DE3008767A1

DE3008767A1 - Power generation system - with coupling closed bio:physical and biochemical process circuits

Info

Publication number: DE3008767A1
Application number: DE19803008767
Authority: DE
Inventors: Christian 8672 Selb Höfer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1980-03-07
Filing date: 1980-03-07
Publication date: 1981-09-17

Abstract

Energy generation system is based on a combination of solar heat, geothermal heat and biochemical digestion processes. Closed circuits for the biophysical and biochemical energy are coupled and used to produce mechanical work and generate electricity. Storage circuits are added to accumulate energy for peak periods. This turns municipal, agricultural and industrial waste into energy and prevents a pollution of the environment. It saves large amounts of primary energy such as coal, mineral oil or natural gas.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Gewinnen und Nutzen von Method and apparatus for obtaining and using

Energie Die Erfindung richtet sich auf ein Verfahren zum Gewinnen und Nutzen von Energie, insbesondere in dezentralen und kommunalen Anlagen aus durch biochemische und/oder biophysikalische Vorgänge gewonnener Sekundärenergie und ggf. zusätzlicher Primärenergie. Energy The invention is directed to a method of extraction and use of energy, especially in decentralized and communal systems biochemical and / or biophysical processes generated secondary energy and possibly additional primary energy.

Bei der Gewinnung von Eenergien und Nutzung derselben in diversen Energieverbrauchern geht man bisher den Weg, solche Energien, wie Kohle, Erdöl, Gas, nachfolgend kurz "Primärenergie" genannt, entsprechend dem jeweiligen Anwendungsfall umzuwandeln und das umgewandelte Produkt, wie Wärme, Antriebskraft und anderes, dem Verbraucher zuzuführen. Die Umwandlung dieser Energien in das jeweilige Produkt wird je nach Transportmöglichkeiten und anderer Lagebedingungen in zentralen und/oder dezentralen Vorrichtungen, wie Kraftwerken und anderes, vorgenommen und den Energieverbrauchern als fertiges Produkt, z.B.When generating energy and using it in various So far, energy consumers have been using energies such as coal, crude oil, Gas, hereinafter referred to as "primary energy" for short, according to the respective application to convert and the converted product, such as heat, driving force and others, to be supplied to the consumer. The conversion of these energies into the respective product is in central and / or depending on the transport options and other location conditions decentralized devices, such as power plants and others and the energy consumers as a finished product, e.g.

in Form von Wärme, Elektrizität und/oder Antriebsenergie, zugeführt.in the form of heat, electricity and / or drive energy.

Im Zuge der weltweit zunehmenden Verknappung solcher sogenannter Primärenergien sind neuerdings Überlegungen im Gange, den Verbrauch von Energie generell zu drosseln bzw. Alternativenergien zu erschließen, um den Energiebedarf auch langfristig decken zu können. Solche Sekundärenergien bieten sich einerseits durch die Ausnutzung von in Biomassen steckenden Energien und andererseits durch die Gewinnung von Temperaturdifferenzen der Umwelt u.a. an. Die Gewinnung solcher Sekundärenergien aus Biomasse kann neben der Deckung des Energiebedarfs den weiteren Vorteil bieten, daß große Landstriche der Welt wieder begrünt werden, was auch zum Ausgleich der Atmo -sphäre und somit auch zum Einpendeln des Kohlendioxydgehaltes der Welt führen kann. Hinzu kommt, daß mit dem Erschließen solcher nachwachsender Sekundärenergien der Energiebedarf befriedigt und große Bevölkerungskreise auf bisher gewohnten Komfort nicht zu verzichten brauchen. In the course of the worldwide increasing shortage of such so-called Primary energies are lately considering the consumption of energy generally to throttle or to develop alternative energies in order to meet the energy demand to be able to cover in the long term. Such secondary energies offer themselves on the one hand through the use of energies contained in biomass and, on the other hand, through the extraction of temperature differences in the environment, among other things. Obtaining such Secondary energies from biomass can be used in addition to covering the energy demand Offer advantage that large areas of the world are greened again, which also applies to the Compensation of the atmosphere and thus also to level off the carbon dioxide content the world can lead. In addition, with the development of such, renewable Secondary energies the energy demand is satisfied and large sections of the population on so far You don't have to forego the comfort you are used to.

Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens vorzuschlagen, mit dem der Energiebedarf unter weitgehender Ausnutzung von Primärenergien gedeckt werden kann und Umweltbelastungen weitgehend vermieden werden, wobei die Energieausnutzung durch vorwiegend geschlossene Kreisläufe optimiert und ggf. auch noch eine Speicherung betrieben wird, die der Deckung von Spitzenbedarf dient.Proceeding from this, the invention is based on the object of a method and to propose a device for carrying out this method, with which the Energy demand can be met with extensive utilization of primary energies and environmental pollution are largely avoided, whereby the energy efficiency is achieved mainly closed cycles optimized and possibly also a storage system is operated to cover peak demand.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die biochemische Sekundärenergie einem biochemischen Faulprozeß entnommen sowie einer Wärmeerzeugung durch Verbrennung mit nachgeschalteter Überhitzung zugeführt und die biophysikalische Sekundärenergie der Solarwärme und der Bodenwärme entnommen sowie mindestens teilweise der Erzeugung der biochemischen Sekundärenergie zugeführt wird und daß das Produkt der Wärmeerzeugung in einer Kraftmaschine in mechanische Arbeit umgesetzt, dabei entspannt und einem Wärmetauscher zur Erwärmung des Speisewassers zugeleitet wird.According to the invention, this object is achieved in that the biochemical Secondary energy taken from a biochemical digestion process and heat generation fed by combustion with subsequent overheating and the biophysical Secondary energy taken from solar heat and ground heat and at least partially the generation of the biochemical secondary energy is supplied and that the product the heat generation in an engine is converted into mechanical work, thereby expanded and fed to a heat exchanger for heating the feed water.

