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Strassen und Wege dienen seit vielen Generationen zum Transport von Menschen, Waren und Gutem und haben zum Austausch der Völker beigetragen und das heutige Leben und den Fortschritt mit geprägt. Fortschreitende Technologie hat zur Versiegelung der Städte und Landschaften in einem immer höheren Maße beigetragen. Der Mobilitätsdrang der Menschen und damit die Zunahme von Fahrzeugen führte zur Verknappung des Strassenraumes und damit des gesundheitlich gefährdeten Anstiegs von CO2 Emissionen durch den Abgasausstoß von Motoren. Besonders in Städten mit Ballungsräumen. Abhilfe und Ressourceneinsparung schaffen Elektromotoren und Brennstoffzellen getriebene Fahrzeuge.
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Der Unterbau und die Stabilität einer Strasse oder Weg passt sich der geographischen Lage und der Beschaffenheit des Bodens an, die in den Regionen der Erde unterschiedlich ausfallen.
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Die Fläche einer Strasse oder eines Weges ist wegen dem fortschreitenden Flächenverbrauch nicht nur als Strasse mit integrierten Leitungen für Strom, Gas und Wasser interessant, sondern auch für die Anpassung der Strasse an Photovoltaik und Brennstoffzellentechnologie, die sich als Bestandteil des Strassenoberbau und Strassenunterbau von zusätzlichen Nutzen ausbilden. So ist die Intensität von gleichbleibenden intensiven Sonnenlicht das in das Stromnetz über das ganze Jahr hinweg einspeisst, in den meisten Gebieten der Welt nicht gegeben. So werden die Jahreszeitlichen und wetterbedingten Stromschwankungen am Tag oder in der Nacht durch Energiespeicher ausgeglichen. Wegen der zu geringen Speicherdichte einer Batterie und Möglichkeit grosse Flächen mit Solarzellen zu bestücken eignet sich die Erzeugung und Speicherung von Wasserstoff bei grösseren Solarzellenanlagen die sich aus der zur Verfügung stehenden Fläche der Strassen vor Ort ergibt. Hier lässt sich Strom mit der Hilfe von Photovoltaik und Sonnenlicht bis hin im Gigawatt oder Megawatt als Wasserstoff zwischen speichern und somit Schwankungen im Netz ausgleichen. Bevorzugt in einen durch einen Wasserstoffträger hydrierten Wasserstoff oder als synthetisches Methan in eine Gasleitung.
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In der
DE 10 2014 016 383 und der
DE 10 1024 015 411 ,
DE 10 2015 010 784 ist ein Strassenaufbau mit Solarzellen und Batteriespeicher beschrieben. Moderne Werkstoffe wie Beton mit integrierten textilen Bewehrungen reduzieren den Rohstoffverbrauch an Eisenbewehrungen, Sand und Zement. Der tragende Strassenbelag ist der gewichtsmässigen und klimatischen Belastung angepasst und besteht vorzugsweise aus einem porenhaltigen, wasserdurchlässigen und mit Edelsplitt oder Glaskörnern aus Polyurethan verbundenen Strassendecke oder einem transluzenten Beton. Starre und steife Fahrzeugdecken reduzieren den Kraftstoffverbrauch gegenüber elastischen Fahrbahnen. Der Unterbau mit seinen unterschiedlichen Volumina an Räumlichkeiten ist mit seinen Wänden und Deckenmaterial isoliert. Ebenso wird für einen geregelten Luftaustausch in einer Öffnung gesorgt
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Die Strasse ist von begrenzenden längs- und in Abständen quer verlaufenden Wanden die zwei- oder mit Abstandsgewirken dreidimensionale statischen textile Bewehrungen beinhalten und mindestens Einspurig in beide Richtungen als Weg oder mindestens Einspurig in eine Richtung als Strasse verlaufen. Zwischen den beiden längs verlaufenden Wanden sind gerade oder gewölbte Decken aus Beton und einem durchsichtig tragenden Deckenmaterial das auftragenden Wanden aufliegt wie aus Glaskörnern, Glas/Kunststoff und/oder durchsichtigen Beton mit einbezogen. Diese können als Unterdecke auch in die quer verlaufenden Betonbestrebungsvorrichtungen der Fahrbahn mit eingehangen werden. Die befahrbare durchsichtige Strassendecke die sich durchgehend und unterbrechungslos fertigten lässt würde hier ebenfalls auf eine durchsichtige von Seitenträgern eingehangene Decke transparent und/oder transluzent aus Glaskörnern in einer Endlosfertigung aufgebracht. So lässt sich zwischen zwei Glasscheiben ein Polycarbonatfolie oder extrudiertes Polycarbonat einbringen. Die aus der Decke nach unter in das Innere des Unterbaues aus zwei Scheiben gerichtete Glasplatte ist mit einer Sicherheitsfolie gegen das zerbrechen einer Scheibe gesichert, die in kleine Glasteilchen zerfällt. Die Kunststoff Glasmaterialien sind miteinander feste verbunden. Diese kann durch druck- oder Hitzeeinwirkungen mit Hilfe eines Verbindungsmittels geschehen. Dazu zählen unter anderem Kleber, Polyurethankleber, Glashohlkugeln, Glaspulver. Mindestens eine Decke hat Öffnungen. Die einbezogenen Bewehrungen vorzugsweise aus Glasfasern oder Carbonfasern haben nicht nur eine statische Funktion, sondern dienen auch als Stromleiter. Die befahrbare Strassendecke als auch die zweite Unterdecke wären