DE102015008145A1

DE102015008145A1 - Process for avoiding carbon dioxide in natural gas-fired heating systems with heat pump

Info

Publication number: DE102015008145A1
Application number: DE102015008145.4A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2015-06-24
Filing date: 2015-06-24
Publication date: 2017-01-12

Abstract

Heizungsanlage, welche die Kohlendioxid-Emission vermeidet, indem Kohlendioxid in einer Wärmepumpe kondensiert und von den anderen Rauchgasen abgetrennt wird. Anschliessend wird Kohlendioxid mit Wasserstoff, welcher durch Elektrolyse aus Wind- oder Sonnenstrom in Methan umgewandelt und in das Gasnetz zurückgeleitet.Heating system, which avoids the carbon dioxide emission by condensing carbon dioxide in a heat pump and separated from the other flue gases. Subsequently, carbon dioxide with hydrogen, which is converted by electrolysis of wind or solar power in methane and returned to the gas network.

Description

Die von der Natur gesteuerten, zwangsweise anfallenden Überschüsse an Wind- und Solarstrom, verbunden mit ebenso zahlreich auftretenden Versorgungslöchern werden zum größten Problem auf dem Weg zur Energiewende. Dabei zeigt sich die Natur der Elektrotechnik gegenüber als unbezähmbar.The nature-driven, forcibly surplus wind and solar power, combined with just as numerous supply holes are the biggest problem on the way to the energy transition. At the same time, the nature of electrical engineering shows itself to be irrepressible.

Eine Möglichkeit zur Nutzung der überschüssigen elektrischen Energie liegt in ihrer Umwandlung in Wasserstoff durch Wasserelektrolyse. Der Wasserstoff kann dann als brennbares Gas in Gaskraftwerken rückverstromt werden. Auch beschäftigen sich mehrere Projekte damit, aus Rauchgasen oder aus Biogas abgetrenntes Kohlendioxid mit Wasserstoff aus der Wasserelektrolyse zu hydrieren und so das Methan zurückzubauen.One way to use the excess electrical energy is their conversion into hydrogen by electrolysis of water. The hydrogen can then be reconverted as a combustible gas in gas power plants. Several projects are also involved in hydrogenating hydrogen gas from flue gases or biogas using hydrogen from water electrolysis, thereby reducing methane production.

Die Wasserelektrolyse ist ein altbekanntes Verfahren zur Zerlegung von Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff. Wichtig ist dabei, dass das verwendete Speisewasser rückstandfrei zerlegt werden kann, d. h. völlig satzfrei ist. Prinzipiell kommt hier nur hochgereinigtes (destilliertes) Wasser in Betracht.Water electrolysis is a well-known process for the decomposition of water into hydrogen and oxygen. It is important that the feed water used can be disassembled without residue, d. H. is completely set-free. In principle, only highly purified (distilled) water is considered here.

Es ist heute üblich, das Speisewasser für die Wasserelektrolyse aus lokal verfügbarem Brauchwasser durch Umkehrosmose zu gewinnen. Bei den meisten Wasserqualitäten ist aufgrund des Mineralgehaltes eine mehrfache Behandlung notwendig. Angesichts des großen Wasserbedarfes bei der Elektrolyse (ca. 200 l Wasser je MW eingeleiteter elektrischer Energie) ist die Beschaffung und Reinigung des Speisewassers ein bedeutender Kostenfaktor bei der Wasserelektrolyse.It is common today to win the feed water for the electrolysis of water from locally available service water by reverse osmosis. For most water qualities, a multiple treatment is necessary due to the mineral content. Given the large amount of water required for electrolysis (about 200 liters of water per MW of electrical energy introduced), the procurement and purification of feedwater is a significant cost factor in water electrolysis.

Es wurde nun festgestellt, dass wässrige Kondensate aus Verbrennungsgasen von Wasserstoff und Kohlenwasserstoffen, da sie ähnlich wie destilliertes Wasser durch Kondensation von Wasserdampf erhalten werden, als Speisewasser für die Elektrolyse grundsätzlich geeignet sind.It has now been found that aqueous condensates of combustion gases of hydrogen and hydrocarbons, since they are obtained similar to distilled water by condensation of water vapor, are basically suitable as feed water for electrolysis.

Zwar ist bei der Gewinnung, beim Sammeln, beim Transport und bei der Lagerung von solchem Kondenswasser darauf zu achten, dass Verunreinigungen, auch in Spuren, vor der Verwendung beseitigt werden. Da derartige Kondensate bisher eher als Abwässer behandelt und entsogt wurden ist Nachreinigung und Kontrolle erforderlich. Grundsätzlich ist aber die Aufbereitung von wässrigen Kondensaten, da gelöste Verunreinigungen wie Salze oder Säuren nur in Spuren vorhanden sind, für die Wasserelektrolyse wesentlich einfacher als die Aufbereitung von üblichem Brauchwasser.While collecting, transporting, and storing such condensed water, it is important to ensure that contaminants, even in traces, are removed before use. Since such condensates were previously treated rather than wastewater and Entsogt post-purification and control is required. Basically, however, the treatment of aqueous condensates, since dissolved impurities such as salts or acids are present only in traces, much easier for the electrolysis of water than the treatment of common hot water.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit die Kondensation von Wasserdampf aus den Brandgasen der Verbrennung von Wasserstoff und/oder Wasserstoffverbindungen und der Einsatz des erhaltenen Kondenswassers als Speisewasser für die Wasserelektrolyse.The present invention thus relates to the condensation of water vapor from the combustion gases of the combustion of hydrogen and / or hydrogen compounds and the use of the resulting condensate as feed water for the electrolysis of water.

Besonders geeignet sind die Kondensate, die bei der Verbrennung von Erdgas in Brennwertheizungen oder in Gaskraftwerken mit Kondensation erhalten werden. Bei der Verbrennung von Methan, dem Hauptbestandteil des Erdgases bilden sich aus einem Mol Methan 2 Mol Wasser und ein Mol Kohlendioxid. Je Kubikmeter Methan (Erdgas) sind dies ca. 1.8 l Wasser, die z. B. in Brennwertheizungen als Kondensat aufgefangen werden können. Das Kondenswasser aus Brennwertheizungen ist salzfrei, jedoch leicht sauer, verursacht durch gelöste Kohlensäure und Säuren aus den Oxidationsprodukten des Schwefels, welcher in Spuren im Erdgas enthaften ist. Gleiches gilt für das Kondenswasser aus Gaskraftwerken. Die Kohlensäure kann man austreiben und die schweflige Säure z. B. durch Anionenaustauscher entfernen.Particularly suitable are the condensates obtained in the combustion of natural gas in condensing boilers or gas power plants with condensation. During the combustion of methane, the main constituent of the natural gas, one mole of methane forms 2 moles of water and one mole of carbon dioxide. Per cubic meter of methane (natural gas), this is about 1.8 liters of water, the z. B. in condensing boilers can be collected as condensate. Condensed water from condensing boilers is salt-free, but slightly acidic, caused by dissolved carbon dioxide and acids from the oxidation products of sulfur, which is contained in traces in natural gas. The same applies to the condensation from gas power plants. The carbonic acid can be driven out and the sulfuric acid z. B. remove by anion exchange.

