DE102015213484A1

DE102015213484A1 - Dekarbonisierung der Kohleverstromung durch zweimalige Verbrennung von Kohlenstoff

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Publication number: DE102015213484A1
Application number: DE102015213484.9A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2015-07-17
Filing date: 2015-07-17
Publication date: 2017-01-19

Abstract

Beschrieben wird ein Verfahren zur zweimaligen Verbrennung von Kohlenstoff, bei dem Kohlenstoff mit Wasserdampf unter Zusatz von Kohlendioxid zu Synthesegas oder Kohlenmonoxid umgesetzt wird und Synthesegas oder Kohlenmonoxid mit zusätzlichem Wasserstoff, welcher durch Elektrolyse aus elektrischer Energie gewonnen wird zu Methan umgesetzt wird und Methan in das Erdgasnetz eingeleitet wird und Methan oder sein Äquivalent an Erdgas wieder dem Gasnetz entnommen und verbrannt oder verstromt wird und aus den Verbrennungsgasen Kohlendioxid abgetrennt und gesammelt wird, wobei das gesammelte Kohlendioxid bei der Herstellung des Synthesegases oder des Kohlenmonoxids eingesetzt wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur zweimaligen Verbrennung von Kohlenstoff, bei dem Kohlenstoff mit Wasserdampf unter Zusatz von Kohlendioxid zu Synthesegas oder Kohlenmonoxid umgesetzt wird und Synthesegas oder Kohlenmonoxid mit zusätzlichem Wasserstoff, welcher durch Elektrolyse aus elektrischer Energie gewonnen wird zu Methan umgesetzt wird und Methan in das Erdgasnetz eingeleitet wird und Methan oder sein Äquivalent an Erdgas wieder dem Gasnetz entnommen und verbrannt oder verstromt wird und aus den Verbrennungsgasen Kohlendioxid abgetrennt und gesammelt wird, wobei das gesammelte Kohlendioxid bei der Herstellung des Synthesegases oder des Kohlenmonoxids eingesetzt wird.
Die naturbedingten und zwangsweise anfallenden Überschüsse an Wind- und Solarstrom werden zum größten Problem auf dem Weg zur Energiewende. Jetzt schon zeichnet sich ab, dass mit elektrotechnischen Mitteln eine Lösung nicht gefunden werden kann. Als Ausweg rückt mehr und mehr die Herstellung von Wasserstoff durch Wasserelektrolyse aus überschüssiger elektrischer Energie in den Vordergrund.
Der Wasserstoff kann in Erdgas eingeleitet und in Mischung mit Erdgas in Verkehr gebracht werden. Und hier ergibt sich dann das nächste Problem: Wasserstoff und Erdgas unterscheiden sich nämlich grundlegend in ihren physikalischen und brandtechnischen Eigenschaften. Erdgas besitzt im Volumenvergleich die achtfache Dichte, den dreifachen Brennwert und verbraucht bei der Verbrennung viermal mehr Sauerstoff.
Ein fluktuierender Wind- oder Solarstrom ergibt dann nach der Elektrolyse auch einen fluktuierenden Wasserstoffstrom und nach Einleiten in Erdgas zwangsläufig ein fluktuierendes Gasgemisch. Die Speicherung, der Transport und die Verwendung solcher Wasserstoff/Erdgasgemische werden in den Offenlegungsschriften DE 10 2010 020 762 A1 (Transport und Verstetigung erneuerbarer Energien) und DE 10 2010 031 777 A1 (Wasserstoffspeicherung in Erdgaslagerstätten) beschrieben. Obgleich hier ein gangbarer Weg für die Verstetigung erneuerbarer Energien gezeigt wird, gibt es für derartige fluktuierende Gasgemische noch erhebliche Marktbarrieren.
Ein anderer Weg, den Wasserstoff in Verkehr zu bringen ist die chemische Umsetzung mit Kohlendioxid zu Methan. Methan ist nahezu identisch mit Erdgas und kann so ohne Probleme in das Gasnetz eingespeist werden. Zahlreiche Projekte befassen sich mit diesem Thema. Das dabei verwendete Kohlendioxid stammt entweder aus der Rauchgasabtrennung bei Kohlekraftwerken oder aus der Kohl endioxidabtrennung an Biogasanlagen. Die Kohlendioxidabtrennung aus Biogas stellt keine ausreichende Rohstoffbasis dar und die Rauchgasabtrennung verbunden mit anschließender Speicherung des Kohlendioxids (CCS) hat wegen mangelnder Akzeptanz in der Bevölkerung eine ungewisse Zukunft.
Als wirtschaftliche Alternative zur Nutzung überschüssiger erneuerbarer Energien wurden traditionelle Reaktionen aus der Kohlechemie erkannt. So reagiert Kohle mit Wasser (Kohlenstoff und Wasser im Molverhältnis 1:1, Reaktionsgleichung 1) unter Druck und Hitze zu Kohlenmonoxid und Wasserstoff. Das äquimolare Gasgemisch aus Wasserstoff und Kohlenmonoxid wird im folgenden "Synthesegas" genannt. Fügt man zum Synthesegas weitere 2 Mol Wasserstoff zu, durch Wasserelektrolyse aus Wind- oder Solarstrom gewonnen (Reaktionsgleichung 3), so entsteht in einer nach dem Chemiker "Sabatier" genannten Reaktion Methan und Wasser im Molverhältnis 1:1 (Reaktionsgleichung 2). C + H2O = CO + H2 Reaktionsgleichung 1.) (CO + H2) + 2H2 = CH4 + H2O Reaktionsgleichung 2.) 2H2O = 2H2 + O2 Reaktionsgleichung 3.)
Das beschriebene Verfahren macht aus Kohle und überschüssiger Wind- und Sonnenenergie klimafreundliches Methan. Dieses Methan ist ein Hybridmethan bei dem der Kohlenstoff fossilen Ursprungs sein kann und der Wasserstoff aus Wind- und Sonnenenergie stammt. In der Bilanz wird elektrische Energie dem Stromnetz entnommen und das daraus unter Zusatz von Kohle hergestellte Methan, das die Eigenschaften von Erdgas besitzt (im folgenden "Hybridmethan" genannt), wird in das Gasnetz eingespeist. Kohlenstoff ist der Träger der gespeicherten Energie.
Wie noch zu zeigen ist, ergibt die Synthese des Hybridmethans (Reaktionsgleichungen 1 bis 3) in Kombination mit seiner Verstromung / Verbrennung (Reaktionsgleichung 4) ein Speicherkraftwerk. Durch die Coverbrennung des Synthesegases mit Erdgas (Reaktionsgleichung 5) treten wichtige Synergien auf. CO + H2 + O2 = CO2 + H2O Reaktionsgleichung 4.) CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O Reaktionsgleichung 5.)
Im folgenden Text wird sich mehrfach auf die oben dargestellten Reaktionsgleichungen 1. bis 5. mit den Abkürzungen Rk. 1. bis Rk. 5. bezogen (Aufstellung am Schluss der Beschreibung).
Neben Kohle können auch Kohlenstoffverbindungen, vorzugsweise pflanzlicher Herkunft zur Herstellung des Synthesegases verwendet werden. Pflanzenmaterialien wie z.B. Holz bestehen größtenteils aus Kohlehydraten, in denen der Kohlenstoff mit Wasser ebenfalls zu Wasserstoff und Kohlenmonoxid reagiert.
Das Kohlenmonoxid enthaltende Synthesegas muss hierbei wegen der Giftigkeit von Kohlenmonoxid parallel zur Wasserelektrolyse in der durch die Reaktionsgleichung 2. vorgegebenen (stöchiometrischen) Menge erzeugt werden. Größere Ansammlungen von Kohlenmonoxid oder gar dessen Speicherung bei der Durchführung der Reaktionen 1. und 2. sind zum Schutz der Bevölkerung zu vermeiden.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit ein Verfahren zur Herstellung von Methan aus überschüssiger elektrischer Energie und Kohlenstoff, wobei die elektrische Energie aus dem Stromnetz entnommen und durch Wasserelektrolyse in Wasserstoff überführt wird, der Wasserstoff mit Kohlenmonoxid, das durch Umsetzung von Kohle oder Kohlenstoffverbindungen mit Wasserdampf in stöchiometrischer Menge als Synthesegas unmittelbar hergestellt wird, unter Bildung von Methan reagiert und das Methan in das Erdgasnetz eingespeist wird.
Die Gegenstände und bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind unter anderem in den Ansprüchen wiedergegeben. Eine weitere bevorzugte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass das aus Kohlenmonoxid oder Synthesegas mit Elektrolyse-Wasserstoff gewonnene Methan mit einem Wirkungsgrad von 60 bis 85% bezogen auf die bei der Elektrolyse eingesetzte elektrische Energie rückverstromt wird.
Damit Kohlenmonoxid nicht in das Gasnetz gelangt, ist darauf zu achten, dass alles Kohlenmonoxid zu Hybridmethan ausreagiert hat oder Kohlenmonoxid aus dem Hybridmethan vor dem Einleiten abgetrennt ist. Empfehlenswert ist, das Hybridmethan vor dem Einleiten in das Netz auf Reste von unreagiertem Kohlenmonoxid zu prüfen.
Die vollständige Umsetzung von Kohlenmonoxid zu Hybridmethan kann auch dadurch begünstigt werden, dass ein leichter Überschuss von Wasserstoff verwendet wird. Der überschüssige Wasserstoff könnte im Hybridmethan verbleiben. Bis zu 5% (geplant sind in Zukunft 10%) Wasserstoff dürfen laut geltender Norm zusammen mit dem Methan in das Erdgasnetz eingeleitet werden.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit ferner, dass das in das Gasnetz einzuleitende Hybridmethan mit bis zu 10% Wasserstoff versetzt ist.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren sollten große Mengen an überschüssigem Wind- oder Solarstrom aus dem Stromnetz genommen unter Zusatz von Kohle in Methan überführt und dieses in das Erdgasnetz eingeleitet werden können. Dies setzt nicht nur eine entsprechend große Anlagenkapazität, sondern auch entsprechende Anschlüsse an Strom- und Gasnetz voraus. Berücksichtigt man die erforderliche Kapazität, so wäre dies bei der Elektrizität der Anschluss an das Hochspannungsnetz und beim Gas das Hochdrucknetz (Ferngasnetz). Dies wiederum erfordert neben den entsprechenden Zuleitungen Investitionen in Stromwandler und Gaskompressoren.
Diese Zusatzinvestitionen können entfallen, wenn die Anlagen für das erfindungsgemäße Verfahren mit einem Gaskraftwerk gekoppelt werden. In einem Gaskraftwerk sind sowohl Anschlüsse an das Hochspannungsnetz als auch an das Erdgasnetz vorhanden. Hinzu kommt, dass die Transformatoren zum Hochspannen der elektrischen Energie aus der Turbine in das Hochspannungsnetz, die Energie auch in die andere Richtung, vom Hochspannungsnetz zur Elektrolyse herunterspannen können. Ein solches "Hybridspeicherkraftwerk mit Umwandlung von Kohle (Kohlenstoff) in Methan" besteht dann aus folgenden Teilanlagen, in denen die in Klammern stehenden Reaktionen Rk. 1. bis Rk. 5. stattfinden:

