DE102013016528A1

DE102013016528A1 - Emission-free mobility with natural gas

Info

Publication number: DE102013016528A1
Application number: DE201310016528
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-10-07
Filing date: 2013-10-07
Publication date: 2015-04-23

Abstract

Verfahren zur emissionsfreien Mobilität mit Erdgas/Methan, indem I.) Erdgas aus dem Erdgasnetz oder Erdgaslager als Kraftstoff getankt wird, II) mit dem Erdgas ein Verbrennungsmotor zur Fortbewegung angetrieben wird, III) aus den Abgasen der Erdgasverbrennung CO2 abgetrennt und gesammelt wird, IV) das gesammelte CO2 an einer Sammelstelle abgegeben wird, V) mit Energie aus dem Stromnetz oder einer Wind- oder Solaranlage durch Elektrolyse Wasserstoff erzeugt wird, VI) der Wasserstoff mit dem abgegebenen CO2 zu Methan umgesetzt wird, VII) Methan in das Gasnetz geleitet und im Gasnetz gespeichert und verteilt wird, wobei I bis IV in einer Mobilitätsphase und V bis VII in einer stationären Phase durchgeführt wird.Process for emission-free mobility with natural gas / methane by: I. natural gas from the natural gas network or natural gas storage is used as fuel, ii) natural gas drives an internal combustion engine to move it, III) gas is separated and collected from the natural gas combustion gases, IV ) the collected CO2 is delivered to a collection point, V) hydrogen is generated by energy from the power grid or a wind or solar plant by electrolysis, VI) the hydrogen is converted with the released CO2 to methane, VII) methane is fed into the gas network and is stored and distributed in the gas network, where I to IV is carried out in a mobility phase and V to VII in a stationary phase.

Description

Der Umwandlung von überschüssiger elektrischer Energie in Wasserstoff durch Elektrolyse mit nachfolgender Methanisierung mittels Kohlendioxid, „power to gas” genannt, steht die mangelnde Verfügbarkeit von sauberem Kohlendioxid (CO2) im Wege. Biologisches CO2, wie es für die Herstellung von erneuerbarem Methan notwendig wäre, ist nur in ländlichen Biogasanlagen und nur begrenzt zugänglich.The conversion of excess electrical energy into hydrogen by electrolysis followed by methanation by means of carbon dioxide, called "power to gas", hinders the lack of availability of clean carbon dioxide (CO2). Biological CO2, which would be necessary for the production of renewable methane, is only available in rural biogas plants and has limited access.

Ein Weg, erneuerbares Methan in großem Umfang herzustellen, ergibt sich durch konsequente Nutzung der einer Methan Verbrennung innewohnenden Interdependenzen. In einem chemischen Speicherkraftwerk lässt sich Verbrennung und Rekonstruktion von Methan durch den Ablauf chemischer Reaktionen darstellen:

1. Verbrennung von Methan CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O
2. Wasserelektrolyse 4H2O = 4H2 + 2O2
3. Rekonstruktion von Methan CO2 + 4H2 = CH4 + 2H2O

One way to produce renewable methane on a large scale is through consistent use of the interdependencies inherent in methane combustion. In a chemical storage power station combustion and reconstruction of methane can be represented by the sequence of chemical reactions:

1. Combustion of methane CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O
2. Water electrolysis 4H2O = 4H2 + 2O2
3. Reconstruction of methane CO2 + 4H2 = CH4 + 2H2O

Nach dieser Reaktionsfolge lässt sich ein Speicherkraftwerk darstellen, das in einer Phase aus dem Gasnetz entnommenes Erdgas/Methan zur Erzeugung mechanischer oder elektrischer Energie verbrennt (1.), wobei das in den Rauchgasen gebildete Kohlendioxid abgetrennt und gelagert wird. In einer anderen Phase wird das gelagerte Kohlendioxid mit Wasserstoff, welcher durch Wassserelektrolyse aus elektrischer Energie erhalten wird (2.), zu Methan hydriert (3.) und das Methan wird in das Gasnetz zurück geleitet.After this reaction sequence can be a storage power plant that burns in a phase from the gas network extracted natural gas / methane to produce mechanical or electrical energy (1.), wherein the carbon dioxide formed in the flue gases is separated and stored. In another phase, the stored carbon dioxide is hydrogenated to methane with hydrogen, which is obtained by electrical electrolysis of water (2.), to methane (3.) and the methane is returned to the gas network.

