DE102007037672A1

DE102007037672A1 - Energy distribution method comprises applying renewable energy in electric circuit for producing hydrogen, hydrogenating the hydrogen to produce combustible hydrocarbon and applying hydrocarbon in power plant to produce electric current

Info

Publication number: DE102007037672A1
Application number: DE102007037672A
Authority: DE
Inventors: Werner Leonhard; Ruediger SCHMITT
Original assignee: Individual
Current assignee: ZIMMER, STEPHAN, DE
Priority date: 2007-08-09
Filing date: 2007-08-09
Publication date: 2009-02-12

Abstract

Energy distribution method comprises: (i) applying at least an essential portion (not excessively and/or not completely) of renewable energy (30, 31) in the electric circuit (20) over wind power cells or solar cells, for the production of hydrogen; (ii) hydrogenating the hydrogen in at least a hydrogenation plant together with carbon dioxide produced from another power plant (81, 82) or an end position to produce at least a gaseous, combustible hydrocarbon; and (iii) applying the combustible hydrocarbon, preferably methane in a power plant for the formation of electrical current. Energy distribution method, in which a current or charge distributing electric circuit (20) is stably operated, and a large number of charge point (21) is provided, comprises: (i) applying at least an essential portion (not excessively and/or not completely) of renewable energy (30, 31) in the electric circuit over wind power cells or solar cells, for the production of hydrogen; (ii) hydrogenating the hydrogen in at least a hydrogenation plant together with carbon dioxide produced from another power plant (81, 82) or an end position to produce at least a gaseous, combustible hydrocarbon; and (iii) applying the combustible hydrocarbon, preferably methane in a power plant for the formation of electrical current, where carbon is moved in a circuitry (100) under the supply of renewable energy and under the delivery of combustible hydrocarbon. An independent claim is included for a process or a device for the distribution of electric current in a large-scale circuitry made of several outflow, several load and at least an outflow with a renewable energy, preferably an environmental dependent, strong fluctuating power input, where at least an essential portion of the renewable energy is supplied as a main portion of the fluctuating input and not to the extensive circuitry, but to a load, which produces a first, storable energy carrier, e.g. hydrogen, and the first storable energy carrier of a plant is supplied for the conversion of greenhouse gas into a combustible second energy carrier, which provides a base load-energy producer, preferably from a temporary storage.

Description

Die Klimadiskussion, angeregt insbesondere durch Berichte des IPCC (Intergovernmental Panel an Climate Change) zeigt die Notwendigkeit, die anthropogenen CO₂-Emissionen in den kommenden Jahren drastisch zu reduzieren. Da ein großer Teil der Emissionen in den Industrieländern bei der Energieversorgung und beim Verkehr entsteht, konzentrieren sich die bereits getroffenen und noch zu treffenden Maßnahmen auf diese Sektoren, vgl. Leonhard, Wer eine nachhaltige und zuverlässige Energieversorgung will, braucht Energiespeicher, Zeitschrift für Energiewirtschaft, ew, Jg. 106 (2007) , derzeit unveröffentlicht, hier einbezogen per expliziter Referenz.The climate debate, fueled in particular by reports from the IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change), shows the need to drastically reduce anthropogenic CO ₂ emissions in the coming years. As much of the emissions in the industrialized countries are generated by energy supply and transport, the measures already taken and still to be taken focus on these sectors, cf. Leonhard, who wants a sustainable and reliable energy supply needs energy storage, Journal of Energy Economics, ew, vol. 106 (2007) , currently unpublished, here incorporated by explicit reference.

Bild 1 zeigt ein vereinfachtes Schema der heutigen elektrischen Energieversorgung mit den ungefähren Anteilen der verschiedenen Primärenergien.image Figure 1 shows a simplified schematic of today's electrical power supply with the approximate proportions of the different primary energies.

Etwa die Hälfte der Elektrizität von über 500 TWh/a in Deutschland wird aus fossiler Primärenergie gewonnen, sie hat damit einen nennenswerten Anteil an den klima-schädlichen CO₂ Emissionen. Als Beitrag zu einer aktiven Umweltpolitik hat man in den letzten Jahren mit hohen Kosten die Windenergienutzung mit Windenergieanlagen (WEA) stark ausgebaut. Die Leistung der jetzt installierten WEA beträgt über 20.000 MW. Die ins Netz 20 eingespeiste Energie erreicht derzeit 30 TWh/a, entsprechend 1.500 Vollaststunden (von den 8760 Stunden des Jahres). Der Energieanteil des Windes entspricht damit über 5% der in Deutschland verbrauchten elektrischen Energie. Allerdings schwankt die ins Netz gespeiste regenerativ erzeugte Leistung sehr stark, da sie wind- statt bedarfsorientiert ist. Sie hat deshalb einen erheblichen Einfluss auf die Stabilität des elektrischen Netzes und es gibt Hinweise, dass der Netzzusammenbruch vom 4. Nov. 2006 durch übermäßige Windleistungseinspeisung in die norddeutschen Netze ausgelöst wurde, vgl. Leonhard, Wenzel, Flauten, Orkane und eine verfehlte Energiepolitik – wie soll das elektrische Versorgungsnetz das richten?, Zeitschrift für Energiewirtschaft, ew, Jg. 106 (2007), H. 7, S. 52 bis 57 .About half of the electricity of more than 500 TWh / a in Germany is generated from fossil primary energy, which makes it a significant contributor to the climate-damaging CO ₂ emissions. As a contribution to an active environmental policy, the use of wind energy with wind turbines has been greatly expanded in recent years with high costs. The power of the now installed wind turbine is more than 20,000 MW. The energy fed into grid 20 is currently 30 TWh / a, corresponding to 1,500 full load hours (out of the 8760 hours of the year). The energy share of the wind thus corresponds to more than 5% of the electrical energy consumed in Germany. However, the regenerative power fed into the grid fluctuates very much, as it is wind-based rather than demand-oriented. It therefore has a considerable influence on the stability of the electrical network and there are indications that the grid collapse of 4 November 2006 was triggered by excessive wind power feed-in into the North German grids, cf. Leonhard, Wenzel, lulls, hurricanes and a failed energy policy - how should the electrical supply network address this ?, Zeitschrift fur Energiewirtschaft, ew, vol. 106 (2007), p. 7, pp. 52-57 ,

Mit sog. off-shore-Anlagen in der Nord- und Ostsee soll die installierte WEA-Leistung bis 2020 mehr als verdoppelt werden. Die Leistung aus Solar-Energieanlagen (SEA) ist, verglichen mit dem Wind, derzeit noch unerheblich, sie steigt aber wegen ihrer finanziellen Förderung ebenfalls rasch an.With so-called offshore installations in the North Sea and Baltic Sea should be installed WEA capacity will more than double by 2020. The power off Solar Energy Systems (SEA) is currently compared to the wind still insignificant, but it is rising because of their financial support also quickly.

Die Eigenschaft natürlicher Energiequellen wie Wind und Sonne, dass ihre Leistung von saisonalen und meteorologischen Bedingungen abhängt, nicht steuerbar und nur ungenau prognostizierbar ist, hat zur Folge, dass sie stark von der – vom Arbeits- und Lebensrhythmus der Verbraucher bestimmten – Netzlast abweicht, vgl. Bild 2. Da im elektrischen Netz aus physikalischen Gründen (zur Aufrechthaltung einer konstanten Frequenz und der regionalen Lastflüsse) immer eine ausgeglichene Leistungsbilanz notwendig ist, müssen – bei Einspeisen regenerativer Energie – andere Kraftwerke veränderliche Regelleistung liefern, was zu schnellen Lastwechseln mit höherem spezifischen Brennstoffverbrauch und Emissionen, außerdem höheren Kosten und reduzierter Lebensdauer dieser Kraftwerke führt.The Property of natural energy sources such as wind and sun, that their performance of seasonal and meteorological conditions depends, not controllable and only inaccurately predictable The result is that they are heavily dependent on - labor and employment Life cycle of consumers determined - network load deviates, see. Figure 2. Because in the electrical network for physical reasons (to maintain a constant frequency and the regional load flows) always a balanced current account is necessary, must - at Feed in regenerative energy - other power plants variable balancing power deliver, resulting in fast load changes with higher specific Fuel consumption and emissions, as well as higher Cost and reduced life of these power plants leads.