miteinander sowohl als Bewehrung als auch als Stromleiter miteinander lösbar verbunden. Ein IP Chip sorgt für die Stromverteilung innerhalb des Bewehrungsnetzwerkes und schaltet über Verteiler neue Stromleitungen. Sobald eine Verbindungsstrecke in den textilen Stromleitungssträngen für Gleichstrom und/oder Wechselstrom unterbrochen ist. Zusätzlich können noch Notstreifen, Fahrrad- und Fussgängerwege die Strasse von mindestens einer Seite begrenzen. Sie bilden Privatstrassen, Gemeindestrassen, Überlandstrassen, Autobahnen, Fahrrad und Spazierwege. Moderne beleuchtete organische Markierungssstreifen in ihren genormten Abmessungen begrenzen die Fahrbahn. Die unterhalb der Fahrbahnstrasse verlaufenden Ebenen sind zwischen 20 mm und 3500 mm je nach Funktion hoch. Entlang der seitlichen Begrenzung des Strassenverlaufs und deren unteren Ebene bestehen ein- oder mehrstückig umschlossene seitliche Öffnungen für Wartungszwecke funktioneller Folienbahnen, Monocrystaline Solarzellen, Brennstoffzellen, Energiespeicher, Schalt- und Regeleinrichtungen, Rohrleitungen für Kabel oder Flüssigkeiten, Lagerraum. In den Räumen lassen sich funktionelle Folienbahnen zur Klimatisierung aus einem dehnbaren und rollbaren polymeren Heizsystem, der Stromerzeugung und Lichterzeugung von mindestens einem Funktionsträger als Mehrschichtensystem auf einem in seitlicher oder länglicher Richtung angebrachten Zylinderkörper ein und ausfahren und im Schadenfall des Funktionsträgers als Rollo aus der Befestigung entnehmen, sowie von den Anschlusskabeln lösen und austauschen. Die Funktionsträger wie dehnbare Heizfolien, Solarzellen, Lichtfolien sind rollbar und von dehnen ist mindestens die Lichtfolie und/oder Solarzelle lichtdurchlässig. Auf dem Boden der unterhalb der Fahrbahn verläuft sind jeweils eine Schiene für die Befestigung eines Momocrystalinen Solarzellenpannelles eingelassen. Das Pannelle lässt sich in der Schiene unterhalb der Fahrbahndecke hin- und herfahren., sowie leicht entnehmen. Eine zusätzliche durchsichtige OLED Lichtfolie bedeckt die reine Monocrystaline Solarzelle und ist mit der Monocrystallinen Solarzelle von Glas dampfdiffusionsdicht umschlossen. Die Schiene lässt sich über weite Strecken mit Monocrystallinen Solarzellen verlegen, die durch eine Öffnung in der Strasse zu Wartungszwecken aus der Schiene entnommen werden. Um nicht alle Monocrystallinen Solarzellen aus der Bodendecke entnehmen zu müssen besitzt die Schieneneinrichtung eine Bypassstrecke für Monocrystalline Solarzellen. Bei Regen beinhaltet das Wasser unter anderem fettiges, agressives Schmutzwasser das die transparenten Oberflächen der Mehrschichtenfolie beschädigen und verdrecken könnte, sodass das Regen und/oder Schmutzwasser von einer transparenten, kratzfesten und Schmutz beständigen aus Polycarbonat, Polyurethan, Acryl und/oder eingebetteter Glasfolie zwischen Mehrschichtenfolie und Unterseite der tragenden Strassendecke auf einen Zylinderkörper auf und aus rollbar angebracht ist. Das Wasser sammelt sich bei einem mit Gefälle an gebrachten Rollo an seinem Tiefpunkt und wird über ein Rohrsystem abgeführt. Das Rollo verläuft beidseitig an Schienen geführt entlang mit einem abdichtenden Silikonstreifen oder Gummistreifen. In den unteren Bereich der beiden übereinander liegenden auf zweier Ebenen liegenden Walzenkörper beanspruchen unterhalb der Strassenführung eine das Tageslicht nicht hindernde Einbautiefe. Die Walzenkörper können Übereinander, in Gegenrichtung eines in Längsrichtung, sowie das zweite in Querrichtung montiert sein. Eine Regen- und optische und akustische Schmutzerkennung durch Sensoren und IC Chip/Software an der Fahrbahnoberfläche steuern die Erkennung von für die transparente und Wasser ableitende Schutzfolie das ein und ausfahren des Rollos in Abhängigkeit vom Verschmutzungsgrad der Fahrbahnoberfläche. Ein optischer Sensor Sensor der auf der Schutzfolie vor Regenwasser, Staub und Dreck befestigt ist, sowie ein optischer Senor auf der Mehrscochtenfolie sind mit der Steuerung der der Sensoren aus der Fahrbahnoberfläche und dessen Rechner verbunden. Beide Rollos die der Mehrschichtenfolie und die der Schutzfolie schliessen oder öffnen sich gemeinsam. Dem Rechner ist ein Bedienungsgerät mit Display angeschlossen. Die beiden Rollo und deren Oberflächenfolien werden durch eine Vorrichtung an dem Zylinderkörper mit sauberen Wasser gereinigt. Das Schmutzwasser wird in einem Rohsystem abgeführt. Die Räumlichkeiten entsprechen auch den Normen und Abmessungen von Containern, die eine Brennstoffzelleneinheit bilden. Sowie Speichertanks in Container gefasst und mit dem Elektrolyse- und Brennstoffzellensystem verbunden. Der Strassenbaukörper weist in seiner Länge gleichbleibende oder unterschiedliche Volumen auf, bedingt durch die Anzahl der Fahrbahnen und Wege, sowie der Höhe und technischen Funktionen mit seinen Funktionselementen. Der Strassenbaukörper ist durch Türen und Rollos zugänglich und durch Aussenwände und Decken verschlossen.
