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Die Erfindung betrifft den Bereich der Energetik und der Verwendung von Gastransportsystemen, und sie betrifft insbesondere Systeme, die umweltfreundliche Energiequellen, um elektrische und andere Energiearten zu nutzen, Wasserstoff zu - erzeugen und zu transportieren, und kann verwendet werden, um Wasserstoff zu erzeugen und ggf. zu speichern und unter Verwendung von Gastransportsystemen zu transportieren, das Erdgas anzureichern, es aus einem Gasstrom zu entnehmen und Verbrauchern zur Verfügung zu stellen.
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Während die Nutzung von zunehmenden Energiemengen in verschiedenen Bereichen notwendig wird, und die Verminderung der Verwendung von nicht erneuerbaren Energiequellen, die kostspielig sind und deren Verwendung zur Verunreinigung der Umwelt sowie der Erschöpfung von Naturvorräten führt, entsteht ein Bedarf an der Entwicklung eines solchen energetischen Bereiches wie der Wasserstoffenergetik unter Verwendung der erneuerbaren Energiequellen, die hochenergetisch sind, die Umwelt nicht verunreinigen und die eine gute Alternative zu den nicht erneuerbaren Energiequellen sind.
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Der Wasserstoff wird in den verschiedenen Industriebereichen (Erdölraffinerien, Ammoniakerzeugung, Chemiestoffe u.a.), im Transportbereich und in anderen Bereichen verwendet. Der Wasserstoff, der unter Verwendung der erneuerbaren Energiequellen erzeugt wurde, kann in Abhängigkeit vom Verwendungsbereich einen Ausgangsrohstoff auf Basis von Bodenschätzen teilweise oder vollständig ersetzen und dadurch den Verbrauch von nicht erneuerbaren Naturressourcen vermindern.
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Der Transport des Wasserstoffs erfolgt unter Verwendung des Straßen-, Eisenbahntransports und Schiffverkehrs. Jedoch sind diese Methoden kostspielig, und deren Verwendung kann nicht die Vergrößerung von Mengen und die Verminderung von Verlusten, die Vereinfachung und Verbilligung der Versorgung von Verbrauchern mit dem Wasserstoff und die Bildung eines einheitlichen effektiven energetischen Systems sicherstellen. Bei dem Transport des Wasserstoffs in Tankwagen entstehen Verluste durch einen technologischen Einfüllungsprozess, Konstruktionsmängel von Tanks oder Absperrarmaturen, dabei können die Verluste 15 % für einen Tankwagen überschreiten. Dieselbe Verluste und die oben genannten Mängel gibt es bei einem Transport mit Eisenbahntanks.
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Die Verwendung des Schiffverkehrs zum Transport des Wasserstoffs fordert dessen Kombination mit dem Transport auf dem Land, was zum Entstehen von Zusatzverlusten führt. Unter Verwendung von Gastransportsystemen aus Leitungen ist es möglich, die Verluste bedeutend zu vermindern, die Verbilligung und Vereinfachung des Wasserstofftransports, die Versorgung der Verbraucher, sowie eine Möglichkeit der Anreicherung des Erdgases u.a. sicherzustellen.
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Dabei können große Vorteile durch die Kombination der Wasserstofferzeugung unter Nutzung der elektrischen und anderen Energie, die durch energetische Anlagen, die die erneuerbaren Energiequellen zur Erzeugung der Elektroenergie nutzen, und der Abdeckung großer Territorien erreicht werden, indem das System zur Erzeugung, effektiven Nutzung und Transport des Wasserstoffs, der unter Verwendung des Verfahrens mit erhöhter ökologischer Effektivität und mit relativ niedrigen Kosten erzeugt wurde, das vorhandene energetische System eines Landes oder von Ländern integriert wird oder ein neues einheitliches effektiveres, leistungsstarkes energetisches System mit verminderten Selbstkosten mit effektiver Nutzung des Wasserstoffs in verschiedenen Bereichen gebildet wird.
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Aus dem Stand der Technik ist das Verfahren zum Vermischen, Transport und Abscheiden des Wasserstoffs aus Erdgas (Patent
CN207094186 U , IPK F17D3/01; F17D3/01; F17D3/10; F17D3/12, vom 29.08.2017) bekannt, dem gemäß zum Transport des Gemisches, das den Wasserstoff enthält, ein vorhandenes Gastransportsystem genutzt wird, mit dem der Eingangsanschluss für Wasserstoff und im Abstand der Ausgangsanschluss für Wasserstoff verbunden sind, dabei sind im Eingangsanschluss für Wasserstoff eine Vermischungsvorrichtung und im Ausgangsanschluss für Wasserstoff eine Vorrichtung zum Abscheiden und zur Reinigung des Wasserstoffs angebracht, wobei zum Transport des flüssigen oder gasförmigen Wasserstoffs oder dergleichen das vorhandene Gastransportsystem verwendet wird, unter Verwendung des geschaffenen Systems der Wasserstoff gemischt wird, der Leitung des Gastransportsystems zugeführt, transportiert, danach abgeschieden, gereinigt und zweckgemäß genutzt wird, dabei wird der Druck in dem Schritt der Gemischbildung und der Einführung in die Leitung nach dem Abscheiden und der Reinigung gemessen.