Diese Schwierigkeiten des schlecht prognostizierbaren Stromflusses lassen sich nur durch Energiespeicher beheben, die in der Lage sind, einen Ausgleich herbeizuführen, indem sie Spitzen der Einspeiseleistung aufnehmen und die gespeicherte Energie bei Leistungsmangel dem Netz wieder zuführen, dies bei Lastspitzen. Die im deutschen Netz verfügbaren Pumpspeicher-Kraftwerke von rd. 7.000 MW während einiger Stunden sind für diese Aufgabe schon heute viel zu klein. Beim geplanten Ausbau der WEA werden sie nicht annähernd genügen, den Ausgleich der schwankenden Einspeiseleistung durch Windkraft zu übernehmen. Deshalb werden auch chemische Speicher diskutiert, um mit technisch weiterzuentwickelnden Elektrolyseuren Wasserstoff zu erzeugen, der dann in praktisch unbegrenzten Mengen langfristig, auch untertage speicherbar ist und als Energiequelle für eine spätere Netzeinspeisung oder für mobile Anwendungen dienen kann; dabei kommt sowohl gasförmiger als auch flüssiger (kryogener) Wasserstoff in Frage.These Leave difficulties of the poorly predictable current flow only by energy stores that are able to remedy a balance bring about peaks by giving peaks of feed-in power record the stored energy and power in the network feed again, this at load peaks. The in German Network available pumped storage power plants of approx. 7,000 MW during some hours are already for this task far too small today. They will not become involved in the planned expansion of the WEA nearly enough, the balance of the fluctuating To take in feed-in power through wind power. Therefore Chemical storage is also being discussed in order to be technologically advanced Electrolyzers to produce hydrogen, which then in virtually unlimited Quantities can be stored long-term, even underground, and as an energy source for a later mains supply or for can serve mobile applications; it comes both gaseous as well as liquid (cryogenic) hydrogen in question.

Da Kohle, insbesondere Braunkohle, als heimische Energiequelle noch über Jahrhunderte verfügbar ist, besteht ein starkes Interesse, die Umweltnachteile der hohen spezifischen Schadstoff-Emissionen einzugrenzen, indem man die bei der Verbrennung unvermeidlich entstehenden CO₂ Anteile abtrennt, das Gas unter Druck verflüssigt und in unterirdische Endlager verbringt; in Bild 1 ist dies gestrichelt angedeutet. Diese Verfahren, die z. Z. mit Nachdruck untersucht werden, sind eine Voraussetzung für sog. "CO₂-freie Kohlekraftwerke", die ab 2020 verfügbar sein sollen. Die bestehenden Risiken dürfen aber nicht unterschätzt werden, denn die CO₂-Emissionsmengen sind gewaltig; bereits ein mittelgroßes Kohlekraftwerk von 700 MW wird im Jahr etwa 4 Mio m³, entsprechend einem Würfel mit einer Kantenlänge von ca. 160 m, verflüssigtes CO₂ liefern. Die Endlager müssen, entsprechend nuklearen Endlagern, ein Entweichen oder gefährliche Reaktionen im Untergrund auf unbegrenzte Zeit ausschließen. Vor einigen Jahrzehnten hat eine vulkanisch bedingte CO₂ Eruption in Kamerun zu einer Katastrophe mit mehreren tausend Opfern geführt, da CO₂ schwerer als Luft ist und sich in Bodennähe ausbreitete.Since coal, especially lignite, is still available as a domestic energy source for centuries, there is a strong interest in isolating the environmental disadvantages of high specific pollutant emissions by separating the CO ₂ fractions that inevitably arise during combustion, liquefying the gas under pressure and reducing it spends underground repositories; in Figure 1 this is indicated by dashed lines. These methods, z. Z., are a prerequisite for so-called "CO ₂ -free coal-fired power plants", which should be available from 2020 onwards. However, the existing risks must not be underestimated, because the CO ₂ emission levels are enormous; Already a medium-sized coal-fired power plant of 700 MW will deliver about 4 million m ³ , corresponding to a cube with an edge length of approx. 160 m, liquefied CO ₂ per year. The repositories must, according to nuclear repositories, exclude an escape or dangerous reactions underground for an indefinite period of time. A few decades ago a volcanic eruption-related CO ₂ has led Cameroon to a disaster with thousands of victims, since CO ₂ is heavier than air and spread near the ground.

Aufgabe der Erfindung ist es, die zuvor beschriebenen Probleme zu lösen, zumindest im wesentlichen zu lösen und Wege aufzuzeigen, welche es erlauben, die saisonalen und meteorologischen Einflüsse der regenerativen Energie mit den menschlich vorgeprägten Verbrauchsverläufen aus dem Energienetz zu harmonisieren und diese Harmonisierung durch Zwischenspeicher und Einbeziehung einer CO₂-Verwertung in eine langfristig nachhaltige Energieversorgung umzusetzen, die auch den bestehenden Netzen weiterhin Stabilität verleiht.The object of the invention is the previously be to solve problems that have been described, or at least to find ways to harmonize the seasonal and meteorological influences of regenerative energy with the human consumption patterns of the energy grid, and to harmonize them by buffering and integrating CO ₂ utilization into one implement long-term sustainable energy supply, which will continue to give stability to existing networks.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe damit gelöst, dass ein Energieverteilungsverfahren (Anspruch 1), oder eine Energieanlage (Anspruch 14), sowie Art und Weise des Verfahrens zum Betreiben der Anlage (Anspruch 14) bereitgestellt wird. Darin ist vorgesehen, dass regenerativ erzeugte Energie, beispielsweise aus Windkraft oder aus Solarenergie, als Strom nicht vollständig in das bestehende Versorgungsnetz eingespeist wird. Alternativ kann es auch ganz davon ferngehalten werden, so dass zumindest wesentliche Anteile dieser Energie zur Erzeugung eines sekundären Energieträgers, beispielsweise Wasserstoff, verwendet werden, Strom in einer Hydrolyseanlage verwertet wird, um Wasserstoff zu erzeugen. Dieser Wasserstoff als erster, speicherbarer Energieträger, beispielsweise in flüssiger Form, wird in einer zweiten Anlage zum Umsetzen von CO₂ in einen brennbaren zweiten Energieträger eingesetzt (Anspruch 14). Die Hydrierung ergibt sich aus einer Zufuhr von Kohlendioxid aus anderen Kraftwerken oder einem Zwischenspeicher, unter Zufuhr von Wasserstoff und gemäß bekannten Verfahren nach beispielsweise Fischer-Tropsch, in modifizierter Form.According to the invention this object is achieved in that an energy distribution method (claim 1), or an energy system (claim 14), as well as the manner of the method for operating the system (claim 14) is provided. Therein it is envisaged that regeneratively produced energy, for example from wind power or from solar energy, as electricity is not completely fed into the existing supply network. Alternatively, it may also be kept away from it, so that at least substantial portions of this energy are used to produce a secondary energy carrier, for example hydrogen, and power is utilized in a hydrolysis plant to produce hydrogen. This hydrogen as the first storable energy carrier, for example in liquid form, is used in a second plant for converting CO ₂ into a combustible second energy carrier (claim 14). The hydrogenation results from a supply of carbon dioxide from other power plants or a buffer, with supply of hydrogen and according to known methods, for example, Fischer-Tropsch, in modified form.

Dabei wird CO₂ mit H₂ unter Druck und Temperatur sowie beispielsweise mit Katalysatoren hydriert.CO _{2 is} hydrogenated with H ₂ under pressure and temperature and, for example, with catalysts.

Zumindest zwei andere Varianten dazu sind bei Arno Behr (Universität Dortmund) nachzulesen. Kohlenstoff wird unter Einsatz von Energie aktiviert.At least two other variants are available from Arno Behr (University Dortmund) read. Carbon is made using energy activated.

1. The activation by transition metal catalysis. The carbon dioxide is activated and can with hydrogen to the Base material formic acid react. The formic acid can then be converted into further value products. A second example is the reaction of carbon dioxide with a highly active substance, the butadiene. This produces lactones, the z. B. as odors or can be used as precursors of plastics.
2. Activation with microwave radiation: In doing so, similar as in a fluorescent tube, carbon dioxide molecules activated to a plasma. The so activated carbon dioxide molecules can then react with natural gas. It is created as a new raw material the "syngas" that is already in production now is used by valuable alcohols and gasoline.