Bei Brennwertheizungen mit einer Leistung von ab 60 KW/h darf, je nach kommunalen Richtlinien, das Kondensat erst nach Neutralisation in das Abwasser geleitet werden. Es dürfte daher auch im Interesse von Betreibern solcher Brennwertheizungen liegen, das Kondensat zu sammeln und als Speisewasser für die Elektrolyse abzugeben. Bei 60 KW entstehen 51 Wasser pro Stunde.For condensing boilers with a capacity of more than 60 KW / h, depending on local regulations, the condensate may only be discharged into the wastewater after neutralization. It would therefore also be in the interest of operators of such Brennwertheizungen to collect the condensate and deliver it as feed water for electrolysis. At 60 KW 51 water per hour.

Ein bevorzugter Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher das Sammeln und der Einsatz von Kondenswasser aus Brennwertheizungen und Gaskraftwerken mit Kondensation als Speisewasser für die Wasserelektrolyse, wobei Spuren von Säuren vorzugsweise durch Anionenaustauscher entfernt werden.A preferred object of the present invention is therefore the collection and use of condensed water from condensing boilers and gas power plants with condensation as feed water for the electrolysis of water, wherein traces of acids are preferably removed by anion exchangers.

Natürlich kann in einer Brennwertheizung oder in einem Gaskraftwerk mit Kondensation auch Wasserstoff verbrannt werden. Dann kann Wasser als Verbrennungsprodukt nach Kondensation direkt der Elektrolyse zugeführt werden. Dies gilt auch für Wasserstoff enthaltende Gasmischungen wie das aus der Kohlevergasung hervorgehende Synthesegas, das eine äqimolare Mischung aus Wasserstoff und Kohlenmonoxid ist.Of course, in a condensing heating or in a gas power plant with condensation and hydrogen can be burned. Then water can be supplied as combustion product after condensation directly to the electrolysis. This also applies to hydrogen-containing gas mixtures such as the synthesis gas resulting from coal gasification, which is an equimolar mixture of hydrogen and carbon monoxide.

Durch die Kopplung der Wasserelektrolyse mit einem Gaskraftwerk ergeben sich neben der Verfügbarkeit von salzfreiem Kondenswasser noch andere Synergismen. So kann die Elektrolyse zusammen mit dem Gaskraftwerk über den gleichen Transformator an das Hochspannungsnetz angeschlossen werden. Dabei wird für die Elektrolyse z. B. überschüssige Energie aus dem Hochspannungsnetz entnommen, heruntergespannt und in Wasserstoff umgewandelt, der über den Gasanschluss des Gaskraftwerkes in das Erdgasnetz eingespeist, mit dem Erdgas transportiert, gelagert und verbrannt werden. Dabei könnte die Eingangsspannung des Elektrolysegerätes der niedrigsten Ausgangsspannung des Transformators angepasst werden. Der ankommende Strom müsste dann für die Elektrolyse nur noch gleichgerichtet werden. By coupling water electrolysis with a gas-fired power plant, there are other synergies besides the availability of salt-free condensed water. Thus, the electrolysis can be connected together with the gas power plant via the same transformer to the high-voltage network. It is for the electrolysis z. B. excess energy taken from the high-voltage network, down-tensioned and converted into hydrogen, which is fed via the gas connection of the gas power plant in the natural gas network, transported with the natural gas, stored and burned. In this case, the input voltage of the electrolyzer could be adapted to the lowest output voltage of the transformer. The incoming electricity would then only have to be rectified for the electrolysis.

Nach dem Einleiten von Wasserstoff in Erdgas entsteht ein fluktuierendes Gasgemisch mit schwankendem Wasserstoffgehalt und es muss an der Verbrauchsstelle der Wasserstoffgehalt bestimmt und die Gasdosierung auf diesen Wasserstoffgehalt abgestimmt werden. Erdgas (Methan) hat nämlich bezogen auf das Gasvolumen im Vergleich zu Wasserstoff die achtfache Dichte, den dreifachen Brennwert und den vierfachen Sauerstoffverbrauch.After the introduction of hydrogen into natural gas, a fluctuating gas mixture with fluctuating hydrogen content is formed and the hydrogen content must be determined at the point of use and the gas dosage adjusted to this hydrogen content. Natural gas (methane) has eight times the density, three times the calorific value and four times the oxygen consumption in relation to the gas volume compared to hydrogen.

Bei der Kopplung arbeiten Gaskraftwerk und Elektrolyse im Wechsel. Während die Elektrolyse zur Verwendung überschüssiger elektrischer Energie im Netz eingesetzt wird, dient das Gaskraftwerk der Überbrückung von Versorgungslöchern. Gas, welches das Gaskraftwerk in dieser ersten Betriebsphase verbraucht, wird durch die Elektrolyse in der anschließenden zweiten Betriebsphase als Wasserstoff neu gebildet und in das Gasnetz zurückgeleitet. Das in der ersten Betriebsphase gesammelte und gereinigte Kondenswasser ist der Speicher für die Wasserelektrolyse und das Gasnetz ist der Speicher für das Gaskraftwerk. Gaskraftwerk und Wasserelektrolyse bilden ein Speicherkraftwerk.In the coupling, gas power plant and electrolysis work alternately. While the electrolysis is used to use excess electrical energy in the network, the gas-fired power plant serves to bridge supply holes. Gas, which consumes the gas power plant in this first phase of operation, is newly formed by the electrolysis in the subsequent second phase of operation as hydrogen and fed back into the gas network. The condensed water collected and cleaned in the first phase of operation is the storage tank for the water electrolysis and the gas network is the storage tank for the gas power plant. Gas power plant and water electrolysis form a storage power plant.