1. Kraftwerk / Gaskraftwerk (wahlweise Rk. 4. und/oder Rk. 5.)
2. Anlage zur Kohlevergasung und Herstellung des Synthesegases (Rk. 1.)
3. Elektrolysegerät zur Umwandlung elektrischer Energie in Wasserstoff (Rk. 3.)
4. Anlage zur Hydrierung von Kohlenmonoxid zu Hybridmethan (Rk. 2.)
5. Anschluss an das Hochspannungsnetz mit Transformator
6. Anschluss an das Erdgasnetz

Mit einer solchen Anlage kann wechselweise in unterschiedlichen Betriebsphasen den beiden größten Herausforderungen der Energiewende begegnet werden: Der Verwendung der Stromüberschüsse und der Stabilisierung des Stromnetzes bei unsteter Stromversorgung.

– In der einen (in der Offenbarung die erste) Betriebsphase wird zur Überbrückung von naturbedingt auftretenden Versorgungslücken bei Wind- und Solarstrom oder allgemein zur Netzstabilisierung das Gaskraftwerk (1.) betrieben. Hybridmethan oder sein Äquivalent an Erdgas oder Synthesegas wird aus dem Gasnetz (6.) entnommen, verstromt und elektrische Energie (über den Transformator) in das Stromnetz (5.) eingeleitet. Die Anlageteile 2. bis 4. sind nicht in Betrieb.
– In der anderen (in der Offenbarung die zweite) Betriebsphase wird (überschüssige) elektrische Energie aus dem Stromnetz (5.) entnommen und in 3. in Wasserstoff umgewandelt. Der Wasserstoff reagiert in 4. mit dem in 2. z.B. aus Kohle hergestellten Synthesegas zum erfindungsgemäßen Hybridmethan. Strom wird aus dem Stromnetz (5.) entnommen und Hybridmethan wird in das Erdgasnetz (6.) eingeleitet. Der Anlagenteil 1. (Gaskraftwerk) ist dann nicht in Betrieb.

Bei dieser Folge der Betriebsphasen wird das Hybridmethan, bei dem die überschüssige elektrische Energie den Brenn-Mehr-Wert zur Kohle ergibt, zunächst im Gasnetz gespeichert und sein Äquivalent an Erdgas wird im Bedarfsfalle im Gaskraftwerk verstromt. Damit ist das wichtigste Merkmal eines Speicherkraftwerkes, ungenutzte Energie zu speichern und bei Bedarf wieder abzugeben, gegeben. Die Gesamtanlage ist ein Hybridspeicherkraftwerk; weil in dem im Gasnetz gespeicherten Hybridmethan nur die Hälfte überschüssige gespeicherte Energie ist (die andere Hälfte stammt aus der Kohle). Der Vorteil des Gasnetzes als Speicher ist hierbei seine enorme Speicherkapazität.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit ein Hybridspeicherkraftwerk, welches die vorgenannten Anlagenteile 1. bis 6. umfasst und bei dem in den Anlagenteilen 5. und 6. der Gas- und Elektrizitätsfluss abwechselnd in beide Richtungen stattfindet und das das Erdgasnetz als Speicher benutzt.
Die Anlagenteile 1. bis 4. sind je nach den Erfordernissen und der daraus sich ergebenden Betriebsphase ein- oder ausgeschaltet. Dies setzt bei den in diesen Anlagenteilen stattfmdenden Umsetzungen eine hohe Flexibilität voraus. Diese Flexibilität ist bei dem Gaskraftwerk (1.) und der Wasserelektrolyse (3.) gegeben. Auch die Hydrierung von Kohlenmonoxid (4.), welche in der Gasphase an Nickelkatalysatoren verläuft, kann den Erfordernissen entsprechend an- und abgestellt werden.
Eine Flexibilität trifft erfahrungsgemäß nicht zu für die Kohlevergasung und Herstellung von Kohlenmonoxid (2.). Zwar kann dieser Anlagenteil in der Leistung gedrosselt werden, aber ein An- und Abstellen, noch dazu synchron zur Elektrolyse (3.) und der Kohlenmonoxid-Hydrierung (4.) ist nicht darstellbar. Zumal eine Ansammlung des wichtigsten Zwischenproduktes, des Kohlenmonoxids, wie bereits erwähnt vermieden werden muss.
Hier zeigt sich nun ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Koppelung der Anlagenteile 2. bis 4. mit einem Kraftwerk (1.): Das in 2. hergestellte Synthesegas hat nahezu den Heizwert von Leuchtgas und kann in der Betriebsphase des Gaskraftwerkes dort entweder alleine (Rk. 4.) oder zusammen mit Erdgas (Rk. 5.) verstromt werden. So kann der Anlagenteil 2., welcher der Herstellung des Synthesegases dient, in beiden oben genannten Betriebszuständen betrieben werden und sowohl zur Herstellung elektrischer Energie im Gaskraftwerk (Rk. 4.) als auch zur Herstellung des Hybridmethan (Rk. 2.) wechselweise genutzt werden.
In einer Variation der ersten Betriebsphase wird also zur Netzstabilisierung das Gaskraftwerk (1.) zusammen mit der Anlage zur Kohlevergasung und Herstellung des Synthesegases (2.) betrieben und das Synthesegas verstromt. Zusätzlich kann man Erdgas aus dem Gasnetz entnehmen, gegebenenfalls mit dem Synthesegas mischen, die Mischung verstromen und die elektrische Energie in das Stromnetz einleiten. Die Anlagenteile 3. und 4. sind nicht in Betrieb.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher die alternative Nutzung des Synthesegases, einerseits als Brenngas, wahlweise zusammen mit Erdgas oder alleine zur Stromerzeugung im Gaskraftwerk in der ersten Betriebsphase, andererseits zur Herstellung von Hybridmethan zusammen mit in dem Elekrolyseur aus elektrischer Energie gewonnenem Wasserstoff in der zweiten Betriebsphase. So bleibt in beiden Betriebsphasen die Kohlevergasung laufend in Betrieb.
Ein weiterer Synergieeffekt bei der Koppelung der erfindungsgemäßen Herstellung von Hybridgas aus überschüssiger erneuerbarer Energie und Kohle mit einem Gaskraftwerk liegt in der Bereitung des Speisewassers für die Elektrolyse: Das Kondensat aus den Verbrennungsgasen des Synthesegases ist Wasser aus der Reaktion von Wasserstoff oder Methan mit Sauerstoff (Rk. 4. oder Rk. 5.). Dieses Wasser ist von Natur aus salzfrei, so wie es für die Wasserelektrolyse benötigt wird. Aus einem Mol Wasserstoff entsteht dabei ein Mol Wasser. Das zweite Mol Wasser, das für die Bildung von 2 Mol Wasserstoff in Gleichung 3 benötigt wird, kann bei der Trocknung des Hybridmethans (Rk. 2) als ebenfalls salzfreies Kondenswasser gewonnen werden. Rein rechnerisch wird so bei dem Gesamtprozess salzfreies Speisewasser für die Elektrolyse und die erfmdungsgemäße Herstellung von Methan aus Wind- und Solarstrom gewonnen. Wird Erdgas verbrannt, so können 2 Mol Wasser kondensiert werden (Rk. 5.), welche die erforderliche Wassermenge in Rk. 3 ergeben.
Bei der Wasserelektrolyse werden aus einem Megawatt elektrischer Energie je nach Wirkungsgrad 200 bis 250 Kubikmeter Wasserstoffgas erzeugt. Dabei werden 160 bis 200 Liter salzfreies (destilliertes) Wasser verbraucht. Unter der Annahme, dass ein 100 MW/h Gaskraftwerk mit einer Anlage zur Aufnahme der gleichen Menge an überschüssiger elektrischer Energie zu koppeln ist, errechnet sich ein Bedarf von 16000 bis 20000 Liter destilliertem Wasser je Stunde für die Elektrolyse. Dies zeigt, dass die Beschaffung von Speisewasser für die Elektrolyse ein beträchtlicher Kosten- und Energiefaktor ist.
Das Kondensat aus einem Gaskraftwerk ist ein geeignetes Ausgangsprodukt für eine kostengünstige Speisewasseraufbereitung für die Wasserelektrolyse. Von Natur aus ist es salzfrei, jedoch leicht sauer (pH = ca. 4,5) durch geringe Konzentrationen von Kohlensäure und wenig Schwefelsäure und schwefliger Säure. Kohlensäure kann man austreiben und die (Spuren) mineralischer Säuren können mit Anionenaustauschern abgetrennt werden.
Zusätzliches Kondensat lässt sich nach dem gleichen Prinzip aus Gasheizungsanlagen (Brennwertheizung) erhalten. Bei Heizungsanlagen mit mehr als 60 KW Leistung dürfen, je nach kommunalen Richtlinien, das Kondenswasser nur nach chemischer Neutralisation in die Kanalisation leiten. Es dürfte sich daher lohnen, das Kondensat aus Heizanlagen zu sammeln und für das erfindungsgemäße Verfahren bereitzustellen.
Eine besondere Behandlung braucht das Synthesegas, wenn es im Gaskraftwerk zusammen mit Erdgas verbrannt wird und das Kondensat in gleicher Weise als Speisewasser aufbereitet werden soll. Die Kohle, Rohstoff für das Synthesegas enthält nämlich bis zu 4% an Schwefelverbindungen, die abgetrennt werden müssen. Verfahren zur Bindung von Schwefel aus Kohlegasen sind bekannt. Ein Beispiel ist die Kohlevergasung in Anwesenheit von Eisenoxiden. Die Reinigung des Synthesegases ist auch deshalb wichtig, weil das daraus hergestellte Hybridmethan in das Gasnetz eingespeist werden soll und das dort befindliche Erdgas hat einen hohen Reinheitsstandard. Es kann auch von Vorteil sein, Synthesegas und Erdgas im Gaskraftwerk getrennt zu verstromen und nur das Kondensat (2 Mol H2O!) des reineren Erdgases zur Elektrolyse zu verwenden (vgl. Rk. 3. und Rk. 5.)
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit auch die Verwendung von gesammelten und aufbereiteten Kondensaten der Erdgasverbrennung im Gaskraftwerk (1) als Speisewasser für die Wasserelektrolyse (3.). Das Kondensat (H2O) aus Rk. 2. und Rk. 4. oder aus Rk. 5. liefert genau die Wassermenge, welche für Elektrolyse (Rk. 3.) und nachfolgende Hydrierung (Rk. 2.) erforderlich ist.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird im Syntheseteil der Anlagenteile 2. bis 4. aus Kohle oder Kohlenstoffverbindungen mit Wind- und Sonnenenergie das Hybridmethan, das mit dem klimafreundlichen Erdgas vergleichbar ist. Mit der Integration dieses Verfahrens in die Energiewende verdrängt das Hybridgas schrittweise das Erdgas im Netz und man wird von Gasimporten unabhängig.
Die bei der Zusammenlegung von Gaskraftwerk mit der Kohlevergasung, der Wasserelektrolyse und der Kohlenmonoxid-Hydrierung auftretenden Synergieeffekte sind im Einzelnen:

