DE60029214T2

DE60029214T2 - Energieverteilungsnetz

Info

Publication number: DE60029214T2
Application number: DE60029214T
Authority: DE
Inventors: J. Matthew Toronto FAIRLIE; J. William Toronto STEWART; T. Andrew Toronto STUART; J. Steven Toronto THORPE; Charlie Toronto DONG
Original assignee: Stuart Energy Systems Corp
Current assignee: Hydrogenics Test Systems Inc
Priority date: 1999-05-12
Filing date: 2000-04-28
Publication date: 2007-08-09
Anticipated expiration: 2020-04-29
Also published as: KR20050084477A; AU778327B2; MXPA01011403A; US7565224B2; US20040194382A1; HK1046894A1; US7181316B2; KR20020024585A; ES2267521T3; US20040131508A1; US20040199295A1; IS6146A; US7519453B2; JP2006037226A; US7062360B2; BR0010509A; CA2271448A1; EP1623955A2; JP2002544389A; US20040199294A1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Diese Erfindung betrifft ein Energienetzwerk zur Bereitstellung von Wasserstoff, der an einer Produktionsstätte von einer oder mehreren Wasserelektrolyseeinrichtungen erzeugt wird, zur Verwendung insbesondere als Brennstoff für Kraftfahrzeuge oder zur Energiespeicherung. Die Erfindung betrifft weiterhin die Verwendung von Wasserstoff als Brennstoffzelle, wobei Wasserstoff in elektrische Energie umgewandelt wird, zur Verbrennung als Hilfs-Energiequelle und zur Erzeugung von Elektrizität insbesondere als Teil eines Systems zur Verteilung von elektrischer Energie.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Bei der Planung der Produktionskapazität eines großen chemischen Werks, beispielsweise zur Herstellung von Methanol, oder einer großen Anlage zur Erzeugung von Elektrizität, sind richtige Kenntnisse des erwarteten Bedarfs am Produkt hinsichtlich der Optimierung des Kapitaleinsatzes und der Sicherheit der Kapitalrendite durch die große Anlage von kritischer Bedeutung. Meistens sind Millionen von Dollar zur Finanzierung des Baus erforderlich. Somit sind eine Messung und Vorhersage der Versorgung mit dem Endprodukt und des Bedarfs an Endprodukt hochgradig wünschenswert. Eine Anwendungen zur Vorhersage des zukünftigen Bedarfs auf einer Echtzeit-, kurzfristigen, mittelfristigen oder langfristigen Grundlage ist kommerziell insbesondere zur Maximierung der Kapitalausnutzung, einer Reduzierung des Inventars und der Minimierung des Risikos extrem wichtig.
Gegenwärtig existiert ein ausgedehnter Einsatz eines Netzwerks von Wasserstoff-Versorgungssystemen für wasserstoffbetriebene Kraftfahrzeuge nicht. Gegenwärtig gibt es ein ausgedehntes Netzwerk von kohlenwasserstoffbetriebenen Fahrzeugen komplett mit einem optimierten Brennstoffversorgungs-Infrastrukturnetzwerk auf der Grundlage der Einschränkungen der bekannten Technologie, der gesellschaftlichen Standards und der Verbraucherakzeptanz. Viele glauben, dass die Schaffung eines ausgedehnten geographischen Netzwerks von Wasserstoff-Fahrzeugen mit einem Netzwerk zur Versorgung mit Wasserstoff, das die Erzeugung, Speicherung, den Transport und die Abgabe einschließt, eine so große Investition beinhalten und eine so große Herausforderung darstellen würde, dass die Lösung der Aufgabe mittels eines beliebigen ökonomischen Verfahrens im Wesentlichen als unmöglich angesehen wird. Obwohl es zahlreiche Beispiele für die Erzeugung von Wasserstoff aus Elektrizität in der Nähe derjenigen Anlage, an der sie zum Antrieb eines Fahrzeugs verwendet werden kann, gibt, sind solche einzelnen Anlage nicht miteinander verbunden, um die Leistung und den Kapitaleinsatz zu optimieren.
Die gegenwärtigen Verteilungsnetzwerke für kohlenwasserstoffbetriebene Fahrzeuge weisen eine Reihe von Nachteilen auf, die einen begrenzten Vorrat an Kohlenwasserstoff-Brennstoff als solchen und eine weltweit ungleichmäßige Verteilung der Ressourcen einschließen. Tatsächlich konzentrieren sich die meisten Kohlenwasserstoff-Ressourcen weltweit auf nur wenige geographische Bereiche, so dass viele Länder nicht über eine wesentliche Versorgung mit eigenem Brennstoff verfügen. Dies hat zu globalen und regionalen Konflikten geführt. Darüber hinaus besteht Unklarheit über die Auswirkung von Treibhaus-Gasemissionen auf die Gesundheit und Klimaänderungen. Weiterhin führt schon die Verwendung von Kohlenwasserstoff-Brennstoffen oder die Verarbeitung zur Verwendung von Kohlenwasserstoff-Brennstoffen zu einer Verschmutzung mit Rauch und Ozon auf Bodenhöhe sowie zu regionalen Umweltproblemen wie saurem Regen. Luftverunreinigungen, die aufgrund der Verbrennung oder Verarbeitung von Kohlenwasserstoff-Brennstoffen entweder direkt oder indirekt gebildet werden, führen zu einer Verminderung des Ernteertrags, zu einer möglicherweise verkürzten Lebenserwartung und anderen Gesundheitsproblemen für alle Lebewesen.
Ein Netzwerk von Systemen zur Versorgung mit Brennstoff, das einen genauso guten, wenn nicht besseren Dienst am Kunden leisten und die Disparität der Brennstoffressourcen, negative Umweltaspekte von Kohlenwasserstoff-Brennstoffen und deren Verbrennung oder Verarbeitung vermindern oder beseitigen könnte, das auf eine Weise eingeführt werden kann, die das Investitionsrisiko abschwächt, den Kapazitätsfaktor aller Vorrichtungen im System optimiert und die Verwendung von Nicht-Kohlenstoff-Energiequellen begünstigt, ist hochgradig wünschenswert. Wasserstoff-Brennstoff, der aus Energiequellen erzeugt wird, deren Kohlenstoffgehalt kleiner als von herkömmlicher Kohle und herkömmlichem Öl ist, oder Wasserstoff-Brennstoff, der aus Kohle und Öl erzeugt wird, wobei der Kohlenstoff unter der Erdoberfläche abgeschieden wird, wäre ein idealer Brennstoff für dieses Netzwerk.
Ein Aspekt bei der Beförderung eines Produkts von einer Produktionsstätte zu einem Verbrauchsort umfasst die Anwendung einer Speicherung. Die Speicherung des Produkts, manchmal eine Handelsware, kann die Befriedigung von Angebot und Nachfrage auf eine Weise ermöglichen, die die Ausnutzung der Produktion optimiert. Ein Beispiel dafür ist die Förderung von Wasserstoff, der durch Elektrizität außerhalb eines Fahrzeugs erzeugt und zum Befüllen eines Druckgas-Speichertanks entweder im Fahrzeug oder auf der Erde zur anschließenden Überführung in das Fahrzeug verwendet wird.
Somit wird der Wasserstoff außerhalb des Fahrzeugs erzeugt und in einem Druckgastank oder einem ähnlichen Behälter gespeichert. Durch die Speicherung von Wasserstoff wird die Elektrizitätserzeugung zur Herstellung von Wasserstoff vom Echtzeitbedarf für Wasserstoff getrennt. Diese belastungsverlagernde Wirkung auf die Elektrizitätserzeugung, die durch die Speicherung von Wasserstoff ermöglicht wird, ermöglicht eine bessere und besser vorhersagbare Verwendung der Elektrizität insbesondere dann, wenn der Wasserstoffbedarf einen signifikanten Prozentwert, sagen wir 1% bis 100% in Bezug auf die erzeugte Elektrizität, darstellt. Dies ermöglicht es, Entscheidungen auf einer Echtzeit-Grundlage dahingehend zu treffen, wohin die Elektrizität zu leiten ist, beispielsweise zur Wasserstofferzeugung durch Elektrolyse, oder zu anderen Verwendungen. Dies ist nur eine Seite der Gleichung, weil dadurch die Messung der Elektrizitätszufuhr, d.h. zu Zeiten, in denen eine zunehmende Elektrizitätserzeugung verfügbar oder vorteilhaft ist, ermöglicht wird, und es werden viele Aspekte des Betriebs eines Generators, der Übertragung und des Verteilungssystems eingeschlossen, wodurch eine verbesserte Kapitalausnutzung für die Wasserstofferzeugung zusätzlich dazu, dass die Echtzeit-Nachfrage nach Elektrizität erfüllt wird, erhalten wird. Die zweite Hälfte der Gleichung besteht aus einer Messung des Wasserstoffbedarfs im Wesentlichen in Echtzeit. Dies schließt eine Planung der Wasserstofferzeugung ein. Wenn die Wasserstofferzeugung von Elektrolysequellen stammt und der Wasserstoff aus einem Speichertank oder direkt von einer Elektrolyseeinrichtungsbasis in einen Speichertank an Bord des Fahrzeugs überführt wird, um den vom Marktplatz angeforderten Bedarf an Wasserstoff zu erfüllen, ist eine Messung des Wasserstoffbedarfs auf einer Momentanbasis möglich. Der Bedarf kann von den Fachleuten anhand von Techniken wie Temperatur-/Druckmessungen sowie dem Verbrauch an elektrischer Energie verstanden werden. Darüber hinaus kann die Messung der Menge der Wasserstoffenergie an Bord des Fahrzeugs ermöglichen, dass der Steuereinheit für die Wasserstoffversorgung der Elektrizitätserzeugung Informationen übermittelt und so in gespeicherte Energie-/elektrische Ressourcen umgesetzt werden können. Diese Messungen vervollständigen die Gleichung für die Versorgung und den Bedarf durch eine detaillierte Messung. Dadurch wird Folgendes ermöglicht:

(a) Echtzeit-Vorhersagen der Elektrizitätsmenge, die in den folgenden Zeiträumen benötigt wird: sofortig und bei einer Kombination mit vorherigen Daten die Geschwindigkeit des Wachstums der Nachfrage nach Elektrizität zur Erzeugung von Wasserstoff,
(b) die verzögerte Verwendung von Elektrizität zur Erzeugung von Wasserstoff und die Zufuhr von Elektrizität zu einem Bedarf mit einer (ökonomischen oder technischen) höheren Priorität,
(c) die sichere Beschränkung der Elektrizitätsversorgung zur Verwendung bei der Erzeugung von Wasserstoff, wenn im "Systemnetzwerk" von Vorratstanks eine ausreichende Speicherung vorhanden ist, und
(d) die Fähigkeit zur Entwicklung von "virtuellen" Speicherreservoirs, wodurch die Priorität/Kosten/Art der Elektrizitätsversorgung auf der Grundlage des Zustands des Speicherreservoirs bestimmt werden kann/können.

