DE19755145A1 - Tanklager - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein unterirdisches Tanklager zur Aufnahme wenigstens eines Speicherbehälters, der insbesondere der Speicherung verflüssigter Gase dient.

Im folgenden werden bei den Bezeichnung spezieller kryogener Medien entsprechend ihrem Aggregatzustand die Buchstaben "G" für "gasförmig" und "L" für "flüssig" bzw. "liquid" vorangestellt; also z. B. GH₂ bzw. LH₂ für gasförmigen bzw. flüssigen Wasserstoff. Des weiteren wird der Begriff "LNG" für "Liquid Natural Gas" verwendet.

Wasserstoff und Erdgas gewinnen gegenwärtig durch den steigenden Energiebedarf und das gestiegene Umweltbewußtsein als Energieträger an Bedeutung. Es sind bereits erste Feldversuche im Gange, Flugzeuge, Lastkraftwagen, Busse sowie Personenkraftwagen mittels mit Wasserstoff- und/oder LNG-betriebener Turbinen bzw. Motoren anzutreiben.

Tankstellen für die genannten kryogenen Medien weisen bisher einen doppelwandigen, pulvervakuum-gedämmten Speicherbehälter für die genannten verflüssigten Gase auf. Dieser wird, sofern dies die entsprechenden Vorschriften erlauben, oberirdisch aufgestellt. Die Überwachungs- und Regelarmaturen befinden sich dabei in der Regel unmittelbar am Speicherbehälter. Derartige Speicherbehälter weisen zudem im Regelfall einen Zusatzverdampfer auf, mittels dessen ein für die Betankung erforderlicher erhöhter Druck, der höher als der Druck im Fahrzeugtank sein muß, aufgebaut werden kann; die so erzeugte Druckdifferenz wird zum Umfüllen des kryogenen Mediums aus dem Speicherbehälter in den Fahrzeugtank benutzt.

Das Einhalten bestimmter Sicherheitsabstände macht es oftmals erforderlich, daß die vorgenannten Einrichtungen unter Flur, also unterirdisch angeordnet werden; dazu wird der Speicherbehälter zusammen mit der benötigten Pumpe sowie den Überwachungs- und Regelarmaturen im Erdreich vergraben. Eine derartige Anordnung bringt jedoch eine Vielzahl von Problemen mit sich. So besteht immer die Gefahr, daß Leitungen und/oder Ventile undicht werden und sich in dem unterirdischen Tanklager Gas bis zu einer Konzentration, ab der eine Explosion möglich ist, ansammelt. Des weiteren wird für das Aufpumpen der in dem unterirdisch angeordneten Speicherbehälter gelagerten Flüssigkeit eine Pumpe benötigt, an der ebenfalls Leckagen und die damit verbundenen Probleme auftreten können. Eine Explosion in einem unterirdischen Tanklager führt in der Regel zu der Zerstörung sämtlicher darin angeordneter Bauteile.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein unterirdisches Tanklager zur Aufnahme wenigstens eines Speicherbehälters, der insbesondere der Speicherung verflüssigter Gase dient, anzugeben, das die genannten Nachteile vermeidet.

Das erfindungsgemäße unterirdische Tanklager ist dadurch gekennzeichnet, daß es aus einer eine Abdeckung aufweisenden Wanne besteht und in der Wanne der bzw. die Speicherbehälter, Pumpen und Überwachungs- und/oder Regelarmaturen angeordnet sind.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen unterirdischen Tanklagers ist dadurch gekennzeichnet, daß die Wanne wenigstens zwei voneinander abgetrennte Bereiche aufweist, wobei in dem einen Bereich Pumpen und Überwachungs- und/oder Regelarmaturen angeordnet sind und in dem oder den anderen Bereichen der bzw. die Speicherbehälter angeordnet sind.

Das erfindungsgemäße unterirdische Tanklager ermöglicht das Vorsehen eines oder mehrerer Speicherbehälter unter Flur, wobei insbesondere in Kombination mit den weiteren Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen unterirdischen Tanklagers entscheidende Vorteile gegenüber den bekannten (unterirdischen) Tanklagern realisiert werden können.

Alternativ zu der bereits erwähnten Ausführungsform kann das unterirdische Tanklager auch aus wenigstens zwei, eine gemeinsame oder getrennte Abdeckungen aufweisende Wannen bestehen, wobei in einer der Wannen Pumpen und Überwachungs- und/oder Regelarmaturen angeordnet sind und in der oder den anderen Wannen der bzw. die Speicherbehälter angeordnet sind.