– Es ist produktionstechnisch von Vorteil, wenn die Kohlevergasung (Herstellung von Synthesegas. Rk. 1.) in einem kontinuierlichen Prozess durchläuft. Das heißt, dass das Synthesegas sowohl zur Herstellung des Hybridmethans in der zweiten Betriebsphase (Rk. 2.) als auch zur Verstromung 20 im Gaskraftwerk (Rk. 4.) in der ersten Betriebsphase verwendet wird.
– Bei der Wasserelektrolyse (Rk. 3.) werden für die erforderliche Wasserstoffmenge in der Hydrierung (Rk. 2.) neben dem Wasserstoff im Synthesegas 2 Mol Wasser benötigt. Ein Mol H2O kann direkt in Rk. 2 in der zweiten Betriebsphase abgetrennt und gespeichert werden. Ein weiteres Mol kann in der ersten Betriebsphase aus den Rauchgasen des Gaskraftwerkes kondensiert und gespeichert werden. D.h. der Wasserstoff zum Aufbau des Hybridmethans stammt aus Kondenswasser der Anlagenteile beider Betriebsphasen. Indem die Anlagenteile 1 bis 4 miteinander verbunden werden, kann die für den chemischen Aufbau von Hybridmethan genau (stöchiometrisch) erforderliche Menge an Wasser gesammelt und gespeichert werden
– Sowohl der Erdgasanschluss mit Zuleitung, als auch die Hochspannungsleitung mit Anschluss an das Stromnetz, können in den verschiedenen Betriebsphasen in unterschiedlicher Richtung und damit von allen Anlagenteilen genutzt werden. Sowohl Erdgasleitung als auch Anschluss an das Hochspannungsnetz werden von den Anlageteilen gemeinsam benutzt.
– Kraftwerke besitzen eine umfangreiche Kapazität an Transformatoren, um den Strom (in der ersten Betriebsphase) von den Turbinen in das Hochspannungsnetz zu transformieren. Die gleichen Transformatoren können in der zweiten Betriebsphase dazu benutzt werden, die elektrische Energie aus dem Hochspannungsnetz für die Elektrolyse der zweiten Betriebsphase in niedrigere Spannung umzuformen. Es entsteht ein Hybridspeicherkraftwerk. Hybridspeicherkraftwerk deshalb, weil ein Teil der Energie durch die überschüssige elektrische Energie und ein Teil der Energie durch die Kohle in das Hybridmethan eingebracht wird. Dieses Hybridmethan wird in das Gasnetz eingespeist und kann bei Bedarf aus dem Gasnetz wieder entnommen werden Das Gasnetz ist ein Speicher des Hybridspeicherkraftwerkes. Ein anderer Speicher ist der Speisewassertank.