Ein System, das die Entscheidung zur Elektrizitätserzeugung zur Erzeugung von gespeichertem Wasserstoff entweder an Bord eines Fahrzeugs oder erdgebunden an die Wasserstoffmärkte koppelt, ermöglicht ein besseres Fällen von Entscheidungen dahingehend, wann, wo und wie viel Elektrizität bereitzustellen ist. Diese Informationen, die durch Messung im Wesentlichen auf Momentanbasis verfügbar sind, sind für den Kapitaleinsatz und eine erhöhte Kapitalausnutzung und Risikominderung von kritischer Bedeutung. Sie können auch verwendet werden, um Generatoren zeitlich besser einplanen zu können. Indem es als "unterbrechbare Belastung" wirkt, kann es Betriebsreserven für das Stromversorgungsunternehmen liefern, wodurch Anforderungen an die Betriebssicherheit erfüllt werden. Durch das Sammeln dieser Informationen durch zweckmäßige Mittel wird ein neues und erfinderisches Messsystem erzeugt, das die Merkmale eines oder mehrerer der obigen Punkte a, b, c und d einschließt.
Somit besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung in der Bereitstellung eines Wasserstoff einschließenden Energieverteilungsnetzwerks, das eine effektive Ausnutzung und Verwendung der Erzeugung, Übertragung und Verteilungskapazität von Elektrizität und eine verstärkte ökonomische Leistung solcher Wirtschaftsgüter ergibt.
KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die Erfindung in ihrem allgemeinen Aspekt weist ein Netzwerk auf, das Folgendes aufweist:

(a) Primärenergiequellen, die von den Quellen ihrer Erzeugung zu einer Stätte zur Erzeugung von Wasserstoff übertragen werden;
(b) Vorrichtungen zur Erzeugung und zur Beförderung von Wasserstoff mit oder ohne Vorrichtung zur Maskierung von Nebenprodukten, mit oder ohne ortsfeste Vorrichtung zur Speicherung von Wasserstoff und
(c) Sammel-, Speicher- und Versorgungs-Steuereinheiten zur Datenkommunikation.

