AT511941A4 - Betriebsstoffversorgungssystem für Fahrzeuge mit Kohlendioxidspeicherung - Google Patents

Betriebsstoffversorgungssystem für Fahrzeuge mit Kohlendioxidspeicherung Download PDF

Info

Publication number
AT511941A4
AT511941A4 ATA575/2012A AT5752012A AT511941A4 AT 511941 A4 AT511941 A4 AT 511941A4 AT 5752012 A AT5752012 A AT 5752012A AT 511941 A4 AT511941 A4 AT 511941A4
Authority
AT
Austria
Prior art keywords
devices
carbon dioxide
supply system
oxygen
hydrocarbon compounds
Prior art date
Application number
ATA575/2012A
Other languages
English (en)
Other versions
AT511941B1 (de
Original Assignee
Mair
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
Application filed by Mair filed Critical Mair
Priority to ATA575/2012A priority Critical patent/AT511941B1/de
Application granted granted Critical
Publication of AT511941B1 publication Critical patent/AT511941B1/de
Publication of AT511941A4 publication Critical patent/AT511941A4/de
Priority to PCT/EP2013/059566 priority patent/WO2013171107A2/de

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/002—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by condensation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G2/00—Production of liquid hydrocarbon mixtures of undefined composition from oxides of carbon
    • C10G2/50—Production of liquid hydrocarbon mixtures of undefined composition from oxides of carbon from carbon dioxide with hydrogen
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23L—SUPPLYING AIR OR NON-COMBUSTIBLE LIQUIDS OR GASES TO COMBUSTION APPARATUS IN GENERAL ; VALVES OR DAMPERS SPECIALLY ADAPTED FOR CONTROLLING AIR SUPPLY OR DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; INDUCING DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; TOPS FOR CHIMNEYS OR VENTILATING SHAFTS; TERMINALS FOR FLUES
    • F23L7/00—Supplying non-combustible liquids or gases, other than air, to the fire, e.g. oxygen, steam
    • F23L7/007—Supplying oxygen or oxygen-enriched air
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2256/00—Main component in the product gas stream after treatment
    • B01D2256/22—Carbon dioxide
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/50—Carbon oxides
    • B01D2257/504—Carbon dioxide
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/80—Water
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2258/00—Sources of waste gases
    • B01D2258/01—Engine exhaust gases
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/34—Indirect CO2mitigation, i.e. by acting on non CO2directly related matters of the process, e.g. pre-heating or heat recovery
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/36—Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
  • Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Betriebsstoffversorgungssystem (1) zur energetischen Versorgung mobiler, kohlenwasserstoffbetriebener Maschinen (6), welches das in den Maschinen gespeicherte Kohlendioxid vollständig zu Kohlenwasserstoffverbindungen (7) synthetisiert und welches die in einer Vorrichtung zur Aufspaltung von Wasser (4) entstehenden Produkte Wasserstoff und Sauerstoff entweder zur genannten Kohlenwasserstoffsynthese, als Betriebsstoff der mobilen Maschinen oder zur Energieversorgung versorgungssysteminterner Vorrichtungen nutzt.