Zur Betrachtung der Wirtschaftlichkeit des erfindungsgemäßen Hybridspeicherkraftwerkes werden z.B. 1 Mio. KW überschüssige elektrische Energie unter Hinzufügung von ca. 80 to Kohle in ca. 130000 Kubikmeter Hybridmethan überführt, welche (bei 65% Wirkungsgrad des Gaskraftwerkes mit Kondensation) zu 850000 KW Elektrischer Energie für Bedarfsspitzen mit dann entsprechendem Mehrwert rückverstromt werden (Wirkungsgrad ohne Kohle: 85%! s.u.).
Durch die Natur der erneuerbaren Energien wird mit ihrer weiteren Verbreitung fortgesetzt entweder zu viel oder zu wenig Energie im Stromnetz sein. Dann werden sich die beiden Betriebsphasen laufend abwechseln. Preiswerte und reichlich verfügbare Kohle kann die Stabilisierung des Stromnetzes übernehmen. Allerdings wird nicht Kohle, sondern klimafreundliches Erdgas (Hybridmethan) verstromt.
Zur Verbesserung der Ökobilanz können nach und nach steigende Mengen an Wasserstoff, der nach der Elektrolyse (3.) abgezweigt wird, dem in das Erdgasnetz eingeleiteten Hybridgas beigemischt werden. Der Zusatz von Wasserstoff 10% im Erdgas ist nach der neuesten Norm möglich.
Mit Vorteil kann der bei der Wasserelektrolyse (Rk. 3.) gebildete Sauerstoff gesammelt, gespeichert und bei der Verbrennung des Synthesegases (R1. 4.) oder des Erdgases/Methans (Rk. 5.) anstelle der Verbrennungsluft eingesetzt werden. In Abwesenheit von Luftstickstoff wird so die Bildung von Stickoxiden beim Verbrennungsvorgang ausgeschlossen. Stickoxide sind weitaus klimaschädlicher als Kohlendioxid. Der Sauerstoff fällt bei der Elektrolyse in reiner Form als Gas an und kann zur Speicherung z.B. verflüssigt werden.
Bei der Verwendung von reinem Sauerstoff bei der Verbrennung ergibt sich durch die höhere Energiedichte der Brenngase eine deutlich höhere Verbrennungstemperatur. Dies ist zwar günstig für den erzielbaren Wirkungsgrad, jedoch können Materialien an die Grenze ihrer thermischen Belastbarkeit kommen. Hier empfiehlt sich der Zusatz von Wasser, vorzugsweise aus dem Kondensat, zur Kontrolle der Verbrennungstemperatur. Sowohl das Wasser als auch seine Verdampfungsenergie können bei einer der Verbrennung folgenden Kondensation zurückgewonnen werden. In gleichem Sinne kann als Inertgas auch aus Rauchgasen abgetrenntes Kohlendioxid verwendet werden. Dabei kann in den Brandgasen enthaltenes Kohlenmonoxid zurückgeführt werden.
Wird das Synthesegas in der ersten Betriebsphase verbrannt, so ist dieser Teil des Gesamtverfahrens aus der Sicht der Kohlendioxid-Emission eine Kohleverstromung. Die Ökobilanz des Verfahrens, das beansprucht, Kohle mittels überschüssiger Energie in klimafreundliches Methan umzuwandeln, wird hierdurch jedoch nur unwesentlich verschlechtert, wenn in der ersten Betriebsphase (im Gaskraftwerk) überwiegend Erdgas/Hybridmethan zum Einsatz kommt. Außerdem hat die Erfahrung gezeigt, dass generell die Verstromung von Gasen effizienter ist als die Verstromung von Feststoffen wie Kohle.
Andererseits kann die Ökobilanz bei dem erfindungsgemäßen Verfahren durch die (teilweise) Verwendung von Biomasse, z.B. Holz, bei der Kohlevergasung (2.) verbessert werden. Holz als Kohlehydrat lässt sich ebenfalls nach Rk. 1 in Synthesegas umwandeln. Nach der Methanisierung mit Wasserstoff entsteht dann Biomethan. Eine Verbesserung der Ökobilanz bewirkt auch der Zusatz von Wasserstoff zum in das Netz eingeleiteten Methan. Wasserstoff verbrennt völlig emissionsfrei.
Die Gewinnung von klimafreundlichem Hybridmethan aus überschüssiger erneuerbarer Energie und Kohle macht die Energiewende bezahlbarer. Sie macht Länder mit Kohlevorkommen von Gasimporten unabhängiger. Das "Hybridspeicherkraftwerk auf der Basis von Kohle und überschüssiger elektrischer Energie" ist mit Abstand das wirtschaftlichste Verfahren, erneuerbare Energien zu verstetigen.
Die wirtschaftliche Bedeutung des erfindungsgemäßen Verfahrens lässt sich an folgender, grob überschlägiger Schätzung ersehen; Aus 1 Mio. KW überschüssiger elektrischer Energie werden 135000 Kubikmeter Hybridmethan gewonnen. Als Hybridmethan oder als Erdgasäquivalent rückverstromt erhält man etwa 850000 KW. (vgl. "elektrochemische Modellrechnung." am Schluss).
Den Kohlenstoff für das Hybridmethan liefern 60 bis 80 to Kohle. D.h. mit dem Einsatz von ca. 70 to Kohle werden aus 1 Mio. KW überschüssiger Energie zeitversetzt 850000 KW höherwertige Energie für Bedarfsspitzen.
Überschüssige elektrische Energie fällt auch bei allen unflexiblen Kraftwerkstypen wie z.B. Kohle- und Kernkraftwerken an, wenn das Stromnetz wegen Überversorgung vom Kraftwerk keine weitere Leistung aufnehmen kann. Ein Zustand, der an der Wirtschaftlichkeit großer Kraftwerke zehrt und der mit der Verbreitung erneuerbarer Energien noch kritischer wird, da erneuerbare Energien im Stromnetz Vorrang haben. Es ist absehbar, wann nur noch entweder zu viel oder zu wenig Strom im Netz ist.
Solchen unflexiblen Kraftwerken kann man ein erfindungsgemäßes Hybridspeicherkraftwerk an die Seite stellen. Dann kann einerseits aus überschüssiger Energie Hybridmethan hergestellt und in das Gasnetz eingeleitet werden und andererseits für Bedarfsspitzen im Gaskraftwerk Gas verstromt werden. Das (Haupt-)Kraftwerk kann dann im optimalen Wirkungsbereich durchlaufen. Gegebenenfalls kann das Synthesegas auch in der Brennkammer des (Haupt-)Kraftwerkes mit verbrannt werden.
Bei bestehenden Kraftwerken liegt die Ausgangsspannung am Generator in der Größenordnung von 5000 Volt. Die Eingangsspannung üblicher Geräte für Wasserelektrolyse liegt bei 200 bis 300 Volt und resultiert aus der Hintereinanderschaltung mehrerer Zellen mit jeweils 2,2 Volt. Die Anzahl hintereinander geschalteter Zellen wird begrenzt durch die Notwendigkeit, bei der Störung nur einer Zelle das gesamte Gerät abschalten und instand setzen zu müssen. Eine wesentlich größere Anzahl von Elektrolysezellen wäre zulässig, wenn man mehrere Blöcke mit gleicher Anzahl von Zellen hintereinanderschaltet und einen zusätzlichen Block bereithält. Fällt dann einer der in Betrieb befindlichen Blöcke aus, so kann der bereitgehaltene zusätzliche Block zugeschaltet und der schadhafte Block wird abgeschaltet und repariert. So kann eine Wasserelektrolyse auch mit vergleichsweise hoher Spannung sicher betrieben werden. Die Eingangsspannung vom Elektrolysegerät wird so dem Kraftwerksgenerator angepasst und der Transformator zum Hochspannungsnetz kann von beiden Geräten in beiden Betriebsphasen genutzt werden. Natürlich kann ein Spannungsunterschied zwischen Generator und Elektrolysegerät (und damit auch zum Haupttransformator) auch durch einen zugeschalteten Transformator überbrückt werden.
Ein besonders vorteilhafter Ort für ein Hybridspeicherkraftwerk wäre in der Nähe eines Braunkohlekraftwerkes. Dort ist Braunkohle direkt verfügbar und bei dem vorhersehbar steigenden Bedarf an Speicherkraftwerken könnte die Energieproduktion und damit auch die Verwendung der Braunkohle vom Braunkohlekraftwerk Zug um Zug auf das Hybridspeicherkraftwerk verlagert werden. Damit würde die umstrittene Verbrennung der Braunkohle enden und die Braunkohle als wirtschaftlichster Energieträger trotzdem weiterhin gefördert und genutzt werden und hätte sogar eine wichtige Funktion in der Energiewende. Der ökologische Bann wird von der Kohle genommen.
Übersicht der chemischen Reaktionsgleichungen (Rk. 1. bis Rk. 5.) C + H2O = CO + H2 Rk. 1.) (CO + H2) + 2H2 = CH4 + H2O Rk. 2.) 2H2O = 2H2 + O2 Rk. 3.) CO + H2 + O2 = CO2 + H2O Rk. 4.) CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O Rk. 5.) CO2 + 4H2 = CH4 + 2H2O Rk. 6.)
Übersicht der Einzelanlagen des Hybridspeicherkraftwerkes (in Klammern die zu den jeweiligen Anlage gehörenden, obigen Reaktionen Rk. 1. bis Rk. 5.)

1. Kraftwerk / Gaskraftwerk (Rk. 4. und/oder Rk. 5.)
2. Anlage zur Kohlevergasung und Herstellung des Synthesegases (Rk. 1.)
3. Elektrolysegerät und Gleichrichter zur Umwandlung von elektrischer Energie in Wasserstoff (Rk. 3.)
4. Anlage zur Hydrierung von Kohlenmonoxid (oder Kohlendioxid) zu Hybridmethan (Rk. 5. u.6.)
5. Anschluss an das Hochspannungsnetz und Transformator (Rk. 4./5. oder Rk. 3.)
6. Anschluss an das Erdgasnetz (Rk. 5 oder Rk. 2.)