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Unter den Nachteilen des bekannten Verfahrens muss Folgendes hervorgehoben werden.
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Bei der Nutzung ausschließlich des vorhandenen Gastransportsystems ist es unmöglich sämtliche Eigenschaften des Stoffgemisches, das den Wasserstoffs enthält und das transportiert wird, und viele anderen Faktoren zu berücksichtigen, die zur Zerstörung der vorhandenen Leitungen und der Entstehung von für Menschen und die Umwelt gefährlichen Situationen führen können, was das bekannte Verfahren und das bekannte System gefährlich, unsicher und funktional begrenzt macht.
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Dabei berücksichtigen das bekannte System und das bekannte Verfahren nicht eine Möglichkeit der Nutzung zur Wasserstofferzeugung der elektrischen oder anderen Energie, die aus erneuerbaren Energiequellen erzeugt wird.
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Es ist auch unmöglich durch die Verwendung des bekannten Systems ein einheitliches sicheres System mit erhöhter Funktionalität und ökologischen Sicherheit zu bilden, das den Wasserstoff erzeugt, transportiert und nutzt.
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Aus dem Stand der Technik ist das Verfahren zur Wasserstoffverteilung (Patent USA
2004112427 , IPK F17D1/04; Y2E60/34; Y02P90/45; Y10T1237/0318; Y10T137/86292, vom 17.06.2004) bekannt, das umfasst: die Einführung eines Brennstoffs in ein Rohr, das Einspritzen eines ersten Stroms, der den Wasserstoff enthält, in das Rohr am ersten Punkt; die Entnahme des Wasserstoffs aus dem Rohr an dem zweiten Punkt, dabei ist der zweite Punkt stromabwärts des ersten Punkts angeordnet. Das Rohr ist ein Teil eines Systems zur Brennstoffverteilung, in dem der Brennstoff aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Erdgas, Propan und verflüssigten Erdölgas besteht.
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Der Nachteil des bekannten Verfahrens ist die Begrenzung der Funktionalität und des Verwendungsbereichs. Das bekannte Verfahren berücksichtigt auch nicht die Möglichkeit der Nutzung der elektrischen und anderen Energie, die aus erneuerbaren Energiequellen erzeugt wird, die zur Wasserstofferzeugung genutzt wird.
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Unter Verwendung des bekannten Verfahrens ist es auch unmöglich ein einheitliches sicheres energetisches System mit erhöhter ökologischer Sicherheit zu bilden, das den Wasserstoff mit der erhöhten ökologischen Sicherheit und den verminderten Selbstkosten erzeugt, transportiert und nutzt, einschließlich der Zuführung des Wasserstoffs zu Verbrauchern.
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Aus dem Stand der Technik ist die Vorrichtung zur Wasserstofferzeugung unter der Verwendung der Windenergie (veröffentlicht
JP 2007252028 , IPK F03D7/04; H02P9/00, vom 27.09.2007) bekannt, in der die Vorrichtung zur Erzeugung der Windenergie unabhängig vom energetischen System aufgestellt ist und die erzeugte Leistung der Vorrichtung zur Erzeugung der Windenergie einer Vorrichtung zur Erzeugung von elektrolytischen Wasserstoff zugeführt wird, dabei ist die Vorrichtung zur Wasserstofferzeugung zur Verminderung von Schwankungen der Drehfrequenz des Windgenerators durch die Änderung der Stromstärke, mit dem der Windgenerator einspeist, bestimmt.
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Die Nachteile dieser Vorrichtung sind die begrenzte Funktionalität, die durch die konstruktive Lösung bedingt ist, und die begrenzte Selbständigkeit. Die bekannte Vorrichtung nutzt nur Windgeneratoren, was es unmöglich macht, ein System zu bilden, das verschiedene energetischen Anlagen nutzt, die in Abhängigkeit von Ort und Naturverhältnissen, verschiedene Energiequellen nutzen und die elektrische Energie unter Verwendung verschiedener erneuerbaren Energiequellen erzeugen, sowie an Gastransportsysteme zur Bildung des einheitlichen energetischen Systems mit erhöhter Effektivität, Leistung und ökologischen Sicherheit unter Einbeziehung großer Territorien des Landes oder der Region oder einiger Länder, angeschlossen sind.
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Das naheliegendste Analogon ist das gewählte Verfahren zum Betreiben eines Gastransportsystems (Patent der Ukraine für Erfindung 99720, IPK F17D 1/00 F03D 9/00, veröffentlicht am 10.12.2010, Bul. Nr. 23), das das Pumpen des Gases durch ein System aus Leitungen in nötigen Richtungen, ggf. mit der Einspeicherung des Gases in Untergrundgasspeichern, entlang von Gasleitungen umfasst, wobei in größter Nähe zu diesen energetische Windanlagen (EWA) gebildet sind, von den die elektrische Energie zur Erzeugung des Wasserstoffs genutzt wird, der in die Rohrleitungen der Gasleitung gepumpt wird. Außer der Bildung der EWA entlang der Trassen der Gasleitungen werden die EWA direkt auf dem Territorium oder in größter Nähe zum Territorium der Untergrundgasspeichern, in denen das unter Verwendung der elektrischen Energie dieser EWA erzeugte Wasserstoffs gespeichert wird, gebildet.
