-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Speichern elektrischer Energie mittels einer chemischen Synthese nach Patentanspruch 1 und einer Vorrichtung zum Speichern elektrischer Energie mittels einer chemischen Synthese gemäß Patentanspruch 12.
-
Die Nachfrage nach Strom schwankt im tagezeitlichen Verlauf stark. Auch die Stromerzeugung schwankt mit zunehmendem Anteil an Strom aus erneuerbaren Energien während des Tagesverlaufs. Um ein Überangebot an Strom in Zeiten mit viel Sonne und starkem Wind bei niedriger Nachfrage nach Strom ausgleichen zu können, können regelbare Kraftwerke oder Speicher, die diese Energie speichern, eingesetzt werden.
-
Bei den derzeitigen angedachten Lösungen, wie zum Beispiel Energiespeichern oder die Umwandlung von elektrischer Energie in andere Produkte, gibt es oft Limitierungen hinsichtlich der Leistung. Batterien oder auch Elektrolyseure für die Wasserstoffherstellung rufen sehr große Investitionskosten hervor, um einen mehrstelligen Megawattbereich an überschüssiger elektrischer Energie speichern zu können.
-
Ein neuer Ansatz des Energiespeicherns wird in der
DE 10 2015 202 683 vorgeschlagen. Bei diesem Speicherverfahren wird elektrische Energie in einem Schmelzreduktionsofen eingeleitet, wobei in dem Schmelzreduktionsofen Calciumoxid unter Zugabe einer kohlenstoffhaltigen Substanz zu Calciumcarbid umgewandelt wird. Anschließend wird das Calciumcarbid unter Zugabe von Wasser unter Freigabe eines Gases, welches im folgenden Synthesegas genannt wird, entwickelt, wobei das hierbei entwickelte Synthesegas zur Befeuerung eines Kraftwerks eingesetzt wird. Bei dem Entwickeln des Synthesegases entsteht weiterhin ein Schlamm, welcher Calciumhydroxid umfasst.
-
Innerhalb des Speicherverfahrens ist es vorteilhaft, wenn dieser Schlamm aufbereitet werden kann, damit calciumhaltige und kohlenstoffhaltige Substanzen wieder in den Schmelzelektrolyseofen zurückgeführt werden können. Nachteilig wird dieser Schlamm derzeit unter Zugabe von Wärme zu Calciumoxid gebrannt, wobei Wasser frei wird. Bei diesem bekannten Verfahren wird in nachteiliger Weise Energie verbraucht, um das Calciumhydroxid aufzubereiten. Weiterhin ist der Kohlenstoffanteil des aufbereiteten Schlamms nachteilig gering.
-
Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitzustellen, bei dem das bei dieser Speichermethode anfallende Hydroxid energiearm für eine Rückführung in den Schmelzreduktionsofen aufbereitet werden kann und der Kohlenstoffanteil vor dem Rückführen erhöht wird.
-
Die Aufgabe wird mit einem Verfahren gemäß Anspruch 1 und einer Vorrichtung gemäß Anspruch 12 zum Speichern elektrischer Energie mittels einer chemischen Synthese gelöst.
-
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Speichern elektrischer Energie mittels einer chemischen Synthese umfasst folgende Schritte. Zunächst wird elektrische Energie in einen Schmelzreduktionsofen eingeleitet. In dem Schmelzreduktionsofen wird ein erster Feststoff umfassend ein erstes Oxid unter Zugabe einer kohlenstoffhaltigen Substanz zu einem ersten Carbid umgewandelt. Danach wird das erste Carbid unter Zugabe von Wasser zu einem Kohlenwasserstoff umfassenden Synthesegas und einem ein Hydroxid umfassenden Schlamm entwickelt. Anschließend wird der Schlamm mit einem Gasgemisch umfassenden Kohlenstoffdioxid in Kontakt gebracht. Dabei fällt ein Carbonat aus dem Schlamm aus und der Kohlenstoffdioxidgehalt des Gasgemisches sinkt. Das Carbonat wird als ein zweiter Feststoff zumindest teilweise in den Schmelzreduktionsofen zurückgeführt.