Description

Faxabsender: 00435776786026
Post AG Filiale 6026 14/05/12 09:07 S.: 5/17 M · * » | * I · ·· · · * • «» »····· · * 4 t* * » * * * • · ·« « I * · ·
Betriebsstoffversorgungssystem für Fahrzeuge mit Köhlendioxidspeicherung
Beschreibung:
Technisches Gebiet:
Die Erfindung betrifft Betriebsstoff-Versorgungssysteme für mobile Antriebsvorrichtungen.
Stand der Technik: ln modernen Volkswirtschaften sind Fahrzeuge meist so konstruiert, dass sie durch eine fahrzeuginterne Oxidation (in z.B. Verbrennungsmotoren, Gasturbinen, Brennstoffzellen) von Kohlenwasserstoffverbindungen (z.ß. Benzin, Diesel, Erdgas, Kerosin, Schweröl) die zu ihrem eigenen Betrieb nötige Energie gewinnen, wobei dazu zum größten Teil auf Kohlenwasserstoffverbindungen aus fossilen Quellen zugrückgegriffen wird, die über ein Netz von Betankungsanlagen den Fahrzeugen zur Verfügung gestellt werden. Der zur Oxidation nötige Sauerstoff wird den Oxidationsvorrichtungen der Fahrzeuge in Form von Umgebungsluft zugeführt, was zur Folge hat, dass der Abgasmassestrom der Fahrzeuge größtenteils aus dem schon in der Umgebungsluft überwiegend enthaltenen Stickstoffgas besteht, Dieser Abgasmassestrom wird mit dem in ihm enthaltenen Kohlendioxid aus den Fahrzeugen emittiert und trägt so zu einer Steigerung des Kohlenstoffdioxidgehaltes der Atmosphäre und zu einer Verstärkung des atmosphärischen Treibhauseffektes bei
Um diesen klimatischen Effekt kohlenwasserstoffbetriebener Fahrzeuge zu reduzieren, wurden Fahrzeuge vorgeschlagen (z,B, Patent US 5680764A, U5652334982), die kohlen- und wasserstoffhältige Treibstoffe in einer stickstofffreien Umgebung oxidieren, um ein Produktgas zu erhalten, das zum überwiegenden Teil aus Kohlendioxid und Wasser besteht und dadurch, nach erfolgter Wasserabscheidung, eine Kohlendioxidspeicherung in den Fahrzeugen ermöglichen. Eine solche stickstofffreie bzw. -arme und sauerstoffangereicherte (mehr als 1\ Vol% Sauerstoffanteil) Oxidationsumgebung wird beispielsweise durch die Abscheidung von Stickstoff aus der Umgebungsluft mit Hilfe von Membranen oder durch die Verwendung von im Fahrzeug mitgeführtem Sauerstoff erzeugt (vgi. Yantovski E. Energy and ExergyiCurrents. NOVA Science Publiction. New York, 1994). 1 14/05/2012 09:09
Nr.: R402 P. 005/017
Faxabsender: 00435776786026
Post AG Filiale 6026 14/05/12 09:07 S.: 6/17 « ·· *··«· Für das in diesen Fahrzeugen gespeicherte und periodisch aus dem Fahrzeug abzuführende Kohlendioxid, werden oft technische Weiterverwendungsmöglichkeiten oder seine unterirdische Speicherung als Entsorgungsoptionen angeführt. Dabei befindet sich die Technik der unterirdischen Endspeicherung von Kohlendioxid noch im Erprobungsstadium und wirft gravierende Fragen zur langfristigen Dichtheit der Lagerstätten auf.
In der Anmeldung EP 2348254Al wird das aus den Fahrzeugen abgeführte und Kohlendioxid enthaltende Gasgemisch einer oder mehreren Produktionsanlagen zugeführt, die aus kohlenstoffhaltigen Ausgangsstoffen einen Fahrzeugtreibstoff aus Kohlenwasserstoffen synthetisieren, der wiederum Fahrzeugen zugeführt werden kann. Dadurch werden zwar laut EP 2348254A1 und EP 2325288A1 Kohlendioxidemissionen in den Produktionsanlagen vermieden, allerdings mussaus dem zwischen Fahrzeugen und Treibstoff-Produktionsanlagen bestehenden Kohlenstoffkreislauf dennoch Kohlendioxid entnommen und endgelagert werden (EP 2348254A1. Absatz 31,58), da den Produktionsanlagen zur Prozessenergiegewinnung auch andere kohlenstoffhaltige Ausgangsstoffe zugeführt werden.
Um die Einlagerung von Kohlendioxid in die Erdatmosphäre durch kohlenwasserstoffbetriebene Fahrzeuge zu vermindern ohne dabei eine fahrzeuginterne Kohlendioxidabscheidung und -Speicherung durchführen zu müssen, werden in zunehmend größerem Ausmaß auch aus Biomasse hergestellte Treibstoffe eingesetzt. Diese weisen eine gegenüber herkömmlichen, fossilen Treibstoffen verbesserte Kohlendioxidemissionsbilanz auf, da die bei ihrer Oxidation entstehende und aus den Fahrzeugen emittierte Menge an Kohlendioxid in äquivalentem Umfang durch das Nachwachsen der Biomasse wieder der Atmosphäre entzogen wird. Tatsächlich wird für heute angebotene Biotreibstoffe allerdings nur eine um höchstens ca. 70¾ reduzierte Kohlenstoffdioxidemission (gemessen in Kohlenstoffdioxidäquivalenten) gegenüber aus fossilen Quellen hergestellten Treibstoffen angenommen. Auch wenn die Verwendung lignuzellulosehältiger Rohstoffe zukünftig diesen Wert erhöhen wird, so bestehen die Grenzen der Realisierbarkeit dieses technologischen Ansatzes dennoch in der beschränkten globalen land- und forstwirtschaftlichen Produktionskapazität.