Bei der Verbrennung von Methan in 1. wird genau die Menge an Kohlendioxid gebildet, die zur Rekonstruktion von Methan in 3. benötigt wird Man erhält ein Speicherkraftwerk, in dem zur Verbrennung Erdgas/Methan aus dem Gasnetz entnommen wird. Aus den Rauchgasen wird Kohlendioxid abgetrennt und aufbewahrt. In der Speicherphase wird das Kohlendioxid mit Wasserstoff, der durch Elektrolyse vorzugsweise aus Wind- und Solarstrom hergestellt wird, zu Methan hydriert und Methan wird in das Gasnetz eingeleitet und dort gespeichert und verteilt.In the combustion of methane in 1. exactly the amount of carbon dioxide is formed, which is needed for the reconstruction of methane in 3. One receives a storage power plant, in which natural gas / methane is taken from the gas network for combustion. From the flue gases carbon dioxide is separated and stored. In the storage phase, the carbon dioxide with hydrogen, which is preferably produced by electrolysis of wind and solar power, hydrogenated to methane and methane is introduced into the gas network and stored there and distributed.

Die Rauchgase bestehen gemäß 1. aus CO2 und Wasserdampf. Zusätzlich ist noch der mit der Verbrennungsluft eingeschleppte Stickstoff enthalten. Zur Abtrennung des Kohlendioxid kann man zunächst den Wasserdampf kondensieren und von den beiden anderen Gasen abtrennen.The flue gases according to 1. consist of CO2 and water vapor. In addition, the introduced with the combustion air nitrogen is still included. To separate off the carbon dioxide, it is possible first to condense the water vapor and separate it from the other two gases.

Nachfolgend wird das CO2 z. B. durch Druck- und/oder Kälteverflüssigung vom ca. 100°C tiefer siedenden und deshalb in der Gasphase verbleibenden Stickstoff abgetrennt.Subsequently, the CO2 z. B. by pressure and / or cold liquefaction of about 100 ° C lower boiling and therefore separated in the gas phase nitrogen.

Die zur Elektrolyse in 2. erforderliche Menge an Speisewasser (H2O) wird durch Kondensation des Wasserdampfes aus 1. und 3. erhalten. So kann das Speicherkraftwerk von äußerer Wasserzufuhr unabhängig werden.The amount of feed water (H2O) required for the electrolysis in 2 is obtained by condensation of the water vapor from 1 and 3. Thus, the storage power plant can be independent of external water supply.

Die Verbrennung von Erdgas/Methan mit Abtrennung und Aufbewahrung von CO2 aus den Rauchgasen lässt sich auf der Fortbewegung dienende Verbrennungsmotoren übertragen. Erdgas verbreitet sich zunehmend als Kraftstoff für viele Bereiche der Mobilität. Für Kraftfahrzeuge wurde die CNG Technik (Komprimiertes Erdgas) im Hinblick auf Motorentechnik, Sicherheit und Tanklogistik zur Reife gebracht. Erdgastankstellen beziehen das Erdgas aus dem kommunalen Gasnetz und verdichten es auf ca. 200 bar. Mit diesem Druck wird das Erdgas in den KFZ-Tank eingepresst.The combustion of natural gas / methane with separation and storage of CO2 from the flue gases can be transmitted to the locomotive internal combustion engines. Natural gas is increasingly spreading as fuel for many areas of mobility. For motor vehicles CNG technology (compressed natural gas) has been brought to maturity with regard to engine technology, safety and tank logistics. Natural gas filling stations draw the natural gas from the municipal gas network and compress it to approx. 200 bar. With this pressure, the natural gas is pressed into the vehicle tank.

