DE102013223588A1 - Plant and method for storing energy - Google Patents

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Abstract

Eine Anlage zum Speichern von Energie umfasst eine Wasserstofferzeugungs-Einheit (17) zum Erzeugen von Wasserstoff, eine Wasserstoffspeicherungs-Vorrichtung (22) zum Speichern von Wasserstoff mit einer Belade-Einheit (21) zum Beladen eines Trägermediums mit dem in der Wasserstofferzeugungs-Einheit (17) erzeugten Wasserstoff und mit einer Entlade-Einheit (26) zum Entladen des Wasserstoffs von dem beladenen Trägermedium, und eine Wärme-Vorrichtung (4) zum Erzeugen und Speichern von Wärme, wobei die Wärme-Vorrichtung (4) mit der Entlade-Einheit (26) zum Bereitstellen von Wärme verbunden ist.A system for storing energy comprises a hydrogen generation unit (17) for generating hydrogen, a hydrogen storage device (22) for storing hydrogen with a loading unit (21) for loading a carrier medium with the in the hydrogen production unit ( 17) and with a discharge unit (26) for discharging the hydrogen from the loaded carrier medium, and a heat device (4) for generating and storing heat, the heat device (4) with the discharge unit (26) is connected to provide heat.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anlage sowie ein Verfahren zum Speichern von Energie.The invention relates to a system and a method for storing energy.

Aus dem Stand der Technik sind Stromerzeugungs-Einheiten bekannt, die elektrischen Strom aus regenerativen Energieformen erzeugen. Insbesondere dienen hierfür Photovoltaik-Anlagen, Windkraftwerke und/oder Wasserkraftwerke. Die Verfügbarkeit regenerativer Energien ist von meteorologischen Einflüssen abhängig und insbesondere nicht beeinflussbar und schwer vorhersagbar. Die Erzeugung von elektrischem Strom aus regenerativen Energien ist unstet.From the prior art power generation units are known which generate electricity from regenerative forms of energy. In particular, photovoltaic systems, wind power plants and / or hydroelectric power plants are used for this purpose. The availability of regenerative energies depends on meteorological influences and in particular can not be influenced and is difficult to predict. The generation of electricity from regenerative energies is unstable.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Verfügbarkeit von elektrischem Strom, der insbesondere aus regenerativen Energieformen erzeugt worden ist, zu verbessern.The object of the present invention is to improve the availability of electric current, which has been generated in particular from regenerative forms of energy.

Die Aufgabe wird durch Merkmale der Ansprüche 1 und 12 gelöst. Der Kern der Erfindung besteht darin, dass eine Anlage zum Speichern von Energie eine Wasserstoffspeicherungs-Vorrichtung zum Speichern von Wasserstoff und eine Wärme-Vorrichtung zum Erzeugen und Speichern von Wärme aufweist. Die Wasserstoffspeicherungs-Vorrichtung ermöglicht das Speichern von Wasserstoff, der in einer Wasserstofferzeugungs-Einheit erzeugt worden ist. Insbesondere ist die Wasserstofferzeugungs-Einheit als Elektrolyseur ausgeführt. Der Elektrolyseur ermöglicht die Zerlegung von Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff. Der Elektrolyseur kann beispielsweise alkalisch, sauer oder als PEM(Polymer Electrolyte Membrane)-Elektrolyseur ausgeführt sein. Der Elektrolyseur kann auch ein Hochtemperatur-Elektrolyseur oder ein SOEC(Solid Oxide Electrolysis Cell)-Elektrolyseur sein. Der SOEC-Elektrolyseur ist insbesondere direkt mit der Wärme-Vorrichtung verbunden. Die Wärme-Vorrichtung kann derart ausgeführt sein, dass bei der thermischen Beladung, also beim Zuführen von erhitztem Wärmeträger, Wasserdampf freigesetzt wird. Dieser Wasserdampf wird SOEC-Elektrolyseur direkt zugeleitet. Dadurch kann Wasser sehr effizient für den SOEC-Elektrolyseur bereitgestellt werden. Das für den SOEC-Elektrolyseur bereitgestellte Wasser weist eine verbesserte Reinheit auf, da das Wasser dem SOEC-Elektrolyseur in gasförmigem Zustand als Wasserdampf zugeführt wird. Durch den Verdampfungsschritt finden eine Entsalzung des Wassers und damit eine systemimmanente Reinigung statt. Bei der thermischen Entladung der Wärme-Vorrichtung kann die Wärme-Vorrichtung Wasserdampf aufnehmen, der insbesondere von einer Wasserstoffoxidations-Einheit abgegeben wird. Das bedeutet, dass die Wärme-Vorrichtung gleichzeitig als Wasserspeicherungs-Einheit dient. In einem energiearmen Zeitraum kann Wasser aus der Wasserstoffoxidations-Einheit unter Wärmefreisetzung gebunden werden. Dieses Wasser wird während eines energiereichen Zeitraums unter Wärmeaufnahme durch thermische Beladung der Wärme-Vorrichtung in dampfförmigem Zustand überführt und für die Elektrolyse im SOEC-Elektrolyseur bereitgestellt. Die Wasserstoffspeicherungs-Vorrichtung ermöglicht das Speichern von Wasserstoff, der in der Wasserstofferzeugungs-Einheit erzeugt worden ist. Die Wasserstoffspeicherungs-Vorrichtung umfasst eine Belade-Einheit zum Beladen eines Trägermediums mit dem in der Wasserstofferzeugungs-Einheit erzeugten Wasserstoff. Der Wasserstoff kann vorteilhafterweise mit dem Trägermedium gemeinsam gehandhabt, also transportiert, gefördert und insbesondere gespeichert werden. Insbesondere ist der Wasserstoff an dem Trägermedium gebunden, insbesondere chemisch gebunden. Dadurch entfällt die Notwendigkeit, molekularen Wasserstoff zu handhaben. Die Handhabung von molekularem Wasserstoff ist kompliziert und stellt ein Sicherheitsrisiko dar. Die Wasserstoffspeicherungs-Vorrichtung umfasst eine Entlade-Einheit mit der Wasserstoff von dem beladenen Trägermedium wieder entladen wird. Der Entladevorgang in der Entlade-Einheit ermöglicht die Freisetzung des Wasserstoffs von dem beladenen Trägermedium. Es ist Wärme erforderlich, um die Freisetzung anzutreiben und/oder zu unterstützen. Dazu ist die Wärme-Einheit, insbesondere direkt und unmittelbar, mit der Entlade-Einheit verbunden. Die für das Entladen des Wasserstoffs erforderliche Wärme kann unkompliziert und verlustreduziert, insbesondere verlustfrei, bereitgestellt werden. Insbesondere ist es nicht erforderlich, dass Wasserstoff, der in der Wasserstoffspeicherungs-Vorrichtung gespeichert ist, dazu verwendet werden muss, um die benötigte Wärme für das Entladen des Wasserstoffs aufzubringen. Beispielsweise dann, wenn der freigesetzte Wasserstoff, insbesondere in einer Polymer Elektrolyt Membran(PEM)-Brennstoffzelle energetisch verwertet wird, weist die dadurch gebildete Wärme ein Temperaturniveau auf, das zu gering ist, um eine Freisetzung des Wasserstoffs aus der Wasserstoffspeicherungs-Vorrichtung zu ermöglichen. Bei der energetischen Verwertung von freigesetztem Wasserstoff in einer Brennkammer können dagegen Wirkungsgradverluste daraus resultieren, dass die Auskopplung von Wärme auf einem hohen Temperaturniveau Effizienzverluste innerhalb der Brennkammer bewirkt. Überraschenderweise wurde nun gefunden, dass mit der zusätzlichen Wärme-Vorrichtung die zum Freisetzen des Wasserstoffs erforderliche Wärme, insbesondere zum erforderlichen Zeitpunkt und insbesondere mit dem erforderlichen Temperaturniveau, bereitgestellt werden kann. Dadurch ist die Strom-zu-Strom-Effizienz der Anlage verbessert. Die Wärme-Vorrichtung ermöglicht die Erzeugung und die Speicherung der hierfür erforderlichen Wärme. Insbesondere wird die während eines energiereichen Zeitraums erzeugte Wärme in der Wärme-Vorrichtung gespeichert. Energiereich bedeutet, dass mehr Energie, insbesondere aus regenerativen Energieformen erzeugter elektrischer Strom, zur Verfügung steht, als verbraucht wird. Das bedeutet, es liegt ein Energie-Überschuss vor. Die überschüssige Energie kann als Wasserstoff mittels des Trägermediums in der Anlage gespeichert und/oder zum Transport zu einer anderen Anlage bereitgestellt werden. Energiereich kann auch bedeuten, dass Energie zu vergleichsweise niedrigen Kosten verfügbar ist. Dagegen ist ein energiearmer Zeitraum dadurch gekennzeichnet, dass Energie in nicht ausreichender Menge oder nur zu vergleichsweise hohen Kosten verfügbar ist. Das bedeutet, es wird mehr Energie benötigt, als zur Verfügung steht. Die Wärme-Vorrichtung wird also während des energiereichen Zeitraums thermisch beladen. Die Wärme-Vorrichtung ist insbesondere in der Lage, die Wärme über einen längeren, insbesondere unbegrenzten Zeitraum zu speichern. Die Wärme ist insbesondere verlustfrei gespeichert. Im energiearmen Zeitraum kann die Wärme-Vorrichtung die gespeicherte Wärme wieder abgeben. Die Wärme-Vorrichtung wird in einem thermisch entladenen Zustand überführt. Insbesondere ist die Wärme-Vorrichtung geeignet, Wärme durch Nutzung regenerativer Energieformen und/oder durch elektrischen Strom aufzunehmen. Vorteilhaft ist eine Anlage mit einer Stromerzeugungs-Einheit zum Erzeugen von elektrischem Strom. Die Stromerzeugungs-Einheit kann mit der Wasserstofferzeugungs-Einheit zur Bereitstellung von Strom für die Wasserstofferzeugung und/oder mit der Wärme-Vorrichtung zur Bereitstellung von Strom für die Wärmeerzeugung verbunden sein. Die Stromerzeugungs-Einheit ermöglicht die ausreichende Versorgung von elektrischem Strom für die Wasserstofferzeugungs-Einheit. Die Stromerzeugungs-Einheit kann eine separate, lokale Einheit sein, die die Erzeugung von elektrischem Strom in der Anlage ermöglicht. Es ist auch möglich, dass als Stromerzeugungs-Einheit eine lokal entfernt angeordnete Einheit vorgesehen ist, die beispielsweise über ein Stromleitungsnetz mit der Anlage verbunden ist. Insbesondere ist also auch ein öffentliches Stromleitungsnetz als Stromerzeugungs-Einheit im Sinne der Anmeldung zu verstehen. Überraschend wurde gefunden, dass auch dann, wenn der von der Stromerzeugungs-Einheit erzeugte elektrische Strom sowohl zur Wasserstofferzeugung als auch zur Wärmeerzeugung genutzt wird, indem der Wärmeträger elektrisch erhitzt wird, sich eine Verbesserung der Strom-zu-Strom-Effizienz von etwa 50% ergibt. Besonders vorteilhaft ist eine Anlage, bei der die Stromerzeugungs-Einheit das Erzeugen von elektrischem Strom aus regenerativen Energieformen ermöglicht. Insbesondere handelt es sich bei der Stromerzeugungs-Einheit um eine Photovoltaik-Einheit, ein Windkraftwerk und/oder ein Wasserkraftwerk. Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn die Wärme-Vorrichtung ein thermisches Beladen mittels regenerativer Energien, d. h. aus regenerativer Wärme wie beispielsweise Sonnenlicht, ermöglicht. In diesem Fall ergibt sich eine Verbesserung der Strom-zu-Strom-Effizienz von bis zu 80%. Die Erhitzung durch direkte Sonneneinstrahlung kann dadurch verbessert werden, dass die Sonnenstrahlung mittels eines Kollektors gebündelt wird. Das thermische Beladen kann – zumindest teilweise – auch durch elektrische Beheizung erfolgen, wobei der dafür erforderliche elektrische Strom durch die Stromerzeugungs-Einheit zur Verfügung gestellt werden kann. Insbesondere ist die Wärme-Vorrichtung also derart ausgeführt und in die Anlage zum Speichern von Energie eingebunden, dass von der Wärme-Vorrichtung erzeugte Wärme aufgenommen und zeitversetzt zumindest teilweise an die Entlade-Einheit abgegeben werden kann.The object is solved by features of claims 1 and 12. The gist of the invention is that a system for storing energy has a hydrogen storage device for storing hydrogen and a heat device for generating and storing heat. The hydrogen storage device enables storage of hydrogen generated in a hydrogen generation unit. In particular, the hydrogen generation unit is designed as an electrolyzer. The electrolyzer allows the decomposition of water into hydrogen and oxygen. The electrolyzer may be alkaline, acidic or PEM (Polymer Electrolyte Membrane) electrolyzer, for example. The electrolyzer may also be a high temperature electrolyzer or a Solid Oxide Electrolysis Cell (SOEC) electrolyzer. The SOEC electrolyzer is in particular directly connected to the heat device. The heat device can be designed in such a way that water vapor is released during the thermal loading, that is when supplying heated heat carrier. This steam is fed directly to the SOEC electrolyzer. This makes it possible to provide water very efficiently for the SOEC electrolyser. The water provided for the SOEC electrolyzer has an improved purity, since the water is supplied to the SOEC electrolyzer in the gaseous state as water vapor. The evaporation step, a desalination of the water and thus a systemic cleaning instead. In the thermal discharge of the heat device, the heat device can absorb water vapor, which is emitted in particular by a hydrogen oxidation unit. This means that the heat device also serves as a water storage unit. In a low energy period of time, water can be bound from the hydrogen oxidation unit with heat release. This water is transferred during an energetic period of heat absorption by thermal loading of the heat device in the vapor state and provided for the electrolysis in the SOEC electrolyser. The hydrogen storage device enables storage of hydrogen generated in the hydrogen generation unit. The hydrogen storage device comprises a loading unit for loading a carrier medium with the hydrogen generated in the hydrogen generation unit. The hydrogen can advantageously be handled together with the carrier medium, that is transported, conveyed and stored in particular. In particular, the hydrogen is bound to the carrier medium, in particular chemically bound. This eliminates the need to handle molecular hydrogen. The handling of molecular hydrogen is complicated and poses a safety risk. The hydrogen storage device comprises a discharge unit with which hydrogen is recharged from the loaded carrier medium. The discharge process in the discharge unit allows the release of hydrogen from the loaded carrier medium. Heat is required to drive and / or assist the release. For this purpose, the heat unit, in particular directly and directly connected to the discharge unit. The heat required for discharging the hydrogen can be provided in an uncomplicated and loss-reduced manner, in particular lossless. In particular, it is not necessary that hydrogen stored in the hydrogen storage device be used to apply the heat needed to discharge the hydrogen. For example, when the released hydrogen is energetically utilized, particularly in a polymer electrolyte membrane (PEM) fuel cell, the heat generated thereby has a temperature level that is too low to permit release of the hydrogen from the hydrogen storage device. In the energetic utilization of released hydrogen in a combustion chamber, however, efficiency losses can result from the fact that the extraction of heat at a high temperature level causes efficiency losses within the combustion chamber. Surprisingly, it has now been found that with the additional heat device, the heat required to release the hydrogen, in particular at the required time and in particular with the required temperature level can be provided. This improves the plant's electricity-to-electricity efficiency. The heat device allows the generation and storage of the heat required for this purpose. In particular, the heat generated during a high-energy period is stored in the heat device. Energy-rich means more energy, especially from regenerated forms of electricity is available than is consumed. This means there is an excess of energy. The excess energy can be stored as hydrogen by means of the carrier medium in the system and / or provided for transport to another system. Energy can also mean that energy is available at relatively low cost. In contrast, a low-energy period is characterized by the fact that energy is available in an insufficient amount or only at comparatively high costs. This means that more energy is needed than is available. The heat device is thus thermally charged during the high-energy period. The heat device is in particular capable of storing the heat over a longer, in particular unlimited, period of time. The heat is stored in particular without loss. In the low-energy period, the heat device can release the stored heat again. The heat device is transferred in a thermally discharged state. In particular, the heat device is suitable to absorb heat by using regenerative forms of energy and / or by electric current. Advantageous is a system with a power generating unit for generating electric power. The power generation unit may be connected to the hydrogen generation unit for providing power for hydrogen production and / or to the heat device for providing power for heat generation. The power generating unit enables the sufficient supply of electric power to the hydrogen generating unit. The power generation unit may be a separate, local unit that allows the generation of electrical power in the system. It is also possible that a locally remotely located unit is provided as a power generating unit, which is connected for example via a power line network to the system. In particular, therefore, a public power line network is to be understood as a power generation unit in the sense of the application. Surprisingly, it has been found that even if the electric power generated by the power generation unit is used for both hydrogen production and heat generation by electrically heating the heat carrier, the power-to-current efficiency improves by about 50%. results. Particularly advantageous is a system in which the power generating unit allows the generation of electricity from renewable energy forms. In particular, the power generation unit is a photovoltaic unit, a wind power plant and / or a hydroelectric power plant. In particular, it is advantageous if the heat device allows thermal loading by means of regenerative energies, ie from regenerative heat such as sunlight. In this case, the power-to-current efficiency improves by up to 80%. The heating by direct sunlight can be improved by concentrating the solar radiation by means of a collector. The thermal loading can - at least partially - also be done by electrical heating, the required electrical power can be provided by the power generation unit. In particular, the heat device is thus embodied and integrated into the system for storing energy that heat generated by the heat device can be absorbed and offset in time, at least partially, to the discharge unit.