Alternative, nicht auf Kohlenwasserstoffverbindungen, sondern auf elektrischer Energie aufbauende Energieversorgungskonzepte für Fahrzeuge erzeugen, sofern sie auf Elektrizität aus regenerativen oder nuklearen Quellen zurückgreifen, keine oder nur geringe Kohlenstoffdioxidemisslonen. Der derzeitige Stand der Batterietechnik führt allerdings für verkehrstaugliche Fahrzeuge nicht nur zu im 2 14/05/2012 09:09
Nr.: R402 P.006/017
Faxabsender: 00435776786026
Post AG Filiale 6026 14/05^12 09:07 S. : 7/Yi • · »»«·« * · * · * · * • · · 00 ·· » · »· · *4 »0 » vergleich zu herkömmlichen Tankvorgängen langen Ladezeiten, sondern begrenzt auch sehr stark die Reichweite der Fahrzeuge. Dies resultiert aus der im Vergleich zu Kohlenwasserstoffen geringen Energiedichte der derzeit verwendeten Batterien.
Aufgabe der Erfindung:
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Betriebsstoffversorgungssystem zur energetischen Versorgung mobiler Maschinen und insbesondere von Fahrzeugen (Wasser-, Land- und Luftfahrzeuge) zur Verfügung zu stellen, das eine im Vergleich zu heutigen Fahrzeugen ähnliche Antriebsleistung und Reichweite ermöglicht, dabei aber Kohlenstoffdioxidemissionen sowohl in die Erdatmosphäre als auch in Form von Einlagerungen in den Erdboden oder in Gewässern möglichst vermeidet. Diese Vermeidung von Kohlenstoffdioxidemissionen betrifft dabei die Funktionsweise der mobilen Maschinen selbst, aber auch ihr Treibstoff-Versorgungssystem (insbesondere die Herstellung der Treibstoffe).
Darstellung der Erfindung:
In den folgenden Ausführungen wird mit dem Begriff „Treibstoff" eine einzelne brennbare Kohlenwasserstoffverbindung oder ein Gemisch von mehreren verschiedenen brennbaren Kohlenwasserstoffverbindungen bezeichnet, welche durch einen ein- oder mehrstufigen Syntheseprozess aus Kohlendioxid und Wasserstoff, eventuell auch unter zusätzlicher Zuführung von Sauerstoff, erzeugt werden können. Insbesondere kann es sich bei einem Treibstoff um Methan oder Methanol handeln.
In der vorliegenden Erfindung wird ein Betriebsstoffversorgungssystem für mobile Maschinen (6) (in den weiteren Ausführungen nur noch als „Fahrzeuge" bezeichnet) vorgeschlagen, das auf einem nahezu geschlossenen Kühlenstoffkreislauf beruht. Dabei kann das in den Fahrzeugen (6) durch die Oxidation von Treibstoff entstandene und fahrzeugintern gespeicherte Kohlendioxid gänzlich zur Synthese von neuem Treibstoff verwendet und dieser wieder den Fahrzeugen (6) zugeführt werden, sodass kein Kohlendioxid anfällt, das in die Atmosphäre emittiert, industriell weiterverarbeitet oder endgelagert werden müsste. Stattdessen wird dadurch ein nahezu geschlossenes Kohlenstoffrecyclingsystem verwirklicht, in dem nur durch das von den Fahrzeugen (6) oder den Treibstoffsyntheseanlagen (3) emittierte Wasser und dem darin in geringen Mengen gelösten Kohlenstoffdioxld Kohlenstoffan die Umgebung abgegeben wird.
Das vorgestelite System dient der Versorgung von Fahrzeugen (6), die als Betriebsstoffe zur Gewinnung ihrer Antriebsenergie neben brennbaren Kohlenwasserstoffverbindungen auch in den Fahrzeugen mitgeführten Sauerstoff (8) verwenden. Außerdem verfügen solche Fahrzeuge (6) über 3 14/05/2012 09:10
Nr.: R402 P.007/017