Mittels dieser Alternative der Erfindung sowie der Ausgestaltung des erfindungsgemäßen unterirdischen Tanklagers dahingehend, die Wanne in wenigstens zwei voneinander abgetrennte Bereiche aufzuteilen, wird eine räumliche Trennung zwischen dem bzw. den Speicherbehältern und der bzw. den Pumpen sowie den Überwachungs- und/oder Regelarmaturen, also dem sog. Maschinenraum erzielt.

Da im Regelfall eventuelle Leckagen bevorzugt im Bereich der Pumpen und Armaturen auftreten, ist der zu überwachende Raum gegenüber den bisherigen unterirdischen Tanklagern wesentlich verkleinert. Sollte es dennoch zu einer Explosion innerhalb des unterirdischen Tanklagers kommen, wird nur diejenige Wanne bzw. derjenige Bereich einer Wanne, in der bzw. in dem die Explosion stattfindet, in Mitleidenschaft gezogen. In zweckmäßiger Weise ist im Falle der Anordnung mehrerer Speicherbehälter jeder Speicherbehälter in einer separaten Wanne bzw. in einem separaten Bereich angeordnet.

Vorzugsweise bestehen die Wannen bzw. die einzelnen Wannenbereiche aus Beton, jedoch kann selbstverständlich jedes andere geeignete Material zum Bau verwendet werden. Auch die die Wannen abdeckenden Abdeckungen bestehen vorzugsweise aus Betonplatten; jedoch gilt auch hier, daß jedes andere geeignete Material zum Bau der Abdeckungen verwendet werden kann.

Um die Abdampfrate innerhalb der Speicherbehälter zu minimieren sind die in dem unterirdischen Tanklager angeordneten Speicherbehälter - gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen unterirdischen Tanklagers - doppelwandig und/oder vakuumisoliert ausgebildet und/oder in einer sog. Cold-Box angeordnet.

Das erfindungsgemäße unterirdische Tanklager weiterbildend wird ferner vorgeschlagen, daß die einzelnen Wannen bzw. die einzelnen Bereiche einer Wanne Mittel zur Druckentlastung aufweisen.

Dadurch kann der im Falle einer Explosion oder im Falle des Berstens eines Speicherbehälters sich innerhalb der Wannen bzw. innerhalb eines Wannenbereiches aufbauende Druck aus der Wanne bzw. dem Wannenbereiche abgeführt und so das Ausmaß des Schadens verringert werden.

Zu diesem Zweck ist die die einzelnen Wannen bzw. die einzelnen Bereiche einer Wanne abdeckende Abdeckung vorzugsweise als Sicherheitsabdeckung ausgebildet.

Um den Feuchtigkeitsgehalt innerhalb der Wannen bzw. innerhalb der einzelnen Bereiche des unterirdischen Tanklagers zu verringern wird - gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen unterirdischen Tanklagers - vorgeschlagen, daß zumindest innerhalb der Wannen bzw. zumindest innerhalb der Bereiche, in denen Speicherbehälter angeordnet sind, eine Dampfsperre vorgesehen ist. Selbstverständlich kann darüber hinaus auch in denjenigen Wannen und Bereichen, in denen Pumpen und Überwachungs- und/oder Regelarmaturen angeordnet sind, eine Dampfsperre vorgesehen sein.

Als vorbeugende Sicherheitsmaßnahme empfiehlt es sich, daß die einzelnen Bereiche der Wanne bzw. der Wannen, zumindest jedoch diejenigen Bereiche bzw. diejenigen Wannen, in denen Pumpen und Überwachungs- und/oder Regelarmaturen angeordnet sind, mit einem Inertgas geflutet und/oder flutbar sind. Als geeignetes Inertgas wird hierbei vorzugsweise Stickstoff verwendet.

Mittels dieser vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen unterirdischen Tanklagers wird auch bei einer Leckage die Explosionsgefahr deutlich verringert. Insbesondere dann, wenn das erfindungsgemäße unterirdische Tanklager Mittel zur Überwachung der Atmosphäre in der bzw. den Wannen oder den einzelnen Bereichen aufweist, können im Falle einer Leckage rechtzeitig wirkungsvolle Gegenmaßnahmen eingeleitet werden.

Das erfindungsgemäße unterirdische Tanklager sowie weitere Ausgestaltungen desselben seien anhand der Fig. 1 bis 4 näher erläutert.