Vorteilhaft ist eine Anlage, bei der die Wärme-Vorrichtung eine Kohlendioxidspeicher-Einheit aufweist. Als Kohlendioxidspeicher-Einheit dient insbesondere ein thermochemisches Speichersystem, das mindestens ein Erdalkalimetallcarbonat enthält. Beim Erwärmen der Carbonatverbindung, insbesondere während eines energiereichen Zeitraums, wird Wärme aufgenommen, ein Erdalkalimetalloxid gebildet und Kohlendioxidgas freigesetzt. Während des energiereichen Zeitraums wird also unter Abgabe von Kohlendioxid und unter gleichzeitiger Bildung eines Erdalkalioxids Wärme verbraucht. Dadurch wird die Kohlendioxidspeicher-Einheit thermochemisch beladen. Das Kohlendioxidgas kann in die Atmosphäre abgegeben werden. Es ist auch möglich, dass Kohlendioxidgas einer weiteren Verwendung zuzuführen. Die thermochemische Kohlendioxidspeicher-Einheit ermöglicht, Kohlendioxid in einer chemischen Reaktion zu binden und dabei Wärme abzugeben. Entsprechend ist unter Wärmeaufnahme das Freisetzen von Kohlendioxid möglich. Als Erdalkalicarbonate dienen insbesondere Magnesiumcarbonat, Calciumcarbonat oder Strontiumcarbonat. Unter Aufnahme von Wärme gibt Magnesiumcarbonat Kohlendioxid ab und bildet Magnesiumoxid. Entsprechend wird aus Calciumcarbonat unter Abgabe von Kohlendioxid Calciumoxid und aus Strontiumcarbonat unter Abgabe von Kohlendioxid Strontiumoxid gebildet. Auch Gemische der genannten Erdalkalicarbonate und/oder Gemische der genannten Erdalkalicarbonate mit anderen Feststoffen können eingesetzt werden. Für die Freisetzung von Kohlendioxid ist Wärme erforderlich. Diese Wärme kann beispielsweise durch eine separate Heizeinrichtung, insbesondere unter Verwendung von elektrischem Strom und/oder insbesondere durch direkte Nutzung von Strahlungsenergie der Sonne erfolgen. Insbesondere kann Strahlungsenergie der Sonne gebündelt werden, um die Erzeugung von Strahlungswärme zu verbessern, insbesondere effektiver zu gestalten. Insbesondere erfolgt die Freisetzung von Kohlendioxid aus dem mindestens einen Erdalkalicarbonat in einem solaren Ofen, der insbesondere als Schachtofen, Ringofen oder Drehrohrofen ausgeführt ist. Der solare Ofen ist in besonders geeigneter Weise derart konstruiert, dass das ausströmende, erhitzte Kohlendioxid dazu genutzt wird, das noch nicht umgesetzte Erdalkalicarbonat vorzuwärmen. Die Umsetzung von Calciumcarbonat zu Calciumoxid erfolgt bei Prozesstemperaturen zwischen 500°C und 1300°C, insbesondere zwischen 800°C und 1100°C und insbesondere zwischen 900°C und 1000°C. Die Umsetzung von Magnesiumcarbonat zu Magnesiumoxid erfolgt bei Temperaturen zwischen 300°C und 1000°C, insbesondere zwischen 350°C und 900°C und insbesondere zwischen 450°C und 850°C. Die Umsetzung von Strontiumcarbonat zu Strontiumoxid erfolgt bei Temperaturen zwischen 800°C und 1500°C, insbesondere zwischen 1000°C und 1300°C und insbesondere zwischen 1200°C und 1300°C. Die Erdalkalimetalloxide können unter Ausschluss von Kohlendioxid und Wasser zeitlich unbegrenzt und verlustfrei gelagert werden. Es ist auch möglich, die Erdalkalimetalloxide zu transportieren, beispielsweise über ein Leitungsnetzwerk und/oder in abgeschlossenen Behältern auf der Straße, auf Gleisen und/oder auf dem Wasserweg. Zum Freigeben von Wärme, die in der Kohlendioxidspeicher-Einheit gespeichert ist, wird dem Erdalkalioxid Kohlendioxid zugeleitet. Dadurch wird das Erdalkalicarbonat unter hoher Wärmetönung zurückgebildet. Das bedeutet, dass eine große Wärmemenge freigesetzt wird. Die Kohlendioxidspeicher-Einheit ist ein Wärmespeicher. Eine als Wärmespeicher ausgeführte Kohlendioxidspeicher-Einheit ist in Ströhle, Jochen, et al. Chem. Eng. Technol., 2009, 32, No. 3, 435–442 , bekannt.Advantageous is a system in which the heat device has a carbon dioxide storage unit. The carbon dioxide storage unit used is in particular a thermochemical storage system which contains at least one alkaline earth metal carbonate. Upon heating the carbonate compound, particularly during a high energy period, heat is absorbed, an alkaline earth metal oxide is formed, and carbon dioxide gas is released. Thus, during the high-energy period, heat is consumed by releasing carbon dioxide and simultaneously forming an alkaline earth oxide. This thermochemically loads the carbon dioxide storage unit. The carbon dioxide gas can be released into the atmosphere. It is also possible to feed the carbon dioxide gas to another use. The thermochemical carbon dioxide storage unit allows to bind carbon dioxide in a chemical reaction while giving off heat. Accordingly, the release of carbon dioxide is possible under heat absorption. The alkaline earth metal carbonates used are in particular magnesium carbonate, calcium carbonate or strontium carbonate. Upon absorption of heat, magnesium carbonate releases carbon dioxide and forms magnesium oxide. Accordingly, calcium carbonate is formed from calcium carbonate with the release of carbon dioxide and strontium oxide from strontium carbonate with the release of carbon dioxide. Mixtures of said alkaline earth metal carbonates and / or mixtures of said alkaline earth metal carbonates with other solids can also be used. Heat is required for the release of carbon dioxide. This heat can be done, for example, by a separate heating device, in particular using electric current and / or in particular by direct use of radiation energy of the sun. In particular, radiation energy of the sun can be bundled in order to improve the generation of radiant heat, in particular to make it more effective. In particular, the release of carbon dioxide from the at least one alkaline earth carbonate takes place in a solar furnace, which is designed in particular as a shaft furnace, annular furnace or rotary kiln. The solar furnace is most suitably designed so that the effluent, heated carbon dioxide is used to preheat the unreacted alkaline earth carbonate. The implementation of calcium carbonate to calcium oxide takes place at process temperatures between 500 ° C and 1300 ° C, in particular between 800 ° C and 1100 ° C and in particular between 900 ° C and 1000 ° C. The conversion of magnesium carbonate to magnesium oxide takes place at temperatures between 300 ° C and 1000 ° C, in particular between 350 ° C and 900 ° C and in particular between 450 ° C and 850 ° C. The reaction of strontium carbonate to strontium oxide takes place at temperatures between 800 ° C and 1500 ° C, in particular between 1000 ° C and 1300 ° C and in particular between 1200 ° C and 1300 ° C. The alkaline earth metal oxides can be stored indefinitely and lossless, excluding carbon dioxide and water. It is also possible to transport the alkaline earth metal oxides, for example via a pipeline network and / or in closed containers on the road, on tracks and / or by water. To release heat stored in the carbon dioxide storage unit, carbon dioxide is supplied to the alkaline earth oxide. As a result, the alkaline earth carbonate is re-formed under high heat of reaction. This means that a large amount of heat is released. The carbon dioxide storage unit is a heat storage. A designed as a heat storage carbon dioxide storage unit is in Ströhle, Jochen, et al. Chem. Eng. Technol., 2009, 32, no. 3, 435-442 , known.

Besonders vorteilhaft ist eine Anlage, bei der die thermochemische Kohlendioxidspeicher-Einheit über eine Wärmeleitung direkt mit der Entlade-Einheit verbunden ist. Dadurch kann die während des energiereichen Zeitraums in der Kohlendioxidspeicher-Einheit gespeicherte Wärme, die während eines energiearmen Zeitraums durch thermisches Entladen freigegeben wird, direkt an die Entlade-Einheit übermittelt werden. Die Bereitstellung und Übertragung der Wärme während des energiearmen Zeitraums von der Kohlendioxidspeicher-Einheit zu der Entlade-Einheit ist verlustreduziert, insbesondere verlustfrei, und unkompliziert möglich.Particularly advantageous is a system in which the thermochemical carbon dioxide storage unit is connected via a heat pipe directly to the discharge unit. Thereby, the stored in the carbon dioxide storage unit during the high-energy period of heat, which is released during a low-energy period by thermal discharge, be transmitted directly to the discharge unit. The provision and transfer of heat during the low-energy period of the carbon dioxide storage unit to the discharge unit is loss-reduced, in particular lossless, and uncomplicated possible.

Vorteilhaft ist eine Anlage, bei der die Wärme-Vorrichtung eine kohlendioxidbasierte Wasserstoffspeicher-Einheit aufweist. Die kohlendioxidbasierte Wasserstoffspeicher-Einheit ist zur Aufnahme von Wasserstoff insbesondere mit der Wasserstofferzeugungs-Einheit direkt verbunden. Das bedeutet, dass die Wasserstofferzeugungs-Einheit sowohl mit der Wasserstoffspeicherungs-Vorrichtung, insbesondere mit der Belade-Einheit, als auch mit der kohlendioxidbasierten Wasserstoffspeicher-Einheit der Wärme-Vorrichtung verbunden ist. Dadurch ist es möglich, insbesondere während des energiereichen Zeitraums, Wasserstoff in der Belade-Einheit an dem Trägermedium und in der kohlendioxidbasierten Wasserstoffspeicher-Einheit an Kohlendioxid zu binden. Kohlendioxid dient als Trägermedium in der Wärme-Vorrichtung. In der gebundenen Form kann Wasserstoff gespeichert und zu einem späteren Zeitpunkt, insbesondere während eines energiearmen Zeitraums, zur Verfügung gestellt werden.A system in which the heat device has a carbon dioxide-based hydrogen storage unit is advantageous. The carbon dioxide-based hydrogen storage unit is directly connected to receive hydrogen, in particular with the hydrogen generation unit. That is, the hydrogen generation unit is connected to both the hydrogen storage device, particularly the charging unit, and the carbon dioxide-based hydrogen storage unit of the heating device. This makes it possible, especially during the high-energy period, to bind hydrogen in the loading unit to the carrier medium and in the carbon dioxide-based hydrogen storage unit to carbon dioxide. Carbon dioxide serves as a carrier medium in the heat device. Hydrogen may be stored in the bound form and made available at a later time, especially during a low energy period.