-
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Speichern von elektrischer Energie mittels einer chemischen Synthese umfasst einen Schmelzreduktionsofen zur Umwandlung von einem Oxid unter Zugabe einer kohlenstoffhalten Substanz zu einem Carbid. Weiterhin umfasst die Vorrichtung einen Entwickler zum Entwickeln von Synthesegasen und einem Schlamm mit einem Hydroxid. Weiterhin umfasst die Vorrichtung erfindungsgemäß eine Gaswäschevorrichtung zum In-Kontakt-bringen eines Kohlenstoffdioxid enthaltenden Gasgemisches mit dem Schlamm zum Reinigen des Gasgemisches und zum Ausfällen eines Carbonats. Weiterhin umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Rückführvorrichtung zum Rückführen des Carbonats in den Schmelzreduktionsofen.
-
Erfindungsgemäß wird der Schlamm, welcher das Hydroxid umfasst, mit einem kohlenstoffhaltigen Gasgemisch in Kontakt gebracht, wobei das Carbonat aus dem Schlamm ausfällt und anschließend wieder in den Schmelzreduktionsofen zurückgeführt werden kann. Vorteilhaft wird demnach ein Abfallprodukt der Synthesegasherstellung, der Schlamm, mit einem kohlenstoffhaltigen Abgasstrom derart behandelt, dass als ein Wertprodukt das Carbonat entsteht und in den Schmelzreduktionsofen zurückgeführt wird. Das erfindungsgemäße Verfahren ist demnach sehr energieschonend, da keine zusätzliche Wärme zum Aufbereiten des Schlamms erforderlich ist. Zum anderen erniedrigt es den Kohlenstoffdioxidgehalt des Abgases. Dieser von Kohlenstoffdioxid gereinigte Gasstrom kann insbesondere ein Biogas sein, bei dem auf diese Weise der Brennwert erhöht wird. Oder es kann ein Abgas oder Gasgemisch sein, bei dem das C/H-Verhältnis des Gases vorteilhaft für eine stoffliche Nutzung angepasst werden kann.
-
Die Erfindung ermöglicht daher vorteilhafterweise die energiearme Aufbereitung des Schlamms zum Zwischenprodukt Carbonat, das in den Schmelzreduktionsofen zurückgeführt werden kann. Weiterhin wird ein Gas, insbesondere ein Abgas, vorteilhaft von Kohlenstoffdioxid gereinigt.
-
Die Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens enthält vorteilhaft einen Entwickler, in dem das Nassentwickeln des Hydroxids mit Wasser möglich ist.
-
Unter dem Begriff elektrische Energie gemäß Patentanspruch 1 wird hierbei elektrischer Strom verstanden, der entweder aus dem Stromnetz in den Schmelzreduktionsofen eingespeist wird, oder der direkt vom Generator eines Kraftwerks stammt, ohne dass diese elektrische Energie vorher ins Netz eingespeist wurde. Unter dem Begriff kohlenstoffhaltige Substanz werden neben reinem Graphit auch andere, kostengünstig erzielbare kohlenstoffhaltige Substanzen wie Teer, Pech, Koks oder Anthrazit verstanden. Auch Biomasse, organische Abfälle, Lösemittelabfälle, Plastikmüll, Pyrolyseöl, Pyrolysekoks und unterschiedliche Arten von Kohle können als kohlenstoffhaltige Substanz im Sinne dieser Erfindung verstanden werden. Als Entwickler wird hierbei eine Vorrichtung verstanden, in der aus dem Carbid mit Wasser ein Synthesegas hergestellt, bzw. entwickelt, wird.
