EP3789474A1 - Emission-free devices and method for carrying out mechanical work and for generating electrical and thermal energy - Google Patents

Emission-free devices and method for carrying out mechanical work and for generating electrical and thermal energy Download PDF

Info

Publication number
EP3789474A1
EP3789474A1 EP20181575.0A EP20181575A EP3789474A1 EP 3789474 A1 EP3789474 A1 EP 3789474A1 EP 20181575 A EP20181575 A EP 20181575A EP 3789474 A1 EP3789474 A1 EP 3789474A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
stage
gas
combustion chamber
oxygen
water
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP20181575.0A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Mikael Rüdlinger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Rv Lizenz AG
Original Assignee
Rv Lizenz AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from EP10151481.8A external-priority patent/EP2348254B1/en
Priority claimed from EP10151473A external-priority patent/EP2348253A1/en
Priority claimed from EP10154449A external-priority patent/EP2325287A1/en
Application filed by Rv Lizenz AG filed Critical Rv Lizenz AG
Publication of EP3789474A1 publication Critical patent/EP3789474A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23JREMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J15/00Arrangements of devices for treating smoke or fumes
    • F23J15/006Layout of treatment plant
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/46Gasification of granular or pulverulent flues in suspension
    • C10J3/48Apparatus; Plants
    • C10J3/485Entrained flow gasifiers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/58Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels combined with pre-distillation of the fuel
    • C10J3/60Processes
    • C10J3/64Processes with decomposition of the distillation products
    • C10J3/66Processes with decomposition of the distillation products by introducing them into the gasification zone
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10KPURIFYING OR MODIFYING THE CHEMICAL COMPOSITION OF COMBUSTIBLE GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE
    • C10K1/00Purifying combustible gases containing carbon monoxide
    • C10K1/04Purifying combustible gases containing carbon monoxide by cooling to condense non-gaseous materials
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M25/00Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture
    • F02M25/022Adding fuel and water emulsion, water or steam
    • F02M25/025Adding water
    • F02M25/03Adding water into the cylinder or the pre-combustion chamber
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00Details of gasification processes
    • C10J2300/09Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
    • C10J2300/0953Gasifying agents
    • C10J2300/0969Carbon dioxide

Definitions

  • the invention relates to devices and methods for performing mechanical work and for generating electrical and thermal energy, and systems for supplying fuel to mobile and stationary devices.
  • the energy required for operation is obtained from the oxidation of carbon-containing operating materials to an exhaust gas consisting essentially of carbon dioxide and water.
  • a device for compressing and / or condensing the exhaust gas is provided.
  • a memory is used to hold the compressed and / or condensed exhaust gas.
  • a heat exchanger for cooling the exhaust gas flow Before and / or after the device for compressing and / or condensing the exhaust gas, a heat exchanger for cooling the exhaust gas flow can be provided.
  • Oxygen-enriched air preferably with an oxygen content of> 95%, or pure oxygen is advantageously used as the oxidizing agent. Such a method is advantageously carried out with a device according to the invention.
  • a method according to the invention is advantageously carried out with a fuel cell or a heat engine or a heating device.
  • At least some of the exhaust gases are used in a method for the thermal-chemical utilization of carbon-containing starting materials in which the carbon-containing starting materials are pyrolyzed in a first stage, with pyrolysis coke and pyrolysis gas being produced.
  • the pyrolysis coke from the first stage is gasified, whereby synthesis gas is produced, and slag and other residues remain and are removed.
  • the synthesis gas from the second stage is converted into operating materials; with excess reflux gas from the third stage being passed into the first stage and / or the second stage.
  • the three stages form a closed circuit.
  • the exhaust gases are fed into the first stage and / or the second stage and / or the third stage.
  • a device 1 according to the invention for performing mechanical work and / or for generating electrical or thermal energy the energy required for operation is obtained from the oxidation of carbon-containing operating materials to form an exhaust gas.
  • the exhaust gases produced during the oxidation reaction are compressed and / or condensed and collected in a storage tank.
  • the chemical energy is used thermo-chemically or electrochemical.
  • Such method devices 1 according to the invention have a closed circuit, that is to say that emissions into the atmosphere arise.
  • sulfur and phosphorus can also be present in the operating materials for a device according to the invention, depending on the level of quality.
  • the sulfur can react to form sulfur dioxide and sulfur trioxide, which in turn reacts with the water to form sulphurous acid and sulfuric acid.
  • These corrosive pollutants can be condensed out together with the water, separated and disposed of. The same applies to phosphorus-containing pollutants and any fine dust particles that may arise.
  • FIG Figure 5 A vehicle 3 driven by a device 1 according to the invention is shown in FIG Figure 5 shown schematically, as an example of a mobile machine 3 according to the invention.
  • a device 1 according to the invention designed as an internal combustion engine is either used directly as a drive unit or, alternatively, is operated constantly at an ideal speed range, with a generator generating electricity for an electrical drive unit. If the device 1 according to the invention is designed as a fuel cell system, an electric motor also serves as the drive unit.
  • FIG. 5 A possible embodiment of a closed circuit for the fuel supply of such a vehicle 3 according to the invention is shown.
  • the vehicle 3 is loaded with liquid or gaseous fuel 20 and with compressed oxygen 22 at an appropriately equipped refueling system 41, as well as with compressed oxygen 22 24 discharged into a corresponding gas storage tank of the refueling system 41.
  • FIG. 6 shows a possible embodiment of such a supply network for carrying out a supply method according to the invention.
  • the system has two ring-shaped networks.
  • a first supply network 51 is from a production plant 6 gaseous or liquid fuel 20 fed in with a closed circuit.
  • Various refueling systems 41 obtain the gaseous fuels from this network 51.
  • a first intermediate storage device 81 and a power plant 43 are also connected to the network 51, in which by means of a device according to the invention such as for example Figure 4A shown a power generator is operated.

Abstract

Bei einem Verfahren zur Verrichtung mechanischer Arbeit mit einer Verbrennungskraftmaschine, beispielsweise einem Kolbenmotor oder einer Turbine, wird die zum Betrieb notwendige Energie aus der Oxidation von kohlenstoffhaltigen Betriebsstoffen (20) zu einem Abgas (21) im Wesentlichen bestehend aus Kohlendioxid (24) und Wasser (23) bezogen, indem in mindestens einer Brennkammer (11) der Verbrennungskraftmaschine Betriebsstoff mit sauerstoffangereicherter Luft oder reinem Sauerstoff (22) verbrannt wird, und der entstehende Gasdruck bzw. das entstehende Gasvolumen in mechanische Arbeit umgesetzt wird. Dabei wird Sauerstoff in die mindestens eine Brennkammer zugeführt (16); Wasser (25) direkt in die mindestens eine Brennkammer eingebracht (17); und das bei der Oxidationsreaktion entstehende Abgas (21) nach dem Austritt (12) aus der mindestens einen Brennkammer verdichtet und/oder kondensiert und in einem Speicher (15) aufgefangen.In a method for performing mechanical work with an internal combustion engine, for example a piston engine or a turbine, the energy required for operation from the oxidation of carbon-containing operating materials (20) to an exhaust gas (21) essentially consisting of carbon dioxide (24) and water ( 23) by burning fuel with oxygen-enriched air or pure oxygen (22) in at least one combustion chamber (11) of the internal combustion engine, and converting the gas pressure or volume of gas that arises into mechanical work. Oxygen is fed into the at least one combustion chamber (16); Water (25) introduced (17) directly into the at least one combustion chamber; and the exhaust gas (21) resulting from the oxidation reaction is compressed and / or condensed after the exit (12) from the at least one combustion chamber and collected in a storage unit (15).

Description

Technisches GebietTechnical area

Die Erfindung betrifft Vorrichtungen und Verfahren zur Verrichtung mechanischer Arbeit und zur Erzeugung von elektrischer und thermischer Energie, und Systeme zur Betriebsstoff-Versorgung von mobilen und stationären Vorrichtungen.The invention relates to devices and methods for performing mechanical work and for generating electrical and thermal energy, and systems for supplying fuel to mobile and stationary devices.

Stand der TechnikState of the art

Im Zuge der laufend zunehmenden Mobilität und der damit einher gehenden Umweltbelastung besteht seit längerem Bedarf an Antriebsvorrichtungen, insbesondere Verbrennungsmotoren, mit verringertem Ausstoss von Schadstoffen wie beispielsweise Stickoxiden, Kohlenmonoxid und flüchtigen organischen Verbindungen. Zu diesem Zweck wurden zum einen Anstrengungen unternommen, die Abgase von Schadstoffen zu reinigen, beispielsweise mit Filtern und Katalysatoren, und zum anderen die Bildung dieser Schadstoffe zu reduzieren.In the course of constantly increasing mobility and the associated environmental pollution, there has been a need for drive devices, in particular internal combustion engines, with reduced emissions of pollutants such as nitrogen oxides, carbon monoxide and volatile organic compounds for a long time. For this purpose, efforts have been made on the one hand to clean the exhaust gases of pollutants, for example with filters and catalytic converters, and on the other hand to reduce the formation of these pollutants.

Bei Verwendung kohlenwasserstoffbasierter Treibstoffe wie beispielsweise Benzin, Diesel oder Erdgas ist Kohlendioxid ein unvermeidliches Endprodukt des Verbrennungsvorgangs. Schon länger ist nun bekannt, dass Kohlendioxid sehr negative Auswirkungen auf das Klimagleichgewicht der Erde hat und stark zur menschengemachten Klimaerwärmung beiträgt. Die Vermeidung von Kohlendioxidemissionen ist daher sehr wünschenswert.When using hydrocarbon-based fuels such as gasoline, diesel or natural gas, carbon dioxide is an inevitable end product of the combustion process. It has long been known that carbon dioxide has a very negative impact on the earth's climate equilibrium and that it contributes significantly to man-made global warming. Avoiding carbon dioxide emissions is therefore very desirable.

In der Regel ist ein Herausfiltern von Kohlendioxid aus Verbrennungsabgasen mit vernünftigem energetischem Aufwand nur schwer möglich. Für den grossindustriellen Massstab werden Systeme gestestet, in welchen das Kohlendioxid beispielsweise in amin-basierten Lösungsmitteln aufgefangen wird. Solche Systeme sind jedoch aufwendig und kompliziert, und für kleinere Anlagen nicht praktikabel. Zur Verringerung der Kohlendioxidemissionen werden weiter Verbrennungsmotoren mit geringerem Treibstoffverbrauch und damit auch geringerem Kohlendioxidausstoss entwickelt, oder es werden kohlendioxidneutrale biomassenbasierte Treibstoffe verwendet.As a rule, it is difficult to filter out carbon dioxide from combustion exhaust gases with reasonable energy expenditure. For the large industrial scale Systems tested in which the carbon dioxide is captured, for example in amine-based solvents. However, such systems are expensive and complicated, and not practical for smaller systems. To reduce carbon dioxide emissions, combustion engines with lower fuel consumption and thus also lower carbon dioxide emissions are being developed, or carbon dioxide-neutral biomass-based fuels are used.

Elektrisch betriebene Fahrzeuge sind zumindest lokal absolut emissionsfrei. Jedoch sind die heute zur Verfügung stehenden Akkumulatorsysteme immer noch sehr schwer, beziehungsweise die Energiedichte zu gering, was die erreichbare maximale Reichweite beschränkt. Zudem sind batteriebetrieben Fahrzeuge mit Bezug auf die Wiederaufladzeit bzw. Betankzeit weiterhin Fahrzeugen mit chemischen Treibstoffen unterlegen.Electrically powered vehicles are absolutely emission-free, at least locally. However, the battery systems available today are still very heavy, or the energy density is too low, which limits the maximum range that can be achieved. In addition, battery-powered vehicles are still inferior to vehicles with chemical fuels in terms of recharge time and refueling time.

Alternativ wurden zur Gewinnung von elektrischer Energie zum Betrieb elektrisch angetriebener Fahrzeuge Brennstoffzellensysteme entwickelt. In diesen Brennstoffzellensystemen wird aus kohlenwasserstoffbasierten Treibstoffen und Luftsauerstoff elektrochemisch Strom erzeugt wird. Auch hier jedoch resultiert als Reaktionsprodukt Kohlendioxid.Alternatively, fuel cell systems have been developed to generate electrical energy for the operation of electrically powered vehicles. In these fuel cell systems, electricity is generated electrochemically from hydrocarbon-based fuels and atmospheric oxygen. Here too, however, the reaction product is carbon dioxide.

Mit der Verwendung von Wasserstoff als Treibstoff für Verbrennungsmotoren oder Brennstoffzellen kann die Emission von Kohlendioxid vermieden werden. Wasserstoff weist jedoch eine geringere Energiedichte auf als kohlenstoffbasierte flüssige Treibstoffe, und stellt auch bei der Produktion und der Lagerung spezielle Probleme.By using hydrogen as a fuel for internal combustion engines or fuel cells, the emission of carbon dioxide can be avoided. However, hydrogen has a lower energy density than carbon-based liquid fuels and also poses special problems in production and storage.

Für Verbrennungskraftmaschinen gibt es im Stand der Technik eine Vielzahl von seit Jahren etablierten Technologien. Anstatt völlig neue Technologien entwickeln zu müssen, wäre es wünschenswert, diese bestehenden Technologien so modifizieren zu können, dass der Ausstoss von Kohlendioxid reduziert oder vermieden wird.For internal combustion engines, the state of the art has a large number of technologies that have been established for years. Instead of having to develop completely new technologies, it would be desirable to be able to modify these existing technologies in such a way that carbon dioxide emissions are reduced or avoided.

Aufgabe der ErfindungObject of the invention

Aufgabe der Erfindung ist es, Vorrichtungen und Verfahren zur Verrichtung mechanischer Arbeit und/oder zur Erzeugung elektrischer und/oder thermischer Energie zur Verfügung zu stellen, welche die oben erwähnten und andere Nachteile nicht aufweisen. Insbesondere soll eine solche Vorrichtung beziehungsweise ein solches Verfahren stark reduzierte Emissionen oder gar keine Emissionen aufweisen.The object of the invention is to provide devices and methods for performing mechanical work and / or for generating electrical and / or thermal energy which do not have the above-mentioned and other disadvantages. In particular, such a device or such a method should have greatly reduced emissions or no emissions at all.

