DE102021001193A1 - Stromerzeugung über Kohlenstoffdioxid - Google Patents

Abstract

Stromerzeuger auf der Basis von Benzin-und Dieselmotoren gibt es sehr viele - aber es gibt keine Motoren auf Kohlendioxidbasis mehr, obwohl solche Motoren signifikante Vorteile gegenüber allen anderen Motoren haben.So wird die Verbrennungswärme in Benzin-und Dieselmotoren immer noch vorwiegend aus fossilen Stoffen erzeugt mit all den bekannten Problemen.Der erfindungsgemäß neue Stromerzeuger auf der Basis von Kohlenstoffdioxid bezieht seine Wärme vorzugsweise aus der Umgebung, was dadurch möglich ist, dass Kohlendioxid (CO2) als Prozessmedium Verwendung findet.Die Wärmezufuhr für diesen erfindungsgemäß neuen Stromerzeuger kann bereits bei sehr niedrigen Temperaturen beginnen, was ein breites Anwendungsspektrum auch dadurch eröffnet, dass handelsübliche Hydraulikzylinder, Hydromotoren und Generatoren eingesetzt werden können.Erstmals werden hierbei alle Stoffzustände des Kohlenstoffdioxids genutzt, was diesen erfindungsgemäß neuen Stromerzeuger dadurch auch umweltfreundlich macht, dass z.B. Wasser sehr preisgünstig in der Form von Eis gespeichert auch werden kann.

Description

• Benzinmotoren und Dieselmotoren sind heute millionenfach im Einsatz. Hierbei bezeichnen Benzin und Diesel die Stoffe mit denen diese Motoren betrieben werden. Gekoppelt mit einem Generator dienen solche Anlagen auch der Stromerzeugung.
• Völlig unbekannt dagegen scheint heute der Kohlenstoffdioxid-Motor als Antrieb für Generatoren zu sein, obwohl dieser CO2-Motor über viele Vorteile verfügt. Maschinen ähnlicher Art waren einmal vor mehr als 100 Jahren bereits Stand einer Technik, die damals jedoch nicht weiter verfolgt wurde, z.B. H. Wichmann ( DE000000021460A ) oder F. Windhausen ( DE000000040483A ).
• Während Benzin und Diesel verbrannt werden in diesen danach benannten Motoren, hierbei Abgase erzeugen und die Umwelt schädigen durch die Verbrennung vorwiegend fossiler Stoffe, arbeitet das Kohlendioxid im Kohlenstoffdioxid-Motor im Kreislauf und benötigt abwechselnd lediglich Wärme und Kälte, welche im Regelfall der Umgebung entnommen werden können.
• Dies hängt damit zusammen, dass der notwendige Druckaufbau für den Betrieb solcher Motoren bereits bei sehr niedrigen Temperaturen und mit sehr geringen Druckunterschieden erfolgen kann.
• Um diesen Druckunterschied zu erzeugen gilt die gleiche Bedingung wie auch für Benzin- oder Dieselmotoren: $$\text{niedriger Druch}==>\text{Zufuhr von W}\ddot{\text{a}}\text{rme}==>\text{hoher Druck}\text{.}$$