Durch diese Maßnahmen wird nicht nur die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe vorteilhaft gelöst, sondern es wird auch eine relativ billige Möglichkeit geschaffen, Abfallprodukte aufzubereiten bzw. diese zu vernichten sowie Produkte für die menschliche und tierische Ernährung in größeren Mengen wirtschaftlich herzustellen. Letztere Möglichkeit ist besonders dort von eminenter Bedeutung, wo zum einen die klimatischen Bedingungen die benötigten Produktionsmengen nicht anzubauen und zu ernten erlauben oder eine vorhandene Überbevölkerung einen intensiven, öfters wiederkehrenden Ertrag erfordert. Ein weiterer Vorteil dieses Verfahrens wird darin gesehen, daß durch die Ausnutzung der Sekundärenergie die mit Primärenergie zu versorgende Vorrichtung, z.B. einzu installierendes Kraftwerk, nicht zu groß ausgelegt zu werden braucht, weil ein Großteil der benötigten Leistung durch die Sekundärenergie, insbesondere in Spitzenzeiten u.a., abgefangen werden kann. In Fällen, in denen die Sekundärenergie, z.B. der Biomasse, entnommen wird, ergibt sich ein wirtschaftlicher Vorteil dadurch, daß Energie aus Fäulnisvorgängen, wie sie in kommunalen und landwirtschaftlichen Anlagen vielfach üblich sind, gewonnen wird, die sonst mangels anderweitiger Ausnutzung in die Umwelt entweicht und dort, bedingt durch deren Fäulnisgase, zu erheblichen Belastungen fuhrt.These measures not only provide that on which the invention is based Task solved advantageously, but it also becomes a relatively cheap option created to process waste products or to destroy them as well as products to be produced economically in larger quantities for human and animal nutrition. The latter option is particularly important where, on the one hand, the climatic conditions not to cultivate the required production quantities and to Allow crops or an existing overpopulation an intensive, frequently recurring Yield required. Another advantage of this method is seen in the fact that the device to be supplied with primary energy by utilizing the secondary energy, E.g. power plant to be installed, not too big designed to because a large part of the required power is due to the secondary energy, can be intercepted, especially at peak times, among other things. In cases where the secondary energy, e.g. biomass, is taken, the result is an economical one Advantage of having energy from putrefaction processes, such as those in municipal and agricultural Plants are often used, which is otherwise due to lack of other use escapes into the environment and there, due to its putrefaction gases, to considerable Loads.

Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, die biophysikalische Sekundärenergie über den Wärmetauscher der Erzeugung der biochemischen Sekundärenergie zuzuführen. Diese Maßnahme trägt der Eigenart der verschiedenen verfügbaren Energieformen Rechnung, so kann beispielsweise die auf physikalische Weise gewonnene Energie zum Erwärmen des Faulturms herangezogen werden, was wiederum die Erzeugung von Faulgas begunstigt, das zur Erwärmung dient. Natürlich ist es auch möglich, diese Sekundärenergie unmittelbar zur Erwärmung des Speisewassers für den Wärmeerzeuger nutzbar zu machen.It has proven to be particularly advantageous to use the biophysical Secondary energy via the heat exchanger to generate the biochemical secondary energy to feed. This measure contributes to the nature of the different forms of energy available Calculation, for example, the energy obtained in a physical way to the Heating of the digestion tower can be used, which in turn leads to the generation of digester gas favored, which is used for heating. Of course it is also possible to use this secondary energy to be used directly for heating the feed water for the heat generator.

Es liegt im Rahmen der Erfindung, daß die gewonnene mechanische Arbeit zumindest teilweise einem oder mehreren Speicherkreisläufen zur Deckung von Bedarfsspitzen zugefuhrt wird. Solche Speicherkreisläufe können in beliebiger Zahl und für unterschiedliche Medien eingerichtet werden. Entscheidend ist dabei, daß es sich um solche Medien handelt, die in der vorhandenen Energiegewinnungseinrichtung nutzbar gemacht werden können.It is within the scope of the invention that the mechanical work obtained at least partially one or more storage circuits to cover demand peaks is fed. Such storage circuits can be in any number and for different Media to be set up. The decisive factor is that it is it is media that can be used in the existing energy generation facility can be made.

Die Erfindung befaßt sich darüber hinaus mit einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Diese besteht im wesentlichen darin, daß der Wärmetauscher mit seinem Primärkreis einerseits an die Kraftmaschine und andererseits an einen Kondensator angeschlossen ist, während der Sekundärkreis einerseits mit dem Kondensator und andererseits mit der Speiseleitung für den Wärmeerzeuger verbunden ist, daß der Wärmeerzeuger mit der Gasentnahmeleitung eines Faulturms verbunden und eine Zuleitung für Primärenergie sowie der Überhitzer eine Zusatzbeheizung aufweist.The invention is also concerned with a device for Implementation of the procedure. This essentially consists in the fact that the heat exchanger with its primary circuit on the one hand to the engine and on the other hand to a Capacitor is connected, while the secondary circuit on the one hand with the capacitor and on the other hand is connected to the feed line for the heat generator that the heat generator is connected to the gas extraction line of a digestion tower and a Supply line for primary energy and the superheater has additional heating.

