DE3142979A1 - Process and device for storing solar energy - Google Patents
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Abstract
Description
Verfahren und Vorrichtung zur Speicherung von SolarenergieMethod and device for storing solar energy
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Speicherung von Solarenergie.The invention relates to a method and an apparatus for storing solar energy.
Die bekannten Verfahren zur Nutzbarmachung der Sonnenenergie bestehen darin, die Strahlen in Elektroenergie, Wärmeenergie mittels Wasser oder potentielle Energie umzuwandeln.The known methods for harnessing solar energy exist therein, the rays in electrical energy, thermal energy by means of water or potential To convert energy.
Die Elektro- bzw. die Wärmeenergie ist nur bedingt speicherfähig, so daß deren Versorgung den starken Schwankungen des Angebots und der Nachfrage unterliegt. Die Speicherfähigkeit läßt sich dagegen im Falle der Umwandlung in potentielle Energie durch Anhebung von Wasser auf ein höheres Niveau dadurch erreichen, daß ein entsprechend großes Reservoirvolumen gewählt wird, nämlich durch Verwendung von gebirgigem Gelände. Dieses Verfahren hat jedoch aufgrund der bestehenden Topographie nur geringe Anwendungsmöglichkeiten.The electrical or thermal energy can only be stored to a limited extent, so that their supply is subject to the sharp fluctuations in supply and demand subject. The storage capacity, however, can be reduced in the case of conversion into potential Reaching energy by raising water to a higher level by a correspondingly large reservoir volume is selected, namely through use of mountainous terrain. However, this method has been due to the existing topography only limited application possibilities.
Außerdem sind die Anlagen dazu sehr kostspielig.In addition, the systems for this are very expensive.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, mit dem die Solarenergie mit Pufferwirkung und damit das Angebot und die Nachfrage ausgleichend gespeichert werden kann.The invention is based on the object of creating a method with which the solar energy with buffer effect and thus the supply and the demand can be saved to compensate.
Die Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Solarenergie chemisch gespeichert wird.The object is achieved according to the invention in that the solar energy is chemically stored.
Das durch die Aufnahme von Energie auf ein höheres Energieniveau gebrachte chemische Produkt ist unter entsprechenden Bedingungen, wie Temperatur, Druck, beständig, so daß die in dem Produkt gespeicherte Energie langzeitig erhalten werden kann und außerdem mit dem Produkt beliebig weit transportabel ist. Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird somit erreicht, daß die Sonnenenergie nach Maßgabe des Angebotes kontinuierlich umgewandelt und gespeichert werden kann, und daß diese gespeicherte Energie unabhängig vom Standort der Solaranlage verwendet werden kann.That brought to a higher energy level by absorbing energy chemical product is stable under appropriate conditions, such as temperature, pressure, so that the energy stored in the product can be preserved for a long time and can also be transported as far as desired with the product. By the invention Method is thus achieved that the solar energy according to the offer can be continuously converted and stored, and that this stored Energy can be used regardless of the location of the solar system.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung wird die Solarenergie in Wärmeenergie umgewandelt und von einem chemischen Cemisch aufgenommen, indem dieses zur Reaktion gebracht wird.According to one embodiment of the invention, the solar energy is converted into thermal energy converted and absorbed by a chemical mixture, causing it to react is brought.
Die Durchführung dieses Verfahrens läßt sich durch einfache technische Maßnahmen ermöglichen, indem die Umwandlung der Strahlenenergie in Wärme direkt durch die BehältnisXse, in denen das chemische Gemisch geführt wird, erfolgt.This process can be carried out by simple technical means Enable measures by converting the radiant energy into heat directly through the container in which the chemical mixture is carried.
Es ist vorteilhaft, wenn die chemische Reaktion reversibel ist.It is advantageous if the chemical reaction is reversible.
Hierdurch wird erreicht, daß das Reaktionsprodukt auch als transportable Wärmequelle bzw. Speicher verwendet werden kann, indem am Verbraucherprt durch Umkehrung der Reaktion die gespeicherte Energie als Wärmeenergie frei wird und dem Verbraucher zugeführt wird.This ensures that the reaction product can also be transported Heat source or storage can be used by reversing at the consumer point the reaction, the stored energy is released as thermal energy and the consumer is fed.
Die Reaktionsprodukte können zeitlich unabhängig und auch unabhängig vom Ort deren Rückgewinnung der Solaranlage wieder zurückgeführt werden.The reaction products can be independent of time and also independently from the location whose recovery can be returned to the solar system.
In Weiterbildung der Erfindung wird vorgesehen, daß als Reaktionsausgangsgemisch Methan (CH4) und Wasserdampf verwendet wird.In a further development of the invention it is provided that the starting reaction mixture Methane (CH4) and water vapor is used.
Methan und Wasserdampf sind weltweit vorhanden, so daß hiermit die Versorgungsschwierigkeiten nicht über die normalen Vorkehrungen hinausgreifen. Mit diesem Reaktionsgemisch ist außerdem ein Prozeß mit sehr gutem Wirkungsgrad möglich. Das als Speicher dienende Reaktionsprodukt hat zudem eine vielseitige Verwendung. Durch Rückbildung der Ausgangsprodukte, nämlich Methan und Wasserdampf, kann die freiwerdende Wärmeenergie genutzt werden.Methane and water vapor are available worldwide, so that herewith the Supply difficulties do not extend beyond normal precautions. With This reaction mixture can also be used for a very efficient process. The reaction product serving as a storage also has a wide range of uses. Due to the regression of the starting products, namely methane and water vapor, the released thermal energy can be used.