Besonders vorteilhaft ist eine Anlage, bei der die kohlendioxidbasierte Wasserstoffspeicher-Einheit eine Kohlendioxid-Hydriereinheit ist. Die Kohlendioxid-Hydriereinheit ermöglicht eine katalytische Reaktion von Kohlendioxid mit dem Wasserstoff aus der Wasserstofferzeugungs-Einheit in eine hydrierte Kohlenstoffverbindung, insbesondere Methan, Ameisensäure, Methanol, Ethanol oder Kohlenwasserstoff-Verbindungen unterschiedlicher Kettenlänge, wie beispielsweise Ethan, Propan, Butan. Eine kohlendioxidbasierte Wasserstoffspeicher-Einheit ist zum Beispiel aus der DE 10 2009 018 126 A1 bekannt. In der Kohlendioxid-Hydriereinheit werden insbesondere Katalysatoren verwendet. Ein derartiger Katalysator weist insbesondere mindestens eines der Elemente Ni, Pb, Pt, Cu, Zn, Ru, Fe, Co und Ir auf. Eine Hydrierung von Kohlendioxid in der Kohlendioxid-Hydriereinheit für Kohlenmonoxid erfolgt bei Prozesstemperaturen zwischen 25°C und 800°C, insbesondere zwischen 150°C und 600°C. Der Prozessdruck von Wasserstoff liegt zwischen 0,1 bar und 500 bar, insbesondere zwischen 10 bar und 50 bar.Particularly advantageous is a system in which the carbon dioxide-based hydrogen storage unit is a carbon dioxide hydrogenation unit. The carbon dioxide hydrogenation unit enables a catalytic reaction of carbon dioxide with the hydrogen from the hydrogen generation unit into a hydrogenated carbon compound, especially methane, formic acid, methanol, ethanol, or hydrocarbon chain compounds of different chain length, such as ethane, propane, butane. A carbon dioxide-based hydrogen storage unit is known, for example, from DE 10 2009 018 126 A1 known. In particular, catalysts are used in the carbon dioxide hydrogenation unit. In particular, such a catalyst has at least one of Ni, Pb, Pt, Cu, Zn, Ru, Fe, Co and Ir. Hydrogenation of carbon dioxide in the carbon dioxide hydrogenation unit for carbon monoxide occurs at process temperatures between 25 ° C and 800 ° C, especially between 150 ° C and 600 ° C. The process pressure of hydrogen is between 0.1 bar and 500 bar, in particular between 10 bar and 50 bar.

Vorteilhaft ist eine Anlage, bei der die Wärme-Vorrichtung eine Freisetzungs-Einheit zum Freisetzen von gespeichertem Wasserstoff aufweist. Als Freisetzen wird insbesondere ein Spalten einer hydrierten Kohlenstoffverbindung verstanden. Beim Freisetzen entsteht überwiegend, insbesondere ausschließlich, Kohlendioxid und Wasserstoff. Die Freisetzungs-Einheit ist insbesondere ein katalytischer Reaktor, um den gespeicherten Wasserstoff zu spalten. Der freigesetzte Wasserstoff kann insbesondere einer Wasserstoffoxidations-Einheit, insbesondere einer Brennstoffzelle, zum Erzeugen von elektrischem Strom zugeleitet werden. Das freigesetzte Kohlendioxid kann der Kohlendioxidspeicher-Einheit zugeführt werden. Unter Wärmefreisetzung kann in der Kohlendioxidspeicher-Einheit Kohlendioxid mit dem Erdalkalioxid zu Erdalkalicarbonat umgesetzt werden. Freisetzen kann aber auch eine Oxidation einer hydrierten Kohlenstoffverbindung bedeuten. Die Freisetzungs-Einheit ist in diesem Fall mit der Entlade-Einheit verbunden. Dadurch ist es möglich, beim Freisetzen des Wasserstoffs entstehende Wärme in der Entlade-Einheit zum Entladen des Trägermediums bereitzustellen. Die Freisetzungs-Einheit ist insbesondere eine Brennkammer, um den gespeicherten Wasserstoff zu oxidieren.Advantageous is a system in which the heat device has a release unit for releasing stored hydrogen. Release is understood to mean in particular a splitting of a hydrogenated carbon compound. During release, carbon dioxide and hydrogen are predominantly formed, especially exclusively. In particular, the release unit is a catalytic reactor to split the stored hydrogen. The released hydrogen can in particular be fed to a hydrogen oxidation unit, in particular a fuel cell, for generating electric current. The released carbon dioxide can be supplied to the carbon dioxide storage unit. Under heat release, carbon dioxide can be reacted with the alkaline earth oxide to form alkaline earth carbonate in the carbon dioxide storage unit. However, release can also mean oxidation of a hydrogenated carbon compound. The release unit is in this case connected to the discharge unit. This makes it possible to provide heat generated in the discharge of the hydrogen in the discharge unit for discharging the carrier medium. In particular, the release unit is a combustion chamber for oxidizing the stored hydrogen.

Vorteilhaft ist eine Anlage, bei der die Wärme-Vorrichtung als Kreislauf-System ausgeführt ist. Das Kreislauf-System umfasst insbesondere eine kohlendioxidbasierte Wasserstoffspeicher-Einheit, eine Freisetzungs-Einheit, einen zwischen der kohlendioxidbasierten Wasserstoffspeicher-Einheit und der Freisetzungs-Einheit angeordneten Tank zur Speicherung und/oder Lagerung der in der kohlendioxidbasierten Wasserstoffspeicher-Einheit erzeugten hydrierten Kohlenstoffverbindung. Zwischen der Freisetzungs-Einheit und der kohlendioxidbasierten Wasserstoffspeicher-Einheit ist insbesondere die Kohlendioxidspeicher-Einheit vorgesehen. Zum Speichern und Bereitstellen der hydrierten Kohlenstoffverbindung kann auch ein Leitungsanschluss an eine Gasversorgung wie beispielsweise Biogas dienen. Die in der kohlendioxidbasierten Wasserstoffspeicher-Einheit erzeugte hydrierte Kohlenstoffverbindung kann beispielsweise in ein Gas-Netzwerk eingespeist und bei Bedarf daraus entnommen werden. Als Kohlendioxid-Quelle dient insbesondere eine Verbrennungsanlage zur Verbrennung organischen Materials. Es ist auch möglich, dass Kohle, Gas und/oder Erdöl in einem Verbrennungskraftwerk verbrannt werden, um Kohlendioxid bereitzustellen. Es ist auch möglich, dass Abgas, insbesondere, gereinigtes Abgas einer Biogasverbrennungsanlage, als Kohlendioxidquelle dient. Als Kohlendioxidspeicher-Einheit kann ein Behälter dienen, in dem Kohlendioxid in gasförmiger, flüssiger, überkritischer oder fester Form gelagert ist.Advantageous is a system in which the heat device is designed as a circulatory system. In particular, the cycle system comprises a carbon dioxide-based hydrogen storage unit, a release unit, one between the carbon dioxide-based hydrogen storage unit and the release unit. Unit arranged tank for storage and / or storage of the hydrogenated carbon compound produced in the carbon dioxide-based hydrogen storage unit. In particular, the carbon dioxide storage unit is provided between the release unit and the carbon dioxide-based hydrogen storage unit. For storing and providing the hydrogenated carbon compound may also serve a line connection to a gas supply such as biogas. For example, the hydrogenated carbon compound produced in the carbon dioxide-based hydrogen storage unit may be fed into a gas network and removed therefrom as needed. The carbon dioxide source used is in particular an incinerator for the combustion of organic material. It is also possible for coal, gas and / or petroleum to be burned in a combustion power plant to provide carbon dioxide. It is also possible that exhaust gas, in particular, purified exhaust gas of a biogas combustion plant, serves as a carbon dioxide source. As a carbon dioxide storage unit may serve a container in which carbon dioxide is stored in gaseous, liquid, supercritical or solid form.

Besonders vorteilhaft ist eine Anlage mit einer Wasserstoffoxidations-Einheit zur Erzeugung von elektrischem Strom. Der elektrische Strom wird insbesondere durch die Oxidation von Wasserstoff mit Sauerstoff unter Bildung von Wasser ermöglicht. Mit der Wasserstoffoxidations-Einheit kann elektrischer Strom unmittelbar erzeugt werden, insbesondere wenn die Wasserstoffoxidations-Einheit eine PEM-Brennstoffzelle ist. In der PEM-Brennstoffzelle wird in einem Temperaturbereich zwischen –20°C und 250°C, insbesondere zwischen 20°C und 180°C aus Wasserstoff und Sauerstoff elektrischer Strom gewonnen. Alternativ kann auch eine SOFC(Solid Oxide Fuel Cell)-Brennstoffzelle als Wasserstoffoxidations-Einheit verwendet werden. In der SOFC-Brennstoffzelle erfolgt die Erzeugung von elektrischem Strom bei einer Temperatur zwischen 200°C und 1200°C, insbesondere zwischen 400°C und 900°C aus Wasserstoff und Sauerstoff. Die Wasserstoffoxidations-Einheit kann auch zur mittelbaren Erzeugung von elektrischem Strom dienen, beispielsweise wenn die Wasserstoffoxidations-Einheit eine Brennkammer ist. Heiße Verbrennungsgase der Brennkammer können zum Antreiben einer Turbine verwendet werden, um elektrische Energie zu erzeugen.Particularly advantageous is a system with a hydrogen oxidation unit for generating electrical power. The electric current is made possible in particular by the oxidation of hydrogen with oxygen to form water. With the hydrogen oxidation unit, electric power can be directly generated, especially when the hydrogen oxidation unit is a PEM fuel cell. In the PEM fuel cell electric current is obtained in a temperature range between -20 ° C and 250 ° C, in particular between 20 ° C and 180 ° C of hydrogen and oxygen. Alternatively, a SOFC (Solid Oxide Fuel Cell) fuel cell may also be used as the hydrogen oxidation unit. In the SOFC fuel cell, the generation of electric current at a temperature between 200 ° C and 1200 ° C, in particular between 400 ° C and 900 ° C of hydrogen and oxygen. The hydrogen oxidation unit may also serve for the indirect generation of electrical current, for example when the hydrogen oxidation unit is a combustion chamber. Hot combustion gases of the combustion chamber may be used to drive a turbine to generate electrical energy.