Der Begriff "Steuereinheit" umfasst Einrichtungen zur zentralen Verarbeitung und EDV-Einrichtungen zum Empfang, zur Behandlung, Weiterleitung und gegebenenfalls Speicherung von Daten.
Die Praxis der Erfindung umfasst die Verwendung von algorithmischen Manipulationen innerhalb der Steuereinheit(en) zur Verwendung und Bestimmung von Informationsdaten, die sich u.a. auf die Menge an Wasserstoff, die vom Verbraucher (den Verbrauchern) aus (einer) Elektrolyseeinrichtung(en) benötigt wird, die Zeit der Übertragung von elektrischer Energie zur Elektrolyseeinrichtung, die Dauer des Zeitraums, in dem Energie zur (zu den) Elektrolyseeinrichtung(en) zu übertragen ist, die Höhe der zur (zu den) Elektrolyseeinrichtung(en) zu übertragenden Energie, den Wasserstoffdruck der Speichervorrichtung beim Verbraucher, den Echtzeitpreis für Elektrizität und die Preisvorhersage, die Rate der Energiehöhe oder den Modulationstyp der Energieressource(n) zur (zu den) Elektrolyseeinrichtung(en) und die Typen der elektrischen Energie, die aus fossilen Brennstoffen, Wasserkraft, Kernkraft, Sonnenkraft und Wind erzeugt wird, beziehen.
Die algorithmischen Manipulationen innerhalb der Steuereinrichtung(en) bestimmten weiterhin die in der Praxis der Erfindung wirksamen Regelstufen wie u.a. den Betrieb der Energieressource(n), der Elektrolysezelle(n), der Kompressorventile, der Verbraucheraktivierungseinheiten und dergleichen, wie hiernach beschrieben wird.
Durch eine Kombination der obigen Elemente zusammen wird ein Netzwerk verwirklicht, das den Echtzeit- und den berechneten erwarteten Bedarf an Wasserstoff-Brennstoff misst und danach Produktwasserstoff erzeugt. Dieses Netzwerk kann mit standardmäßigen Projektionsmodellen verknüpft werden, um Anforderungen an den zukünftigen Bedarf als Funktion der geographischen Position vorherzusagen. Ein bevorzugtes Merkmal dieses Wasserstoff-Netzwerks besteht darin, dass es nicht auf der Konstruktion von Anlagen zur Erzeugung von Wasserstoff in großem Maßstab eines beliebigen Typs beruht. Stattdessen sind hier verfügbar gemachte Anlagen zur Erzeugung von Wasserstoff so klein, wie dies technisch/kommerziell machbar ist, und umfassen eine maßstabsgerecht verkleinerte Vorrichtung zur Erfüllung des Bedarfs eines einzelnen Verbrauchers oder einer Mehrzahl von Kunden von einer einzigen kommerziellen, Vertriebs- oder industriellen Stelle.
Demgemäß macht die Erfindung in ihrem weitesten Aspekt ein Energieverteilungsnetzwerk zur Bereitstellung von Wasserstoff-Brennstoff für einen Verbraucher verfügbar, umfassend: eine Einrichtung zur Erzeugung von Wasserstoff-Brennstoff, eine Einrichtung zur Förderung von Rohstoffen zur Einrichtung zur Erzeugung, eine Einrichtung zum Verbrauch von Wasserstoff-Brennstoff und eine Einrichtung zur Informations- und Versorgungssteuerung, die mit den Einrichtungen zur Erzeugung, den Einrichtungen zur Förderung von Rohstoffen und der Einrichtung zum Verbrauch verbunden sind.
Der Begriff "Einrichtung zum Verbrauch von Wasserstoff-Brennstoff" in dieser Beschreibung bedeutet einen Behälter für den Wasserstoff, der von der Einrichtung zur Erzeugung von Wasserstoff erzeugt wird. Er umfasst beispielsweise, ohne darauf beschränkt zu sein, Einrichtungen zur Speiche rung von Wasserstoff, die sich über- oder unterirdisch in einem Fahrzeug oder anderen Transporteinheiten befinden können, eine direkt und indirekt wasserstoffverbrauchende Konvertiereinrichtung und ein direkt und indirekt wasserstoffverbrauchendes Gerät wie eine Brennstoffzelle, eine Vorrichtung zur Erzeugung von Elektrizität und Wärme und Leitungen, Kompressoren und eine ähnliche Übertragungsvorrichtung ein. Der Bedarf kann auch durch die Energiezufuhr initiiert werden, die zum "Ableiten" von Energie erforderlich sein kann, und stellt somit eine Möglichkeit zur Erzeugung von preiswerterem Wasserstoff dar.
Der (die) Rohstoff(e) kann (können) beispielsweise elektrischen Strom und Wasser einschließen.
Das Netzwerk basiert auf der Verwendung von Elektrizität für die Elektrolyse von Wasser. Sich in einem Leiter fortbewegende Elektrizität, die in einem Netzwerk von lokal oder global verteilten Anlagen zur Erzeugung erzeugt wird, wird einer Wohnung, einem Heim und dergleichen, einer kommerziellen oder industriellen Verkaufsstelle oder einem anderen Ort zur Brennstoffversorgung zugeführt. Die Elektrizität wird nach Bedarf in einem Elektrolyseverfahren verwendet, in dem Wasserstoff und wertvoller Sauerstoff erzeugt werden. Nach einer ausreichenden Reinigung und – falls erforderlich – Kompression kann der Wasserstoff direkt in einem Fahrzeug gespeichert oder einer Nicht-Fahrzeug-Speicherung zugeführt werden.
Die Elektrizität kann von vielen verschiedenen Typen von Primärenergien stammen, die jeweils ihre eigenen Merkmale und optimale Arten und Mittel zur Erzeugung aufweisen. Sobald die Elektrizität erzeugt ist, ist es schwierig, sie effektiv zu speichern, und sie muss in einer bestimmten Form eines Verteilungs-/Übertragungssystems übertragen werden. Solche Systeme müssen auf viele verschiedene Gegebenheiten hinsichtlich der Verbraucher, mehrere Verbraucher, mehr als bei einer Erdgas-Pipeline, eine Variation des Verwendungszeitpunkts, der Belastungsdichte, der Primärquelle für die Elektrizitätszufuhr, den Zustand der Primärquelle für die Elektrizitätszufuhr, die Witterungsbedingungen, einzigartige Aspekte des Umgangs mit der Eigenschaft der Elektrizität im Vergleich zu einem Gas oder einer Flüssigkeit reagieren.
Eine Elektrolyseeinheit, insbesondere ein zweckmäßig konstruiertes System zur Elektrolyse von Wasser, hat dahingehend einzigartige Vorteile, als es an Elektrizitätsquellen angeschlossen werden kann und nicht kontinuierlich betrieben werden muss. Es kann veranlasst werden, dass eine Elektrolyseeinrichtung leichter startet, abstoppt oder partielle Belastungsschritte moduliert als bei den typischen Verfahren zur Erzeugung von Wasserstoff aus Kohlenwasserstoffen. Dieser Faktor ist ein Schlüsselelement dahingehend, als Elektrizität auf der Grundlage eines Prioritätsschemas dynamisch von der Wasserstofferzeugung zu anderen elektrischen Belastungen "umgeschaltet" werden kann. Dieses Merkmal ermöglicht es, dass eine Elektrolyseeinrichtung Elektrizität zu niedrigeren Kosten als elektrische Belastungen mit höherer Priorität erhält. Weil die Elektrolyse weiterhin eine Technik ist, deren Maßstab von < 1 kW bis über 100 000 kW stark veränderbar ist, hat dasselbe System, das nur hinsichtlich der Größe verschieden ist, das Potenzial, nach Bedarf verteilt zu werden. Somit kann es eine Steuerungsaktivierung zur Bewältigung von Änderungen des elektrischen Bedarfs dynamisch aufweisen.
In der Praxis der vorliegenden Erfindung werden in einer bevorzugten Ausführungsform die Kabel, die die elektrische Energie zur Elektrolyseeinrichtung übertragen, zur Kommunikation von brauchbaren Informationen über den Zustand des Elektrolyseverfahrens zu verwandten Vorrichtungen verwendet. Dadurch entfällt die Notwendigkeit für eine zusätzliche Verbindung oder eine "Telemetrievorrichtung" zum elektronischen Sammeln von notwendigen Informationen.
Somit bietet ein Wasserstoff-Brennstoff-Netzwerk, das Elektrizität und eine Elektrolyse einschließt, nützliche Gelegenheiten für intermittierende erneuerbare Energiequellen, z.B. die Photovoltaik und Windturbinen, obwohl diese sich Hunderte von Kilometern von einem Netzwerk von Wasserstoffgenerato ren auf der Grundlage von Elektrolyse entfernt befinden können. Die Wasserstoffgeneratoren können in Reihe geschaltet werden, wodurch Wasserstoff mit einer Rate erzeugt wird, die proportional zur Verfügbarkeit der erneuerbaren Energiequellen ist. Darüber hinaus können die Elektrolyseeinrichtungen durch die Messung von Preissignalen reduziert oder abgeschaltet werden, wenn der Marktpreis für Elektrizität von einer bestimmten Erzeugungsquelle über eine Toleranzschwelle für die Brennstoffversorgung steigt. Das Elektrolysesystem kann im Fall eines Notfalls innerhalb des elektrischen Systems auch leicht abgeschaltet werden. Mit Hinblick auf die Geschwindigkeit der Datenübertragung können Regelmaßnahmen, die in weniger als einer Sekunde vorgenommen werden können, zur dynamischen Regelung des Stromnetzes sowie zum Ersatz von mitlaufenden Reserven zur Erfüllung von Anforderungen an die Betriebssicherheit verwendet werden.
Nur ein Erdgas-Verteilungssystem steht einem Elektrizitätssystem hinsichtlich des Konzepts einer kontinuierlichen, Erhaltungsversorgung der Energiequelle zum Wasserstoffgenerator nahe. Wenn Benzin oder Methanol an einer Stätte zur Erzeugung von Wasserstoff und zur Brennstoffversorgung ankommt, erfolgt dies gewöhnlich durch eine Großlieferung, und das Benzin oder Methanol wird in einem Tank mit einer Größe von etwa 189,27 m³ (50 000 Gallons) gelagert. Die Erhaltungsladung ist ein kritisches Merkmal des Wasserstoff-Brennstoffnetzwerks und ist klar bevorzugt. Die verteilte Speicherung von Wasserstoff entweder im Fahrzeug, das selbst erhaltungsbeladen werden kann, oder für einen ortsfesten Speichertank, der erhaltungsbeladen werden kann, sammelt ausreichend Wasserstoff und fördert diesen Wasserstoff dann mit einer in GW gemessenen Leistungsrate zu einem Kraftfahrzeug. Die Fähigkeit, eine kW-Erhaltungsladung zu verwenden und sie in ein schnelles GW-Brennstoff-Leistungsfördersystem über eine effektive Speicherung umwandeln zu können, ist ein Schlüsselelement beim Aufbau eines effektiven Brennstoffversorgungsdienstes als Produkt des Netzwerkes.
Die Fähigkeit zur Messung der Wasserstoffversorgung und des Wasserstoffbedarfs sowie zur Abschätzung des gesamten im Netzwerk gespeicherten Wasserstoffs einschließlich einer ortsfesten Speicherung oder einer Speicherung an Bord von Fahrzeugen stellt einen äußerst brauchbaren Vorteil des Netzwerks der Erfindung dar. Das integrierte Ganze des Netzwerks ist analog zu einer gigantischen Brennstoff-Füllstandsanzeige, und somit können Vorhersagen über die zur Brennstoffversorgung des Systems erforderliche Elektrizitätsmenge und die erforderliche Rate der Brennstoffversorgung gemacht werden. Dadurch werden Informationen für Stromgeneratoren/Vermarkter erhalten, die dazu beitragen können, die Versorgung und den Echtzeitbedarf besser vorhersagen zu können. Auf einzigartige Weise kann der Ort, an dem der Brennstoff am meisten benötigt wird, auch auf einer fast kontinuierlichen Grundlage bestimmt werden.
Darüber hinaus ist eine verteilte Wasserstoffspeicherung, eine Folge des erfindungsgemäßen Netzwerks, einer verteilten Elektrizitätsspeicherung oder, wenn sie kombiniert werden, einer großen hydroelektrischen Speicherung ähnlich. Das Reservoir zur Speicherung von Wasserstoff kann gegebenenfalls wieder in Elektrizität für das Stromnetz umgewandelt werden, indem eine zweckmäßige Konvertierungseinrichtung wie eine Brennstoffzelle verwendet wird. Die meisten Ziele des Energiemanagements, die mit hydroelektrischen Wasserreservoiren erhalten werden können, können mit Wasserstoffreservoiren praktiziert werden. Wenn das verteilte Netzwerk von Wasserstoffreservoirs gegeben ist, kann die Priorität der Praktizierung einer bestimmten Energiemanagementtechnik durchgeführt werden. Diese Fähigkeit zur Bildung von Prioritäten ist für das Netzwerk der Erfindung einzigartig.
Weil ein Netzwerk entwickelt wird, das verteilte Systeme zur Versorgung mit Wasserstoff auf der Grundlage der Elektrolyse einschließt, kann die Planung der Hinzufügung von neuen stromerzeugenden Systemen auf der Grundlage von Informationen aus dem Netzwerk erfolgen. Die Einzigartigkeit der Kenntnis der Aspekte der Versorgung, des Bedarfs und der Energiespeicherung des Netzwerks liefert Informationen über die optimale Spezifikation neuer stromerzeugender Systeme. Die Erzeugung einer Energiespeicherfähigkeit in großem Maßstab begünstigt die Auswahl von Generatoren, die zuvor durch den Mangel an Energiespeicherung in Frage gestellt waren. Solche Generatoren einschließlich Windturbinen und Photovoltaikfeldern können begünstigt werden. Dies sollte die Fähigkeit zur Implementierung dieser Generatortypen, die von Regierungen als notwendig vorgeschrieben werden, um wahrnehmbare Umweltprobleme zu bekämpfen, optimieren.
Das Wasserstoff-Netzwerk in den weiteren bevorzugten Ausführungsformen ermöglicht die Zahlung von Geldbeträgen für Dienstleistungen, die in Echtzeit erbracht werden, wie bei bevorzugten Formen von Energiequellen auf der Grundlage von ökologischer Bedeutung.
Somit erzeugt das Netzwerk von Energiequellen zur Verwendung in der Praxis der Erfindung Wasserstoff durch eine Wasserelektrolyse bei oder sehr nahe dem vorgesehenen Verwendungsort, so dass keine Weiterverarbeitung über eine zweckmäßige Reinigung und Komprimierung für die spezielle Speichertank-/Energieanwendung hinaus erforderlich ist. In demjenigen Fall, in dem die Wasserstoffenergie direkt oder indirekt von einer Kohlenstoffquelle stammt, von der von Seiten der Gesellschaft angenommen wird, dass ihr Kohlenstoffgehalt (CO₂-Erzeugung) zu hoch ist, oder wenn andere Umweltschadstoffe existieren, werden diese bei der Quelle abgefangen und in einem Ausmaß maskiert, den die Gesellschaft als notwendig erachtet. Darüber hinaus sind ein Verfahren zur Messung oder zur vernünftigen Abschätzung des Wasserstoffstroms zur Speicherung (komprimiertes Gas, flüssiges H₂, Hydride etc.) unter- oder oberhalb der Erdoberfläche oder ein zweckmäßiges Speichersystem an Bord eines Fahrzeugs oder Messungen an Bord eines Fahrzeugs hilfreich, um Informationen zu erhalten, die dahingehend zu Entscheidungen führen können, wann, wo und wie Brennstoff zu erzeugen ist sowie wann mehr Kapital in das Verfahren zur Erzeugung von Brennstoff einzusetzen ist.
Somit macht die Erfindung in einer am meisten bevorzugten Ausführungsform eine Wasserstoff-Brennstoff-Versorgungsinfrastruktur für Kraftfahrzeuge verfügbar, die auf einem verbundenen Netzwerk von Wasserstoff-Brennstoff- Elektrolyseeinrichtungen basiert. Die Elektrolyseeinrichtungen und die assoziierten Steuerungseinrichtungen im Netzwerk kommunizieren den elektrischen Stromverbrauch und erhalten vom Betreiber/Planer des elektrischen Systems diejenige Menge an Wasserstoff-Brennstoff, die erzeugt werden muss, und dazugehörige Daten wie den Zeitraum zum Wiederauffüllen. Beispielsweise kann das Speichervolumen, das befüllt werden muss, auf der Grundlage des Drucks des Speichervolumens und der Geschwindigkeit des Druckanstiegs berechnet werden. Der Zeitraum zum Wiederauffüllen kann auch beispielsweise durch die Einstellung eines Zeitgebers an der Elektrolyseeinrichtung, und/oder den Betriebsmodus, z.B. eine schnelle oder langsame Brennstoffbefüllung, zum Brennstoffplaner übertragen werden. Der Betreiber des elektrischen Systems/Planer der Brennstoffförderung kann vorzugsweise die elektrischen Belastungen des Netzwerks kumulieren und den Betrieb des elektrischen Systems optimieren, indem er den Einzelbetrieb der Brennstoffanwendung regelt, wobei die "geplante" Wasserstofferzeugung als Form einer virtuellen Speicherung zur Steuerung und sogar zur Regelung des elektrischen Systems verwendet wird, und einen Ausgleich der Belastungsverteilung der Leistung zur Verbesserung der Übertragung und zur Erzeugung eines Verbrauchs und eine dynamische Regelung zur Regelung der Leitungsfrequenz verwendet.
Daher besteht ein am meisten bevorzugtes Ziel der vorliegenden Erfindung in der Bereitstellung eines Echtzeit-Netzwerks auf der Grundlage von Wasserstoff von mehreren Wasserstoff-Brennstoff-Übertragungsstellen auf der Grundlage von Primärenergiequellen, die in Echtzeit verbunden sein können oder auch nicht.
Es gibt im erfindungsgemäßen Energienetzwerk vorzugsweise eine Mehrzahl solcher Elektrolyseeinrichtungen und/oder eine Mehrzahl von Verbrauchern pro Elektrolyseeinrichtung im System.
In einem bevorzugten Aspekt umfasst das Netzwerk der Erfindung ein oder mehrere Systeme zum Wiederbefüllen mit Wasserstoff, um einem Verbraucher Wasserstoff bereitzustellen, wobei die Systeme Folgendes umfassen:

(i) eine Elektrolysezelle zur Bereitstellung von Quellen-Wasserstoff;
(ii) eine Kompressoreinrichtung zur Bereitstellung von Auslass-Wasserstoff mit einem Auslassdruck;
(iii) Einrichtungen zur Zufuhr des Quellen-Wasserstoffs zur Kompressoreinrichtung;
(iv) Einrichtungen zur Zufuhr des Auslass-Wasserstoffs zum Verbraucher;
(v) Steuerungseinrichtungen zur Aktivierung der Zelle, wodurch die Wasserstoff-Quelle verfügbar gemacht wird, wenn der Auslassdruck auf einen ausgewählten Mindestwert gefallen ist, und
(vi) eine Verbraucheraktivierungseinrichtung zur bedienbaren Aktivierung der Steuerungseinrichtung.

Das obige Wiederbefüllsystem kann Folgendes umfassen, wobei die Elektrolysezelle die Kompressionseinrichtung umfasst, wodurch der Auslass-Wasserstoff Quellen-Wasserstoff umfasst, und Schritt (iii) aus der Zelle und gegebenenfalls einem Gerät mit einer Wasserstoff-Brennstoffanwendung, die das obige System umfasst, besteht, wobei die Einrichtung (iv) eine Einrichtung zur Befestigung an einem Fahrzeug umfasst, die an einem Fahrzeug befestigbar sind, wodurch der Auslass-Wasserstoff als Brennstoff für das Fahrzeug bereitgestellt wird.
Die Erfindung macht in einem zusätzlichen, weiten Aspekt ein oben definiertes Netzwerk verfügbar, das weiterhin Energieerzeugungseinrichtungen umfasst, die mit der Verbrauchereinrichtung so verbunden sind, dass dem Verbraucher Energie aus dem gespeicherten Wasserstoff zur Verfügung gestellt wird.
Die Energieerzeugungseinrichtung ist vorzugsweise eine zur Erzeugung von Elektrizität aus dem gespeicherten Wasserstoff zur Verwendung in relativ kleinen örtlichen Elektrizitätsverteilungsnetzwerken, z.B. Wohnungen, Apartmentkomplexen, kommerziellen und industriellen Gebäuden oder Stätten oder zu der nach Bedarf erfolgenden Einspeisung der zusätzlich erzeugten elektrischen Energie zurück in ein Elektrizitätsverteilungsnetzwerk für große Flächen, wie nationale, staatliche oder Provinz-Stromnetze, wenn die herkömmliche Versorgung mit elektrischer Energie in Zeiträumen mit einer Spitzenbelastung bereitgestellt wird. Die Energieerzeugungseinrichtungen, bei denen Wasserstoff als Brennstoffquelle verwendet wird, können Einrichtungen zur direkten Energieumwandlung wie Brennstoffzellen zur direkten Umwandlung von Wasserstoff in Elektrizität nutzen, und es können Vorrichtungen zur indirekten Energieumwandlung wie Generatoren/Dampfturbinen zur Erzeugung von Elektrizität verwendet werden, und der Wasserstoff kann direkt als verbrennbarer Brennstoff wie beim Heizen/Kochen etc. in Wohnungen verwendet werden.
Demgemäß macht die Erfindung in einem anderen Aspekt ein Energieverteilungsnetzwerk zur Bereitstellung von Wasserstoff-Brennstoff für einen Verbraucher verfügbar, umfassend

(a) Energieressourceneinrichtungen;
(b) Einrichtungen zur Erzeugung von Wasserstoff zur Aufnahme der Energie von der Energieressourceneinrichtung;
(c) Wasserstoff-Brennstoff-Verbrauchereinrichtungen zur Aufnahme von Wasserstoff aus der Einrichtung zur Erzeugung von Wasserstoff und
(d) Einrichtungen zur Datenerfassung, Speicherung, Steuerung und Versorgung, die mit der Energieressourceneinrichtung, der Einrichtung zur Erzeugung von Wasserstoff und der Wasserstoff-Brennstoff-Verbrauchereinrichtung verbunden sind, um Wasserstoff von der Ein richtung zur Erzeugung von Wasserstoff zu bestimmen, zu steuern und zu fördern,