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Die Nachteile des bekannten Verfahren sind die Beschränktheit des Betriebs des gebildeten und verwendeten Systems zur Durchführung des bekannten Verfahrens, die Beschränktheit des Verwendungsbereiches, darunter die territoriale Beschränktheit, die geminderte Effektivität und Leistung des zu bildenden Systems, sowie eine Betriebsunstabilität. Das bekannte Verfahren stellt keine Möglichkeit der Nutzung der energetischen Anlagen, die die Energie solcher erneuerbaren Energiequellen, wie Sonne, Wellen und andere nutzen, sicher, was den Verwendungsbereich begrenzt und keine Möglichkeit der Erfassung großer Territorien und der Bildung des einheitlichen energetischen System mit erhöhter Effektivität und Betriebsstabilität sicherstellt, das das Erdgas erzeugt, transportiert und anreichert und/oder den Wasserstoff oder anderen Stoff abscheidet und den Wasserstoffs oder das Gemisch zu Verbrauchern liefert.
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Unter Verwendung des naheliegendsten Analogons ist es auch unmöglich ein solches energetische Einheitssystem zu bilden, das sowohl das vorhandene Gastransportsystem als auch darin integrierte Abschnitte der Leitungen einschließen könnte, wobei die Leitungen an die vorhandenen Betriebsbedingungen und technologischen Prozessen angepasst sind, um die Beständigkeit gegen den Wasserstoff und Vorrichtungen zur Bildung von Gasgemischen und deren Zuführung zu den Leitungen des Gastrasportsystems sicherzustellen.
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Das bekannte Verfahren ermöglicht es nicht, das System zu bilden und zu verwenden, das verschiedene energetische Anlagen in Abhängigkeit von Ort und Naturverhältnissen nutzt und elektrische Energie unter Nutzung verschiedener erneuerbaren Energiequellen erzeugt, die die Umwandlung der Energie der erneuerbaren Energiequellen in die Energie ermöglichen, die es ermöglicht, den Wasserstoff zu erzeugen, wobei sie mit den Gastransportsystemen verbunden sind, um ein einheitliches energetisches Systems mit erhöhter Effektivität, Leistung, ökologischen Sicherheit und mit der Abdeckung großer Territorien des Landes oder der Region oder einiger Länder, sicherzustellen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein effektives Energiesystem mit in das System integriertem Wasserstoff zu schaffen, der unter Verwendung der erneuerbaren Energiequellen erzeugt wird, mit der Möglichkeit den Wasserstoff unter Verwendung der erneuerbaren Energiequellen und Gastransportsysteme zu erzeugen, transportieren, speichern, nutzen und liefern, wobei verschiedene erneuerbare Energiequellen, Gastransportsysteme, deren Kombination zu einem einheitlichen energetischen System, darunter vorhandenen, die Bildung des einheitlichen energetischen Systems mit der Möglichkeit der Abdeckung großer Territorien des Landes oder einiger Länder zur Verwirklichung des beanspruchten Verfahrens mit der Möglichkeit eines ununterbrochenen Betriebs, der Erweiterung des Verwendungs- und Betriebsbereichs vorgesehen werden und die Unabhängigkeit von der Aufstellungs- und Verwendungsort vorgesehen werden.
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Die Aufgabe wird durch das Energiesystems mit dem von unter Nutzung erneuerbarer Energiequellen erzeugten und ins System integriertem Wasserstoff, das dazu ausgebildet ist, das Gas durch ein System aus Leitungen in erforderlichen Richtungen nötigenfalls mit dessen Einspeicherung in Untergrundgasspeichern zu pumpen, den Wasserstoff zu erzeugen und ihn in die Rohrleitungen der Gasleitung zu pumpen, wobei Anlagen, die eine Energie der erneuerbaren Energiequellen nutzen, erfindungsgemäß entlang der Leitungen in einer direkt Nähe zu diesen in regelmäßigen Abständen gebildet sind, wobei die Anlagen abhängig von den erneuerbaren Energiequellen gemacht sind, die an einer Stelle der Bildung der Anlagen vorhanden sind, wie Sonnenstrahlung, Wind, Wasser und dergleichen, in der Form von Sonnen-, Wind- oder Wellenenergieanlagen und dergleichen, wobei das System dazu ausgebildet ist, den Wasserstoff unter Verwendung der Energie aus diesen Anlagen zu erzeugen, und den Wasserstoff dann zu den Rohrleitungen des System aus Leitungen zuzuführen.
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Auch ist das Energiesystem in einer Ausführungsform dazu ausgebildet, die Energie aus Wasserstofferzeugungsanlagen zu nutzen, wobei eine elektrische, mechanische oder thermische Energie verwendet wird, die durch die Anlagen erzeugt wurde oder wird, die die Energie der erneuerbaren Energiequellen nutzen.
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Auch sind in einer Ausführungsform nah den Anlagen, die die Energie der erneuerbaren Energiequellen nutzen, Gasspeicher angelegt, die mit dem Gastransportsystem verbunden sind und dazu ausgebildet sind, in die den mit der Stromenergie dieser Anlagen erzeugten Wasserstoff zu pumpen.