Vorteilhaft ist eine Anlage, bei der die Entlade-Einheit zur Förderung von entladenem Trägermedium mit der Belade-Einheit derart verbunden ist, dass aus der Entlade-Einheit abgegebenes entladenes Trägermedium zu der Belade-Einheit zum Beladen mit Wasserstoff gefördert werden kann. Insbesondere weist die Wasserstoffspeicherungs-Vorrichtung ein geschlossenes Kreislaufsystem für das Trägermedium auf. Insbesondere kann zwischen der Entlade-Einheit und der Belade-Einheit eine Trägermediumzwischenspeicherungs-Einheit zum Speichern des entladenen Trägermediums vorgesehen sein. Insbesondere kann zwischen der Belade-Einheit und der Entlade-Einheit eine Trägermediumspeicherungs-Einheit zum Speichern des beladenen Trägermediums vorgesehen sein. Das gespeicherte beladene Trägermedium ist ein Energiespeicher. Bei Bedarf kann das beladene Trägermedium freigegeben werden. Der gebundene Wasserstoff wird freigesetzt und in einer Wasserstoffoxidations-Einheit verstromt. Es ergibt sich eine verbesserte Pufferwirkung der Wasserstoffspeicherungs-Vorrichtung. Vorteilhaft ist eine Anlage, bei der die Trägermediumspeicherungs-Einheit in die Belade-Einheit integriert ist. Dies ist vor allem dann der Fall, wenn das Trägermedium als Feststoff vorliegt. Alternativ kann die Trägermediumspeicherungs-Einheit einen separaten, insbesondere externen Tank aufweisen, der insbesondere mindestens eine Tankleitung zum Verbinden mit einem externen Leitungssystem aufweist. Dies ist besonders dann vorteilhaft, wenn das Trägermedium als Flüssigkeit vorliegt. Dadurch ist es möglich, das Trägermedium weitgehend drucklos aufzubewahren. Beispielsweise kann ein Behälter, wie er zur Speicherung flüssiger Kohlenwasserstoffe wie Kraftstoffe und/oder Heizöl bekannt ist, genutzt werden. Es ist auch denkbar, dass das Trägermedium in ein dafür vorgesehenes Leitungssystem oder Transportsystem abgegeben und an einem anderen Ort zur Entladung bereitgestellt werden kann. In der Entlade-Einheit wird zumindest teilweise Wärme der Wärme-Vorrichtung zur Freisetzung von Wasserstoff genutzt. Der freigesetzte Wasserstoff wird an die Wasserstoffoxidations-Einheit abgegeben, um elektrischen Strom zu erzeugen. Sofern das Trägermedium ein Feststoff ist, ist die Entlade-Einheit derart ausgeführt, dass Wasserstoff von einem aus spezifischen Metalllegierungen hergestellten Material abgegeben und freigesetzt werden kann. Sofern es sich um ein sorptives Trägermedium handelt, ermöglicht die Entlade-Einheit das Desorbieren von Wasserstoff von einem porösen Feststoff, um Wasserstoff freizusetzen. Sofern ein LOHC-Trägermedium verwendet wird, wird der Wasserstoff durch eine katalysierte Dehydrierreaktion aus einem organischen Molekül oder aus einer Mischung organischer Moleküle freigesetzt. Das bedeutet, dass die Freisetzung des Wasserstoffs durch eine stoffliche Umwandlung des beladenen Trägermediums durch Entladung in der Entlade-Einheit mittels katalysierter Dehydrierreaktion erfolgt. Im beladenen Zustand ist das Trägermedium insbesondere eine gesättigte, polyzyklische Verbindung, insbesondere ein Perhydro-Dibenzyltoluol oder ein Perhydro-Benzyltoluol, die als Reinstoffe, isomere Gemische oder Mischungen untereinander verwendet werden können. Alternativ ist das beladene Trägermedium eine gesättigte, polyzyklische Verbindung, die Heteroatome wie Stickstoff oder Sauerstoff enthalten, insbesondere Perhydro-N-Ethylcarbazol, Perhydro-N-Propylcarbazol, Perhydro-N-Isopropylcarbazol, Perhydro-N-Butylcarbazol oder Mischungen dieser Substanzen. Alternativ können als beladenes Trägermedium auch ein gesättigtes organisches Oligomer oder Polymer verwendet werden, die sich durch katalytische Dehydrierung in Oligomere oder Polymere mit ausgedehntem π-konjugierten Elektronensystem umsetzen lassen. Das Entladen der beladenen Trägermedien in der Entlade-Einheit erfolgt insbesondere in einem druckstabilen chemischen Reaktor bei einer Prozesstemperatur zwischen 100°C und 450°C, bevorzugt zwischen 150°C und 420°C und insbesondere zwischen 180°C und 390°C. Der Prozessdruck liegt zwischen 0,1 und 30 bar, insbesondere zwischen 1 und 10 bar, wobei insbesondere ein metallhaltiger Katalysator eingesetzt werden kann, der insbesondere Platin und/oder Palladium enthält. Wesentlich ist, dass der Katalysator geeignet ist, Wasserstoff, der vom LOHC-Trägermedium abgegeben wird, als Wasserstoffgas freisetzen kann. Neben Platin und/oder Palladium sind dafür insbesondere Metalle wie Chrom, Eisen, Kobalt, Nickel, Kupfer, Iridium oder Ruthenium, geeignet. Das entladene, flüssige Trägermedium kann von der Entlade-Einheit insbesondere in eine Trägermediumzwischenspeicherungs-Einheit abgeführt werden, die insbesondere extern zur Anlage angeordnet sein kann. Das zwischengespeicherte, entladene Trägermedium kann insbesondere zu einem späteren Zeitpunkt für eine erneute Beladung durch Wasserstoff, also für eine Wasserstoffspeicherung in der Anlage, insbesondere in der Wasserstoffspeicherungs-Vorrichtung, genutzt werden. Weiterhin kann eine Trägermediumspeicherungs-Einheit zum Speichern des beladenen Trägermediums vorgesehen sein. Sofern als Trägermedium ein Metallhydridspeicher verwendet wird, ist der für die Bereitstellung von Belade-Einheit, Trägermediumspeicherungs-Einheit und Entlade-Einheit erforderliche Bauraum integriert. Insbesondere sind die drei genannten Einheiten in einer Komponente baulich zusammengefasst. Die Beladung in der Belade-Einheit mit dem festen Trägermedium erfolgt gegenüber der Entladung in der Entlade-Einheit bei reduzierter Temperatur, aber höherem Druck.Advantageous is a system in which the unloading unit for conveying unloaded carrier medium is connected to the loading unit such that unloaded carrier medium discharged from the unloading unit can be conveyed to the loading unit for loading with hydrogen. In particular, the hydrogen storage device has a closed loop system for the carrier medium. In particular, a carrier medium buffering unit for storing the discharged carrier medium may be provided between the unloading unit and the loading unit. In particular, a carrier medium storage unit for storing the loaded carrier medium may be provided between the loading unit and the unloading unit. The stored loaded carrier medium is an energy store. If necessary, the loaded carrier medium can be released. The bound hydrogen is released and converted into a hydrogen oxidation unit. This results in an improved buffering effect of the hydrogen storage device. Advantageous is a system in which the carrier medium storage unit is integrated into the loading unit. This is especially the case when the carrier medium is present as a solid. Alternatively, the carrier medium storage unit may have a separate, in particular external, tank, which in particular has at least one tank line for connection to an external line system. This is particularly advantageous if the carrier medium is present as a liquid. This makes it possible to store the carrier medium largely unpressurized. For example, a container, as it is known for storing liquid hydrocarbons such as fuels and / or fuel oil can be used. It is also conceivable that the carrier medium can be dispensed into a dedicated line system or transport system and provided for unloading at another location. In the discharge unit, at least partial heat of the heat device is used to release hydrogen. The released hydrogen is released to the hydrogen oxidation unit to generate electric power. If the carrier medium is a solid, the discharge unit is designed so that hydrogen can be released and released from a material made of specific metal alloys. If it is a sorptive carrier medium, the unloading unit allows the desorption of hydrogen from a porous solid to release hydrogen. When an LOHC support medium is used, the hydrogen is released by a catalyzed dehydrogenation reaction from an organic molecule or from a mixture of organic molecules. This means that the release of the hydrogen takes place by a material conversion of the loaded carrier medium by means of discharge in the discharge unit by means of a catalysed dehydrogenation reaction. In the loaded state, the carrier medium is in particular a saturated, polycyclic compound, in particular a perhydro-dibenzyltoluene or a perhydrobenzyltoluene, which can be used as pure substances, isomeric mixtures or mixtures with one another. Alternatively, the loaded carrier medium is a saturated polycyclic compound containing heteroatoms such as nitrogen or oxygen, especially perhydro-N-ethylcarbazole, perhydro-N-propylcarbazole, perhydro-N-isopropylcarbazole, perhydro-N-butylcarbazole, or mixtures of these substances. Alternatively, as loaded Supported medium may also be used a saturated organic oligomer or polymer, which can be converted by catalytic dehydrogenation in oligomers or polymers with extended π-conjugated electron system. The unloading of the loaded carrier media in the discharge unit takes place in particular in a pressure-stable chemical reactor at a process temperature between 100 ° C and 450 ° C, preferably between 150 ° C and 420 ° C and in particular between 180 ° C and 390 ° C. The process pressure is between 0.1 and 30 bar, in particular between 1 and 10 bar, wherein in particular a metal-containing catalyst can be used which contains in particular platinum and / or palladium. Importantly, the catalyst is capable of releasing hydrogen released from the LOHC carrier as hydrogen gas. In addition to platinum and / or palladium, in particular metals such as chromium, iron, cobalt, nickel, copper, iridium or ruthenium are suitable. The discharged, liquid carrier medium can be discharged from the discharge unit in particular into a carrier medium intermediate unit, which can be arranged in particular externally to the system. The buffered, discharged carrier medium can be used in particular at a later time for a renewed loading by hydrogen, ie for hydrogen storage in the system, in particular in the hydrogen storage device. Furthermore, a carrier medium storage unit may be provided for storing the loaded carrier medium. If a metal hydride storage medium is used as the carrier medium, the installation space required for the provision of the loading unit, carrier medium storage unit and discharge unit is integrated. In particular, the three units mentioned are structurally combined in one component. The loading in the loading unit with the solid carrier medium takes place opposite the discharge in the unloading unit at reduced temperature but higher pressure.

Vorteilhaft ist eine Anlage, bei der in der Belade-Einheit der Wasserstoff an das Trägermedium gebunden wird. Insbesondere ist Wasserstoff an dem Trägermedium chemisch gebunden. Eine chemische Bindung des Wasserstoffs kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass das in der Belade-Einheit vorhandene Trägermedium ein Metallhydridspeicher ist, der ein aus einer Metalllegierung hergestelltes Material enthält, das Wasserstoff aufnimmt und chemisch bindet. Alternativ kann das Trägermedium auch ein flüssiges organisches Hydrid sein. In diesem Fall erfolgt die chemische Bindung des Wasserstoffs in der Belade-Einheit durch eine katalytische Hydrierreaktion an ein organisches Molekül oder an eine Mischung organischer Moleküle. Derartige organische Hydride, die in der englischen Literatur als liquid organic hydrogen carrier (LOHC) bezeichnet werden, sind aus der EP 1 475 349 A2 bekannt. Diese Form der Wasserstoffspeicherung hat den besonderen Vorteil, dass LOHC-Trägermedien unter den verwendeten Prozessbedingungen in flüssiger Form vorliegen. Die physikochemischen Eigenschaften der LOHC-Trägermedien haben hohe Ähnlichkeit zu herkömmlichen flüssigen Kraftstoffen, sodass Pumpen zum Transport und Behälter zur Lagerung aus dem Bereich der Kraftstoff- und Brennstofflogistik genutzt werden können. Die Wasserstoffspeicherung in chemisch gebundener Form in einer organischen Flüssigkeit erlaubt eine drucklose Lagerung bei Normalbedingungen über große Zeiträume ohne signifikanten Wasserstoffverlust. Als LOHC-Trägermedien werden insbesondere polyzyklische, aromatische Verbindungen mit einem π-Elektronensystem oder mehreren π-Elektronensystemen, die in der Belade-Einheit der Wasserstoffspeicherungs-Vorrichtung durch Hydrierung in die jeweiligen gesättigten, polyzyklischen Verbindungen überführt werden. Als LOHC-Trägermedien können insbesondere Dibenzyltoluole und Benzyltoluole als Reinstoffe, isomere Gemische oder Mischungen dieser Substanzen miteinander verwendet werden. Es ist auch möglich, als LOHC-Trägermedien polyzyklische, heteroaromatische Verbindungen mit einem π-Elektronensystem oder mehreren π-Elektronensystemen zu verwenden, die in der Belade-Einheit durch Hydrierung in die jeweiligen gesättigten, polyzyklischen Verbindungen überführt werden, die Heteroatome wie Stickstoff oder Sauerstoff enthalten. Insbesondere dienen als LOHC-Trägermedien N-Ethylcarbazol, N-Propylcarbazol, N-Isopropylcarbazol, N-Butylcarbazol oder Mischungen dieser Substanzen miteinander. Als LOHC-Trägermedien sind organische Oligomere oder Polymere mit ausgedehnten π-konjugierten Elektronensystemen, die in der Belade-Einheit durch Hydrierung in die jeweiligen gesättigten Verbindungen überführt werden, möglich. Bei der Verwendung von flüssigen organischen Hydriden erfolgt die zumindest teilweise Hydrierung des entladenen LOHC-Trägermediums in einem druckstabilen chemischen Reaktor als Belade-Einheit bei einer Temperatur zwischen 50°C und 400°C, insbesondere zwischen 120°C und 300°C, insbesondere zwischen 150°C und 280°C. Die Hydrierung, also das Beladen, findet bei einem Verfahrensdruck von 2 bar bis 200 bar, insbesondere bei 10 bar bis 100 bar und insbesondere in Gegenwart eines metallhaltigen Katalysators statt. Als Katalysatoren für die Beladung des LOHC-Trägermediums eignen sich insbesondere solche, die das Element Ruthenium und/oder Nickel aufweisen. Es sind auch Katalysatoren möglich, die andere Elemente oder zusätzliche Elemente neben Ruthenium und/oder Nickel aufweisen. Wesentlich sind solche Elemente, die Wasserstoff anlagern und auf LOHC-Trägermedium übertragen können. Neben Ruthenium und/oder Nickel sind insbesondere Metalle wie Chrom, Eisen, Kobalt, Kupfer, Iridium, Palladium oder Platin als Katalysatoren möglich.Advantageous is a system in which the hydrogen is bound to the carrier medium in the loading unit. In particular, hydrogen is chemically bound to the carrier medium. For example, chemical bonding of the hydrogen may be accomplished by the carrier medium present in the loading unit being a metal hydride reservoir containing a metal alloy-derived material that absorbs and chemically binds hydrogen. Alternatively, the carrier medium may also be a liquid organic hydride. In this case, the chemical bonding of the hydrogen in the loading unit takes place by means of a catalytic hydrogenation reaction to an organic molecule or to a mixture of organic molecules. Such organic hydrides, which are referred to in the English literature as liquid organic hydrogen carrier (LOHC) are from the EP 1 475 349 A2 known. This form of hydrogen storage has the particular advantage that LOHC carrier media are in liquid form under the process conditions used. The physico-chemical properties of LOHC carrier media are highly similar to conventional liquid fuels, allowing pumps to be used for transport and storage for fuel and fuel logistics storage. Hydrogen storage in chemically bound form in an organic liquid allows pressureless storage under normal conditions for long periods of time without significant hydrogen loss. As LOHC carrier media in particular polycyclic aromatic compounds with a π-electron system or multiple π-electron systems, which are converted in the loading unit of the hydrogen storage device by hydrogenation in the respective saturated, polycyclic compounds. In particular, dibenzyltoluenes and benzyltoluenes as pure substances, isomeric mixtures or mixtures of these substances with one another can be used as LOHC carrier media. It is also possible to use as LOHC carrier media polycyclic, heteroaromatic compounds having a π-electron system or multiple π-electron systems, which are converted in the loading unit by hydrogenation into the respective saturated, polycyclic compounds containing heteroatoms such as nitrogen or oxygen contain. In particular, N-ethylcarbazole, N-propylcarbazole, N-isopropylcarbazole, N-butylcarbazole or mixtures of these substances with one another serve as LOHC carrier media. As LOHC carrier media are organic oligomers or polymers with extended π-conjugated electron systems, which are converted in the loading unit by hydrogenation in the respective saturated compounds possible. When using liquid organic hydrides, the at least partial hydrogenation of the discharged LOHC carrier medium takes place in a pressure-stable chemical reactor as a loading unit at a temperature between 50 ° C and 400 ° C, in particular between 120 ° C and 300 ° C, in particular between 150 ° C and 280 ° C. The hydrogenation, ie the loading, takes place at a process pressure of from 2 bar to 200 bar, in particular at from 10 bar to 100 bar, and in particular in the presence of a metal-containing catalyst. Suitable catalysts for the loading of the LOHC carrier medium are in particular those which comprise the element ruthenium and / or nickel. Catalysts are also possible which have other elements or additional elements in addition to ruthenium and / or nickel. Essential are those elements that can attach hydrogen and transferred to LOHC carrier medium. In addition to ruthenium and / or nickel, in particular metals such as chromium, iron, cobalt, copper, iridium, palladium or platinum are possible as catalysts.

Vorteilhaft ist eine Anlage mit einer Regelungs-Einheit, die zumindest mit der Wärme-Vorrichtung und der Entlade-Einheit in bidirektionaler Signalverbindung steht. Dadurch ist es möglich, mit der Regelungs-Einheit den jeweiligen Zustand der Wärme-Vorrichtung und der Entlade-Einheit zu erfassen. Das bedeutet, dass es über die Regelungs-Einheit möglich ist, zu erfassen, wie viel Wärme in der Wärme-Vorrichtung zur Verfügung steht. Gleichzeitig kann ermittelt werden, ob ein Wärmebedarf in der Entlade-Einheit besteht. Die Regelungs-Einheit kann direkt die Wärmezufuhr von der Wärme-Vorrichtung zu der Entlade-Einheit steuern, damit ein Entlade-Vorgang in der Entlade-Einheit ermöglicht bzw. gefördert wird. Advantageous is a system with a control unit, which is at least with the heat device and the discharge unit in bidirectional signal connection. This makes it possible to detect with the control unit the respective state of the heat device and the discharge unit. This means that it is possible via the control unit to detect how much heat is available in the heat device. At the same time it can be determined if there is a heat demand in the discharge unit. The control unit can directly control the supply of heat from the heat device to the discharge unit to facilitate a discharge operation in the discharge unit.

