DE102020002602A1

DE102020002602A1 - Verfahren zum Erzeugen elektrischer Energie

Info

Publication number: DE102020002602A1
Application number: DE102020002602.8A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2020-04-30
Filing date: 2020-04-30
Publication date: 2021-11-04

Abstract

Zur Zeit wird elektrische Energie im erheblichen Umfange durch Antriebe mit den umweltschädlichen Brennstoffen Kohle, Öle oder Gas erzeugt. Zur Sicherung befriedigender Reichweiten sind z. B. im Automobilbau Batterien mit seltenen und teuren Elementen wie Kobalt, Lithium, Nickel u. a. erforderlich.Die Erfindung vermeidet den Einsatz von umweltschädlichen Brennstoffen durch ein Verfahren zur Erzeugung elektrischer Energie aus der Wärme der Atmosphäre, des Wassers und des Erdreiches (1), indem das hoch erhitzte Kältemittel einer Kältemaschine (6) einen Heißgasmotor (7) antreibt und über einen mit ihm wirkverbundenen Generator (9) elektrische Energie erzeugt, die in einer Batterie (10) gespeichert werden kann für den Antriebsmotor (8) der Kältemaschine (6) und für weitere Verbraucher (13). Dazu gehören Produkte des PKW-, des LKW-, des Schiffs-, des Flugzeugbaus etc. im mobilen Bereich und Anwendungen im stationären Bereich (Immobilien, Industrieanlagen etc.).Der besondere Vorteil der Erfindung besteht darin, dass z. B. die Batterie eines PKWs sowohl während der Fahrt als auch im Stillstand Tag und Nacht nachgeladen wird. Dadurch entfällt als weiterer Vorteil der Einsatz einer Batterie mit seltenen und teuren Elementen wie Kobalt, Lithium, Nickel u. a. zur Sicherung befriedigender Reichweiten.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und technische Lösungen zum Erzeugen elektrischer Energie.
Stand der Technik
Der Bedarf an elektrischer Energie wächst enorm. Die Erzeugung erfolgt zur Zeit noch im erheblichen Umfange durch Antriebe mit fossilen Brennstoffen wie Kohle, Öl oder Gas. Die dabei freiwerdenden Treibhausgase belasten zunehmend die Umwelt. Das Speichern elektrischer Energie erfolgt in Batterien. Ihr Einsatz im PKW-, LKW-, Schiffs- und Flugzeugbau erfordern zur Sicherung befriedigender Reichweiten Batterien mit einer hohen Energiedichte. Geeignete Rohstoffe, wie Kobalt, Lithium, Nickel u.a. gehören zu den seltenen Vorkommen und sind deshalb sehr teuer.
Aufgabenstellung
Aufgabe und Vorteil der Erfindung
Der Erfindung liegt einerseits die Aufgabe zu Grunde, die Erzeugung elektrischer Energie ohne umweltschädliche Rohstoffe zu ermöglichen und andererseits permanent die thermische Energie in der Atmosphäre, im Wasser und im Erdreich während der Bewegung und im Stillstand in elektrische Energie zu wandeln und in Batterien ohne seltene Elemente zu speichern.
Der Kerngedanke der Erfindung besteht darin, die thermische Energie in der Atmosphäre, im Wasser und im Erdreich in elektrische Energie zu wandeln und zu speichern, indem z. B. mittels Kältemaschine das Kältemittel auf Höchsttemperatur z. B. mittels eines Heißgasmotors und eines wirkverbundenen Generators in elektrischer Energie gewandelt und gespeichert wird.
Figurenliste
Die Erfindung wird nachstehend an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die zugehörige Zeichnung zeigt:

1 Schematische Darstellung des Verfahrens zur Erzeugung elektrischer Energie aus thermischer Energie in der Atmosphäre, im Wasser und im Erdreich mit fossilienfreien Antrieben.
2 Schematische Darstellung der Erzeugung der Heizungs- und der Wärmeenergie und Elektroenergie aus Wärmeenergie der Atmosphäre, des Wassers bzw. des Erdreiches mit fossilienfreien Antrieben für eine Immobilie.
3 Schematische Darstellung der Erzeugung elektrischer Energie aus der Wärme der Atmosphäre mit fossilienfreien Antrieben eines mobilen Verbrauchers (z. B. PKW, E-Lok, LKW, Bus).
4 Schematische Darstellung der Erzeugung elektrischer Energie für den elektrischen Antrieb eines mobilen Verbrauchers im Wasser (z. B. Schiff, Fähre, Boot etc.) aus der Wärmeenergie des Wassers und der Atmosphäre mit fossilienfreien Antrieben.

