Wellenelement auf. Das mindestens eine mechanische Wellenelement ist insbesondere bewegbar und/oder drehbar. Es lässt sich dadurch die bei der Expansion frei werdende Energie beispielsweise als mechanische Energie und/oder Bewegungsenergie auskoppeln.To decouple the energy released during the expansion of the energy carrier medium and / or the gas, the at least one expansion element has, for example, at least one mechanical shaft element. The at least one mechanical shaft element is in particular movable and / or rotatable. The energy released during expansion can be used, for example as mechanical energy and / or kinetic energy.

Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass die Expansionseinrichtung und/oder mindestens ein Expansionselement der Expansionseinrichtung ölfrei arbeiten. Es lässt sich dadurch eine Verunreinigung des Energieträgermediums bei der Expansion vermeiden. Durch eine Verunreinigung des Energieträgermediums, insbesondere Wasserstoffs, kann es beispielsweise zu einer Beschädigung der Energiebereitstellungseinrichtung, insbesondere Brennstoffzelle, kommen.In particular, it can be provided that the expansion device and / or at least one expansion element of the expansion device operate oil-free. In this way, contamination of the energy carrier medium during expansion can be avoided. A contamination of the energy carrier medium, in particular hydrogen, can damage the energy supply device, in particular the fuel cell, for example.

Günstig kann es sein, wenn die bei der Expansion des Energieträgermediums frei werdende Energie mittels der Expansionseinrichtung in mechanische Energie und/oder Bewegungsenergie umgewandelt wird, und insbesondere wenn die Expansionseinrichtung mittels mindestens eines mechanischen Wellenelements mit einer elektrischen Generatoreinrichtung der Druckminderungseinrichtung verbunden ist. Es lässt sich dadurch die bei der Expansion des Energieträgermediums frei werdende Energie auf technisch einfache Weise aus der Expansionseinrichtung auskoppeln und insbesondere in elektrische Energie umwandeln, welche beispielsweise von einem Elektroantriebssystem genutzt werden kann.It can be beneficial if the energy released during the expansion of the energy carrier medium is converted into mechanical energy and / or kinetic energy by means of the expansion device, and in particular if the expansion device is connected to an electrical generator device of the pressure reducing device by means of at least one mechanical shaft element. In this way, the energy released during the expansion of the energy carrier medium can be decoupled from the expansion device in a technically simple manner and, in particular, converted into electrical energy which can be used, for example, by an electric drive system.

Alternativ oder zusätzlich kann es vorgesehen sein, dass die bei der Expansion des Energieträgermediums frei werdende Energie mittels der Expansionseinrichtung, beispielsweise mittels eines piezoelektrischen Elements, in elektrische Energie und insbesondere direkt in elektrische Energie umgewandelt wird.Alternatively or additionally, it can be provided that the energy released during the expansion of the energy carrier medium is converted into electrical energy and in particular directly into electrical energy by means of the expansion device, for example by means of a piezoelectric element.

Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass mindestens ein Expansionselement der Expansionseinrichtung mindestens ein mechanisches Wellenelement aufweist. Beispielsweise ist das mindestens eine mechanische Wellenelement mittels eines Kolbenelements und/oder eines Rotorelements und/oder eines Schaufelradelements des mindestens einen Expansionselements antreibbar.In particular, it can be provided that at least one expansion element of the expansion device has at least one mechanical shaft element. For example, the at least one mechanical shaft element can be driven by means of a piston element and / or a rotor element and / or a paddle wheel element of the at least one expansion element.

Vorteilhaft kann es sein, wenn die Druckminderungseinrichtung eine elektrische Generatoreinrichtung aufweist, welche bei der Expansion des Energieträgermediums zur Druckminderung frei werdende Energie in elektrische Energie umwandelt. Beispielsweise ist die elektrische Generatoreinrichtung mit einer Elektroantriebseinrichtung und/oder mit einer elektrischen Batterieeinrichtung des Energiebereitstellungssystems verbunden. Es lässt sich dadurch die bei der Expansion und/oder der Druckminderung des Energieträgermediums frei werdende Energie zur Nutzung durch die Elektroantriebseinrichtung bereitstellen.It can be advantageous if the pressure reduction device has an electrical generator device which converts energy released into electrical energy during the expansion of the energy carrier medium for pressure reduction. For example, the electric generator device is connected to an electric drive device and / or to an electric battery device of the energy supply system. In this way, the energy released during the expansion and / or the pressure reduction of the energy carrier medium can be made available for use by the electric drive device.

Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass mittels der elektrischen Generatoreinrichtung mechanische Energie oder Bewegungsenergie in elektrische Energie umwandelbar ist oder umgewandelt wird, wobei die mechanische Energie oder Bewegungsenergie von der Expansionseinrichtung und/oder von mindestens einem Expansionselement der Expansionseinrichtung bereitgestellt wird.In particular, it can be provided that mechanical energy or kinetic energy can be or is converted into electrical energy by means of the electrical generator device, the mechanical energy or kinetic energy being provided by the expansion device and / or by at least one expansion element of the expansion device.

Günstig kann es sein, wenn die Expansionseinrichtung eine Mehrzahl von Expansionselementen aufweist, wobei die Expansionselemente bezogen auf eine Strömungsrichtung des Energieträgermediums jeweils hintereinander angeordnet sind. Insbesondere ist dadurch eine stufenweise Verringerung des Bereitstellungsdrucks des Energieträgermediums durchführbar oder wird durchgeführt. Es lässt sich dadurch beispielsweise ein Temperaturabfall und/oder ein Temperaturgefälle an einem jeweiligen Expansionselement reduzieren.It can be favorable if the expansion device has a plurality of expansion elements, the expansion elements being arranged one behind the other in relation to a direction of flow of the energy carrier medium. In particular, a gradual reduction in the supply pressure of the energy carrier medium can thereby be carried out or is carried out. In this way, for example, a temperature drop and / or a temperature gradient at a respective expansion element can be reduced.

Es kann dann vorgesehen sein, dass die Expansionselemente jeweils mindestens ein mechanisches Wellenelement aufweisen, wobei die jeweiligen mechanischen Wellenelemente voneinander verschiedener Expansionselemente mit einer Getriebeeinrichtung verbunden sind. Insbesondere ist die Getriebeeinrichtung dann, beispielsweise mittels eines weiteren mechanischen Wellenelements, mit einer elektrischen Generatoreinrichtung der Druckminderungseinrichtung verbunden. Beispielsweise umfasst die Getriebeeinrichtung ein oder mehrere Planetengetriebe. Mittels der Getriebeeinrichtung lassen sich unterschiedliche Drehzahlen und/oder Drehmomente voneinander verschiedener mechanischer Wellenelemente auf ein weiteres mechanisches Wellenelement übersetzen.It can then be provided that the expansion elements each have at least one mechanical shaft element, the respective mechanical shaft elements being connected to a transmission device, which are different from one another. In particular, the transmission device is then connected, for example by means of a further mechanical shaft element, to an electrical generator device of the pressure reduction device. For example, the transmission device comprises one or more planetary gears. By means of the transmission device, different speeds and / or torques can be translated from mutually different mechanical shaft elements to a further mechanical shaft element.

Günstig kann es sein, wenn voneinander verschiedene Expansionselemente vorgesehen sind, mittels welchen jeweils eine Verringerung eines Drucks in voneinander verschiedenen Druckbereichen durchführbar ist oder durchgeführt wird. Es lässt sich dadurch eine stufenweise Verringerung des Bereitstellungsdrucks realisieren.It can be advantageous if expansion elements that are different from one another are provided, by means of which a pressure reduction can be carried out or is carried out in each case in different pressure areas. In this way, a gradual reduction in the supply pressure can be achieved.

Insbesondere sind mehrere voneinander verschiedene Expansionselemente der Expansionseinrichtung jeweils unterschiedlich ausgebildet und insbesondere jeweils für unterschiedliche Druckbereiche ausgebildet. Unter unterschiedlichen Druckbereichen sind beispielsweise unterschiedliche Eingangs-, und/oder Ausgangsdrücke und/oder unterschiedliche Druckdifferenzen zwischen Eingangs-, und Ausgangsdruck an dem jeweiligen Expansionselement zu verstehen.In particular, a plurality of mutually different expansion elements of the expansion device are each configured differently and in particular each configured for different pressure areas. Different pressure ranges are to be understood as meaning, for example, different inlet and / or outlet pressures and / or different pressure differences between inlet and outlet pressure at the respective expansion element.

Alternativ oder zusätzlich ist es auch möglich, dass mehrere voneinander verschiedene Expansionselemente der Expansionseinrichtung jeweils gleichartig ausgebildet sind und insbesondere jeweils für gleiche Druckbereiche ausgebildet sind.As an alternative or in addition, it is also possible for several expansion elements of the expansion device, which differ from one another, in each case are designed similarly and in particular are each designed for the same pressure areas.

Beispielsweise weist die Expansionseinrichtung Expansionselemente in drei unterschiedlichen Ausführungsformen auf. Diese Expansionselemente sind jeweils für unterschiedliche Druckbereiche, wie z.B. Hochdruck, Mitteldruck oder Niederdruck, ausgelegt.For example, the expansion device has expansion elements in three different embodiments. These expansion elements are each designed for different pressure ranges, such as high pressure, medium pressure or low pressure.

Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass die Expansionseinrichtung mindestens ein Hochdruckexpansionselement und/oder mindestens ein Mitteldruckexpansionselement und/oder mindestens ein Niederdruckexpansionselement aufweist. Es lässt sich dadurch eine stufenweise Verringerung des Bereitstellungsdrucks des Energieträgermediums durchführen.In particular, it can be provided that the expansion device has at least one high-pressure expansion element and / or at least one medium-pressure expansion element and / or at least one low-pressure expansion element. A gradual reduction in the supply pressure of the energy carrier medium can thereby be carried out.

Vorteilhaft kann es sein, wenn die Expansionseinrichtung eine Mehrzahl von Expansionselementen aufweist, wobei die Expansionselemente bezogen auf eine Strömungsrichtung des Energieträgermediums jeweils parallel zueinander angeordnet sind. Es lässt sich dadurch der Bereitstellungsdruck des Energieträgermediums auf mehrere Zweige mit voneinander verschiedenen Expansionselementen aufteilen, wodurch ein Eingangsdruck an einem jeweiligen Expansionselement verringert wird. Es lässt sich dadurch beispielsweise die Druck- und/oder Temperaturbelastung an einem jeweiligen Expansionselement reduzieren.It can be advantageous if the expansion device has a plurality of expansion elements, the expansion elements being arranged parallel to one another in relation to a flow direction of the energy carrier medium. In this way, the supply pressure of the energy carrier medium can be divided into several branches with expansion elements that differ from one another, as a result of which an inlet pressure at a respective expansion element is reduced. In this way, for example, the pressure and / or temperature load on a respective expansion element can be reduced.

Es ist grundsätzlich auch möglich, dass die Expansionseinrichtung eine Kombination aus parallel und hintereinander angeordneten Expansionselementen aufweist.In principle, it is also possible for the expansion device to have a combination of expansion elements arranged in parallel and one behind the other.

Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass die Druckminderungseinrichtung mindestens ein Umgehungselement zur Umgehung der Expansionseinrichtung und/oder zur Umgehung mindestens eines Expansionselements der Expansionseinrichtung aufweist. Das mindestens eine Umgehungselement ist beispielsweise als Bypass ausgebildet. Mittels des mindestens einen Umgehungselements lässt sich die Expansionseinrichtung und/oder das mindestens eine Expansionselement im Störungsfall und/oder Fehlerfall umgehen und/oder überbrücken. Es lässt sich dadurch beispielsweise ein Großteil des Energieträgermediums an dem mindestens einen Expansionselement vorbeileiten. Dadurch kann beispielsweise ein Expansionselement, welches für einen geringeren Durchfluss und/oder geringeren Eingangsdruck von Energieträgermedium ausgelegt ist, verwendet werden und/oder es kann ein für ein bestimmtes Expansionselement geeigneter Eingangsdruck bereitgestellt werden. Dadurch können beispielsweise bei Bedarf Expansionselemente mit geringeren räumlichen Abmessungen verwendet werden, wodurch sich das Energiebereitstellungssystem bei Bedarf kompakt und platzsparend ausführen lässt.In particular, it can be provided that the pressure reduction device has at least one bypass element for bypassing the expansion device and / or for bypassing at least one expansion element of the expansion device. The at least one bypass element is designed as a bypass, for example. By means of the at least one bypass element, the expansion device and / or the at least one expansion element can be bypassed and / or bypassed in the event of a malfunction and / or fault. In this way, for example, a large part of the energy carrier medium can bypass the at least one expansion element. In this way, for example, an expansion element which is designed for a lower flow rate and / or lower inlet pressure of the energy carrier medium can be used and / or an inlet pressure suitable for a specific expansion element can be provided. In this way, for example, expansion elements with smaller spatial dimensions can be used if necessary, so that the energy supply system can be made compact and space-saving if required.

Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass jedem Expansionselement der Expansionseinrichtung ein Umgehungselement zugeordnet ist. Es sind dadurch ein oder mehrere oder alle Expansionselemente der Expansionseinrichtung umgehbar und/oder überbrückbar.In particular, it can be provided that a bypass element is assigned to each expansion element of the expansion device. As a result, one or more or all of the expansion elements of the expansion device can be bypassed and / or bridged.

Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass das Energiebereitstellungssystem eine Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung aufweist, mittels welcher eine Umgehung der jeweiligen Expansionselemente steuerbar und/oder regelbar ist. Es lassen sich dadurch die Druckminderungseinrichtung und/oder die Expansionseinrichtung beispielsweise für unterschiedliche Bereitstellungsdrücke des Energieträgermediums und/oder für unterschiedliche Arbeitsdrücke oder Arbeitsdruckbereiche der Energiebereitstellungseinrichtung konfigurieren.In particular, it can be provided that the energy supply system has a control and / or regulating device, by means of which a bypassing of the respective expansion elements can be controlled and / or regulated. As a result, the pressure reducing device and / or the expansion device can be configured, for example, for different supply pressures of the energy carrier medium and / or for different working pressures or working pressure ranges of the energy supply device.

Günstig kann es sein, wenn die Druckminderungseinrichtung mindestens ein Vordruckminderungselement aufweist, welches bezogen auf eine Strömungsrichtung des Energieträgermediums der Expansionseinrichtung und/oder mindestens einem Expansionselement der Expansionseinrichtung vorgeschaltet ist. Mittels des Vordruckminderungselements lässt sich ein geeigneter Eingangsdruck für die Expansionseinrichtung und/oder für das mindestens eine Expansionselement bereitstellen. Beispielsweise wird mittels des mindestens einen Vordruckminderungselements der Bereitstellungsdruck des Energieträgermediums auf einen Eingangsdruck der Expansionseinrichtung und/oder des mindestens einen Expansionselements reduziert. Weiterhin lässt sich mittels des mindestens einen Vordruckminderungselements insbesondere eine Vergleichmäßigung des Eingangsdrucks an der Expansionseinrichtung und/oder an dem mindestens einen Expansionselement durchführen. Mittels des mindestens einen Vordruckminderungselements lassen sich beispielsweise im Fall einer Parallelschaltung von mehreren Expansionselementen gleiche Eingangsdrücke für die jeweiligen Expansionselemente bereitstellen.It can be favorable if the pressure reduction device has at least one admission pressure reduction element which, with respect to a flow direction of the energy carrier medium, is connected upstream of the expansion device and / or at least one expansion element of the expansion device. A suitable inlet pressure for the expansion device and / or for the at least one expansion element can be provided by means of the admission pressure reduction element. For example, the supply pressure of the energy carrier medium is reduced to an inlet pressure of the expansion device and / or of the at least one expansion element by means of the at least one admission pressure reduction element. Furthermore, the inlet pressure at the expansion device and / or at the at least one expansion element can in particular be made more uniform by means of the at least one admission pressure reduction element. By means of the at least one admission pressure reduction element, for example in the case of a parallel connection of several expansion elements, the same input pressures can be provided for the respective expansion elements.

Beispielsweise ist das mindestens eine Vordruckminderungselement bezogen auf die Strömungsrichtung des Energieträgermediums zwischen einem Ausgang der Energieträgermedium-Bereitstellungseinrichtung und der Expansionseinrichtung angeordnet.For example, the at least one admission pressure reduction element is arranged between an outlet of the energy carrier medium supply device and the expansion device in relation to the flow direction of the energy carrier medium.

Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass mehreren Expansionselementen oder jedem Expansionselement der Expansionseinrichtung ein Vordruckminderungselement zugeordnet ist und/oder vorgeschaltet ist. Es lässt sich dadurch für die jeweiligen Expansionselemente ein geeigneter Eingangsdruck bereitstellen.In particular, it can be provided that several expansion elements or each expansion element of the expansion device is assigned a pre-pressure reducing element and / or is connected upstream. It can be used for the provide a suitable inlet pressure for the respective expansion elements.

Beispielsweise sind dann ein oder mehrere Vordruckminderungselemente bezogen auf die Strömungsrichtung des Energieträgermediums jeweils zwischen einem Ausgang eines Expansionselements und einem Eingang eines dem Expansionselement nachgeschalteten weiteren Expansionselements angeordnet.For example, one or more pre-pressure reduction elements are then arranged between an outlet of an expansion element and an inlet of a further expansion element connected downstream of the expansion element, based on the direction of flow of the energy carrier medium.

Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass, bezogen auf die Strömungsrichtung des Energieträgermediums, mindestens ein Umgehungselement zur Umgehung der Expansionseinrichtung zwischen dem mindestens einen Vordruckminderungselement und einem Eingang der Energiebereitstellungseinrichtung für Energieträgermedium angeordnet ist. Es lässt sich dadurch im Fall einer Überbrückung der Expansionseinrichtung und/oder des mindestens einen Expansionselements beispielsweise eine direkte Verbindung zwischen einem Ausgang des Vordruckminderungselements und dem Eingang der Energiebereitstellungseinrichtung herstellen.In particular, it can be provided that, based on the flow direction of the energy carrier medium, at least one bypass element for bypassing the expansion device is arranged between the at least one admission pressure reduction element and an input of the energy supply device for the energy carrier medium. In this way, in the event of the expansion device and / or the at least one expansion element being bridged, a direct connection can be established, for example, between an output of the admission pressure reduction element and the input of the energy supply device.

Vorteilhaft kann es sein, wenn die Druckminderungseinrichtung mindestens ein Hinterdruckminderungselement aufweist, welches bezogen auf eine Strömungsrichtung des Energieträgermediums der Expansionseinrichtung und/oder mindestens einem Expansionselement der Expansionseinrichtung nachgeschaltet ist. Mittels des Hinterdruckminderungselements lässt sich ein geeigneter Arbeitsdruck oder Arbeitsdruckbereich für die Energiebereitstellungseinrichtung bereitstellen. Es lässt sich dadurch weiterhin insbesondere eine Vergleichmäßigung eines Drucks des an die Energiebereitstellungseinrichtung bereitgestellten Energieträgermediums durchführen.It can be advantageous if the pressure reduction device has at least one downstream pressure reduction element, which is connected downstream of the expansion device and / or at least one expansion element of the expansion device in relation to a flow direction of the energy carrier medium. A suitable working pressure or working pressure range for the energy supply device can be provided by means of the downstream pressure reduction element. In this way, it is also possible, in particular, to make a pressure of the energy carrier medium provided to the energy supply device more uniform.

Beispielsweise ist das mindestens eine Hinterdruckminderungselement bezogen auf die Strömungsrichtung des Energieträgermediums zwischen der Expansionseinrichtung und der Energiebereitstellungseinrichtung angeordnet. Beispielsweise ist das mindestens eine Hinterdruckminderungselement zwischen einem bezogen auf die Strömungsrichtung des Energieträgermediums letzten Expansionselement der Expansionseinrichtung und der Energiebereitstellungseinrichtung angeordnet.For example, the at least one downstream pressure reduction element is arranged between the expansion device and the energy supply device in relation to the direction of flow of the energy carrier medium. For example, the at least one downstream pressure reduction element is arranged between a last expansion element of the expansion device in relation to the flow direction of the energy carrier medium and the energy supply device.

Insbesondere wird das mindestens eine Hinterdruckminderungselement in Kombination mit einem Druckgas-Kolbenmotor als Expansionselement der Expansionseinrichtung eingesetzt.In particular, the at least one downstream pressure reduction element is used in combination with a compressed gas piston engine as an expansion element of the expansion device.

Das Vordruckminderungselement und/oder das Hinterdruckminderungselement arbeiten beispielsweise nach dem Prinzip eines Druckminderers und/oder eines Druckminderungsventils oder umfassen einen Druckminderer und/oder ein Druckminderungsventil.The inlet pressure reducing element and / or the outlet pressure reducing element work, for example, on the principle of a pressure reducer and / or a pressure reducing valve or comprise a pressure reducer and / or a pressure reducing valve.

Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass jedem Expansionselement der Expansionseinrichtung ein Hinterdruckminderungselement zugeordnet ist und/oder nachgeschaltet ist.In particular, it can be provided that each expansion element of the expansion device is assigned a back pressure reduction element and / or is connected downstream.

Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass das mindestens eine Hinterdruckminderungselement mittels mindestens eines Umgehungselements der Druckminderungseinrichtung zur Umgehung der Expansionseinrichtung und/oder mindestens eines Expansionselements der Expansionseinrichtung umgehbar ist.In particular, it can be provided that the at least one downstream pressure reduction element can be bypassed by means of at least one bypass element of the pressure reduction device for bypassing the expansion device and / or at least one expansion element of the expansion device.

Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass das Energiebereitstellungssystem Explosionsgeschützt ausgeführt ist und/oder eine Explosionsschutzeinrichtung aufweist. Beispielsweise sind alle fluidführenden und/oder gasführenden Komponenten des Energiebereitstellungssystems explosionsgeschützt ausgeführt. Es lässt sich dadurch das Energiebereitstellungssystem mit entzündlichen Energieträgermedien, wie beispielsweise Wasserstoff, verwenden.In particular, it can be provided that the energy supply system is designed to be explosion-proof and / or has an explosion protection device. For example, all fluid-carrying and / or gas-carrying components of the energy supply system are designed to be explosion-proof. As a result, the energy supply system can be used with flammable energy carriers such as hydrogen.

Erfindungsgemäß wird ein Fahrzeug bereitgestellt, insbesondere Landfahrzeug und/oder Luftfahrzeug und/oder Wasserfahrzeug, welches ein erfindungsgemäßes Energiebereitstellungssystem umfasst.According to the invention, a vehicle is provided, in particular a land vehicle and / or aircraft and / or watercraft, which comprises an energy supply system according to the invention.

Das erfindungsgemäße Fahrzeug weist insbesondere ein oder mehrere Merkmale und/oder Vorteile des erfindungsgemäßen Energiebereitstellungssystems auf.The vehicle according to the invention has in particular one or more features and / or advantages of the energy supply system according to the invention.

Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass mittels des erfindungsgemäßen Energiebereitstellungssystems eine Antriebseinrichtung, insbesondere Elektroantriebseinrichtung, des Fahrzeugs mit Energie versorgbar ist. Es lässt sich dadurch das Fahrzeug, mittels des erfindungsgemäßen Energiebereitstellungssystems antreiben.In particular, it can be provided that a drive device, in particular an electric drive device, of the vehicle can be supplied with energy by means of the energy supply system according to the invention. The vehicle can thereby be driven by means of the energy supply system according to the invention.

Beispielsweise ist das Fahrzeug ein Kraftfahrzeug, wie z. B. ein Lastkraftwagen, ein Omnibus oder ein Personenkraftwagen.For example, the vehicle is a motor vehicle such. B. a truck, a bus or a passenger car.

Beispielsweise ist das Fahrzeug ein Straßen- und/oder schienengebundenes Fahrzeug und/oder ein Schienenfahrzeug.For example, the vehicle is a road and / or rail vehicle and / or a rail vehicle.

Beispielsweise ist das Fahrzeug ein maritimes Fahrzeug und/oder ein Schiff und/oder ein Unterseeboot.For example, the vehicle is a maritime vehicle and / or a ship and / or a submarine.

Insbesondere lässt sich das erfindungsgemäße Energiebereitstellungssystem zum Antrieb und/oder zur Bereitstellung von Energie für pneumatische Maschinen oder Werkzeuge, beispielsweise in den Bereichen Medizin und Produktion, verwenden. Beispielsweise lässt sich das erfindungsgemäße Energiebereitstellungssystem für Druckspeicheranlagen verwenden.In particular, the energy supply system according to the invention can be used to drive and / or to provide energy for pneumatic machines or tools, for example in the fields of medicine and production. For example, the energy supply system according to the invention can be used for pressure storage systems.

Insbesondere lässt sich das erfindungsgemäße Energiebereitstellungssystem für stationäre oder mobile Anwendungen verwenden. Beispielsweise lässt sich das erfindungsgemäße Energiebereitstellungssystem zur Bereitstellung von Energie und insbesondere elektrischer Energie für Systeme zur Hausenergieversorgung oder zur Notstromversorgung verwenden.In particular, the energy supply system according to the invention can be used for stationary or mobile applications. For example, the energy supply system according to the invention can be used to supply energy and, in particular, electrical energy for systems for domestic energy supply or for emergency power supply.

Beispielsweise lässt sich das erfindungsgemäße Energiebereitstellungssystem zur Stromversorgung und insbesondere zur Stromversorgung mittels Wasserstoff als Energieträgermedium verwenden.For example, the energy supply system according to the invention can be used for power supply and in particular for power supply using hydrogen as the energy carrier medium.

Erfindungsgemäß ist es bei dem eingangs genannten Verfahren vorgesehen, dass ein Energieträgermedium mit einem Bereitstellungsdruck mittels einer Energieträgermedium-Bereitstellungseinrichtung bereitgestellt wird, durch Verwendung des bereitgestellten Energieträgermediums mittels einer Energiebereitstellungseinrichtung Energie zur Nutzung bereitgestellt wird, und dass der Bereitstellungsdruck des Energieträgermediums mittels einer Druckminderungseinrichtung auf einen Arbeitsdruck oder Arbeitsdruckbereich der Energiebereitstellungseinrichtung verringert wird, wobei der Druckminderungseinrichtung eine Expansionseinrichtung zugeordnet ist, mittels welcher eine Expansion des Energieträgermediums zur Druckminderung durchgeführt wird und bei der Expansion frei werdende Energie zur Nutzung bereitgestellt wird.According to the invention, it is provided in the method mentioned at the beginning that an energy carrier medium is provided with a supply pressure by means of an energy carrier medium supply device, energy is made available for use by using the energy carrier medium provided by means of an energy supply device, and that the supply pressure of the energy carrier medium is set to a working pressure by means of a pressure reducing device or the working pressure range of the energy supply device is reduced, the pressure reduction device being assigned an expansion device, by means of which an expansion of the energy carrier medium is carried out to reduce the pressure and energy released during the expansion is made available for use.

