DE10219428A1

DE10219428A1 - Verfahren und Anlage zur Nutzung von Wärme-Kraftmaschinen mit Kraftstoff-Mischbetrieb für Energieverbundsystem

Info

Publication number: DE10219428A1
Application number: DE10219428A
Authority: DE
Inventors: Reinhold Schmalz
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-05-02
Filing date: 2002-05-02
Publication date: 2003-11-20

Abstract

Ziel der Erfindung ist die Nutzung der gesamten Energie, die während des Betriebs von Wärme-Kraftmaschinen anfällt. Selbst die Abgasbestandteile (N, CO2, etc.) werden z. B. im Gewächshaus optimal in Pflanzen gespeichert oder dienen in Flüssigkeiten als Desinfektionsmittel. Es sollen die mechanische Energie in Strom und/oder Druckluft umgewandelt, die gesamte thermische Energie zur Temperieung und/oder Vergasung von Stoffen genutzt, die Abgase (Wärme, Druck, Dünger, Schall, Desinfektionsmittel, Feuchtigkeit) in Stoffen verwertet, Keime mittels Wellen, aber auch Strom, inaktiviert und bei Bedarf aus H2O Wasserstoff und Sauerstoff durch Elektrolyse erzeugt werden. Ferner können in die Abgasleitung zwischen VM und Abgasrohrturbine (RT), alternative Zukunftsbrennstoffe mit hoher Energiedichte (z. B Si-, Al-Staub, etc.) eingespeist werden, die bei ca. 400 DEG C mit Stickstoff reagieren, wodurch fast keine schädlichen NOx-Verbindungen mehr entstehen, die Abgase reinigen und die Leistung der RT enorm steigern sowie resultierende Stoffe als Kunstdünger problemlos ausschleudern.

Description

Die eingesetzte Wärme-Kraftmaschine ist ein Dieselmotor, der im Keller installiert ist. Der bewährte Dieselmotor (bester Wirkungsgrad aller Wärmekraftmaschinen), wurde durch innovative Ideen, wie Kraftstoffmischbetrieb, Abgasreinigung und kombinierter Abgasrohrturbine (RT) mit folgendem Ergebniss verbessert:

- Wirkungsgrade gesteigert,
- Kraftstoffverbräuche minimiert,
- Abgase und Russpartikel eliminiert,
- eigene Schwelgaserzeugung sowie Keimtötung optimiert,
- Alternative Hochleistungsbrennstoffe;
- flüssig: Bio-Diesel, Pflanzenöl, etc.
- gasförmig: Erd-, Bio-, Schwelgas, etc.
- fest: Si-, Al-Staub, etc.

Fazit

Ein kompromissloser umweltgerechter Wertschöpfungsprozess bis zu 90% der eingesetzten Energie.

Zu Bild 1 und 6

1. Dieselmotoren-Kraftstoffmischbetrieb

Eine Teilmenge Gas (z. B. Bio-Gas) über den Verbrennungsluftkanal den Arbeitszylinder des Verbrennungsmotors (VM) zuführen; die andere Kraftstoff Teilmenge (z. B. Bio-Diesel) wird direkt in den Arbeitszylinder des VM eingespritzt und dadurch die Gesamt-Kraftstoffmenge gezündet.
Vorteil: Preisgünstiger effektiver Umwelt- und Gesundheitsschutz

2. Abgasreinigung

Der Abgassammler (Behälter) kann leer oder mit ungesättigten Filtermaterialien wie Kalkmilch, etc. sowie andere geeignete Stoffe, u. a. Sand, leicht austauschbar befüllt sein. Zweck: N-Bindung, Russpartikelspeicher, Luftfeuchtigkeitsregler, Schalldämpfer-Druckwellenverarbeiter, Wärmespeicher, Abgasverteiler (Druck, Hitze, Dünger, Desinfektion).