Wegen der Reinheit von Erdgas entsteht bei seiner Verbrennung sauberes Kohlendioxid. Zu seiner Verflüssigung kann man sich der Kompressoren bedienen, wie sie bereits in KFZ-Klimaanlagen mit Kohlendioxid als Kältegas eingebaut sind. Solche Kompressoren sind in der Lage, den zur Kohlendioxid-Verflüssigung notwendigen Druck von ca. 40 bar zu erzeugen.Due to the purity of natural gas, it produces clean carbon dioxide when burned. For its liquefaction, one can make use of the compressors, as they are already installed in automotive air conditioning systems with carbon dioxide as the refrigerant gas. Such compressors are capable of generating the necessary pressure for carbon dioxide liquefaction of about 40 bar.

Dabei kann die Verflüssigung von Kohlendioxid auch mit einer Klimaanlage derart gekoppelt werden, dass die vom Kompressor verdichteten Abgase durch einen zusätzlich in den Kältekreislauf der Klimaanlage eingebauten Wärmetauscher von der Klimaanlage gekühlt werden. Andererseits kann die Klimaanlage dadurch unterstützt werden, dass der zusammen mit dem Kohlendioxid komprimierte Stickstoff die bei seiner Freisetzung auftretende Entspannungskälte abgibt. Bei konsequenter Nutzung der Entspannungskälte, die bei der Abtrennung des gasförmigen Stickstoffes vom flüssigen Kohlendioxid und der Freisetzung des Stickstoffes auftritt, kann die CO2-Verflüsssigungs-Anlage gleichzeitig als KFZ-Klimaanlage genutzt werden.The liquefaction of carbon dioxide can also be coupled with an air conditioner such that the exhaust gases compressed by the compressor are cooled by an additionally installed in the refrigeration cycle of the air conditioning heat exchanger from the air conditioning. On the other hand, the air conditioner can be assisted by the fact that the nitrogen compressed together with the carbon dioxide gives off the expansion cooling occurring during its release. With consistent use of the expansion cooling, which occurs in the separation of the gaseous nitrogen from the liquid carbon dioxide and the release of nitrogen, the CO2 liquefaction plant can be used simultaneously as a motor vehicle air conditioning.

Kohlendioxid hat einen Tripel-Punkt bei –56°C und 5.8 bar. Zur Abtrennung von Kohlendioxid als Flüssigkeit muss der Druck über 5.8 bar liegen. Unter diesem Druck ist Kohlendioxid fest und kann als sog. Trockeneis drucklos in wärmegedämmten Behältern gelagert werden. Man kann also je nach Druck nach der Expansion des Kohlendioxid/Stickstoff-Gemisches den gasförmigen Stickstoff vom flüssigen oder festen Kohlendioxid abtrennen.Carbon dioxide has a triple point at -56 ° C and 5.8 bar. To remove carbon dioxide as a liquid, the pressure must be above 5.8 bar. Carbon dioxide is solid under this pressure and can be stored as so-called dry ice without pressure in heat-insulated containers. So you can separate depending on the pressure after the expansion of the carbon dioxide / nitrogen mixture, the gaseous nitrogen from the liquid or solid carbon dioxide.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit die Abtrennung und Lagerung von Kolendioxid aus den Abgasen eines mit Erdgas/Methan zum Zwecke der Fortbewegung betriebenen Verbrennungsmotors und die Verwendung des während der Fortbewegung gebildeten und gelagerten Kohlendioxid zur Rekonstruktion von Methan mit Elektrolyse-stämmigem Wasserstoff, wobei das zur Fortbewegung aus dem Gasnetz getankte Erdgas als rekonstruiertes Methan wieder in das Gasnetz zurück geleitet wird.The present invention thus relates to the separation and storage of carbon dioxide from the exhaust gases of an internal combustion engine operated with natural gas / methane for the purpose of locomotion and the use of the carbon dioxide formed and stored during locomotion Reconstruction of methane with electrolysis-based hydrogen, whereby the natural gas used to move from the gas network is returned as reconstructed methane back into the gas network.