Das erfindungsgemäße Verfahren weist insbesondere ein oder mehrere Merkmale und/oder Vorteile des erfindungsgemäßen Energiebereitstellungssystems und/oder des erfindungsgemäßen Fahrzeugs auf.The method according to the invention has in particular one or more features and / or advantages of the energy supply system according to the invention and / or the vehicle according to the invention.

Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass das erfindungsgemäße Verfahren mittels des erfindungsgemäßen Energiebereitstellungssystems und/oder des erfindungsgemäßen Fahrzeugs durchführbar ist oder durchgeführt wird.In particular, it can be provided that the method according to the invention can be or is carried out by means of the energy supply system according to the invention and / or the vehicle according to the invention.

Insbesondere führt das erfindungsgemäße Energiebereitstellungssystem und/oder das erfindungsgemäße Fahrzeug das erfindungsgemäße Verfahren aus oder es ist das erfindungsgemäße Verfahren mittels des erfindungsgemäßen Energiebereitstellungssystems und/oder des erfindungsgemäßen Fahrzeugs ausführbar.In particular, the energy supply system according to the invention and / or the vehicle according to the invention carries out the method according to the invention or the method according to the invention can be carried out by means of the energy supply system according to the invention and / or the vehicle according to the invention.

Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass die bei der Expansion frei werdende Energie in mechanische Energie und/oder Bewegungsenergie und/oder elektrische Energie und/oder thermische Energie umgewandelt wird. Beispielsweise wird die bei der Expansion frei werdende Energie zunächst in mechanische Energie und/oder Bewegungsenergie umgewandelt und anschließend in elektrische Energie umgewandelt.In particular, it can be provided that the energy released during the expansion is converted into mechanical energy and / or kinetic energy and / or electrical energy and / or thermal energy. For example, the energy released during expansion is first converted into mechanical energy and / or kinetic energy and then converted into electrical energy.

Falls nicht anders angegeben, ist unter den Angaben „zumindest näherungsweise“ und „circa“ zu verstehen, dass ein Wert und/oder ein Abstand und/oder ein Winkel um höchstens 10 % und insbesondere um höchstens 5 % von dem angegebenen Wert und/oder Abstand und/oder Winkel abweicht.Unless otherwise stated, the terms “at least approximately” and “approximately” are to be understood as meaning that a value and / or a distance and / or an angle by a maximum of 10% and in particular by a maximum of 5% of the specified value and / or Distance and / or angle deviates.

Falls nicht anders angegeben, sind unter den genannten Druckangaben jeweils absolute Druckangaben inklusive des Umgebungsdrucks zu verstehen.Unless otherwise stated, the stated pressure information is to be understood as an absolute pressure information including the ambient pressure.

Die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen dient im Zusammenhang mit den Zeichnungen der näheren Erläuterung der Erfindung. Es zeigen:

  • 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Energiebereitstellungssystems;
  • 2 eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Energiebereitstellungssystems;
  • 3 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines Expansionselements des Energiebereitstellungssystems;
  • 4 eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Expansionselements des Energiebereitstellungssystems;
  • 5 eine schematische Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels eines Expansionselements des Energiebereitstellungssystems;
  • 6 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs, umfassend ein Energiebereitstell ungssystem;
  • 7 eine Variante des Ausführungsbeispiels des Energiebereitstellungssystems gemäß 2;
  • 8 eine Variante des Ausführungsbeispiels des Energiebereitstellungssystems gemäß 1;
  • 9 eine weitere Variante des Ausführungsbeispiels des Energiebereitstellungssystems gemäß 1; und
  • 10 eine weitere Variante des Ausführungsbeispiels des Energiebereitstellungssystems gemäß 1.
The following description of preferred embodiments serves to explain the invention in greater detail in conjunction with the drawings. Show it:
  • 1 a schematic representation of an embodiment of an energy supply system;
  • 2 a schematic representation of a further embodiment of an energy supply system;
  • 3rd a schematic representation of a first embodiment of an expansion element of the energy supply system;
  • 4th a schematic representation of a second embodiment of an expansion element of the energy supply system;
  • 5 a schematic representation of a third embodiment of an expansion element of the energy supply system;
  • 6th a schematic representation of a vehicle comprising an energy supply system;
  • 7th a variant of the embodiment of the energy supply system according to 2 ;
  • 8th a variant of the embodiment of the energy supply system according to 1 ;
  • 9 a further variant of the embodiment of the energy supply system according to 1 ; and
  • 10 a further variant of the embodiment of the energy supply system according to 1 .

Gleiche oder funktional äquivalente Elemente sind in sämtlichen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.Identical or functionally equivalent elements are provided with the same reference symbols in all figures.

Ein Ausführungsbeispiel eines Energiebereitstellungssystems ist in 1 gezeigt und dort mit 10 bezeichnet. Dieses Energiebereitstellungssystem 10 dient beispielsweise zur Bereitstellung von Energie für ein Fahrzeug 12 ( 6), insbesondere Landfahrzeug und/oder Kraftfahrzeug, oder für eine Maschine, beispielsweise pneumatische Maschine.An embodiment of an energy supply system is shown in 1 and denoted there by 10. This energy supply system 10 is used, for example, to provide energy for a vehicle 12th ( 6th ), in particular land vehicle and / or motor vehicle, or for a machine, for example a pneumatic machine.

Das Energiebereitstellungssystem 10 umfasst eine Energieträgermedium-Bereitstellungseinrichtung 14 und eine Energiebereitstellungseinrichtung 16, welche mit der Energieträgermedium-Bereitstellungseinrichtung 14 mittels einer Verbindungseinrichtung 18 fluidwirksam verbunden ist.The energy supply system 10 comprises an energy carrier medium supply device 14th and an energy supply device 16 , which with the energy carrier medium supply device 14th by means of a connecting device 18th is fluidly connected.

Die Verbindungseinrichtung 18 weist beispielsweise ein oder mehrere Leitungselemente 20 auf, mittels welchen eine fluidwirksame Verbindung hergestellt ist.The connecting device 18th has, for example, one or more line elements 20, by means of which a fluidic connection is established.

Die Energieträgermedium-Bereitstellungseinrichtung 14 ist bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel als Speichereinrichtung 21 und insbesondere als Wasserstofftank 22 ausgebildet. Die Speichereinrichtung 21 ist insbesondere ein Hochdrucktank, in welchem Energieträgermedium und insbesondere Wasserstoff mit einem Druck von beispielsweise ca. 700 bar gespeichert ist oder speicherbar ist.The energy carrier medium supply device 14th is in the embodiment shown as a storage device 21 and especially as a hydrogen tank 22nd educated. The storage device 21 is in particular a high-pressure tank in which the energy carrier medium and in particular hydrogen is stored or can be stored at a pressure of, for example, approx. 700 bar.

Die Energieträgermedium-Bereitstellungseinrichtung 14 weist einen Ausgang 24 auf, an welchem das Energieträgermedium mit einem Bereitstellungsdruck bereitgestellt wird. Mittels des Ausgangs 24 ist das Energieträgermedium aus der Energieträgermedium-Bereitstellungseinrichtung 14 auskoppelbar.The energy carrier medium supply device 14th has an exit 24 on which the energy carrier medium is provided with a supply pressure. By means of the exit 24 is the energy carrier medium from the energy carrier medium supply device 14th can be decoupled.

Insbesondere wird an dem Ausgang 24 gasförmiges Energieträgermedium bereitgestellt. Beispielsweise beträgt der Bereitstellungsdruck ca. 700 bar. Der an dem Ausgang 24 bereitgestelltes Energieträgermedium ist beispielsweise Wasserstoffgas.In particular, at the exit 24 Gaseous energy carrier medium provided. For example, the supply pressure is approx. 700 bar. The one at the exit 24 The energy carrier medium provided is, for example, hydrogen gas.

Der Ausgang 24 ist mittels der Verbindungseinrichtung 18 mit einem Eingang 26 für Energieträgermedium der Energiebereitstellungseinrichtung 16 verbunden. Mittels des Eingangs 26 ist Energieträgermedium in die Energiebereitstellungseinrichtung 16 einkoppelbar.The exit 24 is by means of the connecting device 18th with an entrance 26th for the energy carrier medium of the energy supply facility 16 connected. By means of the entrance 26th is the energy carrier medium in the energy supply facility 16 can be coupled.

Beispielsweise ist oder umfasst die Energiebereitstellungseinrichtung 16 eine Brennstoffzelle 28, welche beispielsweise eine Wasserstoff-Sauerstoff-Brennstoffzelle ist.For example, the energy supply device is or includes 16 a fuel cell 28 which is, for example, a hydrogen-oxygen fuel cell.

Die Energiebereitstellungseinrichtung 16 erzeugt unter Verwendung des von der Energieträgermedium-Bereitstellungseinrichtung 14 bereitgestellten Energieträgermediums nutzbare Energie, wie z.B. elektrische Energie. Zur Nutzung der bereitgestellten Energie ist die Energiebereitstellungseinrichtung 16 bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel mit einer Antriebseinrichtung 30 verbunden.The energy supply facility 16 generated using the from the energy carrier medium providing device 14th provided energy carrier medium usable energy, such as electrical energy. The energy supply device is used to use the energy provided 16 in the embodiment shown with a drive device 30th connected.

Die Antriebseinrichtung 30 ist oder umfasst beispielsweise eine Elektroantriebseinrichtung 32, welche mittels elektrischer Energie betrieben wird. Die Elektroantriebseinrichtung 32 ist elektrisch wirksam mit der Energiebereitstellungseinrichtung 16 verbunden.The drive device 30th is or includes, for example, an electric drive device 32 , which is operated by means of electrical energy. The electric drive device 32 is electrically effective with the energy supply device 16 connected.

Die Elektroantriebseinrichtung 32 weist insbesondere ein oder mehrere Elektromotoren 34 auf, welche beispielsweise zum Antrieb des Fahrzeugs 12 dienen.The electric drive device 32 in particular has one or more electric motors 34 on which, for example, to drive the vehicle 12th serve.

Es ist vorgesehen, dass über den Eingang 26 Energieträgermedium, insbesondere gasförmiger Kraftstoff, mit einem Arbeitsdruck oder Arbeitsdruckbereich der Energiebereitstellungseinrichtung 16 in die Energiebereitstellungseinrichtung 16 eingekoppelt wird. Für den Fall der Brennstoffzelle 28 beträgt der Arbeitsdruckbereich beispielsweise mindestens 1 bar und/oder höchstens 3 bar. Beispielsweise beträgt der Arbeitsdruck für den Fall der Brennstoffzelle 28 ca. 2 bar.It is provided that via the entrance 26th Energy carrier medium, in particular gaseous fuel, with a working pressure or working pressure range of the energy supply device 16 in the energy supply facility 16 is coupled. In the case of the fuel cell 28 the working pressure range is, for example, at least 1 bar and / or at most 3 bar. For example, in the case of the fuel cell, the working pressure is 28 approx. 2 bar.

Zur Verringerung des Bereitstellungsdrucks des Energieträgermediums auf den Arbeitsdruck oder Arbeitsdruckbereich der Energiebereitstellungseinrichtung 16 ist eine Druckminderungseinrichtung 36 vorgesehen, welche der Verbindungseinrichtung 18 zugeordnet ist und/oder in die Verbindungseinrichtung 18 integriert ist. Mittels der Druckminderungseinrichtung 36 wird der Bereitstellungsdruck auf den Arbeitsdruck oder Arbeitsdruckbereich reduziert.To reduce the supply pressure of the energy carrier medium to the working pressure or working pressure range of the energy supply device 16 is a pressure reducing device 36 provided which of the connecting device 18th is assigned and / or in the connecting device 18th is integrated. By means of the pressure reducing device 36 the supply pressure is reduced to the working pressure or working pressure range.

Zur Verringerung des Bereitstellungsdrucks auf den Arbeitsdruck oder Arbeitsdruckbereich der Energiebereitstellungseinrichtung 16 wird eine Expansion des Energieträgermediums mittels der Druckminderungseinrichtung 36 durchgeführt. Bei dieser Expansion wird Energie freigesetzt. Beispielsweise wird bei der Expansion von komprimiertem gasförmigem Energieträgermedium im Gas enthaltene potentielle Energie freigesetzt.To reduce the supply pressure to the working pressure or working pressure range of the energy supply device 16 there is an expansion of the energy carrier medium by means of the pressure reducing device 36 carried out. During this expansion, energy is released. For example, during the expansion of compressed gaseous energy carrier medium, potential energy contained in the gas is released.

Zur Nutzung der bei der Expansion frei werdenden Energie umfasst das Energiebereitstellungssystem 10 eine Expansionseinrichtung 38, welche der Druckminderungseinrichtung 36 zugeordnet ist und/oder in die Druckminderungseinrichtung 36 integriert ist. Die Expansionseinrichtung 38 weist ein oder mehrere Expansionselemente 40 auf, mittels welchen eine Expansion des Energieträgermediums durchgeführt wird und dabei frei werdende Energie zur Nutzung bereitgestellt wird.The energy supply system includes the use of the energy released during expansion 10 an expansion device 38 , Which the pressure reducing device 36 is assigned and / or in the pressure reducing device 36 is integrated. The expansion device 38 has one or more expansion elements 40 on, by means of which an expansion of the energy carrier medium is carried out and thereby released energy is made available for use.

Bei dem in 1 gezeigten Beispiel weist die Expansionseinrichtung 38 ein Expansionselement 40 auf. Das Expansionselement 40 umfasst einen Eingang 42 und einen Ausgang 44. Mittels des Eingangs 42 ist Energieträgermedium und/oder Gas mit einem Eingangsdruck in das Expansionselement 40 einkoppelbar. Mittels des Ausgangs 44 ist Energieträgermedium und/oder Gas mit einem Ausgangsdruck aus dem Expansionselement 40 auskoppelbar.The in 1 shown example has the expansion device 38 an expansion element 40 on. The expansion element 40 includes an entrance 42 and an exit 44 . By means of the entrance 42 is an energy carrier medium and / or gas with an inlet pressure in the expansion element 40 can be coupled. By means of the exit 44 is an energy carrier medium and / or gas with an outlet pressure from the expansion element 40 can be decoupled.