In der Dampfreformierung von Methan wird das Methan in Wasserstoff und Kohlenoxid gespalten. Der hierbei erzeugte Wasserstoff hat seinerseits weite Verwendungsmöglichkeiten, sowie bei der Herstellung von Ammoniak, Methanol , hydrierende Vergasung von Kohle, Direktreduktion von Eisenerz, usw.In the steam reforming of methane, the methane is converted into hydrogen and split carbon oxide. The hydrogen generated in this way has a large area Uses, as well as in the production of ammonia, methanol, hydrogenating Gasification of coal, direct reduction of iron ore, etc.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird als Vorrichtung zur chemischen Speicherung von Solarenergie ein Sol art rum vorgesehen, der hochkonzentrierte Solarenergie empfängt und im Strahlenbereich einen Wärmetauscher für das Reaktionsgemisch aufweist.According to a further embodiment of the invention, as a device For the chemical storage of solar energy, a solar rum is planned, the highly concentrated one Receives solar energy and, in the radiation area, a heat exchanger for the reaction mixture having.
Auf einem Solarturmkopf lassen sich die gebündelten Strahlen projezieren, die von einem sehr großen Reflektorenfeld reflektiert werden, so daß im Brennpunkt Wärme hohen Temperaturniveaus erzeugt werden kann.The bundled rays can be projected onto a solar tower head, which are reflected by a very large reflector field, so that in the focal point Heat high temperature levels can be generated.
Für die Dampfreformierung von CH4 ist es vorteilhaft, wenn der Temperaturbereich zwischen 760 und 900'C liegt.For the steam reforming of CH4 it is advantageous if the temperature range is between 760 and 900 ° C.
Für diesen Prozeß ist ferner ein Wärmetauscher vorgesehen, indem unter Nutzung der Abwärme des Reaktionsproduktes der für die Reaktion erforderliche Dampf erzeugt wird.For this process, a heat exchanger is also provided by under Use of the waste heat of the reaction product, the steam required for the reaction is produced.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung schematisch dargestellt.Exemplary embodiments according to the invention are shown schematically in the drawing shown.
In Fig. 1 ist ein Solarturm (Solartower) gezeigt, der einen auf einem Turm 10 aufgebauten Strahlungsempfänger 11 hat. Von auf dem Boden aufgestellten Reflektoren, sogenannten Heliostaten 12 werden die Sonnenstrahlen 13 auf Uffnungen 14 des Strahlungsempfängers 11 gebündelt reflektiert.In Fig. 1, a solar tower (solar tower) is shown, the one on a Tower 10 built radiation receiver 11 has. From placed on the floor Reflectors, so-called heliostats 12, the sun rays 13 on openings 14 of the radiation receiver 11 reflected bundled.
Der gebündelte hochenergetische Strahl 15 trifft auf einen hinter
der Cffnung 14 vorgesehenen Wärmetauscher 16, dessen Außenwand 17 als Solarabsorber
ausgebildet ist, indem die Außenfläche z.B. mit einer Schwarzschicht überzogen ist.
In den Wärmetauscher 16 wird über eine Leitung 20 ein Gemisch aus CH4, das aus einem
Vorrat 19 entnommen wird, und aus einem anderen Vorrat Wasser-Wasserdampf zugeführt.
Mit Hilfe eines beispielsweise Nickelkatalysators und der Wärmezufuhr auf einem
Temperaturniveau von etwa 800.C wird das Methan gemäß der nachfolgenden Formel umgesetzt.
Für die Dampferzeugung ist eine Frischwasserzufuhr 23 vorgesehen, die in den Wärmetauscher 21 mündet. Im Wärmetauscher 21 wird das Wasser unter Aufnahme der Wärme des Reaktionsproduktes verdampft und über eine Leitung 24 der Gemischleitung 20 zugefü-hrt.A fresh water supply 23 is provided for steam generation, which opens into the heat exchanger 21. In the heat exchanger 21, the water is absorbed the heat of the reaction product evaporated and via a line 24 of the mixture line 20 added.
Die oben angegebene Reaktion ist reversibel. Durch Rückbildung des Reaktionsproduktes zu Methan und Wasserdampf wird Wärme frei, die bis zur Umkehrreaktion im Reaktionsprodukt gespeichert ist. Die gespeicherte Wärme kann dann am Verbraucherort nach Einleitung der Umkehrreaktion abgeführt werden.The above reaction is reversible. By regression of the The product of the reaction to methane and water vapor releases heat, which leads to the reverse reaction is stored in the reaction product. The stored heat can then be used at the point of use after initiation of the reverse reaction are discharged.
Es kann aber auch aus dem Reaktionsprodukt der Wasserstoff vom Kohlenoxid getrennt werden und zur Herstellung von Produkten, wie Ammoniak, Methanol, verwendet werden.However, the hydrogen from the carbon oxide can also be obtained from the reaction product are separated and used in the manufacture of products such as ammonia, methanol will.
Mit der oben beschriebenen Speicherung der Solarenergie kann die mit den Reflektoren 12, dem Strahlungsempfänger 11 zugeführte Sonnenenergie maximal genutzt werden, indem die Anlage unabhängig von einer Energienachfrage auf Höchstleistung betrieben wird.With the storage of solar energy described above, the with the reflectors 12, the radiation receiver 11 supplied maximum solar energy can be used by the system regardless of energy demand at maximum performance is operated.
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