Eine andere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, welche es erlauben, anfallendes Kohlendioxid und andere Emissionen effizient aufzufangen und für eine weitere Verwendung, eine Endlagerung oder eine Wiederverwertung zu speichern.Another object of the invention is to provide an apparatus and a method which allow accumulating carbon dioxide and other emissions to be efficiently captured and to be stored for further use, final storage or recycling.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, welche mit einem geschlossenen Kreislauf betrieben werden können.Another object of the invention is to provide an apparatus and a method which can be operated with a closed circuit.

Diese und weitere Aufgaben werden gelöst durch eine erfindungsgemässe Vorrichtung, Geräte, Maschinen und Anlagen, die mit solchen Vorrichtungen betrieben werden, insbesondere mobile und stationäre Maschinen und Anlagen, ein erfindungsgemässes Verfahren zur zur Verrichtung mechanischer Arbeit und/oder zur Erzeugung elektrischer und/oder thermischer Energie, eine erfindungsgemässe Betankungsanlage, ein System zur Betriebsstoff-Versorgung von mobilen und statischen Maschinen und Anlagen, sowie ein erfindungsgemässes Verfahren zur Versorgung eines oder mehrerer Abnehmer mit Betriebstoff, gemäss den unabhängigen Ansprüchen. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen gegeben.These and other objects are achieved by a device according to the invention, devices, machines and systems that are operated with such devices, in particular mobile and stationary machines and systems, a method according to the invention for performing mechanical work and / or for generating electrical and / or thermal work Energy, a refueling system according to the invention, a system for supplying fuel to mobile and static machines and systems, and a method according to the invention for supplying one or more consumers with fuel, according to the independent claims. Further advantageous embodiments are given in the dependent claims.

Darstellung der ErfindungPresentation of the invention

Bei einer erfindungsgemässen Vorrichtung zur Verrichtung mechanischer Arbeit und/oder zur Erzeugung von elektrischer oder thermischer Energie wird die zum Betrieb notwendige Energie aus der Oxidation von kohlenstoffhaltigen Betriebsstoffen zu einem Abgas im wesentlichen bestehend aus Kohlendioxid und Wasser bezogen. Eine Vorrichtung zur Verdichtung und/oder Kondensation des Abgases ist vorgesehen. Ein Speicher dient zur Aufnahme des verdichteten und/oder kondensierten Abgases.In a device according to the invention for performing mechanical work and / or for generating electrical or thermal energy, the energy required for operation is obtained from the oxidation of carbon-containing operating materials to an exhaust gas consisting essentially of carbon dioxide and water. A device for compressing and / or condensing the exhaust gas is provided. A memory is used to hold the compressed and / or condensed exhaust gas.

Eine solche erfindungsgemässe Vorrichtung ist mit sauerstoffangereicherter Luft, vorzugsweise mit einem Sauerstoffanteil von > 95%, und/oder mit reinem Sauerstoff als Oxidationsmittel betreibbar.Such a device according to the invention can be operated with oxygen-enriched air, preferably with an oxygen content of> 95%, and / or with pure oxygen as the oxidizing agent.

Vor und/oder nach der Vorrichtung zur Verdichtung und/oder Kondensation des Abgases kann ein Wärmetauscher zur Abkühlung des Abgasstromes vorgesehen sein.Before and / or after the device for compressing and / or condensing the exhaust gas, a heat exchanger for cooling the exhaust gas flow can be provided.

Eine andere Ausführungsform einer erfindungsgemässen Vorrichtung weist eine Vorrichtung zur Kondensation und/oder Abscheidung von Wasser aus dem Abgas auf.Another embodiment of a device according to the invention has a device for condensing and / or separating water from the exhaust gas.

Eine erfindungsgemässe Vorrichtung kann als Brennstoffzelle, als Wärmekraftmaschine, beispielsweise als Kolbenmotor oder Turbine, oder als Heizvorrichtung ausgestaltet sein.A device according to the invention can be designed as a fuel cell, as a heat engine, for example as a piston engine or turbine, or as a heating device.

Eine als Wärmekraftmaschine ausgestaltete Ausführungsform einer erfindungsgemässen Vorrichtung ist vorteilhaft eine Verbrennungskraftmaschine, mit mindestens einer Brennkammer zur Verbrennung von Betriebsstoff mit sauerstoffangereicherter Luft oder reinem Sauerstoff, mit Mitteln zur Umsetzung des entstehenden Gasdrucks bzw. Gasvolumens in mechanische Arbeit, mit einer Zufuhrvorrichtung zum Einbringen von Sauerstoff in die Brennkammer, und mit einer Austrittsvorrichtung zur Entfernung der Abgase aus der Brennkammer. Stromabwärts von der Austrittsvorrichtung sind ein Verdichter zur Verdichtung der Abgase und/oder eine Kondensationsvorrichtung zur teilweisen Kondensation der Abgase vorgesehen.An embodiment of a device according to the invention designed as a heat engine is advantageously an internal combustion engine, with at least one combustion chamber for the combustion of operating material with oxygen-enriched air or pure oxygen, with means for converting the resulting gas pressure or gas volume into mechanical work, with a supply device for introducing oxygen into the combustion chamber, and with an outlet device for removing the exhaust gases from the combustion chamber. Downstream of the outlet device are a compressor for compressing the Exhaust gases and / or a condensation device for partial condensation of the exhaust gases is provided.

Eine weitere Variante einer solchen erfindungsgemässen Vorrichtung weist eine Zufuhrvorrichtung zum Einbringen von Wasser in die Brennkammer und/oder in den Abgasstrom nach dem Austritt aus der Brennkammer auf.A further variant of such a device according to the invention has a feed device for introducing water into the combustion chamber and / or into the exhaust gas flow after it emerges from the combustion chamber.

Eine als Heizvorrichtung ausgestaltete Ausführungsform einer erfindungsgemässen Vorrichtung weist mindestens eine Brennkammer zur Verbrennung von Betriebsstoff mit sauerstoffangereicherter Luft oder reinem Sauerstoff, Mittel zur Übertragung der entstehenden thermischen Energie auf ein fluides Wärmetransportmedium, eine Zufuhrvorrichtung zum Einbringen von Sauerstoff in die Brennkammer, und eine Austrittsvorrichtung zur Entfernung der Abgase aus der Brennkammer auf. Stromabwärts von der Austrittsvorrichtung sind ein Verdichter zur Verdichtung der Abgase und/oder eine Kondensationsvorrichtung zur teilweisen Kondensation der Abgase vorgesehen.An embodiment of a device according to the invention designed as a heating device has at least one combustion chamber for the combustion of fuel with oxygen-enriched air or pure oxygen, means for transferring the resulting thermal energy to a fluid heat transport medium, a supply device for introducing oxygen into the combustion chamber, and an outlet device for removal the exhaust gases from the combustion chamber. Downstream of the outlet device, a compressor for compressing the exhaust gases and / or a condensation device for partial condensation of the exhaust gases are provided.

Eine erfindungsgemässe Maschine, insbesondere eine mobile oder stationäre Maschine, und erfindungsgemässe Vorrichtung oder Anlage zum Heizen von Gebäuden, insbesondere eine Heizzentrale, umfasst eine solche erfindungsgemässe Vorrichtung.A machine according to the invention, in particular a mobile or stationary machine, and device or system according to the invention for heating buildings, in particular a heating center, comprises such a device according to the invention.

Eine erfindungsgemässe Betankungsanlage zur Betankung einer mobilen Maschine oder Anlage mit einer erfindungsgemässen Vorrichtung mit gasförmigen oder flüssigen Betriebstoffen weist Mittel zur Entnahme von verdichteten Gasen, insbesondere Kohlendioxid, aus einem Speicher der mobilen Maschine auf.A refueling system according to the invention for refueling a mobile machine or system with a device according to the invention with gaseous or liquid fuels has means for withdrawing compressed gases, in particular carbon dioxide, from a reservoir of the mobile machine.

Vorteilhaft weist eine solche Betankungsanlage auch Mittel auf zum Betanken der mobilen Maschine oder Anlage mit Sauerstoff oder sauerstoffangereicherter Luft.Such a refueling system advantageously also has means for refueling the mobile machine or system with oxygen or oxygen-enriched air.

Ein erfindungsgemässes Versorgungssystem zur Versorgung eines oder mehrerer Abnehmer mit gasförmigen und/oder flüssigen Betriebstoffen weist ein erstes Versorgungsnetz auf für den Transport der Betriebsstoffe zu den Abnehmern, von einer oder mehreren Produktionsanlagen und/oder von einem oder mehreren ersten Speichern. Ein zweites Rückführungsnetz dient dem Rücktransport von Abgasen, insbesondere Kohlendioxid, von den Abnehmern zu einer oder mehreren Produktionsanlagen und/oder einem oder mehreren zweiten Speichern.A supply system according to the invention for supplying one or more consumers with gaseous and / or liquid operating materials has a first supply network for transporting the operating materials to the consumers, from one or more production plants and / or from one or more first storage facilities. A second return network is used to transport exhaust gases, in particular carbon dioxide, back from the consumers to one or more production facilities and / or one or more second storage facilities.

Bei einem erfindungsgemässen Verfahren zur Verrichtung mechanischer Arbeit und/oder zur Erzeugung von elektrischer oder thermischer Energie wird die zum Betrieb notwendige Energie aus der Oxidation von kohlenstoffhaltigen Betriebsstoffen zu einem Abgas im wesentlichen bestehend aus Kohlendioxid und Wasser bezogen. Die bei der Oxidationsreaktion entstehenden Abgase werden verdichtet und/oder kondensiert und in einem Speicher aufgefangen.In a method according to the invention for performing mechanical work and / or for generating electrical or thermal energy, the energy required for operation is obtained from the oxidation of carbon-containing operating materials to an exhaust gas consisting essentially of carbon dioxide and water. The exhaust gases produced during the oxidation reaction are compressed and / or condensed and collected in a storage tank.

Vorteilhaft wird als Oxidationsmittel sauerstoffangereicherte Luft, vorzugsweise mit einem Sauerstoffanteil von > 95%, oder reiner Sauerstoff verwendet. Ein solches Verfahren wird vorteilhaft mit einer erfindungsgemässen Vorrichtung durchgeführt.Oxygen-enriched air, preferably with an oxygen content of> 95%, or pure oxygen is advantageously used as the oxidizing agent. Such a method is advantageously carried out with a device according to the invention.

Bei einer Ausführungsvariante eines erfindungsgemässen Verfahrens werden die verdichteten Abgase vor und/oder nach der Verdichtung und/oder Kondensation abgekühlt.In a variant embodiment of a method according to the invention, the compressed exhaust gases are cooled before and / or after the compression and / or condensation.

Bei einer anderen Variante eines erfindungsgemässen Verfahrens wird aus den Abgasen Wasser auskondensiert und/oder abgeschieden.In another variant of a method according to the invention, water is condensed out and / or separated out from the exhaust gases.

Vorteilhaft wird ein erfindungsgemässes Verfahren mit einer Brennstoffzelle oder einer Wärmekraftmaschine oder einer Heizvorrichtung durchgeführt.A method according to the invention is advantageously carried out with a fuel cell or a heat engine or a heating device.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsvariante eines erfindungsgemässen Verfahrens werden die Betriebsstoffe mit einem Verfahren zur thermisch-chemischen Verwertung von kohlenstoffhaltigen Ausgangsstoffen hergestellt, bei welchem in einer ersten Stufe die kohlenstoffhaltigen Ausgangsstoffe pyrolysiert werden, wobei Pyrolysekoks und Pyrolysegas entstehen. In einer zweiten Stufe wird der Pyrolysekoks aus der ersten Stufe vergast, wobei Synthesegas entsteht, und Schlacke und andere Reststoffe übrig bleiben und abgeführt werden. In einer dritten Stufe wird das Synthesegas aus der zweiten Stufe in die Betriebstoffe umgewandelt wird; wobei überschüssiges Rücklaufgas aus der dritten Stufe in die erste Stufe und/oder die zweite Stufe geleitet wird Die drei Stufen bilden einen geschlossenen Kreislauf.In a further advantageous embodiment variant of a method according to the invention, the operating materials are processed using a method for the thermal-chemical utilization of produced carbon-containing starting materials, in which the carbon-containing starting materials are pyrolyzed in a first stage, with pyrolysis coke and pyrolysis gas being produced. In a second stage, the pyrolysis coke from the first stage is gasified, whereby synthesis gas is produced, and slag and other residues remain and are removed. In a third stage, the synthesis gas from the second stage is converted into operating materials; with excess reflux gas from the third stage being passed into the first stage and / or the second stage. The three stages form a closed circuit.

In der internationalen Anmeldung Nr. PCT/EP2010/067847 des Anmelders vom 19. November 2010 mit dem Titel "Verfahren und Anlage zur thermisch-chemischen Verarbeitung und Verwertung von kohlenstoffhaltigen Substanzen" sind ein Verfahren und eine Anlage zur thermisch-chemischen Verarbeitung und Verwertung von kohlenstoffhaltigen Substanzen offenbart. Die Offenbarung dieser Anmeldung bildet einen integralen Bestandteil der Beschreibung der in der vorliegenden Anmeldung beanspruchten Erfindung.In the international application no. PCT / EP2010 / 067847 of the applicant dated November 19, 2010 with the title "Method and system for thermal-chemical processing and utilization of carbon-containing substances" a method and a system for thermal-chemical processing and utilization of carbon-containing substances are disclosed. The disclosure of this application forms an integral part of the description of the invention claimed in the present application.

