DE202021003268U1

DE202021003268U1 - Facility for the use of natural gases

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Publication number: DE202021003268U1
Application number: DE202021003268.1U
Authority: DE
Original assignee: SCHUHMANN KARL JOSEF
Current assignee: SCHUHMANN KARL JOSEF
Priority date: 2021-10-20
Filing date: 2021-10-20
Publication date: 2021-12-01
Anticipated expiration: 2031-10-21

Abstract

Einrichtung zur Nutzung der natürlichen Gases Methan, das in Reisfeldern entstehen, dadurch gezeichnet, dass das Gas in einer Brennstoffzelle zur Energieumwandlung zu Elektrizität und Wärme genutzt werden, wozu die Felder mit Folien abgedeckt werden.Device for using the natural gas methane, which is produced in rice fields, characterized in that the gas is used in a fuel cell to convert energy into electricity and heat, for which the fields are covered with foil.

Description

ProblembeschreibungProblem Description

Tiere scheiden regelmäßig Gase aus, ob durch Mund oder After. Die Gase beinhalten meist eine große Menge Methan, das ungenutzt in die Athmosphäre gelangt und als Treibhausgas zur Erwärmung der Erde beiträgt.Auch Urin und Kot aus den Ställen sondern diese Gase ab, die dann aufgrund ihrerdichte nach oben steigen und in Ställen zur Decke steigen.Andererseits wird ständig nach Lösungen gesucht, die den Energiebedarf und besonders den steigenden Energiebedarf decken. Es ist bekannt, dass auch aus Reisfeldern (7) erhebliche Mengen von Methan entweichen,die zur Zeit ungenutz in die Athmosphäre strömen. Innder Dissertation von Frau Dr.rer.nat Gundula Eller (Marburg/Iahn 2000) wird beschrriebn das Metahn durch Methanotrohen zu oxidieren. Es ist jedoch sinnvoll dieses Treibhausgas Methan in seiner schädlichen Wirkung zu verändern und gleichzeitig einen Beitrag zur Deckung des Energiebedarfs zu liefern. Die Wiksamkeit der Klimabeeinflussung ist bei Methan fünfundzwanzig mal stärker als durch Kohlendioxid. Eine Bildung von Kohlendioxid ist zwar nicht klimaneutral, jedoch verringert sich der schädliche Einfluss auf das Klima. Denn laut bekannten Veröffentlichungen im Bildungsserver Wiki wirkt Methan etwa 25 mal stärker als Treibhausgas als Kohlendioxid. Die hier aufgezeigte Nutzung reduziert also den Treibhauseffekt erheblich. Bedenkt man dazu noch, dass bei der erfindungsgemäßen Nutzung des Methans andere Kohlendioxidquellen eingespart werden können, so ist dieses Verfahren absolut klimaneutral. Die zusätzliche Wirkung des Ammoniaks als Klimagas ist hierbei noch nicht einmal berücksichtigt.Animals regularly excrete gases, whether through their mouths or anus. The gases usually contain a large amount of methane, which enters the atmosphere unused and contributes to the warming of the earth as a greenhouse gas. Urine and feces from the stalls also secrete these gases, which then rise due to their density and rise to the ceiling in stables. On the other hand, there is a constant search for solutions that cover the energy demand and especially the increasing energy demand. It is known that considerable amounts of methane escape from rice fields (7), which are currently flowing unused into the atmosphere. In the dissertation of Ms. Dr.rer.nat Gundula Eller (Marburg / Iahn 2000) it is described to oxidize the Metahn by methanotropes. However, it makes sense to change the harmful effects of this greenhouse gas methane and at the same time to make a contribution to covering the energy demand. The impact of climate change is twenty-five times greater with methane than with carbon dioxide. The formation of carbon dioxide is not climate-neutral, but the harmful influence on the climate is reduced. Because according to well-known publications in the education server Wiki, methane is about 25 times more powerful than greenhouse gas than carbon dioxide. The use shown here therefore significantly reduces the greenhouse effect. If you also consider that other carbon dioxide sources can be saved when using methane according to the invention, this process is absolutely climate-neutral. The additional effect of ammonia as a greenhouse gas is not even taken into account here.