Tanken und Verbrennen von Erdgas/Methan, Abtrennen und Sammeln von Kohlendioxid sowie Abgabe von Kohlendioxid erfolgen in der Mobilitätsphase.Refueling and burning of natural gas / methane, separation and collection of carbon dioxide and release of carbon dioxide take place in the mobility phase.

Rekonstruktion von Methan aus dem in der Mobilitätsphase gesammelten und abgegebenen Kohlendioxid sowie die elektrochemische Herstellung des dazu erforderlichen Wasserstoffes und weiterhin das Einleiten des rekonstruierten Methan in das Gasnetz erfolgt in der stationären Phase.Reconstruction of methane from the carbon dioxide collected and released in the mobility phase as well as the electrochemical production of the necessary hydrogen and furthermore the introduction of the reconstructed methane into the gas network takes place in the stationary phase.

Auf Kraftfahrzeuge angewandt, wird in der Mobilitätsphase gebildetes Kohlendioxid nicht in die Umwelt freigesetzt, sondern gesammelt, beim folgenden Tankvorgang an der Tankstelle abgegeben und dann in der stationären Phase zu Methan rekonstruiert und für den nächsten Tankvorgang in neuen CNG-Kraftstoff umgewandelt.Applied to motor vehicles, carbon dioxide formed in the mobility phase is not released into the environment, but collected, discharged at the refueling station in the following refueling process and then reconstituted to methane in the stationary phase and converted to new CNG fuel for the next refueling operation.

Das wässrige Kondensat aus den Abgasen/Rauchgasen ist als Destillat weitgehend Ionenfrei und eignet sich als Speisewasser für die spätere Elektrolyse. Bei entsprechendem Bedarf kann es ebenfalls während der Mobilitätsphase in einem Wassertank gesammelt und beim Tanken zusammen mit dem Kohlendioxid abgepumpt oder abgeleitet werden.The aqueous condensate from the exhaust gases / flue gases is largely free of ions as distillate and is suitable as feed water for the subsequent electrolysis. If required, it can also be collected during the mobility phase in a water tank and pumped off or discharged during refueling together with the carbon dioxide.

Bei der Kondensation des Wasserdampfes kann man, vergleichbar zur Brennwertheizung, die Verdampfungswärme nutzen, indem vom Motor angesaugte Verbrennungsluft neben den heißen Abgasen durch einen Wärmetauscher geleitet werden. Eine weitere Kühlung der Abgase wird durch die Nutzung der Expansionskälte des aus dem CNG-Drucktank entnommenen Kraftstoffes erreicht.When condensing the water vapor, it is possible to use the heat of vaporization, comparable to the condensing heating, by passing combustion air drawn in by the engine through a heat exchanger in addition to the hot exhaust gases. Further cooling of the exhaust gases is achieved by utilizing the expansion refrigeration of the CNG pressurized fuel.

Das Kohlendioxid kann auch in Wasser gelöst verflüssigt werden. Das Molverhältnis von Wasser zu Kohlendioxid beträgt 2:1. In Abhängigkeit von der Temperatur sinkt der Partialdruck von Kohlendioxid. Da das Molverhältnis von Kohlendioxid zu Stickstoff bei etwa 1:7 liegt, und der Stickstoff zusammen mit dem Kohlendioxid komprimiert wird, kann es in der Energiebilanz günstiger sein, Kohlendioxid und Wasser zusammen als Flüssigkeit vom gasförmigen Stickstoff zu trennen. Die Trennung von Wasser und Kohlendioxid erfolgt dann in der stationären Phase.The carbon dioxide can also be liquefied dissolved in water. The molar ratio of water to carbon dioxide is 2: 1. Depending on the temperature, the partial pressure of carbon dioxide decreases. Since the molar ratio of carbon dioxide to nitrogen is about 1: 7 and the nitrogen is compressed together with the carbon dioxide, it may be more favorable in the energy balance to separate carbon dioxide and water together as a liquid from the gaseous nitrogen. The separation of water and carbon dioxide then takes place in the stationary phase.

Vom Verbrennungsmotor wird nur Stickstoff freigesetzt.The internal combustion engine releases only nitrogen.