Das unterirdische Tanklager, das in der Fig. 1 in einem seitlichen Schnitt dargestellt ist, besteht aus einer (Beton)Wanne 1. Diese ist nach oben hin von einer Abdeckung 3 verschlossen. Diese Abdeckung 3 besteht vorzugsweise aus einer oder mehrerer (befahrbarer) Betonplatten. Die Abdeckung 3 ist vorzugsweise so ausgeführt, daß Regen- oder Spritzwasser nicht eindringen kann.

Der in der Wanne 1 angeordnete Speicherbehälter 4 ist zum Zwecke der Isolierung von einem druckfesten Außenbehälter 5 umgeben; zwischen dem Außenbehälter 5 und dem Speicherbehälter 4 ist, gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen unterirdischen Tanklagers, z. B. eine Vakuumisolation 13 vorgesehen. Prinzipiell kann auf den druckfesten Außenbehälter 5 sowie auf die Vakuumisolation 13 verzichtet werden; dies empfiehlt sich jedoch nur dann, wenn die Verweildauer des in dem Speicherbehälter 4 gespeicherten flüssigen Mediums vergleichsweise kurz ist; die Verluste aufgrund des unvermeidbaren Wärmeeinfalles also minimal sind.

Die Entnahme von kryogenem Medium aus dem Inneren des Speicherbehälters 4 erfolgt über die Entnahmeleitung 8. Diese Entnahmeleitung 8 ist - gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen unterirdischen Tanklagers - flexibel und/oder isoliert ausgebildet. Eine Flexibilität der Entnahmeleitung 8 ist wünschenswert, da so ein Anpassen an die aufgrund der auftretenden Temperaturdifferenzen verursachten Längenänderungen erleichtert wird. Die Isolierung der Entnahmeleitung 8 verhindert eine Blasenbildung innerhalb der Entnahmeleitung 8, was zu einer Verlängerung der Lebensdauer der Pumpe 9 führt.

Mittels der Pumpe 9 wird das aus dem Speicherbehälter 4 entnommene kryogene Medium zu einem oberirdisch angeordneten Verdampfer - der in den Figuren nicht dargestellt ist - gefördert oder bereits auf einen Druck gebracht, der ein direktes Einfüllen in einen Fahrzeugtank - der in den Figuren ebenfalls nicht dargestellt ist - ermöglicht. Die Verbindung von der Pumpe 9 zu dem Verdampfer und/oder Fahrzeugtank erfolgt mittels Leitung 10. Die Befüllung des Speicherbehälters 4 mit kryogenem Medium erfolgt mittels Leitung 11.

Vorzugsweise weist das unterirdische Tanklager Mittel zur Überwachung der Atmosphäre innerhalb der Wanne 1 auf. Dazu dient eine Überwachungsvorrichtung 6, die über eine entsprechende Leitung 7 bzw. über einen Sensor mit dem Innenraum der Wanne 1 verbunden ist, so daß eine möglichst kontinuierliche Überwachung der Atmosphäre innerhalb der Wanne 1 möglich ist.

Die Wanne 1 weist ferner eine Drainageöffnung 12 für Schwitzwasser, etc. auf. Auf eine derartige Drainageöffnung kann jedoch dann verzichtet werden, wenn - wie in der Fig. 2 dargestellt - eine Dampfsperre vorgesehen wird.

Die Abdeckung 3 ist - gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen unterirdischen Tanklagers - als Sicherheitsabdeckung ausgebildet. Dies kann z. B. dadurch realisiert werden, daß die Abdeckung 3 auf der Wanne 1 lediglich aufliegt. Im Falle einer Explosion kommt es zu einem plötzlichen Druckanstieg im Inneren der Wanne 1; durch diesen würde die "nicht befestigte" Abdeckung 3 angehoben werden, wodurch eine Druckentlastung gewährleistet wäre.

Die Wanne 1 kann mit einem Inertgas geflutet werden. Hierbei wird als Inertgas vorzugsweise Stickstoff verwendet.

Der Druckaufbau im Inneren des Speicherbehälters 4 kann entweder mittels dem Fachmann bekannter Druckaufbaueinrichtungen oder durch Rückführung eines Teilstromes des über die Leitungen 8 und 10 aus dem Speicherbehälter 4 abgezogenen kryogenen Mediums, das außerhalb des unterirdischen Tanklagers angewärmt und verdampft wurde, erreicht werden.

Die Fig. 2 zeigt eine alternative Ausgestaltung der Erfindung, bei der das unterirdische Tanklager aus zwei, eine gemeinsame Abdeckung 3 aufweisenden Wannen 1, 2 besteht. Im Prinzip können auch mehrere Wannen, in denen jeweils ein oder mehrere Speicherbehälter 4 angeordnet sind, und/oder mehrere Wannen, in denen Pumpen 9 und Überwachungs- und/oder Regelarmaturen angeordnet sind, vorgesehen werden.