Damit wird die regenerativ erzeugte Energie bevorzugt gar nicht in das Netz eingespeist und andere Einspeiseteilnehmer gezwungen, ihre Einspeiseleistung drastisch zu reduzieren, wie es für Grundlast-Kraftwerke schwer möglich ist, vielmehr wird die fluktuierende Energie, die aus regenerativen Quellen stammt, zu einer fluktuierenden Wasserstofferzeugung genutzt, welche leichter zwischengespeichert werden kann, als elektrischer Strom. Ebenfalls fluktuierend betrieben wird dann die Hydrierung, die wiederum einen Zwischenspeicher speisen kann, aus dem die gasförmige Energie, beispielsweise ein Kohlenwasserstoff, regulären und vorhandenen Grundlast-Kraftwerken zugeführt werden kann, beispielsweise einem Gaskraftwerk. Dieses Gaskraftwerk kann im Sinne eines planbaren Stroms einen Beitrag zum elektrischen Netz liefern, was seinerseits die Vielzahl von Lasten versorgt und stabil sowie nachhaltig zu betreiben ist. Die Vielzahl von Verbraucherstellen, deren Lasten kaum mit dem Aufkommen der regenerativen Energie korreliert sind, werden so über die Speicher, über die Elektrolyse und die Hydrierung miteinander harmonisiert und steuerbar sowie planbar.In order to the regenerative energy is preferably not in the Fed in and other feed-in participants forced their Drastically reduce feed-in power, as it does for base-load power plants difficult, but the fluctuating energy, which comes from renewable sources, to a fluctuating hydrogen production used, which can be cached easier than electrical Electricity. The hydrogenation is also operated in a fluctuating manner. which in turn can feed a buffer from which the gaseous Energy, for example, a hydrocarbon, regular and existing base load power plants can, for example, a gas power plant. This gas power plant can in the sense of a plannable electricity a contribution to the electrical network which, in turn, provides the multitude of loads and stability and sustainable. The variety of consumer sites, their loads hardly correlate with the advent of regenerative energy are so on the memory, about the electrolysis and the hydrogenation harmonized with each other and controllable as well planned.

Die Steuerung übernimmt eine Netzsteuerung, welche steuernden Einfluss auf die wesentlichen Teilnehmer des so beschriebenen Kreislaufs hat.The Control takes over a network control, which controlling Has an influence on the essential participants of the cycle thus described.

Der brennbare Kohlenwasserstoff, beispielsweise Methan, kann in dem Kraftwerk zur Bildung elektrischen Stroms verbrannt werden. Er kann ebenfalls zwischengespeichert werden und davor verflüssigt werden, so dass diese Speicherung nicht mehr als eine Zwischenspeicherung ist.Of the combustible hydrocarbon, such as methane, may be present in the Power plant to be burned to form electric power. He can too cached and liquefied before that, so this storage is nothing more than a caching is.

Die Zufuhr von Kohlendioxyd aus Abtrennungsanlagen, welche dem bestehenden Gaskraftwerken oder Kohlekraftwerken nachgeschaltet sind, erfolgt entweder direkt oder ebenfalls über ein Endlager, das damit kein Endlager, sondern nurmehr ein Zwischenlager wird, kurz ein CO₂-Lager. Auf diese Weise kann Kohlenstoff in einem Kreislauf bewegt werden, unter Zufuhr regenerativ erzeugter Energie und Abgabe von brennbarem Kohlenwasserstoff.The supply of carbon dioxide from separation plants, which are connected downstream of the existing gas power plants or coal power plants, either directly or via a repository, which is therefore not a repository, but only an intermediate storage, short a CO ₂ storage. In this way, carbon can be moved in a cycle, with supply of regeneratively generated energy and emission of combustible hydrocarbon.

Verschiedene Ausgestaltungen dieses Verfahrens sind möglich. Der brennbare Kohlenwasserstoff wird zunächst verflüssigt, bevor er zwischengespeichert wird. (Anspruch 2). Diese Zwischenspeicherung ist sinnvoll, um eine Entkopplung von Erzeugung des Kohlenwasserstoffs und Bedarf des Kohlenwasserstoffs zu erreichen, also die Zufuhr von Kohlenwasserstoff im Gaskraftwerk nur dann zu erhöhen, wenn von diesem Grundlast-Kraftwerk auch Energie für den planbaren Strom im elektrischen Netz benötigt wird. Das Gaskraftwerk wird dabei als eine Möglichkeit eines Grundlast-Kraftwerkes angesehen (Anspruch 3). Ebenso kann der Kohlenwasserstoff aber auch andere auf Verbrennung basierenden Kraftwerken zugeführt werden, so Kohlekraftwerken und Müllverbrennungs-Kraftwerken.Various embodiments of this method are possible. The combustible hydrocarbon is first liquefied before being cached. (Claim 2). This caching is useful to achieve a decoupling of hydrocarbon production and hydrocarbon demand, ie to increase the supply of hydrocarbon in the gas power plant only if from this base load power plant and energy for the plannable electricity in the electric Network is needed. The gas power plant is considered as a possibility of a base load power plant (claim 3). Likewise, however, the hydrocarbon may also be supplied to other combustion-based power plants, such as coal-fired power plants and waste-to-energy plants.

Die stabile Betriebsweise des Netzes erfolgt gesteuert von einem Netzregler (Anspruch 5), der Einfluss auf die meisten der beteiligten Einsgeiser des Netzes besitzt, und erfindungsgemäß auch Einfluss auf die Zufuhr von Kohlenwasserstoffen zu den Kraftwerken, insbesondere auch Einfluss auf die Speicherung von Wasserstoff als Ausgangsgröße der Elektrolyse hat, also die Menge und den Zeitpunkt der durch Hydrierung entstehenden Kohlenwasserstoffe steuern kann. Kaum Einfluss hat der Netzregler auf die Erzeugung der regenerativen Energie in Form von Strom aus solarthermischen und Windenergie-Anlagen, diese können vielmehr nur über die Elektrolyse verbraucht werden oder aber Reste davon dem Netz als geringer Anteil einer regenerativen Einspeisung zugeführt werden. Bevorzugt wird keiner oder kaum ein Anteil dieser Energie dem Netz zugeführt, und der Hauptanteil der regenerativ erzeugten Energie in einem separaten zweiten Netz geführt (Anspruch 6), um die Elektrolyse zu erhalten. Gleichwohl ist auch eine Einspeisung dieser regenerativen Energie als Strom in das elektrische Netz möglich, und eine Zuspeisung von Energie aus diesem Netz zur Elektrolyse (Anspruch 7). Damit werden Energieverluste reduziert. Die Anteile und Lastverteilung steuert der Netzregler (Anspruch 5). Der Netzregler erhöht die Speichermenge in dem einen oder anderen Speicher für Wasserstoff bzw. durch Hydrierung erzeugten Kohlenwasserstoff, wenn deren Energiezulieferung aktuell nicht für das Netz benötigt wird. Der Netzregler gibt die Speichergrößen frei und speist aus diesen Zwischenspeichern zu, wenn die Energien vom Bedarf der vielen Verbraucher am elektrischen Netz benötigt werden (Anspruch 8).The stable operation of the network is controlled by a network controller (Claim 5), the influence on most of the participants of the Net possesses, and according to the invention influence on the supply of hydrocarbons to the power plants, in particular also influences the storage of hydrogen as the output of the Electrolysis has, so the amount and timing of hydrogenation can control resulting hydrocarbons. Hardly any influence the grid regulator on the generation of regenerative energy in the form from electricity from solar thermal and wind energy plants, these can rather, they are only consumed via the electrolysis or but remains of it the net as a small proportion of a regenerative Infeed be supplied. Preference is none or hardly any portion of this energy is fed to the grid, and the main part of the regeneratively generated energy in a separate second network out (claim 6) to the electrolysis receive. Nevertheless, there is also a feed of these regenerative ones Energy as electricity in the electrical network possible, and a supply of energy from this network for electrolysis (claim 7). This reduces energy losses. The proportions and load distribution controls the network controller (claim 5). The network controller increases the amount of memory in one or the other memory for Hydrogen or hydrocarbon produced by hydrogenation, when their energy supply currently not needed for the network becomes. The network controller releases the memory sizes and feeds from these buffers to when the energies of the Need of many consumers on the electrical network needed be (claim 8).