Der erfindungsgemäß gewonnene Wasserstoff kann auch, anstatt mit Erdgas vermischt in Verkehr gebracht zu werden, zur Hydrierung von Kohlenmonoxid oder Kohlendioxid zu Methan verwendet werden. Bei dem Rückbau von Methan aus Kohlendioxid mittels Hydrierung durch Wasserstoff bilden sich aus dem Kohlendioxid neben Methan 2 Mol Wasser, welches ebenfalls als Kondensat abgetrennt werden kann. Hieraus ergibt sich die Möglichkeit, in einem „chemischen Speicherkraftwerk” das Methan aus seinen beiden Verbrennungsprodukten Kohlendioxid und Wasser gemäß folgender Reaktionsgleichungen quantitativ zu rekonstruieren (im folgenden Text Rk. 1. bis Rk. 3. genannt): 1. Verbrennung von Methan (Gaskraftwerk) CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O 2. Wasserelektrolyse 4H2O = 4H2 + 2O2 3. Rekonstruktion (Hydrierung) von Methan CO2 + 4H2 = CH4 + 2H2O The hydrogen obtained according to the present invention may also be used to hydrogenate carbon monoxide or carbon dioxide to methane instead of being mixed with natural gas. In the decommissioning of methane from carbon dioxide by hydrogenation by hydrogen form from the carbon dioxide in addition to methane 2 moles of water, which can also be separated as condensate. This gives rise to the possibility of quantitatively reconstructing the methane from its two products of combustion, carbon dioxide and water, in a "chemical storage power plant" in accordance with the following reaction equations (referred to hereinafter as Rk.sup.1 to Rk.sup.3): 1. Combustion of methane (gas power plant) CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O 2. Water electrolysis 4H2O = 4H2 + 2O2 3. Reconstruction (hydrogenation) of methane CO2 + 4H2 = CH4 + 2H2O

Man erkennt, dass in Reaktion (Rk.) 1. und 3. jeweils 2 Mol Wasser (H2O) entstehen, welche die in der Gesamtbilanz erforderlichen 4 Mol Wasser in Reaktion 2 ergeben, die man für die 4 Mol Wasserstoff zur Rekonstruktion von Methan in Reaktion 3 benötigt. Das ebenfalls als salzfreies Kondensat anfallende Wasser aus Reaktion 3. wird bei der Wasserelektrolyse in Rk. 2. mitverwendet. Erfindungsgemäß kann das Wasser genau in der richtigen Menge gewonnen werden.It can be seen that in Reaction (Rk.) 1. and 3. In each case 2 moles of water (H2O) arise, which give the required in the total balance 4 moles of water in reaction 2, which is used for the 4 moles of hydrogen for the reconstruction of methane in Reaction 3 needed. The water from reaction 3, also obtained as salt-free condensate, is also used in the electrolysis of water in Rk. According to the invention, the water can be obtained exactly in the right amount.

Ein solches chemisches Speicherkraftwerk besteht aus einem Gaskraftwerk (Reaktion = Rk. 1.), einem Speicher für Kohlendioxid sowie einem Speicher für das Kondenswasser, einer Wasserelektrolyse (Rk. 2.) und einer Anlage zur Hydrierung von Kohlendioxid (Rk. 3.).Such a chemical storage power plant consists of a gas power plant (reaction = Rk 1.), a storage tank for carbon dioxide and a storage tank for condensed water, a water electrolysis (Rk 2.) and a plant for the hydrogenation of carbon dioxide (Rk 3.).

Die Speicherung überschüssiger elektrischer Energie und die Deckung von Versorgungslöchern oder Bedarfsspitzen findet erfindungsgemäß in zwei aufeinanderfolgenden Betriebsphasen statt:
In der ersten Betriebsphase (Rk. 1.) wird aus dem Gasnetz Erdgas entnommen und im Gaskraftwerk verstromt. Die in das Stromnetz eingeleitete Energie kann Versorgungslöcher decken. Die entstandenen 2 Mol Wasser werden kondensiert, neutralisiert und gespeichert. Anschließend wird das Kohlendioxid (1 Mol) aus den Rauchgasen getrennt und gespeichert.The storage of excess electrical energy and the coverage of supply holes or demand peaks takes place according to the invention in two successive operating phases:
In the first operating phase (Rk 1.), natural gas is taken from the gas network and converted into electricity in the gas-fired power plant. The energy introduced into the grid can cover supply holes. The resulting 2 moles of water are condensed, neutralized and stored. Subsequently, the carbon dioxide (1 mole) is separated from the flue gases and stored.

In der zweiten Betriebsphase wird das gespeicherte Wasser, vereint mit den 2 Mol Wasser aus Rk. 3. (aus einem vorangegangenen Zyklus) nach Rk. 2. durch Elektrolyse mit überschüssiger elektrischer Energie in Sauerstoff und Wasserstoff zerlegt und der Wasserstoff hydriert gemäß Rk. 3 das Kohlendioxid. Methan wird gebildet und nach Trocknung, d. h. nach Kondensation und Abtrennung der 2 Mol Wasser (Rk. 3.), in das Erdgasnetz eingeleitet.In the second phase of operation, the stored water, combined with the 2 moles of water from Rk. 3. (from a previous cycle) according to Rk. 2. decomposed by electrolysis with excess electrical energy into oxygen and hydrogen and the hydrogen hydrogenated according to Rk the carbon dioxide. Methane is formed and after drying, d. H. After condensation and separation of the 2 moles of water (Rk 3.), introduced into the natural gas network.

Die Reaktionen 1. bis 3. bilden einen geschlossenen chemischen Kreislauf. Das in Rk. 1 verbrannte Erdgas wird in Rk. 3. vollständig als Methan zurückgebildet und in das Gasnetz zurückgeleitet. Kohlendioxid wird nicht freigesetzt. Wasser bildet sich immer von Neuem in der richtigen Menge. Reactions 1 to 3 form a closed chemical cycle. The natural gas burnt in Rk. 1 is completely reformed as methane in Rk. 3. and returned to the gas network. Carbon dioxide is not released. Water is always in the right amount again.

Auch der in Rk. 2. gebildete Sauerstoff kann in den Kreislauf einbezogen werden und in Rk. 1. die Verbrennungsluft ersetzen. Der Vorteil dabei ist, dass in Abwesenheit von Luftstickstoff keine Stickoxide gebildet werden. Stickoxide sind weitaus klimaschädlicher als Kohlendioxid. Zur Kontrolle der dann erhöhten Brennertemperatur kann Wasser, z. B. aus den Kondensaten, beim Brennvorgang zugesetzt werden. Sowohl das Wasser als auch die Verdampfungswärme können dann bei der Kondensation zurückgewonnen werden. Natürlich kann hier auch Frischwasser zugesetzt werden, nach dessen Kondensation zusätzliches Speisewasser gewonnen werden kann. Der Sauerstoff aus der zweiten Betriebsphase muss dann für die erste Betriebsphase des nachfolgenden Zyklus gespeichert werden.The oxygen formed in Rk. 2 can also be included in the cycle and in Rk. 1 the combustion air can be replaced. The advantage here is that no nitrogen oxides are formed in the absence of atmospheric nitrogen. Nitrogen oxides are far more climate-damaging than carbon dioxide. To control the then increased burner temperature water, z. B. from the condensates, are added during the firing process. Both the water and the heat of vaporization can then be recovered in the condensation. Of course, fresh water can be added here, after the condensation of additional feed water can be obtained. The oxygen from the second phase of operation must then be stored for the first phase of operation of the subsequent cycle.