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Aufgabe der Erfindung ist es die Stromspeicherung durch den höheren Energiegehalt von Wasserstoff gegenüber Batterien mittels Elektrolyseur zu steigern und die Stromspeicherkosten somit zu senken und bei Bedarf die Elektrizität aus dem Wasserstoffspeicher über eine Brennstoffzelle den Verbrauchern zu zuführen. Der Wasserstoffanlage wird durch vorgeschaltete Batteriespeicher aus der Photovoltaikanlage die Elektrizität zur Verfügung gestellt. Die Photovoltaikanlage ist gleichzeitig durch eine Regel- und Schalteinrichtung/Software je nach Grösse der Solaranlage Energieverbraucher wie Fahrzeuge, Wohnhäuser und deren Strombedarf, Strassenlaternen, Steckdose mit Wechselstrom und Gleichstrom aus den Batterien und/oder den Brennstoffzellen direkt zu versorgen. Über eine weitere Regel- und Steuereinrichtung wird der Strom über einen Transformator direkt ins öffentliche Netz eingespeisst oder Bidirektional die Batterieanlage mit Strom aus dem Öffentlichen Netz oder Strom abgebenden Solarfahrzeugen, Brennstoffzellenfahrzeugen geladen wird. Der Elektrolyseur wandelt Wasserstoff in Synthetisches Methanol um. Gibt reinen Wasserstoff aus der Elektrolyse-Wasserstoffanlage an Verbraucher ab. Hydriert Wasserstoff in Wasserstoff träger und dehydriert ihn zur Energiewandlung der Brennstoffzelle. Die Steuer und Regeleinrichtungen und eine angeschlossene Software der jeweiligen Baueinheiten kommunizieren über ein Steuer- und Regelsystem, einer Software, sowie einem Bussystem mit einem angeschlossenen Rechner der die Daten visualisiert. Jeweilige Baucinheiten waren Fahrbahnbeleuchtung, Solarzellenstromgewinnung, Strassenschmutz- und Wasseraufbereitung für den Elektrolyseur, Wassergewinnung aus Luft, Wasserstoffträgermaterial, Verstromung durch Brennstoffzelle, CO2 Gewinnung aus Luft und Wasserstoff, Wasserstoffspeicher, synthetisches Methangas, synthetisches Methangasgewinnung aus Fäkalien, Batteriespeicheranlagen.
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Die gängiste chemische Reaktion die in Brennstoffzellen genutzt wird ist die Knallgasreaktion zwischen Wasserstoff und Sauerstoff. Hochtemperatur-Brenstoffzellen bieten gegenüber Niedertemperatur-Brennstoffzellen (z. B. Polymer-Membran-Brennstoffzellen) das sie bei entsprechender kathalytischer Aktivität der Anode neben Wasserstoff auch Kohlenmonoxid und/oder Methan, sowie höhere Kohlenwasserstoffe – direkt oder nach einfacherer Reformierung mit Wasser oder Luftsauerstoff zu Wasserstoff und kohlenmonoxidhaltigen Brenngas in elektrische Energie umwandeln können.