Speicher und Speichermedien
Der wichtigste Speicher ist das Gasnetz mit dem Hybridmethan als Speichermedium. Im Bedarfsfalle kann dann das gespeicherte Hybridmethan oder sein Äquivalent an im Gasnetz befindlichem Erdgas rückverstromt werden. Diese Rückverstromung geschieht vorzugsweise in einem dem Hybridspeicherkraftwerk zugeordneten Gaskraftwerk. Die bei dieser Anlagenkombination auftretenden Synergien sind im Vorangegangenen ausführlich beschrieben. Die Rückverstromung kann aber auch an einem entfernteren Ort erfolgen, wobei dann das Hybridmethan oder seine Äquivalente an Erdgas dem Gasnetz entnommen werden.
Auch das Kohlendioxid kann aus den Rauchgasen abgetrennt und gespeichert oder sequestriert werden. Wird bei der Verbrennung Sauerstoff aus der Wasserelektrolyse anstelle von Luft eingesetzt, so bleibt das Kohlendioxid nach Kondensation des Wassers als Gas übrig. Wird auch das Kohlendioxid druckverflüssigt, so verbleibt das bei der Kohleverbrennung unvermeidliche Kohlenmonoxid, das in den Brenner zurückgeführt werden kann und so nicht in die Umwelt gelangt.
Ein weiteres Speichermedium ist das Speisewasser für die Elektrolyse, das als Kondenswasser aus den Rauchgasen des/der Gaskraftwerke gewonnen wird. Ist das Gaskraftwerk mit dem Hybridspeicherkraftwerk verbunden, so kann das Speisewasser vor Ort gesammelt, aufbereitet und mit entsprechender Kapazität im Tank gespeichert werden. Von entfernteren Gaskraftwerken müsste das dort gesammelte Kondenswasser dann zum Hybridspeicherkraftwerk in Tankwagen transportiert werden. In diese Transporte könnten dann auch Kondensate aus Brennwertheizungen einbezogen werden. Sammlung und Speicherung des Kondensates aus der Erdgas-/Hybridgasverbrennung ist deswegen ein Gegenstand der Erfindung, weil mit der Menge der Rückbau des Hybridmethans aus Synthesegas ermöglicht wird (Rk. 2., Rk. 3. und Rk. 5.). Das Kondensat aus der Verbrennung von Erdgas ist wegen seiner größeren Reinheit dem ebenfalls erfindungsgemäß zur Wasserelektrolyse zu verwendenden Kondensat aus der Verbrennung von aus Kohle stammendem Synthesegas vorzuziehen.
Synthesegas / Herstellung und Verwendung
Das Synthesegas entsteht in der ersten Stufe des "Fischer-Tropsch-Verfahrens" aus Kohlenstoff und Wasserdampf bei hohen Temperaturen (Rk. 1.). Je nach Qualität der Kohle oder der Kohlenstoffverbindung enthält es als Hauptkomponente Kohlenmonoxid und Wasserstoff sowie gegebenenfalls Methan. Möglich ist auch, die Kohle unter Luftausschluss auf 1000°C bis 1300°C zu erhitzen, wobei man Koks erhält, d.h. reineren Kohlenstoff, welcher zum Synthesegas umgesetzt wird. Daneben werden etwa je 1 to Kohle ca. 300 Kubikmeter Leuchtgas, eine Gasmischung mit ca. 50% Wasserstoff und 30% Methan als Hauptbestandteile, welche direkt in das Gasnetz oder in Rk. 2 eingeschleust werden können. Als weiteres Nebenprodukt der Verkokung der Kohle entsteht der sog. "Steinkohlenteer", eine Mischung von Aromaten. Der Steinkohlenteer war historisch gesehen das Sprungbrett der chemischen Industrie. Falls mit dem erfindungsgemäßen Verfahren der ökologische Bann von der Kohle genommen wird, können bei der erfindungsgemäßen Kohleverwertung wieder zahlreiche chemische Zwischenprodukte gewonnen werden und die Abhängigkeit der Chemie von der Petrochemie wird vermindert.
In beiden Fällen ist die Herstellung des Synthesegases, die auch seine Reinigung einschließt, ein komplexer, kontinuierlich ablaufender Prozess, bei dem sich ein laufendes An- und Abstellen in den wechselnden Betriebsphasen des Speicherkraftwerkes verbietet. Es ist daher ein besonderer Gegenstand der vorliegenden Erfindung, dass das Synthesegas in beiden Betriebsphasen in unterschiedlichen Verwendungen (in der ersten Betriebsphase gemäß Rk. 3 und in der zweiten Betriebsphase gemäß Rk. 4.) eingesetzt wird.
Wird das Hybridspeicherkraftwerk einem Kohlekraftwerk beigestellt, so kann in der zweiten Betriebsphase das Synthesegas auch in die Brennstelle des Kohlekraftwerks eingeblasen werden und so verstromt werden. Mit einem zusätzlichen gasförmigen Brennstoff steht für Bedarfsspitzen höhere Leistung wesentlich schneller zur Verfügung So gewinnt man selbst mit einem Kohlekraftwerk Flexibilität.
Die Umsetzung des Synthesegases zu Hybridmethan (Rk. 2.) erfolgt in einer nach dem Chemiker "Sabatier" genannten Reaktion, in der Kohlenmonoxid an Nickel- oder Eisenkatalysatoren mit Wasserstoff zu Methan hydriert wird, Die chemische Reaktion ist exotherm und kann bei einer Verfeinerung des erfindungsgemäßen Verfahrens thermisch genutzt werden, wodurch der Wirkungsgrad der Rückverstromung weiter gesteigert werden kann.
Bei veränderter Reaktionsführung in Rk. 3 können auch langkettige Kohlenwasserstoffe gewonnen werden, welche als Treibstoffe für Kraftfahrzeuge geeignet sind.
Synthesegas / Verstromung /Speicherung von Kohlendioxid Verstromung des Synthesegases bedeutet seine direkte oder indirekte thermische Nutzung zum Zwecke der Erzeugung elektrischer Energie.
Das in der Betriebsphase der Verstromung des Synthesegases gebildete Kohlendioxid kann auch gespeichert bzw. sequestriert werden. Dabei wird beispielsweise nach der Kondensation des bei der Verbrennung aus dem Wasserstoff gebildeten Wassers das Kohlendioxid durch Druckverflüssigung aus den Rauchgasen abgetrennt. Nimmt man zur Verbrennung anstelle von Luft den bei der Wasserelektrolyse gebildeten Sauerstoff, so verbleibt nach der Wasserkondensation als einziges Gas Kohlendioxid, das direkt gespeichert werden kann.
Bei der Verstromung des Synthesegases kann neben seiner direkten Verbrennung auch das Kohlenmonoxid mit Wasserdampf in Kohlendioxid und weiteren Wasserstoff überführt werden. Dann wird das Kohlendioxid gespeichert und nachfolgend wird ausschließlich Wasserstoff verbrannt. Dieser Wasserstoff kann auch, in gleicher Weise wie aus der Elektrolyse gewonnener Wasserstoff, methanisiert werden. Dies geschieht, indem der Wasserstoff entweder mit gespeichertem Kohlendioxid (Rk. 6.) oder mit Synthesegas/Kohlenmonoxid (Rk. 2.) zur Reaktion gebracht wird. Zu letzterem kann das Synthesegas geteilt werden, wobei ein Teil wie oben zu Wasserstoff und Kohlendioxid durchreagiert und der andere Teil des Synthesegases dann mit Wasserstoff zu Methan reagiert (Rk. 2.). Dabei entsteht auch in der Betriebsphase der Verstromung des Synthesegases Methan, welches alternativ zur direkten Verbrennung/Verstromung auch gespeichert werden kann.
Zusammengefasst kann das Synthesegas als solches, als Wasserstoff oder als Methan verstromt/verbrannt werden. In allen drei Varianten kann das Kohlendioxid wie beschrieben abgetrennt und gespeichert werden.
Die Überführung des Synthesegases in Methan auch in der Betriebsphase, in der sonst seine Verstromung ansteht, empfiehlt sich, wenn am Ort des Hybridspeicherkraftwerkes elektrische Energie nicht benötigt wird und auch nicht abgeleitet werden kann.
Wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren das Synthesegas aus Biomasse (z. B. Holz) gewonnen, so wird in der Betriebsphase der Verstromung bei der Sequestrierung das Kohlendioxid, das die Pflanzen aus der Atmosphäre entnommen hatten, im Boden gespeichert und in der Betriebsphase der Speicherung überschüssiger Energie wird Biomethan erzeugt.
Nachweis des Bio-Anteiles in den Gasen Kohlendioxid und Methan
Die als Endprodukte gebildeten Gase Kohlendioxid und Methan werden je nach ihrem Ursprung (Biologisch oder Fossil) entweder mit Abgaben belastet oder finanziell gefördert (z.B. Biomethan). Wichtig ist daher, wenn z.B. wechselnde Anteile von Holz mit Kohle erfindungsgemäß vergast werden, den Bio-Anteil in o.g. Gasen zu ermitteln.
Dies kann mittels der aus der Archäologie bekannten Radiocarbon-Methode (C 1 4-Methode) erfolgen. Dabei wird davon ausgegangen, dass die eingesetzte Biomasse und damit auch gebildetes Biomethan bezüglich des C14-Isotopenanteiles den Anfangswert besitzt, während fossiler Kohlenstoff kein C14 enthält. Gleiches gilt für Kohlendioxid. Die Messung kann an den Gasen nach der sog. "Zählrohrmethode nach Libby" erfolgen.
Elektrochemische Modellrechnung für die Herstellung von Hybridmethan aus (überschüssiger) elektrischer Energie und Kohle:
Beginnend mit Rk. 3. (Wasserelektrolyse) werden für einen Kubikmeter Wasserstoff (H2) bei einem angenommenen Wirkungsgrad der Elektrolyse von 80% 4,2 KW benötigt. Gemäß Rk. 2. werden zusätzlich zum Wasserstoff des Synthesegases weitere 2 Mol Wasserstoff (1–12) für die Herstellung von Hybridmethan aus Kohlenmonoxid benötigt. Daraus folgt, dass je Kubikmeter aus Synthesegas hergestelltem Hybridmethan (CH4) ca. 8,4 KW elektrische Energie benötigt werden.
Es wird angenommen, der Kohlenstoff für das Hybridmethan wird aus Kohle gewonnen. Methan besteht zu 75% aus Kohlenstoff (Molgewicht Methan: 16, Atomgewicht Kohlenstoff: 12). Die Gasdichte von Methan liegt bei 718g/Kubikmeter. Daraus errechnet sich, dass 1 Kubikmeter Methan 539g Kohlenstoff enthalten. Bei einem Kohlenstoffgehalt der Kohle von 65% bis 90% (je nach Qualität der Kohle) werden 580g bis 830 g Kohle je Kubikmeter Hybridmethan benötigt.
Zusammengefasst ergeben 8,4 KW (überschüssige) elektrische Energie und 580g bis 830g (trockene) Kohle einen Kubikmeter Hybridmethan, welches mit Erdgas der H Qualität vergleichbar ist. Rückverstromt würde der Kubikmeter Hybridmethan 7,5 KW liefern (Energieinhalt von Hybridmethan 11,5 KW / Wirkungsgrad des Gaskraftwerkes 65%). Klammert man den Einsatz der (580g) Kohle aus, so liegt der Wirkungsgrad der Rückverstromung bei 87%.
Verstromung des Synthesegases /Verstetigung der Hydrierung von Kohlenmonoxid
In der Verstromungsphase wird das Synthesegas durch Verbrennen im Kraftwerk in elektrische Energie umgewandelt. Die Verstromung des Synthesegases kann in einem Kohle- oder Gaskraftwerk erfolgen. Im Gaskraftwerk kann, je nach Bedarf an elektrischer Energie, auch Erdgas mit verstromt werden.
Die Verstromungsphase ist naturgemäß mit einem Stillstand der Energiespeicherung verbunden. Die erfindungsgemäße Energiespeicherung ist jedoch ebenso wie die Kohlevergasung ein chemischer Prozess, bei welchem Kohlenmonoxid beteiligt ist. Es ist daher von Vorteil, die Hydrierung von Kohlenmonoxid zu Methan auch in der Verstromungsphase, wenn auch mit niedrigerer Leistung, weiterlaufen zu lassen.
Dies kann auch ohne zusätzlichen Wasserstoff aus der Wasserelektrolyse erreicht werden, indem Wasserstoff vom Synthesegas abgetrennt wird und 2 Mol des abgetrennten Wasserstoffes gemäß Reaktionsgleichung 2 mit je einem Mol Wasserstoff und einem Mol Kohlenmonoxid aus dem Synthesegas zu Methan umgesetzt werden. So kann auch in der Verstromungsphase die Methanbildung in niedrigem Leistungsbereich weitergeführt werden. Verbleibendes Kohlenmonoxid oder verbleibendes mit Kohlenmonoxid angereichertes Synthesegas wird dann erfindungsgemäß im Kraftwerk verstromt.
Weiterhin kann beim Herunterfahren der Kohlenmonoxid-Hydrierung, wenn unreagiertes Kohlenmonoxid im Methan auftritt, das Reaktionsgemisch vorübergehend im Kraftwerk verbrannt werden. Hierdurch wird vermieden, dass Kohlenmonoxid ins Gasnetz gelangt (als Sicherheitsmaßnahme kann dies allgemein beim Auftreten von Kohlenmonoxid im Endprodukt Methan geschehen). Da das Herunterfahren der Kohlenmonoxid-Hydrierung mit dem Beginn der Verstromungsphase verbunden ist, dürfte dann zusätzlicher Brennstoff willkommen sein. Dies ist eine weitere Synergie bei der Koppelung von Kraftwerk und Kohlendioxid-Hydrierung.
Elektrochemische Modellrechnungen / Rückverstromung