Ein weiteres chemisches Speicherkraftwerk birgt Rk. 2., indem man sie wechselweise von links nach rechts oder von rechts nach links ablaufen lässt. Lässt man sie nach links ablaufen, so wird in der ersten Betriebsphase Wasserstoff verstromt und das gebildete Wasser gespeichert, welches dann in der zweiten Betriebsphase in der Wasserelektrolyse wieder in Wasserstoff und Sauerstoff zerlegt wird. Wegen der höheren Energiedichte von Wasserstoff im Vergleich zu Methan ist bei seiner Verbrennung Wasser (Kondensat) beizufügen. Wasser und Verdampfungsenergie könne dann bei der Kondensation der Brandgase zurückgewonnen werden.Another chemical storage power plant is Rk. 2., by running them alternately from left to right or from right to left. Letting it drain to the left, so in the first phase of operation, hydrogen is converted into electricity and the water formed is stored, which is then decomposed into hydrogen and oxygen in the second phase of operation in the electrolysis of water. Due to the higher energy density of hydrogen compared to methane, water (condensate) must be added when burning it. Water and evaporation energy can then be recovered in the condensation of the combustion gases.

Bei der Verbrennung von Wasserstoff in Anwesenheit von Stickstoff (Verbrennungsluft!) wird die Bildung von Stickoxiden besonders begünstigt und deshalb ist gerade hier die Verbrennung mit dem ohnehin in der passenden Menge vorhandenen Sauerstoff vorzuziehen. Allerdings muss dann nach der Wasserelektrolyse sowohl der Wasserstoff, als auch der Sauerstoff gespeichert werden. Dies ist vor Allem beim Wasserstoff wegen des zu beherrschenden großen Gasvolumens und des tiefen Siedepunktes problematisch. In Betracht zu ziehen ist hier eine Speicherung des Wasserstoffes in Erdgaslagern, entweder zusammen mit dem Erdgas (mit anschließender Trennung) oder nach dessen Verdrängung.The combustion of hydrogen in the presence of nitrogen (combustion air!), The formation of nitrogen oxides is particularly favored and therefore just here the combustion with the already present in the appropriate amount of oxygen is preferable. However, then after the electrolysis of water, both the hydrogen, and the oxygen must be stored. This is especially problematic for hydrogen because of the large gas volume to be controlled and the low boiling point. Consideration here is a storage of hydrogen in natural gas storage, either together with the natural gas (with subsequent separation) or after its replacement.

Zusammengefasst werden durch das bei der Verbrennung von Erdgas (oder Wasserstoff) gesammelte und gespeicherte Kondenswasser drei verschiedene Typen von Speicherkraftwerken ermöglicht:

1. Das Speicherkraftwerk besteht aus einem Gaskraftwerk und der Wasserelektrolyse. Der hergestellte Wasserstoff wird in das Gasnetz eingeleitet, breitet sich im Gasnetz aus und wird anteilmäßig bei Bedarf vom Gaskraftwerk rückverstromt. Bezogen auf die Rückverstromung liegt der Wirkungsgrad mit geschätzten 60% beim Gaskraftwerk und 80% beider Wasserelektrolyse in Summa bei etwa 50%. Weil nur Wasser gespeichert werden muss ist es die technisch einfachste Möglichkeit und durch die direkte Verwertung des Wasserstoffes auch die effizienteste. Laut geltender Norm dürfen bis zu 5% (geplant sind 10%) Wasserstoff in das Erdgas eingeleitet werden. Bei größeren Anteilen an Wasserstoff, insbesondere wenn es sich um fluktuierende Mischungen handelt, sind, wie bereits beschrieben, Vorkehrungen an der Verbrauchsstelle treffen.
2. Der unter 1. erhaltene Wasserstoff wird in einem „chemischen Speicherkraftwerk” mit Kohlendioxid zu Methan umgesetzt und das Methan wird in das Gasnetz eingespeist. Dies bedeutet gegenüber 1. nicht nur den zusätzlichen Verfahrensschritt der Hydrierung, sondern es muss auch Kohlendioxid unter Druck gespeichert werden. Beides ist mit Kosten verbunden und der Wirkungsgrad dürfte sich um geschätzte 10% verringern. Der enorme Vorteil dieser Technik liegt jedoch darin, dass das erhaltene Methan ohne Einschränkungen in das Gasnetz eingeleitet und verbraucht werden kann. Außerdem wird das im Gaskraftwerk verbrannte Erdgas quantitativ aus dem Kohlendioxid der Verbrennung zusammen mit dem Kondenswasser rekonstruiert und in das Gasnetz zurückgeleitet. Die Gesamtanlage arbeitet emissionsfrei.
3. Speicherkraftwerk wie 1. Im Gaskraftwerk wird ausschließlich der Wasserstoff verbrannt, der aus der Elektrolyse des Kondenswassers aus seinen Verbrennungsgasen gewonnen und zurückgeführt wird. Dies setzt einen Wasserstoffspeicher mit enormem Volumen voraus. Denkbar ist eine solche Anlage, die isoliert betrachtet das einfachste der hier beschriebenen Speicherkraftwerke ist, in Reichweite eines Erdgaslagers, in das Wasserstoff „umgefüllt” wurde.