1: zeigt das Grundprinzip des Verfahrens der erfinderischen Lösung. In der Atmosphäre, im Wasser und im Erdreich 1 ist thermische Energie in einem gewaltigen Umfang gespeichert. Eine vom Elektromotor 8 antreibbare Kältemaschine 6 hat wie bekannt die Aufgabe, die Temperatur tv des Mediums in einem geschlossenen System maximal zu erhöhen. Das erhitzte Medium wird einem Heißgasmotor 7 zugeführt. Die Temperaturdifferenz t_V - t_R bewirkt eine Drehbewegung des Rotors des Heißgasmotors 7. Der dadurch angetriebene Generator 9 erzeugt elektrische Energie, die zum Aufladen der Batterie 10 dient. Der Motor 8 kann mit der Batterie 10 betrieben werden. Auf Grund des Energiegewinns aus dem Medium 1 entsteht an der Batterie 10 ein Überschuß an elektrischer Energie.
Die gerätetechnische Realisierung des vorgeschlagenen Verfahrens nach 1 ermöglicht in der mobilen und immobilen Antriebstechnik umweltfreundliche und wirtschaftliche Ausführungsbeispiele.
2: Aus den Wärmequellen Atmosphäre und/oder Sole und/oder Erdreich wird z. B. durch die Wärmepumpe 6 und seinem Antriebsmotor 8 das Arbeitsmedium auf die hohe Temperatur tv erhitzt und dem Heizgasmotor 7 zugeführt. Der Rücklauf des Mediums mit der Rücklauftemperatur t_R dient der Heizung und der Warmwassererzeugung z. B. einer Immobilie. Der angetriebene Heißgasmotor 7 lädt über seinen Generator 9 die Batterie 10, die den Elektroenergiebedarf 14 der Immobilie deckt.
Mit dieser Lösung gelingt eine fossilien- und netzfreie Energieversorgung einer Immobilie ohne Stromkosten.
3: Der Wärmequelle Atmosphäre 1.2 kann im Stillstand und während der Fahrt eines Mobils (z.B. PKW) ständig Wärmeenergie entnommen, in elektrische Energie gewandelt, gespeichert und bei Bedarf einem elektrisch betriebenen Motor 16 zugeführt werden. Dazu wird Wärmeenergie aus der Atmosphäre als Wärmequelle 1.2 von der mitfahrenden Wärmepumpe 6 auf eine deutlich höhere Temperatur gebracht und dem mitfahrenden Heißgasmotor 7 zugeführt. Der Generator 9 lädt die Batterie 10. Die Elektroanlage 17 des Mobiles wird von der Batterie 10 versorgt. Ein Teil der elektrischen Energie der Batterie 10 wird zum Antrieb des Motors 8 verwendet.
Mit dieser Lösung ist eine fossilienfreie Energieversorgung eines fahrenden Mobils möglich. Es entfallen die üblichen Kosten für Benzin, Diesel, Gase etc. Des weiteren entschärft sich das Problem der Entwicklung und Produktion von Batterien mit extrem hoher Leistungsdichte, da während der Fahrt die Batterie 10 aus der Wärme der Atmosphäre 1.2 aufladbar ist.
4: Den Wärmequellen 1.3 Atmosphäre und Wasser kann im Stillstand und während der Fahrt eines Mobils (z.B. Schiff) ständig Wärmeenergie entnommen, in elektrische Energie gewandelt, gespeichert und bei Bedarf einem elelektrisch betriebenen Verbraucher 16 zugeführt werden. Dazu wird Wärmeenergie aus der Atmosphäre und dem Wasser als Wärmequellen 1.3 von der mitschwimmenden Wärmepumpe 6 auf eine deutlich höhere Temperatur gebracht und dem mitschwimmenden Heißgasmotor 7 zugeführt. Der Generator 9 lädt die Batterie 10. Die Elektroanlage 17 des Mobils wird von der Batterie 10 versorgt. Ein Teil der elektrischen Energie der Batterie 10 wird zum Antrieb des Motors 8 verwendet.
Dieses Ausführungsbeispiel ermöglicht eine umweltfreundliche, fossilienfreie Energieversorgung eines schwimmenden Mobiles. Es entfallen die Kosten für Dieselöl. Des weiteren entschärft sich das Problem der Entwicklung und Produktion von Batterien mit extrem hoher Leistungsdichte, da auch während der Fahrt die Batterie 10 aus der Wärmeenergie der Atmosphäre und des Wassers 1.3 aufladbar ist.
Bezugszeichenliste