Der Wärmetauscher, der bei jedem mit Primärenergie zu betreibenden Kraftwerk vorhanden ist, wird mit der Abwärme der Kraftmaschine betrieben, er kann aber auch unmittelbar mit auf physikalische Weise gewonnener Sekundärenergie ganz oder teilweise betrieben werden. Er kann darüber hinaus größere Energiemengen, z.B. in Form von Warmwasser, an diverse Verbraucher liefern. Auf diese Weise können Anlagen zur Energienutzung leicht mittels dezentraler Energieerzeuger mit der notwendigen Leistung versorgt werden, was nicht nur transporttechnische, sondern auch der Bedarfsdeckung dienende Vorzüge mit sich bringt.The heat exchanger, which is to be operated with each primary energy Power plant is present, is operated with the waste heat of the engine, he can but also directly with secondary energy obtained in a physical way or partially operated. It can also use larger amounts of energy, e.g. in the form of hot water to various consumers. In this way, plants to use energy easily by means of decentralized energy generators with the necessary Power are supplied, which is not only transport-related, but also the coverage of needs brings serving advantages with it.

Ggf. kann auch die im Wärmetauscher gewonnene Energie zur Faulturmbeheizung herangezogen werden. Die Ausbeute kann dann noch beträchtlich gesteigert werden, wenn der Überhitzer eine Zusatzbeheizung aufweist. Darüber hinaus läßt sich der über hitzer erfindungsgemäß von dem Wärmeerzeuger und/oder der Kraftmaschine durch entsprechende Ventile abtrennen, so daß ein beträchtlicher Druck aufgebaut werden kann, der dann an die Welle der Kraftmaschine abgegeben wird. Hierbei handelt es sich im allgemeinen um eine ein- oder mehrstufige Turbine.If necessary, the energy gained in the heat exchanger can also be used for heating the digester can be used. The yield can then be increased considerably, if the superheater is a Has additional heating. Furthermore can the over heater according to the invention from the heat generator and / or the engine separate them by means of appropriate valves, so that a considerable pressure is built up can be, which is then output to the shaft of the engine. This acts it is generally a single or multi-stage turbine.

Bildet, wie die Erfindung weiter vorsieht, die Abgasleitung des Wärmeerzeugers die Primärseite eines weiteren Wärmetauschers, dessen Sekundärseite einerseits mit dem Kondensator und andererseits mit dem Sekundärkreis des Speisewasser-Wärmetauschers verbunden ist, so ergibt sich eine weitere Steigerung der Energieausbeute einer solchen Anlage.Forms, as the invention further provides, the exhaust pipe of the heat generator the primary side of a further heat exchanger, its secondary side on the one hand with the condenser and on the other hand with the secondary circuit of the feed water heat exchanger is connected, there is a further increase in the energy yield of a such facility.

Es liegt im Rahmen der Erfindung, daß die Kraftmaschine über ein Getriebe mit einem Generator gekoppelt ist, der zumindest teilweise die Zusatzbeheizung für den überhitzer speist. Wird diese Zusatzbeheizung nicht benötigt, kann der Generator den erzeugten Strom an das Netz abgeben.It is within the scope of the invention that the engine has a transmission is coupled to a generator that at least partially provides additional heating for feeds the superheater. If this additional heating is not required, the generator can deliver the generated electricity to the grid.

Als besonders zweckmäßig hat es sich erwiesen, die Arbeitsmaschine mit mindestens einem in einem Speicherkreislauf für Preßluft, Flüssigluft oder Flüssiggas angeordneten Kompressor zu koppeln. Diese Speicherung erfolgt in Zeiten geringerer Belastung. Bei Spitzenbelastung kann dann die so gespeicherte Energie wieder entnommen und nutzbar gemacht werden.The working machine has proven to be particularly useful with at least one in a storage circuit for compressed air, liquid air or liquid gas to couple arranged compressor. This storage takes place in times of low Load. In the event of a peak load, the energy stored in this way can then be withdrawn and made usable.

Es liegt im Rahmen dieses Gedankens der Erfindung, daß die Speicherkreisläufe an einen mitSekundarenergie betriebenen Spülkolbenmotor zum Antrieb eines Generators und/oder weiterer Arbeitsmaschinen angeschlossen sind. Dieser Spülkolbenmotor weist zweckmäßig für je zwei benachbarte Arbeitskolben einen an eine Luftzuführung angeschlossenen Spülkolben auf, deren Zylinderräume miteinander verbunden sind, wobei in der Luftzuführung sowie in den Verbindungen zu den Arbeitskolben druckbetätigte Ventile angeordnet sind.It is within the scope of this concept of the invention that the storage circuits to a scavenging piston motor operated with secondary energy to drive a generator and / or other work machines are connected. This scavenging piston engine has expediently one connected to an air supply for every two adjacent working pistons Flushing pistons, the cylinder spaces of which are connected to one another, with the air supply as well as pressure-actuated valves arranged in the connections to the working pistons are.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sowie anhand der Zeichnung.Further features, details and advantages of the invention result can be derived from the following description of a preferred embodiment of the invention as well as based on the drawing.

Hierbei zeigen: Fig. 1 eine Vorrichtung nach der Erfindung in einer schematischen Übersicht; Fig. 2 drei in Achsrichtung hintereinanderliegende Längsschnitte durch die Kraftmaschine; Fig. 3 einen schematisierten Längsschnitt durch den SpUlkolbenmotor.1 shows a device according to the invention in one schematic overview; 2 three longitudinal sections lying one behind the other in the axial direction by the prime mover; 3 shows a schematic longitudinal section through the flushing piston motor.

Unter dem Begriff "Primärenergie" im Sinne der Erfindung werden Heizöl, Erdgas, feste Brennstoffe od.dgl. verstanden, die z.B.The term "primary energy" within the meaning of the invention includes heating oil, Natural gas, solid fuel or the like. understood, e.g.

einem Kraftwerk zugeführt und dort in Sekllndärenerqie, wie Wärme, Elektrizität od.dgl. umgewandelt wird.fed to a power station and there in secondary energy, such as heat, Electricity or the like. is converted.

Die Energiegewinnung erfolgt in einem Wärmeerzeuger 1, beispielsweise einem Dampfkessel. Diesem ist ein überhitzer 2 (bzw.The energy is generated in a heat generator 1, for example a steam boiler. This is a superheater 2 (resp.