Faxabsender: ΒΒ4357767Θ6026 Post AG Filiale 6026 14/05/12 09:07 S.: 0/17 »*··* * ♦ * * « * * ·· * * ··« · · f « l I » t * l * t * ***** * f| * * * * · * # * I« * ** , * * · eine fahrzeuginterne Kohlendioxidabscheidung und -Speicherung im Sinne des oben beschriebenen Verfahrens: Die brennbaren Kohlenwasserstoffverbindungen werden iunter Zuführung von Sauerstoffs (8) oxidiert, wodurch ein im Wesentlichen aus Kohlendioxid und Wasser bestehendes Produktgas (13) entsteht. Durch Abkühlung und/oder Verdichtung wird daraus Wasser (11) abgeschieden, sodass konzentriertes Kohlendioxid (9) zur fahrzeuginternen Speicherung zur Verfügung steht. Teilweise wird das erzeugte Produktgas vor bzw. nach erfolgter Wasserabscheidung wieder der Oxidationsreaktion zugeführt, um deren Intensität und dia physikalischen Eigenschaften des Abgasstroms zu regeln. Die Oxidationsvorrichtung (12) im Fahrzeug kann zum Beispiel aus einer oder mehreren Verbrennungskraftmaschinen (Verbrennungsmotor, Gasturbine), aus einer oder mehreren Brennstoffzellen oder aus Kombinationen der genannten Möglichkeiten bestehen.
Das vorgestellte Betriebsstoffversorgungssystem für Fahrzeuge enthält eine oder mehrere Betankungsvorrichtungen (2), die den beschriebenen Fahrzeugen (6) Sauerstoff (8) und Treibstoff (7) (jeweils in hohem Reinheitsgrad) zuführen und Kohlendioxid (9) aus den Fahrzeugen abführen können. Die Sauerstoff- und Treibstoffzufuhr erfolgt dabei getrennt voneinander entweder in gasförmiger oder flüssiger Form. Außerdem besteht das hiervorgestellte Versorgungssystem aus einer oder mehreren Vorrichtungen zur Aufspaltung von Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff (4) und einer oder mehreren Vorrichtungen zur Synthese von Treibstoff (3). Ein erfindungsgemäßes Versorgungssystem kann auch Zwischenspeicher und/oder Verflüssigungsvorrichtungen für die genannten Stoffe aufweisen.
Das den Fahrzeugen entnommene, konzentrierte Kohlendioxid (9) wird aus den einzelnen Betankungsvorrichtungen (2) zur Gänze einer oder mehreren Vorrichtungen zur Synthese von Treibstoff (3) zugeführt. Dies kann in flüssiger, gasförmiger oder überkritischer Form geschehen. Ebenfalls wird diesen Vorrichtungen zur Synthese von Treibstoff (3) reines Wasserstoffgas (10) aus den Vorrichtungen zur Aufspaltung von Wasser (4) zugeführt. Aus dem ihnen zugeführten Kohlendioxid (9) und Wasserstoff (10) erzeugen die Synthesevorrichtungen (3) in einem auf den jeweiligen Treibstoff abgestimmten katalytischen Prozess Treibstoff (7). Anlagen für eine katalytische Umsetzung von Kohlendioxid und Wasserstoff zu Methan bzw. Methanol sind allgemein bekannt: Im Falle von Methan kommen beispielsweise Nickel-dotierte Feststoffkatalysatoren, im Falle von Methanol beispielsweise kupfer-dotierte Feststoffkatalysatoren zum Einsatz. Solche Anlagen können vom Fachmann ausgelegt und In den Gesamtprozess integriert werden,
In einem erfindungsgemäßen Betriebsstoffversorgungssystem fällt in den Vorrichtungen zur Synthese von Treibstoff aus Wasserstoff und Kohlendioxid (3) nur Wasser (11) als einziges Nebenprodukt an. Der Syntheseprozess für Methan kann etwa durch folgende Reaktionsgleichung veranschaulicht werden: 4 14/05/2012 09:10
Nr.: R402 P.008/017
Faxabsender: 00435776786βΖ6
Post ftG Filiale 6026 14/05/12 09:07 S. : 9/17
C02 + 4H2 > CH4 + 2H20 Für die Synthese von Methanol gilt die Reaktionsgleichung C02 + 3H2 -> H3COH + H20
Das anfallende Wasser kann aus der Vorrichtung zur Synthese von Treibstoff (3) emittiert werden. In einer anderen vorteilhaften Ausführungsform des Versorgungsnetzwerkes wird dieses Wasser in einem Rezirkulationsmassestrom (11a) teilweise oder gänzlich einer oder mehreren Anlagen zur Aufspaltung von Wasser (4) zugeführt.
Der in den Vorrichtungen zur Synthese von Treibstoff (3) erzeugte Treibstoff wird, in gasförmiger oder flüssiger Form und nach eventueller Zwischenspeicherung, zur Gänze den Betankungsvorrichtungen (2) zugefiihrt.
Der in der Vorrichtungen zur Aufspaltung von Wasser (4) bei der Herstellung des zur Treibstoffsynthese benötigten Wasserstoffs (10) anfallende, reine Sauerstoff (S) entspricht - den stöchiometrischen Gesetzen folgend · genau jener Menge an Sauerstoff, die zur vollständigen Oxidation des in der Treibstoffsynthesevorrichtung (3) erzeugten Treibstoffs benötigt wird. Für Methan kann dieses stöchiometrische Verhältnis etwa in folgenden Gleichungen angegeben werden:
Aufspaltungsprozess von Wasser: 4H20 -> 4H2 + 202
Methansynthesepro2ess: C02 + 4H2 -> CH4 + 2H20
Oxidation des erzeugten Methans: CH4 + 202 -> C02 + 2H20 Für Methanol können folgende Gleichungen dieses stöchiometrische Verhältnis ausdrücken:
Aufspaltungsprozess von Wasser: 6H20 -> 6H2 + 302
Methanolsyntheseprozess: 2C02 + 6H2 -> 2CH30H + 2Η2θ
Oxidation des erzeugten Methanols: 2CH30H + 302 -> 2C02 + 4H20
Deshalb kann ein erfindungsgemäßes Betriebsstoffversorgungssystem sämtlichen, von den Fahrzeugen zur Oxidation des Treibstoffs benötigten Sauerstoff (8) ohne zusätzliche Vorrichtung zur Sauerstoffproduktion den Fahrzeugen (6) zur Verfügung stellen. Dazu wird in einem erfindungsgemälien Betriebsstoffoersorgungssystem der in den Vorrichtungen zur Aufspaltung von Wasser (4) produzierte Sauerstoff (8) teilweise oder gänzlich den Betankungsvorrichtungen (2) zugeführt, Dies kann wiederum in gasförmiger oder flüssiger form geschehen. 5 14/05/2012 09:11
Nr.: R402 P.009/017
Post AG Filiale 6026
Faxabsender· 00435776786026 14/05/12 09:07 S.: 10/17
• * • ·
Die Vorrichtungen zur Aufspaltung von Wasser (4) können sich zum Beispiel eines Elektrolyseprozesses, aber auch eines thermischen oder thermochemischen Aufspaltungsverfahrens bedienen. Die dafür nötige Energie muss aber, um das dem vorgestellten Betriebsstoffversorgungssystem zugrundeliegenden Prinzip einer C02-emission$freien Energieversorgung der Fahrzeuge zu gewährleisten, aus nicht fossilen'Energiequellen (5) stammen.
Da es sich dabei um eine stationäre Energieversorgung handelt, ist diese leicht durch zum Beispiel solar- oder windenergetische Anlagen zu verwirklichen. Diese wie auch Anlagen zur elektrolytischen Spaltung von Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff sind technisch gut {untersucht und können vom Fachmann ausgelegt und in den Gesamtprozess integriert werden.
In einer Ausführungsform des Betriebsstoffversorgungssystems wird zusätzlich Sauerstoff (8} aus den Vorrichtungen zur Aufspaltung von Wasser (4) den Vorrichtungen zur Synthese von Treibstoff (3) zugeführt, um das Betriebsstoffversorgungssystem mit einem Treibstoff betreiben zu können, dessen Syntheseprozess die Zuführung von Sauerstoffgas erfordert. Im Speziellen kann dadurch zum Beispiel In den Vorrichtungen zur Synthese von Treibstoff (3) durch einen dreistufigen katalytischen Prozess Dimethylcarbonat (CH30)2C0 erzeugt werden:
Methanolsynthese: C02 + 3H2 *> H3COH + H20 reverse Wassergas-Shift-Reaktion: C02 + H2 -> CO + H20
Dimethylcarbonatsynthese: 4H3COH + 2CO + 02 *> 2(CH3Q)2CO
Am Prinzip der stöchiometrisch hinreichenden Sauerstoff Produktion zur Oxidation des erzeugten Treibstoffs ändert sich in einer solchen Ausführungsform des Betriebsstoffversorgungssystems nichts.
Die Vorrichtungen zur Synthese von Treibstoff (3) und die Betankungsvorrichtungen (2) decken ihren Betriebsenergiebedarf ebenfalls aus regenerativen Energiequellen (5). in einer erfindungsgemäßen Variante des Versorgungssystems nutzen die Vorrichtungen zur Synthese von Treibstoff (3) den ihnen zugeführten Wasserstoff (10), um ihn mit Umgebungsluft in zum Beispiel einer Verbrennungskraftmaschine oder Brennstoffzelle zur Betriebsenergiegewinnung zu oxidieren. In einer anderen erfindungsgemäßen und in Fig. 2 schematisch dargesteilten Variante des Versorgungssystems beziehen die Betankungsanlagen (2) ihre Betriebsenergie aus der Oxidation eines Teiles des ihnen zugeführten Treibstoffs mit Hilfe eines Teiles des ihnen zugeführten Sauerstoffs und führen das dabei entstehende Kohlendioxid den Synthesevorrichtungen für Treibstoff (3) zu, nachdem eine zur beschriebenen, fahrzeuginternen Wasserabscheidung analoge Wasserabscheidung (14a) durchgeführt wurde. 14/05/2012 09:11
Nr. : R402 P.010/017
Faxabsender: 00435776786026
Post AG Filiale 6026 14/05/12 09:07 S.: 11/17