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Strassen die Poren aufweisen und/oder Gullideckel mit Grobabscheider durch die Wasser dringt und das sich unterhalb der Fahrbahndecke ergießt müssen insbesondere auf Bundesautobahnen nach den Gewässerschutzvorschriften behandelt werden und von Schmutzwasser in den sich unter anderem Umweltgifte befinden befreit werden. Problematisch für die Gewässer und Böden sind die in dem Strassenverkehr enthaltenen Schwermetalle wie Zink, Kupfer, Blei und Cadmium. Diese Stoffe stammen hauptsächlich aus dem Abrieb von Reifen und der Bremsbeläge. Kritisch sind zudem die organischen Verbindungen wie polyzyklische, armomatische Kohlenwasserstoffe (PAK) die durch den Verbrennungsprozess in den Benzin und Dieselmotoren entstehen oder auf Tropfverluste zurückzuführen sind. Seit der Einführung des bleifreien Benzins zählt der Benzinzusatzstoff MTBE (Methylteritärer Butylether) ebenfalls zu den kritischen Stoffen. Strassenabwasser enthält neben gröberen Stoffen wie Kies und Sand einen hohen Anteil an ungelösten Stoffen an denen diese Schwermetalle und PAK absorbiert sind. Sedimentationsuntersuchungen zeigen das sich die Schadstoffe infolge ihrer geringen Absetzgeschwindigkeit nur schlecht sedimentieren lassen. Ölabscheider und Schlammsammler halten die Schadstoffe ungenügend zurück. Nach der 102005049923 ist eine Destillationsanlage beschrieben. Das Strassenabwasser lässt sich auch nach der ersten Reinigungsstufe mit Frischwasser versetzen. Bis zu einer Meter tiefer Humus und Splitfilter reinigen das Wasser vor. Dort verlieren sie ihre Feinpartikel. Nach durchlauf des Splitfilters wird das Abwasser ins grössere Retentitionsfilterbecken geleitet und passiert dort eine Humusschicht und einen Sand haltigen Boden. Gras und Schilf sorgen mit ihren Wurzeln dafür das der Bodenfilter locker bleibt und nicht durch Feinpartikel verstopft wird. Ab hier leitet man das Wasser in den Boden oder ins nächste Gewässer das aus einem Microbengewässer und schnell wachsenden Algen besteht. Gewässer mit Umkehrosmose. UV Licht bestrahlt das Wasser abschliessend. Die Reinigungsbecken sind teilweise bis zu einem Meter tief. Kontrollschächte befinden sich mindestens am Eingang und am Ausgang die Messvorrichtungen. Das Wasser ist soweit aufgearbeitet das es sich zur Wasserstoffaufbereitung eignet. Elektrolyseverfahren benötigen destiliertes oder mit Kali Lauge versetztes Wasser aus Behältern Die Reinigungsbecken in der Strassenbauanlage mit ihren Ebenen sind nebeneinander und/oder auf mehreren Ebenen angebracht.
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Das Reinigungsverfahren durch Regenfall und getauten Schneefall hat den Nachteil das aufgefangenes Wasser, insbesondere in Trocken- und Frostperioden vom Boden nicht kontinuierlich zur Verfügung steht. Gegensätzlich lässt sich aus der Umgebungsluft enthaltener Wasserdampf gewinnen. Die Wassergewinnung aus Luft ist unabhängig der Jahreszeiten, der geographischen Lage und der Wetterbedingungen.
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Aus der 10 2004 026 334 und der 102008023566 sind Apparaturen zur Gewinnung von Wasserdampf aus der Umgebungsluft bekannt. Aus der genanten
DE 10 2004 026 334 sind dazu im Wesentlichen vertikal ausgerichtete Führungselemente vorgesehen, die ähnlich einem Turm in die Höhe ragen oder in einer Turmartigen Konstruktion von mindestens 6 Metern integriert sind. Oberhalb dieser Führungselemente ist ein Speicher für flüssigen Absorbens angeordnet. Aus dem Speicher wird kontinuierlich Absorbens abgegeben, sodass der Absorbens an diesen Führungselementen von der Schwerkraft angetrieben herunter fließt. Dabei nimmt der Absorbens Feuchtigkeit aus der Luft auf und verdünnt sich dadurch. Unterhalb des unteren Endes der Führungsebene ist ein Auffangbehälter vorgesehen, in dem der verdünnte Absorber aufgefangen wird. Wenn die Führungselemente beziehungsweise der auf den Führungselementen befindliche Absorbens von der Umgebungsluft umströmt wird und dadurch ein intensiver Kontakt zwischen der feuchten Umgebungsluft und dem Absorbens stattfindet. Mit dem Begriff Absorbens ist immer auch eine Absorption genannt. Im zweiten Verfahren wird hydroskopisches Salz (verdünntes Absorption) durch eine Desabsorption vom Wasser getrennt, um reines Wasser zu gewinnen. Diese Trennung erfolgt üblicherweise durch Verdampfung. Für diese Verdampfung können viele Technologien eingesetzt werden. Jedoch ist es für den erfolgreichen Einsatz einer Vorrichtung zur Wassergewinnung aus feuchter Luft in ariden und semi-ariden Gebieten erforderlich, dass der apparative Aufbau einer solchen Desorptions Vorrichtung, nachfolgend als Desorber bezeichnet gering ist. Die gesamte Vorrichtung und damit auch der Desorber, muß ausserdem robust sein und noch dazu wenig thermische oder elektrische Energie benötigen. Damit der Absorber eine lange Zeit in der Umgebungsluft verbleibt ist es vorteilhaft wenn dieser in vertikaler Richtung ausgebildet wird. Der Desorber befindet sich über dem Absorber und besteht aus einem geschlossenen Dampf- und luftdichten Gehäuse. Hier wird flüssiges Salzwasser einer flüssigen Sole aus Wasser und Salz entnommen. Die Absorber und Desabsorber Apparaturen lassen sich alternativ zu einem Turm auch als Absorbierende Einheit in einem Container aufbauen und als Desorbierende Einheit mit einem Wasserauffangbecken in einem zweiten Container integrieren. Bei unzureichender Wassermenge wird das Wasser in dem Sammelbehälter aus gereinigtem Regenwasser, Wasser aus Klärwerken ergänzt.