Die Verwendung von Zwischenspeichern im Sinne von wirklichen Zwischenspeichern und keinen Endlagern hilft es, die Größe dieser Lagerstellen zu reduzieren und sie als Pufferspeicher zu verwenden, die langfristig nicht akkumulieren, sondern durch Zufuhr und Abfuhr innerhalb eines vorgegebenen maximalen Grenzvolumens verbleiben.The Use of buffers in the sense of real buffers and no repositories it helps the size of these To reduce bearings and use them as a buffer storage, the do not accumulate in the long term, but through intake and discharge remain within a predetermined maximum limit volume.

Bevorzugt erfolgt die Hydrierung nach einem Verfahren gemäß Fischer-Tropsch, modifiziert, welches hier nicht näher erläutert wird, sondern als allgemein bekannt angenommen werden kann.Prefers the hydrogenation is carried out by a Fischer-Tropsch process, modified, which is not explained here but can be accepted as generally known.

Die beiden genannten Energieträger sind als erster, speicherbarer Energieträger Wasserstoff, und als zweiter speicherbarer Energieträger Kohlenwasserstoff (Ansprüche 10, 11). Die Führung der regenerativen Energie über das zweite Netz muß nicht zwingend ein Stromnetz sein, kann ebenfalls ein Wasserstoffnetz durch Rohrleitungen sein, wobei der Begriff der "Leitung" im Sinne der folgenden Beschreibung auf das eine oder andere, je nach Anwendungsfall und den örtlichen Gegebenheiten angepasst wird (Anspruch 12).The Both of these energy sources are the first, storable Hydrogen, and as the second storable Energy carrier hydrocarbon (claims 10, 11). The leadership of regenerative energy over the second network does not necessarily have to be a power grid, may also be a hydrogen network through pipelines, wherein the term "management" as used in the following description one or the other, depending on the application and the local Adjusted conditions (claim 12).

Dem Netzregler ist es so möglich, einen planbaren Strom und den fluktuierenden Strom so zu steuern, dass ein Beitrag zur nachhaltigen Energieversorgung möglich ist (Anspruch 5, 15). Erwähnt werden sollte, dass Netzregler in der Regel zentralisiert arbeiten, aber über Datenleitungen mit allen Bereichen des Netzes gekoppelt sind, sowohl hinsichtlich Messgrößen, wie auch hinsichtlich Stellgrößen. Der Netzregler sorgt für eine konstante Netzfrequenz, die maximal in einem geringen Bereich von wenigen Hundertsteln von Hertz (Hz) schwanken darf, so dass die Frequenz des elektrischen Netzes im Wesentlichen konstant bleibt (Anspruch 5).the Network controller, it is possible to have a predictable current and to control the fluctuating flow in such a way that contributes to sustainable development Power supply is possible (claim 5, 15). Be mentioned should that network regulators work normally centralized, but over Data lines are coupled to all areas of the network, both in terms of measured quantities, as well as in terms Manipulated variables. The mains regulator provides for a constant network frequency, the maximum in a small range of a few hundredths of Hertz (Hz) is allowed to fluctuate, so that the frequency of the electrical network remains substantially constant (Claim 5).

Erfindungsgemäß wird ein heutiges Netz nach Bild 1 umgestaltet, insbesondere durch Elektrolyseure ergänzt, die den fluktuierenden und wegen seines irregulären Verlaufs dem Netzbetrieb unzuträglichen Strom aus WEA und SEA aufnehmen und in Wasserstoff umwandeln. Dieser dient erfindungsgemäß dazu, das abgetrennte CO₂ durch Hydrierung mit einem Fischer-Tropsch Verfahren zu neuen Kohlenwasserstoffen aufzuarbeiten, die mittelbar oder unmittelbar den Kohle- und Gaskraftwerken oder anderen Verbrauchern wieder als Brennstoffe zugeführt werden.According to the invention, a modern network according to FIG. 1 is reconfigured, in particular supplemented by electrolyzers, which absorb the fluctuating and, due to its irregular course, the network operation from WEA and SEA which are not acceptable and convert it into hydrogen. This is used according to the invention to work up the separated CO ₂ by hydrogenation with a Fischer-Tropsch process to new hydrocarbons, which are fed directly or indirectly to the coal and gas power plants or other consumers as fuels.

Prinzipielle Techniken von Hydrierverfahren sind seit den 20er Jahren des letzten Jahrhunderts bekannt; während des Krieges war die Kohleverflüssigung in Hydrierwerken wichtigste Energiebasis, doch wurden diese Verfahren später wegen der niedrigen Preise für fossile Energieträger unrentabel; in Südafrika, USA und China sollen Anlagen noch in Betrieb sein. Wenn aber nun wegen der Unverträglichkeit der aus WEA erzeugten elektrischen Leistung mit dem Bedarf im Versorgungsnetz regenerativ gewonnener Wasserstoff als Energiequelle für den Hydriervorgang dient und ohnehin zur Verfügung steht, könnte ein integriertes Verfahren wieder wirtschaftlich werden. Es löst gleichzeitig mehrere Aufgaben:

– Bereitstellung eines chemischen Energiespeichers, um bei weiterer Steigerung der Windenergieeinspeisung eine direkte und dem elektrischen Netzbetrieb unzuträgliche Einspeisung zu vermeiden und gleichwohl zu nutzen. Wegen der verschiedenen im System enthaltenen materiellen Speicher können Windleistung und das Netz dynamisch entkoppelt werden, zumindest so weit, dass die Netzkontrolle erhalten bleibt, bevorzugt aber auch im Sinne einer vollständigen Entkopplung (Anspruch 12).
– Aufbereitung des bei der Verbrennung von Kohle oder Erdgas unvermeidlichen CO₂ zu neuen vielseitig wieder-verwendbaren Energieträgern.
– Rückhaltung des Kohlenstoffs in einem Kreislauf.
– Wenn die Wasserstoffproduktion für die Hydrierung nur eines Teils des anfallenden CO₂ ausreicht, kann mit fossilen Brennstoffen "zugefeuert" und das entstehende CO₂ deponiert werden, bei steigender Wasserstoffproduktion ist aber auch eine Aufarbeitung aus dem CO₂-(End)lager denkbar. Das Endlager wird zu einem Zwischenlager mit Zu- und Abfluss.
– Die für die Hydrierung eingesetzte Energie wird der fluktuierenden regenerativen Energie, aber auch verfügbarer Überschüsse der planbaren Energie, beispielsweise aus thermischen Kraftwerken entnommen.
– Alle Teilanlagen sind modular und könnten an passenden Standorten errichtet werden. Es gibt erprobte Technologien für den Transport der flüssigen und gasförmigen Arbeitsmedien.
– Natürlich kann verfügbare Biomasse in Heizkraftwerken auch in elektrische Energie umgewandelt und dem Netz zugeführt werden, oder aber nach Vergasung dem brennbaren Gas aus der Hydrierung.
– Das Ziel einer völligen Nachhaltigkeit der Energieversorgung ist langfristig erst erreichbar, wenn die natürlichen Energiequellen Wasser, Wind und Sonne den gesamten Energiebedarf einschließlich aller Verluste decken. Das umschriebene Verfahren weist einen Weg in diese Richtung. Dabei muß nicht auf Ressourcen in entfernten, zum Teil politisch labilen Regionen zurückgegriffen werden, wie das manchmal durch den Hinweis auf mögliche große Solarfelder in der Sahara geschieht.
– Die nukleare Stromerzeugung ist nicht Gegenstand dieser Darstellung. Sie kann, wie z. B. in Frankreich geplant, durch Aufarbeitung der Rückstände ebenfalls in einem anderen geschlossenen Kreislauf erfolgen.