Der Ausgangsdruck ist geringer als der Eingangsdruck. Zwischen dem Ausgangsdruck und dem Eingangsdruck liegt eine Druckdifferenz vor, welche an dem Expansionselement 40 abfällt.The outlet pressure is lower than the inlet pressure. There is a pressure difference between the outlet pressure and the inlet pressure, which is applied to the expansion element 40 falls off.

Der für das Expansionselement 40 geeignete Eingangsdruck und/oder Ausgangsdruck und/oder die Druckdifferenz zwischen Eingangsdruck und Ausgangsdruck an dem Expansionselement ist abhängig von der Art und Beschaffenheit des Expansionselements 40. Beispielsweise beträgt die Druckdifferenz mindestens 150 bar und/oder höchstens 700 bar.The one for the expansion element 40 suitable inlet pressure and / or outlet pressure and / or the pressure difference between inlet pressure and outlet pressure at the expansion element depends on the type and nature of the expansion element 40 . For example, the pressure difference is at least 150 bar and / or at most 700 bar.

Die Druckminderungseinrichtung 36 und/oder die Expansionseinrichtung 38 und/oder das Expansionselement 40 sind bezogen auf eine Strömungsrichtung 46 des Energieträgermediums zwischen der Energieträgermedium-Bereitstellungseinrichtung 14 und der Energiebereitstellungseinrichtung 16 angeordnet.The pressure reducing device 36 and / or the expansion device 38 and / or the expansion element 40 are related to a direction of flow 46 of the energy carrier medium between the energy carrier medium supply device 14th and the energy supply device 16 arranged.

Der Eingang 42 des Expansionselements 40 ist mittels eines ersten Leitungselements 20a mit dem Ausgang 24 der Energieträgermedium-Bereitstellungseinrichtung 14 fluidwirksam verbunden. Der Ausgang 44 des Expansionselements 40 ist mittels eines zweiten Leitungselements 20b mit dem Eingang 26 der Energiebereitstellungseinrichtung 16 fluidwirksam verbunden.The entrance 42 of the expansion element 40 is by means of a first conduit element 20a with the exit 24 the energy carrier medium supply device 14th fluidly connected. The exit 44 of the expansion element 40 is by means of a second conduit element 20b with the entrance 26th the energy supply facility 16 fluidly connected.

Das Expansionselement 40 ist beispielsweise ein Druckgas-Kolbenmotor oder ein Lamellenmotor oder eine Gasexpansionsturbine. Dies wird weiter unten im Detail beschrieben.The expansion element 40 is for example a compressed gas piston engine or a vane motor or a gas expansion turbine. This is described in detail below.

Bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel wird die bei der Expansion des Energieträgermediums und/oder Gases frei werdende Energie mittels des Expansionselements 40 in mechanische Energie und/oder Bewegungsenergie umgewandelt. Zur Auskopplung der mechanischen Energie aus dem Expansionselement 40 weist das Expansionselement 40 ein mechanisches Wellenelement 48 auf, welches beispielsweise bewegbar und/oder drehbar ist.The in 1 The embodiment shown is the energy released during the expansion of the energy carrier medium and / or gas by means of the expansion element 40 converted into mechanical energy and / or kinetic energy. For decoupling the mechanical energy from the expansion element 40 has the expansion element 40 a mechanical shaft element 48 on, which is movable and / or rotatable, for example.

Zur Umwandlung der aus dem Expansionselement 40 ausgekoppelten mechanischen Energie und/oder Bewegungsenergie umfasst die Druckminderungseinrichtung 36 eine elektrische Generatoreinrichtung 50, welche mittels des mechanischen Wellenelements 48 mit dem Expansionselement 40 mechanisch verbunden ist. Die elektrische Generatoreinrichtung 50 wandelt die mittels des mechanischen Wellenelements 48 eingekoppelte mechanische Energie und/oder Bewegungsenergie in elektrische Energie um. Beispielsweise arbeitet die elektrische Generatoreinrichtung 50 mittels elektromagnetischer Induktion.To convert the from the expansion element 40 The pressure reducing device includes decoupled mechanical energy and / or kinetic energy 36 an electrical generator device 50 , which by means of the mechanical shaft element 48 with the expansion element 40 is mechanically connected. The electrical generator device 50 converts the by means of the mechanical shaft element 48 coupled mechanical energy and / or kinetic energy into electrical energy. For example, the electrical generator device works 50 by means of electromagnetic induction.

Zur Nutzung der von der elektrischen Generatoreinrichtung 50 bereitgestellten elektrischen Energie ist die elektrische Generatoreinrichtung 50 beispielsweise mit der Antriebseinrichtung 30 und/oder der Elektroantriebseinrichtung 32 elektrisch wirksam verbunden. Dadurch lässt sich die bei der Druckminderung des Energieträgermediums und/oder des Gases mittels der Druckminderungseinrichtung 36 frei werdende Energie beispielsweise zum Antrieb des Fahrzeugs 12 nutzen.To use the from the electrical generator device 50 The electrical energy provided is the electrical generator device 50 for example with the drive device 30th and / or the electric drive device 32 electrically effectively connected. As a result, when the pressure of the energy carrier medium and / or the gas is reduced by means of the pressure reduction device 36 Energy released, for example, to drive the vehicle 12th use.

Es kann vorgesehen sein, dass das Energiebereitstellungssystem 10 eine elektrische Batterieeinrichtung 52 aufweist, mittels welcher elektrische Energie pufferbar und/oder speicherbar ist. Hierzu ist die elektrische Batterieeinrichtung 52 mit der elektrischen Generatoreinrichtung 50 und/oder mit der Antriebseinrichtung 30 und/oder mit der Energiebereitstellungseinrichtung 16 elektrisch wirksam verbunden.It can be provided that the energy supply system 10 an electric battery device 52 has, by means of which electrical energy can be buffered and / or stored. The electrical battery device is for this purpose 52 with the electrical generator device 50 and / or with the drive device 30th and / or with the energy supply device 16 electrically effectively connected.

Beispielsweise wird im Betrieb des Energiebereitstellungssystems 10 elektrische Energie von der elektrischen Generatoreinrichtung 50 und/oder der Energiebereitstellungseinrichtung 16 in die elektrische Batterieeinrichtung 52 eingekoppelt. Von der elektrischen Batterieeinrichtung 52 und/oder der Energiebereitstellungseinrichtung 16 bereitgestellte Energie wird beispielsweise zur Versorgung der Antriebseinrichtung 30 mit elektrischer Energie verwendet.For example, in the operation of the energy supply system 10 electrical energy from the electrical generator device 50 and / or the energy supply device 16 into the electric battery device 52 coupled. From the electric battery device 52 and / or the energy supply device 16 The energy provided is used, for example, to supply the drive device 30th used with electrical energy.

Bei einer Ausführungsform kann es vorgesehen sein, dass die Druckminderungseinrichtung 36 ein oder mehrere Vordruckminderungselemente 54 aufweist. Bei dem in 1 gezeigten Beispiel ist ein Vordruckminderungselement 54 vorgesehen, welches bezogen auf die Strömungsrichtung 46 des Energieträgermediums zwischen dem Expansionselement 40 und der Energieträgermedium-Bereitstellungseinrichtung 14 angeordnet ist.In one embodiment it can be provided that the pressure reducing device 36 one or more pre-pressure reducing elements 54 having. The in 1 The example shown is a pre-pressure reducing element 54 provided, which is based on the direction of flow 46 of the energy carrier medium between the expansion element 40 and the energy carrier medium supply device 14th is arranged.

Das Vordruckminderungselement 54 verringert den Bereitstellungsdruck, mittels welchem Energieträgermedium und/oder Gas von der Energieträgermedium-Bereitstellungseinrichtung 14 bereitgestellt wird, auf einen für die Expansionseinrichtung 38 und/oder das Expansionselement 40 geeigneten Eingangsdruck oder Eingangsdruckbereich.The pre-pressure reducing element 54 reduces the supply pressure by means of which energy carrier medium and / or gas from the energy carrier medium supply device 14th is provided to one for the expansion device 38 and / or the expansion element 40 suitable inlet pressure or inlet pressure range.

Alternativ oder zusätzlich kann es vorgesehen sein, dass die Druckminderungseinrichtung 36 mindestens ein Hinterdruckminderungselement 56 aufweist. Bei dem in 1 gezeigten Beispiel ist ein Hinterdruckminderungselement 56 vorgesehen, welches bezogen auf die Strömungsrichtung 46 des Energieträgermediums und/oder Gases zwischen dem Expansionselement 40 und der Energiebereitstellungseinrichtung 16 angeordnet ist.Alternatively or additionally, it can be provided that the pressure reducing device 36 at least one downstream pressure reducing element 56 having. The in 1 The example shown is a downstream pressure reducing element 56 provided, which is based on the direction of flow 46 of the energy carrier medium and / or gas between the expansion element 40 and the energy supply device 16 is arranged.

Das Hinterdruckminderungselement 56 verringert einen Ausgangsdruck, mit welchem Energieträgermedium und/oder Gas aus dem Expansionselement 40 ausgekoppelt wird, auf einen für die Energiebereitstellungseinrichtung 16 geeigneten Arbeitsdruck oder Arbeitsdruckbereich.The downstream pressure reducing element 56 reduces an output pressure with which energy carrier medium and / or gas from the expansion element 40 is decoupled to one for the energy supply device 16 suitable working pressure or working pressure range.

Weiterhin lässt sich mittels des Vordruckminderungselements 54 und/oder des Hinterdruckminderungselements 56 eine Pufferung und/oder Vergleichmäßigung des Energieträgermedium- und/oder Gasflusses erreichen. Es lässt sich dadurch der Energiebereitstellungseinrichtung 16 Energieträgermedium und/oder Gas mit einem zumindest näherungsweise konstanten und/oder gleichmäßigen Druck bereitstellen.Furthermore, by means of the admission pressure reduction element 54 and / or the downstream pressure reduction element 56 achieve a buffering and / or equalization of the energy carrier medium and / or gas flow. It can thereby be the energy supply device 16 Provide energy carrier medium and / or gas with an at least approximately constant and / or uniform pressure.

Bei einer Ausführungsform kann es vorgesehen sein, dass die Druckminderungseinrichtung mindestens ein Umgehungselement 58 zur Umgehung der Expansionseinrichtung 38 und/oder des Expansionselements 40 aufweist. Bei dem in 1 gezeigten Beispiel ist ein Umgehungselement 58 vorgesehen, mittels welchem das Expansionselement 40 umgehbar und/oder überbrückbar ist. Dadurch lässt sich Energieträgermedium und/oder Gas bei Bedarf, wie beispielsweise in einem Störungsfall und/oder Fehlerfall der Expansionseinrichtung 38, an der Expansionseinrichtung 38 und/oder an dem Expansionselement 40 vorbeileiten.In one embodiment it can be provided that the pressure reducing device has at least one bypass element 58 to bypass the expansion device 38 and / or the expansion element 40 having. The in 1 example shown is a bypass element 58 provided, by means of which the expansion element 40 can be bypassed and / or bridged. As a result, the energy carrier medium and / or gas can be used as required, for example in the event of a malfunction and / or failure of the expansion device 38 , at the expansion device 38 and / or on the expansion element 40 pass by.

Das Umgehungselement 58 weist beispielsweise ein oder mehrere Leitungselemente auf, durch welche Energieträgermedium und/oder Gas durchleitbar ist.The bypass element 58 has, for example, one or more line elements through which the energy carrier medium and / or gas can be passed.

Bei dem in 1 gezeigten Beispiel ist das Umgehungselement 58 bezogen auf die Strömungsrichtung 46 des Energieträgermediums und/oder Gases zwischen der Energieträgermedium-Bereitstellungseinrichtung 14 und der Energiebereitstellungseinrichtung 16 angeordnet.The in 1 The example shown is the bypass element 58 based on the direction of flow 46 of the energy carrier medium and / or gas between the energy carrier medium supply device 14th and the energy supply device 16 arranged.

Das Umgehungselement 58 weist beispielsweise einen Eingang 60 zu Einkopplung von Gas und/oder Energieträgermedium und einen Ausgang 62 zur Auskopplung von Gas und/oder Energieträgermedium auf. Der Eingang 60 und/oder der Ausgang 62 sind beispielsweise jeweils mittels eines Ventilelements 64 mit der Verbindungseinrichtung 18 und/oder dem ersten Leitungselement 20a bzw. dem zweiten Leitungselement 20b verbunden.The bypass element 58 for example, has an entrance 60 for coupling gas and / or energy carrier medium and an output 62 for the extraction of gas and / or energy carrier medium. The entrance 60 and / or the exit 62 are for example each by means of a valve element 64 with the connecting device 18th and / or the first conduit element 20a or the second line element 20b connected.

Beispielsweise ist das Ventilelement 64 als 3-Wege-Ventil ausgebildet.For example, the valve element 64 designed as a 3-way valve.