Kraftfahrzeuge fahren mit Verbrennungsmotor ohne Kohlendioxid-Emission.Motor vehicles drive with internal combustion engine without carbon dioxide emission.

Das an der Tankstelle abgegebene Kohlendioxid wird in der nun folgenden stationären Phase in einer Anlage, welche einen Elektrolyseur zur Herstellung von Wasserstoff aus elektrischer Energie und einen Reaktor zur Umsetzung von Kohlendioxid und Wasserstoff zu Methan umfasst, umgesetzt. Eine solche Anlage, wie sie heute bereits im 10 MW-Bereich verfügbar ist, wird bevorzugt einem Gaskraftwerk an die Seite gestellt weil dort Anschluss an das Gas und Stromnetz vorhanden ist. Kohlendioxid kann dann von den Tankstellen in Tankwagen herbeigeschafft werden.The carbon dioxide emitted at the filling station is converted in the stationary phase that follows into a system comprising an electrolyzer for the production of hydrogen from electrical energy and a reactor for the conversion of carbon dioxide and hydrogen to methane. Such a system, as it is already available in the 10 MW range today, is preferably placed next to a gas-fired power plant because it is connected to the gas and electricity grid. Carbon dioxide can then be brought from gas stations in tank trucks.

Möglich ist auch, kleinere Anlagen in der Nähe einer Erdgastankstelle zu errichten und diese mit Strom aus einem nahen Windpark oder einer Solaranlagen zu versorgen. An der Erdgastankstelle kann das Erdgas zum tanken entnommen, CO2 zurückgegeben, dieses zu Methan rekonstruiert und Methan zur Speicherung erneuerbarer Energie in das Gasnetz zurück geleitet werden.It is also possible to build smaller facilities near a natural gas filling station and to supply them with electricity from a nearby wind farm or a solar system. At the natural gas filling station, natural gas can be taken for refueling, CO2 returned, reconstructed to methane, and methane returned to the gas network to store renewable energy.

Zur Lagerung von Kohlendioxyd im flüssigen oder gasförmigen Zustand in der Mobilitätsphase bedarf es eines Drucktanks, der den bereits vorhandenen CNG-Tanks hinzugefügt werden muss. Es können aber auch die in der Mobilitätsphase sich entleerenden CNG-Tanks im freiwerdenden Volumen das Kohlendioxid aufnehmen.The storage of carbon dioxide in the liquid or gaseous state during the mobility phase requires a pressure tank which must be added to the existing CNG tanks. However, the CNG tanks emptying during the mobility phase can also absorb the carbon dioxide in the released volume.

Dazu wird in den CNG-Tank mittig eine flexible Folie als Gasbarriere eingezogen. Hierdurch entstehen in einem Tank zwei Kammern. Was auf der einen Seite der Folie an CNG entnommen wird, kann auf der anderen Seite an Kohlendioxid eingeleitet werden. Dies wird begünstigt weil aus Methan das gleiche Volumen an Kohlendioxid entsteht. Im Tank ersetzt während der Mobilitätsphase das Kohlendioxid das Erdgas. Beim Tanken verdrängt dann das einleitete CNG das Kohlendioxid, welches in den Vorratstank in der Tankstelle geleitet wird.For this purpose, a flexible film as a gas barrier is fed into the CNG tank in the middle. This creates two chambers in a tank. On the other hand, what is taken from CNG on the one side of the film can be introduced into carbon dioxide. This is favored because methane produces the same volume of carbon dioxide. In the tank, carbon dioxide replaces natural gas during the mobility phase. When refueling then displaces the introduced CNG carbon dioxide, which is passed into the storage tank in the gas station.