In summary, the condensed water collected and stored during the combustion of natural gas (or hydrogen) enables three different types of storage power plants:

1. The storage power plant consists of a gas power plant and water electrolysis. The hydrogen produced is introduced into the gas network, spreads in the gas network and is proportionately back-flowed as required by the gas-fired power plant. In terms of reconversion, the efficiency is estimated to be around 60% for the gas-fired power plant and 80% for both water electrolysis at around 50%. Because only water has to be stored, it is the technically simplest option and also the most efficient by the direct use of hydrogen. According to current standards, up to 5% (planned to be 10%) of hydrogen may be discharged into the natural gas. For larger amounts of hydrogen, especially when it comes to fluctuating mixtures, as already described, take precautions at the point of consumption.
2. The hydrogen obtained under 1. is converted in a "chemical storage power plant" with carbon dioxide to methane and the methane is fed into the gas network. Compared to 1. this not only means the additional process step of the hydrogenation, but also carbon dioxide has to be stored under pressure. Both are costly and the efficiency is expected to decrease by an estimated 10%. The enormous advantage of this technique, however, lies in the fact that the methane obtained can be introduced and consumed without restrictions in the gas network. In addition, the natural gas burned in the gas power plant is quantitatively reconstructed from the carbon dioxide of the combustion together with the condensed water and returned to the gas network. The entire system works emission-free.
3. Storage power plant as 1. In the gas power plant only the hydrogen is burned, which is recovered from the electrolysis of condensed water from its combustion gases and recycled. This requires a hydrogen storage with enormous volume. Conceivable is such a system, which is isolated considered the simplest of the storage power plants described here, within reach of a natural gas storage, in which hydrogen was "transferred".

Das Verfahren eignet sich auch dazu, eine Heizungsanlage, vorzugsweise eine Brennwertheizung, mit Erdgas unter Vermeidung der Freisetzung von Kohlendioxid zu betreiben.The method is also suitable for operating a heating system, preferably a condensing heating, with natural gas while avoiding the release of carbon dioxide.

Dabei wird in einer Brennwertheizung nach Kondensation und Abtrennung des Reaktionswassers das verbleibende Rauchgasgemisch, das überwiegend aus Kohlendioxid und aus der Verbrennungsluft stammendem Stickstoff besteht, komprimiert und so das Kohlendioxid druckverflüssigt und als Flüssigkeit vom in der Gasphase verbleibenden Stickstoff getrennt.In this case, in a condensing heating after condensation and separation of the water of reaction, the remaining flue gas mixture, mainly from carbon dioxide and from the combustion air nitrogen, compressed and so the carbon dioxide liquefied and separated as a liquid from remaining in the gas phase nitrogen.

Hierbei kann mit Vorteil das durch Komression erwärmte Gasgemisch, bestehend aus Kohlendioxid und Stickstoff den Kreislauf vorzugsweise einer Niedrigtemperatur-Heizung abgekühlt werden. Man erhält eine Brennwertheizung mit nachgeschalteter (Einweg-)Wärmepumpe. Kohlendioxid ist bereits ein bewährtes Kältemittel für KFZ-Klimaanlagen und ist auch als Fluid für Wärmepumpen geeignet.In this case, the gas mixture heated by compression, consisting of carbon dioxide and nitrogen, can advantageously be used to cool the circuit, preferably a low-temperature heater. This gives a condensing heating with downstream (one-way) heat pump. Carbon dioxide is already a proven refrigerant for automotive air conditioning systems and is also suitable as a fluid for heat pumps.

Das Kohlendioxid wird in einer Falle aufgefangen und über ein Ventil abgezogen. Die Falle kann durch die Entspannungskälte bei der darauffolgenden Freisetzung bzw. Entspannung des Stickstoffes gekühlt werden (Molverhältnis CO2 zu N2 etwa 1:8).The carbon dioxide is collected in a trap and withdrawn via a valve. The trap can be cooled by the expansion cooling during the subsequent release or expansion of the nitrogen (molar ratio of CO2 to N2 about 1: 8).

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit weiterhin eine mit Erdgas betriebene Raumheizung, bestehend aus einer Brennwertheizung, einer Wärmepumpe und einer Kohlendioxid-Falle, bei dem die Rauchgase nach Abtrennung des wässrigen Kondensates verdichtet werden und das durch Kompression erwärmte Rauchgasgemisch in einem Wärmetauscher seine Wärme an einen Heizungskreislauf abgibt und aus dem abgekühlten Gasgemisch das druckverflüssigte Kohlendioxid in einer Kältefalle vom in der Gasphase verbleibenden Stickstoff abgetrennt wird.The subject of the present invention is therefore also a natural gas-powered space heating, consisting of a condensing heating, a heat pump and a carbon dioxide trap in which the flue gases are compressed after separation of the aqueous condensate and heated by compression flue gas mixture in a heat exchanger its heat to a Issues heating circuit and from the cooled gas mixture, the pressure-liquefied carbon dioxide is separated in a cold trap from remaining in the gas phase nitrogen.

Die erfindungsgemässe Heizungsanlage kann ohne Kohlendioxidemission Erdgas verbrennen und dabei noch effizienter Wärme erzeugen als eine Brennwertheizung. Wegen der Mitbenutzung einer Wärmepumpe sind sog. Niedrigtemperatur-Heizungen bevorzugt. Dabei kann der Rücklauf des Heizungskreislaufes geteilt werden und ein Teil wird durch die Wärmwpumpe erwärmt und ein anderer Teil wird im Heizungskessel erwärmt. Oder der Rücklauf fliesst zunächst durch den Wärmetauscher der Wärmepumpe und anschliessend durch den Heizungskessel.The heating system according to the invention can burn natural gas without carbon dioxide emission and thereby generate heat more efficiently than a condensing heating system. Because of the shared use of a heat pump so-called. Low-temperature heaters are preferred. In this case, the return of the heating circuit can be divided and a part is heated by the heat pump and another part is heated in the boiler. Or the return flows first through the heat exchanger of the heat pump and then through the boiler.

Das abgetrennte Kohlendioxid wird vor Ort im Druckkessel flüssig gespeichert. Eine Speicherung ist aber auch als sog. Trockeneis in gekühlten Behältern möglich.The separated carbon dioxide is stored in liquid form in the pressure vessel. However, storage is also possible as so-called dry ice in refrigerated containers.

Das dezentral gewonnene und gespeicherte Kohlendioxid kann gesammelt und zu einem Speicherkraftwerk transportiert werden, wo es erfindungsgemäss mit aus (überschüssiger) elektrischer Energie durch Elektrolyse gewonnenem Wasserstoff zu Methan hydriert wird und Methan in das Gasnetz zurückgeleitet wird. So wird beim Heizen mit Erdgas Kohlendioxid nicht freigesetzt und verbranntes Erdgas als Methan in das Gasnetz zurückgeleitet.The decentralized recovered and stored carbon dioxide can be collected and transported to a storage power plant where it is hydrogenated according to the invention with (excess) electrical energy obtained by electrolysis hydrogen to methane and methane is returned to the gas network. Thus, when heating with natural gas, carbon dioxide is not released and burned natural gas is returned as methane into the gas network.