Zusammenhänge zwischen Energie, Masse und Volumen, welche sich durch die chemischen Gesetzmäßigkeiten ergeben, sind im Folgenden beschrieben. Den Berechnungen wird Synthesegas als äquimolare Mischung aus Wasserstoff und Kohlenmonoxid zugrunde gelegt. Abhängig von den Ausgangsstoffen (Kohle, Biomasse) und ihrer Vergasungsmethode kann das Mischungsverhältnis sich ändern. Zusätzlich kann im Synthesegas vorgebildetes Methan vorhanden sein. Speicherphase: Energie / Masse / Volumen (gerundet)

Bezugsgröße der zu speichernden elektrischen Energie:	1 Mio. KW
Durch Wasserelektrolyse werden aus 0,8l Wasser und 4,2 KW (80% Wirkungsgrad) 1 cbm Wasserstoff. Gemäß Rk. 2 u. 3. ergeben 2H2 (mit Synthesegas) 1 CH4. D.h. ein Kubikmeter Methan bindet 8,4 KW / 1 Mio. KW ergeben:	120000 cbm Methan
Hinzugefügt werden 600g bis 800g Kohle /cbm Methan:	ca. 85 to Kohle
Speicher
Nur das Kondenswasser aus der Rauchgasabtrennung muss gespeichert werden (zweite Betriebsphase) D.h. 0.8 × 2 × 120000 = 192000 l Wasser bei Erdgasverbrennung:	192 cbm Wasser
0,8 × 1 × 120000 = 96000 l Wasser bei Synthesegasverbrennung:	96 cbm Wasser
Der zweite Speicher, das Gasnetz hat für alle denkbaren Situationen ausreichende Kapazität.
Rückverstromung
Aus 120000 cbm Methan werden bei 65% Wirkungsgrad im Gaskraftwerk	ca. 850000 KW
Wirkungsgrad der Rückverstromung (bez. Auf 1 Mio. KW ohne Kohleeinsatz)	85%

Schlussfolgerungen

– Überschüssige Energie und Kohle ergeben Methan, das im Gasnetz gespeichert, transportiert und mit einem Wirkungsgrad von ca. 85% (Strom zu Strom) rückverstromt werden kann
– In unterschiedlichen Betriebssituationen wird vom Hybridspeicherkraftwerk abwechselnd elektrische Energie aufgenommen und gespeichert oder abgegeben.
– Das Hybridmethan entspricht Erdgas der H-Qualität.
– 1 Kubikmeter Hybridmethan setzt sich zusammen aus ca. 700g Kohle und 8 KW überschüssiger Energie.
– Der Wirkungsgrad der Rückverstromung der gespeicherten Energie (unter Hinzufügen von 60 bis 80 kg Kohle je MW) liegt bei ca. 85% (75 bis 90%, abhängig von dem Wirkungsgrad des rückverstromenden Gaskraftwerkes).
– Durch den Kohlezusatz wird die Effizienz der Wasserelektrolyse mehr als verdoppelt.
– Bei Verwendung von Biomasse wird zusammen mit der zu speichernden elektrischen Energie der gesamte biologische Kohlenstoff zu Biomethan umgesetzt (in Biogasanlagen bilden sich aus dem Kohlenstoff neben Methan 30 bis 50% Kohlendioxid).

Auch gespeichertes Kohlendioxid kann Methan mit Wasserstoff rekonstruiert werden. Im Vergleich zu Synthesegas benötigt Kohlendioxid allerdings die doppelte Menge an Wasserstoff zur Methanisierung.
Der Mechanismus der Rückbildung von Methan aus seinen Rauchgasen wird aus folgenden Gleichungen ersichtlich:

A.) Verbrennung von Methan CH4 + 2O2 > CO2 + 2H2O
B.) Elektrolyse von Wasser 4H2O > 4H2 + 2O2
C.) Rückbildung von Methan CO2 + 4H2 > CH4 + 2H2O

Aus C.) ist ersichtlich, dass bei der Rückbildung von Methan aus Kohlendioxid 4 Mol Wasserstoff benötigt werden, während bei Synthesegas zur Methanbildung nur 2 Mol Wasserstoff benötigt werden. Entsprechend ist die Effizienz (Wirkungsgrad) der oben beschriebe to Gas" genannt wird. Der Gesamtwirkungsgrad liegt dann bei 35 bis 40% (Strom zu Strom).
Nach den Gleichungen A. bis C. lässt sich auch ein chemisches Speicherkraftwerk darstellen. Dabei wird in einer Betriebsphase Methan zur Energieerzeugung verbrannt/verstromt (A.) und das Kohlendioxid aus den Rauchgasen abgetrennt und gespeichert. In einer anderen Betriebsphase wird mit zu speichernder überschüssiger elektrischer Energie Wasserstoff durch Elektrolyse gewonnen (B.) und der Wasserstoff hydriert das gespeicherte Kohlendioxid zu Methan (C.). Auch das Wasser aus Gleichung A. und C. lässt sich durch Kondensation abtrennen und zum Speisewasser für die Wasserelektrolyse (13.) bereiten. Speichert man auch den neben Wasserstoff in der Elektrolyse (B.) entstehenden Sauerstoff und verwendet ihn bei der Verbrennung von Methan anstelle der Verbrennungsluft (A.), so bestehen die Rauchgase ausschließlich aus Kohlendioxid und Wasserdampf und nach Kondensation des Wasserdampfes kann gasförmiges Kohlendioxid direkt gespeichert werden. Kohlendioxid und Wasser kann auch als Mischung gespeichert werden.
Mit Vorteil wird das gespeicherte Kohlendioxid, das sehr reaktionsträge ist, bei der erfindungsgemäßen Herstellung von Synthesegas anteilmäßig beigefügt, um es in reaktionsfreudiges Kohlenmonoxid zu verwandeln.
Da das Synthesegas bei hohen Temperaturen (800 bis 1000°C) entsteht, reagiert hinzugefügtes Kohlendioxid entweder mit entstandenem Wasserstoff zu Kohlenmonoxid und Wasser oder mit noch vorhandenem Kohlenstoff zu Kohlenmonoxid. In jedem Falle geht die Umformung von Kohlendioxid in Kohlenmonoxid auf Kosten des Wasserstoffes im Synthesegas.
Je nach Menge an zugesetztem Kohlendioxid erhält man ein bezüglich des Wasserstoffes abgereichertes Synthesegas. Im Extremfall wird bei äquimolaren Anteilen von Kohlenstoff und Kohlendioxid nur Kohlenmonoxid erhalten.
Zur Aufbesserung des Wasserstoffanteiles kann dem Kohlendioxid-Synthesegas Reaktiongemisch Methan oder Erdgas beigefügt werden.
Durch Umsetzung mit Kohlendioxid verbrauchter Wasserstoff muss bei der erfindungsgemäßen Methanerzeugung durch zusätzlichen Elektrolyse-Wasserstoff ersetzt werden. Im o.g. Falle, wenn nur noch Kohlemonoxid vorhanden ist, werden nicht wie bei Synthesegas 2 Mol, sondern 3 Mol Elektrolyse-Wasserstoff je Mol erzeugtes Methan benötigt. Bilanziert gilt weiterhin die Gleichung B auf Seite 17, wonach je Mol Kohlendioxid 4 Mol Wasserstoff zur Methanbildung erforderlich sind.
Triebfeder dieser Umsetzung ist das Gleichgewicht zwischen Kohlenmonoxid und Kohlendioxid (Gleichung D), die bei über 800°C vollständig auf der Seite von Kohlenmonoxid liegt.