  
• Diese Wärmezufuhr kann dabei außerhalb des Motors erfolgen, indem z.B. CO2 in einem LCO2-TANK erwärmt oder zumindest nach der Erwärmung dann in einem solchen Tank gespeichert wird.
• Diese Wärmezufuhr kann den Druck in einem solchen Tank enorm erhöhen, was eine andere Art Motor nötig machen kann, der auch Drücken oberhalb von 60 bar Stand hält.
• Hierzu eignen sich Hydraulikzylinder, welche auf der einen Kolbenseite mit CO2 beaufschlagt werden und auf der anderen Seite mit Hydrauliköl. Der CO2-Druck in einem solche Zylinder erzeugt hierbei zwangsläufig einen Öldruck.
• Dieser Öldruck treibt einen Hydromotor mit angeschlossenem Generator, womit eine solche Anlage zum Stromerzeuger wird. Für eine kontinuierliche Erzeugung von Strom sind mindestens 2 parallele Anlagen notwendig, die dann zeitversetzt arbeiten.
• Hierbei sollte außerdem ein Membranspeicher vorhanden sein, welcher dem Hydromotor Öl während der Umschaltzeiten zuführt, da ansonsten der Motor Motor Schaden nehmen kann, z.B. durch Kavitation.
• Ein weiteres Problem stellt hierbei die Rückstellung der Kolben in den jeweiligen Ausgangszustand dar. Hierzu wird erfindungsgemäß ein Holzspalter eingesetzt, der über eine Zusatzeinrichtung einen oder sogar mehrere Hydraulikzylinder zurückstellen kann.
• Hierbei ist es von Vorteil, wenn die Hydraulikzylinder senkrecht stehen und deren Kolben durch den Druck des CO2 von unten nach oben bewegt werden.
• Neben diese Probleme mit der Rückstellung des Kolbens im Hydraulikzylinder treten die Probleme mit der Verflüssigung des gasförmigen CO2 zur erneuten Erwärmung und damit die Probleme mit der Entfernung des Restgases aus dem Zylinder, damit die Rückstellung des Kolbens erfolgen kann.
• Ein probates Mittel hierzu ist, dieses Gas aus dem Zylinder herauszudrücken, was bedeutet, dass dieses Gas zusätzlich gekühlt werden muss, weil es verdichtet wird.
• Dieses Problem wird mit der erfindungsgemäßen Neuerung gelöst.
• Bei der Rückstellung des Kolbens drückt der Holzspalter das CO2-Gas in einen separaten Pneumatikzylinder, dessen Kolben dadurch verschoben wird und Arbeit leisten kann, z.B. zur Stromerzeugung über einen angeschlossenen Generator. Dieser doppelt wirkende Zylinder wird durch die zweite Anlage zurückgestellt und gibt hierbei sein Restgas in einen Behälter, der mit Trockeneis gefüllt ist. Entsprechend gibt die zweite Anlage ihr Restgas ebenfalls in diesen Behälter, wenn sie durch die erste Anlage zurückgestellt wird.
• Ein weiterer doppeltwirkender Pneumatikzylinder saugt aus diesem Behälter fortwährend CO2-Gas, verdichtet dieses zu LCO2 und beschickt damit den LCO2-Tank an jeder Anlage.
• Steigt der Druck in diesem Behälter über 20 bar, dann erfolgt die Herstellung von Trockeneis, welches im Prozess wieder verwendet wird.
• Das dabei anfallende CO2-Gas wird zur Wärmetauschung benutzt, verdichtet, gekühlt und dem Prozess über den Behälter wieder zugeführt.
• Hierbei wird mit mehreren Behältern sequentiell und auch parallel gearbeitet.
• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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• Zitierte Patentliteratur
• DE 000000021460 A [0002]
• DE 000000040483 A [0002]

Claims (4)

1. Stromerzeugung auf der Basis einer Motor-Generator-Kopplung, wobei der Motor indirekt durch das Prozessmedium Kohlendioxid angetrieben wird, dadurch gekennzeichnet, dass tiefkaltem LCO2 in einem Wärmetauscher Wärme zugeführt wird, wobei das CO2-Gas anschließend in einen oder mehrere stehende Hydraulikzylinder expandiert und dabei die Kolben von unten nach oben bewegt mit der Maßgabe, dass hierdurch Hydrauliköl, welches sich auf der anderen Kolbenseite befindet, einen Hydromotor mit angeschlossenem Generator treibt und für die Rückstellung der Kolben ein Holzspalter vorhanden ist mit einem entsprechenden Ausleger. Das Restgas aus dem Hydraulikzylinder wird hierdurch in einen doppeltwirkenden Pneumatikzylinder gedrückt, der Arbeit dadurch leistet, dass er den Kolben in einem doppeltwirkenden Hydraulikzylinder bewegt, an welchem wiederum ein Hydromotor mit Generator angeschlossen ist, was insgesamt bedeutet, dass für eine kontinuierliche Stromerzeugung mindestens zwei baugleiche Systeme vorhanden sein müssen im Hinblick auf die stehenden Hydraulikzylinder und den Holzspalter sowie den Wärmetauscher und auch jeweils ein Membranspeicher vor dem zugehörigen Hydromotor. Das Restgas aus dem Pneumatikzylinder wird in einen Behälter eingespeist, der Trockeneis enthält. Ein separater doppeltwirkender Pneumatikzylinder, mit wie vor angeschlossenem Hydraulikzylinder mit Hydropumpe, saugt permanent CO2-Gas aus dem Behälter und verdichtet anschließend dieses Gas zu LCO2, was dem Prozess dann wieder zugeführt werden kann. Steigt der Druck in diesem Behälter über 20 bar, dann erfolgt die Herstellung von Trockeneis, welches im Prozess wieder verwendet wird. Das dabei anfallende CO2-Gas wird zur Wärmetauschung benutzt, verdichtet, gekühlt und dem Prozess über den Behälter wieder zugeführt. Hierbei wird mit mehreren Behältern im Umlauf gearbeitet.
2. Stromerzeuger nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hydraulikzylinder aus Stahl gefertigt sind und die Pneumatikzylinder aus Aluminium.
3. Stromerzeuger nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmetauscher und die Behälter vorzugsweise aus Aluminium oder Edelstahl sind.
4. Stromerzeuger nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausleger eine Stahlkonstruktion ist, die beim Runterfahren des Kolbens vom Holzspalter die Kolbenstange des Hydraulikzylinders ebenfalls nach unten drückt.