Zur Überwachung des Gesamtprozesses und/oder der Gesamtanlage zur Energiespeicherung kann die Regelungseinheit mit weiteren Komponenten der Anlage, insbesondere mit der Kohlendioxidspeicher-Einheit, mit der Stromerzeugungs-Einheit, der Wasserstofferzeugungs-Einheit, der Belade-Einheit, Trägermediumspeicherungs-Einheit, der Freisetzungs-Einheit, der kohlendioxidbasierten Wasserstoffspeicher-Einheit und/oder Wasserstoffoxidations-Einheit verbunden sein.In order to monitor the overall process and / or the overall energy storage system, the control unit can be integrated with other components of the installation, in particular the carbon dioxide storage unit, the power generation unit, the hydrogen generation unit, the loading unit, the carrier storage unit, the release unit. Unit, be connected to the carbon dioxide-based hydrogen storage unit and / or hydrogen oxidation unit.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Speichern von Energie zeichnet sich vor allem dadurch aus, dass Wärme mittels der Wärme-Vorrichtung in der Entlade-Einheit bereitgestellt wird, wobei die Wärme für das Entladen einer Wasserstoffspeicherungs-Einheit und das Freisetzen von Wasserstoff aus dieser Wasserstoffspeicherungs-Einheit erforderlich ist. Das Verfahren umfasst weiterhin die Verfahrensschritte: Erzeugen von Wasserstoff mittels einer Wasserstofferzeugungs-Einheit, Beladen eines Trägermediums mit dem in der Wasserstofferzeugungs-Einheit erzeugten Wasserstoff mittels einer Belade-Einheit, Speichern des beladenen Trägermediums mittels einer Trägermediumspeicherungs-Einheit, Erzeugen und Speichern von Wärme mittels einer Wärme-Vorrichtung und Entladen des Wasserstoffs von dem beladenen Trägermedium mittels einer Entlade-Einheit. Der entladene Wasserstoff wird insbesondere einer Wasserstoffoxidations-Einheit zur Erzeugung von elektrischem Strom zugeführt. Alternativ kann der Wasserstoff verdichtet und in einen Wasserstoffdrucktank überführt, zu einem späteren Zeitpunkt genutzt und/oder in dieser Lagerform an einen anderen Ort transportiert werden. In dieser gebundenen Form kann der an dem beladenen Trägermedium gespeicherte Wasserstoff beispielsweise an einer Wasserstoff-Tankstelle zur Verfügung gestellt werden. Dazu wird der Wasserstoff von dem beladenen Trägermedium unter Wärmezufuhr freigesetzt und zur Vertankung bereitgestellt.The inventive method for storing energy is characterized in particular by the fact that heat is provided by means of the heat device in the discharge unit, the heat required for the discharge of a hydrogen storage unit and the release of hydrogen from this hydrogen storage unit is. The method further comprises the steps of: generating hydrogen by means of a hydrogen generation unit, loading a carrier medium with the hydrogen generated in the hydrogen generation unit by means of a loading unit, storing the loaded carrier medium by means of a carrier medium storage unit, generating and storing heat by means a heat device and discharging the hydrogen from the loaded carrier medium by means of a discharge unit. In particular, the discharged hydrogen is supplied to a hydrogen oxidation unit for generating electric power. Alternatively, the hydrogen can be compressed and transferred to a hydrogen pressure tank, used at a later time and / or transported in this storage form to another location. In this bound form, the hydrogen stored on the loaded carrier medium may be provided, for example, at a hydrogen filling station. For this purpose, the hydrogen is released from the loaded carrier medium with the supply of heat and provided to the confusion.

Vorteilhaft ist ein Verfahren, bei dem das Erzeugen und Speichern von Wärme während eines energiereichen Zeitraums erfolgen, wobei das Speichern der Wärme durch thermisches Beladen eines Wärmespeichers, der als Kohlendioxidspeicher-Einheit ausgeführt ist, erfolgt. Zusätzlich oder alternativ kann ein thermisches Entladen, also ein Abgeben der gespeicherten Wärme aus der Kohlendioxidspeicher-Einheit, während eines energiearmen Zeitraums erfolgen. Dadurch, dass während des energiearmen Zeitraums Wärme zur Verfügung gestellt werden, kann Wasserstoff von dem beladenen Trägermedium in der Entlade-Einheit während des energiearmen Zeitraums freigesetzt und für eine Stromerzeugung genutzt werden.Advantageous is a method in which the generation and storage of heat during a high-energy period, wherein the storage of the heat by thermal loading of a heat storage, which is designed as a carbon dioxide storage unit is carried out. Additionally or alternatively, a thermal discharge, that is, a discharge of the stored heat from the carbon dioxide storage unit, take place during a low-energy period. By providing heat during the low energy period, hydrogen may be released from the loaded carrier medium in the discharge unit during the low energy period and utilized for power generation.

Vorteilhaft ist ein Verfahren, bei dem Wärme durch Entleeren einer Kohlendioxidspeicher-Einheit, insbesondere durch Bilden eines Metalloxids aus einem Metallcarbonat, aufgenommen und gespeichert wird.Advantageous is a method in which heat is absorbed and stored by emptying a carbon dioxide storage unit, in particular by forming a metal oxide from a metal carbonate.

Weiterhin vorteilhaft ist ein Verfahren, bei dem Wärme durch Befüllen der Kohlendioxidspeicher-Einheit, insbesondere durch Bilden eines Metallcarbonats aus einem Metalloxid, freigesetzt und abgegeben wird.Further advantageous is a method in which heat is released and discharged by filling the carbon dioxide storage unit, in particular by forming a metal carbonate from a metal oxide.

Vorteilhaft ist ein Verfahren, das ein Regeln der Wärmezufuhr von der Wärme-Vorrichtung zu der Entlade-Einheit aufgrund eines aktuellen thermischen Beladungszustands der Wärme-Vorrichtung und/oder eines aktuellen Entlade-Zustands in der Entlade-Einheit ermöglicht.Advantageous is a method that allows a regulation of the heat input from the heat device to the discharge unit due to a current thermal loading state of the heat device and / or a current discharge state in the discharge unit.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen, zusätzliche Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung. Es zeigen:Further advantageous embodiments, additional features and details of the invention will become apparent from the following description of an embodiment with reference to the drawing. Show it:

1 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Anlage zum Speichern von Energie. 1 a schematic representation of the system according to the invention for storing energy.

Die in 1 schematisch dargestellte und als Ganzes mit 1 bezeichnete Anlage zum Speichern von Energie umfasst eine Stromerzeugungs-Einheit 2 in Form einer Photovoltaikanlage. Die Stromerzeugungs-Einheit 2 ist geeignet, um Energie, die von regenerativen Energiequellen 3 bereitgestellt wird, zum Erzeugen von elektrischem Strom zu nutzen. Die Energiequellen 3 stellen regenerative, insbesondere unstete Energieformen dar. Als Stromerzeugungs-Einheit 2 kommen neben der genannten Photovoltaik-Einheit insbesondere ein Windkraftwerk und/oder ein Wasserkraftwerk in Betracht. Alternativ kann während eines energiereichen Zeitraums elektrische Energie zu vergleichsweise niedrigen Kosten aus einem elektrischen Netz anstelle oder zusätzlich zu den regenerativen Energiequellen 3 genutzt werden, um Energie in der Anlage 1 zu speichern.In the 1 shown schematically and as a whole with 1 The designated energy storage system includes a power generation unit 2 in the form of a photovoltaic system. The power generation unit 2 is suitable to energy from regenerative energy sources 3 is provided to use for generating electric power. The energy sources 3 represent regenerative, in particular unsteady forms of energy. As a power generation unit 2 In addition to the above-mentioned photovoltaic unit, in particular a wind power plant and / or a hydroelectric power plant into consideration. Alternatively, during a high-energy period of time, electrical energy may be obtained from an electrical network at a comparatively low cost instead of or in addition to the regenerative energy sources 3 be used to power the plant 1 save.

Die unmittelbare Energieeinwirkung von der regenerativen Energiequelle 3 auf die Stromerzeugungs-Einheit 2 und eine Wärme-Vorrichtung 4 ist durch die Pfeile 5 symbolisch dargestellt. Die Wärme-Vorrichtung 4 ist als Kreislauf-System ausgeführt. Das Kreislauf-System umfasst eine kohlendioxidbasierte Wasserstoffspeicher-Einheit 6, die über eine Leitung 7 mit einem Tank 8 für eine hydrierte Kohlenstoffverbindung verbunden ist. Der Tank 8 ist über eine Leitung 9 mit einer Freisetzungs-Einheit 10 zum Freisetzen des gespeicherten Wasserstoffs verbunden. Die Freisetzungs-Einheit 10 ist über eine Leitung 11 mit einer Kohlendioxidspeicher-Einheit 12 verbunden. Die Kohlendioxidspeicher-Einheit 12 ist über eine Leitung 13 mit der Wasserstoffspeicher-Einheit 6 verbunden. Die Freisetzungs-Einheit 10 weist eine Wärme-Leitung 14 auf. Über die Wärme-Leitung 14 kann Wärme aus der Freisetzungs-Einheit 10 abgeführt werden. An die Freisetzungs-Einheit 10 ist alternativ eine Wasserstoff-Leitung 15 angeschlossen, um Wasserstoff aus der Freisetzungs-Einheit 10 abzuführen. Wie später noch erläutert werden wird, ist bei alternativen Ausführungsformen für die Freisetzungs-Einheit 10 entweder die Wärme-Leitung 14 oder die Wasserstoff-Leitung 15 vorgesehen. Der Vollständigkeit halber sind in 1 beiden Leitungen 14, 15 dargestellt. The direct energy effect of the regenerative energy source 3 on the power generation unit 2 and a heat device 4 is through the arrows 5 symbolically represented. The heat device 4 is designed as a circulatory system. The cycle system comprises a carbon dioxide based hydrogen storage unit 6 over a line 7 with a tank 8th for a hydrogenated carbon compound. The Tank 8th is over a line 9 with a release unit 10 connected to release the stored hydrogen. The release unit 10 is over a line 11 with a carbon dioxide storage unit 12 connected. The carbon dioxide storage unit 12 is over a line 13 with the hydrogen storage unit 6 connected. The release unit 10 has a heat pipe 14 on. About the heat pipe 14 can heat out the release unit 10 be dissipated. To the release unit 10 is alternatively a hydrogen line 15 connected to hydrogen from the release unit 10 dissipate. As will be explained later, in alternative embodiments, for the release unit 10 either the heat pipe 14 or the hydrogen pipe 15 intended. For the sake of completeness, in 1 both lines 14 . 15 shown.

Die Kohlendioxidspeicher-Einheit 12 ist derart ausgeführt, dass eine Wärmezufuhr, die zum Freisetzen von Kohlendioxid erforderlich ist, über direkte Sonneneinstrahlung 5 und/oder elektrischen Strom möglich ist. Dazu ist die Stromerzeugungs-Einheit 2 über eine elektrische Leitung 16 mit der Kohlendioxidspeicher-Einheit 12 verbunden.The carbon dioxide storage unit 12 is designed so that a heat input that is required to release carbon dioxide, direct sunlight 5 and / or electric power is possible. This is the power generation unit 2 via an electrical line 16 with the carbon dioxide storage unit 12 connected.

Eine weitere Stromleitung 16 ist zwischen der Stromerzeugungs-Einheit 2 und einer Wasserstofferzeugungs-Einheit 17 vorgesehen. Die Wasserstofferzeugungs-Einheit 17 ist als Elektrolyseur ausgeführt. Der Elektrolyseur 17 ist über eine Rohrleitung 18 mit einem Wasserspeicher 19 verbunden. Der Wasserspeicher 19 kann ein Speicherbehälter oder ein Anschluss an eine öffentliche Wasserversorgung darstellen. Über die Rohrleitung 18 kann Wasser aus dem Wasserspeicher 19 der Wasserstofferzeugungs-Einheit 17 zugeführt werden. Wasserstoff, der gasförmig als H2 in der Wasserstofferzeugungs-Einheit 17 erzeugt wird, kann über eine erste Rohrleitung 20 einer Belade-Einheit 21 einer Wasserstoffspeicherungs-Vorrichtung 22 zugeführt werden. Über eine zweite Rohrleitung 39 kann Wasserstoff aus der Wasserstofferzeugungs-Einheit 17 in die Wasserstoffspeicher-Einheit 6 gefördert werden. Das bedeutet, dass die kohlendioxidbasierte Wasserstoffspeicher-Einheit 6 zur Aufnahme von Wasserstoff über die Rohrleitung 39 mit der Wasserstofferzeugungs-Einheit 17 direkt verbunden ist. Weiterhin ist an die Wasserstofferzeugungs-Einheit 17 eine Rohrleitung 23 angeschlossen zur Verbindung mit einem Sauerstoffverbraucher 24. Der Sauerstoffverbraucher 24 kann auch entfallen. Es ist auch möglich, dass der Sauerstoffverbraucher 24 über eine Rohrleitung mit einem Sauerstoffspeicher zum Speichern des in der Wasserstofferzeugungs-Einheit erzeugten Sauerstoffs verbunden ist. Ein derartiger Sauerstoffspeicher kann den Sauerstoffverbraucher 24 auch ersetzen. An dem Sauerstoffverbraucher 19 kann eine weitere Rohrleitung angeschlossen sein, um Sauerstoff von dem Sauerstoffverbraucher 24 abzuführen.Another power line 16 is between the power generation unit 2 and a hydrogen generation unit 17 intended. The hydrogen generation unit 17 is designed as an electrolyzer. The electrolyzer 17 is over a pipeline 18 with a water storage 19 connected. The water storage 19 may represent a storage tank or a connection to a public water supply. About the pipeline 18 can water from the water storage 19 the hydrogen production unit 17 be supplied. Hydrogen, which is gaseous as H 2 in the hydrogen generation unit 17 can be generated via a first pipeline 20 a loading unit 21 a hydrogen storage device 22 be supplied. Via a second pipeline 39 may be hydrogen from the hydrogen generation unit 17 into the hydrogen storage unit 6 be encouraged. This means that the carbon dioxide-based hydrogen storage unit 6 for receiving hydrogen via the pipeline 39 with the hydrogen generation unit 17 directly connected. Furthermore, to the hydrogen generation unit 17 a pipeline 23 connected for connection to an oxygen consumer 24 , The oxygen consumer 24 can also be omitted. It is also possible that the oxygen consumer 24 is connected via a pipeline with an oxygen storage for storing the oxygen generated in the hydrogen generation unit. Such an oxygen storage may be the oxygen consumer 24 also replace. At the oxygen consumer 19 another pipe may be connected to oxygen from the oxygen consumer 24 dissipate.