Bei noch einer weiteren vorteilhaften Variante eines erfindungsgemässen Verfahrens wird mindestens ein Teil der Abgase in einem Verfahren zur thermisch-chemischen Verwertung von kohlenstoffhaltigen Ausgangsstoffen verwertet bei welchem in einer ersten Stufe die kohlenstoffhaltigen Ausgangsstoffe pyrolysiert werden, wobei Pyrolysekoks und Pyrolysegas entstehen. In einer zweiten Stufe wird der Pyrolysekoks aus der ersten Stufe vergast, wobei Synthesegas entsteht, und Schlacke und andere Reststoffe übrig bleiben und abgeführt werden. In einer dritten Stufe wird das Synthesegas aus der zweiten Stufe in die Betriebstoffe umgewandelt wird; wobei überschüssiges Rücklaufgas aus der dritten Stufe in die erste Stufe und/oder die zweite Stufe geleitet wird Die drei Stufen bilden einen geschlossenen Kreislauf. Die Abgase werden in die erste Stufe und/oder die zweite Stufe und/oder die dritte Stufe eingespeist.In yet another advantageous variant of a method according to the invention, at least some of the exhaust gases are used in a method for the thermal-chemical utilization of carbon-containing starting materials in which the carbon-containing starting materials are pyrolyzed in a first stage, with pyrolysis coke and pyrolysis gas being produced. In a second stage, the pyrolysis coke from the first stage is gasified, whereby synthesis gas is produced, and slag and other residues remain and are removed. In a third stage, the synthesis gas from the second stage is converted into operating materials; with excess reflux gas from the third stage being passed into the first stage and / or the second stage. The three stages form a closed circuit. The exhaust gases are fed into the first stage and / or the second stage and / or the third stage.

Vorzugsweise werden die Abgase in das Rücklaufgas eingespeist.The exhaust gases are preferably fed into the return gas.

Bei einem erfindungsgemässen Verfahren zur Versorgung eines oder mehrerer Abnehmer, welche ein erfindungsgemässes Verfahren zur Verrichtung mechanischer Arbeit und/oder zur Erzeugung von elektrischer oder thermischer Energie durchführen, mit gasförmigen und/oder flüssigen Betriebstoffen für dieses Verfahren, werden die Abnehmer mit einem ersten Versorgungsnetz mit gasförmigen und/oder flüssigen Betriebstoffen aus einer oder mehreren Produktionsanlagen und/oder aus einem oder mehreren ersten Speichern versorgt. Mit einem zweiten Rückführungsnetz werden mindestens ein Teil der beim Antriebsverfahren anfallenden Abgase, insbesondere Kohlendioxid, von den Abnehmern zu einer oder mehreren Produktionsanlagen und/oder zu einem oder mehreren zweiten Speichern zurückgeführt.In a method according to the invention for supplying one or more consumers who carry out a method according to the invention for performing mechanical work and / or for generating electrical or thermal energy with gaseous and / or liquid operating materials for this method, the consumers are connected to a first supply network Gaseous and / or liquid operating materials are supplied from one or more production plants and / or from one or more first stores. With a second return network, at least some of the exhaust gases produced during the drive process, in particular carbon dioxide, are returned from the consumers to one or more production plants and / or to one or more second storage facilities.

Bei einem erfindungsgemässen Verfahren zur Produktion von elektrischem Strom wird die Antriebsenergie für den Stromgenerator mit einem oben stehen diskutierten erfindungsgemässen Verfahren erzeugt.In a method according to the invention for producing electrical power, the drive energy for the power generator is generated using a method according to the invention discussed above.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend auf die Zeichnungen Bezug genommen. Diese zeigen lediglich Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstands.

Figur 1
zeigt schematisch eine erfindungsgemässe Vorrichtung in Kombination mit einer Anlage zur thermisch-chemischen Verwertung von kohlenstoffhaltigen Substanzen, wobei sich ein im Wesentlichen geschlossener Stoffkreislauf ergibt.
Figur 2
zeigt schematisch eine Variante einer erfindungsgemässen Vorrichtung.
Figur 3
zeigt schematisch eine Ausführungsform einer als Verbrennungskraftmaschine ausgestalteten erfindungsgemässen Vorrichtung.
Figur 4
zeigt schematisch eine andere Ausführungsform einer als Verbrennungskraftmaschine ausgestalteten erfindungsgemässen Vorrichtung.
Figur 4A
zeigt schematisch eine als kombinierte Gas-/Dampfturbine ausgestaltete erfindungsgemässe Vorrichtung.
Figur 5
zeigt schematisch eine erfindungsgemässe Vorrichtung in einem Fahrzeug, sowie eine mögliche Ausgestaltung eines geschlossenen Kreislaufs für die Treibstoffversorgung eines solchen Fahrzeugs mit einer erfindungsgemässen Vorrichtung, in Verbindung mit einem Rückführungssystem für Kohlendioxid.
Figur 6
zeigt schematisch eine mögliche Ausgestaltung eines Versorgungsnetzes für gasförmige Treibstoffe in Verbindung mit einem Rückführungssystem für Kohlendioxid, zur Durchführung des erfindungsgemässen Versorgungsverfahrens.
For a better understanding of the present invention, reference is made below to the drawings. These only show exemplary embodiments of the subject matter of the invention.
Figure 1
shows schematically a device according to the invention in combination with a system for the thermal-chemical utilization of carbon-containing substances, resulting in an essentially closed material cycle.
Figure 2
shows schematically a variant of a device according to the invention.
Figure 3
shows schematically an embodiment of a device according to the invention configured as an internal combustion engine.
Figure 4
shows schematically another embodiment of a device according to the invention configured as an internal combustion engine.
Figure 4A
shows schematically a device according to the invention configured as a combined gas / steam turbine.
Figure 5
shows schematically a device according to the invention in a vehicle, as well as a possible configuration of a closed circuit for the fuel supply of such a vehicle with a device according to the invention, in connection with a return system for carbon dioxide.
Figure 6
shows schematically a possible configuration of a supply network for gaseous fuels in connection with a return system for carbon dioxide, for carrying out the supply method according to the invention.

Ausführung der ErfindungImplementation of the invention

Die im Folgenden gegebenen Beispiele werden zur besseren Veranschaulichung der vorliegenden Erfindung gegeben, sind jedoch nicht dazu geeignet, die Erfindung auf die hierin offenbarten Merkmale zu beschränken.The examples given below are given to better illustrate the present invention, but are not suitable for restricting the invention to the features disclosed herein.

Wie bereits erläutert wird bei einem erfindungsgemässen Verfahren und. einer erfindungsgemässen Vorrichtung 1 zur Verrichtung mechanischer Arbeit und/oder zur Erzeugung von elektrischer oder thermischer Energie die zum Betrieb notwendige Energie aus der Oxidation von kohlenstoffhaltigen Betriebsstoffen zu einem Abgas bezogen. Die bei der Oxidationsreaktion entstehenden Abgase werden verdichtet und/oder kondensiert und in einem Speicher aufgefangen. Die Verwertung der chemischen Energie erfolgt thermisch-chemisch oder elektrochemisch. Solche erfindungsgemässe Verfahren Vorrichtungen 1 weisen einen geschlossenen Kreislauf auf, das heisst, es entstehen Emissionen in die Atmosphäre.As already explained, in a method according to the invention and. a device 1 according to the invention for performing mechanical work and / or for generating electrical or thermal energy, the energy required for operation is obtained from the oxidation of carbon-containing operating materials to form an exhaust gas. The exhaust gases produced during the oxidation reaction are compressed and / or condensed and collected in a storage tank. The chemical energy is used thermo-chemically or electrochemical. Such method devices 1 according to the invention have a closed circuit, that is to say that emissions into the atmosphere arise.

Die bei der Leistung mechanischer Arbeit oder Erzeugung elektrischer oder thermischer Energie anfallenden Reststoffe wie insbesondere Kohlendioxid werden nachbehandelt, verdichtet und platzsparend gespeichert, beispielsweise in einem Drucktank. Das gespeicherte Gasgemisch enthält im Wesentlichen nur Kohlendioxid und gegebenenfalls noch Wasser. Das Kohlendioxid wird regelmässig in eine geeignete grössere Speichervorrichtung zur weiteren Verwertung umgelagert wird. Vorteilhaft erfolgt diese Rückführung des Kohlendioxids zeitgleich beispielsweise mit dem Betanken eines Fahrzeugs.The residues that arise during the performance of mechanical work or the generation of electrical or thermal energy, such as carbon dioxide in particular, are post-treated, compressed and stored in a space-saving manner, for example in a pressure tank. The stored gas mixture essentially only contains carbon dioxide and possibly also water. The carbon dioxide is regularly relocated to a suitable larger storage device for further use. This return of the carbon dioxide advantageously takes place at the same time, for example, when a vehicle is refueled.

In einer vorteilhaften Variante einer erfindungsgemässen Vorrichtung und eines erfindungsgemässen Verfahrens wird das gespeicherte Kohlendioxid teilweise oder vollständig wiederverwertet.In an advantageous variant of a device according to the invention and a method according to the invention, the stored carbon dioxide is partially or completely recycled.

In der internationalen Anmeldung Nr. PCT/EP2010/067847 des Anmelders sind ein Verfahren und eine Anlage 6 zur thermisch-chemischen Verarbeitung und Verwertung von kohlenstoffhaltigen Substanzen offenbart. In Figur 1 ist eine solche Anlage 6 schematisch und stark vereinfacht dargestellt.In the international application no. PCT / EP2010 / 067847 of the applicant, a method and a system 6 for thermal-chemical processing and utilization of carbon-containing substances are disclosed. In Figure 1 such a system 6 is shown schematically and greatly simplified.

In einem im Wesentlichen geschlossenen Kreislauf wird in der Anlage 6 kohlenstoffhaltiges Ausgangsmaterial 27 in Kohlenwasserstoffe 20 und Kohlenwasserstoffderivate umgewandelt. Dazu wird einer ersten Stufe 61a und zweiten Stufe 61b das kohlenstoffhaltige Ausgangsmaterial 27 in Synthesegasgemisch 65 umgewandelt. In der ersten Stufe 61a die kohlenstoffhaltigen Substanzen zugeführt und pyrolysiert, wobei Pyrolysekoks 63 und Pyrolysegas 64 entstehen. In einer zweiten Stufe 61 b wird der Pyrolysekoks 63 aus der ersten Stufe vergast, wobei Synthesegasgemisch 65 entsteht, und Schlacke und andere Reststoffe übrig bleiben. In einer dritten Stufe 62 werden aus dem Synthesegasgemisch 65 Kohlenwasserstoffe und andere Wertsstoffe 20 erzeugt, die anderweitig verwendet werden können, beispielsweise als flüssige und/oder gasförmige Betriebsstoffe 20. Das nach der Synthesestufe 62 verbleibende Rücklaufgasgemisch 66 enthält im Wesentlichen Kohlendioxid, und wird als Vergasungsmittel wieder in die erste Stufe geleitet. Alle drei Stufen sind druckfest geschlossen und bilden einen im Wesentlichen geschlossenen Kreislauf. Mit eine solchen Verwertungs-Anlage 6 können feste, flüssige oder gasförmige Substanzen effizient in gasförmige oder flüssige Betriebsstoffe 20 umgewandelt werden. Zusätzlich erzeugt die Anlage 6 thermische Energie in Form von Prozessdampf (nicht dargestellt). Die in der Synthese-Stufe 62 erzeugten kohlenwasserstoffhaltigen Betriebsstoffe werden vorzugsweise zwischengelagert 81, in Tanks oder Druckspeichern.In an essentially closed circuit, carbonaceous starting material 27 is converted into hydrocarbons 20 and hydrocarbon derivatives in the system 6. For this purpose, the carbon-containing starting material 27 is converted into synthesis gas mixture 65 in a first stage 61a and second stage 61b. In the first stage 61a, the carbon-containing substances are supplied and pyrolyzed, with pyrolysis coke 63 and pyrolysis gas 64 being produced. In a second stage 61b, the pyrolysis coke 63 is gasified from the first stage, with synthesis gas mixture 65 being formed and slag and other residues remaining. In a third stage 62, hydrocarbons and other valuable substances 20 are generated from the synthesis gas mixture 65, which can be used for other purposes, for example as liquid and / or gaseous operating materials 20. The return gas mixture 66 remaining after the synthesis stage 62 essentially contains carbon dioxide and is passed back into the first stage as a gasification agent. All three stages are pressure-tight and form an essentially closed circuit. With such a recovery system 6, solid, liquid or gaseous substances can be efficiently converted into gaseous or liquid operating materials 20. In addition, the system 6 generates thermal energy in the form of process steam (not shown). The operating materials containing hydrocarbons produced in the synthesis stage 62 are preferably temporarily stored 81, in tanks or pressure accumulators.

Eine erfindungsgemässe Vorrichtung 1 verwendet als Betriebstoff vorteilhaft gasförmige oder flüssige Kohlenwasserstoffe und Kohlenwasserstoffderivate 20 aus der Anlage 6, die dem Speicher 81 entnommen werden. Die thermische oder elektrische Energie erzeugende Oxidationsreaktion erfolgt dabei mit sauerstoffangereicherter Luft, vorzugsweise mit einem Sauerstoffanteil von > 95%, oder mit reinem Sauerstoff 22, anstatt mit Luft. Der Sauerstoff wird vorteilhaft in einem Drucktank mitgeführt. Eine erfindungsgemässe Vorrichtung 1 kann beispielsweise eine Verbrennungskraftmaschine sein, in welcher die bei der Oxidationsreaktion anfallende Wärme in einer Wärmekraftmaschine in mechanische Arbeit umgewandelt wird, oder eine Brennstoffzelle in Kombination mit einem Elektromotor, in welcher die Oxidationsreaktion direkt zur Stromerzeugung genutzt wird.A device 1 according to the invention advantageously uses gaseous or liquid hydrocarbons and hydrocarbon derivatives 20 from the system 6, which are taken from the storage device 81, as fuel. The oxidation reaction generating thermal or electrical energy takes place with oxygen-enriched air, preferably with an oxygen content of> 95%, or with pure oxygen 22 instead of air. The oxygen is advantageously carried in a pressure tank. A device 1 according to the invention can be, for example, an internal combustion engine in which the heat generated during the oxidation reaction is converted into mechanical work in a heat engine, or a fuel cell in combination with an electric motor in which the oxidation reaction is used directly to generate electricity.