Um eine ausreichende Versorgung einer steigenden Anzahl von Fahrzeuge mit Treibstoff zu gewährleisten und auch die geringen Kohienstoffverluste in dem durch die Fahrzeuge (6) und in dem durch die Vorrichtungen zur Synthese von Treibstoff (3} emittieren Wasser auszugleichen, muss dem Versorgungssystem neben Wasser und Energie aus C02-emi$$ionsfreier Erzeugung auch Treibstoff oder Kohlenstoffdioxid in entsprechendem Ausmaß zugeführt werden. Dies kann an geeigneterstelle des Versorgungssystems, etwa an den Betankungsvorrichtungen (2), durch Zuleitung in gasförmiger, flüssiger, im Falle von Kohlendioxid auch überkritischer Form geschehen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen:
Die Erfindung ist in den Fig. 1 und 2 schematisch abgebiidet. Dabei istiaus Gründen der einfacheren Darstellung das Versorgungssystem (1) auf jeweils nur eine Betankungsvorrichtung (2), eine Vorrichtung zur Synthese von Treibstoff (3) und eine Vorrichtung zur Aufspaltung von Wasser (4) reduziert. Um den der Erfindung zugrunde liegenden Gedanken eines nahezu geschlossenen Kohlenstoffkreisiaufes zu veranschaulichen, ist in Fig. i und 2 auch jeweils eine mobile Maschine (6) mit oben beschriebener Kohlenstoffdioxidabscheidung und -speicherung dargestellt.
Es zeigen:
Fig. 1 eine Ausführung des Versorgungssystems (1) mit Zwischenspeichern (20a), (2ia), (22a), (27) für den Stoffaustäusch in der Vorrichtung zur Aufspaltung von Wasser (4) und in der Vorrichtung zur Synthese von Treibstoff (3) und mit optionalen Vorrichtungen zur Verflüssigung von Sauerstoff (24), (29) in der Betankungsvorrichtung (2) und in der Vorrichtung zur Aufspaltung von Wasser (4) bzw. mit optionalen Vorrichtungen zur Verflüssigung von Treibstoff (23), (26) in der Betankungsvorrichtung (2) als auch in der Vorrichtung zur Synthese von Treibstoff (3).
Fig. 2 eine Ausführung des Versorgungssystems (1) mit Zwischenspeichern (20a), (21a), (22a), (27) und mit einem System zur Energiegewinnung aus Treibstoff in der Betankungsvorrichtung (2), bestehend aus Oxidationsvorrichtung (12a), Wasserabscheider (14a) und Kohlendioxidverflüssigungsvorrichtung (16a), so dass die Betankungsvorrichtung (2) keine weitere Energiezufuhr benötigt.
Bezugszeichenliste: 1 Betriebsstoffversorgungssystem 2 Betankungsvorrichtung 3 Vorrichtung zur Synthese von Treibstoff 4 Vorrichtung zur Aufspaltung von Wasser in Sauerstoff und Wasserstoff 7 14/05/2012 09:12
Nr.: R402 P.011/017
Faxabsender! 00435?7fe78b02b
Post AG Filiale 602b 14/05/12 09:07 S.: 12/17 I I · • · i e
5 Energie aus kohlendioxidemissionsfreier Produktion 6 Mobile Maschine 7 Treibstoff 8 Sauerstoff 9 Kohlendioxid 10 Wasserstoff 11 Wasser 11a Rezirkulation von Wasser 12 Oxidationsvorrichtung zur Energiegewinnung in der mobilen Maschine 12a Oxidationsvorrichtung zur Energiegewinnung in der Betankungsvorrichtung 13 Abgasmassestrom der Oxidationsvorrichtung 14 Vorrichtung zur wasserabscheidung in der mobilen Maschine 14a Vorrichtung zur Wasserabscheidung in der Betankungsvorrichtung 15 Rezlrkulationsmassestrom 16 Vorrichtung zur Kohlendioxidverflüssigung in der mobilen Maschine (fakultativ) 16a Vorrichtung zur Kohlendioxidverflüssigung in der Betankungsvorrichtung (fakultativ) 17 Kohlendioxidspeicher der mobilen Maschine 18 Treibstoffspeicherder mobilen Maschine 19 Sauerstoffspeicher der mobilen Maschine 20 Zwischenspeicher für Kohlendioxid in der Betankungsvorrichtung 20a Zwischenspeicher für Kohlendioxid in der Anlage zur Synthese von Treibstoff 21 Zwischenspeicher für Treibstoff in der Betankungsvorrichtung 21a Zwischenspeicher für Treibstoff in der Anlage zur Synthese von Treibstoff 22 Zwischenspeicher für Sauerstoff in der Betankungsvorrichtung 22a Zwischenspeicher für Sauerstoff in der Anlage zur Aufspaltung von Wasser 23 Vorrichtung zur Verflüssigung von Treibstoff in der Betankungsvorrichtung (fakultativ) 24 Vorrichtung zur Verflüssigung von Sauerstoff in der Betankungsvorrichtung (fakultativ) 25 Reaktor zur Synthese von Treibstoff 26 Vorrichtung zur Verflüssigung von gasförmigem Treibstoff in der Vorrichtung zur
Synthese von Treibstoff (fakultativ) 27 Zwischenspeicher für Wasserstoff 28 Reaktor zur Aufspaltung von Wasser 29 Vorrichtung zur Verflüssigung von Sauerstoff (fakultativ) 8 14/05/2012 09:12
Nr.: R402 P.012/017