Die Wasserstoffspeicherungs-Vorrichtung 22 dient zum Speichern von Wasserstoff und umfasst die Belade-Einheit 21 zum Beladen eines Trägermediums mit dem Wasserstoff, der in der Wasserstofferzeugungs-Einheit 17 erzeugt worden ist. Als Trägermedium dient gemäß dem gezeigten Ausführungsbeispiel ein flüssiges Trägermedium umfassend das System Dibenzyltoluol/Perhydro-Dibenzyltoluol, wie es von Brückner und Mitarbeiter, ChemSusChem, 2013, DOI: 10.1002/cssc.201300426 offenbart ist. Die Wasserstoffspeicherungs-Vorrichtung 22 umfasst ferner eine Trägermediumspeicherungs-Einheit 25 zum Speichern des in der Belade-Einheit 21 beladenen Trägermediums. Die Wasserstoffspeicherungs-Vorrichtung 22 umfasst ferner eine Entlade-Einheit 26 zum Entladen des Wasserstoffs von dem beladenen Trägermedium sowie eine Trägermediumzwischenspeicherungs-Einheit 27 zum Speichern des Entladenen Trägermediums. Es ist auch möglich, die Trägermediumspeicherungs-Einheit 25 und die Trägermediumzwischenspeicherungs-Einheit 27 als eine einzige Trägermediumspeicherungs-Einheit auszuführen. Das bedeutet, dass insbesondere nur ein einziger Tank verwendet wird, dessen Wasserstoffgehalt während eines Prozessablaufs veränderlich ist. In dieser einzigen Trägermediumspeicherungs-Einheit liegt somit beladenes, entladenes und teilentladenes Trägermedium als Gemisch vor. Die Belade-Einheit 21, die Trägermediumspeicherungs-Einheit 25, die Entlade-Einheit 26 und die Trägermediumzwischenspeicherungs-Einheit 27 sind jeweils über Rohrleitungen 28 miteinander verbunden. Dabei kann es sich um Rohrleitungen 28 handeln, wie sie zum Fördern von Dieselkraftstoff oder Heizöl bekannt sind. Durch die Rohrleitungen 28 kann das Trägermedium entlang einer Kreislaufrichtung 29 in der Wasserstoffspeicherungs-Vorrichtung 22 zirkulieren. Zusammen mit dem Trägermedium kann der Wasserstoff in den Rohrleitungen 28 zirkulieren.The hydrogen storage device 22 is used to store hydrogen and includes the loading unit 21 for loading a carrier medium with the hydrogen present in the hydrogen production unit 17 has been generated. The carrier medium used according to the embodiment shown is a liquid carrier medium comprising the system dibenzyltoluene / perhydro-dibenzyltoluene, as disclosed by Brückner et al., ChemSusChem, 2013, DOI: 10.1002 / cssc.201300426. The hydrogen storage device 22 further comprises a carrier medium storage unit 25 for storing in the loading unit 21 loaded carrier medium. The hydrogen storage device 22 further includes a discharge unit 26 for discharging the hydrogen from the loaded carrier medium and a carrier medium storage unit 27 for storing the unloaded carrier medium. It is also possible to use the carrier media storage unit 25 and the carrier medium storage unit 27 as a single carrier medium storage unit. This means that, in particular, only a single tank is used whose hydrogen content is variable during a process. Thus loaded, unloaded and partially discharged carrier medium is present as a mixture in this single carrier medium storage unit. The loading unit 21 , the carrier media storage unit 25 , the discharge unit 26 and the carrier medium storage unit 27 are each about piping 28 connected with each other. These may be pipelines 28 act as they are known to promote diesel fuel or heating oil. Through the pipes 28 can the carrier medium along a cycle direction 29 in the hydrogen storage device 22 circulate. Together with the carrier medium, the hydrogen in the pipelines 28 circulate.

Die Entlade-Einheit 26 ist über die Wärmeleitung 14 mit der Freisetzungs-Einheit 10 der Wärme-Vorrichtung 4 verbunden. Durch die Wärme-Leitung 14 kann Wärme von der Freisetzungs-Einheit 10 der Wärme-Vorrichtung 4 direkt der Entlade-Einheit 26 zugeführt werden. Wärme entsteht in der Freisetzungs-Einheit 10 dann, wenn diese als Verbrennungs-Einheit beispielsweise für Methan ausgeführt ist. Bei der Verbrennung von Methan entsteht kein Wasserstoff. Das bedeutet, dass in diesem Fall die Wasserstoff-Leitung 15 zum Abführen zum Wasserstoff aus der Freisetzungs-Einheit 10 nicht erforderlich ist. Sofern die Freisetzungs-Einheit 10 als katalytischer Reaktor ausgeführt ist, wird Wasserstoff über die Wasserstoff-Leitung 15 abgeführt und Kohlendioxid über die Leitung 11 der Kohlendioxidspeicher-Einheit 12 zugeführt. Alternativ kann Kohlendioxid auch ganz oder teilweise in die Umgebungsluft abgegeben werden. Bei der katalytischen Spaltung in der Freisetzungs-Einheit 10 entsteht keine Wärme. In diesem Fall ist die Wärme-Leitung 14 nicht erforderlich bzw. wird nicht genutzt.The discharge unit 26 is about the heat conduction 14 with the release unit 10 the heat device 4 connected. Through the heat pipe 14 can heat from the release unit 10 the heat device 4 directly to the discharge unit 26 be supplied. Heat is generated in the release unit 10 if this is designed as a combustion unit, for example for methane. When burning Methane does not produce hydrogen. This means that in this case the hydrogen line 15 for removal to the hydrogen from the release unit 10 is not required. Unless the release unit 10 is designed as a catalytic reactor, hydrogen is via the hydrogen line 15 dissipated and carbon dioxide over the line 11 the carbon dioxide storage unit 12 fed. Alternatively, carbon dioxide can also be completely or partially released into the ambient air. In the catalytic cleavage in the release unit 10 no heat is generated. In this case, the heat pipe 14 not required or not used.

Die Entlade-Einheit 26 ist über eine weitere Wärme-Leitung 30 mit der Kohlendioxidspeicher-Einheit 12 der Wärme-Vorrichtung 4 direkt verbunden. Durch die Wärme-Leitung 30 kann Wärme von der Kohlendioxidspeicher-Einheit 12 der Wärme-Vorrichtung 4 direkt der Entlade-Einheit 26 zugeführt werden. Die Entlade-Einheit 26 ist über eine Rohrleitung 31 mit einer Wasserstoffoxidations-Einheit 32 verbunden. Die Rohrleitung 31 dient zum Transportieren von Wasserstoff aus der Entlade-Einheit 26 zur Wasserstoffoxidations-Einheit 32. Der Wasserstoff wird in der Entlade-Einheit 26 dem Trägermedium entnommen. Weiterhin ist über die Wasserstoff-Leitung 15 die Freisetzungs-Einheit 10 der Wärme-Vorrichtung 4 direkt mit der Wasserstoffoxidations-Einheit 32 verbunden. Der in der Freisetzungs-Einheit 10 freigesetzte Wasserstoff kann der Wasserstoffoxidations-Einheit 32 direkt zugeführt werden.The discharge unit 26 is over another heat pipe 30 with the carbon dioxide storage unit 12 the heat device 4 directly connected. Through the heat pipe 30 can heat from the carbon dioxide storage unit 12 the heat device 4 directly to the discharge unit 26 be supplied. The discharge unit 26 is over a pipeline 31 with a hydrogen oxidation unit 32 connected. The pipeline 31 serves to transport hydrogen from the unloading unit 26 to the hydrogen oxidation unit 32 , The hydrogen is in the discharge unit 26 taken from the carrier medium. Furthermore, via the hydrogen line 15 the release unit 10 the heat device 4 directly with the hydrogen oxidation unit 32 connected. The one in the release unit 10 liberated hydrogen can be the hydrogen oxidation unit 32 be fed directly.

Gemäß dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Wasserstoffoxidations-Einheit 32 als PEM-Brennstoffzelle ausgeführt. Die Wasserstoffoxidations-Einheit 32 ist mit einer Sauerstoffquelle 33 und/oder mit einer Luftquelle verbunden. Die Sauerstoffquelle 33 kann über eine Rohrleitung mit dem Sauerstoffverbraucher 24 verbunden sein. Dadurch ist es möglich, dass Sauerstoff, der während der Wasserstofferzeugung in der Wasserstofferzeugungs-Einheit 17 anfällt, direkt der Wasserstoffoxidations-Einheit 32 rückgeführt wird. In diesem Fall können der Sauerstoffverbraucher 24 und die Sauerstoffquelle 33 als ein gemeinsamer, integrierter Sauerstoffspeicher ausgeführt sein.According to the embodiment shown, the hydrogen oxidation unit is 32 designed as a PEM fuel cell. The hydrogen oxidation unit 32 is with an oxygen source 33 and / or connected to an air source. The oxygen source 33 can via a pipeline with the oxygen consumer 24 be connected. This makes it possible for oxygen to be generated during hydrogen production in the hydrogen production unit 17 obtained directly from the hydrogen oxidation unit 32 is returned. In this case, the oxygen consumer can 24 and the oxygen source 33 be designed as a common, integrated oxygen storage.

Die Wasserstoffoxidations-Einheit 32 ist über eine Stromleitung 36 an ein Stromnetz 37 angeschlossen. Anstelle des Stromnetzes 37 kann auch ein einzelner Strom-Verbraucher vorgesehen sein. Das Stromnetz 37 dient zur Versorgung mehrerer, insbesondere einer Vielzahl von bis zu 1000 oder 10000 oder mehr einzelnen Stromverbrauchern, insbesondere Privathaushalten oder Gewerbebetrieben. Das Stromnetz kann also beispielsweise ein lokales Stromnetz sein, das zur Stromversorgung eines Gewerbegebiets mit einem oder mehreren Industrieunternehmen und/oder einem oder mehreren Privathaushalten dient. Das Stromnetz 37 kann auch Teil des öffentlichen Stromnetzes sein. Dadurch ist es möglich, dass elektrischer Strom, der in der Wasserstoffoxidations-Einheit 32 erzeugt worden ist, über die Stromleitung 36 und das Stromnetz 37 eingespeist wird.The hydrogen oxidation unit 32 is over a power line 36 to a power grid 37 connected. Instead of the power grid 37 may also be provided a single power consumer. The power grid 37 serves to supply multiple, in particular a plurality of up to 1000 or 10000 or more individual power consumers, especially private households or commercial enterprises. The power grid may thus be, for example, a local power grid that serves to power a commercial area with one or more industrial companies and / or one or more private households. The power grid 37 can also be part of the public electricity grid. This makes it possible for electrical current to flow in the hydrogen oxidation unit 32 has been generated, over the power line 36 and the power grid 37 is fed.

Die Anlage 1 umfasst weiterhin eine, insbesondere zentrale, Regelungs-Einheit 38 zum geregelten Betreiben der Anlage 1. Die Regelungs-Einheit 38 ist insbesondere mit der Wärme-Vorrichtung 4, insbesondere mit der Kohlendioxidspeicher-Einheit 12, und mit der Entlade-Einheit 26 jeweils in bidirektionaler Signalverbindung. Dadurch ist es möglich, dass die Regelungs-Einheit 38 den thermischen Beladungszustand der Wärmevorrichtung 4 einerseits und die aktuellen Prozessparameter in der Entlade-Einheit 26 andererseits erfasst. Die Regelungs-Einheit 38 garantiert, dass beispielsweise dann, wenn eine Entladung stattfinden soll, Wärme von der Kohlendioxidspeicher-Einheit 12 der Wärme-Vorrichtung 4 über die Wärmeleitung 30 der Entlade-Einheit 26 bereitgestellt wird. Für den Fall, dass ein Wärmebedarf zur Entladung besteht und ein thermischer Beladungszustand in der Wärme-Vorrichtung 4 nicht ausreichend sein sollte, kann über die Regelungs-Einheit 38 auch ein zusätzliches thermisches Beladen initiiert werden, indem beispielsweise die Stromerzeugungs-Einheit 2 über die Stromleitung 16 elektrischen Strom zum elektrischen Beheizen der Wärme-Vorrichtung 4 bereitstellt. Dazu ist die Regelungs-Einheit 38 in bidirektionaler Signalverbindung mit der Stromerzeugungs-Einheit 2. Für den Fall, dass die Freisetzungs-Einheit als Verbrennungs-Einheit zur Verbrennung von Methan ausgeführt ist, kann über die Wärme-Leitung 14 der Entlade-Einheit 26 bei der Verbrennung von Methan entstehende Wärme zusätzlich zu der Wärme, die aus der Kohlendioxidspeicher-Einheit 12 zur Verfügung gestellt wird, bereitgestellt werden. Die Regelungs-Einheit 38 ist insbesondere mit der Freisetzungs-Einheit 10 und/oder der Kohlendioxidhydrier-Einheit 6 der Wärme-Vorrichtung 4, mit der Stromerzeugungs-Einheit 2 und/oder mit dem Elektrolyseur 17 in bidirektionaler Signalverbindung.The attachment 1 furthermore comprises a, in particular central, control unit 38 for the controlled operation of the plant 1 , The control unit 38 is in particular with the heat device 4 , in particular with the carbon dioxide storage unit 12 , and with the discharge unit 26 each in bidirectional signal connection. This makes it possible for the control unit 38 the thermal loading state of the heating device 4 on the one hand and the current process parameters in the unloading unit 26 on the other hand. The control unit 38 ensures that, for example, when a discharge is to take place, heat from the carbon dioxide storage unit 12 the heat device 4 over the heat conduction 30 the discharge unit 26 provided. In the event that there is a heat requirement for discharge and a thermal load condition in the heat device 4 should not be sufficient, can be through the regulatory unit 38 Also, an additional thermal loading may be initiated by, for example, the power generation unit 2 over the power line 16 electric current for electrically heating the heat device 4 provides. This is the control unit 38 in bidirectional signal connection with the power generation unit 2 , In the event that the release unit is designed as a combustion unit for combustion of methane, via the heat pipe 14 the discharge unit 26 heat generated during the combustion of methane in addition to the heat resulting from the carbon dioxide storage unit 12 provided. The control unit 38 is in particular with the release unit 10 and / or the carbon dioxide hydrogenation unit 6 the heat device 4 , with the power generation unit 2 and / or with the electrolyzer 17 in bidirectional signal connection.