Die Verwendung von reinem Sauerstoff 22 anstatt Luft vermeidet zum einen aufgrund der Abwesenheit des Luftstickstoffs bei einer thermisch-chemischen Reaktion bei hohen Temperaturen die Bildung von Stickoxiden. Vor allem aber verbleiben in den anfallenden Reaktionsprodukten 21 im Wesentlichen nur Kohlendioxid 24 und Wasserdampf 23. Je nach Stöchiometrie der Reaktion können die anfallenden Gase auch gewisse Anteile an Kohlenmonoxid und unreagiertem Betriebsstoff enthalten. Diese können jedoch nachfolgend analog zum Kohlendioxid nachbehandelt werden.The use of pure oxygen 22 instead of air on the one hand avoids the formation of nitrogen oxides due to the absence of atmospheric nitrogen in a thermal-chemical reaction at high temperatures. Above all, however, essentially only carbon dioxide 24 and water vapor 23 remain in the resulting reaction products 21. Depending on the stoichiometry of the reaction, the resulting gases can also contain certain proportions of carbon monoxide and unreacted fuel. However, these can subsequently be post-treated analogously to carbon dioxide.

Die Reaktionsprodukte 21 der Energie erzeugenden Reaktion sind im Wesentlichen gasförmig. Das entsprechende Gasgemisch wird nun verdichtet, um das Volumen zu reduzieren. Mit Hilfe eines Wärmetauschers wird vor und/oder nach der Verdichtung geleitet das Gasgemisch 21 abgekühlt, wodurch es entsprechend weiter an Volumen verliert. Wasser wird dabei auskondensiert, wodurch sich das Volumen des Gasgemisches nochmals weiter reduziert und im Gasgemisch nur Kohlendioxid 24 verbleibt, gegebenenfalls mit Anteilen an Kohlenmonoxid und unreagiertem Betriebsstoff. Das kondensierte Wasser 23 wird abgetrennt. Das Kohlendioxid 24 kann in einem geeigneten Reservoir zwischengespeichert werden, beispielsweise einem Drucktank.The reaction products 21 of the energy generating reaction are essentially gaseous. The corresponding gas mixture is now compressed in order to reduce the volume. With the help of a heat exchanger, the gas mixture 21 is cooled before and / or after the compression, as a result of which it continues to lose volume accordingly. Water is condensed out in the process, as a result of which the volume of the gas mixture is further reduced and only carbon dioxide 24 remains in the gas mixture, possibly with proportions of carbon monoxide and unreacted fuel. The condensed water 23 is separated off. The carbon dioxide 24 can be temporarily stored in a suitable reservoir, for example a pressure tank.

In regelmässigen Abständen wird das Kohlendioxid 24 wieder der ersten Stufe 61a der Anlage 6 zugeführt, so dass sich ein geschlossener Stoffkreislauf für das Kohlendioxid ergibt. Es kann ein Zwischenspeicher 82 für das kohlendioxidhaltige Abgas 24 vorgesehen sein. So ist es möglich, dass mit dem oben genannten Verfahren aus kohlenstoffhaltigen Substanzen und Kohlendioxid flüssige oder gasförmige Kohlenwasserstoffe und Kohlenwasserstoffderivate erzeugt werden, und das so resultierende Treibstoffgemisch anschliessend in einer erfindungsgemässen Vorrichtung 1 in mechanische Arbeit und/oder elektrische oder thermische Energie umgesetzt wird. Das aufgefangene und gespeicherte Kohlendioxid wird rückgeführt und teilweise oder vollständig in der Anlage 6 wieder in Betriebstoff 20 umgesetzt. Auf diese Weise kann der effektive Kohlendioxidausstoss einer erfindungsgemässen Vorrichtung sehr stark vermindert oder gar ganz vermieden werden.The carbon dioxide 24 is fed back to the first stage 61a of the system 6 at regular intervals, so that a closed material cycle results for the carbon dioxide. An intermediate store 82 for the carbon dioxide-containing exhaust gas 24 can be provided. So it is possible that with the above-mentioned method from carbon-containing substances and carbon dioxide liquid or gaseous hydrocarbons and hydrocarbon derivatives are generated, and the resulting fuel mixture is then converted into mechanical work and / or electrical or thermal energy in a device 1 according to the invention. The captured and stored carbon dioxide is fed back and partially or completely converted back into fuel 20 in the system 6. In this way, the effective carbon dioxide emissions of a device according to the invention can be very greatly reduced or even avoided entirely.

Alternativ oder zusätzlich zur Rückführung kann ein Teil des gespeicherten Kohlendioxids auch in einer Art und Weise deponiert werden, dass es dauerhaft nicht in die Atmosphäre gelangen kann. Entsprechende Technologien zur dauerhaften langfristigen Lagerung von Kohlendioxid werden momentan weltweit weiterentwickelt. Getestet wird beispielsweise die Endlagerung von Kohlendioxid durch Einpumpen in leere Erdöl- und Erdgasfelder.As an alternative or in addition to recirculation, part of the stored carbon dioxide can also be deposited in such a way that it cannot permanently enter the atmosphere. Corresponding technologies for permanent long-term storage of carbon dioxide are currently being further developed worldwide. For example, the final storage of carbon dioxide by pumping it into empty crude oil and natural gas fields is being tested.

Eine weitere, generalisierte Variante einer erfindungsgemässen Vorrichtung 1 zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens ist schematisch in Figur 2 dargestellt. Eine solche erfindungsgemässe Verbrennungskraftmaschine 1 kann problemlos im Kombibetrieb mit Wasserstoff 25 als weiterem Betriebsstoff betrieben werden. In einem solchen Fall führt der Wasserstoffanteil zu einer Reduktion der anfallenden Restgasmenge nach dem Wärmetauscher und Verdichter, da bei der Oxidation von Wasserstoff mit Sauerstoff ohnehin nur Wasser anfällt.Another, generalized variant of a device 1 according to the invention for carrying out the method according to the invention is shown schematically in FIG Figure 2 shown. Such an internal combustion engine 1 according to the invention can easily be operated in combined operation with hydrogen 25 as a further fuel. In such a case, the hydrogen content leads to a reduction in the residual gas quantity after the heat exchanger and compressor, since only water is produced when hydrogen is oxidized with oxygen.

Ist eine erfindungsgemässe Vorrichtung 1 als Verbrennungskraftmaschine ausgelegt, so kann in einer vorteilhaften Variante einer solchen erfindungsgemässen Vorrichtung beziehungsweise eines solchen Verfahrens als zusätzliches Expansionsmittel Wasser 23 verwendet werden. Zu diesem Zweck wird nach der Zündung des Verbrennungsvorgangs, beispielsweise nach der Selbstzündung des verdichteten Treibstoff-Luft-Gemischs in einem Dieselmotor, eine bestimmte Menge Wasser in den Zylinder eingespritzt. Dieses Wasser, das vorzugsweise fein zerstäubt ist, wird anschliessend durch die Wärmeenergie der exothermen Oxidationsreaktion verdampft. Der daraus resultierende Gasdruck- bzw. Gasvolumenzuwachs aufgrund des Wasserdampfs trägt so zur Erzeugung der kinetischen Energie bei, wobei gleichzeitig die Temperatur des Gesamtgemischs an Verbrennungsabgasen und Wasserdampf sinkt. Dies ist jedoch unproblematisch oder sogar wünschenswert, weil aufgrund der höheren Energiedichte einer Reaktion mit reinem Sauerstoff wesentlich höhere Reaktionstemperaturen entstehen, was die thermodynamische Effizienz verbessert, aber auch die Teile einer erfindungsgemässen Vorrichtung 1 stärker belasten kann.If a device 1 according to the invention is designed as an internal combustion engine, then in an advantageous variant of such a device according to the invention or of such a method, water 23 can be used as an additional expansion medium. For this purpose, after the combustion process has ignited, for example after the compressed fuel-air mixture has auto-ignited in a diesel engine, a certain amount of water is injected into the cylinder. This water, which is preferably finely atomized, is then evaporated by the thermal energy of the exothermic oxidation reaction. The resulting increase in gas pressure or gas volume due to the water vapor thus contributes to the generation of the kinetic energy, with the temperature of the total mixture of combustion exhaust gases and water vapor falling at the same time. However, this is unproblematic or even desirable because the higher energy density of a reaction with pure oxygen results in significantly higher reaction temperatures, which improves the thermodynamic efficiency, but can also place greater stress on the parts of a device 1 according to the invention.

Alternativ kann das Wasser auch als Dampf eingebracht werden. Ein gewisser Anteil an flüssigem Wasser kann zudem auch mit dem flüssigen Treibstoff vermischt zugeführt werden. Bei hohen Reaktionstemperaturen wirkt überhitzter Wasserdampf als zusätzliches Oxidationsmittel neben dem Sauerstoff.Alternatively, the water can also be introduced as steam. A certain proportion of liquid water can also be added mixed with the liquid fuel. At high reaction temperatures, superheated steam acts as an additional oxidizing agent in addition to oxygen.

Nachfolgend wird die Funktionsweise eines erfindungsgemässen Verfahrens am Beispiel einer erfindungsgemässen Antriebsvorrichtung 1 in Form eines Kolbenmotors genauer beschrieben und erläutert. Analog können als Verbrennungskraftmaschinen ausgestaltete erfindungsgemässe Vorrichtungen jedoch beispielsweise auch als Turbinen oder WankelMotoren ausgestaltet sein, etc.. Die heissen Abgase werden entsprechend dem Funktionsprinzip des jeweiligen Typs einer Verbrennungskraftmaschine für die Leistung mechanischer Arbeit verwendet, und werden dabei teilweise entspannt. Anschliessend verlässt das Gasgemisch die Brennkammer. So wird beispielsweise bei einer als Viertakt-Kolbenmotor ausgestalteten erfindungsgemässen Verbrennungskraftmaschine beim dritten Takt das Abgasgemisch aus dem Zylinder ausgestossen, und anschliessend verdichtet, abgekühlt und zwischengespeichert.The mode of operation of a method according to the invention is described and explained in more detail below using the example of a drive device 1 according to the invention in the form of a piston motor. Analogously, devices according to the invention designed as internal combustion engines can, however, also be designed as turbines or Wankel engines, etc. The gas mixture then leaves the combustion chamber. For example, in an internal combustion engine according to the invention designed as a four-stroke piston engine, the exhaust gas mixture is expelled from the cylinder during the third stroke, and is then compressed, cooled and temporarily stored.

Eine mögliche Ausführungsform einer als Verbrennungskraftmaschine ausgestalteten erfindungsgemässen Vorrichtung 1 zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens ist schematisch in Figur 3 dargestellt, am Beispiel eines Kolbenmotors mit einem Zylinder. Die dargestellte Verbrennungskraftmaschine 1 weist einen Zylinder 111 und einen darin beweglich angeordneten Kolben 112 auf, welche zusammen eine geschlossene Brennkammer 11 bilden. Mit einer lediglich schematisch dargestellten Zufuhrvorrichtung 16 wird in einem ersten Takt Sauerstoff 22 in die expandierende Brennkammer 11 eingebracht. Anschliessend wird in einem zweiten Takt der Sauerstoff 22 komprimiert, und am Ende des zweiten Takts mit einer Zufuhrvorrichtung 18 der Treibstoff 20 in die Brennkammer 11 eingebracht und verbrannt. Beim darauffolgenden dritten Takt verrichten die expandierenden Abgase 21 mechanische Arbeit, und beim vierten Takt werden die teilweise entspannten Abgase 21 durch eine nicht näher dargestellte Austrittsvorrichtung 12 aus der Brennkammer 11 abgeführt.A possible embodiment of a device 1 according to the invention designed as an internal combustion engine for performing the method according to the invention is shown schematically in FIG Figure 3 shown using the example of a piston engine with one cylinder. The internal combustion engine 1 shown has a cylinder 111 and a piston 112 movably arranged therein, which together form a closed combustion chamber 11. With a supply device 16, shown only schematically, oxygen 22 is introduced into the expanding combustion chamber 11 in a first cycle. The oxygen 22 is then compressed in a second cycle and, at the end of the second cycle, the fuel 20 is introduced into the combustion chamber 11 with a feed device 18 and burned. In the subsequent third cycle, the expanding exhaust gases 21 perform mechanical work, and in the fourth cycle the partially expanded exhaust gases 21 are discharged from the combustion chamber 11 through an outlet device 12, not shown in detail.

Die heissen Abgase 21, die im Wesentlichen nur aus Kohlendioxid und Wasserdampf bestehen, werden anschliessend in einem nachgeschalteten Wärmetauscher 13 abgekühlt. Dadurch wird das Volumen dieser Abgase 21 reduziert. Durch die Abkühlung kondensiert ein Teil des Wassers 23 aus, und wird abgetrennt. Das Restgas, das im wesentlichen nur noch aus Kohlendioxid 24 und gegebenenfalls Restanteilen Kohlenmonoxid und unreagierten Betriebsstoffen besteht, wird in einem in Serie angeordneten Verdichter 14 komprimiert, und in einen Speicher 15, im einfachsten Fall einen Druckbehälter, gepumpt. Die Kondensationsstufe 13 vor der Verdichtung 14 verringert die unerwünschte Bildung von Kondenswassertröpfchen im Verdichter 14.The hot exhaust gases 21, which essentially only consist of carbon dioxide and water vapor, are then cooled in a downstream heat exchanger 13. This reduces the volume of these exhaust gases 21. When it cools down, it condenses Part of the water 23 from, and is separated. The residual gas, which essentially consists only of carbon dioxide 24 and possibly residual components of carbon monoxide and unreacted operating materials, is compressed in a compressor 14 arranged in series and pumped into a reservoir 15, in the simplest case a pressure vessel. The condensation stage 13 before the compression 14 reduces the undesired formation of condensation water droplets in the compressor 14.