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Auch sind in einer Ausführungsform die Anlagen, die die Energie der erneuerbaren Energiequellen nutzen, mit dem Gassystem aus Leitungen durch Systeme zur Bildung eines Gasgemisches an den Stellen der Wasserstoffzuführung und durch Systeme zum Abscheiden und, gegebenenfalls, zur Reinigung des Wasserstoffes an den Stellen der Wasserstoffentnahme verbunden.
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Auch ist in einer Ausführungsform als das System aus Leitungen ein System aus vorhandenen Leitungen verwendet.
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Auch ist in einer Ausführungsform als das System aus Leitungen ein System aus vorhandenen Leitungen verwendet, sind vorhandene Leitungen durch zusätzliche Komplexe ergänzt und/oder mit diesen kombiniert, die mindestens zusätzliche Leitungen und Anlagen, die die Energie der erneuerbaren Energiequellen nutzen, sowie Vorrichtungen zur Wasserstofferzeugung und - zufuhr einschließen.
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Auch sind in einer Ausführungsform die Anlagen, die die Energie der erneuerbaren Energiequellen nutzen, an den aus der technischen Sicht bestmöglichsten Stellen zur Einführung ins Gastransportsystem gebildet, um notwendige Parameter der Erzeugung, des Zuführung und des Transports des Gasgemisches zu gewährleisten.
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Auch sind in einer Ausführungsform die Anlagen, die die Energie der erneuerbaren Energiequellen nutzen, an solchen Stellen gebildet, an denen die erneuerbaren Energiequellen oder erneuerbaren Energiequelle vorhanden sind bzw. ist, und durch eine gemeinsame Leitung verbunden sind, die mit dem System aus Leitungen in Form eines Gastransportsystems verbunden ist.
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Auch sind in einer Ausführungsform die Anlagen, die die Energie der erneuerbaren Energiequellen nutzen, an solchen Stellen gebildet, an denen die erneuerbaren Energiequellen oder erneuerbaren Energiequelle vorhanden sind bzw. ist, und durch eine gemeinsame Leitung verbunden sind, die mit dem System aus vorhandenen Leitungen in Form eines Gastransportsystems verbunden ist.
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Die aufgezählten Merkmale der vorgeschlagenen technischen Lösung sind die wesentlichen Merkmale der Erfindung, und deren Gesamtheit ermöglicht es, das erwartende technische Ergebnis zu erzielen - die Sicherstellung der Möglichkeit der Verwendung von Gastransportsystemen, deren Vereinigung zu einem einheitlichen energetischen System mit der Abdeckung großer Territorien und der Kombination zu einem einheitlichen energetischen System mit erhöhter Leistung, mit Gewährleistung der verminderten Selbstkosten der Erzeugung, des Transports und der Nutzung von Wasserstoff, einschließlich die Zuführung des Wasserstoffs zu den Verbrauchern, die Erweiterung der Bereiche, die den Wasserstoff nutzen können, die territoriale Erweiterung der Wasserstoffnutzung mit der Ver-größerung der Nutzeranzahl, was die Erweiterung des Bereiches der Wasserstoffverwendung, des Betriebs des zu bildenden Systems, die Abdeckung großer Territorien mit verschiedenen Naturverhältnissen, die Verwendung von Gastransportsystemen auf den Territorien mit sämtlichen möglichen vorhandenen Energiequellen, die Möglichkeit der Kombination des Gastransportsystems oder des Systems zur Transport des an verschiedenen Orten erzeugten Wasserstoffs unter Verwendung der verschiedenen erneuerbaren Energiequellen zu einem einheitlichen energetischen System des Landes oder der Länder mit erhöhter Leistung sicherstellt, die Möglichkeit der Verwendung des beanspruchten Systems an verschiedenen Orten mit verschiedenen Naturverhältnissen unter Verwendung der verschiedenen Arten der Naturenergie, verschiedener erneuerbaren Energiequellen, die Sicherstellung der Möglichkeit der Wasserstofferzeugung unter Verwendung von mehreren möglichen erneuerbaren Energiequellen mit einer bedeutenden Erhöhung der Menge des erzeugten Wasserstoffs.
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Dabei werden auch die Zuverlässigkeit, ein störungsfreier Betrieb, die Verminderung der Selbstkosten und des Preises der erzeugten elektrischen Energie sichergestellt. Dabei werden auch die ökologische Sicherheit sowie die Möglichkeit der Verwendung des vorliegenden Systems unabhängig von den Verhältnissen der Verwendung und dem Standort des Systems mit der Erweiterung des Verwendungsbereiches und des Verbraucherkreises sichergestellt.
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Dabei wird auch die Möglichkeit der bedeutenden Vergrößerung der Mengen des erzeugten Wasserstoffs zur Anreicherung des Erdgases zur Verwendung in verschiedenen technologischen Prozessen teilweise mit allmählicher Vergrößerung des Wasserstoffanteils zum Ersatz der Bodenschätze durch energieintensiveren Wasserstoff mit der Vergrößerung des energetischen Potentials eines energetischen System des Landes oder der Länder sichergestellt.