Funktionskessel) nachgeschaltet. In dem Verbindungskanal 3 zwischen Wärmeerzeuger 1 und überhitzer 2 kann ein druckgesteuertes Ventil, beispielsweise ein Klappventil 4, angeordnet sein, um den Funktionskessel kurzzeitig von dem Wärmeerzeuger 1 abzutrennen und damit den Druck im überhitzer 2 zu erhöhen. Diese Druckerhöhung kann dadurch gesteigert werden, daß gleichzeitig die Kraftmaschine durch ein axial in der Hohlwelle 11 verschiebbares Steuerelement 4a vom Funktionskessel 2 getrennt wird. Mehrere solche periodisch schaltbare Funktionskessel sind möglich und bewirken durch Hintereinanderschaltung einen ruhigen Beaufschlagungsverlauf des Rotors 10 in der Kraftmaschine 9 Dem Wärmeerzeuger 1 wird über eine Rohrleitung 5 gasförmiger Brennstoff zugeführt, der in einem Faulturm 6 gewonnen wird. Zusätzlich ist eine schematisch bei 7 angedeutete Zuführung von Primärenergie zum Wärmeerzeuger 1 vorgesehen. Ggf. kann auch eine elektrische Zusatzheizung vorgesehen sein. Eine elektrische Zusatzheizung weist auch der Überhitzer 2 auf wobei die Einspeisung bei 8 erfolgt. Selbstverständlich kann ebenso, in der Zeichnung nicht besonders dargestellt, eine Einspeisung aus dem Flüssiggasspeicher 51 bei der Zuführung 7 oder 5 erfolgen.Function boiler) downstream. In the connecting channel 3 between Heat generator 1 and superheater 2 can be a pressure-controlled valve, for example a flap valve 4, be arranged to briefly disconnect the functional boiler from the heat generator 1 to be separated and thus to increase the pressure in superheater 2. This pressure increase can be increased that at the same time the engine by an axial The control element 4a, which can be displaced in the hollow shaft 11, is separated from the functional vessel 2 will. Several such periodically switchable function vessels are possible and have the effect a smooth admission process of the rotor 10 through series connection in the engine 9 the heat generator 1 becomes more gaseous via a pipe 5 Fuel supplied, which is obtained in a digestion tower 6. In addition, there is a Supply of primary energy to the heat generator 1 indicated schematically at 7 is provided. If necessary, an additional electrical heater can also be provided. An electric one The superheater 2 also has additional heating, the feed taking place at 8. Of course, can also, not particularly shown in the drawing, a Feed from the liquefied gas storage 51 at the feed 7 or 5 take place.

An den Überhitzer 2 schließt sich eine Kraftmaschine 9 an, die beispielsweise einen Rotor 10 aufweist, dem der hochgespannte Dampf über eine Hohlwelle 11 zugeführt wird. Dieser Rotor 10 kann beispielsweise über Rückstoßdüsen 12 betrieben werden.An engine 9 connects to the superheater 2, for example has a rotor 10, to which the high-tension steam is fed via a hollow shaft 11 will. This rotor 10 can be operated, for example, via thrust nozzles 12.

Selbstverständlich kann die Kraftmaschine 9 auch als konventionelle Turbine ausgeführt sein. Die Dampferzeugung im Überhitzer2 und die Entspannung in der Kraftmaschine kann gleichzeitig oder getrennt unter Vakuum erfolgen. Aus Fig. 2 geht eine hintereinandergeschaltete Laufschaufelanordnung für den Rotor 10 hervor.Of course, the engine 9 can also be conventional Turbine be executed. The steam generation in the superheater2 and the relaxation in the prime mover can take place simultaneously or separately under vacuum. From Fig. 2 shows a rotor blade arrangement connected in series for the rotor 10.

Diese Laufschaufelkanäle können für den Betrieb als Reaktionsturbine rückwärts gekrümmt sein. Sie befinden sich zweckmäßig auf der Hohlwelle 11.These rotor blade channels can be used for operation as a reaction turbine be curved backwards. They are conveniently located on the hollow shaft 11.

Das in der Kraftmaschine 9 entspannte Arbeitsmedium gelangt durch den Kanal 13 in den Primärkreislauf 14 eines Wärmetauschers 15.The working medium expanded in the engine 9 passes through the channel 13 into the primary circuit 14 of a heat exchanger 15.

Dieser Primärkreislauf ist über die Rohrleitung 16 an einen Kondensator 17 angeschlossen. Durch den Auslaß 18 steht der Kondensator 17 mit der in den Wärmetauscher 15 führenden Druckleitung 19 einer Umlaufpumpe 20 in Verbindung, die das ihr über die Rohrleitung 21 zugeführte Speisewasser aus dem Sekundärkreislauf des Wärmetauschers 15 in diesem in ständigen Umlauf versetzt.This primary circuit is connected to a condenser via pipeline 16 17 connected. The condenser 17 is connected to the heat exchanger through the outlet 18 15 leading pressure line 19 of a circulation pump 20 in connection, which you over feed water supplied to pipeline 21 from the secondary circuit of the heat exchanger 15 put in constant circulation in this.

Das im Wärmetauscher 15 erwärmte Speisewasser gelangt über die Speiseleitung 22 in den Wärmeerzeuger 1.The feed water heated in the heat exchanger 15 passes through the feed line 22 in the heat generator 1.

Der Wärmetauscher 15 ist über eine Rohrleitung 23 an eine solare Energiegewinnungseinrichtung 24 und/oder eine über eine Wärmepumpe 25 betriebene Gebäudeheizung angeschlossen und wird von dort mit Abwärme gespeist. Beide Einrichtungen sind durch die Rückflußleitung 26 und die Solarzuführung (36) mit dem Kondensator 17 verbunden.The heat exchanger 15 is connected to a solar energy generation device via a pipe 23 24 and / or a heating system operated by a heat pump 25 connected and is fed from there with waste heat. Both facilities are through the reflux line 26 and the solar supply (36) connected to the capacitor 17.