Erfindungsmäßige LösungenInventive solutions

Die Erfindung hat den Zweck, diese beiden Probleme zu mindern. Dies kann einerseits durch Nutzung in Verbrennungsmotoren mit Genartoren zur Erzeugung von elektrischem Strom oder auch zur Nutzung als Antieb für Pumpen oder Kompressoren genutzt werden. Aufgrund der Tatsache, dass die Nutzung zur Herstellung von elektrischer Energie die vielseitige Nutzung wie zuvor beschrieben angewandt werden kann, ist die Nutzung in einer geeigneten Brennstoffzelle (3) zu empfehlen. Die nutzung in Reisfeldern gestaltet sich schwierig, da die nicht überdacht sind und eine Sammlng des Treibhausgses unter einer Folie gesammelt werden kann.
Reisfelder werden zur Zeit noch sehr oft in Gebieten genutzt, in denen die Energieversorgung schwierig ist.
Deshalb ist eine Nutzung des Methans, das unter Folien (6) gesammelt werden kann mit Verbrennungsmotoren oder Brennstoffzellen wirtschaftlich. Aufgrund der Erkenntnis aus anderen Forschungsergebnissen sollte die Folie langlebig sein, um nicht als Mikroplastik andere Umweltschäden hervorrufen.
Soweit aus dem Methan vorzugsweise Wärme hergestellt werden soll, kann der elektrische Strom auch zum Betrieb einer Wärmepumpe eingesetzt werdem. Aufgrund technischer Verbesserungen ist der elektrische Wirkungsgrad einer Brennstoffzelle (3) höher als bei der motorischen Nutzung in Verbindung mit einem Generator und empfehel ich als vorzugweise diese Nutzung.The invention aims to alleviate both of these problems. This can be used on the one hand by use in internal combustion engines with generator gates to generate electrical power or as a drive for pumps or compressors. Due to the fact that the use for the production of electrical energy can be applied in a variety of ways as described above, use in a suitable fuel cell (3) is recommended. The use in rice fields turns out to be difficult, since they are not covered and a collection of the greenhouse gas can be collected under a foil.
Rice fields are currently still very often used in areas where the energy supply is difficult.
It is therefore economical to use the methane that can be collected under foils (6) with internal combustion engines or fuel cells. Based on the knowledge from other research results, the film should be durable so as not to cause environmental damage other than microplastics.
If heat is preferably to be produced from the methane, the electrical current can also be used to operate a heat pump. Due to technical improvements, the electrical efficiency of a fuel cell (3) is higher than when used as a motor in connection with a generator and I recommend this use as preferable.

In allen Fällen ist jedoch eine Nutzung der anfallenden Abwärme zur Erzeugung von Warmwasser in landwirtschaftlichen Betrieben regelmäßig zu empfehlen. Ob diese Warmwässer zur Heizung (4) bestimmter Bereiche wie zum Beispiel als Brutraum von Eiern, als Beheizung für die Aufzucht von Pflanzen oder zum Schutz von Kleintieren gegen Kälte oder auch zu Hygiene oder Gerätereinigung genutzt wird, ist dabei immer wirtschaftlich, weil der Bedarf an anderen Energieeinkäufen eingespart wird. Ammoniak ist als giftiges Gas bekannt, wird also mit der Erfindung unschädlich und ergibt einen wirtschaftlichen Nutzen. Auch die Trennung der beschriebenen Nutzgase zur unterschiedlichen Nutzung als Rohstoff für chemische oder physikalische Nutzung oder in der Landwirtschaft als Düngerbestandteil sind möglich. So ist es denkbar, dass Methan in einem Verbrennungsmotor und Ammoniak in einer Brennstoffzelle oder für ein chemisches Verfahren genutzt wird.In all cases, however, it is regularly recommended to use the waste heat to generate hot water on farms. Whether this hot water is used for heating (4) certain areas such as the incubation area for eggs, heating for growing plants or protecting small animals from the cold, or for hygiene or cleaning equipment, is always economical because the need for other energy purchases are saved. Ammonia is known to be a poisonous gas, so the invention makes it harmless and provides an economic benefit. It is also possible to separate the useful gases described for different uses as raw materials for chemical or physical use or in agriculture as a fertilizer component. It is conceivable that methane is used in an internal combustion engine and ammonia in a fuel cell or for a chemical process.