Claims (10)

  1. Ftx&bsender· 00435776706026 Post AG Filiale 6026 14/05212 09:07 S.: 13/17
    Patentansprüche: 1. Betriebsstoffversorgungssystem (1) für mobile, mit einer oder mehreren verschiedenen brennbaren Kohlenwasserstoffverbindungen und mitgeführtem Sauerstoff betriebene, das durch den Betrieb entstehende, nicht in Wasser gelöste Kohlendioxid speichernde Maschinen (6), dadurch gekennzeichnet, dass sämtliches aus den mobilen Maschinen periodisch abgeführte Kohlendioxid (9) unter Verwendung von Wasserstoff (10) wieder zu einer oder mehreren verschiedenen Kohlenwasserstoffverbindungen (7) synthetisiert wird, diese wieder den Fahrzeugen zugeführt werden und dabei der für die Synthese der Kohlenwasserstoffverblndungen (7) nötige Wasserstoff aus einem Aufspaltungsprozess von Wasser gewonnen wird, der auch für die Sauerstoffversorgung der mobilen Maschinen genutzt wird.
  2. 2. Betriebsstoffversorgungssystem nach Anspruch 1, dadurch geikennzeichnet, dass es folgende, in ihrer Kapazität aufeinander abgestimmte Vorrichtungen enthält: - eine oder mehrere Betankungsvorrichtungen (2) zur Einführung von Sauerstoff (8) und brennbaren Kohlenwasserstoffverbindungen (7) in die mobilen Maschinen und zur Abführung von Kohlendioxid aus den mobilen Maschinen (6), - eine oder mehrere Vorrichtungen zur Synthese von einer oder mehreren unterschiedlichen brennbaren Kohlenwasserstoffverblndungen (3) aus Kohlendioxid (9) und Wasserstoff (10), * eine oder mehrere Vorrichtungen zur Aufspaltung von Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff (4).
  3. 3. Betriebsstoffversorgungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Synthese der brennbaren Kohlenwasserstoffverbinduhgen neben Kohlendioxid (9) und Wasserstoff (10) auch Sauerstoff aus den Vorrichtungen zur Aufspaltung von Wasser (4) genutzt wird.
  4. 4. Betriebsstoffversorgungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das in den Synthesevorrichtungen für brennbare Kohlenwasserstoffverbindungen (3) anfallende Wasser teilweise oder gänzlich in einem Rezirkuiationsmassestrom (11a) den Vorrichtungen zur Aufspaltung von Wasser (4) zugeführt wird.,
  5. 5. Betriebsstoffversorgungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in den Betankungsvorrichtungen (2) die Entrahme von Kohlendioxid (9) aus den mobilen Maschinen (6) teilweise oder gänzlich in flüssiger oder überkritischer Form durchgeführt wird. 9 14/05/2012 09:12 Nr.: R402 P.013/017 Faxahsender 0043S776786026 Post AG Filiale 6026 14/05/Ί2 09:07 S.: 14/" 17
  6. 6. Betriebsstoffversorgungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in den Betankungsvorrichtungen (2) die Abgabe von brennbaren Kohlenwasserstoffverbindungen (7) und Sauerstoff (8) an die mobilen Maschinen (6) teilweise oder gänzlich in flüssiger Form durchgeführt wird und dafür in den Betankungsvorrichtungen (2) eventuell entsprechende Vorrichtungen (23), (24) zur Verflüssigung der genannten Stoffe enthalten sind.
  7. 7. Betriebsstoffversorgungssystem nach einem der Ansprüche 1; bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Transport von Kohlendioxid, Sauerstoffund brennbaren Kohlenwasserstoffverbindungen innerhalb des Versorgungssystems teilweise oder gänzlich in flüssiger, im Fall des Kohlendioxids auch überkritischer Form geschieht und dafür im Versorgungssystem entsprechende Vorrichtungen zur eventuell nötigen Verflüssigung von Stoffen enthalten sind.
  8. 8. Betriebsstoffversorgungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere Betankungsanlagen (2) die Energie zu ihrem Betrieb teilweise oder gänzlich aus der Oxidation eines Teils des ihnen von den Synthesevorrichtungen für Kohlenwasserstoffverbindungen (3) zugeführten brennbaren Kohlenwasserstoffverbindungen und mit Hilfe eines Teils des Ihnen von den Vorrichtungen zur Aufspaltung von Wasser (3) zugeführten Sauerstoffs gewinnen und dass das dabei entstehende Kohlendioxid vollständig den Synthesevorrichtungen für Kohlenwasserstoffverbindungen (3) zugeführt wird.
  9. 9. Betriebsstoffversorgungssystem nach einem der Ansprüche i bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere Vorrichtungen zur Synthese von Kohtenwasserstoffverbindungen (3) die Energie zu ihrem Betrieb teilweise oder gänzlich aus der Oxidation eines Teils des Ihnen von den Vorrichtungen zur Aufspaltung von Wasser (4) zugeführten Wasserstoffs (10) gewinnen.
  10. 10 14/05/2012 09:13 Nr.: R402 P.014/017
ATA575/2012A 2012-05-14 2012-05-14 Betriebsstoffversorgungssystem für Fahrzeuge mit Kohlendioxidspeicherung AT511941B1 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ATA575/2012A AT511941B1 (de) 2012-05-14 2012-05-14 Betriebsstoffversorgungssystem für Fahrzeuge mit Kohlendioxidspeicherung
PCT/EP2013/059566 WO2013171107A2 (de) 2012-05-14 2013-05-08 Betriebsstoffversorgungssystem für fahrzeuge mit kohlendioxidspeicherung