Die Erfindung macht weiterhin ein oben definiertes Netzwerk verfügbar, wobei jede der wenigstens zwei geographischen Zonen Einrichtungen zur Steuerung von Daten und zur Versorgung der Zonen und Einrichtungen zur Steuerung von Daten und zur Versorgung von Bauwerken aufweist, die (i) mit den Einrichtungen zur Datenerfassung, Speicherung, Steuerung und Versorgung verbunden sind, und (ii) jede der wenigstens zwei Einrichtungen zur Steuerung von Daten und zur Versorgung der Zonen ein miteinander verbundenes Netzwerk ist, um Wasserstoff von der Einrichtung zur Erzeugung von Wasserstoff zu den geographischen Zonen zu bestimmen, zu steuern und zu fördern.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Zum besseren Verständnis der Erfindung werden bevorzugte Ausführungsformen jetzt nur beispielhaft beschrieben, wobei:
1 ein schematisches Blockdiagramm einer erfindungsgemäßen Ausführungsform ist;
1A, 1B und 1C Blockdiagramme der wechselseitigen Datenfluss-Beziehungen zwischen den Verbrauchern und dem Steuerungsnetzwerk zur Verwendung in alternativen erfindungsgemäßen Ausführungsformen sind.
2 ist ein Blockdiagramm einer alternativen erfindungsgemäßen Ausführungsform.
3 ist ein Blockdiagramm, das die Hauptmerkmale eines Systems zum Wiederauffüllen von Wasserstoff-Brennstoff zur Verwendung in der Praxis einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung darstellt;
4 ist ein logisches Blockdiagramm einer Steuer- und Versorgungsdaten-Steuereinheit einer erfindungsgemäßen Ausführungsform;
5 ist ein logisches Blockdiagramm des Steuerungsprogramms einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems;
6 ist ein logisches Blockdiagramm einer Zellenblock-Steuerungsschleife des Steuerungsprogramms von 5;
7 ist ein schematisches Blockdiagramm einer Ausführungsform der Erfindung, die die wechselseitigen Beziehungen zwischen der Ausführungsform von 1 und einem weiteren, definierten Verbrauchernetzwerk veranschaulicht und wobei gleiche Zahlen ähnliche Teile bezeichnen.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG EINER BEVORZUGTEN ERFINDUNGSGEMÄSSEN AUSFÜHRUNGSFORM
1 veranschaulicht eine Ausführungsform, die einen breiten Aspekt der Erfindung verfügbar macht, mit einer Quelle 10 zur Erzeugung von Wasserstoff, die von der Energiequelle 12 versorgt wird, bei der es sich um ein stromerzeugendes Kraftwerk handeln kann. Eine Steuerungseinheit 14 und die Verbraucher 16 sind durch eine Hardware-Eingangs- bzw. eine Ausgangs verteilerleitung 18 bzw. 20 und die elektrischen Datenübertragungsleitungen 22 zweckmäßig verbunden.
Die Verbraucher 16 definieren den übertragenen Bedarf an Wasserstoff beispielsweise mittels (i) der Verwendung einer Kreditkarte, (ii) der Verwendung einer Chipkarte, (iii) der Verwendung eines Sprachaktivierungssystems, (iv) einer manuellen Aktivierung über eine Frontfeld-Steuerung, (v) die Verwendung eines elektronischen, elektrischen oder drahtlosen Infrarot-Datenübertragungssystems zur Registrierung eines Wasserstoffbedarfs beim Netzwerk. Beim Eingang des Bedarfs bestimmt die Steuereinheit 14 die Beschaffenheit des Bedarfs hinsichtlich der abgefragten Wasserstoffmenge, die Zeit zum Fördern des Wasserstoffs, die Bedingungen, unter denen der Wasserstoff mit Bezug auf die Temperatur, den Druck, die Reinheit und dergleichen zu fördern ist, und der Fördergeschwindigkeit des abgefragten Wasserstoffs. Eine solche Anfangsdefinition des Wasserstoffbedarfs kann von einer einzigen Steuereinheit 14, wie in dieser Ausführungsform veranschaulicht ist, oder von einer Mehrzahl von Steuereinheiten 14, die innerhalb eines Netzwerks miteinander verbunden sind und eine Konfiguration beispielsweise in Form eines Backbones (1A), eines Netzknotens/Sterns (1B) oder eines Rings (1C) so aufweisen, dass eine wechselseitige Verbindung zwischen allen Verbrauchern ermöglicht wird, durchgeführt werden.
Beim Empfang eines Bedarfs bestimmt die Steuereinheit 14 die Verfügbarkeit von Energieressourcen 12, mit denen sie wechselseitig verbunden ist, hinsichtlich der verfügbaren Energiemenge, der Beschaffenheit der verfügbaren Energie, dem Zeitpunkt der Verfügbarkeit der Energie, dem verfügbaren Typ der Energiequelle, den Preiseinheiten pro Energieinkrement, und vergleicht dies mit der Energie, die zur Erzeugung des von den Verbrauchern 16 angeforderten Wasserstoffs erforderlich ist.
Beim Eingang des Bedarfs bestimmt die Steuereinheit 14 weiterhin den Zustand aller wasserstofferzeugenden Quellen 10 im Netzwerk. Die Anfangsprüfungen umfassen den Stromzustand der Wasserstoff-Quelle als prozentua le Verwendung der Nennkapazität, der Nennkapazität zur Erzeugung einer bekannten Wasserstoffmenge und der Menge des Energieverbrauchs. Die Anfangsprüfungen umfassen weiterhin die Überwachung der Verfahrensparameter zur Aktivierung der wasserstofferzeugenden Quelle und den Zustand des Verarbeitungsventils und des elektrischen Schalters.
Nachdem die Steuereinheit 14 den Anfangszustand der Quelle 10 zur Erzeugung von Wasserstoff, den Wasserstoffbedarf durch die Verbraucher 16 und die Beschaffenheit und Verfügbarkeit der Energiequellen 12 im Netzwerk bestimmt hat, initiiert die Steuereinheit 14 dann die Aktivierungssequenz für die Quelle(n) 10 zur Erzeugung von Wasserstoff, um den Bedarf der Verbraucher 16 in Abhängigkeit von der Verfügbarkeit der Energiequelle(n) 12 zu den niedrigstmöglichen Kosten zu erfüllen. Die Steuereinheit 14 sichert Energie von der (den) Quelle(n) 12 zu bevorzugten Kosten für den Verbraucher 16, wodurch Wasserstoff durch die Leitungen 20 strömen kann. Energie wird von der Einheit 10 zur Erzeugung von Wasserstoff verbraucht, der über die Leitungen 20 an die Verbraucher 16 geliefert wird.
Jeder als falsch bemerkte Zustand bei einem beliebigen der oben aufgeführten Betriebsparameter oder bei der Qualität/Reinheit der Produktgase führt dazu, dass die Steuereinheit 14 den Betrieb der Wasserstoff-Quelle 10 ändert oder unterbricht, bis ein zweckmäßiger Zustand erreicht worden ist. Die Steuereinheit 14 kann auch eine Mehrzahl von wasserstofferzeugenden Quellen im Netzwerk ein oder aus modulieren, um den Bedarf der Verbraucher 16 so zu erfüllen, dass der Wasserstoffbedarf der Verbraucher 16 erfolgreich vollständig so erfüllt wird, dass die Mindestmenge an Wasserstoff mit der minimalen Förderrate im kürzesten Zeitraum mit der Mindestreinheit mit den minimalsten Kosten für den Verbraucher bereitgestellt wird.
Beim Erhalt einer Benachrichtigung von den Verbrauchern 16, dass ihr Bedarf erfolgreich erfüllt wurde, instruiert die Steuereinheit 14 die Quelle 10 zur Erzeugung von Wasserstoff dahingehend, dass der Betrieb einzustellen ist, und informiert die Energiequelle(n) 12 von der korrigierten Änderung des Elektrizitätsbedarfs.
Unter Bezugnahme auf 1A, die die Datenfluss-Beziehung zwischen einer Mehrzahl von Verbrauchern 16 entlang der Leitung 22, die unter Anleitung der Steuereinheit 14 die Einrichtung 10 zur Erzeugung von Wasserstoff mit den Verbrauchern 16 und der Energiequelle 12 verbindet, veranschaulicht. 1A definiert ein "Backbone" für die Datenkommunikation zwischen der Steuereinheit 14 und jedem der Verbraucher 16.
Andere Ausführungsformen der Erfindung zwischen den Verbrauchern 16 und der Steuereinheit 14 sind als Stern/Netzknoten in 1B und in 1C als Ring veranschaulicht und Kombinationen davon. Backbones, Sterne/Netzknoten und Ringe können auch eine Netzwerkumgebung zum Fluss und wechselseitigen Austausch von Daten vervollständigen, wie in 1 oben aufgeführt ist.
Unter Bezugnahme auf 2 definieren die Verbraucher 16 auf eine analoge Weise, die hier unter Bezugnahme auf die Ausführungsform in 1 beschrieben ist, einen Wasserstoffbedarf, der von einer Mehrzahl von einzelnen Elektrolyseeinrichtungen 10 unter der Steuerung durch die Steuereinheit 14 aus der Quelle 22 für elektrische Energie erfüllt wird.
Somit veranschaulicht 2 allgemein als 200 ein erfindungsgemäßes Energienetzwerk mit einer Mehrzahl von Elektrolyseeinrichtungen 10 zur Erzeugung von Wasserstoff-Brennstoff, die an entsprechende Verbrauchereinrichtungen ober- oder unterhalb der Erdoberfläche oder als Fahrzeugspeicherung 16 angeschlossen sind. Elektrische Energie wird über das Kabel 18 nach Bedarf zu den Zellen 10 einzeln oder kollektiv von der Netzstromquelle 22 unter der Steuerung der Steuereinheit 14 übertragen und fördert über die Leitungen 20 Wasserstoff zu den Verbrauchern 16. Nach Brennstoffbedarf und Ladesituation erhält die Steuerungs- und Versorgungs-Steuereinheit 14 Informationen von den Zellen 10 und den Verbrauchereinrichtungen 16. Die Steuereinheit 14 bewirkt weiterhin eine Aktivierung der erforderlichen elektrischen Zufuhr zur Zelle 10 zur Erzeugung von Wasserstoff nach Bedarf. Die Zeit des Beginns, die Dauer und die Höhe der elektrischen Energie zu einer Zelle werden auch von der zentralen Steuereinheit 14 gesteuert. Informationen zum Volumen des Wasserstoff-Brennstoff-Behälters, zum Wasserstoffdruck darin und zur Geschwindigkeit der Druckänderung beim Wiederauffüllen werden in Echtzeit gemessen. Die Steuereinheit 14 umfasst weiterhin Datenspeichereinrichtungen, aus denen Informationen entnommen und gelesen oder diesen hinzugefügt werden können. Eine Iteration und eine algorithmische Behandlung der Echtzeit- und der gespeicherten Daten kann erfolgen, und eine zweckmäßige Verfahrenssteuerung kann umgesetzt werden, indem auf der Grundlage dieser Daten in Echtzeit gehandelt wird.