Darüber hinaus ist bei der wiedergegebenen Ausführungsform der Wärmetauscher 15 über die Rohrverbindung 28 an die Abwärmeleitung 29 eines Kraftwerks 30 angeschlossen. Auf diese Weise kann beim Kraftwerk 30 der konventionelle Kühlturm entfallen.In addition, in the embodiment shown, the heat exchanger 15 is connected to the waste heat line 29 of a power plant 30 via the pipe connection 28. In this way, the conventional cooling tower can be omitted from the power plant 30.

Die Abwärmeleitung 29 steht darüber hinaus mit der über den Stutzen 31 mit dem Wärmetauscher 15 verbundenen Sammelleitung 32 mit der Heizanlage des Faulturms 6 in Verbindung. Aus der Sammelleitung 32 kann ggf. auch eine Gebäudeheizung 33 und/ oder eine Treibhaus- oder Feldbeheizung 34 betrieben werden.The waste heat line 29 is also connected to the nozzle 31 connected to the heat exchanger 15 manifold 32 with the heating system of the Digestion tower 6 in connection. A building heating system can optionally also be used from the collecting line 32 33 and / or a greenhouse or field heating 34 can be operated.

Der Rückfluß dieser Heizeinrichtungen gelangt über die Rohrleitung 35 in die Verbindungsleitung 36 zwischen dem Kondensator 17 und einem weiteren Wärmetauscher 37, dessen Primärkreis an die Abgasleitung 38 des Wärmeerzeugers 1 angeschlossen ist, die bei 39 in die Atmosphäre mündet. Durch den Bypass 40 steht der Wärmeaustauscher 37 mit dem Wärmetauscher 15 in Verbindung.The reflux of these heating devices passes through the pipeline 35 into the connecting line 36 between the condenser 17 and a further heat exchanger 37, whose primary circuit is connected to the exhaust pipe 38 of the heat generator 1 which empties into the atmosphere at 39; The heat exchanger stands through the bypass 40 37 with the heat exchanger 15 in connection.

Der Faulturm 6 wird durch die Speiseleitung 41 mit industriell oder landwirtschaftlich anfallendem Faulgut beschickt. Die weitere Speiseleitung 42 dient der Beschickung des Faulturms 6 mit organischer Pflanzenmasse, die beispielsweise im Feldanbau erzeugt wird. Die im Faulturm 6 anfallenden Rückstände in Form von Düngemitteln werden durch die Austragleitung 43 abgeführt.The digestion tower 6 is through the feed line 41 with industrial or agriculturally produced putrefied material. The further feed line 42 is used the charging of the digestion tower 6 with organic plant matter, for example is produced in the field. The residues in the digestion tower 6 in the form of Fertilizers are discharged through the discharge line 43.

Die abtreibende Welle 44 der Kraftmaschine 9 arbeitet über ein Vorgelege 45 auf eine Welle 46, die die Wasserpumpe 20 für den Speisewasserumlauf und einen Generator 47 antreibt, dessen Energieabgabe beispielsweise mit der Einspeisung 8 des Überhitzers 2 verbunden ist. Dem Generator 47 sind bei der wiedergegebenen Ausführungsform zwei Kompressoren 48 beispielsweise für Preßluft und 49 beispielsweise für Flüssiggas nachgeschaltet. Jeder dieser Kompressoren 48,49 speist über eine Leitung 52 bzw. 53 einen Luftspeicher 50 bzw. einen Gasspeicher 51.The output shaft 44 of the engine 9 works via a countershaft 45 on a shaft 46, which the water pump 20 for the feed water circulation and a The generator 47 drives the energy output of which, for example, with the infeed 8 of the superheater 2 is connected. The generator 47 are in the illustrated embodiment two compressors 48 for example for compressed air and 49 for example for liquid gas downstream. Each of these compressors 48, 49 feeds via a line 52 or 53 an air reservoir 50 or a gas reservoir 51.

Diese sind über je eine Speiseleitung 54,55 mit einem Zweitakt-Spülkolbenmotor 56 verbunden, der seinerseits beim wiedergegebenen Ausführungsbeispiel einen Generator 57 betreibt, der die gewonnene Energie entweder in das Netz 58 einspeist oder bei 8 in die Zusatzheizung des Überhitzers 2.These are each via a feed line 54,55 with a two-stroke flushing piston engine 56 connected, which in turn, in the illustrated embodiment, a generator 57 operates, which either feeds the generated energy into the network 58 or at 8 into the auxiliary heating of the superheater 2.