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ATA575/2012A AT511941B1 (de) 2012-05-14 2012-05-14 Betriebsstoffversorgungssystem für Fahrzeuge mit Kohlendioxidspeicherung

Publications (2)

Publication Number Publication Date
AT511941B1 AT511941B1 (de) 2013-04-15
AT511941A4 true AT511941A4 (de) 2013-04-15

Family

ID=48222575

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ATA575/2012A AT511941B1 (de) 2012-05-14 2012-05-14 Betriebsstoffversorgungssystem für Fahrzeuge mit Kohlendioxidspeicherung

Country Status (2)

Country Link
AT (1) AT511941B1 (de)
WO (1) WO2013171107A2 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014172741A1 (de) * 2013-04-25 2014-10-30 Christian Mair Modulares treibstoff-kohlendioxid-speichersystem

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102019216764A1 (de) 2019-10-30 2021-05-06 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Vorrichtung umfassend zwei Teilsysteme, Verfahren zum Betreiben dieser Vorrichtung sowie Verkehrsmittel umfassend zumindest eines der Teilsysteme

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007065930A1 (fr) * 2005-12-07 2007-06-14 Imarko Research S.A. Perfectionnement dans un procédé d'hydrogénation catalytique du gaz carbonique de l'atmosphère
US20090049748A1 (en) * 2007-01-04 2009-02-26 Eric Day Method and system for converting waste into energy
US20090289227A1 (en) * 2008-05-20 2009-11-26 Siemens Aktiengesellschaft Production of Fuel Materials Utilizing Waste Carbon Dioxide and Hydrogen from Renewable Resources

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8584468B2 (en) * 2007-02-09 2013-11-19 Dale Robert Lutz Reliable carbon-neutral power generation system
DE102008053334A1 (de) * 2008-10-27 2010-07-08 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur Herstellung eines synthetischen Stoffes, insb. eines synthetischen Brennstoffes oder Rohstoffes, zugehörige Vorrichtung und Anwendungen dieses Verfahrens
NO2348254T3 (de) * 2010-01-22 2018-04-28
DK2426236T3 (da) * 2010-09-03 2013-04-15 Carbon Clean Technologies Ag Fremgangsmåde og energibærer-produktionsanlæg til carbondioxidneutral udligning af produktionsspidser og produktionsdale ved produktion af elektrisk energi og/eller til produktion af en carbonhydridholdig energibærer

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007065930A1 (fr) * 2005-12-07 2007-06-14 Imarko Research S.A. Perfectionnement dans un procédé d'hydrogénation catalytique du gaz carbonique de l'atmosphère
US20090049748A1 (en) * 2007-01-04 2009-02-26 Eric Day Method and system for converting waste into energy
US20090289227A1 (en) * 2008-05-20 2009-11-26 Siemens Aktiengesellschaft Production of Fuel Materials Utilizing Waste Carbon Dioxide and Hydrogen from Renewable Resources

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014172741A1 (de) * 2013-04-25 2014-10-30 Christian Mair Modulares treibstoff-kohlendioxid-speichersystem

Also Published As

Publication number Publication date
AT511941B1 (de) 2013-04-15
WO2013171107A3 (de) 2014-01-23
WO2013171107A2 (de) 2013-11-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102012103458B4 (de) Anlage und Verfahren zur ökologischen Erzeugung und Speicherung von Strom
EP2947387B1 (de) Stoffverwertung der stoffe kohlenstoffdioxid und stickstoff mit elektropositivem metall
EP2100869B1 (de) Verfahren zur Herstellung von Methanol durch Verwertung von Kohlendioxid aus Abgasen fossil betriebener Energieerzeugungsanlagen
DE102012216090A1 (de) Grüne Verbundanlage zur Herstellung von chemischen und petrochemischen Produkten
AT514614B1 (de) Verfahren und System zum Speichern von Energie
DE102008052827A1 (de) Dezentrale Energietankstelle
DE102017210324A1 (de) Energiewandlungseinrichtung zur Umwandlung elektrischer Energie in chemische Energie, Stromnetz mit einer solchen Energiewandlungseinrichtung, und Verfahren zum Betreiben einer solchen Energiewandlungseinrichtung
AT514223A1 (de) Modulares Treibstoff-Kohlendioxid-Speichersystem
DE102011013922A1 (de) Verfahren zur Speicherung von Überschussenergie
DE102018007001A1 (de) Verfahren zur dezentralen Erzeugung von elektrischer Energie für die Elektromobilität
WO2013034130A2 (de) Ökologische sequestrierung von kohlendioxid / vermehrung der durch biomasse erzielbaren bioenergie
DE102017206996A1 (de) Multifunktionale Tankanlage
DE102011103430A1 (de) Verfahren zur Bereitstellung eines Gases mit sehr hohem Methangehalt und dazu ausgelegte Anlage
WO2014000737A1 (de) Verfahren und einrichtung zur speicherung von elektroenergie
EP2682450B1 (de) Verfahren zum katalytischen methanisieren und methanisierungsanlage
WO2017050459A1 (de) Dampfturbinenkraftwerk mit wasserstoffverbrennung unter einbindung einer vergasungseinrichtung
AT511941B1 (de) Betriebsstoffversorgungssystem für Fahrzeuge mit Kohlendioxidspeicherung
DE19644684A1 (de) Verfahren zur Speicherung von Energie
DE102017204981A1 (de) Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung zur elektrochemischen Wandlung von Energie, sowie Vorrichtung, die mit einem solchen Verfahren betrieben wird
DE102013012661A1 (de) Verfahren und Anlage zur Anreicherung eines mittels Vergasung erzeugten Synthesegases mit Wasserstoff
DE102018209827B4 (de) Verfahren zum Betreiben einer Brennkrafteinrichtung
EP3722462A1 (de) Anlage und verfahren zum speichern elektrischer energie
DE102010005452A1 (de) Verfahren zur Nutzung von bezogen auf die momentane Stromauslastung temporär in einem Stromnetz vorhandener überschüssiger Energie
WO2024083410A2 (de) Verfahren zur erzeugung thermischer und/oder elektrischer energie
DE102021206600A1 (de) Verfahren zur Erzeugung von Kohlenstoff und Brennstoffzellensystem

Legal Events

Date Code Title Description
MM01 Lapse because of not paying annual fees

Effective date: 20170514