DE10107662A1

DE10107662A1 - Heizkraftanlage

Info

Publication number: DE10107662A1
Application number: DE10107662A
Authority: DE
Inventors: Franz Josef Schulte
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-02-19
Filing date: 2001-02-19
Publication date: 2002-09-05

Abstract

Verfahren zur Erzeugung von Wärme und Strom aus Wasser. Dabei wird der Strahl eines Plasmabrenners auf Wasserbasis auf eine Seite von Seebeckzellen gerichtet und die andere und/oder beide Seiten von Kühlwasser umströmt. Die Anlage kann ohne Betrieb des Plasmabrenners als Stromgenerator betrieben werden. Dazu wird gespeicherte heiße Wärmeträgerflüssigkeit und kalte Flüssigkeit auf den jeweiligen Seiten der Seebeckzellen vorbeigeleitet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Heizkraftanlage unter Verwendung eines oder mehrerer Plas mabrenner auf Wasserbasis mit nachgeschalteten Seebeckzellen. Außerdem kann die Er findung in Verbindung mit Pufferspeichern für flüssige Wärmeträger als Speicher für elektri sche Energie genutzt werden und in Verbindung mit anderen Wärmeerzeugern als Stromer zeuger.

Stand der Technik

Bekannte Heizungsanlagen und Kraftwärmekopplungsanlagen arbeiten mit fossilen Brenn stoffen, oder Strom der unter Verwendung von fossilen Brennstoffen oder aus regenerativen Quellen erzeugt wird.

Bekannt sind Plasmawerkzeuge die unter Verwendung von Wasser (oder Ethanol-Wasser- Mischung) und Strom einen Plasmastrahl mit einer Temperatur bis zu 8.000°C erreichen. Diese Werkzeuge werden für Schneiden oder Schweißen von Metallstücken verwendet. Die aufgenommene elektrische Leistung liegt beispielsweise bei ca. 1.000 Watt.

Bekannt sind außerdem Seebeckzellen, die zwischen zwei isolierenden Platten so zusam mengeschaltet sind, dass bei Erhitzung einer Seite und Abkühlung der anderen an den En den der in Reihe geschalteten Zellen eine elektrische Leistung entnommen werden kann. Zur Zeit werden Zellen verwendet, die bis zu 70°C Temperaturdifferenz zwischen den bei den Plattenseiten erlauben. Die Leistung einer Seebeckzelle reicht bis zu 180 Watt und ar beitet bis zu Temperaturen von +150°C. Die Lebensdauer erreicht mehr als 200.000 Stun den.

Die Verwendung von fossilen Brennstoffen in dem derzeitigen Ausmaß ist wegen der CO2 Anreicherung der Atmosphäre zu einem der bedrohlichsten Probleme der Gegenwart und Zukunft geworden. Die Verwendung regenerativer Quellen reichen derzeit noch nicht aus, den gesamten Energiebedarf weltweit zu decken.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Heizanlage zu schaffen, die keine schädli chen Emissionen verursacht und dabei kostengünstig zu bauen und zu betreiben ist. Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß ein bekannter Plasmabrenner mit Wasser als Gas quelle und Strom als Energiequelle eine Plasmaflamme erzeugt, die auf eine Seite einer Seebeckzelle gerichtet wird. Die andere Seite wird durch die zu erwärmende Flüssigkeit ge kühlt. Dadurch kann der Seebeckzelle eine elektrische Leistung entnommen werden, die zur Versorgung des Plasmabrenners genutzt werden kann.

Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist so ausgelegt, dass der Plas mabrenner nur während des Startvorgangs aus einer externen Stromquelle (z. B. einem e lektrischen Akkumulator) versorgt wird und danach einen Teil der notwendigen elektrischen Energie aus den Seebeckzellen entnimmt. Auch können die Seebeckzellen den Akkumulator für den Startvorgang und die Versorgung der Steuerelektronik nachladen.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung erlaubt die Nutzung der Heizkraftanla ge als Stromgenerator entweder aus gespeicherter Wärmeenergie in flüssigem Speicherme dium oder durch Durchleitung von heißer Wärmeträgerflüssigkeit z. B. aus solarthermischen Anlagen durch die Alublende (2.2) vor den Seebeckzellen. Der Plasmabrenner ist dabei aus geschaltet. Die Alublende (2.3) wird dabei von kalter Flüssigkeit gekühlt.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels mittels einer Zeichnung näher erläu tert:

Fig. 1 zeigt den schematischen Aufbau der Heizkraftanlage

Die in Fig. 1 dargestellte Heizkraftanlage besteht aus:

- Plasmabrenner (1) mit Plasmastrahl (1.1)
- Keramikblende (2.1)
- Alublende Warmseite (2.2)
- Alublende Kaltseite (2.3)
- Seebeckzellen (3)
- Wasserpumpe (4)
- Steuergerät (5) für Plasmabrenner
- Akkumulator (6)
- Temperaturfühler (T1-T3)
- Umwälzpumpe (7)

Der Plasmabrenner (1) wird durch das Steuergerät (5) gestartet. Die Plasmaflamme mit bis zu 8000°C ist auf eine Schutzblende aus Aluminium mit vorliegendem Hitzeschutz (2.1), z. B. einer Keramikplatte gerichtet. Die Schutzblende (2.2) ist durchbohrt und mit dem Kaltwas seranschluss des Heizkreislaufs verbunden. Mit Hilfe des Temperaturfühlers T1 und Durch fußmengenbegrenzer wird der Durchfluss so geregelt, dass die maximale Temperatur der O berfläche der Seebeckzellen nicht überschritten wird. Auf der Kaltseite wird mit Hilfe des Temperaturfühlers T2 der Durchfluss so geregelt, dass die optimale Temperaturdifferenz der Seebeckzellen (ca. 70°K) erhalten bleibt.

Der Akkumulator (6) kann bei Bedarf von den Seebeckzellen (3) nachgeladen werden. Der erzeugte Strom kann auch außerhalb der Heizkraftanlage, bzw. für die Umwälzpumpe (7) verwendet werden.

Besonders vorteilhaft ist es, den Kopf des Plasmabrenners (1) ebenfalls vom Kühlwasser umspülen zu lassen. Damit kann die thermische Belastung des Brenners reduziert und die Lebensdauer verlängert werden. Der Temperaturfühler T3 dient dabei zur Überwachung der optimalen Plasmabrennertemperatur.

Weiter ist es vorteilhaft, mittels Temperaturfühler (T1-T2) die Oberflächen der beiden Seiten der Seebeckzellen (3) zu überwachen und den Durchfluss zu regeln um die für die Stromer zeugung optimale Temperaturdifferenz von ca. 70°C einzuhalten.

Claims

1. Verfahren zur Erzeugung von Wärme und elektrischen Strom, wobei ein Plasmabrenner mit dem Ausgangsstoff Wasser und unter Verwendung von Strom einen Plasmastrahl er zeugt und wobei Seebeckzellen verwendet werden dadurch gekennzeichnet, daß der Plasmastrahl die Warmseite der Seebeckzellen (3) aufheizt und Flüssigkeit zur Kühlung der Kaltseite der Seebeckzellen (3) verwendet wird.

2. Einrichtung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß der in den Seebeckzellen (3) erzeugte Strom nach dem Start zum Betrieb des Plas mabrenners (1) verwendet wird.

3. Einrichtung nach Anspruch 1. bis 2. dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Plasmabrenner (1) und Seebeckzelle (3) eine Schutzblende (2.1) aus hitzebe ständigen Material vorgesehen ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 3. dadurch gekennzeichnet, daß ergänzend eine Schutzblende 2.2 mit Bohrungen vorgesehen ist und von der Kühlflüs sigkeit durchströmt werden kann.

5. Einrichtung nach Anspruch 1. bis 4. dadurch gekennzeichnet, daß der Plasmabrenner (1) von der Kühlflüssigkeit umströmt wird.

6. Einrichtung nach Anspruch 1. bis 5. dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Plasmabrenner (1) gleichzeitig vorgesehen sind.

7. Einrichtung nach Anspruch 1. bis 6. dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe (7) von den Seebeckzellen versorgt wird.

8. Einrichtung nach Anspruch 1., dadurch gekennzeichnet, daß die Alublende (2.2) von heißer Wärmeträgerflüssigkeit durchströmt wird und die Alu blende (2.3) von kalter Flüssigkeit zur Gewinnung von Strom aus den Seebeckzellen (3). Dabei ist der Plasmabrenner ausgeschaltet.

9. Einrichtung nach Anspruch 8., dadurch gekennzeichnet, daß die heiße Wärmeträgerflüssigkeit aus solarthermischen Anlagen oder anderen Wärme erzeugern kommt.