-
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Gasgemisch ein Abgas aus einer Pyrolyse von Braunkohle oder Biomasse. Alternativ oder zusätzlich umfasst das Gasgemisch auch Abgase und Rauchgase eines Kraftwerks, Kohlenstoffdioxidströme aus chemischen Anlagen, Biogasanlagen oder Brauereien. Vorteilhaft wird so ein Abgas von Kohlenstoffdioxid gereinigt und gleichzeitig durch das Ausfällen des Carbonats ein Wertprodukt hergestellt. Dies ist vorteilhaft unter energetischem und stofflichem Aspekt. Der Kohlenstoffdioxidanteil des Abgases kann einerseits möglichst stark erniedrigt werden, um das Abgas von Kohlenstoffdioxid zu reinigen. Es kann aber auch andererseits der Kohlenstoffdioxidgehalt erniedrigt werden, bis ein definiertes, für eine anschließende Synthese günstiges, C/H-Verhältnis im Abgas eingestellt ist.
-
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung und Weiterbildung der Erfindung wird als Oxid ein Oxid eines Alkalimetalls, eines Erdalkalimetalls, eines Seltenerdelements, von Kupfer, von Zink und/oder von Aluminium verwendet. Vorteilhaft kann das Verfahren mit all diesen Oxiden durchgeführt werden. Lediglich das Synthesegas unterscheidet sich in der Zusammensetzung der Produkte. Das entstehende Synthesegas wird dann je nach Oxid unterschiedlichen Anwendungen zugeführt. Insbesondere das Calciumoxid eignet sich als Speicherchemikalie, da das entstehende Synthesegas Ethin umfasst. Wird ein Aluminiumoxid eingesetzt umfasst das Synthesegas Methan. Wird Magnesium- und/oder Lithiumoxid eingesetzt umfasst das Synthesegas Propin und Propadien.
-
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst der erste Feststoff Calciumoxid oder Magnesiumoxid. Vorteilhaft entstehen bei diesen beiden Oxiden Acetylen (aus Calciumoxid) beziehungsweise Propin und Propadien (beides aus Magnesiumoxid).
-
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung und Weiterbildung der Erfindung umfasst der erste Feststoff wenigstens 60% Calciumoxid und/oder Calciumcarbonat oder 60% Magnesiumoxid und /oder Magnesiumcarbonat. Besonders vorteilhaft umfasst der erste Feststoff wenigstens 90% Calciumoxid und/oder Calciumcarbonat oder 90% Magnesiumoxid und /oder Magnesiumcarbonat.
-
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung und Weiterbildung der Erfindung umfasst der erste Feststoff wenigstens 30% Calciumoxid und wenigstens 10% Aluminiumoxid. Besonders vorteilhaft umfasst der erste Feststoff wenigstens 60% Calciumoxid und wenigstens 30% Aluminiumoxid.
-
Alle angegebenen %-Angaben beziehen sich auf Gewichtsprozent.
-
Die genannten Mischungen haben den Vorteil, dass mit diesen Zusammensetzungen ein Absenken des Schmelzpunkts im Vergleich zu den reinen Oxiden erfolgt, was vorteilhaft zu energieeffizienteren Verfahren führt. Weiterhin kann die Zusammensetzung des entwickelten Synthesegases vorteilhaft verändert werden, insbesondere für den Einsatz als Edukt bei einer chemischen Synthese.
-
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung und Weiterbildung der Erfindung wird Kohlenstoffmonoxid, das im Schmelzreduktionsofen bei der Umwandlung des Oxid zum Carbid entsteht, zu Kohlenstoffdioxid verbrannt und anschließend dieses Kohlenstoffdioxid dem Gasgemisch zugeführt. Vorteilhaft wird so das Kohlenstoffmonoxid stofflich verwendet, um das Carbonat zu bilden.
-
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung und Weiterbildung der Erfindung wird das Kohlenstoffmonoxid mit reinem Sauerstoff verbrannt.
-
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung und Weiterbildung der Erfindung wird aus dem ersten Feststoff wenigstens teilweise durch Kalzinieren des Carbonats durch Nutzung von Reaktionswärme, die bei der Verbrennung des Kohlenmonoxids mit Luft entsteht, der das Oxid umfassende erste Feststoff erzeugt. Das Oxid wird anschließend wenigstens teilweise in den Schmelzreduktionsofen zurückgeführt. Vorteilhaft stammt das Kohlenstoffmonoxid aus der Carbid-Produktion im Schmelzreduktionsofen. Besonders vorteilhaft wird das Kohlenstoffmonoxid mit reinem Sauerstoff zu Kohlenstoffdioxid oxidiert und anschließend die Reaktionswärme zum Kalzinieren des Carbonats zum Oxid verwendet.