Die dargestellte erfindungsgemässe Verbrennungskraftmaschine 1 weist keine Emissionen auf. Da die Vorrichtung nicht mit Luft oder ähnlichen Gemischen betrieben wird, können auch keine luftspezifischen Schadstoffe wie beispielsweise Stickoxide entstehen. Das bei der Verbrennung entstehende Wasser ist unproblematisch, und kann abgetrennt werden. Das Kohlendioxid und andere Restgase werden im Speicher 15 aufgefangen und zur weiteren Verwendung gespeichert. Unverbrannte Anteile des Betriebsstoffes kondensieren entweder zusammen mit dem Wasser aus und werden abgetrennt, oder werden zusammen mit den Kohlendioxid verdichtet.The illustrated internal combustion engine 1 according to the invention has no emissions. Since the device is not operated with air or similar mixtures, no air-specific pollutants such as nitrogen oxides can arise. The water produced during incineration is unproblematic and can be separated off. The carbon dioxide and other residual gases are collected in the memory 15 and stored for further use. Unburned parts of the fuel either condense out together with the water and are separated off, or are compressed together with the carbon dioxide.

In den Betriebsstoffen für eine erfindungsgemässe Vorrichtung können je nach Qualitätsgrad neben den Grundbausteinen C, H, O auch Schwefel und Phosphor vorhanden sein. Der Schwefel kann beispielsweise bei der bei der Verbrennung zu Schwefeldioxid und Schwefeltrioxid reagieren, was wiederum mit dem Wasser zu schwefliger Säure und Schwefelsäure reagiert. Diese korrosiven Schadstoffe können zusammen mit dem Wasser auskondensiert, abgetrennt und entsorgt werden. Das gleiche gilt für phosphorhaltige Schadstoffe und gegebenenfalls entstehende Feinstaubpartikel.In addition to the basic components C, H, O, sulfur and phosphorus can also be present in the operating materials for a device according to the invention, depending on the level of quality. During combustion, for example, the sulfur can react to form sulfur dioxide and sulfur trioxide, which in turn reacts with the water to form sulphurous acid and sulfuric acid. These corrosive pollutants can be condensed out together with the water, separated and disposed of. The same applies to phosphorus-containing pollutants and any fine dust particles that may arise.

Eine weitere mögliche Ausführungsform einer als Verbrennungskraftmaschine ausgestalteten erfindungsgemässen Vorrichtung 1 zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens ist schematisch in Figur 4 dargestellt. In dieser Variante wird durch eine lediglich schematisch dargestellte Zufuhrvorrichtung 17 Wasser in die Brennkammer 11 eingebracht. Dies geschieht vorzugsweise so, dass während oder nach der Verbrennungsreaktion eine bestimmte Menge Wasser 23, flüssig oder dampfförmig, in die Brennkammer eingespritzt und fein verteilt wird. Dieses Wasser wird durch die Verbrennungswärme erhitzt, wodurch das gesamte Gasvolumen in der Brennkammer 11 steigt, und damit auch der für die Leistung der mechanischen Arbeit zur Verfügung stehende Gasdruck bzw. Gasvolumen. Entsprechend kann dann bei gleichbleibender Leistung die Menge an Treibstoff gesenkt werden.Another possible embodiment of a device 1 according to the invention designed as an internal combustion engine for performing the method according to the invention is shown schematically in FIG Figure 4 shown. In this variant, water is introduced into the combustion chamber 11 by a supply device 17, which is only shown schematically. This is preferably done so that during or after the combustion reaction a certain Amount of water 23, liquid or vapor, is injected into the combustion chamber and finely distributed. This water is heated by the heat of combustion, as a result of which the total gas volume in the combustion chamber 11 increases, and thus also the gas pressure or gas volume available for the performance of the mechanical work. Correspondingly, the amount of fuel can then be reduced while maintaining the same output.

Alternativ oder zusätzlich kann Wasser auch in den Abgasstrom 21 eingebracht werden, wenn dieser die Brennkammer 11 verlassen hat. Eine solche Variante hat den Vorteil, dass die Verbrennungsreaktion in der Brennkammer bei möglichst hohen Temperaturen effizient verlaufen kann, und gleichzeitig die resultierende Temperatur des Abgasstromes so niedrig ist, dass die nachfolgenden Einrichtungen 14, 13 nicht zu sehr belastet werden.Alternatively or additionally, water can also be introduced into the exhaust gas flow 21 when it has left the combustion chamber 11. Such a variant has the advantage that the combustion reaction in the combustion chamber can run efficiently at the highest possible temperatures, and at the same time the resulting temperature of the exhaust gas flow is so low that the downstream devices 14, 13 are not overloaded.

Die Menge an Wasser und der Zeitpunkt des Einspritzens werden so mit der Zufuhr von Betriebsstoff 21 und Sauerstoff 22 abgestimmt, dass die Verbrennungsreaktion effizient stattfinden kann. Vorteilhaft liegt die resultierende Temperatur während der Oxidationsreaktion im Wesentlichen so, dass ein möglichst hoher thermodynamischer Wirkungsgrad der Wärmekraftmaschine erreicht wird. Je grösser die Menge an verwendetem Wasser ist, desto geringer ist zudem der relative Anteil an Kohlendioxid in den Reaktionsgasen, was die nach der Auskondensation des Wassers verbleibende zu komprimierende Gasmenge reduziert.The amount of water and the time of injection are coordinated with the supply of fuel 21 and oxygen 22 so that the combustion reaction can take place efficiently. The resulting temperature during the oxidation reaction is advantageously essentially such that the highest possible thermodynamic efficiency of the heat engine is achieved. In addition, the greater the amount of water used, the lower the relative proportion of carbon dioxide in the reaction gases, which reduces the amount of gas to be compressed that remains after the water has condensed out.

In der in Figur 4 dargestellten Vorrichtung 1 werden die Abgase 21 zuerst in einem Verdichter 14 komprimiert, bevor sie anschliessend im Wärmetauscher 13 abgekühlt werden. Das Wasser 23 verbleibt im Gasgemisch 21, und sammelt sich in flüssiger Form im Druckbehälter 15. Bei der regelmässigen Entleerung des Kohlendioxids 24 kann dann gleichzeitig auch das Wasser 23 abgelassen werden. Die in Figur 4 gezeigte Variante ist auch mit der Verbrennungskraftmaschine 1 ohne Wassereinspritzung aus Figur 3 kombinierbar, und umgekehrt, und kann allgemein für eine erfindungsgemässe Vorrichtung 1 verwendet werden.In the in Figure 4 The device 1 shown, the exhaust gases 21 are first compressed in a compressor 14 before they are then cooled in the heat exchanger 13. The water 23 remains in the gas mixture 21 and collects in liquid form in the pressure vessel 15. When the carbon dioxide 24 is regularly emptied, the water 23 can then also be drained off at the same time. In the Figure 4 The variant shown is also made with the internal combustion engine 1 without water injection Figure 3 combinable, and vice versa, and can generally be used for a device 1 according to the invention.

Die für den Betrieb des Verdichters einer erfindungsgemässen Vorrichtung 1 notwendige Energie wird vorteilhaft durch die Vorrichtung selber erzeugt. Als Folge davon sinkt der erreichbare Wirkungsgrad der Vorrichtung. Jedoch wird damit gleichzeitig die Emissionsfreiheit der genannten erfindungsgemässen Vorrichtung und des erfindungsgemässen Verfahrens erreicht. Zudem ist die erreichbare Leistung bei gleicher Motorendimensionierung grösser, was den Leistungsverlust wieder ausgleicht.The energy required for operating the compressor of a device 1 according to the invention is advantageously generated by the device itself. As a result, the achievable efficiency of the device decreases. However, at the same time, the aforementioned device according to the invention and the method according to the invention are free from emissions. In addition, the achievable power is greater with the same motor dimensioning, which compensates for the loss of power.

Der Verdichter kann beispielsweise über ein geeignetes Getriebe direkt mit der Kurbelwelle einer Kolben-Verbrennungskraftmaschine betrieben werden. Ist die erfindungsgemässe Vorrichtung 1 als Turbine ausgestaltet, so kann der Verdichter direkt auf der gleichen Welle sitzen. Die Abgase können dann direkt anschliessend an den Expansionsvorgang kondensiert und der verbleibende Reststrom verdichtet werden.The compressor can, for example, be operated directly with the crankshaft of a piston internal combustion engine via a suitable transmission. If the device 1 according to the invention is designed as a turbine, the compressor can sit directly on the same shaft. The exhaust gases can then be condensed directly after the expansion process and the remaining residual flow can be compressed.

In einer anderen Variante einer als Kolbenmotor ausgestalteten erfindungsgemässen Vorrichtung werden die Abgase innerhalb der Brennkammer beim dritten Takt bereits vorkomprimiert, und dann durch die Austrittsvorrichtung 12 abgelassen. Gegebenenfalls kann der nachgeschaltete Verdichter 14 auch weggelassen werden.In another variant of a device according to the invention designed as a piston engine, the exhaust gases within the combustion chamber are already pre-compressed in the third cycle and then discharged through the outlet device 12. If necessary, the downstream compressor 14 can also be omitted.

Eine solche Ausführungsform ist auch als Zweitakt-Variante möglich, weil die neue Beladung der Brennkammer mit Reaktionsgemisch (Treibstoff 20, Sauerstoff 22, Wasser 23) in einer erfindungsgemässen Vorrichtung sehr schnell erfolgen kann. In einem zweiten Aufwärtstakt werden die Abgase vorkomprimiert, und gegen Ende des Takts aus der Brennkammer abgelassen. Der gasförmige Sauerstoff kann unter hohem Druck am Ende des Aufwärtstakts in die Brennkammer eingeblasen werden, da für eine vollständige Verbrennungsreaktion vergleichsweise wenig Sauerstoff benötigt wird, und Wasser als zusätzliches Expansionsmittel vorhanden ist. Der flüssige Treibstoff 20 und das Wasser 23 als Expansionsmittel können ohnehin sehr schnell und unter hohem Druck in die Brennkammer eingespritzt werden.Such an embodiment is also possible as a two-stroke variant because the new loading of the combustion chamber with reaction mixture (fuel 20, oxygen 22, water 23) can take place very quickly in a device according to the invention. In a second upward stroke, the exhaust gases are pre-compressed and discharged from the combustion chamber towards the end of the stroke. The gaseous oxygen can be blown into the combustion chamber under high pressure at the end of the upward stroke, since comparatively little oxygen is required for a complete combustion reaction and water is available as an additional expansion medium. The liquid fuel 20 and the water 23 as expansion agents can in any case be injected very quickly and under high pressure into the combustion chamber.

Der Energieverbrauch für den Verdichter kann optimiert werden durch eine geeignete Kombination mit einem oder mehreren Wärmetauschern beziehungsweise Kühlelementen, in denen durch Abgabe von Wärmeenergie der Reaktionsgase an eine interne oder externe Wärmesenke das Gasvolumen reduziert werden kann.The energy consumption for the compressor can be optimized by a suitable combination with one or more heat exchangers or cooling elements, in which the gas volume can be reduced by releasing thermal energy from the reaction gases to an internal or external heat sink.

Ebenfalls ist es möglich, eine erfindungsgemässe Vorrichtung 1 als Wärmekraftmaschine mit äusserer Verbrennung zu realisieren beispielsweise als Dampfmaschine bzw. Dampfturbine oder als Sterling-Motor.It is also possible to implement a device 1 according to the invention as a heat engine with external combustion, for example as a steam engine or steam turbine or as a Sterling engine.

Figur 4A zeigt eine andere vorteilhafte Ausführungsvariante einer erfindungsgemässen Antriebsvorrichtung 1, die als kombinierte Gas-/Dampfturbine ausgestaltet ist. Eine solche Antriebsvorrichtung ist besonders geeignet für Schiffe oder Kraftwerksanlagen. Figure 4A shows another advantageous embodiment variant of a drive device 1 according to the invention, which is designed as a combined gas / steam turbine. Such a drive device is particularly suitable for ships or power plants.

In einer der Turbine vorgeschalteten Brennkammer 710 wird Betriebstoff 20 mit Sauerstoff 22 in einem Brenner 714 verbrannt, unter Bildung eines sehr heissen Abgases. In die Brennkammer 710 wird Wasser 23' eingebracht, vorzugsweise als überhitztes flüssiges Wasser mit einer Temperatur von beispielsweise 250 °C und einem Druck von 50 bar. Der resultierende Wasserdampf vermischt sich mit den Verbrennungsabgasen, so dass ein heisses (z.B. 600°C) Abgas 21' mit einem hohen Anteil an überhitztem Wasserdampf entsteht. Die genannten Abgase treten aus der Brennkammer 710 aus und werden in einer nachfolgenden Turbinenvorrichtung 719 in mechanische Arbeit 78 umgesetzt, mit welcher wiederum eine elektrische Generatoreinrichtung 74 angetrieben wird. Je nach Ausgestaltung der Vorrichtung verhält sich das Gasgemisch in der Brennkammer isochor, so dass der Gasdruck steigt, oder isobar, so dass das Gasvolumen entsprechend ansteigt, oder sowohl das Volumen als auch der Druck steigen an. Entsprechend muss auch die nachfolgende Turbinenvorrichtung 719 ausgestaltet werden. Geeignete Turbinen 719 sind aus dem Stand der Technik bekannt, und verfügen meist über mehrere Stufen. In einer alternativen Variante kann nach einer Hochdruckstufe der Turbinenvorrichtung 719 teilentspannter Prozessdampf 77 abgezogen und anderweitig verwendet werden.In a combustion chamber 710 connected upstream of the turbine, fuel 20 is burned with oxygen 22 in a burner 714, with the formation of a very hot exhaust gas. Water 23 ′ is introduced into the combustion chamber 710, preferably as superheated liquid water at a temperature of, for example, 250 ° C. and a pressure of 50 bar. The resulting water vapor mixes with the combustion exhaust gases, so that a hot (eg 600 ° C.) exhaust gas 21 'with a high proportion of superheated water vapor is produced. The exhaust gases mentioned emerge from the combustion chamber 710 and are converted into mechanical work 78 in a subsequent turbine device 719, which in turn drives an electrical generator device 74. Depending on the configuration of the device, the gas mixture in the combustion chamber behaves isochorically, so that the gas pressure increases, or isobaric, so that the gas volume increases accordingly, or both the volume and the pressure increase. The following turbine device 719 must also be configured accordingly. Suitable turbines 719 are known from the prior art and usually have several stages. In an alternative variant, after a high pressure stage of the turbine device 719, partially expanded process steam 77 can be drawn off and used elsewhere.