Mit der erfindungsgemässsen Heizungsanlage und dem damit ausgeübten Verfahren kann man mit fossilem Erdgas Kohlendioxid-neutral heizen. Die Raumheizung mit Erdgas wird in die Energiewende einbezogen, und dies durch die Abtrennung von Kohlendioxid in einer Wärmepumpe sogar noch mit einem positiven thermodynamischen Effekt.With the heating system according to the invention and the method used therewith, it is possible to heat carbon dioxide-neutral with fossil natural gas. The space heating with natural gas is included in the energy transition, and this by the removal of carbon dioxide in a heat pump even with a positive thermodynamic effect.

Ein Effekt, der sich mit Kraftwerken mit Kohlendioxidabtrennung nicht nachbilden lasst. Dort ist die Kohlendioxid-Abtrennung z. B. in einer Rauchgaswäsche mit erheblichen Energieverlusten verbunden. Das wohlfeile Kohlendioxid, das auch in ausreichenden Mengen zur Verfügung gestellt werden kann, ist der ideale Speicherstoff, um den Sekundärenerieträger Wasserstoff in Erdgas ähnliches Methan umzuwandeln.An effect that can not be replicated with power plants with carbon dioxide removal. There, the carbon dioxide separation z. B. connected in a flue gas scrubbing with considerable energy losses. The cheap carbon dioxide, which can also be provided in sufficient quantities, is the ideal storage medium for converting the secondary hydrogen carrier into natural gas-like methane.

Zum Beispiel kann ein Güterzug 2500 to Kohlendioxid aus süddeutschen Heizungsanlagen nach Norddeutschland transportieren. Damit kann man 20 Mio. KW Windstrom speichern, indem er in 1000 to Methan umgewandelt wird, das dann die Windenergie über das Gasnetz nach Süddeutschland transportiert. Das erfindungsgemässe Verfahren hilft, das Beschaffungsproblem von Kohlendioxid bei „Power to Gas” zu lösen.For example, a freight train can transport 2500 tons of carbon dioxide from southern German heating systems to northern Germany. It can save 20 million KW of wind power by converting it into 1000 tons of methane, which then transports the wind energy via the gas network to southern Germany. The inventive method helps to solve the procurement problem of carbon dioxide in "power to gas".

Zur Vereinfachung des Verfahrens kann es vor allem wirtschaftlich sinnvoll sein, zunächst nicht das gesamte Kohlendioxid abzutrennen. Auch kann in einer Verfahrens-Variante das Kohlendioxid direkt im wässrigen Kondensat unter Druck gelöst werden und zusammen mit dem Reaktionswasser gespeichert und transportiert werden. Am Ort der Rückbildung von Methan wird dann Kohlendioxid und Wasser getrennt und das Wasser wird als Speisewasser zur Elektrolyse aufgearbeitet und Kohlendioxid wird wie beschrieben mit Wasserstoff zu Methan umgesetzt.To simplify the process, it may be economically viable not to first separate off all the carbon dioxide. Also, in a process variant, the carbon dioxide can be dissolved directly in the aqueous condensate under pressure and stored and transported together with the water of reaction. At the site of the recovery of methane, carbon dioxide and water are then separated and the water is worked up as feed water for electrolysis and carbon dioxide is reacted as described with hydrogen to methane.

In einer Variante des Verfahrens werden die heissen Rauchgase nach Austreten aus dem Brenner komprimiert und bei der anschliessenden Abkühlung durch den Heizungskreislauf wird der Wasserdampf mit unter Druck gelöstem Kohlendioxid kondensiert.In a variant of the method, the hot flue gases are compressed after exiting the burner and during the subsequent cooling by the heating circuit, the water vapor is condensed with dissolved carbon dioxide under pressure.

Die Wasser/Kohlendioxid-Lösung kann zum Ort des Rückbaues von Methan transportiert werden. Dort werden Wasser und Kohlendioxid getrennt und das Wasser wird als Speisewasser für die Elektrolyse verwendet und der elektrochemisch hergestellte Wasserstoff hydriert das Kohlendioxid zu Methan. The water / carbon dioxide solution can be transported to the site of methane decommissioning. There, water and carbon dioxide are separated and the water is used as feed water for the electrolysis and the electrochemically produced hydrogen hydrogenates the carbon dioxide to methane.

In einer weiteren Variante des Verfahrens wird das Kohlendioxid am Ort des Rückbaues von Methan in einer „dry reforming” genannten Reaktion mit frischem Erdgas im Molverhältnis (Methan:Kohlendioxid) 1:1 zu Synthesegas umgesetzt und das Synthesegas wird mit Wasserstoff, welcher durch Elektrolyse aus elektrischer Energie gewonnen wird, zu Methan umgesetzt. Der Vorteil dieser Verfahrensweise ist, dass das im Synthesegas enthaltene Kohlenmonoxid mit Wasserstoff glatter zu Methan reagiert als das reaktionsträge Kohlendioxid. Ausserdem benötgt man mit Synthesegas nur die Hälfte an elektrolyse stämmigem Wasserstoff im Vergleich zu Kohlendioxid (2 Mol Wasserstoff bei Synthesegas, 4 Mol Wasserstoff bei Kohlendioxid je Mol Methan). Die Rezeptur für 1 kg zurückgebautes Methan ist dann:
1,5 kg Kohlendioxid aus einer Heizungsanlage, 0.5 kg frisches Erdgas und 10 KW Wind- oder Solarstrom (rechnerisch wird hier das Erdgas zweimal verbrannt/verstromt).In a further variant of the method, the carbon dioxide is converted at the site of the decay of methane in a "dry reforming" reaction with fresh natural gas in a molar ratio (methane: carbon dioxide) 1: 1 to synthesis gas and the synthesis gas is hydrogen, which by electrolysis electrical energy is recovered, converted to methane. The advantage of this procedure is that the carbon monoxide contained in the synthesis gas reacts with hydrogen smoother to methane than the inert carbon dioxide. In addition, only half of the electrolysis of hydrogen is required with synthesis gas compared to carbon dioxide (2 moles of hydrogen for synthesis gas, 4 moles of hydrogen for carbon dioxide per mole of methane). The recipe for 1 kg of recovered methane is then:
1.5 kg of carbon dioxide from a heating system, 0.5 kg of fresh natural gas and 10 KW of wind or solar power (in mathematical terms, the natural gas is burned / converted twice here).