Nachfolgend wird das erfindungsgemäße Verfahren zum Speichern von Energie anhand der Funktionsweise der Anlage 1 näher erläutert. Die Sonne als regenerative Energiequelle 3 sendet Sonnenstrahlen aus, die als Energieeinwirkung 5 mittels einer Photovoltaikanlage als Stromerzeugungs-Einheit 2 zur Stromerzeugung genutzt werden. Parallel wird die Sonnenstrahlung, d. h. die Strahlungswärme der Sonne genutzt, um in der Wärme-Vorrichtung 4, insbesondere in der Kohlendioxidspeicher-Einheit 12 eine ausreichend große Menge Calciumcarbonat (CaCO3) zu Calciumoxid (CaO) und Kohlendioxid (CO2) zu brennen. Das beim Brennen des Calciumcarbonats entstehende Kohlendioxid wird in der Wasserstoffspeicher-Einheit 6 mit Wasserstoff aus dem Elektrolyseur 17 zu Methan (CH4) umgesetzt.Subsequently, the inventive method for storing energy based on the operation of the system 1 explained in more detail. The sun as a regenerative energy source 3 emits sunbeams as energy 5 by means of a photovoltaic system as a power generation unit 2 be used for power generation. In parallel, the solar radiation, ie the radiant heat of the sun is used to in the heat device 4 especially in the carbon dioxide storage unit 12 one adequate large amount of calcium carbonate (CaCO 3 ) to burn calcium oxide (CaO) and carbon dioxide (CO 2 ). The carbon dioxide formed on burning the calcium carbonate becomes the hydrogen storage unit 6 with hydrogen from the electrolyzer 17 converted to methane (CH 4 ).

Das bedeutet, dass während eines energiereichen Zeitraums solare Strahlungsenergie genutzt werden kann, um 6 mol CaCO3 unter Freisetzung von 6 mol CO2 in 6 mol CaO umzuwandeln. Dafür wird Energie in Form von Wärme in Höhe von 297 Wh eingesetzt. Weiterhin wird dem Elektrolyseur 17 10 kWh an elektrischer Energie zugeleitet. Diese Energiemenge wird im Elektrolyseur 17 mit einem Wirkungsgrad von 70% zur Wasserstoffproduktion genutzt. Die erzeugten 7 kWh Wasserstoff entsprechen einer Stoffmenge von 106 mol H2. Davon werden 82,2 mol H2 in der Belade-Einheit 21 des der Wasserstoffspeicherungs-Vorrichtung 22 zur Hydrierung von 9,1 mol Dibenzyltoluol zu 9,1 mol Perhydro-Dibenzyltoluol genutzt. Dabei wird eine Wärmemenge von 1,6 kWh frei. Die restlichen 23,8 mol Wasserstoff werden in einem Sabatierprozess mit den 6 mol Kohlendioxid, die beim Brennen des Calciumcarbonats zu Calciumoxid freigesetzt wurden, zu 6 mol Methan umgewandelt. Dabei werden 275 Wh an Wärme frei. Die entstandenen energiereichen Produkte, also 9,1 mol Perhydro-Dibenzyltoluol, 6 mol CaO und 6 mol Methan, werden in Tanks oder Silos gelagert. Das Methan kann alternativ in ein öffentliches Leitungsnetzwerk eingespeist werden.This means that during a high-energy period, solar radiant energy can be used to convert 6 moles of CaCO 3 into 6 moles of CaO releasing 6 moles of CO 2 . Energy is used in the form of heat in the amount of 297 Wh. Furthermore, the electrolyzer 17 10 kWh of electrical energy supplied. This amount of energy is in the electrolyzer 17 used with an efficiency of 70% for hydrogen production. The generated 7 kWh hydrogen correspond to a molar amount of 106 mol H 2 . Of these, 82.2 moles of H 2 are in the loading unit 21 of the hydrogen storage device 22 used for the hydrogenation of 9.1 mol of dibenzyltoluene to 9.1 mol of perhydro-dibenzyltoluene. In this case, a heat quantity of 1.6 kWh is released. The remaining 23.8 moles of hydrogen are converted to 6 moles of methane in a sabatizing process with the 6 moles of carbon dioxide liberated to calcium oxide on firing the calcium carbonate. It releases 275 Wh of heat. The resulting high-energy products, ie 9.1 moles of perhydro-dibenzyltoluene, 6 moles of CaO and 6 moles of methane, are stored in tanks or silos. The methane can alternatively be fed into a public pipeline network.

Für die Freisetzung des gespeicherten Wasserstoffs während eines energiearmen Zeitraums werden 6 mol Methan mit Sauerstoff zu Kohlendioxid und Wasser verbrannt. Bei der Methanverbrennung entsteht kein Wasserstoff. Dabei werden 1,34 kWh Wärme freigesetzt. Mit Hilfe des freigesetzten Kohlendioxids werden 6 mol CaO unter Freisetzung von 297 Wh zu 6 mol CaCO3 umgesetzt. Die damit insgesamt zur Verfügung stehende Wärmemenge beträgt 1,6 kWh. Diese Wärmemenge wird der Entlade-Einheit 26, die als LOHC-Wasserstofffreisetzungseinheit ausgeführt ist, zugeführt. Dort werden aus den 9,1 mol Perhydro-Dibenzyltoluol 81,2 mol Wasserstoff freigesetzt. Dieser wird in einer Brennstoffzelle bei einem Wirkungsgrad von 55% zur Erzeugung von 2,95 kWh Strom genutzt. Der Strom-zu-Strom-Wirkungsgrad beträgt 29,5%. Im Vergleich mit einer aus dem Stand der Technik bekannten Anordnung ergibt sich eine Verbesserung des Strom-zu-Strom-Wirkungsgrads von 11%.For the release of the stored hydrogen during a low-energy period, 6 moles of methane are burned with oxygen to form carbon dioxide and water. Methane combustion does not produce hydrogen. This releases 1.34 kWh of heat. With the help of the liberated carbon dioxide 6 moles of CaO are reacted with the release of 297 Wh to 6 moles of CaCO 3 . The total amount of heat available is 1.6 kWh. This amount of heat is the discharge unit 26 , which is designed as a LOHC hydrogen release unit supplied. There are released from the 9.1 moles of perhydro-dibenzyltoluene 81.2 moles of hydrogen. This is used in a fuel cell with an efficiency of 55% to generate 2.95 kWh of electricity. The current-to-current efficiency is 29.5%. Compared with an arrangement known from the prior art, the current-to-current efficiency improves by 11%.

Anstelle von Methan als Umsetzungsprodukt in der Wasserstoffspeicher-Einheit 6 kann das beim Brennen des Calciumcarbonats entstehende Kohlendioxid zu Methanol umgesetzt werden. Dadurch kann der Strom-zu-Strom-Wirkungsgrad auf 38,5% gesteigert werden.Instead of methane as a reaction product in the hydrogen storage unit 6 For example, the carbon dioxide formed on burning the calcium carbonate can be converted to methanol. As a result, the current-to-current efficiency can be increased to 38.5%.

Alternativ ist auch eine Umsetzung des Kohlendioxids mit Wasserstoff zu Ameisensäure möglich. Der Strom-zu-Strom-Wirkungsgrad beträgt dann 38,5%.Alternatively, it is also possible to react the carbon dioxide with hydrogen to formic acid. The current-to-current efficiency is then 38.5%.

Die Umsetzung des Kohlendioxids zu Methanol oder Ameisensäure bedeutet, dass bei einer späteren Freisetzung des Kohlendioxids, die durch katalytische Spaltung und nicht durch Verbrennung erfolgt, keine Wärme freigesetzt wird. In den beiden genannten Fällen wird die für die Entladung des Wasserstoffs in der Entlade-Einheit 26 erforderliche Wärme ausschließlich, also vollständig, über die Metallkarbonatbildung in der Kohlendioxidspeicher-Einheit 12 zur Verfügung gestellt.The conversion of the carbon dioxide to methanol or formic acid means that no heat is released in a later release of carbon dioxide, which is carried out by catalytic cracking and not by combustion. In the two cases mentioned, the charge for the discharge of hydrogen in the discharge unit 26 required heat exclusively, so completely, on the metal carbonate formation in the carbon dioxide storage unit 12 made available.

In Tabelle 1 sind Wirkungsgrad sowie die eingesetzten Massen an LOHC-Trägermedium, CaO und dem Kohlenstoff-Träger zusammengefasst, die für eine Speicherung von 10 kWh Strom erforderlich sind. Tabelle 1: Methan Methanol Ameisensäure Wirkungsgrad 29,5% 38,5% 38,5% Masse LOHC 2,6 kg 1,3 kg 2,3 kg Masse CaO 336 g 1,2 kg 1,9 kg Masse C-Träger 96 g 0,7 kg 1,6 kg Table 1 summarizes the efficiency as well as the masses of LOHC carrier medium, CaO and the carbon carrier used, which are required for a storage of 10 kWh of electricity. Table 1: methane methanol formic acid efficiency 29.5% 38.5% 38.5% Mass LOHC 2.6 kg 1.3 kg 2.3 kg Mass CaO 336 g 1.2 kg 1.9 kg Mass C carrier 96 g 0.7 kg 1.6 kg

Die Freisetzung von Wärme durch Kontaktieren des Erdalkalimetalloxids mit Kohlendioxid erfolgt durch Einleiten von Kohlendioxid in ein Bett des Erdalkalioxids, wobei letzteres als Festbettschüttung, insbesondere in Form einer Wirbelschicht, eines Fließbetts oder eines Flugstroms vorliegen kann. Das bei diesem Schritt verwendete Kohlendioxid stammt zumindest teilweise aus der Freisetzungs-Einheit 10. Calciumcarbonat/Calciumoxid und Magnesiumcarbonat/Magnesiumoxid werden besonders bevorzugt in der Kohlendioxidspeicher-Einheit 12 verwendet. Es handelt sich um kostengünstige Materialien, die in nahezu unbegrenzter Menge verfügbar sind. Die Stoffe sind toxikologisch und ökotoxikologisch unbedenklich. Selbst eine Havarie des solaren Ofens, des Speichersystems oder eines möglicherweise verwendeten Transportsystems für die Speicherung und den Transport der Erdalkalicarbonat- und/oder Erdalkalioxid-Verbindungen stellen kein Umweltgefährdungspotenzial dar.The release of heat by contacting the Erdalkalimetalloxids with carbon dioxide by introducing carbon dioxide into a bed of alkaline earth metal oxide, the latter may be present as a fixed bed, in particular in the form of a fluidized bed, a fluidized bed or a flow stream. The carbon dioxide used in this step is at least partially derived from the release unit 10 , Calcium carbonate / calcium oxide and magnesium carbonate / magnesium oxide are particularly preferred in the carbon dioxide storage unit 12 used. These are low-cost materials that are available in almost unlimited quantities Are available. The substances are toxicologically and ecotoxicologically harmless. Even an accident of the solar furnace, the storage system or a possibly used transport system for the storage and transport of the alkaline earth carbonate and / or alkaline earth oxide compounds does not constitute a danger to the environment.

Gemäß einer nicht dargestellten Ausführungsform wird die hydrierte Kohlenstoffverbindung nicht ortsgebunden, insbesondere räumlich entfernt von der Wasserstoffspeicherungs-Vorrichtung 22 erzeugt. Das bedeutet, dass insbesondere die kohlendioxidbasierte Wasserstoffspeicher-Einheit 6 entfernt zu der Wasserstoffspeicherungs-Vorrichtung 22 angeordnet ist und die hydrierte Kohlenstoffverbindung mittels einer Versorgungsleitung oder einer anderen geeigneten Transportlogistik wie beispielsweise mittels Schifftransport, Bahntransport oder Lastkraftwagen zu dem Tank 8 transportiert wird. Besonders vorteilhaft ist es hinsichtlich der Kohlendioxidbilanz, wenn die von außerhalb der Anlage 1 dem Tank 8 zugeführte hydrierte Kohlenstoffverbindung unter Nutzung regenerativer Energie und/oder unter Nutzung nachwachsender Rohstoffe gebildet worden ist, wie beispielsweise Methan aus einer Biogas-Anlage und/oder aus einer Power-to-Gas-Anlage, Ameisensäure aus Biomasse, Ameisensäure und/oder Methanol durch Kohlendioxid-Hydrierung bzw. Kohlenstoffmonoxid-Hydrierung mit regenerativem Wasserstoff aus Solar- und/Windkraftanlagen oder Biodiesel.According to an embodiment, not shown, the hydrogenated carbon compound is not localized, in particular spatially removed from the hydrogen storage device 22 generated. This means that in particular the carbon dioxide-based hydrogen storage unit 6 removed to the hydrogen storage device 22 is arranged and the hydrogenated carbon compound by means of a supply line or other suitable transport logistics such as by ship transport, rail transport or trucks to the tank 8th is transported. It is particularly advantageous in terms of carbon dioxide balance, if the outside of the plant 1 the tank 8th supplied hydrogenated carbon compound has been formed using regenerative energy and / or using renewable resources, such as methane from a biogas plant and / or from a power-to-gas plant, formic acid from biomass, formic acid and / or methanol by carbon dioxide Hydrogenation or carbon monoxide hydrogenation with regenerative hydrogen from solar and / or wind power plants or biodiesel.

Die Freisetzungs-Einheit 10 ermöglicht, dass die aus dem Tank 8 zugeleitete hydrierte Kohlenstoffverbindung durch Spaltung in Kohlendioxid und Wasserstoff oder durch Oxidation in Kohlendioxid und Wasser zu überführen. In beiden Varianten wird das gebildete Kohlendioxid der Kohlendioxidspeicher-Einheit 12 zugeführt. Es ist auch möglich, das gebildete Kohlendioxid – zumindest teilweise – direkt an die Umgebung abzugeben. Gemäß dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Freisetzungs-Einheit 10 eine Einheit zur Oxidation der hydrierten Kohlenstoffverbindung, insbesondere eine Brennkammer zum Verbrennen von Methan. Insbesondere wird bei der Brennkammer die bei der Oxidation der hydrierten Kohlenstoffverbindung gebildete Verbrennungswärme zumindest teilweise genutzt, um die Freisetzung von Wasserstoff in der Entlade-Einheit 26 anzutreiben oder zu unterstützen. In diesem Fall sind alle hydrierten Kohlenstoffverbindungen, insbesondere Methan, Ameisensäure, Methanol, Ethanol oder Kohlenwasserstoffverbindungen unterschiedlicher Kettenlängen sowie Mischungen dieser Stoffe untereinander oder Mischungen der genannten Stoffe mit anderen hydrierten Kohlenstoffverbindungen geeignet.The release unit 10 allows that from the tank 8th supplied hydrogenated carbon compound by cleavage in carbon dioxide and hydrogen or by oxidation in carbon dioxide and water to convert. In both variants, the carbon dioxide formed is the carbon dioxide storage unit 12 fed. It is also possible to deliver the formed carbon dioxide - at least partially - directly to the environment. According to the embodiment shown, the release unit 10 a unit for the oxidation of the hydrogenated carbon compound, in particular a combustion chamber for burning methane. In particular, in the combustion chamber, the heat of combustion formed in the oxidation of the hydrogenated carbon compound is at least partially utilized to release hydrogen in the discharge unit 26 to drive or assist. In this case, all hydrogenated carbon compounds, in particular methane, formic acid, methanol, ethanol or hydrocarbon compounds of different chain lengths and mixtures of these substances with one another or mixtures of said substances with other hydrogenated carbon compounds are suitable.

