Beschreibung

Verfahren zum Bereitstellen von Erdgas

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bereitstellen von Erdgas, insbesondere von für die Betankung von Fahrzeugen verwendetem Erdgas.

Ferner betrifft die Erfindung Erdgas, insbesondere von für die Betankung von Fahrzeugen verwendetem Erdgas.

Erdgas-Fahrzeuge und -Tankstellen sind zwischenzeitlich Stand der Technik. Die Speicherung des Erdgases an Bord der Erdgas-Fahrzeuge erfolgt im Regelfall in Hochdruck-Speicherbehältern. Dem zu tankenden Erdgas wird bisher lediglich ein Duftstoff beigemengt, der es ermöglicht, entstandene Gaslecks schnell und einfach zu detektieren.

Erdgas ist ein Naturprodukt und weist aus diesem Grund eine relativ hohe Kontamination mit Wasser auf. Aus diesem Grund wird bisher mittels geeigneter Trockner - beispielsweise mittels Molsieb-Adsorber - versucht, das Erdgas soweit als möglich zu trocknen. Nichtsdestotrotz verbleibt jedoch eine Restmenge Wasser im Erdgas. Aufgrund des Umstandes, dass Erdgas einen relativ großen Joule-Thomson- Effekt aufweist, kommt es während des Entspannens des Erdgasstromes beim Betanken zu einer Abkühlung des Erdgases auf ca. - 60 ⁰ C. Dies hat zur Folge, dass das noch im Erdgas enthaltene Wasser ausfällt. Das Wasser reagiert nun mit dem im Erdgas vorhandenen Methan und bildet den Feststoff Methanhydrid. Dieser führt zu Verlegungen an Filtern und zu einem erhöhten Wartungsaufwand an den Ventilen von Verbrennungsmotoren, da deren Dichtflächen durch die erwähnten Methanhydridverunreinigungen beschädigt werden.

Insbesondere bei mit Erdgas betriebenen Verbrennungsmotoren besteht zudem das Problem, dass der Zünddruck im Verbrennungsmotor variiert. Liegt er im Regelfall bei etwa 70 bar, kommt es bei der Verwendung von Erdgas zu Schwankungen von +/- 20 bar. Auch dieser Effekt wird dadurch verursacht, dass Erdgas kein reines Produkt ist, insbesondere die Zusammensetzung seiner C ₆₊ -Komponenten variiert. Die verwendeten Einspritzanlagen der Verbrennungsmotoren dosieren das Erdgas

volumetrisch (Einspritzdosierung). Aufgrund der wechselnden Zusammensetzung des verwendeten Erdgases, speziell der in ihm enthaltenen C ₆₊ -Komponenten, variiert folglich die nötige Zündenergie des Erdgasgemisches. Diese Variation der Zündenergie wiederum bewirkt ein zeitlich versetztes Durchzünden des Gasgemisches. Bedingt durch die Kolbenbewegung kommt es dadurch zu

Zünddruckschwankungen von +/- 20 bar. Die Einstellung eines mit Erdgas betriebenen Verbrennungsmotors auf den optimalen Betriebspunkt ist somit nur schwer möglich. Von Nachteil bei der vorbeschriebenen Schwankung des Zünddruckes ist insbesondere das daraus resultierende erhöhte Verschleißverhalten des Verbrennungsmotors.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein gattungsgemäßes Verfahren zum Bereitstellen von Erdgas, insbesondere von für die Betankung von Fahrzeugen verwendetem Erdgas, anzugeben. Des Weiteren liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Erdgas, das insbesondere für die Betankung von Fahrzeugen geeignet ist, anzugeben.

Verfahrensseitig wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass dem Erdgas wenigstens eine Komponente, die eine gefrierpunkterniedrigende und/oder zünddruckstabilisierende Wirkung aufweist, beigemischt wird.