Neben Methan entsteht in den Ställen auch Ammoniak, das ebenfalls aufgrund seiner Dichte zur Decke steigt und dort gesammelt werden kann in den Ställen (1) steigt Methan und Ammoniak aufgrund der Dichte nach oben. Sie können sich an den Decken der Ställe sammeln..Die Brennstoffzelle (3) kann im oberen Bereich des Gebäudes angebracht sein oder aber im unteren Bereich des Gebäudes (1) oder des Folienzeltes (6), wobei die erwähnten Nutzgase mit einem Gebläse zur Brennstoffzelle (3) geblasen werden. Die Brennstoffzelle oder der Verbrennungsmotor kann außerhalb des Stallgebäudes (1) oder des Folienzeltes (6) aufgebaut sein.In addition to methane, ammonia is also produced in the stables, which also rises to the ceiling due to its density and can be collected there. In the stalls (1), methane and ammonia rise due to the density. They can collect on the ceilings of the stables. The fuel cell (3) can be attached in the upper area of the building or in the lower area of the building (1) or the foil tent (6), whereby the mentioned useful gases with a fan to the fuel cell (3) be blown. The fuel cell or the internal combustion engine can be set up outside the stable building (1) or the film tent (6).

Die Technik der Brennstoffzellen sind derart vielfältig, dass eine Reformation der Nutzgase Methan oder Amoniak zu reinem Wasserstoff oft nicht mehr erforderlich ist.The technology behind fuel cells is so diverse that it is often no longer necessary to reform the useful gases methane or ammonia into pure hydrogen.

In 1 ist beispielhaft eine Anlage dargestellt.

1.: Gebäude oder Gebäudehülle
2.: Absaugrohr, das zur Brennstoffzelle führt
3.: Brennstoffzelle
4.: Wärmetauscher für Heizungsbereich oder Warmwasser
5.: Elektroanschluss zum Selbstverbrauch oder Netzeinspeisung
6.: Folienzelt zur Sammlung des Methans
7.: Reisfeld

In 1 a system is shown as an example.

1.: Building or building envelope
2.: Extraction pipe that leads to the fuel cell
3.: Fuel cell
4th: Heat exchanger for the heating area or hot water
5.: Electrical connection for self-consumption or grid feed
6th: Foil tent for collecting methane
7th: Rice field

Claims

Device for using the natural gas methane, which is produced in rice fields, characterized by the fact that the gas is used in a fuel cell to convert energy into electricity and heat, for which the fields are covered with foils.

Device for the use of the natural gases methane and ammonia, which are produced in animal stalls, characterized by the fact that the gases are used in a fuel cell to convert energy into electricity and heat.

Device for using the natural gases methane and ammonia, which are produced in animal stalls, characterized by the fact that the gases are used in a fuel cell to convert energy into electricity and heat, which is preceded by a reformer that produces pure hydrogen from the gases.

Device for using the natural gases methane and ammonia according to Claims 1 to 3, in which the fuel cell is replaced by an internal combustion engine and the energy is converted by internal combustion and used on a generator to generate electricity.

Device for using the natural gases methane and ammonia according to Claims 1 to 4, in which the fuel cell is replaced by an internal combustion engine and converts the energy through internal combustion and the heat generated is used for heating purposes

Device for using the natural gases methane and ammonia according to Claims 1 to 4, the two gases being separated and used as different chemical materials.

Device for using the natural gases methane and ammonia according to Claims 1 to 4, the two gases being separated and used in different devices and systems.

Facility for the use of the natural gases methane and ammonia Claim 1 and 2 , whereby the gases are used in a heating furnace to generate heat.