Beispielsweise ist der Eingang 60 bezogen auf die Strömungsrichtung 46 zwischen der Energieträgermedium-Bereitstellungseinrichtung 14 und dem Expansionselement 40 und insbesondere zwischen dem Vordruckminderungselement 54 und dem Expansionselement 40 angeordnet. Der Ausgang 62 ist beispielsweise zwischen dem Expansionselement 40 und der Energiebereitstellungseinrichtung 16 und insbesondere zwischen dem Hinterdruckminderungselement 56 und der Energiebereitstellungseinrichtung 16 angeordnet.For example, the entrance is 60 based on the direction of flow 46 between the energy carrier medium supply device 14th and the expansion element 40 and in particular between the admission pressure reducing element 54 and the expansion element 40 arranged. The exit 62 is for example between the expansion element 40 and the energy supply device 16 and in particular between the downstream pressure reducing element 56 and the energy supply device 16 arranged.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Energiebereitstellungssystems 10' ist in 2 dargestellt und umfasst eine Expansionseinrichtung 38' welche eine Mehrzahl von Expansionselementen 40 aufweist.Another embodiment of an energy supply system 10 ' is in 2 shown and includes an expansion device 38 ' which have a plurality of expansion elements 40 having.

Das Energiebereitstellungssystem 10' ist grundsätzlich gleichartig ausgebildet wie das vorstehend beschriebene Energiebereitstellungssystem 10. Insbesondere weist das Energiebereitstellungssystem 10' ein oder mehrere Merkmale des vorstehend beschriebenen Energiebereitstellungssystems 10 auf. Das Energiebereitstellungssystem 10' weist grundsätzlich die gleiche Funktionsweise auf wie das Energiebereitstellungssystem 10.The energy supply system 10 ' is basically designed in the same way as the energy supply system described above 10 . In particular, the energy supply system 10 ' one or more features of the energy delivery system described above 10 on. The energy supply system 10 ' basically functions in the same way as the energy supply system 10 .

Die Expansionseinrichtung 38' der Druckminderungseinrichtung 36 weist ein erstes Expansionselement 40a, ein zweites Expansionselement 40b und ein drittes Expansionselement 40c auf. Die Expansionselemente 40a, 40b und 40c sind bezogen auf die Strömungsrichtung 46 des Energieträgermediums und/oder Gases hintereinander angeordnet.The expansion device 38 ' the pressure reducing device 36 has a first expansion element 40a , a second expansion element 40b and a third expansion element 40c on. The expansion elements 40a , 40b and 40c are related to the direction of flow 46 the energy carrier medium and / or gas arranged one behind the other.

Die Expansionselemente 40a, 40b und 40c sind grundsätzlich gleichartig ausgebildet wie das vorstehend beschriebene Expansionselement 40. Die Expansionselemente 40a, 40b und 40c weisen jeweils den Eingang 42 für Energieträgermedium und/oder Gas und den Ausgang 44 für Energieträgermedium und/oder Gas auf.The expansion elements 40a , 40b and 40c are basically designed in the same way as the expansion element described above 40 . The expansion elements 40a , 40b and 40c each indicate the entrance 42 for energy carrier medium and / or gas and the output 44 for energy carrier medium and / or gas.

Der Ausgang 24 der Energieträgermedium-Bereitstellungseinrichtung 14 ist mit dem Eingang 42 des ersten Expansionselements 40a fluidwirksam verbunden. Der Ausgang 44 des ersten Expansionselements 40a ist mit dem Eingang 42 des zweiten Expansionselements 40b fluidwirksam verbunden. Der Ausgang 44 des zweiten Expansionselements 40b ist mit dem Eingang 42 des dritten Expansionselements 40c fluidwirksam verbunden. Der Ausgang 44 des dritten Expansionselements 40c ist mit dem Eingang 26 der Energiebereitstellungseinrichtung 16 fluidwirksam verbunden.The exit 24 the energy carrier medium supply device 14th is with the entrance 42 of the first expansion element 40a fluid effective connected. The exit 44 of the first expansion element 40a is with the entrance 42 of the second expansion element 40b fluidly connected. The exit 44 of the second expansion element 40b is with the entrance 42 of the third expansion element 40c fluidly connected. The exit 44 of the third expansion element 40c is with the entrance 26th the energy supply facility 16 fluidly connected.

Mittels der Expansionseinrichtung 38' lässt sich beispielsweise eine stufenweise Verringerung des Bereitstellungsdrucks der Energieträgermedium-Bereitstellungseinrichtung 14 realisieren.By means of the expansion device 38 ' For example, a gradual reduction in the supply pressure of the energy carrier medium supply device can be achieved 14th realize.

Das erste Expansionselement 40a ist beispielsweise ein Hochdruckexpansionselement. Beispielsweise wird in das erste Expansionselement 40a Energieträgermedium und/oder Gas mit einem Druck von mindestens 500 bar und/oder höchstens 700 bar eingekoppelt.The first expansion element 40a is for example a high pressure expansion element. For example, in the first expansion element 40a Energy carrier medium and / or gas coupled in at a pressure of at least 500 bar and / or at most 700 bar.

Das zweite Expansionselement 40b ist beispielsweise ein Mitteldruckexpansionselement. Beispielsweise wird in das zweite Expansionselement 40b Energieträgermedium und/oder Gas mit einem Druck von mindestens 300 bar und/oder höchstens 500 bar eingekoppelt.The second expansion element 40b is for example a medium pressure expansion element. For example, in the second expansion element 40b Energy carrier medium and / or gas coupled with a pressure of at least 300 bar and / or at most 500 bar.

Das dritte Expansionselement 40c ist beispielsweise ein Niederdruckexpansionselement. Beispielsweise wird in das dritte Expansionselement 40c Energieträgermedium und/oder Gas mit einem Druck von mindestens 5 bar und/oder höchstens 15 bar eingekoppelt.The third expansion element 40c is for example a low pressure expansion element. For example, in the third expansion element 40c Energy carrier medium and / or gas coupled in at a pressure of at least 5 bar and / or at most 15 bar.

Bei einer Ausführungsform kann es vorgesehen sein, dass dem ersten Expansionselement 40a und/oder dem zweiten Expansionselement 40b und/oder dem dritten Expansionselement 40c bezogen auf die Strömungsrichtung 46 jeweils ein Vordruckminderungselement 54 vorgeschaltet ist.In one embodiment it can be provided that the first expansion element 40a and / or the second expansion element 40b and / or the third expansion element 40c based on the direction of flow 46 one form pressure reducing element each 54 is upstream.

Bei dem in 2 gezeigten Beispiel ist ein erstes Vordruckminderungselement 54a vorgesehen, welches dem ersten Expansionselement 40a vorgeschaltet ist, und es ist ein zweites Vordruckminderungselement 54b vorgesehen, welches dem zweiten Expansionselement 40b vorgeschaltet ist, und es ist ein drittes Vordruckminderungselement 54c vorgesehen, welches dem dritten Expansionselement 40c vorgeschaltet ist.The in 2 The example shown is a first form pressure reducing element 54a provided which the first expansion element 40a is connected upstream, and there is a second form pressure reducing element 54b provided which the second expansion element 40b is upstream, and there is a third form pressure reducing element 54c provided which the third expansion element 40c is upstream.

Mittels der Vordruckminderungselemente 54a, 54b und 54c wird jeweils ein für das entsprechende Expansionselement 40a bzw. 40b bzw. 40c geeigneter Eingangsdruck bereitgestellt.By means of the pre-pressure reducing elements 54a , 54b and 54c becomes one for the corresponding expansion element 40a or. 40b or. 40c suitable inlet pressure provided.

Alternativ oder zusätzlich kann es vorgesehen sein, dass dem ersten Expansionselement 40a und/oder dem zweiten Expansionselement 40b und/oder dem dritten Expansionselement 40c bezogen auf die Strömungsrichtung 46 jeweils ein Hinterdruckminderungselement nachgeschaltet ist. Bei dem in 2 gezeigten Beispiel ist dem dritten Expansionselement 40c ein Hinterdruckminderungselement 56 nachgeschaltet.Alternatively or additionally, it can be provided that the first expansion element 40a and / or the second expansion element 40b and / or the third expansion element 40c based on the direction of flow 46 in each case a downstream pressure reducing element is connected downstream. The in 2 example shown is the third expansion element 40c a back pressure reducing element 56 downstream.

Das Hinterdruckminderungselement 56 dient zur Bereitstellung eines für die Energiebereitstellungseinrichtung 16 geeigneten Arbeitsdrucks oder Arbeitsdruckbereichs.The downstream pressure reducing element 56 serves to provide one for the energy supply device 16 suitable working pressure or working pressure range.

Bei einer Ausführungsform kann es vorgesehen sein, dass dem ersten Expansionselement 40a und/oder dem zweiten Expansionselement 40b und/oder dem dritten Expansionselement 40c jeweils ein Umgehungselement 58 zugeordnet ist, mittels welchem das jeweilige Expansionselement 40a bzw. 40b bzw. 40c überbrückbar ist.In one embodiment it can be provided that the first expansion element 40a and / or the second expansion element 40b and / or the third expansion element 40c one bypass element each 58 is assigned, by means of which the respective expansion element 40a or. 40b or. 40c can be bridged.

Bei dem in 2 gezeigten Beispiel ist dem ersten Expansionselement 40a ein erstes Umgehungselement 58a zugeordnet und dem zweiten Expansionselement 40b ein zweites Umgehungselement 58b zugeordnet und dem dritten Expansionselement 40c ein drittes Umgehungselement 58c zugeordnet. Mittels des jeweiligen Umgehungselements 58a bzw. 58b bzw. 58c ist das jeweils zugeordnete Expansionselement 40a bzw. 40b bzw. 40c umgehbar und/oder überbrückbar. Es lässt sich dadurch beispielsweise steuern und/oder regeln, welche der Expansionselemente 40a, 40b und 40c zur Druckminderung verwendet werden.The in 2 example shown is the first expansion element 40a a first bypass element 58a assigned and the second expansion element 40b a second bypass element 58b assigned and the third expansion element 40c a third bypass element 58c assigned. By means of the respective bypass element 58a or. 58b or. 58c is the respectively assigned expansion element 40a or. 40b or. 40c can be bypassed and / or bridged. In this way, for example, it is possible to control and / or regulate which of the expansion elements 40a , 40b and 40c can be used to reduce pressure.

Es lassen sich dadurch beispielsweise in Abhängigkeit einer jeweiligen Konfiguration der Umgehungselemente 58a, 58b und 58c mittels der Druckminderungseinrichtung 36 unterschiedliche Arbeitsdrücke oder Arbeitsdruckbereiche für die Energiebereitstellungseinrichtung 16 bereitstellen. Weiterhin lässt sich dadurch die Druckminderungseinrichtung 36 mit unterschiedlichen Bereitstellungsdrücken, mit welchen Energieträgermedium und/oder Gas von der Energieträgermedium-Bereitstellungseinrichtung 14 bereitgestellt wird, verwenden oder es lässt sich die Druckminderungseinrichtung 36 an unterschiedliche Bereitstellungsdrücke anpassen.As a result, for example, depending on a particular configuration of the bypass elements 58a , 58b and 58c by means of the pressure reducing device 36 different working pressures or working pressure ranges for the energy supply device 16 provide. Furthermore, this allows the pressure reducing device 36 with different supply pressures, with which energy carrier medium and / or gas from the energy carrier medium supply device 14th is provided, use or it can be the pressure reduction device 36 adapt to different supply pressures.

Falls das dritte Expansionselement 40c und insbesondere das zweite Expansionselement 40b mittels des dritten Umgehungselements 58c bzw. des zweiten Umgehungselements 58b umgangen werden, wird mittels des dritten Vordruckminderungselements 54c bzw. des zweiten Vordruckminderungselements 54b ein geeigneter Arbeitsdruck oder Arbeitsdruckbereich für die Energiebereitstellungseinrichtung 16 bereitgestellt. In diesem Fall dienen die Vordruckminderungselemente 54c bzw. 54b als entsprechende Hinterdruckminderungselemente, welche den Expansionselementen 40b bzw. 40a nachgeschaltet sind.If the third expansion element 40c and in particular the second expansion element 40b by means of the third bypass element 58c or the second bypass element 58b are bypassed, is by means of the third form pressure reducing element 54c or the second form pressure reducing element 54b a suitable working pressure or working pressure range for the energy supply device 16 provided. In this case, the pre-pressure reducing elements are used 54c or. 54b as corresponding downstream pressure reducing elements, which the expansion elements 40b or. 40a are downstream.

Bei einer Variante der Druckminderungseinrichtung 36 weist die Expansionseinrichtung 38' alternativ oder zusätzlich eine Mehrzahl von Expansionselementen 40 auf, welche bezogen auf die Strömungsrichtung 46 des Energieträgermediums und/oder Gases parallel zueinander angeordnet sind (7).In a variant of the pressure reducing device 36 has the expansion device 38 ' alternatively or additionally a plurality of expansion elements 40 on which based on the direction of flow 46 of the energy carrier medium and / or gas are arranged parallel to one another ( 7th ).

Bei dem in 7 gezeigten Beispiel umfasst die Expansionseinrichtung 38' mehrere Expansionselemente 40, welche zueinander parallel geschaltet sind. Beispielsweise sind drei Expansionselemente 40a, 40b und 40c vorgesehen. Die Expansionselemente sind insbesondere jeweils gleichartig und/oder für gleiche Druckbereiche ausgebildet.The in 7th The example shown includes the expansion device 38 ' several expansion elements 40 which are connected in parallel to each other. For example, there are three expansion elements 40a , 40b and 40c intended. The expansion elements are in particular designed in the same way and / or for the same pressure areas.

Alternativ hierzu ist es auch möglich, dass mehrere der Expansionselemente 40 unterschiedliche Eigenschaften aufweisen und/oder für voneinander verschiedene Druckbereiche ausgelegt sind.Alternatively, it is also possible that several of the expansion elements 40 have different properties and / or are designed for pressure ranges that are different from one another.