Es ist alternativ möglich, die Freisetzungs-Einheit 10 als eine Einheit zur Spaltung der hydrierten Kohlenstoffverbindungen, insbesondere als katalytischen Reaktor auszuführen. In dem katalytischen Reaktor wird die hydrierte Kohlenstoffverbindung mit einem metallhaltigen Katalysator kontaktiert. Dabei wird Wasserstoff und Kohlendioxid durch Spaltung der Kohlenstoffverbindung erzeugt. Aufgrund der Freisetzung von Wasserstoff bei der katalytischen Spaltung der Kohlenstoffverbindung ist die Ausführung der Freisetzungs-Einheit 10 als katalytischer Reaktor besonders vorteilhaft. Bei der katalytischen Spaltung wird Wärme verbraucht. Die hierfür erforderliche Wärme kann beispielsweise direkt von der als Wärmespeicher ausgeführten Kohlendioxidspeicher-Einheit 12 zur Verfügung gestellt werden. Dazu kann eine zusätzliche Wärme-Leitung 40 direkt zwischen der Kohlendioxidspeicher-Einheit 12 und der Freisetzungs-Einheit 10 als Wärme-Leitung neben der Leitung 11 vorgesehen sein. Der so gebildete Wasserstoff wird der Wasserstoffoxidations-Einheit 32 zugeleitet. Als Katalysator zur Spaltung der hydrierten Kohlenstoffverbindung eigenen sich Elemente wie Palladium, Platin, Nickel, Eisen, Ruthenium, Iridium, Kobalt, Kupfer oder Zink. Die katalytische Spaltung erfolgt bei Temperaturen von 25°C bis 1000°C, insbesondere zwischen 40°C und 300°C. Bevorzugte Einsatzstoffe für die Spaltung der hydrierten Kohlenstoffverbindung in der Freisetzungs-Einheit 10 sind Methanol und/oder Ameisensäure.It is alternatively possible, the release unit 10 as a unit for splitting the hydrogenated carbon compounds, in particular as a catalytic reactor. In the catalytic reactor, the hydrogenated carbon compound is contacted with a metal-containing catalyst. In this case, hydrogen and carbon dioxide is generated by cleavage of the carbon compound. Due to the release of hydrogen in the catalytic cracking of the carbon compound is the execution of the release unit 10 particularly advantageous as a catalytic reactor. Heat is consumed in catalytic cracking. The heat required for this purpose, for example, directly from the designed as a heat storage carbon dioxide storage unit 12 to provide. This can be an extra heat pipe 40 directly between the carbon dioxide storage unit 12 and the release unit 10 as a heat pipe next to the pipe 11 be provided. The hydrogen thus formed becomes the hydrogen oxidation unit 32 fed. As a catalyst for cleaving the hydrogenated carbon compound, elements such as palladium, platinum, nickel, iron, ruthenium, iridium, cobalt, copper or zinc are suitable. The catalytic cleavage takes place at temperatures of 25 ° C to 1000 ° C, in particular between 40 ° C and 300 ° C. Preferred feedstocks for the cleavage of the hydrogenated carbon compound in the release unit 10 are methanol and / or formic acid.

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Claims (15)

Anlage zum Speichern von Energie umfassend a. eine Wasserstofferzeugungs-Einheit (17) zum Erzeugen von Wasserstoff, b. eine Wasserstoffspeicherungs-Vorrichtung (22) zum Speichern von Wasserstoff umfassend i. eine Belade-Einheit (21) zum Beladen eines Trägermediums mit dem in der Wasserstofferzeugungs-Einheit (17) erzeugten Wasserstoff und ii. eine Entlade-Einheit (26) zum Entladen des Wasserstoffs von dem beladenen Trägermedium, und c. eine Wärme-Vorrichtung (4) zum Erzeugen und Speichern von Wärme, wobei die Wärme-Vorrichtung (4) mit der Entlade-Einheit (26) zum Bereitstellen von Wärme verbunden ist.Plant for storing energy comprising a. a hydrogen generation unit ( 17 ) for generating hydrogen, b. a hydrogen storage device ( 22 ) for storing hydrogen comprising i. a loading unit ( 21 ) for loading a carrier medium with that in the hydrogen generation unit ( 17 ) generated hydrogen and ii. a discharge unit ( 26 ) for discharging the hydrogen from the loaded carrier medium, and c. a heat device ( 4 ) for generating and storing heat, wherein the heat device ( 4 ) with the unloading unit ( 26 ) is connected to provide heat. Anlage gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärme-Vorrichtung (4) eine thermochemische Kohlendioxidspeicher-Einheit (12) aufweist, wobei die thermochemische Kohlendioxidspeicher-Einheit (12) mindestens ein Erdalkalimetallcarbonat, insbesondere Magnesiumcarbonat, Calciumcarbonat und/oder Strontiumcarbonat, enthält.Plant according to claim 1, characterized in that the heat device ( 4 ) a thermochemical carbon dioxide storage unit ( 12 ), wherein the thermochemical carbon dioxide storage unit ( 12 ) contains at least one alkaline earth metal carbonate, in particular magnesium carbonate, calcium carbonate and / or strontium carbonate. Anlage gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kohlendioxidspeicher-Einheit (12) zur Abgabe von Wärme mit der Entlade-Einheit (26) mittels einer Wärmeleitung (30) direkt verbunden ist.Plant according to claim 2, characterized in that the carbon dioxide storage unit ( 12 ) for the delivery of heat with the discharge unit ( 26 ) by means of a heat conduction ( 30 ) is directly connected. Anlage gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärme-Vorrichtung (4) eine kohlendioxidbasierte Wasserstoffspeicher-Einheit (6) aufweist, die zur Aufnahme von Wasserstoff insbesondere mit der Wasserstofferzeugungs-Einheit (17) direkt verbunden ist.Plant according to one of the preceding claims, characterized in that the heat device ( 4 ) a carbon dioxide-based hydrogen storage unit ( 6 ) for receiving hydrogen, in particular with the hydrogen generation unit ( 17 ) is directly connected. Anlage gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die kohlendioxidbasierte Wasserstoffspeicher-Einheit eine Kohlendioxidhydrier-Einheit (6) ist.Plant according to claim 4, characterized in that the carbon dioxide-based hydrogen storage unit comprises a carbon dioxide hydrogenation unit ( 6 ). Anlage gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärme-Vorrichtung (4) eine Freisetzungs-Einheit (10) zum Freisetzen von gespeichertem Wasserstoff aufweist, wobei die Freisetzungs-Einheit (10) zum Bereitstellen des beim Freisetzen des Wasserstoffs entstehenden Kohlendioxids mit der Kohlendioxidspeicher-Einheit (12) verbunden ist, wobei die Freisetzungs-Einheit (10) insbesondere als katalytischer Reaktor ausgeführt ist.Plant according to one of the preceding claims, characterized in that the heat device ( 4 ) a release unit ( 10 ) for releasing stored hydrogen, wherein the release unit ( 10 ) for providing the carbon dioxide resulting from the liberation of the hydrogen with the carbon dioxide storage unit ( 12 ), the release unit ( 10 ) is designed in particular as a catalytic reactor. Anlage gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärme-Vorrichtung (4) als Kreislauf-System ausgeführt ist, das insbesondere die Kohlendioxidspeicher-Einheit (12), die Kohlendioxidhydrier-Einheit (6), die Freisetzungs-Einheit (10) und einen Tank (8) für eine hydrierte Kohlenstoffverbindung als Komponenten des Kreislauf-Systems aufweist, wobei die Komponenten (6, 8, 10, 12) des Kreislauf-Systems über Leitungen (7, 9, 11, 13) miteinander verbunden sind.Plant according to one of the preceding claims, characterized in that the heat device ( 4 ) is designed as a circulatory system, in particular the carbon dioxide storage unit ( 12 ), the carbon dioxide hydrogenation unit ( 6 ), the release unit ( 10 ) and a tank ( 8th ) for a hydrogenated carbon compound as components of the cycle system, wherein the components ( 6 . 8th . 10 . 12 ) of the circulatory system via lines ( 7 . 9 . 11 . 13 ) are interconnected. Anlage gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Wasserstoffoxidations-Einheit (32) zur Erzeugung von elektrischem Strom, wobei die Wasserstoffoxidations-Einheit (32) insbesondere zur Einspeisung des elektrischen Stroms mit einem Stromnetz (37) verbunden ist.Plant according to one of the preceding claims, characterized by a hydrogen oxidation unit ( 32 ) for generating electric power, wherein the hydrogen oxidation unit ( 32 ) in particular for feeding the electric current with a power grid ( 37 ) connected is. Anlage gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Entlade-Einheit (26) zur Förderung von entladenem Trägermedium mit der Belade-Einheit (21) verbunden ist, wobei insbesondere eine Trägermediumzwischenspeicherungs-Einheit (27) zum Speichern des entladenen Trägermediums zwischen der Entlade-Einheit (26) und der Belade-Einheit (21) angeordnet ist und wobei insbesondere eine Trägermediumspeicherungs-Einheit (25) zum Speichern des beladenen Trägermediums zwischen der Belade-Einheit (21) und der Entlade-Einheit (26) angeordnet ist, und wobei insbesondere die Trägermediumspeicherungs-Einheit (25) einen Tank und insbesondere mindestens eine Tankleitung zum Verbinden mit einem externen Leitungssystem aufweist.Installation according to one of the preceding claims, characterized in that the unloading unit ( 26 ) for conveying unloaded carrier medium with the loading unit ( 21 ), in particular a carrier medium buffer unit ( 27 ) for storing the discharged carrier medium between the unloading unit ( 26 ) and the loading unit ( 21 ) and in particular a carrier medium storage unit ( 25 ) for storing the loaded carrier medium between the loading unit ( 21 ) and the unloading unit ( 26 ), and in particular the carrier medium storage unit ( 25 ) has a tank and in particular at least one tank line for connection to an external line system. Anlage gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Belade-Einheit (21) der Wasserstoff an das Trägermedium gebunden wird, insbesondere chemisch.Installation according to one of the preceding claims, characterized in that in the loading unit ( 21 ) the hydrogen is bound to the carrier medium, in particular chemically. Anlage gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Regelungs-Einheit (38), die mit der Wärme-Vorrichtung (4), insbesondere mit der Kohlendioxidspeicher-Einheit (12), mit einer Wasserstoffspeicher-Einheit (6) und mit einer Freisetzungs-Einheit (10), mit der Entlade-Einheit (26), mit der einer Stromerzeugungs-Einheit (2) und/oder mit einer Wasserstofferzeugungs-Einheit (17) in bidirektionaler Signalverbindung steht.Installation according to one of the preceding claims, characterized by a control unit ( 38 ), with the heat device ( 4 ), in particular with the carbon dioxide storage unit ( 12 ), with a hydrogen storage unit ( 6 ) and with a release unit ( 10 ), with the unloading unit ( 26 ), with a power generating unit ( 2 ) and / or with a hydrogen generation unit ( 17 ) is in bidirectional signal connection. Verfahren zum Energiespeichern umfassend die Verfahrensschritte – Erzeugen von Wasserstoff mittels einer Wasserstofferzeugungs-Einheit (17), – Beladen eines Trägermediums mit dem in der Wasserstofferzeugungs-Einheit (17) erzeugten Wasserstoff mittels einer Belade-Einheit (21), – Speichern des beladenen Trägermediums mittels einer Trägermediumspeicherungs-Einheit (25), – Erzeugen und Speichern von Wärme mittels einer Wärme-Vorrichtung (4), – Entladen des Wasserstoffs von dem beladenen Trägermedium mittels einer Entlade-Einheit (26), – Bereitstellen von Wärme mittels der Wärme-Vorrichtung (4) in der Entlade-Einheit (26), wobei die Wärme für das Entladen des Wasserstoffs in der Entlade-Einheit (26) erforderlich ist. Method for energy storage comprising the method steps - generating hydrogen by means of a hydrogen generation unit ( 17 ), - Loading a carrier medium with the in the hydrogen production unit ( 17 ) generated by means of a loading unit ( 21 ), - storing the loaded carrier medium by means of a carrier medium storage unit ( 25 ), - generating and storing heat by means of a heat device ( 4 ), - discharging the hydrogen from the loaded carrier medium by means of a discharge unit ( 26 ), - providing heat by means of the heat device ( 4 ) in the unloading unit ( 26 ), wherein the heat for the discharge of the hydrogen in the discharge unit ( 26 ) is required. Verfahren gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Erzeugen und Speichern von Wärme während eines energiereichen Zeitraums erfolgen, wobei Wärme durch Entleeren einer Kohlendioxidspeicher-Einheit (12), insbesondere durch Bilden eines Metalloxids aus einem Metallcarbonat, aufgenommen und gespeichert wird.A method according to claim 12, characterized in that the generation and storage of heat during a high-energy period, wherein heat by emptying a carbon dioxide storage unit ( 12 ), in particular by forming a metal oxide from a metal carbonate, is recorded and stored. Verfahren gemäß Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass während eines energiearmen Zeitraums Wärme durch Befüllen einer Kohlendioxidspeicher-Einheit (12), insbesondere durch Bilden eines Metallkarbonats aus einem Metalloxid, freigesetzt und abgegeben wird.A method according to claim 12 or 13, characterized in that during a low energy period heat by filling a carbon dioxide storage unit ( 12 ), in particular by forming a metal carbonate from a metal oxide, released and discharged. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 12 bis 14, gekennzeichnet durch ein geregeltes Durchführen des Verfahrens mittels einer Regelungs-Einheit (38) derart, dass die für das Entladen des Wasserstoffs erforderliche Wärme automatisiert und bedarfsangepasst bereitgestellt wird.Method according to one of claims 12 to 14, characterized by a controlled implementation of the method by means of a control unit ( 38 ) such that the heat required for discharging the hydrogen is provided in an automated and demand-adapted manner.
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