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Dabei ist der Wasserstoff, der mit dem beanspruchten System unter Verwendung der alternativen Energiequellen erzeugt wurde, ein „grüner“ Wasserstoff, und das beanspruchte System in der Gesamtheit der Merkmale stellt die Möglichkeit der Verwendung der ökologischen Wasserstoffenergetik im privaten, kommunalen und industriellen Sektor sicher. Die Einführung der Wasserstoffenergetik wird die Ukraine mit der weltweit führenden energetischen Gemeinschaft vereinigen und den Ruf eines hochtechnologischen Landes begründen. Die kombinierten Wasserstoff- und elektrische Wiederherstellungserzeugungen werden eine ausgeglichene und stabile Entwicklung des energetischen Komplexes sicherstellen.
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Der Ursache- und Folgezusammenhang zwischen den wesentlichen Merkmalen der vorgeschlagenen Lösung und dem erreichbaren technischen Ergebnis besteht in Folgendem.
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Da das vorliegende System in der Gesamtheit der Merkmale die periodische gebildeten Anlagen, die die Energie der erneuerbaren Energiequellen nutzen, entlang der Leitungen in direkter Nähe zu diesen einschließt, wobei die Anlagen in Abhängigkeit von an der Bildungsstelle vorhandenen erneuerbaren Energiequellen, wie Sonne, Wind, Wasser und anderer in der Form von energetischen Sonnen- und/oder Wind- und/oder Wellenanlagen abhängig gemacht werden, der Wasserstoff unter Verwendung der Energie von diesen Anlagen erzeugt wird, der Wasserstoff, der die Energie von den Anlagen verwendet, den Rohrleitungen der Gasleitung zugeführt wird, wird die Begrenzung zur Bildung der Anlagen in verschiedenen Regionen mit verschiedenen Naturverhältnissen und einer Möglichkeit der Verwendung mehrerer erneuerbaren Energiequellen an einem Ort ausgeschlossen, was die Vergrößerung der Menge des erzeugten Wasserstoffs, die Erhöhung der Zuverlässigkeit, Stabilität und den störungsfreien Betrieb, die Möglichkeit der Vereinigung des vorhandenen und des neu geschaffenen Systems von Leitungen und Energieanlagen, die große Territorien abdecken, zu einem energetischen System mit erhöhter Leistung und energetischen Potential sicherstellt, was auch Projekten der Europäischen Union entspricht und die perspektivisch Richtung der Entwicklung des energetischen System der Länder ist. Gleichzeitig damit wird die bedeutende Verminderung des Verbrauchs der nicht erneuerbaren Naturschätze sichergestellt, was die ökologische Sicherheit des beanspruchten Systems erhöht.
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Die Verwendung der elektrischen und/oder mechanischen Energie und/oder Wärmeenergie, die durch die Anlagen erzeugt wird, die die Energie der erneuerbaren Energiequellen nutzen, gibt eine Möglichkeit die Anlagen allseitig zu nutzen, verschiedene Modifikationen der Anlagen unter Verwendung der Sonnenwärmeenergie zu erzeugen, zum Beispiel den Wasserstoff direkt durch die Zerlegung von Wasser zu Sauerstoff und Wasserstoff bei hohen Temperaturen zu bilden und elektrische Energie zu erzeugen, um die Energiearten zur Verbilligung und Vereinfachung der Wasserstofferzeugung zu kombinieren.
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Die Vorsehung der Gasspeicher, die mit dem Gastransportsystem verbunden werden und in denen der unter Verwendung der elektrischen Energie dieser Anlagen erzeugte Wasserstoff gepumpt wird, sowie der Anschluss der Anlagen, die die Energie der erneuerbaren Energiequellen nutzen, an die Gasleitung durch die Systeme zur Bildung des Gasgemisches an den Stellen der Wasserstoffzuführung und an den Stellen der Wasserstoffentnahme durch die Systeme zum Wasserstoffabscheiden und ggf. Wasserstoffreinigung ermöglicht die Bildung und Verwendung eines einheitlichen energetischen System mit erhöhter Energieintensität und Effektivität, das den Wasserstoff erzeugt, transportiert und nutzt und den Wasserstoff in ausreichender Menge den Verbrauchern mit verminderten Selbstkosten der Erzeugung, des Transports und der Nutzung liefert und die Zuführung des Wasserstoffs zu den Verbrauchern mit Betriebsstabilität und erhöhter Leistung einschließt, was auch den Verbraucherkreis sowohl qualitativ als auch territorial erweitert.
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Die Verwendung des System aus vorhandenen Leitungen, die mit zusätzlichen Komplexen kombiniert und/oder ergänzt werden, die mindestens die Leitungen und Anlagen, die die Energie der erneuerbaren Energiequellen nutzen, umfassen, ermöglicht es, die Selbstkosten der Wasserstofftransport zu vermindern, die vorhandenen und neuen System aus Leitungen zu dem einheitlichen Gastransportsystem, das große Territorien abdeckt, zu kombinieren, wobei die Anlagen, zu den verwendeten erneuerbaren Energiequellen verschieden sind, in direkter Nähe zu diesen vorgesehen werden, was es ermöglicht, die Menge des erzeugten und transportierten Wasserstoffs zu vergrößern, um das einheitliche energetische System mit erhöhter Leistung und dem verminderten Preis der Träger bei einer Erweiterung der Territoriums, der Verwendungsbereiche und des Kreises der Verbraucher, die den erzeugten Wasserstoff oder das angereicherte Gas oder andere Produkte verwenden können, zu bilden. Dabei wird auch die Bildung eines effektiveren und gefahrlosen Gastransportsystems ermöglicht, das sowohl das vorhandene Gastransportsystem als auch die in diesem integrierten Abschnitte der Leitungen, wobei die Leitungen an die entsprechenden Betriebsbedingungen und technologischen Prozessen unter Sicherstellung der Beständigkeit gegen den Wasserstoff angepasst sind, sowie eine Einrichtung zur Bildung von Gasgemischen und zur Zuführung von Gas zu den Rohrleitungen des Gastransportsystems einschließt.