Bei dem in 7 gezeigten Beispiel kann es vorgesehen sein, dass einem oder mehreren der Expansionselemente 40 der Expansionseinrichtung 38' jeweils ein Umgehungselement 58 (angedeutet in 7) zugeordnet ist. Es kann vorgesehen sein, dass jedem der Expansionselemente 40 der Expansionseinrichtung 38' ein Umgehungselement 58 zugeordnet ist.The in 7th The example shown, it can be provided that one or more of the expansion elements 40 the expansion device 38 ' one bypass element each 58 (indicated in 7th ) assigned. It can be provided that each of the expansion elements 40 the expansion device 38 ' a bypass element 58 assigned.

Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass jedem der Expansionselemente 40a, 40b und 40c ein Vordruckminderungselement 54a bzw. 54b bzw. 54c zugeordnet und/oder vorgeschaltet ist. Dadurch lässt sich für jedes der Expansionselemente 40a, 40b und 40c ein geeigneter Eingangsdruck bereitstellen.In particular, it can be provided that each of the expansion elements 40a , 40b and 40c a pre-pressure reducing element 54a or. 54b or. 54c assigned and / or upstream. This allows for each of the expansion elements 40a , 40b and 40c provide a suitable inlet pressure.

Bei der in 8 gezeigten Variante des Energiebereitstellungssystems 10 umfasst die Antriebseinrichtung 30 eine Getriebeeinrichtung 65. Das in 8 gezeigte Ausführungsbeispiel weist insbesondere ein oder mehrere Merkmale und/oder Vorteile des vorstehend beschriebenen Energiebereitstellungssystems 10 auf. Für gleiche Elemente werden gleiche Bezugszeichen verwendet.At the in 8th shown variant of the energy supply system 10 comprises the drive device 30th a transmission device 65 . This in 8th The exemplary embodiment shown has in particular one or more features and / or advantages of the energy supply system described above 10 on. The same reference symbols are used for the same elements.

Die Getriebeeinrichtung 65 umfasst beispielsweise ein oder mehrere Planetengetriebe.The transmission device 65 includes, for example, one or more planetary gears.

Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Expansionselement 40, beispielsweise mittels des mechanischen Wellenelements 48, mit der Getriebeeinrichtung 65 mechanisch verbunden.In the embodiment shown, the expansion element is 40 , for example by means of the mechanical shaft element 48 , with the gear mechanism 65 mechanically connected.

Die Energiebereitstellungseinrichtung 16 ist bei dem gezeigten Beispiel insbesondere als Verbrennungsmotor ausgebildet. Die Energiebereitstellungseinrichtung 16 ist, beispielsweise mittels eines mechanischen Wellenelements 48', mit der Getriebeeinrichtung 65 mechanisch verbunden.The energy supply facility 16 is designed in the example shown in particular as an internal combustion engine. The energy supply facility 16 is, for example by means of a mechanical shaft element 48 ' , with the gear mechanism 65 mechanically connected.

In die Getriebeeinrichtung 65 wird mittels der Energiebereitstellungseinrichtung 16 und des Expansionselement 40 mechanische Energie und insbesondere Bewegungsenergie und/oder Rotationsenergie eingekoppelt.In the gearbox 65 is by means of the energy supply device 16 and the expansion element 40 coupled mechanical energy and in particular kinetic energy and / or rotational energy.

Die Antriebseinrichtung 30 weist ein Antriebselement 166 zur Auskopplung von mechanischer Energie und insbesondere Bewegungsenergie und/oder Rotationsenergie auf. Das Antriebselement 166 dient beispielsweise zum Antrieb eines Fahrzeugs und ist beispielsweise mit dessen Rädern verbunden.The drive device 30th has a drive element 166 for decoupling mechanical energy and in particular kinetic energy and / or rotational energy. The drive element 166 is used, for example, to drive a vehicle and is connected, for example, to its wheels.

Das Antriebselement 166 ist beispielsweise mittels eines mechanischen Antriebswellenelements 168 mit der Getriebeeinrichtung 65 mechanisch verbunden.The drive element 166 is for example by means of a mechanical drive shaft element 168 with the gear mechanism 65 mechanically connected.

Bei der in 9 gezeigten Variante des Energiebereitstellungssystems 10 wird die von dem Expansionselement 40 bereitgestellte mechanische Energie in Abwandlung zu dem in 8 gezeigten Beispiel nicht direkt in die Getriebeeinrichtung 65 eingekoppelt. Das Expansionselement 40 ist mittels des mechanischen Wellenelements 48 mit der elektrischen Generatoreinrichtung 50 verbunden.At the in 9 shown variant of the energy supply system 10 becomes that of the expansion element 40 Provided mechanical energy as a modification of that in 8th shown example not directly in the transmission device 65 coupled. The expansion element 40 is by means of the mechanical shaft element 48 with the electrical generator device 50 connected.

Die elektrische Generatoreinrichtung 50 ist, insbesondere über die elektrische Batterieeinrichtung 52, elektrisch wirksam mit dem Elektromotor 34 der Antriebseinrichtung 30 verbunden ist.The electrical generator device 50 is, especially about the battery electrical device 52 , electrically effective with the electric motor 34 the drive device 30th connected is.

Der Elektromotor 34 wandelt eingekoppelte elektrische Energie in mechanische Energie und insbesondere Bewegungsenergie und/oder Rotationsenergie um. Zur Einkopplung der von dem Elektromotor 34 bereitgestellten mechanischen Energie in die Getriebeeinrichtung 65 ist der Elektromotor 34, beispielsweise mittels eines mechanischen Wellenelements 48'a, mechanisch mit der Getriebeeinrichtung 65 verbunden.The electric motor 34 converts coupled electrical energy into mechanical energy and in particular kinetic energy and / or rotational energy. For coupling the from the electric motor 34 provided mechanical energy in the transmission device 65 is the electric motor 34 , for example by means of a mechanical shaft element 48'a, mechanically with the transmission device 65 connected.

Bei der in 10 gezeigten Variante des Energiebereitstellungssystems 10 weist das Expansionselement 40 ein erstes mechanisches Wellenelement 48a und ein zweites mechanisches Wellenelement 48b zur Auskopplung mechanischer Energie auf. Das erste mechanische Wellenelement 48a ist mit der Getriebeeinrichtung 65 verbunden. Das zweite mechanische Wellenelement 48b ist mit der elektrischen Generatoreinrichtung 50 verbunden.At the in 10 shown variant of the energy supply system 10 has the expansion element 40 a first mechanical shaft element 48a and a second mechanical shaft element 48b for the extraction of mechanical energy. The first mechanical shaft element 48a is with the gear mechanism 65 connected. The second mechanical shaft element 48b is with the electric generator device 50 connected.

Die elektrische Generatoreinrichtung 50 ist, insbesondere über die elektrische Batterieeinrichtung 52, mit dem Elektromotor 34 verbunden.The electrical generator device 50 is, especially about the battery electrical device 52 , with the electric motor 34 connected.

Bei dem in 10 gezeigten Beispiel wird die aus dem Expansionselement 40 ausgekoppelte Energie mittels des ersten mechanischen Wellenelements 48a als mechanische Energie in die Antriebseinrichtung 30 eingekoppelt und mittels des zweiten mechanischen Wellenelements 48b und der elektrischen Generatoreinrichtung 50 als elektrische Energie in die Antriebseinrichtung 30 eingekoppelt.The in 10 The example shown is the one from the expansion element 40 decoupled energy by means of the first mechanical shaft element 48a as mechanical energy in the drive device 30th coupled and by means of the second mechanical shaft element 48b and the electrical generator device 50 as electrical energy in the drive device 30th coupled.

Es ist grundsätzlich möglich, dass die in den 8 bis 10 gezeigten Varianten des Energiebereitstellungssystems 10 ein oder mehrere Merkmale des vorstehend beschriebenen Energiebereitstellungssystems 10', wie beispielsweise eine Mehrzahl von Expansionselementen 40, aufweisen.In principle, it is possible that the 8th to 10 shown variants of the energy supply system 10 one or more features of the energy delivery system described above 10 ' such as a plurality of expansion elements 40 , exhibit.

Das Expansionselement 40 ist beispielsweise ein Druckgas-Kolbenmotor 66 (3).The expansion element 40 is for example a compressed gas piston engine 66 ( 3rd ).

Der Druckgas-Kolbenmotor umfasst zur Einkopplung von Gas und/oder Fluid den Eingang 42 und zur Auskopplung von Gas und/oder Fluid den Ausgang 44. Beispielsweise sind an dem Eingang 42 und/oder an dem Ausgang 44 ein oder mehrere Ventilelemente 68 zur Steuerung eines Zu- und/oder Abflusses von Fluid zu/von dem Druckgas-Kolbenmotor angeordnet.The compressed gas piston engine comprises the inlet for coupling in gas and / or fluid 42 and the output for extracting gas and / or fluid 44 . For example, are at the entrance 42 and / or at the exit 44 one or more valve elements 68 arranged to control an inflow and / or outflow of fluid to / from the compressed gas piston engine.

Der Druckgas-Kolbenmotor 66 weist ein oder mehrere Kolbenelemente 70 auf, welche mittels einem oder mehrerer Pleuelelemente 72 mit einer Kurbelwelle 74 mechanisch verbunden sind. Die Kurbelwelle 74 ist zur Auskopplung von mechanischer Energie und/oder Bewegungsenergie mit dem mechanischen Wellenelement 48 verbunden.The compressed gas piston engine 66 has one or more piston elements 70 on, which by means of one or more connecting rod elements 72 with a crankshaft 74 are mechanically connected. The crankshaft 74 is for decoupling mechanical energy and / or kinetic energy with the mechanical shaft element 48 connected.

Komprimiertes Energieträgermedium und/oder komprimiertes Gas wird über den Eingang 42 eingekoppelt und in dem Druckgas-Kolbenmotor expandiert, wobei die Kolbenelemente 70 und/oder die Kurbelwelle 74 in Bewegung versetzt werden. Expandiertes Energieträgermedium und/oder expandiertes Gas wird über den Ausgang 44 aus dem Druckgas-Kolbenmotor 66 ausgekoppelt.Compressed energy carrier medium and / or compressed gas is via the input 42 coupled and expanded in the compressed gas piston engine, the piston elements 70 and / or the crankshaft 74 be set in motion. Expanded energy carrier medium and / or expanded gas is via the outlet 44 from the compressed gas piston engine 66 decoupled.

Bei einer Variante ist das Expansionselement 40 ein Lamellenmotor 76 ( 4). Der Lamellenmotor 76 umfasst den Eingang 42 zur Einkopplung von Energieträgermedium und/oder Gas und den Ausgang 44 zur Auskopplung von Energieträgermedium und/oder Gas.In one variant, the expansion element is 40 a vane motor 76 ( 4th ). The vane motor 76 includes the entrance 42 for coupling the energy carrier medium and / or gas and the output 44 for decoupling the energy carrier medium and / or gas.

Bei einem Durchfluss des Energieträgermediums und/oder des Gases durch den Lamellenmotor 76 wird das Energieträgermedium und/oder das Gas expandiert und dabei ein Rotorelement 78 des Lamellenmotors 76 in Bewegung versetzt. Dieses Rotorelement 78 ist bezüglich eines Starterelements 80 bewegbar und/oder drehbar angeordnet. An dem Rotorelement 78 sind ein oder mehrere Lamellenelemente 82 angeordnet, welche mit dem Rotorelement 78 drehfest verbunden sind.When the energy carrier medium and / or the gas flow through the vane motor 76 the energy carrier medium and / or the gas is expanded and thereby a rotor element 78 of the vane motor 76 set in motion. This rotor element 78 is with respect to a starter element 80 movably and / or rotatably arranged. On the rotor element 78 are one or more lamellar elements 82 arranged, which with the rotor element 78 are rotatably connected.

Im Betrieb des Lamellenmotors 76 trifft komprimiertes Energieträgermedium und/oder komprimiertes Gas auf die Lamellenelemente 82, wodurch das Rotorelement 78 in Bewegung und/oder Rotation versetzt wird. Hierbei wird das Energieträgermedium und/oder das Gas expandiert und anschließend mittels des Ausgangs 44 ausgekoppelt.During operation of the vane motor 76 impacts compressed energy carrier medium and / or compressed gas on the lamellar elements 82 , making the rotor element 78 is set in motion and / or rotation. Here, the energy carrier medium and / or the gas is expanded and then by means of the outlet 44 decoupled.

Zur Auskopplung der bei der Expansion des Energieträgermediums und/oder des Gases entstandenen mechanischen Energie und/oder Bewegungsenergie ist das Rotorelement 78 mit dem mechanischen Wellenelement 48 verbunden.The rotor element is used to decouple the mechanical energy and / or kinetic energy generated during the expansion of the energy carrier medium and / or the gas 78 with the mechanical shaft element 48 connected.

Bei der in 5 gezeigten Variante ist das Expansionselement 40 als Gasexpansionsturbine 84 ausgebildet. Die Gasexpansionsturbine 84 weist den Eingang 42 zu Einkopplung von Energieträgermedium und/oder Gas und den Ausgang 44 zur Auskopplung von Energieträgermedium und/oder Gas auf.At the in 5 The variant shown is the expansion element 40 as a gas expansion turbine 84 educated. The gas expansion turbine 84 directs the entrance 42 for coupling the energy carrier medium and / or gas and the output 44 for decoupling the energy carrier medium and / or gas.

Die Gasexpansionsturbine 84 weist ein Schaufelradelement 86 auf, welches innerhalb eines Gehäuses 88 angeordnet ist und bezüglich des Gehäuses 88 mittels eines Wellenelements 90 drehbar und/oder bewegbar gelagert ist.The gas expansion turbine 84 has a paddle wheel member 86 on which inside a housing 88 is arranged and with respect to the housing 88 by means of a shaft element 90 is rotatably and / or movably mounted.