3. Energieeinsparung durch multifunktionelle Nutzung der Kühlwasser-Kanäle

Die Motorkühlung liefert im Durchlauf Heisswasser/Dampf (80°C/110°C). Wenn der Motor im Keller installiert ist, genügt ein Wasserleitungsanschluss und Thermostatregelung (wie bisher). Das Wasser kann für alle erforderlichen Kühlaufgaben verwendet werden, weil das heisse Wasser automatisch nach oben fließt und dann in diverse Ströme aufteilbar ist.

4. Kühl- und Heizenergieeinsparung durch Warmluft-Heizung

Die Warmluft aus dem Motorraum und Gewächshaus zirkuliert - je nach Bedarf - zwischen diversen Klimazonen des Gewächshauses sowie des Motorraumes. Wenn erforderlich drückt ein E-Ventilator die heisse Luft durch Rohre aus dem Motorraum, ansonsten steigt die heisse Luft von selbst nach oben. Die abgekühlte Luft kann im Motorraum wieder aufgeheizt werden, so dass nur geringe Energieverluste enstehen.
4.1 Brandschutz ist möglich durch einen reduzierten O2-Luftgehalt (< 15% Vol im Motorraum).

5. Pflanzenwachstum

Im Gewächshaus wird das Wachstum der Pflanzen - gemäß ihres Ursprungslands - nachgeahmt und u. a. beeinflusst durch:

- Temperatur (Luft/Boden), u. a. durch Abgase
- Licht, natürlich und künstlich (Intensität, Dauer)
- Feuchtigkeit (Luft, Boden), u. a. durch Abgase
- Bodenqualität
- Dünger (Luft, Baden) u. a. durch Abgase
- Raumluftzusammensetzung
- Bodenerschütterung, z. B. durch Abgasdruck, Schallwellen, etc., reduziert das Pflanzenwachstum zur gewünschten Zeit (z. B. kurze Stengel)
- Schädlingsbekämpfung (Spritzmittel, Gase, Wellen aller Art (Licht, Schall, Strom Strahlung, Magnet, etc.).

Selbstverständlich können hierzu auch Rohre mit Schlitzen zweckentsprechend verwendet werden. Erfindungsgemäß sollen die VM-Abgase, die bei der landwirtschaftlichen Bodenbearbeitung entstehen gleich in den Boden, z. B. durch flexible Abgasrohre, eingeleitet und gespeichert werden (Entsorgung und Bodendüngung).

Zu Bild 2

Zwischen BHKW und Abgassammler befindet sich die Abgasrohrturbine, die den mechanischen Wirkungsgrad bis zu 20% erhöhen kann.

Zu Bild 3

Darstellung einer Kombination Gewächshaus/Freilandbewirtschaftung

Zu Bild 4

Hier wird eine Variante der Abgasrohrturbine gezeigt.
Der rotierende Körper besteht aus einem Innenrohr (4-kant)² und einem Aussenrohr (rund)¹. Beide Rohre sind miteinander fest fixiert, evtl. auch durch radiale Gasaustrittsdüsen. Das Aussenrohr (rund) erhöht die Festigkeit der beiden Rohre und bietet dem aus dem Innenrohr (4-kant) ausströmenden Abgas fast keinen Widerstand.

Zu Bild 5

Vorteile der Abgasrohrturbine: Verarbeitung von Festbrennstoffen

Die Rohrturbine eignet sich bestens für die Nutzung alternativer Zukunftsbrennstoffe, weil brennbare Stoffe mit hoher Energiedichte (z. B. Si-, Al-Staub, etc.) optimal in stationären Anlagen verwertbar sind. Aber auch bei mobilen Anlagen, wie KFZ, können insbesondere bei hohen Abgastemperaturen, in die Abgasleitung zwischen VM und RT, Zukunftsbrennstoffe eingespeist und verbrannt werden. Hierdurch werden die Abgase gereinigt und die Leistung der RT gesteigert. Bei ca. 400°C reagiert Stickstoff mit Silizium, wodurch fast keine schädlichen NOx-Verbindungen mehr entstehen. Resultierende Stoffe, wie Sand, werden problemlos ausgeschleudert → Kunstdünger! Von Fortschritt kann nur gesprochen werden, wenn es gelingt, Verbesserungen mit einem möglichst niederen Energieverbrauch herzustellen sowie die Emissionen gering zu halten, um schädliche Auswirkungen auf Umwelt und Bevölkerung zu vermeiden.

