DE202010001737U1

DE202010001737U1 - Autonome Wind-Wasserstoff-Station

Info

Publication number: DE202010001737U1
Application number: DE202010001737U
Authority: DE
Original assignee: Sandlass Hans Dr-Ing
Current assignee: Sandlass Hans Dr-Ing
Priority date: 2010-02-03
Filing date: 2010-02-03
Publication date: 2010-06-24
Anticipated expiration: 2020-02-04

Abstract

Autonome Anlage zur Erzeugung von Wasserstoff zum Betanken von mit Wasserstoff betriebenen Kraftfahrzeugen, wobei die Energie diese Anlage aus einer Windenkraftanlage und weiteren regenerativen Komponenten stammt und aus dem Betrieb dieser Anlage resultierende weitere Produkte, wie Sauerstoff und Wärme, für eine wirtschaftliche Nutzung vorgesehen sind dadurch gekennzeichnet, dass eine Windkraftanlage mit Senkrechtrotor kleiner Leistung und ein als Ersatz bei Ausfall der Windkraftanlage zuschaltbares Blockheizkraftwerk auf eine elektrische Energieschiene die Bereitstellung einer elektrischen Standardleistung gewährleisten und diese elektrische Energie in einem Elektrolyseur aus Wasser Wasserstoff und Sauerstoff erzeugt wird, während in nachgeschalteten Verdichtern und Speichern diese Gase für ihre Nutzung gespeichert werden.

Description

Die Neuerung hat eine autonome Anlage zur Erzeugung von Wasserstoff zum Betanken von mit Wasserstoff betriebenen Kraftfahrzeugen zum Inhalt, wobei die Energie dieser Anlage aus einer Windenkraftanlage und weiteren regenerativen Komponenten stammt, und aus dem Betrieb dieser Anlage resultierende weitere Produkte, wie Sauerstoff und Wärme, sind für eine wirtschaftliche Nutzung vorgesehen.
Windkraftanlagen, deren elektrische Energie zur Erzeugung von Wasserstoff und Sauerstoff mit Hilfe von Elektrolyseuren genutzt wird, sind bekannt und damit Stand der Technik und vielfältig im Patentschrifttum und anderer wissenschaftlich technischer Literatur beschrieben.
Die vorgesehene Neuerung bezieht sich auf diesen Stand der Technik und entspricht wesentlichen technischen und ökonomischen Forderungen, die über den bisher bekannten Stand der Technik hinausgehen.
So soll die Anlage autonom mit regenerativer Energie arbeiten und immer eine Standardmenge an elektrischer Energie für die Wasserstofferzeugung liefern. Somit ist eine weitere Anlage mit umweltfreundlicher Energieerzeugung notwendig, um bei Stillstand der Windkraftanlage diese Forderung zu erfüllen. Der energetische Wirkungsgrad solcher Anlagen zur Erzeugung von Wasserstoff bezogen auf dem Wasserstoff war bisher ungünstig, deshalb ist vorgesehen, den anfallenden Sauerstoff wirtschaftlich zu nutzen. Da der Elektrolyseur, der Wasserstoff- und Sauerstoffverdichter und eine weitere Anlage mit umweltfreundlicher Energieerzeugung während ihres Betriebes eine Verlustwärme erzeugen, soll diese Wärme ebenfalls einer Nutzung zugeführt werden.
Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabenstellung besteht im ersten Teil der autonomen Anlage in einer so genannten Energieschiene (E-Station) (1), die von der Windkraftanlage kleiner Leistung (50–100 kW) (2) gespeist wird, und einem kleinen Blockheizkraftwerk gleicher Leistung (3), welches als Ersatzanlage funktioniert und die erforderliche elektrische Standardenergie bei Ausfall der Windkraftanlage liefert.
Zusätzlich kann ein elektrischer Netzanschluss (4) vorgesehen werden, um die Einspeisung von überschüssiger elektrischer Energie ins Netz zu ermöglichen oder bei netzfernem Standort zusätzlich die Versorgung mit elektrischer Energie für Gebäude und Anlagen zu übernehmen.
Der zweite Teil der autonomen Anlage besteht aus einem Elektrolyseur (5), welcher Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff spaltet. Für eine zuverlässige Arbeitsweise ist vorgesehen, zwei gleiche Geräte parallel zu betreiben, um die Zuverlässigkeit und den Wirkungsgrad der Anlage zu verbessern.
Der erzeugte Wasserstoff und Sauerstoff wird im dritten Teil der Anlage durch Verdichter und Gasspeicher (6, 7) für die weitere Verwendung aufbereitet.
Der Wasserstoff ist für die Betankung von Fahrzeugen mit Wasserstoffantrieb vorgesehen (Wasserstofftankstelle).
Der Sauerstoff wird in Druckflaschen (8) abgefüllt und kann für technische, chemische und medizinische Zwecke verwendet werden.
Die im Blockheizkraftwerk erzeugte Wärme (9) wird an Stelle der bisherigen Beheizung der Gebäude und zur Wassererwärmung eingesetzt. Zusätzlich wird die im Elektrolyseur und in den Verdichtern erzeugte Verlustwärme über Wärmetauscher (10) zusammen mit der erzeugten Wärme des Blockheizkraftwerkes zum Beheizen und zur Wassererwärmung (9) genutzt.
Sind die Heizungsanforderungen gering, kann das Heizen und Wassererwärmen ausschließlich durch die Verlustwärme des Elektrolyseurs (5) und der Verdichter (6 7) erfolgen.
Als Verdichter (6 7) eignen sich vorzugsweise kolbenlose ionische Verdichter, die gleichzeitig die Reinigung des Sauerstoffes und des Wasserstoffes von Feuchtigkeit und anderen Restgaskomponenten übernehmen können. Mit diesen kolbenlosen ionischen Verdichtern lassen sich die für die Wasserstoffbetankung geforderten Gasdrücke leicht anpassen.
Die klassischen Gasverdichter sind aber ebenfalls geeignet.
Für die Gasspeicherung von Sauerstoff sind handelsübliche Gasflaschen (8) geeignet.
Für die kurzzeitige Gasspeicherung von Wasserstoff sind heute verfügbare Wasserstoffspeicher nutzbar, da mit diesen autonomen Anlagen keine Langzeitspeicherung oder Flüssiggasspeicherung vorgesehen ist.
Der Vorteil dieser autonomen Anlage besteht in ihrer auf regenerative Energien bezogene Produktion von Wasserstoff für die Betankung einer vorbestimmten Flotte von wasserstoffbetriebenen Kraftfahrzeugen und der weitgehenden Nutzung der bei der elektrolytischen Erzeugung von Wasserstoff anfallenden Produkte, wie Sauerstoff und Verlustwärme der Elektrolyseure und Verdichter, sowie der Heizwärme aus der als Ersatz vorgesehenen Blockheizkraftstation.
Mit dieser technischen Lösung wird der energetische Wirkungsgrad wesentlich verbessert.
Durch Verkauf des Sauerstoffes und die Nutzung der anfallenden Wärme zum Heizen und die Warmwassererwärmung entstehen zusätzliche ökonomische Vorteile.
Die vorgesehene Größe der autonomen Anlage mit einer Windkraftanlage mit Senkrechtrotor ist grundsätzlich im bebauten Gelände möglich, so dass diese als autonome Anlagen zur Wasserstofferzeugung am Standort der mit Wasserstoff betriebenen Kraftfahrzeuge geeignet sind.
Die autonome Anlage benötigt keine Energiekosten in Gestalt elektrischer Energie und ist in der Lage, auch eine autonome Sicherstellung von elektrischer Energie bei entsprechender Dimensionierung für Anlage und Gebäude zu gewährleisten.