In einer weiteren Variante des erfindungsgemässen Verfahrens wird Kohlendioxid aus der Erdgasverbrennung bei der Herstellung von Synthesegas bei 800 bis 1000°C zugesetz und so ein bezüglich Wasserstoff abgereichertes Synthesegas erhalten. 1 Mol Kohlendioxid und ein Mol Wasserstoff ergeben dann ein Mol Kohlenmonoxid. Herstellung und Weiterreaktion von Synthesegas erfolgt entsprechend der WO 2013/152748 A1 .In a further variant of the process according to the invention, carbon dioxide from natural gas combustion is added at 800 to 1000 ° C. in the production of synthesis gas, thus obtaining a hydrogen gas depleted in synthesis gas. One mole of carbon dioxide and one mole of hydrogen then give one mole of carbon monoxide. Production and further reaction of synthesis gas takes place according to WO 2013/152748 A1 ,

Kohlendioxid kann auch mit Kohlenstoff (Koks/Kohle/Biomasse) bei ca. 1000°C in Kohlenmonoxid umgewandelt werden (Das Boudouard-Gleichgewicht ist denn auf Seiten Kohlenmonoxid) CO2 + C » 2CO Carbon dioxide can also be converted into carbon monoxide with carbon (coke / coal / biomass) at about 1000 ° C (the Boudouard balance is on carbon monoxide) CO2 + C »2CO

Kohlenmonoxid wird dann im Mol-Verhältnis 1:3 mit Elektrolyse Wasserstoff methanisiert und Methan wird in das Gasnetz eingeleitetCarbon monoxide is then methanized in molar ratio 1: 3 with electrolysis of hydrogen and methane is introduced into the gas network

Chemisch bedeuted dies, dass verbrannter Kohlenstoff in Form von Kohlendioxid mit unverbranntem Kohlenstoff in einer Symproportionierung Kohlenmonoxid bildet, das mit Wasserstoff zu Methan reagiert. Rechnerisch wird Kohlenstoff dann zweimal verbrannt.Chemically, this means that burned carbon in the form of carbon dioxide with unburned carbon in a Symproportionierung forms carbon monoxide, which reacts with hydrogen to methane. Calculated carbon is then burned twice.

Nach dem erfindungsgemässen Verfahren kann Wasser und Kohlendioxid auch aus den Abgasen eines Erdgasmotors oder der Gasturbine eines Blockheizkraftwerkes abgetrennt werden. Um Aufwand und Energie zu sparen, kann es sinnvoll sein, nicht das gesamte Kohlendioxid aus den Rauchgasen abzutrennen.According to the inventive method, water and carbon dioxide can also be separated from the exhaust gases of a natural gas engine or the gas turbine of a combined heat and power plant. In order to save effort and energy, it may be useful not to separate all the carbon dioxide from the flue gases.

Eine Brennwertheizung entsteht hier, indem die bei der Kondensation des aus der Methanverbrennung stammendem Wasserdampfes freiwerdend Wärme gleichfalls über einen Wärmetauscher an den Heizungskreislauf abgegeben wird.A condensing heating is produced here by the released in the condensation of the originating from the methane combustion steam heat is also discharged via a heat exchanger to the heating circuit.

Gegenstand der voriegenden Erfindung ist somt auch, das Kohlendioxid aus den Rauchgasen der Erdgasverbrennung mit der molgleichen Menge an Kohlenstoff, welcher vorzugsweise aus Kohle oder Koks stammt, bei 800 bis 1000^C nach dem Wirbelschichtverfahren zu Kohlenmonoxid umzusetzten (Boudouard-Gleichgewicht) und das Kohlenmonoxid im Molverhältnis 1:3 mit aus der Elektrolyse stammendem Wasserstoff in Methan umzuwandeln und Methan in das Erdgasnetz zurückzuleiten.Subject of the present invention is somt, the carbon dioxide from the flue gases of natural gas combustion with the same molar amount of carbon, which preferably originates from coal or coke, at 800 to 1000 ^ C after the fluidized bed process to convert carbon monoxide (Boudouard equilibrium) and the carbon monoxide in a molar ratio of 1: 3 with hydrogen from electrolysis convert into methane and return methane into the natural gas network.

Durch die Rückvertsromung eines so hergestellten Methan wird der Kohlenstoff der Kohle rechnerisch zweimal verbrannt oder verstromt. Die Erneuerung des Methan aus Kohlendioxid erfollgt mit Kohle und Wind- oder Sonnenstrom. Die zweimalige Verbrennung des gleichen Kohlenstoffes bewirkt eine Decorbonisierung der Kohleverstromung, wie sie lt. Beschluss des G7 Gipfels 2015 in Kloster Elmau/Deutschland weltweit angestrebt wird.The Rückverssromung of a methane produced in this way, the carbon of the coal is calculated burned twice or converted into electricity. The renewal of methane from carbon dioxide complies with coal and wind or solar power. The two-time combustion of the same carbon causes a decorbanization of the coal power generation, as it is sought after the conclusion of the G7 summit 2015 in Kloster Elmau / Germany worldwide.

Gegenüber Power to Gas, bei dem Kohlendioxid mit 4 Mol Wasserstoff umgesetzt wird und demzufolge der Rückvertromungswirkungsgrad bei 30 bis 35% liegt, reagiert das hier zur Methanisierung des Elektrolyse-Wasserstoffes eingesetzte Kohlenmonoxid mit 3 Mol Wasserstoff zu Methan mit einem Rückverstromungswirkungsgrad von 50 bis 60%.Compared to power to gas, in which carbon dioxide is reacted with 4 moles of hydrogen and thus the Rückwirkomungswirkungsgrad is 30 to 35%, the carbon monoxide used here for the methanation of electrolysis hydrogen reacts with 3 moles of hydrogen to methane with a 50 ° C to 60% recovery efficiency ,

Bei der Verwendung von Kohle zur Umsetzung mit Kohlendioxd erhält man ein besonders sauberes und wirtschaftliches Kohlenmonoxid-Wasserstoffgemisch wenn man in einem ersten Verfahrensschritt die Kohle unter Luftausschluss bei ca 1000°C zu Koks und Kokereigas vergast.When coal is used for reaction with carbon dioxide, a particularly clean and economical carbon monoxide-hydrogen mixture is obtained if, in a first process step, the gas is gasified to coke and coke oven gas at about 1000 ° C. under exclusion of air.