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Die Bildung der Anlagen, die die Energie der erneuerbaren Energiequellen nutzen, an den aus technischer Sicht günstigsten Stellen der Einführung ins Gastransportsystem mit der Möglichkeit der Sicherstellung der notwendigen Parameter der Erzeugung, der Zuführung und des Transports des Gasgemisches, stellt die Verminderung der Kosten für eine Zusatzausrüstung sicher, ermöglicht ohne zusätzliche Kosten die Energie der erneuerbaren Energiequellen und die Wasserstoffenergetik in das energetische System zu integrieren, ermöglicht, die Möglichkeit der Bildung von Gasspeichern u.a. zu berücksichtigen, was insgesamt ermöglicht, unter Verwendung mehrerer verschiedener möglicher erneuerbarer Energiequellen Gastransportsysteme zu einem einheitlichen Energiesystem mit der Erhöhung von dessen Leistung, der Vergrößerung der Nutzeranzahl und mit der Sicherstellung des störungsfreien und sicheren Betriebs zu kombinieren.
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Die Bildung mehrerer Anlagen, die die Energie der erneuerbaren Energiequellen an den Stellen, wo Quellen oder eine Quelle der erneuerbaren Energie vorhanden sind, nutzen, und deren Verbindung durch die gemeinsame Leitung, die mit dem System aus Leitungen verbunden ist, das als ein Gastransportsystem ausgeführt ist, ermöglicht in der Gesamtheit der Merkmale große Flächen zur Aufstellung mehrerer Anlagen, zum Beispiel, von Solarmodulen, Windkraftanlagen mit besten Naturbedingungen zur Energieumwandlung der erneuerbaren Energiequellen zur elektrischen Energie zu wählen, die Energie der erneuerbaren Energiequellen zur elektrischen Energie mit deren nachfolgenden Nutzung zur Wasserstofferzeugung umzuwandeln sowie den unter Verwendung mehrerer Anlagen, die die Energie der erneuerbaren Energiequellen nutzen, erzeugten Wasserstoff im vergrößerten Menge dem System aus Leitungen mit deren Kombination zuzuführen, wodurch es ermöglicht wird, den beabsichtigte technischen Effekt zu erzielen, der in der Sicherstellung der Möglichkeit der Wasserstofferzeugung unter Verwendung mehrerer möglicher erneuerbarer Energiequellen mit bedeutender Vergrößerung der Menge des erzeugten Wasserstoffs, der Möglichkeit der Verwendung des beanspruchten Systems in verschiedenen Regionen mit verschiedenen Naturbedingungen unter Verwendung der verschiedener natürlicher Energien, verschiedenen erneuerbaren Energiequellen, der Gastransportsysteme, deren Kombination zu einem einheitlichen energetischen System mit der Abdeckung großer Territorien und der Kombination zu einem einheitlichen energetischen System mit erhöhter Leistung, der Erweiterung der Bereiche, die das Wasserstoff nutzen können, der territorialen Erweiterung der Wasserstoffverwendung mir der Vermehrung der Nutzeranzahl, was für die Erweiterung des Wasserstoffverwendungsbereichs sorgt, der Funktionalität des gebildeten Systems, der Abdeckung großer Territorien mit verschiedenen Naturbedingungen, der Nutzung von Gastransportsystemen auf Territorien mit sämtlichen vorhandenen erneuerbaren Energiequellen, einer Möglichkeit der Kombination der Gastransportsysteme oder des Gastransportsystems liegt, um das erzeugte Gas an verschiedenen Stellen und unter Verwendung verschiedener erneuerbaren Energiequellen zu einem einheitlichen System mit der Erhöhung der Leistung des energetischen Systems des Landes oder der Länder zu transportieren. Dabei wir die Möglichkeit der Erhöhung der Zuverlässigkeit, ein störungsfreier Betrieb unter Verwendung mehrerer austauschbaren Quellen, die Verminderung der Selbstkosten und des Preises der erzeugten elektrischen Energie sichergestellt.
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Die Bildung mehrerer Anlagen, die die Energie der erneuerbaren Energiequellen an den Stellen nutzen, wo die Quellen oder die Quelle der erneuerbaren Energie vorhanden sind, und deren Verbindung durch die gemeinsame Leitung, die mit dem vorhandenen System aus Leitungen, das als ein Gastransportsystem ausgeführt ist, verbunden ist, ermöglicht in der Gesamtheit der Merkmale, das vorhandene System aus Leitungen mit der Verminderung der Kosten und der Erhöhung der Leistung von Energieträgern, der Möglichkeit des Wasserstofftransports und der Anreicherung des Erdgases mit Wasserstoff zu kombinieren, die Gastransportsysteme in Territorien mit sämtlichen möglichen vorhandenen erneuerbaren Energiequellen zu verwenden, das Gastransportsystem oder die Gastransportsysteme zur Transport des an verschiedenen Stellen und unter Nutzung der verschiedenen erneuerbaren Energiequellen erzeugten Wasserstoffs zu einem einheitlichen System des Landes oder der Länder mit der Erhöhung der energetischen Leistung zu kombinieren.