-
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung und Weiterbildung der Erfindung wird das das Kohlenstoffmonoxid mittels einer Wassergas-Shift-Reaktions zu Wasserstoff und Kohlenstoffdioxid umgewandelt und das Kohlenstoffdioxid mittels Inkontaktbringen mit dem Schlamm abgetrennt.
-
Weitere Ausgestaltungsformen und weitere Merkmale der Erfindung werden anhand der folgenden Figuren näher erläutert. Dabei handelt es sich um rein beispielhafte Ausgestaltungsformen und Merkmalskombinationen, die keine Einschränkung des Schutzbereichs bedeuten. Merkmale mit derselben Wirkungsweise und derselben Bezeichnung aber in unterschiedlichen Ausgestaltungsformen werden dabei mit demselben Bezugszeichen versehen.
-
Dabei zeigen:
-
1 eine schematische Ausgestaltung der Vorrichtung zum Speichern elektrischer Energie mittels einer chemischen Synthese;
-
2 eine schematische Ausgestaltung einer Vorrichtung zum Speichern elektrischer Energie mittels einer chemischen Synthese mit einer Kalziniervorrichtung;
-
1 zeigt einen Schmelzelektrolyseofen 1, einen Entwickler 2, eine Gaswäschevorrichtung 3 und eine Trennvorrichtung 15. Diese sind zum stofflichen Austausch miteinander über Rohrleitungen verbunden. Die Bezugszeichen 4, 5, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 17, 18 und 19 geben an, welche Komponente überwiegend, aber nicht ausschließlich in dieser Rohrleitung transportiert wird.
-
In den Schmelzreduktionsofen 1 wird elektrische Energie 6 eingeführt, um eine chemische Synthese durchzuführen. Das Produkt der chemischen Synthese wird anschließend in einen Entwickler 2 geführt. Dort wird Gas entwickelt, welches als Synthesegas 10 zur Verfügung steht. Der entstehende Schlamm 11 wird in eine Gaswäschevorrichtung 3 geführt. Dort wird ein Gasstrom 12 von Kohlenstoffdioxid gereinigt und zeitgleich der Schlamm 11 derart aufbereitet, dass er zurück in den Schmelzreduktionsofen 1 geführt werden kann.
-
Der Schmelzreduktionsofen 1 ist eine besondere Ausgestaltung eines Lichtbogenofens. Der Schmelzreduktionsofen 1 besteht zunächst aus einer feuerfest gemauerten Wanne, die durch eine Einhausung möglichst gasdicht verschlossen ist. In das so entstehende Volumen können feste Ausgangssubstanzen, wie der erste Feststoff mit Calciumoxid 4, eingebracht werden. Die Umwandlung des ersten und/oder zweiten Feststoffs 4, 5 zum Calciumcarbid 8 erfolgt mit Hilfe von typischerweise drei Kohlenstoffelektroden. Diese Kohlenstoffelektroden sind vorteilhaft höhenverstellbar ausgeführt. Da diese Elektroden während der Carbidbildungsreaktion abbrennen und Kohlenstoff gemäß der Gleichung 1 verbraucht wird, werden sie kontinuierlich nachgebildet. Hierfür wird eine kohlenstoffhaltige Substanz 7, insbesondere Raffinerierückstände wie Koks oder Teer in einen hohlen Metallzylinder gegeben und mit Presslufthämmern verdichtet. Wegen der Hitze, die während der Reaktion gemäß Gleichung 1 vorherrscht, härten die Ausgangssubstanzen dann aus. Um den Elektrodenabbrand zu verringern, kann zusätzlich eine kohlenstoffhaltige Substanz direkt zum Oxid zugegeben werden.