D.) CO2 + C <> 2CO

Festzuhalten ist: Kohlenmonoxid reagiert mit Wasserstoff nach Sabatier wesentlich schneller als das reaktionsträge Kohlendioxid.
Das Synthesegas wird bevorzugt nach Fischer-Trpsch durch Reaktion von Kohlenstoff mit Wasser bei 800 bis 1000° C hergestellt (Vgl. Reaktionsgleichung 1 auf Seite 2). Hierbei ist auf die Stöchiometrie zu achten, da im Synthesegas verbleibendes Wasser nach der sog. "Shift-Reaktion" beim Abkühlen des Synthesegases zu Wasserstoff und Kohlendioxid reagiert. Bei Temperaturen unter 500° C stellt sich nämlich das bei Gleichung D gezeigte Gleichgewicht auf der Seit von Kohlendioxid ein. Kohlendioxid reagiert unter Bedingungen der Sabatier Reaktion nicht oder wesentlich langsamer als Kohlenmonoxid im Synthesegas, sodass die Bildung von Methan nur unvollständig verläuft.
Damit also bei der erfindungsgemäßen Umsetzung von Kohlendioxid mit Synthesegas oder Kohlenstoff nicht nach Reaktionsende beim Abkühlen das Kohlendioxid wieder rückgebildet wird, muss bei der Herstellung des Synthesegases im Ansatz die der Zugabe von Kohlendioxid äquivalente Menge an Wasser im Molverhältnis 1:1 abgezogen werden.
Folglich erhält man bei der Umsetzung Kohlenstoff mit Kohlendioxid im Molverhältnis 1:1 nur Kohlenmonoxid und bei der Umsetzung von Kohlenstoff mit Wasserdampf Synthesegas als äquimolare Mischung aus Kohlenmonoxid mit Wasserstoff.
Für Zwischenbereiche gilt: Kohlendioxid und Wasser müssen sich immer so ergänzen, dass von beiden zusammen 1 Mol mit einem Mol Kohlenstoff reagiert.
Bei der erfindungsgemäßen Herstellung von Methan ist zu beachten, dass Kohlenmonoxid 3 Mol und Synthesegas 2 Mol Elektrolyse-Wasserstoff zur Methanbildung benötigt. Somit ist der Wirkungsgrad bei der Rückvertromung im ersten Fall bei etwa 60% und im zweiten Fall wie im Kapitel "Elektrochemische Modellrechnung" beschrieben bei etwa 85%.
Chemisch ausgedrückt sind die beiden Eckpunkte:

Synthesegasherstellung: C + H2O = CO + H2

daraus die Methanbildung: (CO + H2) + 2H2* = CH4 + H2O

Boudouard Reaktion: C + CO2 = 2CO

daraus die Methanbildung CO + 3H2* = CH4 + H2O

(mit * versehene H2 sind Elektrolyse-Wasserstoff)
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit ein Verfahren zur zweifachen Verbrennung von Kohlenstoff, bei dem Kohlenstoff mit Wasserdampf in Mischung mit Kohlendioxid zu Synthesegas oder Kohlenmonoxid umgesetzt wird und das Synthesegas oder das Kohlenmonoxid mit zusätzlichem Wasserstoff, welcher durch Elektrolyse aus elektrischer Energie gewonnen wird zu Methan umgesetzt wird und das Methan in das Erdgasnetz eingeleitet wird und Methan oder sein Äquivalent an Erdgas aus dem Gasnetz entnommen wird und verbrannt oder verstromt wird und aus den Verbrennungsgasen Kohlendioxid abgetrennt und gesammelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das gesammelte Kohlendioxid bei der Herstellung des Synthesegases oder des Kohlenmonoxids eingesetzt wird und dabei Kohlendioxid und Wasserdampf sich zu 1 Mol bezogen auf 1 Mol Kohlenstoff ergänzen und der Molenbruch Wasser zu Kohlendioxid von 1:0 bis 0:1 reicht.
Das Verfahren besitzt eine hohe Flexibilität und erlaubt, sowohl auf wechselnde Angebote an elektrischer Energie als auch auf wechselnde Verfügbarkeit an Kohlendioxid zu reagieren, indem das Wasser/Kohlendioxid-Verhältnis verschoben wird.
Festzuhalten ist: Das aus Kohlendioxid entstandene Methan wird in der Folge zum zweiten Mal verbrannt.
Festzuhalten ist ferner, dass sich das Synthesegas oberhalb von 800°C bildet, die Reaktion nach Sabatier von Synthesgas mit dem zusätzliche Wasserstoff zu Methan aber unterhalb von 300°C erfolgt. Daher muss zunächst die Umsetzung von Kohlenstoff mit Wasserdampf und Kohlendioxid und Kohlenstoff abgeschlossen sein und das Synthesegas oder das Kohlenmonoxid dann nach Sabatier mit weiterem Wasserstoff zu Methan regieren.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit (weiterhin) die Herstellung von Methan aus Wasserstoff, welcher durch Elektrolyse aus zu speichernder elektrischer Energie gewonnen wird und Synthesegas, welches durch Vergasung von Kohlenstoff oder Kohlenstoffverbindungen unter Hinzufügen von Kohlendioxid erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das hinzugefügte Kohlendioxid aus den Rauchgasen der Erdgas-Verbrennung abgetrennt und gespeichert wird und das bei der Umwandlung von Kohlendioxid mit Wasserstoff aus dem Synthesegas neben Kohlenmonoxid gebildete Wasser bei dem Ansatz für die Synthesegas Herstellung berücksichtigt wird sodass im Endprodukt kein unreagiertes Wasser verbleibt.
Von besonderem Vorteil ist, Kohle zunächst unter Luftausschluss zu verkoken (vgl. S. 12, Kapitel "Synthesegas/ Herstellung und Verwendung) und anschließend den erhaltenen Koks mit Kohlendioxid im Molverhältnis 1:1 entsprechend Gleichung D vorzugsweise bei Temperaturen von 800 bis 1000°C im Fliessbett zu Kohlenmonoxid umzusetzen. Daneben wird aus dem bei der Verkokung erhaltenen Gasgemisch, hauptsächlich bestehend aus Wasserstoff, Methan und Kohlenmonoxid der Wasserstoff abgetrennt und mit dem Kohlenmonoxid zum Synthesegas, welches dann zur Methanisierung des Elektrolysewasserstoffes verwendet wird, vereinigt.
Die nach Abtrennung von Wasserstoff erhaltenen Restgase können verbrannt werden und die Prozesswärme für die Kohlenmonoxidbildung aus Koks und Kohlendioxid liefern. Da die Restgase einen Großteil der in Kohle enthaltenen Schadstoffe enthalten, können diese aus den Verbrennungsgasen nach in der Kohleverbrennung üblichen Methoden abgetrennt und entsorgt werden.
Dabei wird mit Vorteil der auf 1000° C erhitzte Koks direkt mit Kohlendioxid zu Kohlenmonoxid weiterreagiert.
Ebenfalls ist von Vorteil, das Synthesegas in Situ während der Methanisierung herzustellen und den vom Kokereigas abgetrennten Wasserstoff gemeinsam mit der stöchiometrisch richtigen Menge an Elektrolyse-Wasserstoff zu Methan zu reagieren.
Das zu rekonstruierende Kohlendioxid kann aus den Rauchgasen der Verbrennung von Synthesegas, Hybridmethan oder Erdgas durch Kälte oder Druckverflüssigung abgetrennt werden.
Geeignetes Kohlendioxid wird auch bei der Zerlegung von Erdgas / Methan in Wasserstoff und Kohlendioxid im Reformer erhalten. Solche Reformer befinden sich an Wasserstofftankstellen für Kraftfahrzeuge mit Brennstoffzelle, bei denen Erdgas in Wasserstoff überführt wird und wo Kohlendioxid als Nebenprodukt anfällt.
Die vorliegende Erfindung erlaubt, flukturierenden Wind oder Solarstrom an wohlfeile Kohle gebunden im Gasnetz zu speichern und zu transportieren und mit hoher Effizienz wieder in elektrische Energie umzuwandeln. Durch die Rückführung des bei der (Rück)-Verstromung von Hybridmethan oder Erdgas abgetrennten Kohlendioxid und dessen Verarbeitung bei der Synthesegas-Herstellung ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren auch eine Kohlendioxid-freie Verstromung fossiler Energieträger wie Kohle oder Erdgas.
Das Verfahren beschleunigt die Dekarbonisierung der Energiewirtschaft, indem der Kohlenstoff der Kohle mehrfach verbrannt wird.
Bei der Erzeugung von Kohlenmonoxid oder Synthesegas aus Kohlenstoff, Wasser und Kohlendioxid ergeben sich folgende Zusammenhänge aus der Stöchiometrie und dem Boudouard-Gleichgewicht:
Oberhalb von 1000°C ist bei der Umsetzung von Kohlenstoff mit Kohlendioxid das Gleichgewicht zu 100% auf der Seite von Kohlenmonoxid.
Unter gleichen Bedingungen entsteht aus Kohlenstoff und Wasserdampf Synthesegas.
Aus schmutziger Kohle sauberes Methan zu erzeugen ist schwierig. Methan, das in das Erdgasnetz eingeleitet wird, muss aber sauber sein, denn die Reinheitsanforderungen an Erdgas sind hoch.
Um nach dem erfindungsgemäßen Verfahren für die Methanherstellung saubere Komponenten zu erhalten, geht man bevorzugt folgendermaßen vor:
Zunächst wird die Kohle verkokt, d.h. unter Luftausschluss bei etwa 1000°C erhitzt.
Dabei entsteht vergleichsweise sauberer Kohlenstoff in Form von Koks. Daneben bildet sich das sog. Kokereigas, eine Mischung aus Wasserstoff, Methan und Kohlenmonoxid.
Aus dem Kokereigas wird z.B. über ein Molekolarsieb sauberer Wasserstoff abgetrennt, der dem Synthesegas oder Kohlenmonoxid hinzugefügt wird und der den Bedarf an zusätzlichem Elektrolysewasserstoff vermindert.
Der Elektrolyse-Wasserstoff selbst ist von Natur aus hochrein.
Die letzte Komponente, das Kohlendioxid ist bereits sauber, denn sauberes Erdgas verbrennt zu sauberem Kohlendioxid.
Das nach Abtrennung des Wasserstoffes verbliebene Gasgemisch enthält noch viele Schadstoffe der Kohle. Es wird mit Vorteil zur Lieferung der Prozesswärme bei der endothermen Reaktion von Kohlenstoff mit Kohlendioxid oder Wasser verbrannt und aus den Brandgasen werden die Schadstoffe abgeschieden.
Zur Erhöhung des Wasserstoffanteils im Synthesegas kann auch Erdgas bei der Synthesgasherstellung hinzugefügt werden.
Bei der Verstromung von Methan oder Erdgas mit Abtrennung von Kohlendioxid kann auch Methan in einem Reformer in Wasserstoff und Kohlendioxid zerlegt und die beiden Gase getrennt werden. Dann wird der Wasserstoff verstromt und Kohlendioxid erfindungsgemäß in Methan umgewandelt. Der Vorteil dieser Verfahrensweise liegt darin, dass das Kohlendioxid hier einfacher abzutrennen ist als aus den Rauchgasen und dass der Wasserstoff der Verstromung in der Brennstoffzelle zugeführt werden kann, was insbesondere in der e-Mobilität bevorzugt ist.
Kohlendioxid kann auch am Ort seiner Bildung gesammelt, gespeichert und zum Ort der erfindungsgemäßen Rekonstruktion transportiert werden. Im Gegenzug wird dann auch die im erfindungsgemäß hergestellten Methan gespeicherte Energie im Erdgasnetz zur Stelle ihrer Rückverstromung transportiert.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ferner eine Vorrichtung, umfassend