Möglich ist auch, die gesamten Abgase (CO2, N2, H2O) mit oder ohne Wasser in entleerte CNG-Tanks einzupressen und die Trennung von Kohlendioxid und Stickstoff in der stationären Phase vorzunehmen. Die Verflüssigung des gesamten Kohlendioxid ist Energie intensiv. Es kann ausserdem wirtschaftlich sein, nicht das gesamte Kohlendioxid aus den Abgasen abzutrennen und Anteile von Kohlendioxid in die Umgebung freizusetzen.It is also possible to inject the entire exhaust gases (CO2, N2, H2O) with or without water into emptied CNG tanks and to separate the carbon dioxide and nitrogen in the stationary phase. The liquefaction of all carbon dioxide is energy intense. It may also be economical not to separate all of the carbon dioxide from the exhaust gases and release portions of carbon dioxide into the environment.

Die Umsetzung des Elektrolyse-Wasserstoffes mit Kohlendioxid erfolgt nach bekannten Verfahren. Da Kohlendioxid nur sehr träge mit Wasserstoff zu Methan reagiert, empfiehlt sich eine zweistufige Reaktion. Danach wird Kohlendioxid in der ersten Stufe mit Wasserstoff (water gas shift) oder mit Methan (dry reforming) bei Temperaturen von 700 bis 1000°C zu Synthesgas, einer Mischung aus Kohlenmonoxid und Wasserstoff, umgesetzt. Kohlenmonoxid wird dann in einer Reaktion, die nach dem Chemiker Sabatier genannt ist, mit weiterem Wasserstoff zu Methan weiter reagiert. Generell ist Kohlenmonoxid reaktionsfreudiger als Kohlendioxid.The reaction of the electrolysis hydrogen with carbon dioxide is carried out by known methods. Since carbon dioxide reacts very slowly with hydrogen to form methane, a two-step reaction is recommended. Thereafter, carbon dioxide is reacted in the first stage with hydrogen (water gas shift) or with methane (dry reforming) at temperatures of 700 to 1000 ° C to synthesis gas, a mixture of carbon monoxide and hydrogen. Carbon monoxide is then further reacted in a reaction called after the chemist Sabatier with further hydrogen to methane. Generally, carbon monoxide is more reactive than carbon dioxide.

Die vorliegende Erfindung ist ein Verfahren zur emissionsfreien oder emissions-reduzierten Mobilität mit Verbrennungsmotoren, welche mit Kohlenwasserstoffen als Kraftstoffe angetrieben werden. Dabei wird in der Mobilitätsphase das Kohlendioxid während der Fortbewegung aus den Abgasen herausgenommen, gesammelt und vorzugsweise beim folgenden Tankvorgang abgeliefert und anschließend in einer stationären Phase mit Wasserstoff zu Methan zurückgebaut. Der Wasserstoff wird vorzugsweise aus erneuerbaren Energien, besonders bevorzugt aus überschüssigem Wind- oder Solarstrom, durch Wasserelektrolyse gewonnen. Beim Tanken wird Erdgas/Methan aus dem Gasnetz entnommen und zurückgebautes Methan wird wieder in das Gasnetz eingeleitet. Kraftfahrzeuge werden durch Wind- und Sonnenenergie angetrieben.The present invention is a method for emission-free or emission-reduced mobility with internal combustion engines powered by hydrocarbons as fuels. In the mobility phase, the carbon dioxide is taken out of the exhaust gases during locomotion, collected and preferably delivered during the subsequent refueling process and then reconstructed in a stationary phase with hydrogen to methane. The hydrogen is preferably obtained from renewable energy, particularly preferably from excess wind or solar power, by electrolysis of water. When refueling, natural gas / methane is taken from the gas network and recovered methane is reintroduced into the gas network. Motor vehicles are powered by wind and solar energy.

Damit sind die beiden wichtigsten Bedingungen von „e-mobility” erfüllt:
Kraftfahrzeuge fahren ohne CO2 Emission mit erneuerbarer elektrischer Energie.This fulfills the two most important requirements of "e-mobility":
Motor vehicles drive without CO2 emission with renewable electrical energy.

