DE10027549A1 - Solar betriebenes System zur Gewinnung von Wasserstoff und Trinkwasser einschließlich Wasserstoffnutzung - Google Patents

Solar betriebenes System zur Gewinnung von Wasserstoff und Trinkwasser einschließlich Wasserstoffnutzung

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Abstract

Die Unstetigkeit der Strahlungsintensitäten der Sonne und damit der Stromproduktion durch Photovoltaik-Anlagen kann über einen Zwischenspeicher in Form von Wasserstoff ausgeglichen werden. Zur Zeit gibt es noch keine Kombination von solar betriebener Wasseraufbereitung, Wasserstoffproduktion, -speicherung und -nutzung. Das neue Verfahren ermöglicht das Betreiben einer mit einer Photovoltaik-Anlage gekoppelten Wasserstoffproduktions- und -nutzungsanlage mit Meer-, Brack-, Grau- oder Schwarzwasser. Dieses System liefert zudem zu jedem Zeitpunkt annähernd die gleiche elektrische Leistung. DOLLAR A Das zugeführte Wasser wird in der ersten Stufe der Wasseraufbereitung (2.) zu Trinkwasser und dann in der zweiten Stufe (4.) zu Reinstwasser aufbereitet. Daraus wird in den Elektrolyseuren (5.) H¶2¶ und O¶2¶ gewonnen. Die Gase werden in Drucktanks (6. u. 7.) zwischengespeichert und bei Bedarf als Treibstoff für Brennstoffzellen oder Verbrennungskraftmaschinen verwendet. Die gesamte Anlage wird durch eine Photovoltaik-Anlage (1.) mit Strom versorgt. DOLLAR A Einsatz der Anlage zur Trinkwasseraufbereitung und Stromversorgung in Ländern mit mangelnder Versorgungssicherheit.

Description

Zugrundeliegende Problematik
Bei der Nutzung von regenerativen Energieträgern - wie der Strahlungsenergie der Sonne - stellt sich immer das Problem, dass das Energieangebot nicht konstant ist, sondern mitunter zeitlich stark schwankt. Da elektrischer Strom schlecht speicherbar ist, muss man andere Wege suchen, wie man sowohl in Zeiten hoher als auch niedriger Sonneneinstrahlung eine gleichbleibende Versorgung des Endverbrauchers mit elektrischer Energie sicherstellen stellen kann.
Eine solche Möglichkeit bietet eine Speicherung der Energie in Form von Wasserstoff. Im Vollastbetrieb kann die Leistung der Photovoltaik-Anlage dazu verwendet werden, Wasserstoff zu produzieren, der dann in Zeiten geringer Sonneneinstrahlung (z. B. nachts) beispielsweise über eine Verbrennungskraftmaschine oder eine Brennstoffzelle rückverstromt wird und somit eine ausreichende Stromversorgung garantiert.
Stand der Technik
Am 28.03.2000 wurde vom Antragsteller ein Patentantrag für ein "mit Windkraft betriebenes System zur Gewinnung von Wasserstoff und Trinkwasser einschließlich Wasserstoffnutzung" (Aktenzeichen 100 15 402.6) eingereicht. Das vorliegende System ist insofern eine Erweiterung dieses Patentantrages, als das System nicht nur mit einer Windkraftanlage als Energiequelle betrieben werden kann, sondern auch mit einer Photovoltaik-Anlage, die die Strahlungsenergie der Sonne in elektrischen Strom umwandelt.
Verbesserung des neuen Systems gegenüber bekannten Systemen
Bisher gibt es noch keine Kombination einer solar betriebenen Wasseraufbereitung und einem System zur Wasserstoffproduktion, -speicherung und -nutzung.
Das neue Verfahren ermöglicht das Betreiben einer mit einer Photovoltaik-Anlage gekoppelten Wasserstoffproduktions- und nutzungsanlage mit Meer-, Brack- Grau- oder Schwarzwasser.
Dadurch kann eine Speicherung von elektrischem Strom in Form von Wasserstoff und die anschließende Rückverstromung in Zeiten niedriger Sonneneinstrahlung auch in solchen Regionen problemlos zur Anwendung kommen, in denen kein Trinkwasser zur Verfügung steht (z. B. in Schwellen- und Entwicklungsländern).
Dort kann man mit dem System gleichzeitig das Problem des Mangels an sauberen Trink- und Brauchwassers, als auch das der unzureichenden Stromversorgung in abgelegenen Gebieten lösen.
Beschreibung
Die Erweiterung dieser Zusatzanmeldung (solares System) zur Hauptanmeldung ("Mit Windkraft betriebenes System zur Gewinnung von Wasserstoff und Trinkwasser einschließlich Wasserstoffnutzung") besteht darin, dass statt der Windkraftanlage hier nun auch eine Photovoltaik-Anlage als Energiequelle für das Gesamtsystem verwendet werden kann.

Claims (6)

1. Solar betriebenes System zur Gewinnung von Trinkwasser und Wasserstoff einschließlich Wasserstoffnutzung dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil des durch die Photovoltaik-Anlage produzierten elektrischen Stroms für die Versorgung von Haushalt und Gewerbe, der Rest mittels Elektrolyse zur Gewinnung von Wasserstoff verwendet wird, welcher gespeichert und bei Bedarf in elektrische Energie zurückgewandelt wird. Das für die Elektrolyse benötigte Prozeß- und Kühlwasser kann in Form von Meer-, Brack- Grau- oder Schwarzwasser zugeführt werden und wird in einer vorgeschalteten, kaskadenförmigen Wasseraufbereitungs­ anlage zu Trinkwasser aufbereitet. Das Prozeßwasser wird in einer zweiten Aufbereitungsstufe soweit aufbereitet, dass die Elektrolyseure damit betrieben werden können.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das System sowohl an ein Stromnetz angeschlossen werden kann, als auch als Stand-Alone-Variante netzunabhängig eine Versorgung der angeschlossenen Verbraucher gewährleistet.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Wasserstoff in 30 bis 300 bar Drucktanks gespeichert wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Wasserstoff mittels einer Brennstoffzelle oder einer Verbrennungskraftmaschine in Strom zurückverwandelt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das zu Trinkwasser aufbereitete Wasser gespeichert oder entnommen werden kann und das System somit auch vorrangig der Trinkwassergewinnung dienen kann.
6. Verfahren nach Anspruch 1, 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Abwärme, die bei der Umwandlung des Wasserstoffs in elektrischen Strom entsteht, zu Heizzwecken genutzt werden kann oder zum Betreiben einer Wärmepumpe dienen kann.
DE10027549A 2000-03-28 2000-06-02 Solar betriebenes System zur Gewinnung von Wasserstoff und Trinkwasser einschließlich Wasserstoffnutzung Withdrawn DE10027549A1 (de)

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