-
In diesem ersten Ausführungsbeispiel wird ein erster Feststoff mit Calciumoxid 4 zum Schmelzreduktionsofen 1 hinzugegeben. Gegebenenfalls kann der erste Feststoff mit Calciumoxid 4 in den Schmelzreduktionsofen 1 geführt und somit nachgefüllt werden. Weiterhin wird eine kohlenstoffhaltige Substanz 7 in den Schmelzreduktionsofen 1 geführt. Weiterhin wird ein zweiter Feststoff 18 mit Calciumcarbonat aus der Gaswäschevorrichtung 3, in der die Aufarbeitung des Schlamms 11 erfolgt, in den Schmelzreduktionsofen 1 zurückgeführt, um die calcium- und kohlenstoffhaltigen Substanzen zu nutzen. Im Schmelzreduktionsofen 1 erfolgt eine Schmelzreduktion des Calciumoxids 17 zu Calciumcarbid 8, wobei Kohlenmonoxid 19 frei wird. Dieser Prozess entspricht im Wesentlichen der folgenden Reaktionsgleichung: CaO + 3C -> CaC2 + CO (GL1)
-
In einem weiteren Prozessschritt kann ein Abstechen des Schmelzreduktionsofens 1 erfolgen, so dass das Reaktionsprodukt, das Calciumcarbid 8, aus dem Schmelzreduktionsofen 1 abgeleitet wird. Dieses Calciumcarbid 8 kann in dem Entwickler 2 geführt werden. Alternativ kann das Calciumcarbid 8 auch in eine Speichervorrichtung geführt werden. Von dieser Speichervorrichtung aus kann es dann ebenfalls in den Entwickler 2 geführt werden.
-
Die bisher beschriebenen Verfahrensschritte werden dann ausgeführt, wenn überschüssige Energie in Form von elektrischer Energie 6 zur Verfügung steht. Dabei kann die überschüssige Energie direkt aus einem Generator eines Kraftwerks als auch aus einem Stromnetz stammen. Die elektrische Energie 6 wird zum Betreiben des Lichtbogens des Schmelzreduktionsofens 1 verwendet. Durch die Schmelzreduktion des Calciumoxids 17 zu Calciumcarbid 8 wird ehemals elektrische Energie 6 in Form von chemischer Energie in dem Calciumcarbid 8 gespeichert. Grundsätzlich ist es zweckmäßig, wenn die elektrische Energie 6 direkt von einem Generator des Kraftwerks abgezogen wird, ohne dass sie erst in das Stromnetz transformiert werden muss. Somit herrscht eine optimale Wechselwirkung zwischen dem Betreiben eines Turbinensatzes und dem Generator des Kraftwerks und der Speichervorrichtung. Es sind jedoch auch Situationen denkbar, in denen das Kraftwerk mit ungeminderter Last weiterläuft, im Stromnetz dennoch überschüssige Energie vorhanden ist, die kurzzeitig zwischengespeichert werden muss. Dann ist es zweckmäßig, diese elektrische Energie direkt aus dem Stromnetz zu beziehen und die Schmelzreduktion damit zu betreiben.