Die Verbrennungsgase von Erdgas/Methan bestehen aus Wasserdampf, Kohlendioxid und Stickstoff. Sonst nichts. In der Praxis wird z. B. nach Kondensation und Abtrennung von Wassser das aus Kohlendioxid und Stickstoff bestehende Gasgemisch auf etwa 40 bar verdichtet und das verdichtete Gasgemisch wird gekühlt. Entspannung bewirkt die Verflüssigung von Kohlendioxid und weitere Entspannung lässt den gasförmigen Stickstoff entweichen. Die bei der Entspannung von Stickstoff freiwerdende Kälte kann zum Kühlen des verdichteten Kohlendioxid/Stickstoff-Gasgemisches genutzt werden. Der Energieaufwand ist geringer bei der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens in Flugzeugen wegen der in großer Flughöhe herrschenden niedrigen Temperaturen. Wegen der gespeicherten Kälte ist auch flüssiges Erdgas/Methan (LNG) erfindungsgemäß ein geeigneter Kraftstoff. Methan siedet ca. 110^C unterhalb des Tripelpunktes von Kohlendioxid und so kann man mit dem vor der Verbrennung zu verdampfenden Methan das bei der Verbrennung entstandene wesentlich höher siedende Kohlendioxid mit geringer Verdichtung verflüssigen.The combustion gases of natural gas / methane consist of water vapor, carbon dioxide and nitrogen. Then nothing. In practice, for. B. after condensation and separation of Wassser consisting of carbon dioxide and nitrogen gas mixture compressed to about 40 bar and the compressed gas mixture is cooled. Relaxation causes the liquefaction of carbon dioxide and further relaxation allows the gaseous nitrogen to escape. The released during the relaxation of nitrogen cold can be used for cooling the compressed carbon dioxide / nitrogen gas mixture. The energy consumption is lower in the application of the method according to the invention in aircraft because of the prevailing at high altitudes low temperatures. Because of the stored cold and liquid natural gas / methane (LNG) according to the invention is a suitable fuel. Methane boiling about 110 ^ C below the triple point of carbon dioxide and so you can liquefy with the burned before combustion methane, the resulting during combustion much higher-boiling carbon dioxide with low compression.

Natürlich kann man nach dem erfindungsgemässen Verfahren generell Kohlendioxid aus den Rauchgasen von Kohlenwasserstoffen wie Benzin oder Dieselkraftstoff nach ihrer Verbrennung in der Mobilitätsphase abtrennen und in der stationären Phase zu Methan zurückbauen. Auch ein Rückbau zu langkettigen Kohlenwasserstoffen nach „Fischer Tropsch” in der stationären Phase ist möglich, sodass wieder Benzin oder Dieselkraftstoff entsteht. Im letzten Fall kann man sich allerdings nicht der Erdgas-Logistik bedienen.Of course, it is generally possible to separate carbon dioxide from the flue gases of hydrocarbons, such as gasoline or diesel fuel, after combustion in the mobility phase and to reduce it to methane in the stationary phase according to the process of the invention. It is also possible to dismantle long-chain hydrocarbons according to "Fischer Tropsch" in the stationary phase, so that gasoline or diesel fuel is produced again. In the latter case, however, you can not use natural gas logistics.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst folgende Anlagen:

1. Kompressor und Drucktank um aus dem Gasnetz entnommenes verdichtetes Erdgas/Methan (CNG) zum Tanken bereitzuhalten und Drucktank zur Aufnahme und Lagerung von CO2.
2. in dem Fortbewegungsmittel Druck beständigen Tank(s) zur Aufnahme des CNG
3. für die Verbrennung von Erdgas/Methan geeigneten Motor/Gasturbine
4. Wärmetauscher zum Kühlen der Verbrennungsgase/Abgase und zur Kondensation des Wasserdampfes mit nachfolgender Trennung des Kondensates von den Gasen CO2 und N2.
5. Kompressor zum Verdichten der verbleibenden Gase CO2 und N2
6. Gas-Entspannungsvorrichtung zur Temperatursenkung und Verflüssigen von CO2 und Trennung des flüssigen CO2 von gasförmigem N2.
7. Drucktank zur Aufbewahrung von CO2 während der Fortbewegung
8. Anschlüsse um beim Tanken CNG aufzunehmen und CO2 abzuleiten
9. Anlage zur Methanisierung von CO2 mittels Elektrolyse-stämmigem Wasserstoff.
10. Anschluss an das Erdgasnetz zur Rückleitung des rekonstruierten Methan.

