AT370235B - Energieversorgungseinheit - Google Patents

Description

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   Die Erfindung betrifft eine Energieversorgungseinheit bestehend aus einem Gefäss für ein Bio- masse-Wassergemisch, einem Sonnenkollektor, dessen zugehöriger Wärmetauscher sich im Bereich des Biomasse-Wassergemisches befindet und einer Wärmepumpe mit Verdampfer und Kondensator. 



   Die Energieversorgung von Haushalten ist durch eine fast totale Abhängigkeit von Energie- trägern, deren Verfügbarkeit nicht vom Verbraucher beeinflussbar ist, gekennzeichnet. Zur Behebung dieses Mangels an Autonomie der Energieversorgung werden grosse Anstrengungen gemacht, so ist   z. B.   die Technologie der Warmwasserversorgung mit Hilfe von Sonnenkollektoren so weit gediehen, dass eine Serienproduktion von Sonnenkollektoren aufgenommen werden konnte. Auch die Heizwärme- gewinnung mit Hilfe von Wärmepumpen, die auf eine lange technische Entwicklung zurückblicken können, ist durch Serienprodukte möglich. Desgleichen ist die Gewinnung von Biogas aus Biomasse schon seit langem in städtischen Grossanlagen verwirklicht. Auch die Technik der Wärmespeicherung ist weit entwickelt, doch bisher durch die relativ hohen Kosten der Speicher behindert.

   Allen diesen alternativen Energiegewinnungssystemen eigen ist ein gewisser Mangel an Kontinuität und Autonomie, zumindest für mitteleuropäische Verhältnisse. Wohl erfüllt der Sonnenkollektor den Autonomiean- spruch, doch fehlt ihm die Kontinuität, die mit Hilfe eines Speichers nur mit unwirtschaftlich hohen Kosten sichergestellt werden kann, und ist der Energiegehalt der so gewonnenen Wärme praktisch null. 



   Die Wärmepumpe ist zwar autonom hinsichtlich der Wärmequelle, aber nicht hinsichtlich der zum Antrieb nötigen energiereichen Primärenergie. 



   Eine Biogasanlage liefert zwar energiereiches Biogas und erfüllt den Kontinuitätsanspruch, doch ist eine autonome Versorgung mit Biomasse wie sie etwa zur Energieversorgung eines Einfamilienhauses nötig wäre nur mit einer Grundstücksgrösse von etwa 0, 6 bis 1, 0 ha möglich. Die meisten Einfamilienhäuser besitzen aber nur eine Grundstücksgrösse von 0, 1 bis 0,2 ha. 



   Die Nachteile der Langzeit-Wärmespeicher sind die hohen Kosten und der grosse Raumbedarf.
Aufgabe der Erfindung ist es eine autonome und kontinuierlich arbeitende Energieversorgungseinheit der eingangs erwähnten Art zu konzipieren, die in der Lage ist, aus der auf einer Grundstücksgrösse von 0, 1 bis 0,2 ha jährlich zuwachsenden Biomasse die für die Energieversorgung eines Ein- oder Zweifamilienhauses notwendige Energie zu erzeugen. Die Lösung dieser Aufgabe wird bei einer Energieversorgungseinheit der eingangs angeführten Art dadurch erreicht, dass das für das Biomasse-Wassergemisch als Behälter dienende Gefäss innerhalb eines Hauses als Ofen oder an Stelle eines Ofens eingebaut ist und dass sich der Kondensator innerhalb des Gefässes befindet.

   Das sich im Biomasse-Wassergemisch entwickelnde Biogas wird im oberen Teil des Gefässes gesammelt und kann zum Antrieb der Wärmepumpe verwendet werden, im Verein mit dem Sonnenkollektor ergibt sich eine kontinuierlich, autonom, umweltfreundlich und wirtschaftlich arbeitende Energieversorgungseinheit, wie sie durch die einzelnen Elemente aber auch durch die Kombination nur zweier nicht erreichbar wäre. Der besondere Vorteil dieser Anordnung ist die erreichbare Autonomie und Kontinuität in der Energieversorgung und ein ausreichend grosser Anteil von Energie in Form von Biogas, wie sie in einem Haushalt gebraucht wird. 