-
Wenn die Situation vorherrscht, dass ein erhöhter Bedarf an elektrischer Energie im Netz besteht, kann das Calciumcarbid 8 direkt oder alternativ aus einem Zwischenspeicher in den Entwickler 2 gegeben werden, wo es in ein Synthesegas 10 in Form von Ethin, bzw. Acetylen, aus dem Calciumcarbid 8 entwickelt wird. Dieses Synthesegas 10 kann entweder über eine Zuführvorrichtung in ein Kraftwerk zurückgeleitet werden, wobei das Synthesegas 10 dort entweder zur direkten Befeuerung der Befeuerungsvorrichtung zum Antrieb von Turbinen verwendet wird, oder es wird in einem Standbybetrieb in Form des Synthesegases 10 zur Warmhaltung einer Dampferzeugungseinheit, wie beispielsweise eines Dampfkessels oder anderer Komponenten, eingesetzt. Weiterhin ist Ethin eine wichtige Basischemikalie. Es dient als Ausgangsverbindung bei der großtechnischen Herstellung wichtiger Grundchemikalien. Zum Entwickeln des Synthesegases 10 aus Calciumcarbid 8 wird in den Entwickler 2 Wasser 9 und/oder hydroxidhaltiges Wasser 14 hinzugefügt. Dieser Reaktionsschritt folgt im Wesentlichen der folgenden Reaktionsgleichung: CaC2 + 2H2O -> C2H2 + Ca(OH)2 GL2
-
Die Gleichung GL2 zeigt, dass bei der Zugabe von Wasser 4, 14 zu Calciumcarbid 8 neben dem Ethin auch Calciumhydroxid entsteht. Dieses Calciumhydroxid vermischt sich mit nicht umgesetztem Wasser zu einem Schlamm 11, welcher als Nebenprodukt der Synthesegasherstellung auftritt. Da die Calciumkomponenten in dem in dieser Vorrichtung vorgeschlagenen Kreislauf als Speichermedium dienen, ist es sinnvoll, dieses aufzubereiten.
-
Daher wird der Schlamm 11 in eine Gasaufbereitungsanlage 3 geführt. Dort wird einerseits der Schlamm 11 aufbereitet, andererseits wird kohlenstoffdioxidhaltiges Abgas 12 von Kohlenstoffdioxid gereinigt. Es fällt Calciumcarbonat 18 aus dem Schlamm aus. Dieser Reaktionsschritt folgt im Wesentlichen der Gleichung: 2Ca(OH)2 + CO2 -> CaCO3 + Ca(OH)2 + H2O GL3
-
Das gereinigte Abgas 13 verlässt die Gaswäschevorrichtung 3. Die Produkte dieses Reaktionsschritts Calciumcarbonat 18, Calciumhydroxid und Wasser werden anschließend in eine Trennvorrichtung 15 geführt, um von überschüssigem Wasser und Calciumhydroxid abgetrennt zu werden. Die Trennvorrichtung 15 kann beispielsweise eine Filterpresse, eine Zentrifuge oder ein Absatzbecken sein. Das so getrocknete Calciumcarbonat kann als zweiter Feststoff 5 zurück in den Schmelzreduktionsofen 1 geführt werden. Das hydroxidhaltige Wasser 14 kann in einem Tank gespeichert werden und gegebenenfalls in den Entwickler 2 geführt werden.
-
2 zeigt eine Vorrichtung zum Speichern elektrischer Energie 6, wie schon das Ausführungsbeispiel aus 1, und umfasst einen Schmelzreduktionsofen 1, einen Entwickler 2, eine Gaswäschevorrichtung 3 und eine Trennvorrichtung 15. Zusätzlich umfasst diese Vorrichtung eine Kalziniervorrichtung 16 zum Brennen des Calciumcarbonats 18. In dieser Kalziniervorrichtung 16 kann weiterhin vorteilhaft das Kohlenmonoxid 19 genutzt werden, welches in dem Schmelzreduktionsofen 1 entsteht. Das Kohlenmonoxid 19 aus dem Schmelzreduktionsofen 1 wird besonders vorteilhaft als Brennstoff in die Kalziniervorrichtung 16 zurückgeführt. Dort wird das Calciumcarbonat 18 nach der Vortrocknung in die Trennvorrichtung 15 hineingeführt und zu Calciumoxid 17 unter der Entstehung von Kohlenstoffdioxid umgewandelt. Das so gewonnene Calciumoxid 17 wird in den Schmelzreduktionsofen 1 zurückgeführt.