Unter ausführlicherer Bezugnahme auf 2 definiert der Verbraucher 16 einen Wasserstoffbedarf und kann den Bedarf (i) durch die Verwendung einer Kreditkarte, (ii) die Verwendung einer Chip-Karte, (iii) die Verwendung eines Sprachaktivierungssystems, (iv) eine manuelle Aktivierung über eine Frontfeld-Steuerung, (v) die Verwendung eines elektronischen, elektrischen oder drahtlosen Infrarot-Datenübertragungssystems übermitteln, um einen Wasserstoffbedarf beim Netzwerk zu registrieren.
Bei Erhalt des Bedarfs bestimmt die Netzwerk-Steuereinheit 14 die Beschaffenheit des Bedarfs hinsichtlich der Menge des Wasserstoffbedarfs, dem Zeitpunkt zur Förderung des Wasserstoffs, der Bedingungen hinsichtlich der Temperatur, dem Druck, der Reinheit und dergleichen, unter denen der Wasserstoff zu fördern ist, und der Fördergeschwindigkeit des Wasserstoffbedarfs. Eine solche Anfangsdefinition des Wasserstoffbedarfs kann mit einer einzigen Steuereinheit 14 erfolgen, wie in dieser Ausführungsform veranschaulicht ist, oder mit einer Mehrzahl von Steuereinheiten 14, die beispielsweise in einer "Netzknoten-/Stern-", "Backbone-" oder "Ring-"Konfiguration miteinander so verbunden sind, dass eine wechselseitige Verbindung zwischen allen Steuereinheiten 14 ermöglicht ist.
Beim Eingang eines Bedarfs bestimmt die Steuereinheit 14 die Verfügbarkeit der Ressourcen 22 für elektrische Energie, mit denen sie verbunden ist, hinsichtlich der Menge der verfügbaren Energie, der Beschaffenheit der verfügbaren Energie hinsichtlich des Stroms und der Spannung, die zeitliche Verfügbarkeit der Energie, den verfügbaren Typ der Quelle für elektrische Energie, die Preiseinheit pro Inkrement der elektrischen Energie, und vergleicht dies mit der Energie, die zur Erzeugung des Wasserstoffbedarfs von Seiten der Verbraucher 16 erforderlich ist.
Die Steuereinheit 14 bestimmt weiterhin den Zustand aller wasserstofferzeugenden Elektrolyseeinheit-Quellen 10 mit Hinblick auf das Netzwerk. Die Anfangsprüfungen umfassen den gegenwärtigen Zustand der Wasserstoffquelle, die prozentuale Verwendung der Nennkapazität, die Nennkapazität zur Erzeugung einer bekannten Wasserstoffmenge für eine bekannte Menge an Stromverbrauch. Die Anfangsprüfungen umfassen weiterhin die Überwachung der Verfahrensparameter zur Aktivierung der Elektrolyseeinrichtung(en) 10 und insbesondere die Temperatur, den Druck, die Flüssigkeitsfüllstände des Anolyten und des Katholyten, den Durchgang des elektrischen Busses, die KOH-Konzentration und den Zustand des Verarbeitungsventils und des elektrischen Schalters.
Nachdem die Steuereinheit 14 den Anfangszustand der Elektrolyseeinrichtung(en) 10, den Wasserstoffbedarf der Verbraucher 16 und die Beschaffenheit und Verfügbarkeit der Elektrizitätsquellen im Netzwerk bestimmt hat, initiiert die Steuereinheit 14 dann die Aktivierungssequenz für die Elektrolyseeinrichtung(en) 10, um den Bedarf der Verbraucher 16 in Abhängigkeit von der Verfügbarkeit der elektrischen Energieressource(n) 22 zu den niedrigstmöglichen Kosten zu decken.
Die Steuereinheit 14 sichert dem Verbraucher 16 eine Menge an elektrischer Energie von der (den) Elektrizitätsquelle(n) 22 zu den am meisten bevorzugten Kosten, wodurch ein Strömen des Wasserstoffs durch die Leitungen 20 ermöglicht wird. Dann wird Strom an die Elektrolyseeinrichtungen 10 zur Erzeugung von Wasserstoff angelegt, und die obigen Verfahrensparameter werden so überwacht und gesteuert, dass ein sicherer Betrieb der wasserstofferzeugenden Elektrolyseeinrichtungen 20 zur Erzeugung von Wasserstoff, der den Verbrauchern 16 über die Leitungen 20 zugeführt wird, gewährleistet ist. Sauerstoff kann gegebenenfalls über (nicht dargestellte) Leitungen den Verbrauchern 20 oder anderen (nicht dargestellten) Verbrauchern zugeführt werden.
Ein als falsch erkannter Zustand eines der oben aufgeführten Betriebsparameter oder der Menge/Reinheit der Produktgase bewirkt, dass die Steuereinheit 14 den Betrieb der Elektrolyseeinrichtung 10 ändert oder unterbricht, bis ein zweckmäßiger Zustand erreicht worden ist. Die Steuereinheit 14 kann auch eine Elektrolyseeinrichtung oder eine Mehrzahl davon im Netzwerk so modulieren, dass der Bedarf der Verbraucher 16 so erfüllt wird, dass der Wasserstoffbedarf erfolgreich erfüllt wird, indem die Mindestmenge an Wasserstoff mit der Mindest-Fördergeschwindigkeit im spezifizierten Mindestzeitraum bei der niedrigsten Reinheit zu den niedrigsten Kosten für den Verbraucher 16 bereitgestellt wird.
Beim Erhalt einer Mitteilung von den Verbrauchern 16, dass ihre Anforderungen erfolgreich erfüllt wurden, instruiert die Steuereinheit 14 die Elektrolyseeinrichtung(en) 10, den Betrieb einzustellen, und informiert die elektrische(n) Energiequelle(n) 22 von der korrigierten Änderung des Elektrizitätsbedarfs.
Unter Bezugnahme auf 3 zeigt diese ein erfindungsgemäßes, allgemein als 300 veranschaulichtes System mit einer Elektrolysezelle 10, die Quellenwasserstoff mit einem erwünschten Druck P₁ erzeugt, der über die Leitung 24 dem Kompressor 26 zugeführt wird. Der Kompressor 24 führt komprimierten Auslass-Wasserstoff mit einem Druck P₂ durch die Leitung 28 zum Verbraucher 16, der durch ein Fahrzeug veranschaulicht ist, das durch einen Anschluss 30 angeschlossen ist. Die Zelle 10, der Kompressor 26 und der Verbraucher 16 sind mit einer Steuereinheit 14 verbunden.
Unter Bezugnahme auf 4 erhält jetzt ein Paar aus einer Wasserstoff-Brennstoffversorgung und einem Wasserstoffgenerator mit oder ohne Speicherung, Hilfs-Steuereinheiten (HFGS) 40, Dateneingangssignale von den Verbrauchern 16. Diese Eingangssignale können wenigstens entweder den Brennstoffbedarf des Verbrauchers, den beim Verbraucher verfügbaren Brennstoff, die beim Verbraucher verfügbaren Speichereinrichtungen, die Menge des in einer beliebigen Speichereinrichtung verfügbaren Brennstoffs, die verfügbare Eingangsleistung, den Typ der Eingangsleistung, den Zustand und die prozentuale Verwendung der Eingangs-Energiequelle einschließen. Die HFGS-Steuereinheiten 40 verifizieren die Integrität der Daten und übertragen diese Daten über die Leitungen 42 über die Modems 44 und bei Bedarf mit Hilfe eines Verstärkers 46 zu einer Haupt-Netzwerk-Steuereinheit 48. Daten können auch in anderen Ausführungsformen, zum Beispiel über eine drahtlose Übertragung, über Radio-, Infrarot-, Satelliten- oder optische Einrichtungen von der HFGS-Hilfs-Steuereinheit 40 zur Haupt-Netzwerk-Steuereinheit 48 und zum Netzknoten 50 des Steuerungsnetzwerks übertragen werden.
Der Zustand der Energiequelle 52 hinsichtlich des verfügbaren Typs der Energie, der verfügbaren Menge an Energie, dem gegenwärtigen Leistungsverbrauch und dem Trend dafür, dem gegenwärtigen Bedarf und dem vorhergesagten Bedarf, der Beschaffenheit und dem Typ des Spitzen-Belastungsbedarfs und der Reservekapazität und der prozentualen Verwendungen von Energiequellen-Beständen können in Echtzeit oder zu einem späteren Zeitpunkt, wie dies vom Verbraucher 16 gewünscht wird, auf eine ähnliche, hier oben beschriebene Weise über die Datenleitung 54 zum Netzknoten 50 des Steuerungsnetzwerks übertragen werden.
Der Netzknoten 50 des Steuerungsnetzwerks analysiert in Echtzeit oder zu einem späteren Zeitpunkt, wie dies von den Verbrauchern 16 gewünscht wird, über die Haupt-Netzwerk-Steuereinheit 48 den Zustand und die Anforderungen der Verbraucher und den Zustand der Energiequellen 52 und macht einen optimierten Algorithmus verfügbar, um den Bedarf der Verbraucher zu erfüllen, während er eine Verlagerung der Belastung des Werks, eine Planung für den Betrieb des Werkes, einen Ausfall/eine Wartung des Werkes jeweils zu dokumentierten, minimalen, akzeptablen Kosten für den Verbraucher verfügbar macht. Die Energiequellen 52 können den Zustand des Netzwerks abrufen und über die Datenleitung 56 durch oben beschriebene Einrichtungen Daten zu einem Verwaltungszentrum 58 übertragen, wo die Datenanalyse der Kapitalausnutzung, der Kosten und dergleichen durchgeführt und mittels des Netzknotens 50 des Steuerungsnetzwerks, der sowohl den Bedarf der Verbraucher 16 als auch die Versorgung der Quellen 52 auf optimierte Weise steuert, dynamisch zurückübertragen werden kann. An verschiedenen Positionen im Netzwerk kann eine Sicherheitssperre 60 vorhanden sein, um die Vertraulichkeit und einen privilegierten Strom des Datenaustausch zu den jeweiligen Verbrauchern 16, Quellen 52 und Verwaltungszentren 58 zu gewährleisten, wodurch die Sicherheit des Netzwerks aufrecht erhalten wird.
Unter Bezugnahme auf 5 zeigt diese die logischen Steuerungsschritte, die beim Betrieb des Systems als Ganzes wirksam sind, und in 6 die Steuerungsschleife einer speziellen Zelle, einer Untereinheit als logisches Blockdiagramm des Steuerungsprogramms einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems, wobei