Der Spülkolbenmotor weist ein Steueraggregat 60 auf, welches an die Speiseleitungen 54 für Druckluft und 55 für Flüssiggas angeschlossen ist. Die Leitungen 61 führen zu den verschiedenen Einspritzdüsen 62 des Motors 56. Je zwei Arbeitskolben 63 bzw. 63' ist ein Spülkolben 64 bzw. 64' zugeschaltet, dessen Zylinderraum 65 an eine Luftleitung 66 angeschlossen ist. Diese Verbindung weist druckgesteuerte Klappventile 67 auf. Der Zylinderraum 65 für die Spulkolben 64 ist mit den Zylinderräumen 68 der beiden benachbarten Arbeitskolben 63 verbunden, wobei auch hier druckgesteuerte Klappventile 69 die Verbindung aufheben können. Die Kolben 63 arbeiten auf die Kurbelwelle 70 zum Antrieb einer Kraftmaschine oder beispielsweise eines Generators 57. Dieser Spülkolbenmotor 56 arbeitet in der Weise, daß im oberen Totpunkt eine zusätzliche Preßluft- und danach Flüssiggaseinspritzung erfolgt. Die Expansion führt die Arbeitskolben 63 zurück, und sie geben ihre Arbeit an die Kurbelwelle 70 ab, während der gleichzeitig zurückgeführte Spülkolben 64 aus dem Luftkanal 66 die Spülluft ansaugt. Auf dem Weg vom unteren Totpunkt zum oberen Totpunkt wird der den beiden benachbarten Arbeitskolben 63 voreilende Kolben 64 die Spülluft in die Arbeitszylinder 68 drücken, bis diese ihre Auspufföffnungen 71 überfahren. Danach wird die in die Arbeitszylinder 68 gedrückte Luft komprimiert, wobei sich die Klappventile 69 druckgesteuert verhalten. Der Spülkolbenmotor 56 besitzt axial verlängerte Kurbelwellenzapfen und daran Pleuelstangen 73, die zwischen weiteren gabelförmig ausgebildeten Pleuelstangen 74 drehgerecht an den angepaßten Kurbelzapfen angeordnet sind.The flushing piston motor has a control unit 60 which is connected to the Feed lines 54 for compressed air and 55 for liquid gas is connected. The lines 61 lead to the various injection nozzles 62 of the engine 56. Two working pistons each 63 or 63 ', a flushing piston 64 or 64' is connected, the cylinder space 65 of which is connected to an air line 66. This connection is pressure controlled Flap valves 67 open. The cylinder space 65 for the winding piston 64 is with the cylinder spaces 68 of the two adjacent working pistons 63 connected, pressure-controlled here too Flap valves 69 the connection can pick up. The pistons 63 work on the crankshaft 70 for driving an engine or for example one Generator 57. This scavenging piston motor 56 works in such a way that in top dead center an additional compressed air and then liquid gas injection takes place. The expansion returns the working pistons 63 and they give their work to the crankshaft 70, while the flushing piston 64, which is simultaneously returned, leaves the air channel 66 the purge air is sucked in. On the way from bottom dead center to top dead center the piston 64 leading the two adjacent working pistons 63 feeds the scavenging air press the working cylinders 68 until they pass over their exhaust openings 71. Thereafter the air pressed into the working cylinder 68 is compressed, whereby the flap valves 69 pressure-controlled behavior. The scavenging piston motor 56 has axially elongated crankshaft journals and thereon connecting rods 73, which between further fork-shaped connecting rods 74 are arranged rotatably on the adapted crank pin.

Abschließend sei ein Zahlenbeispiel für den Energiefluß nach der Erfindung anhand einer Stadt mit ca. 23.000 Einwohnern und industrieller Struktur vorgestellt: Eine optimierte Kraftwärmeanlage am Beispiel eines Klärwerkes verdeutlicht eine Aufgabenstellung unter günstigen Voraussetzungen: Wegen ihrer Industriestruktur habe die Stadt einen sehr hohen Wärmeverbrauch und befindet sich andererseits in einer relativ frischen Klimazone. Die Einwohnerzahl liegt bei etwa 23.000 Einwohnern. Der Wärmeverbrauch sei außergewöhnlich hoch. Dies zeigt sich aus folgender Darstellung: Gesamtverbrauch Gas 324 Mill. kwh Gesamtverbrauch Strom 68 Mill. kwh Gesamtverbrauch öl Öffentliche Gebäude 20 Mill. kwh Gewerbliche Gebäude 80 Mill. kwh Haushaltsgebäude 300 Mill. kwh Gesamtverbrauch Kraftstoff 100 Mill. kwh Sonstiges 50 Mill. kwh Gesamtverbrauch aller Energien = 942 Mill. kwh/jährlich oder bezogen auf einen Einwohner rd. 41.000 kwh/jährlich.Finally, let us give a numerical example of the energy flow according to the invention presented on the basis of a city with approx. 23,000 inhabitants and an industrial structure: An optimized combined heat and power plant using the example of a sewage treatment plant illustrates one Task under favorable conditions: Because of their industrial structure the city has a very high heat consumption and is on the other hand in a relatively fresh climatic zone. The population is around 23,000. The heat consumption is exceptionally high. This can be seen from the following illustration: Total gas consumption 324 million kWh total electricity consumption 68 million kWh total consumption oil Public buildings 20 million kWh Commercial buildings 80 million kWh Household buildings 300 million kWh total fuel consumption 100 million kWh other 50 million kWh total consumption of all energies = 942 million kWh / year or around 41,000 per inhabitant kwh / annually.

Diese Zahlen sind aus einer Grobschätzung hervorgegangen. Der ölverbrauch mit 400 Mill. kwh ist weitgehend Wärmebedarfsdeckung für die Gebäudeheizung. Erdöl ist weltweit unsicherer geworden. Mit Lieferengpässen muß in der Zukunft gerechnet werden, wobei ohnehin die Weltvorräte sehr bald erschöpft sind.These numbers are the result of a rough estimate. The oil consumption With 400 million kwh, the heat requirement for the building heating is largely covered. oil has become more insecure worldwide. Delivery bottlenecks must be expected in the future the world supplies will be exhausted very soon anyway.

Jede Anlage, die ohne öl betrieben werden kann, entspricht der Anforderung energiepolitischer Notwendigkeit.Every system that can be operated without oil meets the requirement energy policy necessity.

Es bietet sich sehr vorteilhaft Biomasse an, womit mehr Düngemittel auf der einen Seite und ein höherer Gasanfall auf der anderen Seite erreicht werden kann. Zunächst könnte von den Grünflächen, den im Besitz der Stadt befindlichen Parks und Wohneinheiten (Grünfl.) ausgegangen werden. Der vorhandenen Kläranlage kann wegen bestehender Reserve zusätzliches Gut beigemengt werden.Biomass is very beneficial, which means more fertilizer on the one hand and a higher gas volume on the other can. First could be from the green spaces that are owned by the city Parks and residential units (green areas) are assumed. The existing sewage treatment plant additional goods can be added due to the existing reserve.