Bei dem in der Fig. 2 dargestellten unterirdischen Tanklager ist innerhalb der Wanne 1 der Speicherbehälter 4 angeordnet, während die Wanne 2 den Maschinenraum definiert, also denjenigen Bereich, in dem die Pumpe(n) und Überwachungs- und/oder Regelarmaturen - letztere sind der Übersichtlichkeit halber in den Figuren nicht dargestellt - angeordnet sind.

Die Wannen 1 und 2 werden nach oben hin von einer Abdeckung 3 verschlossen, wobei jedoch auch separate Wannenabdeckungen vorgesehen sein können.

Die Entnahme von kryogenem Medium aus dem Inneren des Speicherbehälters 4 erfolgt wiederum über die ggf. flexibel und/oder isoliert ausgebildete Entnahmeleitung 8, die durch die aneinander grenzenden Seitenwandungen der Wannen 1 und 2 zu einer in der Wanne 2 angeordneten Pumpe 9 führt. Die Befülleitung 11 führt zunächst in den Maschinenraum 2 und anschließend durch die aneinander grenzenden Wandungen der Wannen 2 und 1 zu dem Speicherbehälter 4.

Die Wanne 1 weist eine innenliegende Dampfsperre 15, die der Verringerung des Feuchtigkeitsgehalts in dem Wanneninnenraum dient, auf. Zudem kann - neben einer möglichen, anhand der Fig. 1 beschriebenen Lagerung der Abdeckung 3 - eine Druckentlastungsleitung 14 zur Atmosphäre vorgesehen sein. Sind zwei oder mehr separate Wannen 1, 2 - wie in den Fig. 2 und 3 dargestellt - bzw. zwei oder mehr Bereiche einer Wanne vorgesehen, so empfiehlt es sich, Mittel zur Überwachung der Atmosphären innerhalb der Wannen 1, 2 vorzusehen.

Auch sollten in diesen Fällen alle Wannen bzw. Bereiche, insbesondere jedoch diejenigen Wannen bzw. Bereiche, in denen Pumpen 9 und Überwachungs- und/oder Regelarmaturen angeordnet sind, mit einem Inertgas geflutet werden können.

Im Falle der Fig. 2 weist lediglich die Wanne 2 eine Drainageöffnung 12' für Schwitzwasser, etc. auf; eine separate Drainageöffnung für die Wanne 1 erübrigt sich aufgrund der in der Wanne 1 angeordneten innenliegenden Dampfsperre 15.

Anstelle der vergleichsweise kostenintensiven Dampfsperre 15 können - gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen unterirdischen Tanklagers - Mittel zur Umwälzung der Atmosphären in den Wannen 1 und vorgesehen sein. Diese Mittel zur Umwälzung der Atmosphären können z. B. als Ventilatoren ausgebildet sein.

Die Fig. 3 zeigt wiederum eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen unterirdischen Tanklagers, bei der der Speicherbehälter 4 innerhalb einer sog. Cold- Box 16 angeordnet ist.

In der Fig. 4 ist eine Detailansicht des Überganges zwischen dem oberen Rand der Wanne 1, die eine Dampfsperre 15 aufweist, und der Abdeckung 3 dargestellt. Zwischen dem oberen Rand der Wanne 1 und der Abdeckung 3 ist eine Dichtung 17 (?) vorgesehen. Des weiteren ist ein selbsttragender, vorzugsweise metallischer Deckel 18 dargestellt, der in der Fig. 4 nicht dargestellte, verschließbare Öffnungen, über die der Wanneninnenraum z. B. mit Perlit befüllt werden kann, aufweist. Die in den Fig. 1 bis 3 dargestellte Wanne 1, die der Aufnahme des Speicherbehälters 4 dient, kann - das erfindungsgemäße unterirdische Tanklager weiterbildend - mit einem isolierenden Material, wie z. B. Perlit, befüllt sein.

Das erfindungsgemäße unterirdische Tanklager weiterbildend wird vorgeschlagen, daß es einen Wasserbad-Verdampfer aufweist. Das Vorsehen eines derartigen Wasserbad-Verdampfers, die aus sicherheitstechnischen Gründen bisher nicht unter Flur angeordnet werden konnten, ist nunmehr innerhalb des unterirdischen Tanklagers, vorzugsweise in diejenigen Wannen 2 bzw. in diejenigen Bereiche, in denen Pumpen und Überwachungs- und/oder Regelarmaturen angeordnet sind möglich.