   In der Zeichnung ist eine beispielsweise Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes, eingebaut in ein Einfamilienhaus, dargestellt. In einem Gefäss --1-- befindet sich bis zur Höhe H ein Biomasse-Wassergemisch --2--, welches als Wärmespeicher dient und in welchem die Methangärung stattfindet. Über einen Sonnenkollektor --3-- und einen   Wärmetauscher --6-- wird   mit Hilfe einer   Umwälzpumpe --5-- dem Biomasse-Wassergemisch --2-- die   Sonnenwärme Qs zugeführt. Eine Wärmepumpe --4--, die mit Biogas aus einem Gasraum --9-- betrieben wird, führt dem Biomasse-Wassergemisch --2-- die Umgebungswärme Qu zu, dies geschieht mit Hilfe eines Verdampfers --7-- und eines Kondensators --8--.

   Der Verdampfer --7-- besteht aus zwei Abschnitten, wobei der eine Abschnitt zur Entnahme der Erdwärme vorgesehen ist und der andere Abschnitt zur Entnahme der Wärme aus dem Faulschlamm dient. 



   Im Gasraum --9-- sammelt sich das Biogas, es wird mit Hilfe eines   Hochbehälters --10--   unter Druck gehalten,   Gasleitungen --11   und   12-- führen   das Biogas zur   Wärmepumpe --4-- und   zu den Gasverbrauchern im Haus. Über einen   Wärmetauscher --13-- wird   dem Biomasse-Wassergemisch --2--, welches als Wärmespeicher dient, die Wärme Qw zur Warmwasserbereitung entnommen. Die Biomasse BM wird über einen   Zuführschacht --14-- einer Förderschnecke --15-- zugeführt,   die 

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 über eine Handkurbel --16-- und einem Antriebsgetriebe --17-- angetrieben wird.

   Die Förder-   schnecke --15-- fördert   die Biomasse durch einen konischen Förderschacht --16-- in das Gefäss --1--, das auf einem Kellerboden --19-- steht und durch eine Kellerdecke --20-- in einen Wohnraum und weiter durch eine Wohnraumdecke --21-- in ein Obergeschoss ragt. Das Gefäss --1-- ist durch eine feste Isolierung --22-- vor Wärmeverlust geschützt. Im Wohnraum kann eine lose Isolierung --23-abgenommen werden und erlaubt ein Heizen desselben über die warme Gefässwand. Über ein Ent-   schlämmventil --24-- wird   der sich absetzende Faulschlamm in einen   Faulschlammbehälter --25--   gebracht. Ein Entleerungsventil --26-- erlaubt die Entleerung in einen   Kanal-27-. Ober   einen Kamin --28-- entweicht das Abgas der Wärmepumpe.

   Die Prozessführung erfolgt, unter Ausnutzung 
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 Art der Prozessführung hat den Vorteil, dass durch die thermophile Gärung im oberen Bereich des Gefässes ein höheres Temperaturniveau für Heizzwecke zur Verfügung steht und eine schnellere und bessere Umsetzung der Biomasse erreicht wird. Die mesophile Nachgärung im unteren Teil des Gefässes dient der vollständigen Ausnutzung der Biomasse und der Beseitigung des skatolartigen Geruches des thermophilen Faulschlammes. 



   Die Füllung des Gefässes --1-- mit Wasser erfolgt durch eine Wasserzuleitung-29-. die Inspektion der Innenseite des Gefässes ist durch ein   Mannloch --30-- möglich.  

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCH : 1. Energieversorgungseinheit bestehend aus einem Gefäss für ein Biomasse-Wassergemisch, einem Sonnenkollektor, dessen zugehöriger Wärmetauscher sich im Bereich des Biomasse-Wassergemisches befindet und einer Wärmepumpe mit Verdampfer und Kondensator, dadurch gekennzeichnet, dass das für das Biomasse-Wassergemisch (2) als Behälter dienende Gefäss (1) innerhalb eines Hauses als Ofen oder an Stelle eines Ofens eingebaut ist und dass sich der Kondensator (8) innerhalb des Gefässes H) befindet.

   2. Energieversorgungseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kondensator (8) im unteren Teil des Gefässes (l) unter dem Wärmetauscher (6) zur Erwärmung der Zone mit thermophiler Gärung des Biomasse-Wassergemisches (2) angeordnet ist.