Die Einbringung von Gras und-Pflanzen aus städtischen Liegenschaften in den Faulturm der Kläranlage dürfte keine Schwierigkeiten bereiten, wenn ein Mischer vorgeschaltet wird, der das Pflanz - gut in einen breiigen und gefilterten Zustand umwandelt.Bringing in grass and plants from urban properties in the digester of the sewage treatment plant should not cause any problems if a mixer is connected upstream of the plant - well in a pulpy and filtered state converts.

Es steht sicher zu erwarten, daß auch private und landwirtschaftliche Interessenten für die Abgabe von Biogut hinzukommen. Die Umgebung des Standortes Kläranlage ist eine unbebaubare Freifläche und kann vorwiegend in der Talzone als Nutzung für Biogut zumindest hypothetisch einbezogen werden.It is safe to expect that private and agricultural Interested parties for the delivery of organic goods are added. The area surrounding the site Sewage treatment plant is an open area that cannot be built on and can be used primarily in the valley zone Use for organic goods should be included at least hypothetically.

Aus diesem Grunde ist Erdheizung - gekoppelt mit Treibhauseinrichtungen - und Bewässerungsanlagen mit dadurch günstiger Erzeugung von Biogut denkbar. Diese obengenannten Flächen haben zudem den Vorteil, eine Solarnutzung zu ermöglichen. Im freien Gelände kann beides erfolgen, sowohl dieAufstellung von Absorbern wie auch der Zielgesteuerte Anbau günstiger Bioprodukte (höherer Gasrückgewinn).For this reason, geothermal heating - coupled with greenhouse facilities - and irrigation systems with thus cheaper production of organic material conceivable. These The above-mentioned areas also have the advantage of enabling solar use. Both can be done in open terrain, both the installation of absorbers and the also the targeted cultivation of cheap organic products (higher gas recovery).

Statt nun in herkömmlicher Weise die täglich anfallenden 700 cbm Faulgas durch einen Gasmotor mit Abwärmeverwertung und angeschlossenem Generator zur Eigenstromerzeugung zu betreiben, ist eine weitergehende Lösung darin zu sehen, daß eine Kraftwärmeanlage mit Zuschaltung regenerierbarer Energien ins Auge gefaßt wird. Hierbei ist ein günstiger Wirkungsgrad durch Optimierung zu erreichen. Nicht zuletzt sind durch den vorhandenen Vorfluter (Bachlauf) die Anlegung von klimatisierbaren Algenzuchtanlagen und Bioprodukt-Treibhausanlagen vorteilhaft zu verwirklichen, wodurch in weiteren - speziell Bio-Faulguttürmen - Zusatzbiogas gewonnen werden kann. Dazu gehört, daß die Anlage vor allem während des Sommerbetriebes ausreichende Speicherung dadurch schafft, daß Preßluft oder/und Flüssiggas erzeugt werden. Der Aufbau einer Mehraggregatanlage (Reihenanlage) ist dabei elementar, weil nur mit dieser Projektion die Grundlast und die Mittellast variabel nach Bedarf geschaltet werden kann. Eine Spitzenbedarfsdeckung ist über Abruf der im Sommer gespeicherten Energie vor allem für den Winterverbrauch vorzusehen.Instead of the conventional 700 cbm of digester gas that accumulates every day by means of a gas engine with waste heat recovery and a connected generator for self-generated electricity to operate, a more far-reaching solution is to be seen in the fact that a combined heat and power plant with the connection of renewable energies is envisaged. Here is a cheaper one Achieving efficiency through optimization. Last but not least are due to the existing Receiving waters (stream) the creation of air-conditioned algae cultivation systems and bioproduct greenhouse systems to be realized advantageously, whereby in further - especially organic digestion towers - Additional biogas can be obtained. This includes keeping the plant especially during the summer operation creates sufficient storage that compressed air and / or Liquid gas can be generated. The structure of a multi-unit system (series system) is elementary, because only with this projection the base load and the medium load can be switched variably as required. A peak demand coverage is over Retrieve the energy stored in summer, especially for winter consumption.

Selbstverständlich können einzelne Aggregate vervielfacht und zu Batterien zusammengeschaltet werden, wenn dies die Auslegung der Anlage erfordert.Of course, individual units can be multiplied and converted into batteries are interconnected if this is required by the design of the system.

Die obengenannten Energieverbrauchs ziffern sind durch Anwendung dieser verfahrens- und vorrichtungsspezifischen Vorschläge veränderbar. Hierbei ist nicht das Ziel gemeint, daß Einsparungen im Verbrauch erfolgen. Das Gegenteil wird weltweit für die Zukunft erwartet, obgleich die jetzt eingesetzten Primärenergien zeitlich begrenzt, weil nicht regenerierbar sind.The above energy consumption figures are based on this process- and device-specific proposals changeable. Here is not the goal means that savings are made in consumption. The opposite will happen worldwide for the future expected, although the primary energies used now limited in time because they cannot be regenerated.

Mit den vorgeschlagenen Mitteln - der Gewinnung von Sekundärenergie - dem verminderten Einsatz von Primärenergie - der speziellen Kraftwärmekoppelung - der vorrichtungsspezifischen Energiespeicherung sowie des - vorgeschlagenen Energieumwandlungsprozesses wird die Möglichkeit geschaffen, vor allem die ölbetriebenen ölbefeuerungsanlagen zu ersetzen. Hierzu ist es erforderlich, mehrere erfindungsgemäße Anlagen im Stadtkerngebiet und in mehreren Ortsteilen zu errichten.With the proposed means - the extraction of secondary energy - the reduced use of primary energy - the special combined heat and power - the device-specific energy storage and the - proposed energy conversion process the possibility is created, especially the oil-powered oil firing systems to replace. For this it is necessary to have several systems according to the invention in the city center area and to be built in several districts.