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Thermische Energie oder Betriebswärme aus Abwärme aus Wärmetauscher der Brennstoffzelle/Elektrolyseur und/oder der Belade-Träger-Entlade (Umwandlung in ein zwischengelagertes Trägermaterial für Wasserstoff) von Energie aus Brennstoffzellen und/oder Elektrolyseure zur Wassererzeugung werden über einen Wärmekreislauf und deren flüssigen und/oder gasförmigen Wärmeträgerleitung durch ein Ventil und Thermostat einer Übertragungsregelungsleitung aus flüssigen oder gasförmigen Wärmeträgern über ein Vakuum und einer Förderpumpe an die Salzgemischleitung oder Salzgemischleitungen vor Eintritt mindestens in einem Verdampfer und/oder dem Verdampfer selbst in einem geschlossenen System Wärme übertragen und zirkuliert. Anstatt anfallende Abwärme aus Elektrolyseur und Brennstoffzelle der Salzgemischleitung (Absorbens) lässt sich auch Elektrizität aus einer Batterie abführen und einem PTC Element zuführen das Wärme für die Salzgemischleitung (Absorbens) alternativ erzeugt. Sowie elektrische Energie zum Betrieb der elektrischen Apparaturen aus der Verstromung der Brennstoffzelle und/oder dem gewonnen Strom aus den Solarzellen.
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Hochtemperaturbrennstoffzellen wie zum Beispiel der Festoxidbrennstoffzelle (SOFC) zur kontinuierlichen Stromerzeugung die bei Temperaturen zwischen 600–1000 Grad betrieben wird. Der Elektrolyht dieses Zellentyps besteht aus einem festen keramischen Werkstoff, der in der Lage ist Sauerstoff zu leiten, für Elektronen jedoch isolierend wirkt. Daneben gibt es den Zusammenschluss aus mehreren Zellen, sogenannter SOFC Stacks die leitend miteinander verbunden sind. SOFC Anlagen beinhalten auch den Wärmetauscher, den Reformer, den Gleichstrom/Wechselstrom Inverter, die Steuerung und dergleichen die für diesen Betrieb notwendig ist. Das ein Hochtemperatur Elektrolyseur oder SOEC (Solid Oxide Electrolysis Cell) verwendet wird. Der HT SOEC Elektrolyseur ist, insbesondere durch den Wärmetauscher mit einer Wärmevorrichtung verbunden und ermöglicht die Zerlegung von Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff. Die Wärmevorrichtung kann derart ausgelegt sein, das bei der thermischen Beladung, also bei der Zuführung von erhitzten Wärmeträger, Wasserdampf freigesetzt wird. Dieser Wasserdampf wird dem SOEC Elektrolyseur direkt zugeführt. Dadurch kann Wasser (Wasserdampf) dem SOEC Elektrolyseur sehr effizient und in verbesserter Reiner Form bereitgestellt werden. So arbeitet dieser im gasförmigen Zustand sehr effizient und zuverlässig.
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Arbeitet eine solche SOEC Elektrolyseur in Kombination mit einer Anlage aus der Erzeugung von Wasser aus Luft, so entsteht in der Desorbierenden Einheit (z. B. nach der
DE 10 2004 026 344 ) ebenfalls unter Zugabe von Energie Wasserdampf in hoher reiner Form. Durch den Verdampfungsschritt findet eine Entsalzung des Wassers statt und damit eine systemimmanente Reinigung statt. So bietet es sich an den Wasserdampf geregelt nach Bedarf direkt vollständig oder zu einem Teil einem SOEC Elektrolyseur zum Beispiel über isolierende Leitungen zukommen zu lassen um diesen dann in Wasserstoff zu verwandeln. Eine Wasser aus Luft Anlage sollte zusätzlich vor dem Lufteintritt einen Luftfilter vorgeschaltet haben um Verunreinigungen im Wasser und Wasserstoff zu vermeiden. Eine Wasserstoffspeicherungsvorrichtung lässt sich nun aus mindestens einer Wasserdampfquelle für den SOEC Elektrolyseur und den Wasserdampf für die Absorption und Desorption der Wassergewinnungsanlage Anlage speisen. Die Wassergewinnungsanlage kann somit einen Teil der SOEC Anlage ersetzen, sofern das Wasser aus der Luft gewonnen wird. SOEC und Wassergewinnungsanlage bilden somit einen Baukörper. Beide Anlagen sowohl die SOEC als auch die Wassergewinnungsanlage aus Sole können weiterhin getrennt Wasserdampf herstellen. Dieses ist dann sinnvoll, wenn nur einer der Anlagen in Betrieb ist. In einem weiteren Schritt ist Wasserdampf zur Einlagerung von Wasserstoff in Wasserstoffträgermaterial notwendig, sowie Wasserdampf zum trennen von Wasserstoff aus dem Wasserstoffträger.