Basic techniques of hydrogenation processes have been known since the 1920's; During the war, coal liquefaction in hydrogenation plants was the main energy source, but later these methods became unprofitable because of the low prices of fossil fuels; In South Africa, USA and China plants are still in operation. If, however, because of the incompatibility of the electric power generated from WEA with the demand in the supply network regeneratively recovered hydrogen serves as an energy source for the hydrogenation process and is available anyway, an integrated process could become economical again. It simultaneously solves several tasks:

- Providing a chemical energy storage in order to avoid a direct and the grid operation harmful to feed while further increasing the wind energy feed and still use it. Because of the various physical storage contained in the system, wind power and the network can be dynamically decoupled, at least to the extent that network control is maintained, but preferably also in the sense of complete decoupling (claim 12).
- Treatment of the inevitable in the combustion of coal or natural gas CO ₂ to new versatile reusable energy sources.
- Retention of the carbon in a cycle.
- If the hydrogen production is sufficient for the hydrogenation of only a part of the accumulating CO ₂ , fossil fuels can be "fired" and the resulting CO _{2 can be} deposited, but with increasing hydrogen production it is also conceivable to work up from the CO ₂ (end) storage. The repository becomes an interim storage facility with inflow and outflow.
The energy used for the hydrogenation is taken from the fluctuating regenerative energy, but also available surpluses of the plannable energy, for example from thermal power plants.
- All units are modular and could be built at suitable locations. There are proven technologies for transporting liquid and gaseous working media.
- Of course, available biomass in heating plants can also be converted into electrical energy and fed to the grid, or after gasification of the flammable gas from the hydrogenation.
- The goal of complete sustainability of the energy supply can only be achieved in the long term if the natural energy sources of water, wind and sun cover the entire energy requirement, including all losses. The circumscribed method points a way in this direction. There is no need to resort to resources in remote, partly politically unstable regions, as sometimes happens by pointing to possible large solar fields in the Sahara.
- Nuclear power generation is not the subject of this presentation. It can, as B. planned in France, carried out by processing the residues also in another closed circuit.

Ausführungsbeispiele erläutern die Erfindung anhand von zwei Beispielen nach Bildern 3 und 4. "Bilder" sind gleich "Figuren".embodiments illustrate the invention with reference to two examples Pictures 3 and 4. "Pictures" are equal to "figures".

Bild 1 zeigt eine heutige elektrische Energieversorgung in Deutschland in schematischer Darstellung (1).Figure 1 shows a schematic representation of today's electrical energy supply in Germany ( 1 ).

Bild 2 zeigt Leistungen im deutschen Hochspannungsnetz während einer näher bezeichneten Woche im Januar 2007, zur Verdeutlichung der nicht-korrelierten regenerativen Energien mit der von Verbrauchern geforderten Netzlast aus dem elektrischen Netz 20 (2).Figure 2 shows services in the German high-voltage grid during a specified week in January 2007, to illustrate the non-correlated renewable energies with the demanded by the network load from the grid 20 ( 2 ).

Bild 3, Bild 4 zeigen zwei Beispiele der Erfindung (3, 4).Figure 3, Figure 4 show two examples of the invention ( 3 . 4 ).

Die Bilder oder 1 und 2 waren bereits kurz erläutert worden. Zu Bild 1 soll neben seiner selbsterklärenden schematischen Struktur einer bestehenden Netzstruktur nur Grobes ergänzt werden. Verständlich ist, dass Bild 1 eine schematische Darstellung des Netzes 20 ist, das von planbarem und von fluktuierendem Strom gespeist wird, wobei derzeit der Anteil des fluktuierenden Stromes nur 5% beträgt, künftig aber wesentlich steigen kann. Die Grundlast bereitstellenden Kraftwerke sind Kohlekraftwerke und Kernkraftwerke. Die Gaskraftwerke und die Wasserkraftwerke können aufgrund ihrer leichten Regelbarkeit als Regelkraftwerke herangezogen werden. Zusätzlich werden auch die Pumpspeicher-Kraftwerke mit etwa 7% der installierten Leistung als entweder Lieferant oder Verbraucher zum elektrischen Netz 20 angesehen. Hier wird ein Teil des fluktuierenden Stroms der regenerativen Energien aufgefangen, aber aufgrund der Größenunterschiede bei ca. 7.000 MW installierter Pumpspeicherleistung gegenüber ca. 20.000 MW installierter Windenergie zeigt, dass diese beiden Größenordnungen nicht zusammenpassen. Auch von ihrem möglichen Standort in gebirgigem Gelände passen sie nicht zum Ausgleich von Leistungsspitzen, die Offshore entstehen. Deshalb werden vermehrt auch andere Kraftwerke zu Regelkraftwerken, so auch das Kohlekraftwerk und früher oder später auch die Kernkraftwerke, die eigentlich reine Grundlast-Kraftwerke sind.The pictures or 1 and 2 had already been briefly explained. In addition to its self-explanatory schematic structure of an existing network structure, Figure 1 should be supplemented only with rough ones. It is understandable that Figure 1 is a schematic representation of the network 20 which is fed by planable and fluctuating electricity, whereby at the moment the share of the fluctuating current amounts to only 5%, but in the future it can rise substantially. The base load providing power plants are coal power plants and nuclear power plants. The gas-fired power plants and the hydropower plants can be used as standard power plants due to their easy controllability. In addition, the pumped storage power plants with about 7% of the installed capacity as either supplier or consumer to the electrical grid 20 considered. Here a part of the fluctuating electricity of the regenerative energies is absorbed, but due to the size differences with approximately 7.000 MW installed pumped storage achievement opposite approx. 20.000 MW installed wind energy shows that these two orders of magnitude do not fit together. Also from their possible location in mountainous terrain, they do not fit the balance of power peaks that arise offshore. Therefore, other power plants are increasingly becoming standard power plants, including the coal-fired power plant and, sooner or later, the nuclear power plants, which are actually pure base-load power plants.

Die gemäß Beispielen der Erfindung umgestalteten Netzwerke finden sich in Bild 3 und Bild 4, bzw. 3 und 4.The reshaped according to examples of the invention networks can be found in Figure 3 and Figure 4, and 3 and 4 ,

Bild 3 zeigt eine Energieverteilung, als Anlage oder als Betriebsverfahren, bei dem sehr stark strukturiert vorgegangen wurde und auf die lokalen Platzierungen und die örtlichen Gegebenheiten keine Rücksicht genommen wurde, vielmehr nur der Fluss der Energie symbolisch dargestellt ist. Ein Hochspannungsnetz 20 wird von planbarem Strom gespeist. An diesem Netz sind mehrere Verbraucher beteiligt, die nicht nur Endverbraucher, sondern dezentral verteilt viele Verbraucher 21 sind, Haushalte, Industrie und andere. Zu den Primärenergien Wasser, Erdgas, Kohle und Uran ergibt sich der planbare Strom auf der Leitung 19. die Zufuhr von Strom aus Kernenergie erfolgt auf Leitungsabschnitt 18, die Zufuhr von Strom aus Kohlekraftwerken 82 erfolgt auf Leitungsabschnitt 17, die Zufuhr von Strom aus Gaskraftwerken 81 erfolgt auf Leitungsabschnitt 16 und die Zufuhr von Strom aus Wasserkraftwerken 80 erfolgt auf Leitungsabschnitt 15. Entweder direkt am Netz 20, oder schon im Hochspannungsnetz sind die Pumpspeicherwerke vorgesehen, die Last aufnehmen und Strom abgeben können.Figure 3 shows an energy distribution, as a plant or as an operating procedure, which was very structured and no consideration was given to the local placements and the local conditions, but only the flow of energy is represented symbolically. A high voltage network 20 is powered by plannable electricity. There are several consumers involved in this network, not only end users, but also many distributed consumers 21 are, households, industry and others. The primary energies of water, natural gas, coal and uranium are the predictable electricity on the pipeline 19 , The supply of nuclear energy is carried out on line section 18 , the supply of electricity from coal power plants 82 takes place on line section 17 , the supply of electricity from gas power plants 81 takes place on line section 16 and the supply of electricity from hydroelectric power plants 80 takes place on line section 15 , Either directly on the net 20 , or already in the high-voltage network, the pumped storage plants are provided to absorb the load and deliver electricity.

Die regenerative Energie, welche von Fotovoltaik oder solarthermischen Anlagen stammt, wird bei 31 erzeugt und im Leitungsabschnitt 13 einem eigenständigen Netz 35 zugeführt. Ebenfalls diesem Netz 35 zugeführt wird über den Leitungsabschnitt 14 der Strom aus Windenergieanlagen 30.The regenerative energy, which from photo voltaic or solar thermal systems comes from 31 generated and in the line section 13 an independent network 35 fed. Also this network 35 is supplied via the line section 14 the electricity from wind turbines 30 ,

Ein elektrisches Netz 20 ist so zu betreiben, dass die Stromverteilung oder die Lastverteilung ein stabiles Netz bildet, und eine Vielzahl von Verbraucherstellen 21, ggf. auch andere Verbraucher 61 bedient werden können. Die Energieverteilung und das Netz haben nachhaltig zu erfolgen, was ein Fachbegriff in diesem Gebiet der Technik ist. Die Nachhaltigkeit einer Energieversorgung beinhaltet eine Vielzahl von Komponenten, auf die hier nicht einzeln eingegangen werden soll.An electrical network 20 operate in such a way that the distribution of power or load distribution forms a stable network and a large number of consumer points 21 , possibly other consumers as well 61 can be operated. The energy distribution and the network have to be sustainable, which is a technical term in this field of technology. The sustainability of an energy supply includes a multitude of components, which should not be dealt with here individually.