Ein mit den Anlagen und Verbrauchern verbundenes und wasserbetriebenes Fernwärmenetz ist denkbar, jedoch nur für die Wärmeverbraucher sinnvoll und wirtschaftlich, die mit kurzen Leitungen anschließbar sind.A water-powered one connected to the systems and consumers District heating network is conceivable, but only sensible and economical for the heat consumers, which can be connected with short cables.

Da die bei der vorgeschlagenen (aber auch bei konventionellen Kraftwerken) Stromerzeugung anfallende Abwärme für biochemische sekundärenergieerzeugende, wie Feld - Treibhaus - Algenzucht -und Faulturmheizungen sowie teilweise für anlagennahe Wärmeverbraucher verwendet wird, ergibt sich als Resultat der erfindungsgemäßen Vorteile die neue Möglichkeit, an sich bekannte Elektroheizungen umfassend einzusetzen. Das heißt, daß das vorhandene Stromnetz als Wärmeverteilungsnetz verwendet wird.Since the proposed (but also conventional power plants) Electricity generation waste heat for biochemical secondary energy generators, such as Field - greenhouse - algae cultivation and digestion tower heating, as well as partially for system-related Heat consumer is used, arises as a result of the invention Advantages of the new possibility, known per se Electric heaters to be used comprehensively. This means that the existing electricity network is used as a heat distribution network is used.

Hierdurch entfallen hohe Kosten für Aufgrabungen zur Leitungsverlegung für ein wasserbetriebenes Fernwärmenetz mit ebenso beachtlichen Installationskosten.This eliminates the high costs of excavations to lay cables for a water-powered district heating network with equally considerable installation costs.

Claims

Claims 1 method for generating and using energy, in particular in decentralized and communal systems through biochemical and / or biophysical Processes obtained secondary energy and possibly additional primary energy, thereby characterized in that the biochemical secondary energy is a biochemical putrefaction process taken as well as heat generation through combustion with subsequent overheating and the biophysical secondary energy of solar heat and ground heat taken as well as at least partially from the generation of the biochemical secondary energy is supplied, and that the product of heat generation in an engine (9) implemented in mechanical work and, among other things, via a coupled generator, Consumers supplied with electricity, the conversion medium in the prime mover relaxed and fed to a heat exchanger (15) for heating the feed water is, the feed water, among other things, additional system and building waste heat and on this feed water heat consumer in addition to the biochemical secondary energy generating, such as field - greenhouse - algae cultivation - digester heating, etc.

building heating systems can also be connected as well as from these process steps Especially in times when the sun is warm and when the ground is warm, the amount of energy gained is part of a storage cycle are supplied from which they are used when required, especially in solar-cold times Coverage of energy demand peaks are available.

2. The method according to claim 1, characterized in that the steam generation in the superheater and the relaxation in the prime mover simultaneously or separately takes place under vacuum.

3. Device for performing the method according to one of the claims 1 to 2, characterized in that the heat exchanger (15) with its primary circuit (14) on the one hand to the engine (9) and on the other hand to a capacitor (17) while he is connected to his secondary circuit on the one hand with the capacitor (17) and on the other hand with the feed line (22) connected to the heat generator (1) is that the heat generator (1) with the gas extraction line (5) of a digestion tower (6) and not shown in the drawing with a gas reservoir (51) and possibly also Air storage (50) is connected and has a supply line (7) for the primary energy, and that the superheater (2) is provided with an additional heater (8).

4. Apparatus according to claim 3, characterized in that the secondary side of the heat exchanger (15) has a circulation pump (20) for the feed water and the pump (20) is coupled to the prime mover (9), for example.

5. Apparatus according to claim 3 or 4, characterized in that the superheater (2) from the heat generator (1) and / or the engine (9) Valves (4) and / or at least one side by means of axially in the boiler (1) or in the Hollow shaft (11) movable control element (4a) can be separated, whereby the valves can be controlled mechanically, pressure-actuated or electronically.

6. Device according to one of claims 3 to 5, characterized in that that the exhaust pipe (38) of the heat generator (1) is the primary side of another Forms heat exchanger (37), the secondary circuit of which on the one hand with the condenser (17) and on the other hand with the secondary circuit of the feed water heat exchanger (15) connected is.

7. Device according to one of claims 3 to 6, characterized in that that the engine (9) is coupled to a generator (47) via a gear (45) is, which at least partially feeds the auxiliary heating (8) for the superheater (2).

The type of heating can be used in the form of microwaves, not shown or arcing and can be switched constantly or periodically. at periodic operation is the arrangement of a flywheel on the shaft (11) advantageous.

8. Device according to one of claims 3 to 7, characterized in that that the engine (9) with at least one in a storage circuit for compressed air, Liquid air or liquid gas arranged compressor (48,49) is coupled.

9. Device according to one of claims 3 to 8, characterized in that that the storage circuits are connected to a secondary / Primary energy operated flushing piston motor (56) for driving a generator (57) and / or others Working machines are connected. This connection can also be to one per se known engine.

10. Apparatus according to claim 9, characterized in that the scavenging piston motor (56) for each two adjacent working pistons (63) one connected to an air supply (66) Has flushing piston (64) and the cylinder spaces (68) of the adjacent working piston (63) and flushing piston (64) are connected to one another, with the air supply (66) and pressure-actuated valves in the connections to the working piston (63) (69) are arranged.

11. Device according to one of claims 9 and 10, characterized in that that the scavenging piston motor (56) has axially elongated crankshaft journals (72) and thereon connecting rods (73) between connecting rods which are fork-shaped according to the invention (74) are arranged on the crankshaft journal.