Im Betrieb der Gasexpansionsturbine 84 wird komprimiertes Energieträgermedium und/oder komprimiertes Gas über den Eingang 42 in die Gasexpansionsturbine 84 eingekoppelt und innerhalb der Gasexpansionsturbine 84 expandiert, wobei das Schaufelradelement 86 bei der Expansion in Bewegung und/oder Rotation versetzt wird. Anschließend wird expandiertes Energieträgermedium und/oder expandiertes Gas über den Ausgang 44 ausgekoppelt.In operation of the gas expansion turbine 84 is compressed energy carrier medium and / or compressed gas via the inlet 42 into the gas expansion turbine 84 coupled and within the gas expansion turbine 84 expands, wherein the impeller element 86 is set in motion and / or rotation during expansion. Then expanded energy carrier medium and / or expanded gas is discharged via the outlet 44 decoupled.

Zur Auskopplung der bei der Expansion des Energieträgermediums und/oder des Gases frei werdenden mechanischen Energie und/oder Bewegungsenergie ist das Wellenelement 90 beispielsweise mit dem mechanischen Wellenelement 48 verbunden.The shaft element is used to decouple the mechanical energy and / or kinetic energy released during the expansion of the energy carrier medium and / or the gas 90 for example with the mechanical shaft element 48 connected.

Das Energiebereitstellungssystem 10 oder 10' wird beispielsweise zum Antrieb des Fahrzeugs 12 verwendet, welches das Energiebereitstellungssystem 10, 10' umfasst.The energy supply system 10 or 10 ' is used, for example, to drive the vehicle 12th uses which the energy supply system 10 , 10 ' includes.

Das Fahrzeug 12 ist beispielsweise ein Landfahrzeug, Luftfahrzeug, Schienenfahrzeug oder Wasserfahrzeug. Beispielsweise ist das Fahrzeug 12, ein Personenkraftwagen, Lastkraftwagen oder Omnibus.The vehicle 12th is for example a land vehicle, aircraft, rail vehicle or watercraft. For example, the vehicle is 12th , a passenger car, truck or bus.

Insbesondere ist das Fahrzeug 12 mit Wasserstoff als Energieträgermedium betreibbar.In particular, the vehicle is 12th can be operated with hydrogen as an energy carrier medium.

Das Energiebereitstellungssystem 10 funktioniert wie folgt:

  • Durch die Energieträgermedium-Bereitstellungseinrichtung 14 wird ein Energieträgermedium zur Einkopplung in die Energiebereitstellungseinrichtung 16 bereitgestellt. Das Energieträgermedium wird von der Energieträgermedium-Bereitstellungseinrichtung 14 mit einem Bereitstellungsdruck bereitgestellt, welcher oberhalb des Arbeitsdrucks oder Arbeitsdruckbereichs der Energiebereitstellungseinrichtung 16 liegt.
The energy supply system 10 works like this:
  • By the energy carrier medium supply device 14th becomes an energy carrier medium for coupling into the energy supply device 16 provided. The energy carrier medium is provided by the energy carrier medium provision device 14th provided with a supply pressure which is above the working pressure or working pressure range of the energy supply device 16 lies.

Die Druckminderungseinrichtung 36 führt eine Verringerung des Bereitstellungsdrucks auf den Arbeitsdruck oder Arbeitsdruckbereich der Energiebereitstellungseinrichtung 16 durch. Hierzu wird das Energieträgermedium mittels der Expansionseinrichtung 38 zur Verringerung des Drucks expandiert, wobei bei der Expansion Energie und insbesondere potentielle Energie frei wird.The pressure reducing device 36 leads to a reduction in the supply pressure to the working pressure or working pressure range of the energy supply device 16 by. For this purpose, the energy carrier medium is removed by means of the expansion device 38 expands to reduce the pressure, energy and in particular potential energy being released during the expansion.

Die bei der Expansion des Energieträgermediums frei werdende Energie wird als mechanische Energie und/oder Bewegungsenergie mittels des mechanischen Wellenelements 48 ausgekoppelt und in die elektrische Generatoreinrichtung 50 eingekoppelt. Mittels der elektrischen Generatoreinrichtung 50 wird die mechanische Energie und/oder Bewegungsenergie in elektrische Energie umgewandelt.The energy released during the expansion of the energy carrier medium is used as mechanical energy and / or kinetic energy by means of the mechanical shaft element 48 decoupled and into the electrical generator device 50 coupled. By means of the electrical generator device 50 the mechanical energy and / or kinetic energy is converted into electrical energy.

Es kann vorgesehen sein, dass der Bereitstellungsdruck mittels des Vordruckminderungselements 54 auf einen für die Expansionseinrichtung 38 geeigneten Eingangsdruck reduziert wird.It can be provided that the supply pressure by means of the pre-pressure reduction element 54 on one for the expansion device 38 suitable inlet pressure is reduced.

Alternativ oder zusätzlich kann es vorgesehen sein, dass ein Druck, mit welchem das Energieträgermedium aus der Expansionseinrichtung ausgekoppelt wird, mittels des Hinterdruckminderungselements 56 auf den Arbeitsdruck oder Arbeitsdruckbereich der Energiebereitstellungseinrichtung 16 verringert wird. Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass mittels des Hinterdruckminderungselements 46 eine Vergleichmäßigung des Drucks von an die Energiebereitstellungseinrichtung 16 bereitgestellten Energieträgermediums durchgeführt wird.Alternatively or additionally, it can be provided that a pressure with which the energy carrier medium is decoupled from the expansion device by means of the downstream pressure reduction element 56 on the working pressure or working pressure range of the energy supply device 16 is decreased. It can also be provided that by means of the back pressure reduction element 46 an equalization of the pressure from to the energy supply device 16 provided energy carrier medium is carried out.

Die von der elektrischen Generatoreinrichtung 50 erzeugte elektrische Energie wird der elektrischen Batterieeinrichtung 52 und/oder der Antriebseinrichtung 30 zugeführt.The one from the electrical generator device 50 Electric power generated is the battery electric device 52 and / or the drive device 30th fed.

Die von der Energiebereitstellungseinrichtung 16 durch Verwendung des Energieträgermediums bereitgestellte Energie wird der elektrischen Batterieeinrichtung 52 und/oder der Antriebseinrichtung 30 zugeführt.The one from the energy supply facility 16 Energy provided by the use of the energy carrier medium is used in the electrical battery device 52 and / or the drive device 30th fed.

Die elektrische Batterieeinrichtung 52 speichert und/oder puffert die zugeführte elektrische Energie. Beispielsweise stellt die elektrische Batterieeinrichtung 52 die gekoppelte und/oder gespeicherte Energie bei Bedarf für die Antriebseinrichtung 30 bereit.The electric battery device 52 stores and / or buffers the supplied electrical energy. For example, the electrical battery device 52 the coupled and / or stored energy when required for the drive device 30th ready.

Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass Wasserstoff Energieträgermedium verwendet wird. Die Energieträgermedium-Bereitstellungseinrichtung 14 ist oder umfasst dann beispielsweise den Wasserstofftank 22. Die Energiebereitstellungseinrichtung 16 ist dann beispielsweise als Brennstoffzelle 28 ausgebildet.In particular, it can be provided that hydrogen is used as an energy carrier medium. The energy carrier medium supply device 14th is or then includes, for example, the hydrogen tank 22nd . The energy supply facility 16 is then for example as a fuel cell 28 educated.

Insbesondere ist die Antriebseinrichtung 30 als Elektroantriebseinrichtung 32 ausgebildet.In particular, the drive device 30th as an electric drive device 32 educated.

Bei den in den 8, 9 und 10 gezeigten Varianten ist die Energiebereitstellungseinrichtung 16 insbesondere als Verbrennungsmotor ausgebildet.In the 8th , 9 and 10 The variant shown is the energy supply device 16 in particular designed as an internal combustion engine.

Die von dem Verbrennungsmotor und dem Expansionselement 40 bereitgestellte Energie, beispielsweise mechanische und/oder elektrische Energie, wird in die Getriebeeinrichtung 65 eingekoppelt und kann beispielsweise mittels des Antriebselements 166 zum Antrieb eines Fahrzeugs genutzt werden.Those from the internal combustion engine and the expansion element 40 Provided energy, for example mechanical and / or electrical energy, is in the transmission device 65 coupled and can for example by means of the drive element 166 can be used to drive a vehicle.

Alternativ oder zusätzlich kann es vorgesehen sein, dass die von dem Expansionselement 40 bereitgestellte mechanische Energie zunächst mittels der elektrischen Generatoreinrichtung 50 in elektrische Energie umgewandelt wird und anschließend mittels des Elektromotors 34 der Antriebseinrichtung 30 in mechanische Energie zur Einkopplung in die Getriebeeinrichtung 65 umgewandelt wird.Alternatively or additionally, it can be provided that the expansion element 40 mechanical energy provided initially by means of the electrical generator device 50 is converted into electrical energy and then by means of the electric motor 34 the drive device 30th into mechanical energy for coupling into the transmission device 65 is converted.

Es kann dabei vorgesehen sein, dass die von der elektrischen Generatoreinrichtung 50 bereitgestellte elektrische Energie mittels der elektrischen Batterieeinrichtung 52 gepuffert und/oder gespeichert wird.It can be provided that the from the electrical generator device 50 electrical energy provided by means of the electrical battery device 52 is buffered and / or saved.

Mittels des Energiebereitstellungssystems 10 lässt sich dadurch wie beschrieben bei der Expansion des Energieträgermediums und/oder des Wasserstoffgases zur Druckminderung frei werdende Energie nutzen.By means of the energy supply system 10 thus, as described, the energy released during the expansion of the energy carrier medium and / or the hydrogen gas can be used to reduce the pressure.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

1010
EnergiebereitstellungssystemEnergy supply system
10'10 '
EnergiebereitstellungssystemEnergy supply system
1212th
Fahrzeugvehicle
1414th
Energieträgermedium-BereitstellungseinrichtungEnergy carrier medium supply device
1616
EnergiebereitstellungseinrichtungEnergy supply facility
1818th
VerbindungseinrichtungConnecting device
1919th
LeitungselementLine element
20a20a
erstes Leitungselementfirst line element
20b20b
zweites Leitungselementsecond line element
2121
SpeichereinrichtungStorage facility
2222nd
WasserstofftankHydrogen tank
2424
AusgangExit
2626th
EingangEntrance
2828
BrennstoffzelleFuel cell
3030th
AntriebseinrichtungDrive device
3232
ElektroantriebseinrichtungElectric drive device
3434
ElektromotorElectric motor
3636
DruckminderungseinrichtungPressure reducing device
3838
ExpansionseinrichtungExpansion device
38'38 '
ExpansionseinrichtungExpansion device
4040
ExpansionselementExpansion element
40a40a
erstes Expansionselementfirst expansion element
40b40b
zweites Expansionselementsecond expansion element
40c40c
drittes Expansionselementthird expansion element
4242
EingangEntrance
4444
AusgangExit
4646
StrömungsrichtungDirection of flow
4848
mechanisches Wellenelementmechanical shaft element
48a48a
mechanisches Wellenelementmechanical shaft element
48b48b
mechanisches Wellenelementmechanical shaft element
48'48 '
mechanisches Wellenelementmechanical shaft element
48'a48'a
mechanisches Wellenelementmechanical shaft element
5050
elektrische Generatoreinrichtungelectrical generator device
5252
elektrische Batterieeinrichtungelectric battery device
5454
VordruckminderungselementInlet pressure reducing element
54a54a
erstes Vordruckminderungselementfirst form pressure reducing element
54b54b
zweites Vordruckminderungselementsecond pre-pressure reducing element
54c54c
drittes Vordruckminderungselementthird pre-pressure reducing element
5656
HinterdruckminderungselementOutlet pressure reducing element
5858
UmgehungselementBypass element
58a58a
erstes Umgehungselementfirst bypass element
58b58b
zweites Umgehungselementsecond bypass element
58c58c
drittes Umgehungselementthird bypass element
6060
EingangEntrance
6262
AusgangExit
6464
VentilelementValve element
6565
GetriebeeinrichtungTransmission device
6666
Druckgas-KolbenmotorCompressed gas piston engine
166166
AntriebselementDrive element
6868
VentilelementValve element
168168
mechanisches Antriebswellenelementmechanical drive shaft element
7070
KolbenelementPiston element
7272
PleuelelementConnecting rod element
7474
Kurbelwellecrankshaft
7676
LamellenmotorVane motor
7878
RotorelementRotor element
8080
StatorelementStator element
8282
LamellenelementLamellar element
8484
GasexpansionsturbineGas expansion turbine
8686
SchaufelradelementImpeller element
8888
Gehäusecasing
9090
WellenelementWave element

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • DE 102012010909 A1 [0004]DE 102012010909 A1 [0004]
  • DE 10323534 A1 [0005]DE 10323534 A1 [0005]
  • DE 3411987 A1 [0006]DE 3411987 A1 [0006]
  • DE 3403132 A1 [0007]DE 3403132 A1 [0007]
  • AT 35304 B [0008]AT 35304 B [0008]

Claims (20)