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Die Wasserstoffspeicherungsvorrichtung ermöglicht das speichern von Wasserstoff aus der Wasserstoffherstellungsanlage. Die Wasserstoffspeicherungsvorrichtung umfasst eine Beladeeinrichtung (hydrierte Kohlenwasserstoff – polyzyklische Verbindung, organische Oligomer-Polymer) zum beladen mittels einer katalythischen Hydrierung eines Trägermediums mit dem in der Wasserstofferzeugungs-Einheit erzeugten Wasserstoff mit einer Wärme-Vorrichtung die bei Bedarf der kathalytischen Hydrierung gespeicherte Wärme überträgt. Der Wasserstoff ist chemisch an das Trägermedium gebunden und lässt sich gefahrenlos als flüssiger Wasserstoffträger transportieren und verflüchtigt sich nicht. Das wasserstoffhaltige Trägermedium ist lagerbar oder in Behältern pumpbar und lässt sich problemlos mit der Tankstrukturen bestehender Tankstellen wie Tankanlagen, Tanksattelauflieger, Fördereinrichtungen integrieren und zu jedem beliebigen Ort transportieren. Weiterhin kann eine Trägermediumspeichereinheit zum Speichern des beladenen Trägermediums vorgesehen sein. Sofern als Trägermedium ein Metallhydridspeicher verwendet wird ist der für die Bereitstellung von Belade-Einheit, Trägermediumspeicherungs-Einheit und Entlade-Einheit erforderliche Bauraum integriert. Eine weitere Wärmevorrichtung überträgt dem Trägermaterial wärme um mittels katalytische Dehydrierung das kohlenstoffhaltigen Trägermaterial von dem Wasserstoff zu trennen, sowie den Wasserstoff mit einer SOFC Brennstoffzelle zu verstromen.
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Die Desorptionverfahren aus der Luft zur Wassergewinnung benötigt Wärme als auch die für Trägermaterial kathalytische Hydrierung und die kathalytische Dehydrierung von Wasserstoff benötigt Wärme. Hierzu eignet sich die thermische Energie die Sonnenstrahlen über einen Warmwasserkollektor in Wärme verwandeln. Eine nachgeschaltete über einen Wärmesensor geleitete Wärmepumpe erhöht die bestehende Wärme nochmals um das drei bis vierfache. Ein PTC Element das warmes Wasser erhitzt wird über eine Batterie mit Strom versorgt und erwärmt das Wasser nachdem es über den Wärmekollektor erwärmt wird oder bei Dunkelheit, wenn keine Sonnenstrahlen zur Verfügung stehen. Ein Wasserkreislauf der einen mit Glykol gefüllten Behälter oder Latentwärmespeicherbehälter eines Wärmekreislaufes vorsieht, dass durch textile thermische Flachkörperbahnen wie sie in der
DE 10 2004 052 522 beschrieben sind in einem eigenen geschlossenen Kreislauf durch eine Wärmepumpe zirkuliert und Wärme durch einem Wärmetauscher an einen ersten und zweiten Kreislauf übertragen wird sodass, es daß Trägermaterial zur Hydrierung oder Dehydrieung von Wasserstoff bewirkt. Sofern ein LOHC Trägermedium wie eine polyzyklische Verbindung einem Perhydro-Dibenzyltoluol oder ein Perhydro-Benzyltoluol verwendet wird, wird der Wasserstoff durch eine kathalysierte Dehydrierreaktion aus einem organischem Molekühl oder aus einer Mischung organischer Molekühle freigesetzt. Das bedeutet das die Freisetzung des Wasserstoffes durch eine stoffliche Umwandlung des beladenen Trägermediums durch Endladung in die in der Entladeeinheit mittels katalysierter Dehydrieraktion erfolgt und sich der Wasserstoffoxidation auch durch eine (Proton Exchange Membran) PEM Brennstoffzelle ab –20 bis 250 Grad in Strom verwandeln lässt. Eine weiter Möglichkeit ist die SOFC Brennstoffzelle. Gleichzeitig lässt sich ein Teil der Elektrizität aus der SOFC und/oder PEM Brennstoffzelle für die Batterieanlage aus den gewonnenen Strom der Solarzellen aus den Unterbau Räumlichkeiten positioniert ist abzweigen. Die Stromverbrauchern der gesamten Anlage zur Erzeugung des Wasserstoffes, sowie Endverbrauchern zugeführt wird. Textile thermische Flachkörperbahnen werden auf den zugänglichen Boden des Unterbaues angebracht und von einem transparenten Mehrschichtenrollo überdeckt. Um eine bessere Sonneneinwirkung zu erreichen beträgt die Höhe des Unterbaues unterhalb der Fahrbahndecke nicht mehr als einen Meter.