P_MS: – Kompressor-Anfangsdruck
P_L: – Kompressor-Abschaltdruck
P_LL: – Niederdruck des Einlasses
P_MO: – Druck des vollen Tanks
ΔP: – Totband des Druckschalters
P_MM: – Maximal zulässiger Zellendruck und
L_L: – Minimal zulässiger Zellen-Flüssigkeitsfüllstand.

Ausführlicher zeigt 5 das logische Fließdiagramm des Steuerungsprogramms für den Betrieb. Bei der Inbetriebnahme des Werkes erzeugt die Zelle 10 Wasserstoffgas mit einem bestimmten Auslassdruck P_HO. Die Höhe dieses Drucks P_HO wird zur Modulation des Betriebs eines Aktivierungskompressors verwendet. Wenn P_HO niedriger als ein bestimmter Mindestdruck ist, der auf den Flüssigkeits-Füllstand in 10, P_LL, bezogen ist, wird ein Niederdruckalarm erzeugt und eine Sequenz zur Abschaltung des Werkes befolgt. Wenn der Auslassdruck P_HO größer als P_LL ist, wird ein weiterer Vergleich durchgeführt. Wenn der Auslassdruck P_HO größer als P_MS, der Mindest-Eingangsdruck zur Aktivierung des Kompressors, ist, beginnt Letzterer eine Aktivierungssequenz. Wenn der Auslassdruck niedriger als ein Mindestwert P_L ist, bleibt der Aktivierungskompressor bis zu demjenigen Zeitpunkt im Leerlauf (abgestoppt), an dem die Höhe von P_HO P_MS übersteigt, woraufhin der Betrieb des Kompressors beginnt.
Bei der Aktivierung des Kompressors wird das Wasserstoffgas in einer oder mehreren Stufen komprimiert, wodurch ein Auslassdruck P_C von Auslass des Kompressors erreicht wird. Wenn der Auslassdruck P_C einen Sicherheits-Grenzwert P_MO übersteigt, wird der Betrieb des Kompressors beendet. Wenn der Auslass P_C niedriger als ein erwünschtes Minimum, P_MO – ΔP, ist, läuft der Kompressor, um Wasserstoff zu liefern und zu fördern.
6 umfasst ein Blockdiagramm der Vorrichtung zum Wiederauffüllen mit Wasserstoff-Brennstoff, die allgemein als 600 veranschaulicht ist, zur Förderung von Wasserstoff- und/oder Sauerstoffgas mit einem minimalen erwünschten Druck. Die Vorrichtung 600 umfasst einen Gleichrichter 210 zur Umwandlung eines Wechselstromsignals in ein erwünschtes Gleichstromsignal-Ausgangssignal, eine Sammelschiene 212, (eine) Elektrolysezelle(n) 10, Einrichtungen zur Messung des Sauerstoffdrucks, 214, bzw. des Wasserstoffdrucks, 216, in den Leitungen 218 bzw. 220, Ventileinrichtungen zur Steuerung des Flusses von Sauerstoff 222 bzw. Wasserstoff 224 und eine Verfahrens-/Instrumenten-Steuereinheit 226, wodurch die gewünschte Funktionsweise der Elektrolysezelle(n) 10 mit geeigneten Abschaltalarmen 228 für das Werk gewährleistet ist.
6 umfasst auch ein Verfahrens-Fließdiagramm für den Zellenblock von 5. Bei der Inbetriebnahme des Werks etablierte der Gleichrichter 210 einen sicheren Zustand, indem er den Zustand des Werksalarms 228 hinsichtlich der Steuerungen des Drucks und des Füllstands überprüfte. Wenn der Alarm einen sicheren Zustand anzeigt, werden Strom und Spannung (Energie) über die Zellen-Sammelschiene 212 vom Gleichrichter 210 zur Elektrolysezelle 10 übertragen. Beim Anlegen einer geeigneten Strom-/Spannungsquelle erfolgt die Elektrolyse innerhalb der Elektrolysezelle(n) 10 mit einer resultierenden Zersetzung von Wasser zu den Produkten Wasserstoffgas und Sauerstoffgas. Das Sauerstoffgas wird durch die Leitung 218 transportiert, wobei die Sauerstoffdruckeinrichtung 214 den Sauerstoffdruck P_O ständig überwacht und den Sauerstoffdruck über die Modulation des Gegendruckventils 222 steuert. Auf vergleichbare Weise wird Wasserstoffgas durch die Leitung 220 transportiert, wobei die Einrichtung 216 den Wasserstoffdruck P_H ständig überwacht und den Wasserstoffdruck über das Steuerventil 224 steuert. Beim Betrieb der Elektrolysezelle(n) 10 werden der Anolyten-Füllstand L_O der Zelle auf der Sauerstoffseite und der Katholyten-Füllstand L_H auf der Wasserstoffseite über die P/I-Steuereinheit 226 erfasst, wodurch ein Steuerungssignal zum Ventil 224 erzeugt wird, wodurch die Versorgung mit Wasserstoff- und/oder Sauerstoffgas mit einem bestimmten gewünschten Druck erleichtert wird.
Jetzt unter Bezugnahme auf 7 umfassen die Verbraucher 716 ein Gebäude 717 mit wenigstens einer geographischen Zone 718, deren Vermietung zu Wohnzwecken erfolgen kann, wie bei einem Apartment, einer halb angeschlossenen, getrennten Wohnung und dergleichen, oder zu industriellen/kommerziellen Zwecken, wie ein Büro, ein Werk, eine Poststelle, eine Fabrik, ein Lagerhaus und dergleichen, und die einen Wasserstoffbedarf definieren. Ein solcher Verbraucher 716 kann seinen Bedarf (i) unter Verwendung einer Kreditkarte, (ii) unter Verwendung einer Chip-Karte oder (iii) unter Verwendung einer elektronischen, elektrischen oder drahtlosen Datenübertragung übertragen, wodurch ein Wasserstoffbedarf innerhalb der Zone 718 bei einer Zonen-Steuereinheit 720 registriert wird, die eine Einrichtung zur Steuerung von Zonendaten und zur Zonenversorgung definiert.
Beim Eingang des Bedarfs bestimmt die Zonen-Steuereinheit 720 die Beschaffenheit des Bedarfs hinsichtlich der angeforderten Wasserstoffmenge, der Zeit zur Förderung des Wasserstoffs, den Bedingungen, unter denen der Wasserstoff hinsichtlich der Temperatur, dem Druck, der Reinheit und dergleichen zu fördern ist, dem Endverwendungszweck des Wasserstoffs und der angeforderten Wasserstoff-Fördergeschwindigkeit. Eine solche anfängliche Definition dieses Wasserstoffbedarfs kann durch eine einzige oder eine Mehrzahl von Zonen-Steuereinheiten 720 erfolgen, die in einem Netzwerk, das als "Netzknoten", "Stern", "Ring" oder "Backbone" konfiguriert ist, wie in den 1A–1C veranschaulicht ist, so miteinander verbunden sind, dass eine wechselseitige Verbindung zwischen allen Steuereinheiten 720 und einer Steuereinheit 721 für die Einheit 717 über den Bus 722 ermöglicht wird, wie durch eine Einrichtung für Daten und zur Steuerung der Versorgung eines Bauwerks veranschaulicht wird.
Beim Eingang des Bedarfs durch die Steuereinheit 721 der Einheit vom Netzwerk der Zonen-Steuereinheiten 720 bestimmt die Steuereinheit 721 der Einheit die Verfügbarkeit aller Energieressourcen 12, die dem Gebäude 717 zur Verfügung stehen, wobei der Zustand von einer Netzwerk-Steuereinheit 14, mit der sie hinsichtlich der Höhe der verfügbaren Energie, der Beschaffenheit der verfügbaren Energie, der zeitlichen Verfügbarkeit der Energie, dem Typ der verfügbaren Energie, der Preiseinheit pro Energieinkrement wechselseitig verbunden ist, abgefragt wird, und vergleicht dies mit der Energie, die erforderlich ist, um den von der Einheit 717, 716 und der anschließenden Zone 718 angeforderten Wasserstoff zu erzeugen.
Beim Eingang des Bedarfs bestimmt die Netzwerk-Steuereinheit 14 weiterhin den Zustand aller Quellen 10 zur Erzeugung von Wasserstoff im Netzwerk. Anfangsprüfungen umfassen den gegenwärtigen Zustand der Wasserstoffquelle, die prozentuale Verwendung der Nennkapazität, die Nennkapazität zur Erzeugung von einer bekannten Wasserstoffmenge für eine bekannte Höhe des Energieverbrauchs und die Überwachung der Verfahrensparameter zur Aktivierung der Quelle(n) zur Erzeugung von Wasserstoff, der Verarbeitungsventile und der Steuereinheit 14 für den Zustand der elektrischen Schalter, initiiert dann die Aktivierungssequenz für die Quelle(n) 10 zur Erzeugung von Wasserstoff, um den Bedarf der Einheit 717 und der anschließenden Zone 718 in Abhängigkeit von der Verfügbarkeit der Energieressource(n) 12 zu den niedrigstmöglichen Kosten zu erfüllen.
Die Netzwerk-Steuereinheit 14 sichert eine Energiemenge der Energiequelle(n) 12 zu den am meisten bevorzugten Kosten für die Einheit 717 und aktualisiert die Steuereinheit 721 und die Zonen-Steuereinheit 720, wodurch das Strömen von Wasserstoff durch die Leitungen 724 zugelassen wird. Dann wird Energie von der Energiequelle 12 verbraucht, wodurch Wasserstoff mittels der Quelle(n) 10 zur Erzeugung von Wasserstoff- und von Sauerstoffgas erzeugt wird, die durch die Zonen 718 zur Einheit 717 gefördert werden.
Wasserstoff, der in der Leitung 724 zur Einheit 717 strömt, wird von der Steuereinheit 721 der Einheit überwacht, die weiterhin die Verteilung des Wasserstoffs innerhalb der Einheit 717 steuert. Wasserstoff kann so strömen, dass er zur späteren Verwendung durch eine Zone 718 in die Speichereinheit 726 gelangt, und kann durch die Leitung 728 zu einer Vorrichtung 730 zur direkten Konvertierung zur Konvertierung von Wasserstoff zu Elektrizität über eine Kraftstoffzelle und dergleichen (nicht dargestellt) für eine weitere zentrale Verteilung innerhalb der Einheit 717 strömen. Er kann weiterhin mittels einer Vorrichtung 732 zur indirekten Konvertierung wie einem Boiler, Ofen, Dampfgenerator, einer Turbine und dergleichen zur weiteren zentralen Verteilung innerhalb der Einheit 717 konvertiert werden und kann weiterhin über die Leitung 728 direkt zu einer Zone 718 geleitet werden.
Wasserstoff, der in der Leitung 728 zur Zone 718 strömt, wird weiterhin von der Steuereinheit 721 der Einheit, der Zonen-Steuereinheit 720 und der Zonen-Steuereinheit 734 über den Datenbus 736 überwacht, der weiterhin die Verteilung von Wasserstoff innerhalb der Zone 718 steuert. Wasserstoff innerhalb der Zone kann auch so strömen, dass er zur Konvertierung zu Elektrizität oder Wärme mittels eines Ofens, eines Herdes und dergleichen (nicht dargestellt) in eine Vorrichtung zur direkten Konvertierung, 738, oder zur indirekten Konvertierung, 740, innerhalb der Zone 718 gelangt.
In einer weiteren Ausführungsform wählt die Netzwerk-Steuereinheit 722 einen speziellen Typ der Energiequelle 12 zum Kauf von Elektrizität aus, die über die Leitungen 742, 724, 726 übertragen werden kann, so dass sie direkt zur Zone 718 gelangt, wo eine Konvertierung zu Wasserstoff in der Zone mittels einer Elektrolyseeinheit 744 zur Erzeugung von Wasserstoff innerhalb der geographischen Domänen der Zone 718 zur Verwendung durch oben aufgeführte Vorrichtungen zur direkten Konvertierung, 738, oder zur indirekten Konvertierung, 740, jeweils unter der Steuerung der Zonen-Steuereinheit 720 oder 734 erfolgt.
Jeder als falsch erkannte Zustand bei einem beliebigen oben aufgeführten Betriebsparameter oder hinsichtlich der Qualität/Reinheit der Produktgase führt dazu, dass die Netzwerk-Steuereinheit 14, die Steuereinheit 721 der Einheit und die Zonen-Steuereinheit 720 den Betrieb der Wasserstoffquelle(n) 10 und 744 sowie der Vorrichtungen 730, 732, 738, 740 zur Konvertierung von Wasserstoff ändert oder unterbricht, bis ein zweckmäßiger Zustand erreicht worden ist. Die Steuereinheiten 14, 720, 721 und 734 können auch dahingehend wirken, dass sie eine oder eine Mehrzahl von Quellen zur Erzeugung von Wasserstoff im Netzwerk so modulieren, dass der Bedarf der Einheit 717 und der Zoneneinheit 717 für die Zonen 718 derart erfüllt wird, dass der Wasserstoffbedarf der Verbraucher 716, 718 erfolgreich vollständig erfüllt wird, um die Mindestmenge an Wasserstoff den Verbrauchern 716, 718 zur minimalsten Fördergeschwindigkeit im niedrigsten spezifizierten Zeitraum zur minimalsten Reinheit bei den Mindestkosten zur Verfügung zu stellen, und plant gegebenenfalls den Wasserstoffbedarf.
Beim Erhalt einer Meldung von der Einheit 717 und den Zonen 718, dass ihre Anforderungen erfolgreich erfüllt wurden, instruieren die Steuereinheiten 14, 721 und 720 die Quellen 10, 744 zur Erzeugung von Wasserstoff dahingehend, den Betrieb einzustellen, und informieren die Energiequellen 12 über den geänderten Wechsel des Energiebedarfs und planen gegebenenfalls den Wasserstoffbedarf.
Obwohl diese Offenbarung bestimmte bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beschrieben und veranschaulicht hat, gilt als vereinbart, dass die Erfindung nicht auf diese speziellen Ausführungsformen beschränkt ist. Stattdessen umfasst die Erfindung alle Ausführungsformen, die eine funktionelle oder mechanische Äquivalenz spezieller Ausführungsformen und Merkmale darstellen, die beschrieben und veranschaulicht worden sind.