Energiebereitstellungssystem, umfassend eine Energieträgermedium-Bereitstellungseinrichtung (14), welche ein Energieträgermedium mit einem Bereitstellungsdruck bereitstellt, eine Energiebereitstellungseinrichtung (16), welche durch Verwendung des Energieträgermediums Energie zur Nutzung bereitstellt, und eine Druckminderungseinrichtung (36) zur Verringerung des Bereitstellungsdrucks des Energieträgermediums auf einen Arbeitsdruck oder Arbeitsdruckbereich der Energiebereitstellungseinrichtung (16), gekennzeichnet durch eine der Druckminderungseinrichtung (36) zugeordnete Expansionseinrichtung (38), welche eine Expansion des Energieträgermediums zur Druckminderung durchführt und bei der Expansion frei werdende Energie zur Nutzung bereitstellt.Energy supply system, comprising an energy carrier medium supply device (14) which supplies an energy carrier medium with a supply pressure, an energy supply device (16) which provides energy for use by using the energy carrier medium, and a pressure reducing device (36) for reducing the supply pressure of the energy carrier medium to a working pressure or the working pressure area of the energy supply device (16), characterized by an expansion device (38) assigned to the pressure reducing device (36), which expands the energy carrier medium to reduce the pressure and makes the energy released during the expansion available for use. Energiebereitstellungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Energieträgermedium ein Treibstoff und/oder ein Kraftstoff ist, und insbesondere dadurch gekennzeichnet, dass die Energiebereitstellungseinrichtung (16) durch Verbrennung des Treibstoffs und/oder Kraftstoffs Energie zur Nutzung bereitstellt.Energy supply system according to Claim 1 , characterized in that the energy carrier medium is a fuel and / or a fuel, and in particular characterized in that the energy supply device (16) provides energy for use by burning the fuel and / or fuel. Energiebereitstellungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckminderungseinrichtung (36) an einer Verbindungseinrichtung (18) zur Herstellung einer fluidwirksamen Verbindung zwischen der Energieträgermedium-Bereitstellungseinrichtung (14) und der Energiebereitstellungseinrichtung (16) angeordnet ist und/oder einer Verbindungseinrichtung (18) zur Herstellung einer fluidwirksamen Verbindung zwischen der Energieträgermedium-Bereitstellungseinrichtung (14) und der Energiebereitstellungseinrichtung (16) zugeordnet ist.Energy supply system according to Claim 1 or 2 , characterized in that the pressure reducing device (36) is arranged on a connecting device (18) for establishing a fluidic connection between the energy carrier medium supply device (14) and the energy supplying device (16) and / or a connecting device (18) for producing a fluidic connection is assigned between the energy carrier medium supply device (14) and the energy supply device (16). Energiebereitstellungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieträgermedium-Bereitstellungseinrichtung (14) eine Speichereinrichtung (21) für das Energieträgermedium ist oder umfasst, und insbesondere dadurch gekennzeichnet, dass die Speichereinrichtung (21) ein Tank und/oder ein Druckgastank und/oder ein Wasserstofftank (22) und/oder ein Erdgastank und/oder ein Methantank und/oder ein Methanoltank ist.Energy supply system according to one of the preceding claims, characterized in that the energy carrier medium supply device (14) is or comprises a storage device (21) for the energy carrier medium, and in particular characterized in that the storage device (21) is a tank and / or a pressurized gas tank and / or a hydrogen tank (22) and / or a natural gas tank and / or a methane tank and / or a methanol tank. Energiebereitstellungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bereitstellungsdruck mindestens 150 bar und insbesondere mindestens 650 bar und insbesondere mindestens 800 bar und insbesondere mindestens 1000 bar beträgt und/oder dass der Bereitstellungsdruck höchstens 1050 bar und insbesondere höchstens 900 bar und insbesondere höchstens 750 bar beträgt.Energy supply system according to one of the preceding claims, characterized in that the supply pressure is at least 150 bar and in particular at least 650 bar and in particular at least 800 bar and in particular at least 1000 bar and / or that the supply pressure is at most 1050 bar and in particular at most 900 bar and in particular at most 750 cash. Energiebereitstellungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Energiebereitstellungseinrichtung (16) eine Brennstoffzelle (28) ist oder umfasst, und insbesondere dadurch gekennzeichnet, dass die Brennstoffzelle (28) eine Wasserstoff-Sauerstoff-Brennstoffzelle ist.Energy supply system according to one of the preceding claims, characterized in that the energy supply device (16) is or comprises a fuel cell (28), and in particular characterized in that the fuel cell (28) is a hydrogen-oxygen fuel cell. Energiebereitstellungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Antriebseinrichtung (30), insbesondere Elektroantriebseinrichtung (32), wobei die Energiebereitstellungseinrichtung (16) und/oder die Expansionseinrichtung (38) Energie, insbesondere elektrische Energie und/oder mechanische Energie, für die Antriebseinrichtung (30) bereitstellen.Energy supply system according to one of the preceding claims, characterized by a drive device (30), in particular an electric drive device (32), the energy supply device (16) and / or the expansion device (38) providing energy, in particular electrical energy and / or mechanical energy, for the drive device ( 30). Energiebereitstellungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Energiebereitstellungseinrichtung (16) elektrische Energie bereitstellt, und insbesondere dadurch gekennzeichnet, dass die Energiebereitstellungseinrichtung (16) mit einer Elektroantriebseinrichtung (32) des Energiebereitstellungssystems und/oder mit einer elektrischen Batterieeinrichtung (52) des Energiebereitstellungssystems elektrisch wirksam verbunden ist.Energy supply system according to one of the preceding claims, characterized in that the energy supply device (16) provides electrical energy, and in particular characterized in that the energy supply device (16) with an electric drive device (32) of the energy supply system and / or with an electric battery device (52) of the Energy supply system is electrically effectively connected. Energiebereitstellungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine elektrische Batterieeinrichtung (52), wobei die elektrische Batterieeinrichtung (52) mit der Energiebereitstellungseinrichtung (16) und/oder mit einer Antriebseinrichtung (30) des Energiebereitstellungssystems und/oder mit einer der Druckminderungseinrichtung (36) zugeordneten elektrischen Generatoreinrichtung (50) elektrisch wirksam verbunden ist.Energy supply system according to one of the preceding claims, characterized by an electrical battery device (52), wherein the electrical battery device (52) with the energy supply device (16) and / or with a drive device (30) of the energy supply system and / or with one of the pressure reducing devices (36) associated electrical generator device (50) is electrically effectively connected. Energiebereitstellungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Expansionseinrichtung (38; 38') mindestens ein Expansionselement (40; 40a, 40b, 40c) aufweist, wobei das mindestens eine Expansionselement (40; 40a, 40b, 40c) eine Gasexpansionsturbine (84) und/oder ein Gasexpansionsmotor und/oder ein Druckgas-Kolbenmotor (66) und/oder ein Lamellenmotor (76) ist oder umfasst.Energy supply system according to one of the preceding claims, characterized in that the expansion device (38; 38 ') has at least one expansion element (40; 40a, 40b, 40c), the at least one expansion element (40; 40a, 40b, 40c) being a gas expansion turbine ( 84) and / or a gas expansion engine and / or a compressed gas piston engine (66) and / or a vane motor (76) is or includes. Energiebereitstellungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die bei Expansion des Energieträgermediums frei werdende Energie mittels der Expansionseinrichtung (38; 38') in mechanische Energie und/oder Bewegungsenergie umgewandelt wird, und insbesondere dadurch gekennzeichnet, dass die Expansionseinrichtung (38; 38') mittels mindestens eines mechanischen Wellenelements (48) mit mindestens einer elektrischen Generatoreinrichtung (50) der Druckminderungseinrichtung (36) verbunden ist.Energy supply system according to one of the preceding claims, characterized in that the energy released during expansion of the energy carrier medium is converted into mechanical energy and / or kinetic energy by means of the expansion device (38; 38 '), and in particular characterized in that the expansion device (38; 38 ') is connected to at least one electrical generator device (50) of the pressure reduction device (36) by means of at least one mechanical shaft element (48). Energiebereitstellungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckminderungseinrichtung (36) eine elektrische Generatoreinrichtung (50) aufweist, welche bei der Expansion des Energieträgermediums zur Druckminderung frei werdende Energie in elektrische Energie umwandelt.Energy supply system according to one of the preceding claims, characterized in that the pressure reducing device (36) has an electrical generator device (50) which converts energy released during the expansion of the energy carrier medium into electrical energy to reduce the pressure. Energiebereitstellungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Expansionseinrichtung (38; 38') eine Mehrzahl von Expansionselementen (40; 40a, 40b, 40c) aufweist, wobei die Expansionselemente (40; 40a, 40b, 40c) bezogen auf eine Strömungsrichtung (46) des Energieträgermediums jeweils hintereinander angeordnet sind.Energy supply system according to one of the preceding claims, characterized in that the expansion device (38; 38 ') has a plurality of expansion elements (40; 40a, 40b, 40c), the expansion elements (40; 40a, 40b, 40c) based on a flow direction (46) of the energy carrier medium are each arranged one behind the other. Energiebereitstellungssystem nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das voneinander verschiedene Expansionselemente (40; 40a, 40b, 40c) vorgesehen sind, mittels welchen jeweils eine Verringerung eines Drucks in voneinander verschiedenen Druckbereichen durchführbar ist oder durchgeführt wird.Energy supply system according to Claim 13 , characterized in that the mutually different expansion elements (40; 40a, 40b, 40c) are provided, by means of which a pressure can be or is reduced in each case in different pressure areas. Energiebereitstellungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Expansionseinrichtung (38; 38') eine Mehrzahl von Expansionselementen (40; 40a, 40b, 40c) aufweist, wobei die Expansionselemente (40; 40a, 40b, 40c) bezogen auf eine Strömungsrichtung (46) des Energieträgermediums jeweils parallel zueinander angeordnet sind.Energy supply system according to one of the preceding claims, characterized in that the expansion device (38; 38 ') has a plurality of expansion elements (40; 40a, 40b, 40c), the expansion elements (40; 40a, 40b, 40c) based on a flow direction (46) of the energy carrier medium are each arranged parallel to one another. Energiebereitstellungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckminderungseinrichtung (36) mindestens ein Umgehungselement (58; 58a, 58b, 58c) zur Umgehung der Expansionseinrichtung (38; 38') und/oder zur Umgehung mindestens eines Expansionselements (40; 40a, 40b, 40c) der Expansionseinrichtung (38; 38') aufweist.Energy supply system according to one of the preceding claims, characterized in that the pressure reducing device (36) has at least one bypass element (58; 58a, 58b, 58c) for bypassing the expansion device (38; 38 ') and / or for bypassing at least one expansion element (40; 40a , 40b, 40c) of the expansion device (38; 38 '). Energiebereitstellungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckminderungseinrichtung (36) mindestens ein Vordruckminderungselement (54; 54a, 54b, 54c) aufweist, welches bezogen auf eine Strömungsrichtung (46) des Energieträgermediums der Expansionseinrichtung (38) und/oder mindestens einem Expansionselement (40; 40a, 40b, 40c) der Expansionseinrichtung (38) vorgeschaltet ist.Energy supply system according to one of the preceding claims, characterized in that the pressure reducing device (36) has at least one pre-pressure reducing element (54; 54a, 54b, 54c) which, based on a flow direction (46) of the energy carrier medium of the expansion device (38) and / or at least one Expansion element (40; 40a, 40b, 40c) of the expansion device (38) is connected upstream. Energiebereitstellungssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckminderungseinrichtung (36) mindestens ein Hinterdruckminderungselement (56) aufweist, welches bezogen auf eine Strömungsrichtung (46) des Energieträgermediums der Expansionseinrichtung (38; 38') und/oder mindestens einem Expansionselement (40; 40a, 40b, 40c) der Expansionseinrichtung (38, 38') nachgeschaltet ist.Energy supply system according to one of the preceding claims, characterized in that the pressure reduction device (36) has at least one downstream pressure reduction element (56) which, based on a flow direction (46) of the energy carrier medium, of the expansion device (38; 38 ') and / or at least one expansion element (40 ; 40a, 40b, 40c) is connected downstream of the expansion device (38, 38 '). Fahrzeug, insbesondere Landfahrzeug und/oder Luftfahrzeug und/oder Wasserfahrzeug, umfassend ein Energiebereitstellungssystem (10; 10') gemäß einem der Ansprüche 1 bis 18.Vehicle, in particular land vehicle and / or aircraft and / or watercraft, comprising an energy supply system (10; 10 ') according to one of the Claims 1 to 18th . Verfahren zur Bereitstellung von Energie mittels eines Energiebereitstellungssystems (10; 10'), bei dem ein Energieträgermedium mit einem Bereitstellungsdruck mittels einer Energieträgermedium-Bereitstellungseinrichtung (14) bereitgestellt wird, durch Verwendung des Energieträgermediums mittels einer Energiebereitstellungseinrichtung (16) Energie zur Nutzung bereitgestellt wird, und bei dem der Bereitstellungsdruck des Energieträgermediums mittels einer Druckminderungseinrichtung (36) auf einen Arbeitsdruck oder Arbeitsdruckbereich der Energiebereitstellungseinrichtung (16) verringert wird, wobei der Druckminderungseinrichtung (36) eine Expansionseinrichtung (38; 38') zugeordnet ist, mittels welcher eine Expansion des Energieträgermediums zur Druckminderung durchgeführt wird und bei der Expansion frei werdende Energie zur Nutzung bereitgestellt wird.A method for providing energy by means of an energy supply system (10; 10 '), in which an energy carrier medium is made available at a supply pressure by means of an energy carrier medium supply device (14), by using the energy carrier medium by means of an energy supply device (16), energy is made available for use, and in which the supply pressure of the energy carrier medium is reduced by means of a pressure reducing device (36) to a working pressure or working pressure range of the energy supply device (16), the pressure reducing device (36) being assigned an expansion device (38; 38 ') by means of which an expansion of the energy carrier medium to reduce pressure is carried out and the energy released during expansion is made available for use.
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