In einem zweiten Verfahrensschritt wird dann der Koks, welcher reiner Kohlenstoff ist, mit Kohlendioxid vergast. Daneben wird aus dem Kokereigas der Wasserstoff z. B. durch ein Molekularseib von den anderen Kokereigasen (hauptsächlich Methan) abgetrennt und vor der Umsetztung mit Elektrolyse-Wasserstoff dem Kohlenmonoxid hinzugefügt. Indem die aus dem Kokereigas entstammende Menge an Wasserstoff bei der Zugabe von Elektrolyse-Wasserstoff angerechnet werden kann, wird weniger elektrische Energie bei der Herstellung von neuem Methan verwendet und dementsprechend steigt der Wirkungsgrad bei seiner Rückverstromung. In a second process step, the coke, which is pure carbon, is then gasified with carbon dioxide. In addition, from the Kokereigas the hydrogen z. B. separated by a Molekularseib of the other Kokereigasen (mainly methane) and added before the reaction with electrolysis hydrogen to the carbon monoxide. By accounting for the amount of hydrogen originating from the coker gas in the addition of electrolysis hydrogen, less electrical energy is used in the production of new methane, and accordingly the efficiency of its reconversion increases.

1 Kubikmeter erneuertes Methan wird nach folgender Rezeptur erhalten:

• 300 bis 400 g Kohle (je nach Kohlequalität)
• 1100 g Kohlendioxid aus den Rauchgasen der Erdgasverbrennung
• 10 bis 12 KW Wind- oder Sonnenstrom zur elektrochemischen Herstellung von Wasserstoff (je nach Menge an dem Elektrolyse-Wasserstoff zugesetztem Wasserstoff aus dem Kokereigas).

1 cubic meter of renewed methane is obtained according to the following formula:

• 300 to 400 g coal (depending on coal quality)
• 1100 g of carbon dioxide from the flue gases of natural gas combustion
• 10 to 12 KW wind or solar power for the electrochemical production of hydrogen (depending on the amount of hydrogen added to the electrolysis hydrogen from the Kokereigas).

Anzurechnen sind ca. 5 KW thermische oder 3 KW elektrische Energie, welche durch die Verbrennung oder Verstromung des Erdgasanteiles, aus dem die 1100 g Kohlendioxid in obiger Rezeptur stammen, erzeugt werden.Calculate about 5 KW of thermal or 3 KW of electrical energy, which are generated by the combustion or electricity from the natural gas, from which the 1100 g of carbon dioxide in the above recipe, are generated.

Das vom Wasserstoff befreite Kokereigas‚ das die meisten gasförmigen Schadstoffe der Kohle enthält, kann durch Verbrennen die Prozesswärme für Verkokung der Kohle und für die Erzeugung von Kohlenmonoxid aus Kohlendioxid und Koks liefern. Die Schadstoffe können nach Verfahren, wie sie aus der Kohleverstromung bekannt sind, abgeschieden und entsorgt werden.The hydrogen-free coke oven gas, which contains most of the gaseous pollutants in the coal, can provide by process heat for carbon coking and carbon monoxide production from carbon dioxide and coke. The pollutants can be separated and disposed of by processes known in coal-fired power generation.

Der ökologische Nutzen dieser Erfindung ist zweifach: Zunächst wird Erdgas ohne Kohlendioxid-Emission verbrannt oder verstromt. Anschliessend wird durch Rückbau von Kohlendioxid, welches von den Rauchgasen der vorangegangenen Erdgasverbrennung abgetrennt wurde, ein erneuerbares Methan erhalten, das bei seiner Verbrennung dann Kohlendioxid freisetzt, das zuvor bei seiner Herstellung gebunden wurde. Insofern ist das erneuerbare Methan in seiner ökologischen Wirkung mit Biomethan vergleichbarThe ecological benefit of this invention is twofold: First, natural gas without carbon dioxide emission is burned or converted into electricity. Subsequently, by decommissioning carbon dioxide which has been separated from the flue gases of the previous natural gas combustion, a renewable methane is obtained, which then liberates carbon dioxide during its combustion, which was previously bound in its production. In this respect, the renewable methane is comparable in its ecological effect with biomethane

Zu beachtende Dokumente:Documents to be observed:

1. DE 10 2009 018 126 A1 /14.10.2010 veröffentlicht1. DE 10 2009 018 126 A1 /14.10.2010

2. WO 2013/152748 A1 /17.10.2013 veröffentlichtSecond WO 2013/152748 A1 /17.10.2013

3. DE 10 2012 007 136 A1 /10.10.2013 veröffentlichtThird DE 10 2012 007 136 A1 /10.10.2013

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

WO 2013/152748 A1 [0040, 0056]
DE 102009018126 A1 [0055]
DE 102012007136 A1 [0057]

Claims

A method of operating a natural gas-fired heating system while avoiding the release of carbon dioxide, wherein the carbon dioxide from the flue gases of the natural gas combustion is separated and stored and the stored carbon dioxide with hydrogen, which is produced by electrolysis from (excess) electrical energy, converted to methane and the methane formed is returned to the natural gas network, characterized in that the freed of the aqueous condensates flue gases are compressed by a compressor according to the principle of a heat pump and the thus heated gases are cooled by a heating circuit and thereby condensing the carbon dioxide contained in the flue gases and as liquid is separated from the remaining gases.

A method according to claim 1, characterized in that carbon dioxide is trapped and separated in a cold trap and the cold trap is cooled by the expansion cooling occurring in the release of the remaining gases.

A method according to claim 1, characterized in that the flue gases are Komrimiert together with the water vapor and the carbon dioxide dissolved under pressure in the water is separated from the remaining gases.

A method according to claim 1 and 2, characterized in that liquid carbon dioxide or dissolved in aqueous condensate carbon dioxide stored in pressure tanks and transported to the point of reconversion in methane with electrolysis hydrogen.

A method according to claim 1 to 4, characterized in that carbon dioxide with methane or natural gas is converted by the method called "dry reformig" in synthesis gas and the synthesis gas formed is converted with electrolysis hydrogen in methane.

A method according to claim 1 to 4, characterized in that carbon dioxide with carbon, which is preferably used as coal or coke, is reacted at 800 to 1000 ° C after the Boudouard reaction to carbon monoxide and carbon monoxide is converted with electrolysis hydrogen in methane.

A method according to claim 1 to 6, characterized in that separated from the flue gases aqueous condensate is used as feed water in the electrolysis.

A method according to claim 1 to 7, characterized in that carbon dioxide is partially separated from the flue gases.

A method according to claim 1 to 8, characterized in that the removed during electrolysis from the mains or from a wind or solar power plant electrical energy is stored in the natural gas network.

A method according to claim 1 to 4 and 6 to 9, characterized in that one cubic meter of methane is obtained according to the following recipe: • 300 to 400 g of coal or coke (weighed by carbon content of the coal) • 1100 g of carbon dioxide from the flue gases of natural gas combustion • from 10 to 12 KW of wind or solar power produced by electrolysis hydrogen