-
Das Kohlenmonoxid 19 kann weiterhin verbrannt werden mit Luft oder reinem Sauerstoff zu Kohlenstoffdioxid. Die bei der Verbrennung des Kohlstoffmonoxids anfallende Enthalpie kann genutzt werden, um beispielsweise ein Kraftwerk zu heizen oder warm zu halten, wenn es bei Überschussstrom im Standbymodus fährt. Dies spart vorteilhaft Brennstoff. Weiterhin kann die anfallende Enthalpie genutzt werden, um den Brennstoff vor dem Zuführen zu einem Kraftwerk zu trocknen oder eventuell zu pyrolysieren um den Brennwert zu erhöhen. Es ist ebenfalls möglich, die Enthalpie zu nutzen, um die erste kohlenstoffhaltige Substanz für den Schmelzreduktionsofen zu trocknen oder zu pyrolysieren, um weitere Kohlenstoffquellen wie beispielsweise Braunkohle, Plastikabfall oder Biomasse nutzen zu können.
-
Neben den bereits beschriebenen Verwendungsmöglichkeiten des Kohlenmonoxids 19, die auf die thermische Verbrennung gemäß der Verbrennung in einem Drehrohrofen beziehungsweise zur Vorwärmung über Feuerungsvorrichtung besteht, gibt es noch weitere alternative Möglichkeiten zur Verwertung des Kohlenmonoxids 19. Hierbei kann das Kohlenmonoxid einer zusätzlichen, hier nicht dargestellten Synthesereaktion zur Herstellung von beispielsweise Methanol, Methan oder sogenannten Fischer-Tropsch-Brennstoffen zugeführt werden. Andererseits kann es zweckmäßig sein, das Kohlenmonoxid 19, das den Schmelzreduktionsofen 1 mit relativ hohen Temperaturen verlässt, mit Wasser oder Wasserdampf zu versetzen. Dieses Wasser beziehungsweise dieser Dampf kann ebenfalls aus dem Umfeld eines Kraftwerks stammen und es wird dabei ein Kohlenmonoxid-Wassergemisch erzeugt, das in einem sogenannten CO-Shift-Reaktor zu Wasserstoff und Kohlenstoffdioxid reagiert werden kann. Aus dieser Reaktion, der sogenannten Wassergas-Shift-Reaktion, kann unter den beschriebenen Voraussetzungen als Wertstoff Wasserstoff gewonnen werden, wenn das ebenfalls entstandene Kohlenstoffdioxid abgetrennt wird. Besonders bevorzugt kann das Kohlenstoffdioxid wiederum mit dem Schlamm 11 in der Gasaufbereitungsanlage 3 abgetrennt werden.
-
Im Folgenden seien noch Anmerkungen zu den Reaktionen der Gleichungen 1 bis 3 gegeben.
-
Die erste Charge an Calciumoxid 17 kann durch das Brennen von Kalk, also von Calciumcarbonat zu Calciumoxid und Kohlendioxid bereitgestellt werden.
-
Der bei der Reaktion gemäß Gleichung 1 verbrauchte Kohlenstoff stammt entweder vollständig oder wenigstens zum Teil aus der Elektrode des Schmelzreduktionsofens 1. Diese Elektroden können gemäß des Standes der Technik so genannte Söderberg-Elektroden sein, die kontinuierlich während des Betriebs des Lichtbogenofens, bzw. Schmelzreduktionsofens 1 aus Raffinerierückständen, wie Koks, Teer, Pech und/oder Anthrazit, erneuert werden. Somit kann die Wertschöpfung des beschriebenen Prozesses unter Veredelung von ansonsten wertlosen Raffinerierückständen mit Hilfe von elektrischer Überschussenergie erfolgen, wodurch die Wertstoffe Calciumcarbonat und Ethin entstehen.
-
Das gewonnene Ethin hat einen hohen Energieinhalt und kann mit Methoden aus dem Stand der Technik relativ einfach genutzt werden. Dies kann beispielsweise durch so genannte Acetylenbrenner erfolgen. Das Calciumcarbid ist ein gut lagerbarer Feststoff. Er lässt sich über einen längeren Zeitraum kostengünstig zwischenlagern, sofern dies trocken, d.h. unter Ausschluss von Feuchtigkeit geschieht. Der Zeitpunkt der Acetylenerzeugung ist frei wählbar, so dass mit einfachen kostengünstigen Mitteln ein großskaliger Energiespeicher durch Nutzung von Calciumcarbid realisiert werden kann.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