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Das beanspruchte System stellt die Möglichkeit der Bildung eines neuen globalen energetischen Systems mit der integrierten Wasserstoffenergetik sicher, das ein vergrößertes Potential, Leistung, verminderte Selbstkosten und eine erhöhte ökologische Sicherheit haben wird.
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Das beanspruchte System wird wie folgt durchgeführt und verwendet.
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In einer der möglichen Varianten, die nicht die einzige möglich ist und andere Varianten nicht ausschließt, wird unter Verwendung des beanspruchten Systems das Gas durch das System aus Leitungen in nötigen Richtungen ggf. mit der Speicherung in Untergrundgasspeichern gepumpt. Die Anlagen, die die Energie der erneuerbaren Energiequellen nutzen, werden periodisch entlang von Leitungen direkt in der Nähe von diesen gebildet, wobei die Anlagen abhängig von Anlagen gemacht werden, die an einer Stelle der Bildung der erneuerbaren Energiequellen, wie Sonne, Wasser, Wind u.a. als energetische Sonnen- und/oder Wind- und/oder Wellenanlagen und/oder dergleichen vorhanden sind. So kann eine erneuerbare Energie die Sonnenenergie, der Wind, natürliche Temperaturdifferenzen, die Wellen- oder Flutenergie usw. sein.
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In einem Bereich können verschiedene Anlagen gebildet werden, die die verschiedenen erneuerbaren Energiequellen bei deren Vorhandensein in diesem Bereich nutzen, und diese gleichzeitig oder in Übereinstimmung mit dem Vorhandensein der erneuerbaren Energiequellen in einer bestimmtem Jahreszeit, zum Beispiel, dem Vorhandensein des Sonnenlichts oder des Windes zur Energieerzeugung, zu verwenden.
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Unter Verwendung der Energie von den Anlagen wird der Wasserstoff erzeugt. Zur Erzeugung des Wasserstoffs ist es möglich die Energie zu kombinieren. In einer der möglichen Durchführungsvarianten wird die elektrische Energie genutzt, die durch Sonnenkollektoren und/oder Windanlagen und/oder Generatoren von Wellen oder Fluten erzeugt wurde, zur Durchführung der Elektrolyse in der Ausführungsvariante zur Erzeugung des Wasserstoffs, der auch durch mehrere anderen Verfahren erzeugt werden kann.
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In der Ausführungsvariante werden die Anlagen, die die Energie der erneuerbaren Energiequellen nutzen, mit der Gasleitung über die Systeme zur Bildung des Gasgemisches an den Stellen der Wasserstoffzuführung verbunden. Der erzeugte Wasserstoff wird in der Ausführungsvariante mit dem Erdgas vermischt und das Gemisch wird den Rohrleitungen der Gasleitung zugeführt.
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Dabei wird unter Verwendung des Abscheidens- und ggf. Reinigungssystems der Wasserstoff abgeschieden, gereinigt und den Verbrauchern zugeführt.
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Neben den Anlagen, die die Energie der erneuerbaren Energiequellen nutzen, werden Gasspeicher vorgesehen, die mit dem Gastransportsystem verbunden werden, und in die der mit der elektrischen Energie dieser Anlagen erzeugte Wasserstoff gepumpt wird. Die Speicher für den Wasserstoff werden an den Stellen, wo das Potential der erneuerbaren Energiequellen es erlaubt, ihn zu erzeugen und zu speichern, oder in direkter Nähe von Verbrauchern vorgesehen.
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Zur Durchführung des Systems in der Ausführungsvariante wird das System der vorhandenen Leitungen genutzt, in das Anlagen und Einrichtungen zur Wasserstofferzeugung und -zuführung, Systeme zur Wasserstoffabscheidung und -reinigung und - zuführung zu den Verbrauchern integriert sind.
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In der bevorzugten Ausführungsvariante wird das System der vorhandenen Leitungen als das System der Leitungen verwendet, werden die vorhandenen Leitungen mit zusätzlichen Komplexen, die mindestens zusätzliche Leitungen und Anlagen einschließen, die die Energie der erneuerbaren Energiequellen nutzen, sowie Einrichtungen zur Wasserstofferzeugung und -zuführung und/oder dergleichen kombiniert und/oder durch diese ergänzt. Zur Zuführung des Wasserstoffs den Verbrauchern wird in der Ausführungsvariante das Erzeugungssystem verwendet, das den gespeicherten Wasserstoff in die elektrische Energie umwandelt. Der gespeicherte Wasserstoff kann in die elektrische Energie unter Verwendung eines Gasturbinengenerators oder einer Brennstoffzelle umgewandelt werden.