Die regenerativ erzeugte Energie im Netz 35 wird nicht, respektive nicht vollständig in das Netz 20 eingespeist. Stattdessen erfolgt die Einspeisung in eine oder mehrere Elektrolyseanlagen 40, die an geeigneten örtlichen Stellen platziert werden können. Beispiele sind eingangs angegeben. Die Elektrolyseeinrichtung 40 erzeugt Wasserstoff. Der Wasserstoff wird in einer Hydrierungsanlage 10 zusammen mit zugeführtem Kohlendioxid zu einem Kohlenwasserstoff umgewandelt, wobei die regenerative Energie durch die Bildung des Wasserstoffes Verwendung findet.The regeneratively generated energy in the network 35 will not, respectively, not completely in the net 20 fed. Instead, it is fed into one or more electrolysis plants 40 which can be placed in suitable local places. Examples are given at the beginning. The electrolysis device 40 generates hydrogen. The hydrogen is in a hydrogenation plant 10 converted together with supplied carbon dioxide to a hydrocarbon, wherein the regenerative energy is used by the formation of hydrogen.

Der Kohlenstoff kann entweder direkt aus Treibhausgasen abgebenden Kraftwerken stammen, nach einer CO₂-Abtrennung, hier die Gaskraftwerke 81 und die Kohlekraftwerke 82, entlang einer Rohrleitung, bei beispielsweise verflüssigtem Kohlendioxid, und der einen oder mehreren verteilten Hydrieranlagen 10 zugeführt werden. Zwischengeschaltet werden kann ein Lager 85, welches entweder CO₂ aufnimmt, oder CO₂ für die Hydrieranlage 10 abgibt, oder beides, aber nicht zeitgleich an gleicher Stelle. An geologisch verschiedenen Stellen dagegen schon. Auch eine direkte Vorbeileitung entlang des Weges A für das Kohlendioxid zur Hydrierung ist möglich. Die Wege a, b sind Zufuhr und Abfuhr zum und vom Lager 85, wobei die tatsächlichen Wege A, B und C möglich sind. Die Leitung 100 führt zur Hydrieranlage 10, respektive mehrere entsprechende Leitungen führen zu mehreren Verteilhydrieranlagen 10, die hier blockweise und schematisch dargestellt sind.The carbon can come either directly from greenhouse gas emitting power plants, after a CO ₂ separation, here the gas power plants 81 and the coal-fired power plants 82 along a pipeline, for example, liquefied carbon dioxide, and the one or more distributed hydrogenation plants 10 be supplied. A bearing can be interposed 85 which either takes up CO ₂ , or CO ₂ for the hydrogenation plant 10 gives, or both, but not at the same time in the same place. At geologically different places, however, already. A direct bypass along the route A for the carbon dioxide for hydrogenation is possible. The routes a, b are supply and removal to and from the warehouse 85 , where the actual paths A, B and C are possible. The administration 100 leads to the hydrogenation plant 10 , respectively several corresponding lines lead to several Verteilhydrieranlagen 10 , which are shown blockwise and schematically here.

Das Ausgangsprodukt als zweiter speicherbarer Energieträger ist über eine Leitung 11 geführt und ggf. wird hier vergaste Biomasse über eine oder mehrere Vergasungseinrichtungen 50 per Leitung 12 noch zugeführt. Die Leitung 11 führt mittelbar oder unmittelbar zu den Kohlekraftwerken und den Gaskraftwerken, wo der Kohlenwasserstoff als brennbarer Energieträger zur Bildung von elektrischem Strom verwertet wird. Dadurch ergibt sich ein Kreislauf von Kohlenstoff entlang des Pfades 100, der im folgenden Bild noch deutlicher wird. Das folgende Bild geht, soweit nichts anderes beschrieben wird, auf die Bezugszeichen von Bild 3 ein und übernimmt sie, wobei dort der Netzregler 21 gesondert eingezeichnet ist, der auch in dem Bild 3 zur Verfügung steht und seine Einflüsse entsprechend den Referenznummern 21a bis 21f auch in Bild 3 hat.The starting product as a second storable energy source is via a line 11 led and possibly here is gasified biomass via one or more gasification facilities 50 by line 12 still fed. The administration 11 leads directly or indirectly to the coal-fired power plants and gas-fired power plants, where the hydrocarbon is used as a combustible energy source for the production of electricity. This results in a cycle of carbon along the path 100 , which becomes even clearer in the following picture. Unless otherwise described, the following figure refers to the reference numbers of Figure 3 and adopts them, with the network controller there 21 is shown separately, which is also available in Figure 3 and its influences according to the reference numbers 21a to 21f also in picture 3 has.

Bild 4 veranschaulicht eine Variante von Bild 3.image 4 illustrates a variant of FIG. 3.

Ein Teil der mit WEA 30 oder SEA 31 erzeugten fluktuierenden elektrischen Leistung wird wie bisher direkt dem elektrischen Netz zugeführt 35a. Ein anderer Teil fließt über Leitung 35 den Elektrolyseuren 40 zu, die sich entweder am Ort der WEA (bspw. auf einer Offshore-Plattform) befinden oder an Land über Leitungen mit den WEA oder SEA verbunden sind. Die Verbindung kann mit Gleichstrom oder Drehstrom erfolgen.Part of the WEA 30 or SEA 31 generated fluctuating electric power is fed as before directly to the electrical network 35a , Another part flows via wire 35 the electrolyzers 40 which are either located at the site of the wind turbine (eg on an offshore platform) or connected by land to the wind turbine or SEA via lines. The connection can be made with direct current or three-phase current.

Wegen der hohen Ströme im Elektrolyseur 40 wird ein Elektrolysegleichrichter nahe beim Elektrolyseur angeordnet.Because of the high currents in the electrolyzer 40 an electrolysis rectifier is placed close to the electrolyzer.

Falls leistungsfähige und nicht voll ausgelastete Leitungen des Versorgungsnetzes verfügbar sind, bei denen keine Überlastungsgefahr besteht, kann der Strom des Elektrolyseurs auch unter Nutzung von Anteilen des Drehstrom-Versorgungsnetzes zu den Elektrolyseuren übertragen werden (nicht dargestellt).If efficient and not fully loaded lines of the Supply network are available, where no risk of overloading the electricity of the electrolyzer can also be made using Transferring shares of the three-phase supply network to the electrolyzers be (not shown).

Am Ausgang der Elektrolyseure sind Zwischenspeicher 45 angeordnet, die den entstehenden fluktuierenden Wasserstoffstrom bis zur weiteren Verarbeitung aufnehmen. Eine Verflüssigung kann vorgesehen sein.At the output of the electrolysers are temporary storage 45 arranged to receive the resulting fluctuating hydrogen flow until further processing. A liquefaction may be provided.

Das in fossilen Kohle- oder Gaskraftwerken 81, 82 abgetrennte CO₂ (Anlagen 84 nach Bild 4) wird unter Druck verflüssigt und einem untertage befindlichen (End)lager 85 oder gleich der Hydrieranlage 10 zugeführt. Falls genügend Wasserstoff verfügbar ist, kann CO₂ auch dem (End)lager entnommen werden. Diese Wege A oder C sind ebenso möglich, wie die zeitweise vollständige Speicherung im Weg B.That in fossil coal or gas power plants 81 . 82 separated CO ₂ (plants 84 Figure 4) is liquefied under pressure and an underground (end) camp 85 or equal to the hydrogenation plant 10 fed. If enough hydrogen is available, CO _{2 can} also be taken from the (end) storage. These routes A or C are also possible, as is the temporary full storage in route B.

Die in der Hydrieranlage 10 gewonnenen gasförmigen oder flüssigen Kohlenwasserstoffe werden über Leitung 11 in Speicher 15 zwischengespeichert und fossilen Kraftwerken als Brennstoff zugeführt. Sie können aber auch für andere Zwecke, z. B. bei mobilen Anwendungen dienen.The in the hydrogenation plant 10 recovered gaseous or liquid hydrocarbons are via line 11 in memory 15 cached and fed to fossil power plants as fuel. But you can also for other purposes, such. B. in mobile applications.