An apparatus for carrying out the method according to the invention comprises the following installations:

1. Compressor and pressure tank for storing condensed natural gas / methane (CNG) taken from the gas network for refueling and a pressure tank for receiving and storing CO2.
2. in the means of transport pressure resistant tank (s) for receiving the CNG
3. suitable for the combustion of natural gas / methane engine / gas turbine
4. Heat exchanger for cooling the combustion gases / exhaust gases and for condensing the water vapor with subsequent separation of the condensate from the gases CO2 and N2.
5. Compressor for compressing the remaining gases CO2 and N2
6. Gas relaxation device for lowering the temperature and liquefying CO2 and separating the liquid CO2 from gaseous N2.
7. Pressure tank for storage of CO2 during locomotion
8. Connections to take up CNG while refueling and to discharge CO2
9. Plant for the methanation of CO2 by electrolysis-based hydrogen.
10. Connection to the natural gas network for the return of the reconstituted methane.

Das erfindungsgemässe Verfahren eignet sich für alle Bereiche der Mobilität wie Straßen- und Schienenfahrzeuge sowie Schiffe und Flugzeuge. Insbesondere bei letzteren ist zu beachten, dass das Gewicht des Flugzeuges, während Methan verbraucht und Kohlendioxid gelagert wird, beträchtlich zunimmt und das Landegewicht wesentlich höher ist als das Startgewicht.The inventive method is suitable for all areas of mobility such as road and rail vehicles and ships and aircraft. In particular, with the latter, it should be noted that the weight of the aircraft, while methane is consumed and carbon dioxide stored, increases considerably and the landing weight is much higher than the takeoff weight.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht emissionsfreie Fortbewegung mit Verbrennungsmotoren durch Verknüpfung bekannter Technologien und unter Nutzung des Erdgasnetzes zum Speichern und Verteilen erneuerbarer Energien. Aus Abgasen wird neuer Kraftstoff.The present invention enables emission-free propulsion with internal combustion engines by linking known technologies and using the natural gas network for storing and distributing renewable energies. Exhaust gases become new fuel.

Claims

Method for emission-free mobility with natural gas / methane by I.) natural gas from the natural gas network or natural gas storage is used as fuel, II) with the natural gas an internal combustion engine for locomotion is driven, III) separated from the exhaust gases of natural gas combustion CO2 and collected, IV) the collected CO2 is released at a collection point, V) hydrogen is generated by energy from the power grid or a wind or solar plant by electrolysis, VI) the hydrogen is converted with the released CO2 to methane, VII) methane is fed into the gas network and stored and distributed in the gas network, where I to IV is carried out in a mobility phase and V to VII in a stationary phase.

The method of claim 1, wherein compressed natural gas / methane (CNG) is fueled.

Method according to claim 1 and 2, by discharging / filling the CO2 stored during locomotion at the filling station and bringing it from the filling station to the plant for the reconstruction of methane according to claim 1, V to VII.

The method of claim 1 to 3, by the CO2 from the exhaust gases, consisting of water vapor, carbon dioxide and nitrogen after separation of aqueous condensate by compression to a pressure of 20 to 50, preferably 30 to 40, liquefied and by decompression to about 6 bar as liquid from the remaining in the gas phase nitrogen is separated by nitrogen is released as gas.

A process according to claims 1 to 4, wherein aqueous condensate from the exhaust gases is collected and used as feed water for the electrolysis.

The method of claim 1 to 5, by the CO2 is stored under pressure as a liquid

The method of claim 1 to 5, by the CO2 is stored as dry ice.

The method of claim 1 to 7, by reacting the CO2 in a chemical intermediate first with hydrogen to synthesis gas or carbon monoxide and carbon monoxide reacts with more hydrogen to methane.

A method according to claim 1 to 7, wherein the cooling associated with the release of nitrogen is used to condition the passenger cell

The method of claim 1 to 8, wherein the internal combustion engine drives a road vehicle, a rail vehicle, a ship or an aircraft