• Eine Anlage zur Einstellung des Boudouard-Gleichgewichtes auf der Seite des Kohlenmonoxids, in der aus der Verstromung oder Verbrennung von Methan oder Erdgas abgetrenntes Kohlendioxid mit Kohlenstoff zur Reaktion gebracht wird.
• Eine Anlage zur Methanisierung von Kohlenmonoxid oder Kohlendioxid aus Elektrolyse stammendem Wasserstoff

Die Dekarbonisierung der Energieerzeugung hat beim Klimaschutz oberste Priorität. Die vorliegende Erfindung erlaubt die Halbierung der Kohlendioxid-Emission bei der Kohleverstromung durch zweimalige Verbrennung des Kohlenstoffes. Dabei wird auch das Speicher- und Transportproblem bei unstetem Wind- und Solarstrom gelöst und der Wirkungsgrad der Rückverstromung gegenüber Power to Gas Verfahren verdoppelt.
Mit Vorteil wird zuerst Erdgas verbrannt oder verstromt und aus den Brandgasen das Kohlendioxid abgetrennt, welches dann mit Kohle und Elektrolyse-Wasserstoff zu Hybridmethan umgesetzt wird.
Dabei wird mit fossilem Erdgas CO2-frei Ökostrom erzeugt, der bedarfssynchron angeboten werden kann. Dies kann als vorgelagerte Rückverstromung mit dem Wirkungsgrad eines hocheffizienten Gaskraftwerkes erfolgen
Die Rezeptur für 1 kg eines solchen Hybridmethan lautet:

400 g Kohle

1400 g Kohlendioxid aus der Erdgasverbrennung

12 bis 15 KW Wind- oder Solarstrom
Anzurechnen sind 5 KW Ökostrom aus der Verstromung des Erdgases, aus dem das in der Rezeptur gebundene Kohlendioxid stammt (alle Zahlenangaben gerundet).
Das erzeugte Hybridmethan ist zur Hälfte ein Methan, bei dem das bei seiner Verbrennung freigesetzte Kohlendioxid zuvor bei der Herstellung gebunden wurde. Es ist daher in der Wirkung auf die Umwelt mit Biomethan gleichzusetzen.
Das gebundene Kohlendioxid kann bei einer Verbrennung des Hybridmethan in Erdgasmotoren auf die Kohlendioxid-Emission der betreffenden Kraftfahrzeuge angerechnet werden. Erdgasmotoren werden mit Vorteil auch in Blockheiz-Kraftwerken eingesetzt, sodass mit erfindungsgemäßem Hybridmethan sowohl in der Raumheizung, als auch in der Mobilität die Kohlendioxid-Emission reduziert werden kann. Hybridmethan kann im Erdgasnetz gespeichert und transportiert werden und äquivalente Mengen an Erdgas können dem Gasnetz entnommen werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102010020762 A1 [0004]
DE 102010031777 A1 [0004]

Claims

Verfahren zur zweimaligen Verbrennung von Kohlenstoff, bei dem Kohlenstoff mit Wasserdampf unter Zusatz von Kohlendioxid zu Synthesegas oder Kohlenmonoxid umgesetzt wird und Synthesegas oder Kohlenmonoxid mit zusätzlichem Wasserstoff, welcher durch Elektrolyse aus elektrischer Energie gewonnen wird zu Methan umgesetzt wird und Methan in das Erdgasnetz eingeleitet wird und Methan oder sein Äquivalent an Erdgas wieder dem Gasnetz entnommen und verbrannt oder verstromt wird und aus den Verbrennungsgasen Kohlendioxid abgetrennt und gesammelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das gesammelte Kohlendioxid bei der Herstellung des Synthesegases oder des Kohlenmonoxids eingesetzt wird und dabei vorzugsweise Kohlendioxid und Wasserdampf sich zu 1 Mol bezogen auf 1 Mol Kohlenstoff ergänzen und der Molenbruch Wasser zu Kohlendioxid von 1:0 bis 0:1, insbesondere 1:0.001 bis 0.001:1 reicht.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Kohlendioxid nach Abtrennung des Kondenswassers durch Abkühlen oder Druckverflüssigung von den Rauchgasen abgetrennt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass Kohlendioxid aus den Abgasen eines Erdgasmotors in der mit Kohlendioxid als Kältemittel befüllten Kraftfahrzeug-Klimaanlage abgetrennt und gesammelt wird sowie in einem Drucktank mitgeführt und an einer Erdgastankstelle gegen Erdgas ausgetauscht wird.
Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass Kohlendioxid aus den Brandgasen einer Brennwertheizung durch eine nachfolgende Wärmepumpe, welche auf Kohlendioxid als Fluid eingestellt ist, in einer Kältefalle abgetrennt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem Erdgasnetz entnommenes Methan oder Erdgas in einem Reformer zu Wasserstoff und Kohlendioxid zerlegt wird und das Kohlendioxid gesammelt und zu Synthesegas oder Kohlenmonoxid umgesetzt wird und der Wasserstoff in einer Brennstoffzelle verstromt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kohlenstoff als Kohle oder Koks oder Biomasse eingesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Herstellung von Synthesegas Methan oder Erdgas hinzugefügt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in einem 1. Verfahrensschritt Kohle unter Luftausschluss verkokt wird und in einem 2. Verfahrenschritt der Koks mit Kohlendioxid im Molverhältnis 1:1 zu Kohlenmonoxid umgesetzt wird und paralell hierzu aus dem bei der Verkokung der Kohle erhaltenen Kokereigas Wasserstoff abgetrennt wird und mit dem Kohlenmonoxid zu Synthesegas vereinigt wird und das Synthesegas mit zur Methanbildung noch erforderlichem Elektrolyse-Wasserstoff umgesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass 1 kg Methan nach folgender Rezeptur hergestellt wird: – 350–400 g Kohle – 1400 g Kohlendioxid, welches aus den Rauchgasen der Verbrennung oder Verstromung von Erdgas abgetrennt wird – 12–15 KW elektrische Energie, welche durch Elektrolyse in Wasserstoff umgewandelt wird.
Verfahren nach Anspruch 3 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass das erzeugte Methan oder sein Äquivalent an Erdgas dem Erdgasnetz entnommen und als Kraftstoff in Erdgasmotoren verwendet wird und die Erdgasmotoren der Raumheizung oder der Mobilität dienen.