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Die Anlagen, die die Energie der erneuerbaren Energiequellen nutzen, werden an den Stellen der aus technischer Sicht günstigsten Einführung ins Gastransportsystem gebildet mit der Möglichkeit der Sicherstellung notwendiger Parameter zur Erzeugung, Zuführung und Übergabe des Gasgemisches, zum Beispiel, neben Verteilungsstationen und/oder Speichern und anderen Ausrüstung, was die notwendigen Parameter der Erzeugung, der Zuführung und des Transports des Gemischs sicherstellt.
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In Ausführungsvarianten werden mehrere Anlagen, die die Energie der erneuerbaren Energiequellen nutzen, an den Stellen, wo die Quellen oder die Quelle der erneuerbaren Energie mit den günstigsten Naturbedingungen zur Umwandlung der Energie der erneuerbaren Energiequellen in die elektrische Energie vorhanden sind, gebildet und mit der gemeinsamen Leitung, die aus mehreren Leitungen und mit Abzweigungen bestehen kann, verbunden, die Leitung ist mit das System der Leitungen und/oder mit dem System aus vorhandenen Leitungen verbunden, das als ein Gastransportsystem in der Ausführungsvariante durch die Anlage oder die Anlagen ausgebildet ist, die das Gasgemisch erzeugen und dieses dem Gastransportsystem zuführen.
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Der Wasserstoff, der unter Verwendung der elektrischen Energie der erneuerbaren Energiequellen (Sonnen-, Wind-, Wellenkraftwerke) durch die Elektrolyse oder durch andere Verfahren erzeugt wurde, kann zum nachfolgenden Pumpen in das Gastransportsystem zwecks der Anreicherung des Erdgases und der Intergierung der erneuerbaren Energiequellen in das energetische einheitliche System verwendet werden.
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Das beanspruchte System mit der beanspruchten Funktionalität des Gastransportsystems, der Bildung verschiedener Anlagen der erneuerbaren Energiequellen in direkter Nähe den Gasleitungen mit der Verbindung mit diesen, die Erzeugung des Wasserstoffs unter Verwendung der durch die Anlagen der erneuerbaren Energiequellen erzeugten Energie und das nachfolgende Pumpen in das Gastransportsystem oder in den Gasspeicher, sorgt für minimale Kosten und Verluste, die Betriebstabilität mit stabilen Kennwerten, die Vergrößerung des Wasserstoffvolumens, das erzeugt und dem breiten Verbraucherkreis zugeführt wird, sowie die Möglichkeit der Integrierung des Wasserstoffs, der unter Verwendung der „grünen Energie“ aus allen möglichen Quellen erzeugt wurde, in das energetische einheitliche System des Landes mit der Erweiterung dessen Verzweigung, ökologischen Sicherheit und Leistung. Dabei ist der Wasserstoff, der unter Verwendung der durch die Anlagen der erneuerbaren Energiequellen erzeugt wurde, der „grüne“ Wasserstoff.
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Die Erzeugung des Wasserstoffs und dessen Zugabe zu dem Gastransportsystem ermöglicht es, die Probleme einer energetischen Anhängigkeit zu lösen. Der „grüne“ Wasserstoff aus der erneuerbaren elektrischen Energie kann einen neuen erneuerbaren Markt schaffen. Der Wasserstoff, der unter Verwendung der energetischen Anlagen, die die Energie der erneuerbaren Energiequellen nutzen, erzeugt wurde, ist „grün“ und ökologisch rein. Der aus den erneuerbaren Energiequellen erzeugte Wasserstoff kann einen Mineralbrennstoff ohne Notwendigkeit der Änderung von Technologien einer Endverwendung ersetzen.
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Das globale energetische System muss eine tiefgreifende Umwandlung aus dem System, das auf einem Mineralbrennstoff basiert, in ein effektives und erneuerbares energetisches kohlenstoffarmes System erfahren.
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Die vergleichende Analyse der oben genannten technischen Lösung mit dem naheliegendsten Analogon hat gezeigt, dass die Realisierung der Gesamtheit der wesentlichen Merkmale, die die vorgeschlagene Erfindung charakterisieren, zur Entstehung der obengenannten qualitativ neuen technische Eigenschaften führt. Da die Gesamtheit dieser Eigenschaften nach dem vorhandenen Technikstand nicht realisiert wurde, kann man zum Schluss kommen, dass die vorgeschlagene technische Lösung das Kriterium der „Erfindungshöhe“ erfüllt.
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Dabei wurden in den bekannten Quellen der Patent- und anderen wissenschaftstechnischen Information keine Verfahren zur Bildung und Verwendung eines energetischen Systems mit der Integrierung des unter Verwendung der erneuerbaren Energiequellen erzeugten Wasserstoffs in das System mit der Gesamtheit der im Vorschlag angegebenen wesentlichen Merkmale offenbart, deshalb gilt die vorgeschlagene technische Lösung das Kriterium der „Neuheit“ erfüllt.
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Außerdem, ist das vorgeschlagene System zur industriellen Verwendung geeignet, weil es keine technologische Operationen, Konstruktionselemente oder Stoffe aufweist, die auf dem heutigen Stand der technischen Entwicklung insbesondere im Bereich der Elektroenergetik nicht reproduziert werden können, also gilt diese technische Lösung als solche, die das Kriterium der „industriellen Anwendbarkeit“ erfüllt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- CN 207094186 U [0007]
- US 2004112427 [0012]
- JP 2007252028 [0015]