Das erfindungsgemäße Erdgas zeichnet sich dadurch aus, dass ihm wenigstens eine Komponente, die eine gefrierpunkterniedrigende und/oder zünddruckstabilisierende Wirkung aufweist, beigemischt ist.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Bereitstellen von Erdgas sowie des erfindungsgemäßen Erdgases, die Gegenstände der abhängigen Patentansprüche darstellen, sind dadurch gekennzeichnet, dass

- dem Erdgas Methanol, Ethanol oder ein Gemisch aus Methanol und Ethanol beigemischt wird,

die beigemischte(n) Komponente(n) mit einem Gehalt zwischen 1 und 1000 ppm, vorzugsweise zwischen 5 und 500 ppm im Erdgas vorliegen und

die Beimischung der Komponente(n) zu dem Erdgas vor der Betankung und/oder nach der Betankung des Fahrzeuges erfolgt.

Neben den gewünschten Eigenschaften gefrierpunkterniedrigend und/oder zünddruckstabilisierend ist bei der bzw. den verwendeten Komponenten darauf zu achten, dass sie keinen negativen Einfluss auf das Erdgas bzw. den Verbraucher, dem das Erdgas zugeführt wird, aufweisen.

Es hat sich gezeigt, dass insbesondere Methanol, Ethanol oder Gemische aus Methanol und Ethanol als dem Erdgas beizumischende Komponenten geeignet sind. Da die Wasser(rest)menge im Erdgas vergleichsweise gering ist, ist es im Regelfall ausreichend, wenn die beigemischten Komponenten in einem Gehalt zwischen 1 und 1000 ppm, vorzugsweise zwischen 5 und 500 ppm im Erdgas vorliegen. Grundsätzlich können jedoch auch andere Komponenten, die den Bedingungen "gefrierpunkterniedrigend" und/oder "zünddruckstabilisierend" genügen oder Gemische aus derartigen Komponenten dem Erdgas beigemischt werden.

Grundsätzlich kann die Beimischung der Komponenten zu dem Erdgas vor der Betankung und/oder nach der Betankung eines Fahrzeuges erfolgen. Am zweckmäßigsten dürfte es sein, die gewünschten Komponente(n) bereits in den

Erdgasstrom, mit dem die Erdgas-Tankstelle beliefert wird, beizumischen. Denkbar ist darüber hinaus auch, dass die Beimischung der gewünschten Komponenten zu dem Erdgas erst unmittelbar in der Erdgas-Tankstelle erfolgt. Diese Variante wird insbesondere dann von Vorteil sein, wenn die Versorgung der Erdgas-Tankstelle mit Erdgas aus einem herkömmlichen (städtischen) Erdgas-Netz erfolgt. Alternativ oder ergänzend kann auch eine Beimischung der Komponenten an Bord eines mit Erdgas betankten bzw. betriebenen Fahrzeuges realisiert werden. Dies setzt jedoch voraus, dass das Fahrzeug selbst eine Speichervorrichtung für die beizumischende(n) Komponente(n) aufweist.

Die erfindungsgemäße Verwendung wenigstens einer dem Erdgas beigemischten Komponente, die eine gefrierpunkterniedrigende Wirkung aufweist, hat nunmehr den Vorteil, dass das im Erdgas (noch) enthaltene Wasser auch bei tiefen Temperaturen nicht gefriert bzw. ausfällt. Des Weiteren wird die unerwünschte Bildung von Methanhydrid verhindert. Sämtliche Anlagenteile und Armaturen einer Erdgas-

Tankstelle, die bei tiefen Temperaturen betrieben werden müssen, beispielsweise Befüllventile, Absperrventile, Kühlanlagen, Filter, etc., können somit nicht mehr einfrieren bzw. verlegt werden.

Auch an den Druckreglern und Drosselstellen führt die bei der Entspannung des Erdgases entstehende Kälte nun nicht mehr zu einem sog. innerlichen Zufrieren des Druckreglers bzw. der Drosselstelle. Die bisher gegebenenfalls vorzusehenden Zusatzheizungen können entfallen.

Aufgrund der zünddruckstabilisierenden Wirkung der beigemischten Komponente(n) verringert sich die Wartungsintensität von Erdgas-Fahrzeugen, da der Zünddruck nicht mehr wie bisher um bis zu 40 bar schwankt.

Demgegenüber stehen vergleichsweise geringe zusätzliche Investitionskosten, die jedoch durch die mit der Beimischung einer oder mehrerer Komponenten zu dem Erdgas erreichten Vorteile in vergleichsweise kurzer Zeit kompensiert werden.