Das erfindungsgemäße unterirdische Tanklager, wie es in den Fig. 1 und 2 dargestellt ist, eignet sich insbesondere für die Speicherung von LH₂ und LNG. Das in der Fig. 3 dargestellte unterirdische Tanklager ist bevorzugt für die Speicherung von LNG geeignet.

Claims (17)

1. Unterirdisches Tanklager zur Aufnahme wenigstens eines Speicherbehälters, der insbesondere der Speicherung verflüssigter Gase dient, dadurch gekennzeichnet, daß das unterirdische Tanklager aus einer eine Abdeckung (3) aufweisenden Wanne (1) besteht und in der Wanne (1) der bzw. die Speicherbehälter (4), Pumpen (9) und Überwachungs- und/oder Regelarmaturen angeordnet sind.

2. Unterirdisches Tanklager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wanne wenigstens zwei voneinander abgetrennte Bereiche aufweist, wobei in dem einen Bereich Pumpen (9) und Überwachungs- und/oder Regelarmaturen angeordnet sind und in dem oder den anderen Bereichen der bzw. die Speicherbehälter (4) angeordnet sind.

3. Unterirdisches Tanklager zur Aufnahme wenigstens eines Speicherbehälters, der insbesondere der Speicherung verflüssigter Gase dient, dadurch gekennzeichnet, daß das unterirdische Tanklager aus wenigstens zwei, eine gemeinsame oder getrennte Abdeckungen aufweisenden Wannen (1, 2) besteht, wobei in einer der Wannen (2) Pumpen (9) und Überwachungs- und/oder Regelarmaturen angeordnet sind und in der oder den anderen Wannen (1) der bzw. die Speicherbehälter (4) angeordnet sind.

4. Unterirdisches Tanklager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wanne bzw. die Wannen (1, 2) aus Beton bestehen.

5. Unterirdisches Tanklager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die die Wanne(n) (1, 2) abdeckende(n) Abdeckung(en) (3) aus Betonplatten besteht/bestehen.

6. Unterirdisches Tanklager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die darin angeordneten Speicherbehälter (4) doppelwandig (5) und/oder vakuumisoliert (13) ausgebildet und/oder in einer Cold-Box (16) angeordnet sind.

7. Unterirdisches Tanklager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Wannen (1, 2) bzw. die einzelnen Bereiche einer Wanne Mittel zur Druckentlastung aufweisen.

8. Unterirdisches Tanklager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckung (3) als Sicherheitsabdeckung ausgebildet ist.

9. Unterirdisches Tanklager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest innerhalb der Wannen (1) bzw. zumindest innerhalb der Bereiche, in denen Speicherbehälter (4) angeordnet sind, eine Dampfsperre vorgesehen ist.

10. Unterirdisches Tanklager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Bereiche der Wanne bzw. der Wannen zumindest jedoch diejenigen Bereiche bzw. diejenigen Wannen, in denen Pumpen und Überwachungs- und/oder Regelarmaturen angeordnet sind, mit einem Inertgas geflutet und/oder flutbar sind.

11. Unterirdisches Tanklager nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß als Inertgas Stickstoff verwendet wird.

12. Unterirdisches Tanklager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zur Überwachung der Atmosphäre (6, 7, 7') in den Wannen (1, 2) bzw. den einzelnen Bereichen vorgesehen sind.

13. Unterirdisches Tanklager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wannen (1, 2) bzw. die einzelnen Bereiche der Wanne(n) Drainageöffnungen (12, 12') aufweisen.

14. Unterirdisches Tanklager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitungen (8) zwischen dem bzw. den Speicherbehältern (4) und der bzw. den Pumpen (9) flexibel und/oder isoliert ausgebildet sind.

15. Unterirdisches Tanklager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zur Umwälzung der Atmosphären in den Wannen (1, 2) bzw. den Bereichen der Wanne vorgesehen sind.

16. Unterirdisches Tanklager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest diejenigen Wannen (1) bzw. diejenigen Bereiche, in denen Speicherbehälter (4) angeordnet sind, mit einem isolierenden Material, vorzugsweise mit Perlit, befüllt sind.

17. Unterirdisches Tanklager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es einen Wasserbad-Verdampfer, der vorzugsweise in diejenigen Wannen (2) bzw. in diejenigen Bereiche, in denen Pumpen und Überwachungs- und/oder Regelarmaturen angeordnet sind, vorzusehen ist, aufweist.