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Unterhalb der Fahrbahn und Fussgängerwege verlaufen Unterbauten in dessen Räumlichkeiten dunkele, lichtabsorbierende thermische Flachkörperbahnen aus Kammern, Decklagen und Abstandsgewirken verlaufen und in dessen Hohlräume eine Frostschutz sichere Flüssigkeit zirkuliert. Derartige meist horizontale Flachkörper eignen sich zur Gewinnung von thermischer Solarenergie und zur Kühlung, Isolation. Unter einem Flachkörper wird ein Körper verstanden bei dem die Länge und die Breite vorzugsweise beide grösser sind als die Dicke. Thermische Flachkörperbahnen lassen sich auch mit ihren flüssigkeitsführenden Medien oder Luftbahnen auch übereinander stapeln. So sind je nach Wärmebedarf mehrere solcher Flachkörperbahnen zu einem System aneinander gereiht. Das Abstandstextil bietet als Wärmetauscher eine grosse Oberfläche welche für die Wärmeübergänge von Vorteil sind. Anschlussleitungen können durch geschlossenen Seitenwände und eine dichte Oberflächenschicht hindurchgeführt werden. Sie sind Wasser- und Luftundurchlässig, sowie Licht- und Witterungsbeständig. Über Wärmetauscher und einem geschlossenen Regelkreislauf wird die Abwärme aus Elektrolyseur und/oder Brennstoffzelle in den Kanälen der Kammern der Flachkörperbahnen übertragen. Die Wärme steigt nach Oben unterhalb der Fahrbahndecke die sie erwärmt und ihre offenen Poren durchdringt. Diese führt insbesondere im Winter zu Schnee und Eisminderung auf den Strassen, sodass das Tauwasser auch einfach durch die Poren absickern kann. Mehrschichtenbahnen und thermische Flachkörperbahnen verlaufen im Unterbau. Ein Gerätehaus zur Lagerung von Container in denen Prozessapparaturen, Batterieanlagen, Speicher für flüssige und gashaltige Medien, Kläreinrichtungen, Steuer und Regeleinrichtungen untergebracht befinden sich am Strassenrand oder abseits davon auf einem Gelände unmittelbar in Strassennähe und sind alle untereinander über Kabel, Rohrleitungen und Pumpen, Filter verbunden.
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Auf chemischen Wege wird Methan über das kathalytische Verfahren bei erhöhtem Druck und erhöhter Temperatur aus Co, CO2 und H2 erzeugt beispielsweise aus dem Sabartier, Lurgi und Linde verfahren. Das Verfahren zum Herstellen von vorwiegend flüssigen Kohlenwasserstoffen mittels Synthese, insbesondere Fischer Tropsch Synthese oder Methanisierung, aus Kohlenstoffdioxid, Wasser und regenerativer Elektroenergie, wobei die Synthese trotz Schwankungen des aus regenerativen Elektroenergie erzeugten Energieaufkommens mit im wesentlichen konstanter Leistung betrieben wird, umfasst: So Konvertieren CO2 aus Fäkaliengewinnung und Wasserstoff zu Kohlenmonoxid und Wasserstoff und Wasserstoff mittels Methanisierung und schliessen sich den folgenden Prozess an:
- – das Herstellen von Wasserstoff und Sauerstoff aus Wasser mittels Wasserelektrolyse;
- – das Konvertieren von Kohlenstoffdioxid und Wasserstoff zu Kohlenstoffmonoxid und Wasserstoff mittels Methanisierung und
- – das Herstellen von Synthesegas, einer Mischung aus Kohlenstoffmonoxid und Wasserstoff, mittels Reformierung von Methan und Wasserdampf mit regenerativer Solarenergie,
- – wobei bei vorliegenden Überschuss an Photovoltaikenergie:
- – das Synthesegas gebildet wird aus:
- – Wasserstoff der Wasserstoffelektrolyse und Kohlenstoffmonoxid aus der Konvertierung von Kohlenstoffdioxid mit einem Teilstrom Wasserstoff aus der Elektrolyse;
- – weiter die Methanisierung aus Kohlenstoffdioxid und aus der Elektrolyse stammenden Wasserstoffes erfolgt, wobei das hergestellte Methan in ein Gasnetz eingebracht wird, und/oder der aus der Elektrolyse stammende Wasserstoff in das Gasnetz eingebracht wird.
- – und bei vorliegenden Mangel an regenerativer Elektroenergie:
- – das Synthesegas überwiegend mittels der Reformierung erzeugt wird, wobei das Methan aus dem Gasnetz entnommen wird.
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In einer weiteren Ausführung wird über einen SOEC Elektrolyseur der Luft nicht fossilen Kohlendioxid entnommen und dieses mit Wasserstoff aus dem Elektrolyseur zu Synthetischen Methangas nach dem Fischer Tropsch Verfahren durch Methanisierung erzeugt, das einer Gasleitung zugeführt wird. Oder einer Gasleitung entnommen wird, wie dieses in sonnen schwachen Tagen der Fall sein kann.
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Ein weiteres Verfahren wäre die chemische Umwandlung des Elektrolysewasserstoffes mit Kohlendioxid z. B. aus Verhrennungsprozessen oder Biogasanlagen (menschlichen Fäkalienanlagen) steht eine chemische Verbindung zur Verfügung, die den Kohlenstoff aus dem klimaschädlichen Kohlenstoffdioxid bindet und die ohne grosse Anpassung in das Erdgasnetz eingespeist werden kann. Methan ist auch als Kraftstoff nutzbar. Bei einer PEM Elektrolyseur lässt sich in der Niederdruckelektrolyse die Reaktionsenthalpie der Methanisierung nicht nutzen. Alternativ lässt sich auch reiner Wasserstoff aus der Anlage der Gasleitung zuführen, das aber nicht mehr als 2% im Verhältnis Wasserstoff zu Erdgas betragen darf. Sinnvoll ist es den Wasserstoff und Kohlendioxid zu CH4 zu wandeln und dem Erdgasspeichernetz zukommen zu lassen. Oder dieses in Strom zu verwandeln oder direkt einem Verbraucher wie zum Beispiel einem Gasmotor zukommen zu lassen. Die Methanisierung erfolgt auch in einer weiteren Form durch eine Biogasanlage oder durch den SOEC Elektrolyseur selbst, der Kohlendioxid der Luft entzieht. Die Reaktion von Wasserstoff mit Kohlendioxid zu Methan mit der Hilfe eines Katalysators erfolgt bei etwa 300 Grad. Es handelt sich um eine exotherme Reaktion, die Reaktionsenthalpie entspricht etwa der Verdampfungsenthalpie des Wassers das für die Elektrolyse genutzt wird. Damit braucht man nicht mehr für die Verdampfung bezahlen wenn die Prozesse gekoppelt sind. Die Sorption und Desorption zur Gewinnung von Wasser aus Luft mittels einer Sole erfordert Wasserdampf für die Arbeit eines Absorbers. So lässt sich der Wasserdampf gleichzeitig dreier Reaktionsprozesse zuführen (Luft zu Wasser, Wasserstofferzeugung, Methan, Methangaserzeugung) und muss nicht für jeden Prozess einzeln erzeugt werden, das den Wirkungsgrad merklich erhöht. Naheliegend ist es deshalb alle drei Reaktionsprozesse zu einem Bauelement zusammen zu fassen. Die Energie zum betreiben einer solchen Anlage kommt aus der Energiespeicheranlage die aus Solarzellen und/oder Brennstoffzelle wiederum gespeist wird.