Das entspannte Abgas 21" wird in einen Kondensator/Economizer 73 geleitet, wo das Wasser 23 auskondensiert und abgetrennt wird. Das verbleibende Restgas 24, welches im wesentlichen Kohlendioxid enthält, wird in einem Verdichter 72 komprimiert. Anschliessend wird es entweder in einem Gasspeicher 15 zwischengespeichert, oder direkt in die erste Stufe einer Verwertungsanlage 6 gefördert. Der Verdichter 72 wird vorteilhaft direkt über die Turbine 719 angetrieben.The expanded exhaust gas 21 ″ is fed into a condenser / economizer 73, where the water 23 is condensed out and separated. The remaining residual gas 24, which essentially contains carbon dioxide, is compressed in a compressor 72 , or conveyed directly to the first stage of a recycling plant 6. The compressor 72 is advantageously driven directly via the turbine 719.

Anstatt in die Brennkammer 710 kann das Wasser 23' auch erst anschliessend an die Brennkammer 710 mit dem Abgasstrom 21' gemischt werden, beispielsweise mittels einer Venturidüse.Instead of entering the combustion chamber 710, the water 23 'can also only be mixed with the exhaust gas flow 21' after the combustion chamber 710, for example by means of a Venturi nozzle.

In der Antriebsvorrichtung 71 werden die Menge Wasser 23' und die Menge an Brenngemisch 20, 22 und die weiteren wählbaren Parameter vorteilhaft so aufeinander abgestimmt, dass die nachfolgende Turbine eine möglichst hohe Energieausnutzung erreicht. Gleichzeitig soll der Anteil Wasser am Abgasgemisch 21' möglichst hoch sein. Zum einen wird so ein möglichst hoher Druckabfall des Gasgemischs auf dem Kondensator 73 erreicht. Dies erhöht die totale Druckdifferenz über die Turbine 719, und somit deren Effizienz. Zum anderen verbleibt weniger Restgas 24, das verdichtet 72 und gespeichert 15 werden muss.In the drive device 71, the amount of water 23 'and the amount of fuel mixture 20, 22 and the other selectable parameters are advantageously coordinated with one another in such a way that the following turbine achieves the highest possible energy utilization. At the same time, the proportion of water in the exhaust gas mixture 21 'should be as high as possible. On the one hand, the highest possible pressure drop in the gas mixture on the condenser 73 is achieved in this way. This increases the total pressure difference across the turbine 719, and thus its efficiency. On the other hand, less residual gas 24 remains, which has to be compressed 72 and stored 15.

Ein weiterer Vorteil des Einbringens von Wasserdampf in die Brennkammer ist der kühlende Effekt des Dampfs. Die exotherme Oxidation des sehr energiereichen Brennstoffgemischs kann zu sehr hohen Temperaturen führen, von bis zu 1000 °C oder gar 2000 °C. Solche Temperaturen würden die Strukturen der Brennkammer 710 und der nachfolgenden Turbinenvorrichtung 719 sehr stark belasten. Der vergleichsweise kalte Wasserdampf wird vorzugsweise so in die Kammer eingebracht, dass er die Wände der Brennkammer 710 von der sehr heissen Flamme 715 abschirmt. Der Dampf kühlt schliesslich das gesamte Gasgemisch auf 600 °C bis 800°C ab, was die die thermische Belastung der Turbinenblätter senkt und deren Lebensdauer erhöht.Another advantage of bringing water vapor into the combustion chamber is the cooling effect of the steam. The exothermic oxidation of the very high-energy fuel mixture can lead to very high temperatures, up to 1000 ° C or even 2000 ° C. Such temperatures would stress the structures of the combustion chamber 710 and the downstream turbine device 719 very heavily. The comparatively cold water vapor is preferably introduced into the chamber in such a way that it shields the walls of the combustion chamber 710 from the very hot flame 715. The steam finally cools the entire gas mixture down to 600 ° C to 800 ° C, which lowers the thermal load on the turbine blades and increases their service life.

Zusätzlich zu den bereits erwähnten Aspekten unterscheidet sich die dargestellte Antriebsvorrichtung 1 von einer herkömmlichen Gasturbine auch dadurch, dass der Brennkammer kein Verdichter vorgeschaltet ist. Dies erlaubt eine einfachere Gestaltung der Brennkammer 710 als bei einer Gasturbine. Da die Betriebsstoffe 20 mit reinem Sauerstoff 22 verbrannt werden, ist die erreichbare Energiedichte höher als mit Luft mit ihrem reduzierten Sauerstoffanteil. Um die Menge an pro Zeiteinheit in die Brennkammer 710 einbringbarem Sauerstoff zu erhöhen, kann der Sauerstoff unter Druck gesetzt werden. Dir Turbinenvorrichtung 719 kann wie eine Dampfturbine gestaltet sein, da die Temperatur- und Druckbereiche des Abgases 21' im Wesentlichen dieselben sind.In addition to the aspects already mentioned, the illustrated drive device 1 also differs from a conventional gas turbine in that no compressor is connected upstream of the combustion chamber. This allows a simpler design of the combustion chamber 710 than in the case of a gas turbine. Since the operating materials 20 are burned with pure oxygen 22, the achievable energy density is higher than with air with its reduced oxygen content. In order to increase the amount of oxygen that can be introduced into the combustion chamber 710 per unit of time, the oxygen can be pressurized. The turbine device 719 can be designed like a steam turbine since the temperature and pressure ranges of the exhaust gas 21 'are essentially the same.

Ein Fahrzeug 3 angetrieben durch eine erfindungsgemässe Vorrichtung 1 ist in Figur 5 schematisch dargestellt, als Beispiel für eine erfindungsgemässe mobile Maschine 3. Eine als Verbrennungskraftmaschine ausgestaltete erfindungsgemässe Vorrichtung 1 wird entweder direkt als Antriebsaggregat eingesetzt, oder wird alternativ konstant bei einem idealen Drehzahlbereich betrieben, wobei mit einem Generator Strom für ein elektrisches Antriebsaggregat erzeugt wird. Ist die erfindungsgemässe Vorrichtung 1 als Brennstoffzellensystem ausgestaltet, dient ebenfalls ein Elektromotor als Antriebsaggregat.A vehicle 3 driven by a device 1 according to the invention is shown in FIG Figure 5 shown schematically, as an example of a mobile machine 3 according to the invention. A device 1 according to the invention designed as an internal combustion engine is either used directly as a drive unit or, alternatively, is operated constantly at an ideal speed range, with a generator generating electricity for an electrical drive unit. If the device 1 according to the invention is designed as a fuel cell system, an electric motor also serves as the drive unit.

Das Fahrzeug 3 weist einen Tank 31 für den flüssigen oder gasförmigen Treibstoff 20 auf, sowie einen Drucktank 32 für den Sauerstoff 22. Der Gasspeicher für das Kohlendioxid wird vorteilhaft als Drucktank ausgestaltet. Eine erfindungsgemässe Vorrichtung 1 ist besonders für weniger gewichtssensitive Fahrzeuge geeignet, wie beispielsweise Land- und Wasserfahrzeuge, insbesondere Fahrzeuge im Stadtverkehr oder Schiffe und grössere Boote. Je nach Grösse des Fahrzeugs ist es auch möglich, den Sauerstoff vor Ort herzustellen, wodurch der Drucktank 32 lediglich als Zwischenspeicher dient und entsprechend kleiner ausgelegt werden kann.The vehicle 3 has a tank 31 for the liquid or gaseous fuel 20 and a pressure tank 32 for the oxygen 22. The gas storage device for the carbon dioxide is advantageously designed as a pressure tank. A device 1 according to the invention is particularly suitable for less weight-sensitive vehicles, such as land and water vehicles, in particular vehicles in city traffic or ships and larger boats. Depending on the size of the vehicle, it is also possible to produce the oxygen on site, as a result of which the pressure tank 32 merely serves as an intermediate store and can be designed correspondingly smaller.

Nicht gezeigt in Figur 5 ist ein möglicher Vorratsbehälter für das Wasser 23. Ein solcher kann jedoch vergleichsweise klein ausgestaltet werden. Das bei der Nachbehandlung der Abgase anfallende kondensierte Wasser kann wiederverwertet werden, wodurch der effektive Wasserverbrauch und damit die Grösse des notwendigen Vorratsbehälters noch kleiner wird.Not shown in Figure 5 is a possible storage container for the water 23. However, such a container can be made comparatively small. That in the follow-up treatment of the Condensed water from waste gases can be recycled, which means that the effective water consumption and thus the size of the necessary storage tank is even smaller.

Ebenfalls in Figur 5 dargestellt ist eine mögliche Ausgestaltung eines geschlossenen Kreislaufs für die Betriebstoffversorgung eines solchen erfindungsgemässen Fahrzeugs 3. Das Fahrzeug 3 wird dazu an einer entsprechend eingerichteten Betankungsanlage 41 mit flüssigem oder gasförmigem Treibstoff 20 beladen, sowie mit komprimiertem Sauerstoff 22. Gleichzeitig wird das im Gasspeicher 15 aufgefangene Kohlendioxid 24 in einen entsprechenden Gasspeicher der Betankungsanlage 41 abgeführt.Also in Figure 5 A possible embodiment of a closed circuit for the fuel supply of such a vehicle 3 according to the invention is shown. For this purpose, the vehicle 3 is loaded with liquid or gaseous fuel 20 and with compressed oxygen 22 at an appropriately equipped refueling system 41, as well as with compressed oxygen 22 24 discharged into a corresponding gas storage tank of the refueling system 41.

In einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemässen Vorrichtung wird die bei der Oxidationsreaktion entstehende thermische Energie nicht in mechanische Arbeit umgesetzt, sondern zur Erwärmung eines fluiden Wärmetransportmediums genutzt. Das heisst, dass die Vorrichtung zur Erzeugung von thermischer Energie dient. Als Wärmetransportmedium, dass den Transport der erzeugten thermischen Energie dient, kann beispielsweise Wasser, Öl, Luft oder Dampf benutzt werden.In a further embodiment of a device according to the invention, the thermal energy produced in the oxidation reaction is not converted into mechanical work, but used to heat a fluid heat transport medium. This means that the device is used to generate thermal energy. For example, water, oil, air or steam can be used as a heat transport medium that transports the thermal energy generated.

In einer möglichen Variante einer solchen erfindungsgemässen Vorrichtung findet die Energie erzeugende Oxidationsreaktion in einer geeignet ausgestalteten Brennkammer statt, welche mit Mitteln zur Erwärmung des Transportmediums ausgestattet ist, beispielsweise einem Wärmetauscher. Diese Mittel dienen auch dem Abkühlen des entstehenden Abgasstromes.In a possible variant of such a device according to the invention, the energy-generating oxidation reaction takes place in a suitably designed combustion chamber which is equipped with means for heating the transport medium, for example a heat exchanger. These agents also serve to cool the resulting exhaust gas flow.

Das erhitzte Wärmetransportmedium kann anschliessend in industriellen Anlagen genutzt werden, oder zum Heizen von Gebäuden. Beispielsweise kann eine Fernheizzentrale bzw. ein Blockheizkraftwerk mit einer solchen erfindungsgemässen Vorrichtung ausgestattet werden.The heated heat transport medium can then be used in industrial systems or for heating buildings. For example, a district heating center or a block-type thermal power station can be equipped with such a device according to the invention.

Die Betankungsanlage 41 bildet mit einer Treibstoffproduktionsanlage 6, wie sie in der internationalen Anmeldung Nr. PCT/EP2010/067847 des Anmelders offenbart ist, einen geschlossenen Kreislauf. Die Anlage 6 produziert aus kohlenstoffhaltigen Ausgangsmaterialien 27 flüssige oder gasförmige Kohlenwasserstoff-Treibstoffe 20. Diese werden mit geeigneten Mitteln zur Betankungsanlage 41 transportiert. Das Kohlendioxid 24 wiederum, gegebenenfalls mit Anteilen an Kohlenmonoxid und unreagiertem Treibstoff, das vom Fahrzeug 3 in die Betankungsanlage 41 abgeführt worden ist, wird über geeignete Mittel zur Anlage 6 transportiert, wo es in den geschlossenen Kreislauf der Anlage 6 eingespeist wird.The refueling system 41 forms with a fuel production system 6, as described in the international application no. PCT / EP2010 / 067847 disclosed by the applicant is a closed loop. The system 6 produces liquid or gaseous hydrocarbon fuels 20 from carbon-containing raw materials 27. These are transported to the refueling system 41 by suitable means. The carbon dioxide 24, in turn, possibly with proportions of carbon monoxide and unreacted fuel, which has been discharged from the vehicle 3 into the refueling system 41, is transported via suitable means to the system 6, where it is fed into the closed circuit of the system 6.

Besonders geeignet ist eine Betankungsanlage 41 beispielsweise für öffentliche Busbetriebe einer Stadt. In der Regel werden deren Busse ausschliesslich in den betriebseigenen Betankungsanlagen betankt. Mit einer vergleichsweise geringen Anzahl umzurüstenden Betankungsanlagen 41 können also viele Fahrzeuge 3 erreicht werden. Dies führt zu tieferen Investitionskosten in eine entsprechende Gesamtanlage.A refueling system 41 is particularly suitable, for example, for public bus companies in a city. As a rule, their buses are only refueled in the company's own refueling facilities. With a comparatively small number of refueling systems 41 to be retrofitted, many vehicles 3 can therefore be reached. This leads to lower investment costs in a corresponding overall system.