1: Energieschiene (E-Station)
2: Windkraftanlage
3: Blockheizkraftwerk (BHKW)
4: Elektrischer Netzanschluß
5: Elektrolyseur
6: Wasserstoffverdichter und Wasserstoffspeicher
7: Sauerstoffverdichter
8: Sauerstoffspeicher – Sauerstoffgasflaschen
9: Wärmeenergie aus BHKW und Verlustwärme aus Elektrolyseur und Verdichter
10: Wärmetauscher zur Temperaturanpassung der Wärmeenergie aus Elektrolyseur und Verdichter

Claims

Autonome Anlage zur Erzeugung von Wasserstoff zum Betanken von mit Wasserstoff betriebenen Kraftfahrzeugen, wobei die Energie diese Anlage aus einer Windenkraftanlage und weiteren regenerativen Komponenten stammt und aus dem Betrieb dieser Anlage resultierende weitere Produkte, wie Sauerstoff und Wärme, für eine wirtschaftliche Nutzung vorgesehen sind dadurch gekennzeichnet, dass eine Windkraftanlage mit Senkrechtrotor kleiner Leistung und ein als Ersatz bei Ausfall der Windkraftanlage zuschaltbares Blockheizkraftwerk auf eine elektrische Energieschiene die Bereitstellung einer elektrischen Standardleistung gewährleisten und diese elektrische Energie in einem Elektrolyseur aus Wasser Wasserstoff und Sauerstoff erzeugt wird, während in nachgeschalteten Verdichtern und Speichern diese Gase für ihre Nutzung gespeichert werden.
Autonome Anlage zur Erzeugung von Wasserstoff zum Betanken von mit Wasserstoff betriebenen Kraftfahrzeugen, wobei die Energie diese Anlage aus einer Windenkraftanlage und weiteren regenerativen Komponenten stammt und aus dem Betrieb dieser Anlage resultierende weitere Produkte, wie Sauerstoff und Wärme, für eine wirtschaftliche Nutzung vorgesehen sind nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeenergie des Blockheizkraftwerkes und die Verlustwärme des Elektrolyseur und der Verdichter über Wärmetauscher zum Beheizen und zur Wassererwärmung der Gebäude genutzt wird.
Autonome Anlage zur Erzeugung von Wasserstoff zum Betanken von mit Wasserstoff betriebenen Kraftfahrzeugen, wobei die Energie diese Anlage aus einer Windenkraftanlage und weiteren regenerativen Komponenten stammt und aus dem Betrieb dieser Anlage resultierende weitere Produkte, wie Sauerstoff und Wärme, für eine wirtschaftliche Nutzung vorgesehen sind, nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass als Verdichter vorzugsweise kolbenlose ionische Verdichter verwendet werden.
Autonome Anlage zur Erzeugung von Wasserstoff zum Betanken von mit Wasserstoff betriebenen Kraftfahrzeugen, wobei die Energie diese Anlage aus einer Windenkraftanlage und weiteren regenerativen Komponenten stammt und aus dem Betrieb dieser Anlage resultierende weitere Produkte, wie Sauerstoff und Wärme, für eine wirtschaftliche Nutzung vorgesehen sind, nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass diese autonome Anlagen im bebauten Gelände errichtet werden können, aber auch für einen netzfernen Einsatz geeignet sind.