Die geographische Anordnung der Einzelkomponenten hängt von den örtlichen Gegebenheiten ab; dabei sind vor allem die Entfernungen und die Kosten der Verbindungen (elektrisch oder Rohrleitung) von Bedeutung.The geographical arrangement of the individual components depends on the local conditions; in particular, the distances and the costs of the connections (electrical or Rohrlei tion).

Alle Teile sind modular ausführbar. Beim schrittweisen Ausbau der verschiedenen Komponenten wird sich die Betriebsweise ändern. Ausgehend vom gegenwärtigen Zustand, wo die gesamte fluktuierende WEA- und SEA-Leistung über Leitungen 35a in das elektrische Netz eingespeist wird, können parallel zum Ausbau der Abtrennungs-, Elektrolyse-, und Hydriertechnologie zunehmende Anteile der fluktuierenden Leistung den Elektrolyseuren zufließen, über Leitung 35 nach Bild 4.All parts are modular executable. The gradual expansion of the various components will change the way it operates. Starting from the current state, where the total fluctuating WEA and SEA performance over lines 35a is fed into the electrical grid, parallel to the expansion of the separation, electrolysis, and hydrogenation technology, increasing proportions of the fluctuating power to the electrolysers flow, via line 35 after picture 4.

Um Verluste zu reduzieren, kann ein Teil der Windleistung direkt in das elektrische Netz eingespeist werden, Leitung 35a, doch sind aus Stabilitätsgründen starke Schwankungen vom Netz fernzuhalten.To reduce losses, part of the wind power can be fed directly into the electrical grid, line 35a However, for stability reasons, strong fluctuations should be kept away from the grid.

Dies gilt vor allem bei einem wachsenden Ausbau der WEA und steigenden Einspeiseleistungen.This This is especially true for a growing expansion of wind turbines and rising Infeed.

In Bild 4 wird der Einfluss der übergeordneten Steuerung 22 des Netzreglers 21 deutlicher. Steuerung 22 beeinflusst über Kommunikationskanäle, die nicht im einzelnen dargestellt sind, den Zwischenspeicher 15, den Zwischenspeicher 45. Der Netzregler 21 beeinflusst über andere Kommunikationskanäle die Kraftwerke, welche Grundlast-Kraftwerke 81 und 82 hier nur dargestellt sind, aber auch die übrigen aus Bild 3 einsetzbaren Kraftwerke. Ebenfalls beeinflusst werden kann von der Steuerung 22 die Elektrolyseeinrichtung 40, die lokal oder räumlich verteilt an mehreren Stellen Wasserstoff erzeugt, gespeist aus dem regenerativ gewonnenen, fluktuierenden Strom im Netz 35.Figure 4 shows the influence of the higher-level control 22 of the network controller 21 more clear. control 22 influenced via communication channels, which are not shown in detail, the cache 15 , the cache 45 , The network regulator 21 influences the power plants, which base-load power plants, via other communication channels 81 and 82 shown here, but also the other from Fig. 3 usable power plants. It can also be influenced by the controller 22 the electrolysis device 40 , which generates locally or spatially distributed hydrogen in several places, fed from the regenerative, fluctuating current in the network 35 ,

Das Netz 35 ist in Bild 4 nicht mehr eigenständig und alleinig für die fluktuierenden Stromlasten vorgesehen, sondern hat einen Ableger 35a, der in das elektrische Netz 20 einspeist. Nach Bild 1 war die Einspeisung entlang des Pfades 35a ausschließlicher Natur, der gesamte fluktuierende Strom führte in das elektrische Netz. Nach Bild 2 war der gesamte fluktuierende Strom der Elektrolyse 40 zugeführt. Nach Bild 4 ist ein wesentlicher Anteil des fluktuierenden Stromes zur Erzeugung von Wasserstoff in der Elektrolyseeinrichtung 40 verwendet, wobei die Leitung 35 als Stromleitung dargestellt ist, aber ebenso bei einer direkten Speisung der regenerativ gewonnenen Energie in ein naheliegendes Elektrolysegerät 40 als Rohrleitung für den Wasserstoff ausgebildet sein kann. Ein Anteil der regenerativen Energie wird direkt dem elektrischen Netz 20 über der Pfad 35a zugeführt, aber dieser Anteil ist vergleichsweise gering, so dass die Schwankungen des fluktuierenden Stromes das Netz nicht über die Leistungsfähigkeiten und Regelfähigkeiten des Netzreglers 21 überbeanspruchen.The network 35 is no longer independent in Figure 4 and is intended solely for the fluctuating electricity loads, but has an offshoot 35a which is in the electrical network 20 feeds. After picture 1 was the feed along the path 35a exclusive nature, the entire fluctuating current led into the electrical network. After picture 2 the whole fluctuating stream of the electrolysis was 40 fed. As shown in Figure 4, a significant proportion of the fluctuating flow is to generate hydrogen in the electrolysis facility 40 used, with the line 35 is shown as a power line, but also in a direct supply of regenerative energy in a nearby Elektrolysegerät 40 can be designed as a pipeline for the hydrogen. A share of the regenerative energy goes directly to the electrical network 20 over the path 35a but this proportion is comparatively low, so that the fluctuations of the fluctuating current does not affect the grid beyond the capabilities and control capabilities of the grid regulator 21 overuse.

Die Zwischenspeicher 45 und 15 waren in Bild 3 noch nicht vorgesehen. Sie sollen hier eingehender erläutert werden.The buffers 45 and 15 were not yet planned in picture 3. They will be explained in more detail here.

Der Wasserstoff aus der Elektrolyseeinrichtung 40 kann zwischengespeichert werden, wobei die Steuerung der Zwischenspeicherung auch von einem übergeordneten Regler 22 übernommen werden kann. Ebenso kann die Menge des durch Hydrierung erzeugten Kohlenwasserstoffs in einem Zwischenspeicher 15 zwischengepuffert werden, der ebenfalls von dem übergeordneten Regler gesteuert werden kann. Damit muß nicht zwingend die augenblicklich erzeugte Menge von Wasserstoff und/oder die augeblicklicht erzeugte Menge von Kohlenwasserstoff einer weiteren Verwendung zugeführt werden, vielmehr ergibt sich Puffermöglichkeit für einen Sturm, der viel Energie für beide Speicher 45 und 15 zwischenzuspeichern erlaubt, oder andererseits können diese beiden Speicher Energie den Kraftwerken 81, 82 zuführen, auch wenn keine regenerative Energie zur Erzeugung von Wasserstoff in der Elektrolyseeinrichtung 40 verfügbar ist.The hydrogen from the electrolysis device 40 can be cached, with caching control also from a parent controller 22 can be taken. Likewise, the amount of hydrogen produced by hydrogenation in a buffer 15 buffered, which can also be controlled by the parent controller. Thus, it is not compulsory that the instantaneously produced amount of hydrogen and / or the externally generated amount of hydrocarbon be put to further use, rather, there is the possibility of buffering a storm that gives much energy to both stores 45 and 15 Caching allowed, or otherwise, these two storage energy to the power plants 81 . 82 feed, even if no regenerative energy for the production of hydrogen in the electrolysis device 40 is available.

Sowohl die Lastschwankungen der Verbraucher, wie auch die Windkraftschwankungen und die Solarkraftschwankungen können durch die Puffer und den Netzregler 21 ausgeglichen werden.Both the load fluctuations of the consumers, as well as the wind power fluctuations and the solar power fluctuations can be controlled by the buffers and the mains regulator 21 be compensated.

Deutlicher als in Bild 3 wird der schematisch eingezeichnete Kreislauf 100 für den Kohlenstoff, der sich aus dieser Anordnung eines Netzes und Betriebsweise eines Netzes ergibt. Der fluktuierende Strom wird in die Elektrolyse im wesentlichen eingeleitet, und der erzeugte erste Energieträger, der speicherbar ist, wandelt nach bevorzugt dem modifizierten Fischer-Tropsch Verfahren den Kohlenstoff in einen Kohlenwasserstoff um, der als zweiter Energieträger ebenfalls speicherbar ist.More clearly than in Figure 3 is the schematically drawn cycle 100 for the carbon resulting from this arrangement of a network and operation of a network. The fluctuating stream is substantially introduced into the electrolysis, and the generated first energy carrier, which is storable, converts the carbon into a hydrocarbon which is also storable as a second energy carrier, preferably by the modified Fischer-Tropsch method.