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Wohngebiete sind von Strassen durchkreuzt mit teilweise dicht besiedelten Gebieten an Wohnblocks und Wohnhäusern. In den Abwasserleitungen fallen in dicht besiedelten Gebieten in nennenswerter Weise an die in einer Kläranlage gespült werden. Befindet sich nun an einen Strassenzug Menschen auf engen Raum in ihren Wohnungen so ist das aufkommen an Fäkalien um so höher. Diese können über ein Vakuumrohrleitungssystem und deren Pumpe (mit integrierten Messer)zerkleinert werden und einem Behälter zugeführt werden. Der anerobe Vergärung von organischen Abfällen wie menschliche Sakramente bildet ein Co2Gas und H2S Sauergas. Das Gas wird mittels Wasserzufuhr gereinigt und in einem weiteren Raum des Behälters für CO2 und H2S geleitet. Das CO2 wird mit einer Hochdruckprozesspumpe vom H2S getrennt. Das H2S kann verbrannt werden wobei die Wärme zur Bildung von Wasserdampf zur Bildung von Reduktionsprozessen verwendet wird. Der sich bildende Kohlendioxid würde mit Wasserstoff durch einen SOEC Elektrolyseur zu Methangas umgewandelt.
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Batterieanlagen oder Schaltschranktechnologien werden mit erweiterbaren Lithium Ionen Batterien bestückt, sodass die Anzahl der Schaltschränke die untereinander verbunden sind, sich dem wachsenden Energiespeicherbedarf einer Gesamtanlage anpasst. Die Schaltschranktechnologie erlaubt heutige und zukünftige fortschreitende Lithium Ionen Batteriespeicher miteinander zu kombinieren. Eine weitere Technologie sind austauschbare flüssige Elektrolythen einer Redox Flow Batterien dessen Flüssigkeit in einem stationären Tank aufgeladen werden, sowie als Elektrolythe austauschbare Flüssigkeit nach der Energieabgabe an ein. Fahrzeug in einem Fahrzeugtank mittels zweier Richtung fliessender Elektrolythflüssigkeitsführender Rohrleitungssysteme ausgetauscht und diesem in einen stationären Tank aus dem Fahrzteugtank zur Wideraufladung zurück fliessen lässt. Beide Batteriesysteme aus dem Lithium Ionen und flüssigen Elektrolythe werden über die Photovoltaikeinrichtung und/oder aus dem Kreislauf der Verstromung der Brennstoffzelle abgezweigt durch eine Schalt- und Regeleinrichtung und deren Software aufgeladen. Die Stromverteilung beider der Lithium Ionen und der Redox Flow Batterien untereinander geregelt und bei geringen Bedarf (Laden der Fahrzeuge mit Redox Flow) den Strom (Lithium Ionen Batterie und Redox Flow Batterie) zu Dritten Energieverbrauchern je nach Ausrichtung und Zusammenstellung der Gesamtanlage mit deren Prozesswege wie zum Beispiel zum Betreiben einer CO2 und H2S Fäkalienanlage dessen chemische Stoffe einer Brennstoffzelle und Verbrennungsanlage zugeführt wird. Die zum Betrieb Strom verbrauchen.
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Entsprechend einiger Umbaumassnahmen würde sich in einem übererdigenden Parkhaus das obere offene Park deck für Solarzellenfahrbahnen und Ladesäulen mit Strom und flüssigen elektrolythen mit Ladesäulen zum betanken anbieten, sowie in wasserdichten Untergeschoss und Containerbauweise die eine Zusammenstellung funktionstüchtiger Aggregate aus den Wassergewinnung, Wasserstoffgewinnung Methangewinnung, Mehrschichtensystem zu einer Kreislaufwirtschaft zusammengestellt und dem Gesamtbetrieb der Infrastruktur des Parkhauses dient.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102014016383 [0004]
- DE 101024015411 [0004]
- DE 102015010784 [0004]
- DE 102004026334 [0010]
- DE 102004026344 [0013]
- DE 102004052522 [0015]