In räumlich klar definierten Gebieten, beispielsweise einer Stadt, können die Rückführung des Kohlendioxids und/oder die Versorgung mit Treibstoff auch über ein geeignetes Versorgungsnetz 5 erfolgen. Bei einem erfindungsgemässen Verfahren zur Versorgung eines oder mehrerer Abnehmer mit gasförmigen und/oder flüssigen Betriebstoffen für dieses Verfahren, werden die Abnehmer mit einem ersten Versorgungsnetz mit gasförmigen und/oder flüssigen Betriebstoffen aus einer oder mehreren Produktionsanlagen und/oder aus einem oder mehreren ersten Speichern versorgt. Mit einem zweiten Rückführungsnetz werden mindestens ein Teil der beim Antriebsverfahren anfallenden Abgase, insbesondere Kohlendioxid, von den Abnehmern zu einer oder mehreren Produktionsanlagen und/oder zu einem oder mehreren zweiten Speichern zurückgeführt.In spatially clearly defined areas, for example a city, the return of the carbon dioxide and / or the supply of fuel can also take place via a suitable supply network 5. In a method according to the invention for supplying one or more consumers with gaseous and / or liquid operating materials for this method, the consumers are supplied with a first supply network with gaseous and / or liquid operating materials from one or more production plants and / or from one or more first stores . With a second return network, at least some of the exhaust gases produced during the drive process, in particular carbon dioxide, are returned from the consumers to one or more production plants and / or to one or more second storage facilities.

Figur 6 zeigt eine mögliche Ausgestaltung eines solchen Versorgungsnetzes zur Durchführung eines erfindungsgemässen Versorgungsverfahrens. Im gezeigten Beispiel verfügt das System über zwei ringförmige Netze. In ein erstes Versorgungsnetz 51 wird von einer Produktionsanlage 6 mit geschlossenem Kreislauf gasförmiger oder flüssiger Treibstoff 20 eingespeist. Aus diesem Netz 51 beziehen verschiedene Betankungsanlagen 41 die gasförmigen Treibstoffe. Ebenfalls an das Netz 51 angeschlossen ist ein erster Zwischenspeicher 81 und ein Stromkraftwerk 43, in welchem mittels einer erfindungsgemässen Vorrichtung wie beispielsweise in Figur 4A dargestellt ein Stromgenerator betrieben wird. Figure 6 shows a possible embodiment of such a supply network for carrying out a supply method according to the invention. In the example shown, the system has two ring-shaped networks. In a first supply network 51 is from a production plant 6 gaseous or liquid fuel 20 fed in with a closed circuit. Various refueling systems 41 obtain the gaseous fuels from this network 51. Also connected to the network 51 is a first intermediate storage device 81 and a power plant 43, in which by means of a device according to the invention such as for example Figure 4A shown a power generator is operated.

Zusätzlich ist ein zweites Rückführungsnetz 52 vorhanden, in welches die Betankungsanlagen 41 und das Strom kraftwerk 43 das anfallende Kohlendioxid 24 einspeisen. Dieses wird wiederum in die Produktionsanlage 6 zurückgefördert. Ein zweiter Zwischenspeicher 82 dient der Erhöhung der Kapazität des zweiten Netzes. Zusätzlich ist in der gezeigten Variante auch ein Endlager 44 für Kohlendioxid vorgesehen. Kohlendioxid kann aus dem zweiten Netz abgezweigt und unter Druck in ein ausgeschöpftes Erdöllager gepumpt werden, wo es dann dauerhaft verbleibt.In addition, there is a second return network 52, into which the refueling systems 41 and the electric power plant 43 feed the carbon dioxide 24 produced. This in turn is fed back into the production plant 6. A second buffer store 82 is used to increase the capacity of the second network. In addition, a repository 44 for carbon dioxide is also provided in the variant shown. Carbon dioxide can be diverted from the second network and pumped under pressure into a depleted petroleum store, where it then remains permanently.

Wird eine erfindungsgemässe Vorrichtung direkt an ein solches erfindungsgemässes Versorgungssystem 5 angeschlossen, so kann auf einen Betriebsstofftank 31 und/oder Gasspeicher 15 für das Kohlendioxid ganz verzichtet werden, da das feste Leitungssystem diese Funktion übernimmt. Dies ist beispielsweise bei der Stromproduktionsanlage 43 in Figur 6 der Fall.If a device according to the invention is connected directly to such a supply system 5 according to the invention, a fuel tank 31 and / or gas storage 15 for the carbon dioxide can be dispensed with entirely, since the fixed line system takes on this function. This is, for example, in the case of the electricity production plant 43 in FIG Figure 6 the case.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11
Vorrichtungcontraption
1111
BrennkammerCombustion chamber
111111
Zylindercylinder
112112
Kolbenpiston
1212th
Austrittsvorrichtung, EntlüftungsvorrichtungOutlet device, ventilation device
1313th
WärmetauscherHeat exchanger
1414th
Vorrichtung zur Verdichtung, VerdichterDevice for compression, compressor
1515th
GasspeicherGas storage
1616
Zufuhrvorrichtung für SauerstoffSupply device for oxygen
1717th
Zufuhrvorrichtung für WasserSupply device for water
1818th
Zufuhrvorrichtung für TreibstoffFuel supply device
2020th
Betriebsstoff, TreibstoffFuel, fuel
21, 21', 21"21, 21 ', 21 "
Reaktionsprodukte, Produktgas, Verbrennungsgas, AbgasReaction products, product gas, combustion gas, exhaust gas
2222nd
Sauerstoffoxygen
23, 23'23, 23 '
Wasserwater
2424
KohlendioxidCarbon dioxide
2525th
Wasserstoffhydrogen
2727
kohlenstoffhaltige Ausgangsstoffecarbonaceous raw materials
33
Fahrzeug, mobile oder stationäre MaschineVehicle, mobile or stationary machine
3131
TreibstofftankFuel tank
3232
SauerstofftankOxygen tank
4141
BetankungsanlageRefueling system
4343
Anlage zur StromproduktionPlant for electricity production
4444
Endlager für KohlendioxidRepository for carbon dioxide
55
VersorgungssystemSupply system
5151
Versorgungsnetz TreibstoffSupply network fuel
5252
Rückführungsnetz KohlendioxidReturn network carbon dioxide
66th
Anlage zur thermisch-chemischen Verwertung von kohlenstoffhaltigen SubstanzenPlant for the thermal-chemical utilization of carbon-containing substances
61a61a
Erste Stufe zur Erzeugung von SynthesegasgemischFirst stage for the generation of a synthesis gas mixture
61b61b
Zweite Stufe zur Erzeugung von SynthesegasgemischSecond stage for generating a synthesis gas mixture
6262
Dritte Stufe zur Erzeugung von Kohlenwasserstoffderivaten und anderen WertsstoffenThird stage for the production of hydrocarbon derivatives and other valuable materials
6363
PyrolysekoksPyrolysis coke
6464
PyrolysegasPyrolysis gas
6565
SynthesegasgemischSynthesis gas mixture
6666
Rücklaufgase mit KohlendioxidReturn gases with carbon dioxide
7171
Vorrichtungcontraption
710710
BrennkammerCombustion chamber
711711
Zylindercylinder
712712
Kolbenpiston
713713
Austrittsvorrichtung, EntlüftungsvorrichtungOutlet device, ventilation device
714714
Brennerburner
715715
Flammeflame
716716
Zufuhrvorrichtung für SauerstoffSupply device for oxygen
717717
Zufuhrvorrichtung für WasserSupply device for water
718718
Zufuhrvorrichtung für BetriebsstoffSupply device for operating material
719719
Turbineturbine
7272
Verdichtercompressor
7373
Kondensator/EconomizerCondenser / economizer
7474
GeneratorvorrichtungGenerator device
7575
externer Kühlkreislaufexternal cooling circuit
7676
elektrische Energieelectrical power
7777
ProzessdampfProcess steam
7878
mechanische Energiemechanical energy
8181
Erster Speicher, Speicher für BetriebsstoffeFirst storage facility, storage facility for operating materials
8282
Zweiter Speicher, Speicher für AbgaseSecond storage, storage for exhaust gases

Claims (9)

Verfahren zur Verrichtung mechanischer Arbeit mit einer Verbrennungskraftmaschine, beispielsweise einem Kolbenmotor oder einer Turbine,
bei welchem die zum Betrieb notwendige Energie aus der Oxidation von kohlenstoffhaltigen Betriebsstoffen (20) zu einem Abgas (21) im Wesentlichen bestehend aus Kohlendioxid (24) und Wasser (23) bezogen wird, indem
in mindestens einer Brennkammer (11) der Verbrennungskraftmaschine Betriebsstoff mit sauerstoffangereicherter Luft oder reinem Sauerstoff (22) verbrannt wird, und
der entstehende Gasdruck bzw. das entstehende Gasvolumen in mechanische Arbeit umgesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass
Sauerstoff in die mindestens eine Brennkammer zugeführt (16) wird;
Wasser (25) direkt in die mindestens eine Brennkammer eingebracht (17) wird; und
das bei der Oxidationsreaktion entstehende Abgas (21) nach dem Austritt (12) aus der mindestens einen Brennkammer verdichtet und/oder kondensiert und in einem Speicher (15) aufgefangen wird.
Method for performing mechanical work with an internal combustion engine, for example a piston engine or a turbine,
in which the energy required for operation is obtained from the oxidation of carbon-containing operating materials (20) to an exhaust gas (21) consisting essentially of carbon dioxide (24) and water (23) by
fuel is burned with oxygen-enriched air or pure oxygen (22) in at least one combustion chamber (11) of the internal combustion engine, and
the resulting gas pressure or the resulting gas volume is converted into mechanical work, characterized in that
Oxygen is fed into the at least one combustion chamber (16);
Water (25) is introduced (17) directly into the at least one combustion chamber; and
the exhaust gas (21) resulting from the oxidation reaction is compressed and / or condensed after the exit (12) from the at least one combustion chamber and is collected in a reservoir (15).
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Oxidationsmittel sauerstoffangereicherte Luft, vorzugsweise mit einem Sauerstoffanteil von > 95%, oder reiner Sauerstoff (22) verwendet wird.Method according to Claim 1, characterized in that oxygen-enriched air, preferably with an oxygen content of> 95%, or pure oxygen (22) is used as the oxidizing agent. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die verdichteten Abgase (21) vor und/oder nach der Verdichtung und/oder Kondensation abgekühlt werden.Method according to Claim 1 or 2, characterized in that the compressed exhaust gases (21) are cooled before and / or after the compression and / or condensation. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass aus den Abgasen (21) Wasser auskondensiert und/oder abgeschieden wird.Method according to one of Claims 1 to 3, characterized in that water is condensed out and / or separated out from the exhaust gases (21). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Austritt (12) des Abgasstrom (21) aus der mindestens einen Brennkammer (11) Wasser (23) in den Abgasstrom eingebracht wird.Method according to one of Claims 1 to 4, characterized in that after the exit (12) of the exhaust gas flow (21) from the at least one combustion chamber (11), water (23) is introduced into the exhaust gas flow. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebsstoffe (20) mit einem Verfahren zur thermisch-chemischen Verwertung von kohlenstoffhaltigen Ausgangsstoffen (27) hergestellt werden, bei welchem in einer ersten Stufe die kohlenstoffhaltigen Ausgangsstoffe (27) pyrolysiert werden, wobei Pyrolysekoks und Pyrolysegas entstehen; in einer zweiten Stufe der Pyrolysekoks aus der ersten Stufe vergast wird, wobei Synthesegas entsteht, und Schlacke und andere Reststoffe übrig bleiben und abgeführt werden; und in einer dritten Stufe das Synthesegas aus der zweiten Stufe in die Betriebsstoffe (20) umgewandelt wird; wobei überschüssiges Rücklaufgas (66) aus der dritten Stufe in die erste Stufe und/oder die zweite Stufe geleitet wird, und die drei Stufen einen geschlossenen Kreislauf bilden.Method according to one of Claims 1 to 5, characterized in that the operating materials (20) are produced using a method for the thermal-chemical utilization of carbon-containing starting materials (27), in which the carbon-containing starting materials (27) are pyrolyzed in a first stage, pyrolysis coke and pyrolysis gas are produced; in a second stage, the pyrolysis coke from the first stage is gasified, with synthesis gas being produced, and slag and other residues remaining and being removed; and in a third stage the synthesis gas from the second stage is converted into the operating materials (20); wherein excess reflux gas (66) from the third stage is passed into the first stage and / or the second stage, and the three stages form a closed circuit. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein mindestens ein Teil der Abgase (21) in einem Verfahren zur thermisch-chemischen Verwertung von kohlenstoffhaltigen Ausgangsstoffen (27) verwertet werden, bei welchem in einer ersten Stufe die kohlenstoffhaltigen Ausgangsstoffe (27) pyrolysiert werden, wobei Pyrolysekoks und Pyrolysegas entstehen; in einer zweiten Stufe der Pyrolysekoks aus der ersten Stufe vergast wird, wobei Synthesegas entsteht, und Schlacke und andere Reststoffe übrig bleiben und abgeführt werden; und in einer dritten Stufe das Synthesegas aus der zweiten Stufe in die Betriebsstoffe (20) umgewandelt wird; wobei überschüssiges Rücklaufgas (66) aus der dritten Stufe in die erste Stufe und/oder die zweite Stufe geleitet wird, und die drei Stufen einen geschlossenen Kreislauf bilden; und wobei die Abgase in die erste Stufe und/oder die zweite Stufe und/oder die dritte Stufe eingespeist werden.Method according to one of Claims 1 to 6, characterized in that at least some of the exhaust gases (21) are used in a method for the thermal-chemical utilization of carbon-containing starting materials (27), in which in a first stage the carbon-containing starting materials (27 ) are pyrolysed, with pyrolysis coke and pyrolysis gas being produced; in a second stage, the pyrolysis coke from the first stage is gasified, with synthesis gas being produced, and slag and other residues remaining and being removed; and in a third stage the synthesis gas from the second stage is converted into the operating materials (20); wherein excess reflux gas (66) from the third stage is passed into the first stage and / or the second stage, and the three stages form a closed circuit; and wherein the exhaust gases are fed into the first stage and / or the second stage and / or the third stage. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgase (21) in das Rücklaufgas (66) eingespeist werden.Method according to Claim 7, characterized in that the exhaust gases (21) are fed into the return gas (66). Verfahren zur Versorgung eines oder mehrerer Abnehmer (41, 43, 3), welche ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 durchführen, mit gasförmigen und/oder flüssigen Betriebsstoffen (20) für dieses Antriebsverfahren, dadurch gekennzeichnet, dass die Abnehmer (41, 43, 3) mit einem ersten Versorgungsnetz (51) mit gasförmigen und/oder flüssigen Betriebsstoffen (20) aus einer oder mehreren Produktionsanlagen (6) und/oder aus einem oder mehreren ersten Speichern (81) versorgt werden, und dass mit einem zweiten Rückführungsnetz (52) mindestens ein Teil der beim Antriebsverfahren anfallenden Abgase (21), insbesondere Kohlendioxid (24), von den Abnehmern (41, 43, 3) zu einer oder mehreren Produktionsanlagen (6) zurückgeführt und/oder zu einem oder mehreren zweiten Speichern (82) zurückgeführt werden.Method for supplying one or more consumers (41, 43, 3), which carry out a method according to one of Claims 1 to 8, with gaseous and / or liquid operating materials (20) for this drive method, characterized in that the consumers (41, 43, 3) with a first supply network (51) are supplied with gaseous and / or liquid operating materials (20) from one or more production plants (6) and / or from one or more first stores (81), and that with a second return network (52) at least some of the exhaust gases (21) produced during the drive process, in particular carbon dioxide (24), returned by the consumers (41, 43, 3) to one or more production plants (6) and / or to one or more second storage facilities ( 82).
EP20181575.0A 2010-01-22 2011-01-20 Emission-free devices and method for carrying out mechanical work and for generating electrical and thermal energy Withdrawn EP3789474A1 (en)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP10151481.8A EP2348254B1 (en) 2010-01-22 2010-01-22 Refueling system for a mobile machine
EP10151473A EP2348253A1 (en) 2010-01-22 2010-01-22 Emission-free method for accomplishing mechanical work
EP10154449A EP2325287A1 (en) 2009-11-20 2010-02-23 Emission-free power plant for the production of mechanical and electrical energy
EP11701082.7A EP2526177B1 (en) 2010-01-22 2011-01-20 Emission-free devices for performing mechanical work
PCT/EP2011/050788 WO2011089200A2 (en) 2010-01-22 2011-01-20 Emission-free devices and method for performing mechanical work and for generating electrical and thermal energy