Erläutert werden kann auch das CO₂-Endlager, das entsprechend der Erklärung zum Lager 85 von Bild 3 kein Endlager mehr ist, sondern ebenfalls ein Zwischenlager, so dass auf die Ausführungen zu Bild 3 hier verwiesen werden soll.The CO _{2 end} bearing can also be explained, according to the explanation of the bearing 85 of Figure 3 is no longer a repository, but also an interim storage, so that reference is made to the comments on Figure 3 here.

Der Kreislauf 100 ergibt sich über die Hydrierung und die Rückführung der brennbaren Kohlenwasserstoffe in Form von Gasen oder Flüssiggasen zu den Kraftwerken 81, 82, und von dort über die CO₂-Abtrennung 84 und das CO₂-Zwischenlager im zuvor beschriebenen Sinn zurück zur Hydrierung 10.The circulation 100 results from the hydrogenation and recycling of combustible hydrocarbons in the form of gases or liquefied gases to the power plants 81 . 82 , and from there via CO ₂ separation 84 and the CO ₂ -intermediate storage in the sense described above back to the hydrogenation 10 ,

Der Netzregler 21 und die übergeordnete Steuerung 22 sind mit Einflüssen eingezeichnet, die auf das elektrische Netz mit 21a wirken, über Informationsübermittlung auf den Zwischenspeicher 15 mit Kanal 22e, mit Netzübermittlung 22f zum Zwischenspeicher 45, und vom Netzregler 21 mit Kanälen 21b, 21c zum Gaskraftwerk 81 und zum Kohlekraftwerk 82.The network regulator 21 and the higher-level control 22 are marked with influences on the electrical network with 21a act through information transfer to the cache 15 with channel 22e , with network transmission 22f to the cache 45 , and from the network regulator 21 with channels 21b . 21c to the gas power plant 81 and to the coal power plant 82 ,

Dieses sind nur herausgegriffen einige der Kommunikationskanäle des Netzreglers und der übergeordneten Steuerung 22, deren Eingangsgrößen nicht gesondert dargestellt sind, die aber beim Netzregler aus konventionellen Netzen bekannt sind. Auch andere Einflüsse am Ausgang des Netzreglers 21 können vorgesehen werden, wie auch weniger der dargestellten Einflüsse, insbesondere ist aber ein Einfluss der übergeordneten Steuerung 22 auf den Elektrolyseur über den Kanal 22d ebenso sinnvoll, wie eine Rückmeldung aus der Elektrolyse 40 und der Hydrieranlage 10 zur Steuerung 22, so dass die Stabilität des Netzes weiter verbessert wird.These are just picked out some of the communication channels of the network controller and the higher-level controller 22 , whose input variables are not shown separately, but which are known in the network controller from conventional networks. Also other influences at the output of the network controller 21 can be provided, as well as less of the influences shown, but in particular is an influence of the higher-level control 22 on the electrolyser over the canal 22d just as useful as a feedback from the electrolysis 40 and the hydrogenation plant 10 for controlling 22 so that the stability of the network is further improved.

Die übergeordnete Steuerung 22 wird beispielsweise angesteuert von Signalen aus der WEA 30 oder der SEA 31, also aus dem Bereich der fluktuierenden Energie, wie auch beispielsweise aus dem daraus generierten Strom auf Leitung 35 oder 35a. Die übergeordnete Steuerung spricht dabei auf das Anwachsen der fluktuierenden Energie an, also starke Sonneneinstrahlung, plötzliche Windböen oder unerwarteter Sturm. Naturgemäß kann diese Messgröße des Entstehens eines solchen Energieschubs an vielen Stellen angekoppelt werden, bis zurück zur Messung des Windes, oder bis vor zum Anwachsen der Stromstärke des Einspeisestroms.The higher-level control 22 For example, it is controlled by signals from the wind turbine 30 or the SEA 31 , ie from the range of fluctuating energy, as well as, for example, from the power generated therefrom on line 35 or 35a , The higher-level control responds to the increase in fluctuating energy, ie strong sunlight, sudden gusts of wind or unexpected storms. Naturally, this measure of the emergence of such an energy boost can be coupled in many places, back to the measurement of the wind, or until before the increase of the current intensity of the feed.

Wir dieses Ansteigen erfasst, kann von der Steuerung 22 die Elektrolyse und/oder die Hydrierung aufgesteuert werden.We recorded this increase, can from the controller 22 the electrolysis and / or the hydrogenation are controlled.

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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

- Zeitschrift für Energiewirtschaft, ew, vol. 106 (2007) [0001]
- Zeitschrift fur Energiewirtschaft, ew, Jg. 106 (2007), H. 7, pp. 52 to 57 [0003]

Claims

Energy distribution method in which a power grid or loads distributing power grid ( 20 ) and a large number of consumer 21 ) (i) where regenerative energy ( 30 . 31 ), in particular via wind power or solar cells, not substantially exclusively or not completely into the network ( 20 ) but at least substantially used to produce hydrogen ( 40 ); (ii) the hydrogen in at least one hydrogenation plant ( 10 ) together with carbon dioxide from other power plants ( 81 . 82 ) or a repository ( 83 ) is hydrogenated; wherein at least one gaseous, combustible hydrocarbon is produced ( 11 ); (iii) the combustible hydrocarbon, for example methane, again in a power plant ( 81 . 82 ) is utilized to generate electric power; where carbon in a cycle ( 100 ), with the supply of regeneratively generated energy ( 30 . 31 . 35 ) and release of combustible hydrocarbon.

The method of claim 1, wherein the combustible hydrocarbon is liquefied in step (iii) to at least temporarily store it ( 45 . 15 ) before working in a power plant ( 81 . 82 ) is used to generate electricity.

The method of claim 2, wherein the power plant is a Gas power plant is.

The method of claim 1, wherein the stable operation the network is sustainable.

Method according to claim 4, wherein a network regulator ( 21 ) controls the frequency of the electrical network by load distribution, in particular keeps almost constant.

Method according to claim 1, wherein the regeneratively generated energy ( 30 . 31 ) into a separate second network ( 35 ), which is an electrolysis station ( 40 ), which generates hydrogen.

The method of claim 1 or 5, wherein a portion of the regeneratively generated energy in the electrical network ( 20 ) is fed ( 35a ), in particular from this network ( 20 ) in accordance with a higher-level control ( 22 ; 22d ) the intensity of the electrolysis is controlled.

Method according to claim 7, claim 1 or claim 5, wherein the superordinate control ( 22 ; 22e . 22f ) increases or decreases the amount of memory ( 21e . 21f ), or such, which in one of the memory ( 15 . 45 ) is temporarily stored for hydrogen or combustible gas.

Process according to claim 1, wherein the hydrogenation ( 10 ) in the hydrogenation plant by the method of Fischer-Tropsch, modified takes place.

The method of claim 1, wherein the regenerative energy stream ( 30 . 31 ) to regenerative ( 40 ) Hydrogen, as an example of a first storable energy carrier, is implemented.

Process according to Claim 10, in which the regenerative hydrogen is used to maintain a hydrogenation process ( 10 ), with which a second storable energy carrier, for example a liquefiable hydrocarbon, is formed ( 11 ).

A method according to claim 1 or claim 6, wherein the regenerative energy as a current is completely dissipated to the first network ( 20 ) and supplied to the second network ( 35 ).

The method of claim 9, wherein the Fischer-Tropsch method is modified to activate CO ₂ by supplied energy.

Method or installation for distributing electrical power in a large network of several inverters, several consumers and at least one disposer ( 31 . 30 ) with regenerative energy, in particular an environmentally dependent, strongly fluctuating power supply, wherein at least a substantial proportion of the regenerative energy as the main part of the fluctuating feed not the large-scale network, but a consumer ( 40 ), which generates a first, storable energy carrier, for example hydrogen, and the first storable energy carrier of a system ( 10 ) for converting greenhouse gases (CO ₂ ) into a combustible second energy source (C _x H _y ) ( 11 . 15 ), which annex ( 10 ) a base load energy generator ( 81 ), preferably from a buffer ( 15 ).

Method or system according to claim 14, wherein a network controller ( 21 ) controls the generation of electricity from the base load energy generator ( 21c ), depending on the needs of the network, to create a contribution to the predictable electricity in the network ( 20 ).