Claims

Energieverteilungsnetzwerk zum Liefern einer Menge an Wasserstoff, die (ein) Verbraucher von (einer) Elektrolyseeinrichtung(en) benötigt (benötigen), mit: a) einer Elektroenergiequelle (12); b) Wasserstoff-Brennstofferzeugungs-Elektrolyseeinrichtungen (10); c) mit den Wasserstoff-Brennstofferzeugungs-Elektrolyseeinrichtungen verbundene Wasserstoff-Brennstoff-Verbrauchereinrichtungen (16, 716); und d) einem Controller (14) mit Computer-Verarbeitungseinrichtungen zum Empfangen und Verarbeiten von Steuereingangssignalen, die auf den Wasserstoffbedarf der Wasserstoff-Brennstoff-Verbrauchereinrichtungen bezogene Daten enthalten, wobei der Controller zum Steuern der Erzeugung von Wasserstoff mindestens teilweise anhand der Steuereingangssignale mit den Wasserstoff-Brennstofferzeugungs-Elektrolyseeinrichtungen in Wirkverbindung steht.
Netzwerk, wie in Anspruch 1 definiert, bei dem die Steuereingangssignale Daten bezüglich des Typs der Elektroenergiequelle enthalten, die zur Verwendung durch die Wasserstoff-Brennstofferzeugungs-Elektrolyseeinrichtungen zur Verfügung steht.
Netzwerk, wie in einem der Ansprüche 1 und 2 definiert, bei dem die Steuereingangssignale Daten bezüglich der Menge an Elektroenergie enthalten, die zur Verwendung durch die Wasserstoffbrennstofferzeugungselektrolyseeinrichtungen zur Verfügung steht.
Netzwerk, wie in einem der Ansprüche 1–3 definiert, bei dem die Steuereingangssignale Daten bezüglich der Zeit enthalten, zu der Elektroenergie zur Verwendung durch die Wasserstoff-Brennstofferzeugungs-Elektrolyseeinrichtungen zur Verfügung steht.
Netzwerk, wie in einem der Ansprüche 1–4 definiert, bei dem die Steuereingangssignale Daten bezüglich des Betriebszustands der Wasserstoff-Brennstofferzeugungs-Elektrolyseeinrichtungen enthalten.
Netzwerk, wie in einem der Ansprüche 1–5 definiert, bei dem die Steuereingangssignale Daten bezüglich des Preises der von der Elektroenergiequelle zur Verfügung gestellten Elektroenergie enthalten.
Netzwerk, wie in einem der Ansprüche 1–6 definiert, ferner mit: (i) einer Komprimiereinrichtung (26) zum Komprimieren von dem durch die Wasserstoff-Brennstofferzeugungs-Elektrolyseeinrichtungen erzeugten Wasserstoff auf einen gewünschten Auslassdruck; und (ii) Einrichtungen (30) zum Zuführen des komprimierten Wasserstoffs zu den Wasserstoff-Brennstoff-Verbrauchereinrichtungen.
Netzwerk, wie in einem der Ansprüche 1–7 definiert, ferner mit Einrichtungen (730, 732) zum Konvertieren von Wasserstoff in Elektroenergie, wobei die Wasserstoff-Konvertiereinrichtungen zum Aufnehmen von Wasserstoff von den Wasserstoff-Brennstoff-Verbrauchereinrichtungen operativ verbunden sind.
Netzwerk, wie in Anspruch 8 definiert, bei dem mindestens ein Teil der von den Wasserstoff-Konvertiereinrichtungen erzeugten Elektroenergie an ein Elektroenergienetz verteilt wird.
Netzwerk, wie in Anspruch 1–9 definiert, ferner mit Einrichtungen (732) zum Konvertieren von Wasserstoff in Wärmeenergie, wobei die Konvertiereinrichtungen zum Aufnehmen von Wasserstoff von den Wasserstoff-Brennstoff-Verbrauchereinrichtungen operativ verbunden sind.
Netzwerk, wie in einem der Ansprüche 1–10 definiert, bei dem Iteration und algorithmische Behandlung von Echtzeitdaten und Speicherdaten von dem Controller in Echtzeit durchgeführt werden, wenn der Controller den Wasserstoffproduktionsprozess steuert.
Netzwerk, wie in einem der Ansprüche 1–11 definiert, bei dem die Produktion von Wasserstoff von dem Controller moduliert wird.
Netzwerk, wie in einem der Ansprüche 1–12 definiert, bei dem mehrere Wasserstoff-Brennstofferzeugungs-Elektrolyseeinrichtungen über den Controller mit dem Netzwerk gekoppelt sind.
Netzwerk, wie in einem der Ansprüche 1–13 definiert, ferner mit Einrichtungen (30) zum Zuführen von durch die Wasserstoff-Brennstofferzeugungs-Elektrolyseeinrichtungen erzeugtem Wasserstoff zu einem wasserstoffbetriebenem Fahrzeug.
Netzwerk, wie in einem der Ansprüche 1–14 definiert, bei dem die Steuereingangssignale Speicherdaten enthalten.
Netzwerk, wie in einem der vorhergehenden Ansprüche definiert, bei dem die Elektroenergiequelle (10) ein Elektroenergienetz aufweist.
Netzwerk, wie in Anspruch 8 oder 9 definiert, bei der die Wasserstoff-Konvertiereinrichtung eine Brennstoffzelle (730) aufweist.
Netzwerk, wie in Anspruch 10 definiert, bei dem die Wasserstoff-Konvertiereinrichtung einen Kessel (732) aufweist.
Netzwerk, wie in Anspruch 10 definiert, bei dem die Wasserstoff-Konvertiereinrichtung einen Ofen (732) aufweist.
Netzwerk, wie in einem der vorhergehenden Ansprüche definiert, bei dem die Wasserstoff-Brennstoff-Verbrauchereinrichtung (16) Wasserstoff-Lagereinrichtungen aufweist.