Related Parent Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP11701082.7A Division EP2526177B1 (en) 2010-01-22 2011-01-20 Emission-free devices for performing mechanical work
PCT/EP2011/050788 Previously-Filed-Application WO2011089200A2 (en) 2010-01-22 2011-01-20 Emission-free devices and method for performing mechanical work and for generating electrical and thermal energy

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP3789474A1 true EP3789474A1 (en) 2021-03-10

Family

ID=43617919

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP20181575.0A Withdrawn EP3789474A1 (en) 2010-01-22 2011-01-20 Emission-free devices and method for carrying out mechanical work and for generating electrical and thermal energy
EP11701082.7A Active EP2526177B1 (en) 2010-01-22 2011-01-20 Emission-free devices for performing mechanical work

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP11701082.7A Active EP2526177B1 (en) 2010-01-22 2011-01-20 Emission-free devices for performing mechanical work

Country Status (17)

Country Link
US (3) US10072841B2 (en)
EP (2) EP3789474A1 (en)
AR (1) AR079947A1 (en)
CY (1) CY1123340T1 (en)
DK (1) DK2526177T3 (en)
EA (1) EA201270678A1 (en)
ES (1) ES2819287T3 (en)
HR (1) HRP20201464T1 (en)
HU (1) HUE051957T2 (en)
LT (1) LT2526177T (en)
PL (1) PL2526177T3 (en)
PT (1) PT2526177T (en)
RS (1) RS60896B1 (en)
SI (1) SI2526177T1 (en)
TW (1) TWI600825B (en)
UY (1) UY33197A (en)
WO (1) WO2011089200A2 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014087008A1 (en) * 2012-12-04 2014-06-12 Christian Mair Storage system for operating substances in water vehicles
EP2876150A1 (en) * 2013-11-21 2015-05-27 RV Lizenz AG Combined energy network
US9682344B1 (en) * 2016-04-18 2017-06-20 David R. Hall Negative carbon dioxide output vehicle

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004054029A1 (en) * 2002-12-10 2004-06-24 Aker Kværner Technology A method for exhaust gas treatment in a solid oxide fuel cell power plant
EP1526165A1 (en) * 2003-10-24 2005-04-27 Institut Français du Pétrole Process for producing liquid fuels from a solid hydrocarbonaceous feedstock
WO2007079381A2 (en) * 2005-12-28 2007-07-12 Jupiter Oxygen Corporation Oxy-fuel combustion with integrated pollution control
DE102007041624A1 (en) * 2007-09-03 2009-03-05 Technische Universität Dresden Method e.g. for generating tar depleted fuel gas, involves generating tar fuel gas from solid fuels, particularly from solid biomass, which in first stage is formed by primary decomposition
WO2009144369A2 (en) * 2008-05-30 2009-12-03 Foster Wheeler Energia Oy Method of and system for generating power by oxyfuel combustion

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3672341A (en) * 1970-07-30 1972-06-27 Combustion Power Air pollution-free internal combustion engine and method for operating same
US3861484A (en) * 1971-02-01 1975-01-21 Kenneth E Joslin Hybrid vehicular power system
US3986349A (en) 1975-09-15 1976-10-19 Chevron Research Company Method of power generation via coal gasification and liquid hydrocarbon synthesis
SU707532A3 (en) 1976-04-13 1979-12-30 Энергиагаздалкодаши Интезет (Инопредприятие) Two-stroke diesel internal combustion engine
DE3433602A1 (en) 1984-08-18 1986-02-27 Horst 7447 Aichtal Jentzsch DEVICE FOR EXTRACTION AND COLLECTION OF GASES, ESPECIALLY MOTOR VEHICLE EXHAUST GAS, IN AN ASSEMBLY OR OPERATING HALL
US5034021A (en) 1985-07-29 1991-07-23 Richardson Reginald D Apparatus for thermal pyrolysis of crushed coal
RU2055997C1 (en) 1991-07-05 1996-03-10 Евгений Глебович Шадек Method of operation of internal combustion engine and internal combustion engine
RU2069274C1 (en) 1992-12-14 1996-11-20 Харлов Николай Михайлович Method of and device for injection of water into cylinder of internal combustion engine
DE19523109C2 (en) 1995-06-26 2001-10-11 Daimler Chrysler Ag Motor vehicle with an internal combustion engine and a power generation system
CA2271450A1 (en) 1999-05-12 2000-11-12 Stuart Energy Systems Inc. Hydrogen fuel replenishment process and apparatus
US6202574B1 (en) * 1999-07-09 2001-03-20 Abb Alstom Power Inc. Combustion method and apparatus for producing a carbon dioxide end product
AU2001254921A1 (en) * 2000-05-03 2001-11-12 Zero-M Limited Fuel system
AT4883U1 (en) 2000-06-23 2001-12-27 Hermeling Werner Dipl Ing MOBILE FILLING SYSTEM FOR GAS BOTTLES
US20030083390A1 (en) 2001-10-23 2003-05-01 Shah Lalit S. Fischer-tropsch tail-gas utilization
US6574962B1 (en) * 2001-11-23 2003-06-10 Justin Chin-Chung Hsu KOH flue gas recirculation power plant with waste heat and byproduct recovery
ITRM20050207A1 (en) * 2005-05-02 2006-11-03 Pyrolb S R L INTEGRATED PROCEDURE FOR THE TREATMENT OF WASTE VIA PYROLYSIS AND ITS INSTALLATION.
US8479690B2 (en) * 2007-03-16 2013-07-09 Maro Performance Group, Llc Advanced internal combustion engine
TWM337621U (en) * 2007-12-14 2008-08-01 lai-xi Huang Heat recovery apparatus and its application for a two-cycle engine
US20090178642A1 (en) 2008-01-15 2009-07-16 Lai Shi Huang Heat energy recycling device for an engine and two-stroke engine using the same
WO2009129411A2 (en) * 2008-04-16 2009-10-22 Moriarty Donald E Partially self-refueling zero emissions system
CN201377352Y (en) * 2009-03-25 2010-01-06 王福山 Reciprocating internal combustion engine
UY33038A (en) 2009-11-20 2011-06-30 Rv Lizenz Ag THERMAL AND CHEMICAL USE OF CABONACE SUBSTANCES IN PARTICULAR FOR THE GENERATION OF ENERGY WITHOUT EMISSIONS
EP2325288A1 (en) 2009-11-20 2011-05-25 RV Lizenz AG Method and device for thermal-chemical processing and exploitation of substances containing carbon
RU2516725C2 (en) 2011-12-29 2014-05-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана" (МГТУ им. Н.Э. Баумана) Ice device for enrichment of sucked air with oxygen

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004054029A1 (en) * 2002-12-10 2004-06-24 Aker Kværner Technology A method for exhaust gas treatment in a solid oxide fuel cell power plant
EP1526165A1 (en) * 2003-10-24 2005-04-27 Institut Français du Pétrole Process for producing liquid fuels from a solid hydrocarbonaceous feedstock
WO2007079381A2 (en) * 2005-12-28 2007-07-12 Jupiter Oxygen Corporation Oxy-fuel combustion with integrated pollution control
DE102007041624A1 (en) * 2007-09-03 2009-03-05 Technische Universität Dresden Method e.g. for generating tar depleted fuel gas, involves generating tar fuel gas from solid fuels, particularly from solid biomass, which in first stage is formed by primary decomposition
WO2009144369A2 (en) * 2008-05-30 2009-12-03 Foster Wheeler Energia Oy Method of and system for generating power by oxyfuel combustion

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
HOFFMANN B: "Verfahren zur Herstellung des synthetischen Biokraftstoffs "SunDiesel" Process for the production of the synthetic biofuel "SunDiesel"", AUFBEREITUNGS TECHNIK, VERLAG FUER AUFBEREITUNG, WIESBADEN, DE, vol. 49, no. 1/2, 1 January 2008 (2008-01-01), pages 6 - 17, XP001510470, ISSN: 0004-783X *
ZWART R W R ET AL: "High efficiency co-production of synthetic natural gas (SNG) and Fischer-Tropsch (FT) transportation fuels from biomass", ENERGY & FUELS, AMERICAN CHEMICAL SOCIETY, WASHINGTON, DC, US, vol. 19, no. 2, 1 March 2005 (2005-03-01), pages 591 - 597, XP002578278, ISSN: 0887-0624, [retrieved on 20050202], DOI: 10.1021/EF049837W *

Also Published As

Publication number Publication date
RS60896B1 (en) 2020-11-30
UY33197A (en) 2011-08-31
WO2011089200A2 (en) 2011-07-28
WO2011089200A3 (en) 2011-10-27
PT2526177T (en) 2020-09-23
EA201270678A1 (en) 2013-04-30
CY1123340T1 (en) 2021-12-31
LT2526177T (en) 2020-10-12
SI2526177T1 (en) 2020-10-30
AR079947A1 (en) 2012-02-29
ES2819287T3 (en) 2021-04-15
US10072841B2 (en) 2018-09-11
US11397004B2 (en) 2022-07-26
EP2526177A2 (en) 2012-11-28
US20230018213A1 (en) 2023-01-19
PL2526177T3 (en) 2020-11-30
HRP20201464T1 (en) 2021-02-19
TW201144575A (en) 2011-12-16
HUE051957T2 (en) 2021-04-28
TWI600825B (en) 2017-10-01
EP2526177B1 (en) 2020-06-24
US20190056106A1 (en) 2019-02-21
DK2526177T3 (en) 2020-09-21
US20120312004A1 (en) 2012-12-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0749521B1 (en) Process for the low-pollutant conversion of fossil fuels into power
EP2501786B1 (en) Thermal-chemical utilization of carbon-containing materials, in particular for the emission-free generation of energy
WO2015154894A1 (en) Method and device for storing and recovering energy
DE112005000402T5 (en) Process and apparatus for hydrogen production
EP0553125A1 (en) Process and installation for the combined generation of electrical and mechanical energy.
EP4028489B1 (en) Device and method comprising two sub-systems for using carbon-based fuels in internal combustion engines in a cycle operation, thereby reusing the accumulated oxidation product and entraining an oxidizing agent on the transportation means
US20230018213A1 (en) Emission-free devices and method for performing mechanical work and for generating electrical and thermal energy
EP2438982A1 (en) Method for preparing and using an alcohol and use of the alcohol to improve the efficiency and performance of a combustion engine
DE102012105736A1 (en) Method for storing electrical energy
EP2348254B1 (en) Refueling system for a mobile machine
EP2325287A1 (en) Emission-free power plant for the production of mechanical and electrical energy
DE102010029972A1 (en) Combustion engine drive assembly for e.g. motor car, has pump connected with input of expander, and electrical generator mechanically connected with expander driven shaft and electrically connected with electrolysis device
DE69738474T2 (en) PURE AIR MOTORS FOR TRANSPORT AND OTHER MOTORIZED APPLICATIONS
WO2017050459A1 (en) Steam turbine power plant having hydrogen combustion, with integration of a gasifying device
EP2348253A1 (en) Emission-free method for accomplishing mechanical work
WO2018015294A1 (en) System and method for operating an internal combustion engine
EP3857032B1 (en) Method for operating a power plant in order to generate electrical energy by combustion of a carbonaceous combustible, and corresponding system for operating a power plant
WO1998025019A1 (en) Method for generating energy by means of internal combustion engines and waste heat boilers located downstream
DE10352520B4 (en) Method for operating a stationary or mobile engine by means of compressed gas and device for carrying out the method
EP3022277B1 (en) Method of use of biomass for generating electric energy and heat supply by pyrolysis; gasification and combustion and for converting thermal energy into electrical energy
EP3081289B1 (en) A combustion process for solid, liquid or gaseous hydrocarbon (hc) raw materials in a thermal engine, thermal engine and system for producing energy from hydrocarbon (hc) materials
WO2019011360A1 (en) Hydrogen-steam power plant
DE102018209827B4 (en) Method for operating an internal combustion engine
EP3441590A1 (en) Method for operating a combustion engine and combustion engine
DE102019135741A1 (en) Method and device for storing energy

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION HAS BEEN PUBLISHED

AC Divisional application: reference to earlier application

Ref document number: 2526177

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: P

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

AX Request for extension of the european patent

Extension state: BA ME

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20210910

RBV Designated contracting states (corrected)

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20230801