Zu Bild 6

Materialvergasung

In einem geeigneten Behälter können auch Stoffe, z. B. Bio-Abfälle, durch den Abgasstrahl vergast werden. Ca. 70% des Abgasstrahls beaufschlagen von unten nach oben strömend die Bio-Abfälle bzw. das zu vergasende Material; das hierbei gewonnene Schwelgas wird oben aus dem Behälter entnommen und gefiltert dem VM über seinem V-Luftkanal zugeführt. Ca. 30% des Abgasstrahls werden über eine Bypassleitung, wie zuvor bildlich erläutert, verwertet. Somit wird die bisherige thermische Verlustenergie (evtl. auch Heissluft) zur Gewinnung von Brenngas genutzt.
Hochsensible kontaminierte Stoffe aus Krankenhäusern können so desinfiziert bzw. sterilisiert werden, wobei schädliche Keime im VM energetisch verbrannt werden.

Weitere Anwendungsbeispiele

- Landwirtschaftliche Betriebe
- Kasernen

Zu Bild 7

Fern-Heizung

Die bei der Stoffumwandlung (Oxidation/Reaktion) entstehende Wärme wird in mechanische/thermische Energie transformiert und z. B. für Fernheizungen in Form von Heissluft/Dampf genutzt.
Vorteil: Kein Frost-Wasserschaden möglich!

Claims

1. Verfahren zur Nutzung von Wärme-Kraftmaschinen mit Kraftstoff-Mischbetrieb für Energieverbundsystem, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanische Energie in Strom und/oder Druckluft umgewandelt, und die thermische Energie zur Temperierung und/oder Vergasung von Stoffen genutzt, die Abgase (Druck, Wärme, Feuchtigkeit, N, CO2, etc.) in Stoffen verwertet, Keime mittels Wellen, aber auch Strom, inaktiviert und bei Bedarf aus H2O Wasserstoff und Sauerstoff durch Elektrolyse erzeugt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei, die Warmluft aus dem Motorraum und Gebäude zwischen diversen Klimazonen des Gebäudes sowie des Motorraumes zirkuliert.

3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei, Brandschutz durch einen reduzierten O2-Luftgehalt (< 15% Vol im Motorraum) entsteht.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2, wobei, das Pflanzenwachstum im Gewächshaus durch die Einleitung von VM-Abgasen und Schallwellen in Luft, Boden beeinflusst wird und die Schädlingsbekämpfung zusätzlich durch Spritzmittel, Wellen aller Art (Licht, Schall, Magnet) sowie Strahlung und Strom erfolgen kann.

5. Verfahren nach Anspruch 1, wobei, in die Abgasleitung zwischen Verbrennungsmotor und Abgasrohrturbine (RT), alternative Zukunftsbrennstoffe mit hoher Energiedichte (z. B. Si-, Al-Staub, etc.) eingespeist werden, die bei ca. 400°C mit Stickstoff reagieren, wodurch fast keine schädlichen NOx-Verbindungen mehr entstehen, die Abgase reinigen und die Leistung der RT enorm steigern sowie resultierende Stoffe als Kunstdünger problemlos ausschleudern.

6. Anlage zwecks Realisierung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 5, gemäß Bild 1

7. Anlage nach Anspruch 6, gemäß Bild 2

8. Anlage nach Anspruch 6, gemäß Bild 3

9. Anlage nach Anspruch 6, gemäß Bild 5

10. Anlage nach Anspruch 6, gemäß Bild 6

11. Anlage nach Anspruch 6, gemäß Bild 6.1

12. Anlage nach Anspruch 6, gemäß Bild 7

13. Anlage nach Anspruch 6, gemäß Bild 8

14. Anlage nach Anspruch 6, gemäß Bild 9