1: Wärme in der Atmosphäre, im Wasser und im Erdreich
1.1: Wärme in der Atmosphäre, und/oder Wasser, und/oder Erdreich
1.2: Wärme in der Atmosphäre
1.3: Wärme in der Atmosphäre und im Wasser
2: Medienrücklauf mit Temperatur t_A < t_Z
3: Medienzulauf (Luft, Wasser) mit Temperatur tz
4: Rücklauf Hochtemperaturkreislauf mit t_R < t_V
5: Vorlauf Hochtemperaturkreislauf mit tv
6: Kältemaschine (z.B. Wärmepumpe für hohe Temperaturen)
7: Heißgasmotor (z.B. Stirlingmotor für Hochtemperaturen)
8: Antriebsmotor für Kältemaschine 6
9: Generator zum Laden der Batterie 10
10: Batterie
11: Energiezufuhr für Batterie 10
12: Energiezufuhr für Antriebsmotor 8
13: Anschluß für stationäre Verbraucher (Haus, Werkstatt, Industrie etc.) sowie für mobile Verbraucher (PKW, LKW, Bahn, Schiff, Flugzeug etc.)
14: Elektroanlage z.B. für eine Immobilie (z.B. Gebäude)
15: Warmwasserversorgung für Immobilien (z.B. Gebäude)
16: Antrieb von mobilen Verbrauchern (z.B. PKW, Hubschrauber etc.)
17: Antrieb von mobilen Verbrauchern (z.B. Wasserfahrzeug)

Claims

Verfahren zur Erzeugung und Speicherung elektrischer Energie aus den Wärmequellen 1.1 durch den Einsatz fossilienfreier Antriebe für Kältemaschinen (6) mit Höchsttemperaturen und den Einsatz von Heißgasmotoren (7) mit wirkverbundenem Generator (9) nach 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Kältemaschine (6) den Wärmequellen Atmosphäre, Wasser und Erdreich Wärmeenergie entzieht und das erhitzte Medium einem Heißgasmotor (7) zuführt, wodurch ein mit dem Heißgasmotor (7) in Wirkverbindung stehender Generator (9) die Batterie (10) auflädt für den Antrieb (8) der Kältemaschine (6) und für den Anschluß weiterer Verbraucher (13).
Fossilienfreier Elektroantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach 2 nicht nur die Elektroanlage (14) einer Immobilie, sondern auch deren Heizungsanlage mit Warmwasserversorgung (15) sowie der Antriebsmotor (8) der Kältemaschine (6) aus den Wärmequellen Atmosphäre, Wasser (Sole) und Erdreich betreibbar sind.
Fossilienfreier Elektroantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach 3 die Kältemaschine (6) mit Antriebsmotor (8) und der Heißgasmotor (7) mit Generator (9) in einem mobilen Verbraucher (z. B. PKW, Hubschrauber etc.) eingebaut sind und der Batterie (10) elektrische Energie durch ständigen Entzug von Wärmeenergie aus der Atmosphäre 1.2 für die Elektroantriebe (8) und (16) zuführt.
Fossilienfreier Elektroantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach 4 die Kältemaschine (6) mit Antriebsmotor (8) und der Heißgasmotor (7) mit Generator (9) in einem mobilen Verbraucher (z. B. Schiff, Boot etc.) eingebaut sind und der Batterie (10) elektrische Energie durch ständigen Entzug von Wärmeenergie des Wassers und der Atmosphäre 1.3 für die Elektroantriebe (8) und (17) zuführt.