DE3840517A1 - Verfahren und vorrichtung zur energieerzeugung aus biomasse - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur energieerzeugung aus biomasse

Info

Publication number
DE3840517A1
DE3840517A1 DE19883840517 DE3840517A DE3840517A1 DE 3840517 A1 DE3840517 A1 DE 3840517A1 DE 19883840517 DE19883840517 DE 19883840517 DE 3840517 A DE3840517 A DE 3840517A DE 3840517 A1 DE3840517 A1 DE 3840517A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
hydrogen
biogas
electrical energy
energy
oxygen
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE19883840517
Other languages
English (en)
Inventor
Christian Hoefer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
HOEFER ERIKA
Original Assignee
HOEFER ERIKA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by HOEFER ERIKA filed Critical HOEFER ERIKA
Priority to DE19883840517 priority Critical patent/DE3840517A1/de
Publication of DE3840517A1 publication Critical patent/DE3840517A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/06—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues
    • H01M8/0606—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants
    • H01M8/0656—Combination of fuel cells with means for production of reactants or for treatment of residues with means for production of gaseous reactants by electrochemical means
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F11/00—Treatment of sludge; Devices therefor
    • C02F11/06—Treatment of sludge; Devices therefor by oxidation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F3/02—Aerobic processes
    • C02F3/12—Activated sludge processes
    • C02F3/20—Activated sludge processes using diffusers
    • C02F3/202—Aeration by electrolytically produced oxygen bubbles
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F3/28—Anaerobic digestion processes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M21/00—Bioreactors or fermenters specially adapted for specific uses
    • C12M21/04—Bioreactors or fermenters specially adapted for specific uses for producing gas, e.g. biogas
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M23/00—Constructional details, e.g. recesses, hinges
    • C12M23/36—Means for collection or storage of gas; Gas holders
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M43/00—Combinations of bioreactors or fermenters with other apparatus
    • C12M43/08—Bioreactors or fermenters combined with devices or plants for production of electricity
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B43/00—Engines characterised by operating on gaseous fuels; Plants including such engines
    • F02B43/10—Engines or plants characterised by use of other specific gases, e.g. acetylene, oxyhydrogen
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/30—Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/32—Hydrogen storage
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/30—Use of alternative fuels, e.g. biofuels
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/10—Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/30—Wastewater or sewage treatment systems using renewable energies
    • Y02W10/37—Wastewater or sewage treatment systems using renewable energies using solar energy
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/40—Valorisation of by-products of wastewater, sewage or sludge processing

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Clinical Laboratory Science (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Energieerzeugung aus Biomasse, wobei die Biomasse durch Vergärung in Biogas umgewandelt, das Biogas gegebenenfalls mit Erdgas gemischt, und das gegebenenfalls mit Erdgas gemischte Biogas verbrannt und in einer ersten Vorrichtung in elektrische Energie und/oder in Wärmeenergie umgewandelt wird, sowie eine Vorrichtung zur Energieerzeugung aus Biomasse, wobei eine Biogaseinrichtung zur Erzeugung von Biogas aus Biomasse und eine mit der Biogaseinrichtung verbundene erste Vorrichtung zum Verbrennen des Biogases und zur Erzeugung von elektrischer Energie und/oder von Wärmeenergie vorgesehen ist.
Die Belastung von Luft, Boden und Wasser durch die exponentiell zunehmende Ausnutzung der natürlichen Ressourcen von Öl, Gas und Kohle bedeudet eine existentielle Bedrohung. Die natürlichen Vorkommen von Öl, Kohle und Gas wurden und werden zu schnell verbraucht. In den letzten 40 Jahren wurden dieselben Mengen Öl, Gas und Kohle zur Energieerzeugung verbrannt, wie seit Beginn der Menschheit.
Ein weiteres Problem der sog. 1. Welt ist durch die Überproduktion in der Landwirtschaft gegeben, die mit den Schlagworten "Milchsee", "Butterberg" und "Fleischberg" verbunden ist. Diese Überproduktionen erfordern hohe Subventionsmittel. Deshalb wurde in letzter Zeit vorgeschlagen, landwirtschaftliche Flächen stillzulegen. Dabei ergibt sich jedoch wiederum das Problem, daß die anfallende Biomasse, z.B. das anfallende Gras, deponiert werden muß. Eine andere Möglichkeit, die derzeit ausgenutzt wird, besteht in der Verbrennung der Gasabfälle mittels Heizöl. Dazu werden wiederum natürliche Energieressourcen benötigt, wobei sich ebenfalls wieder eine Umweltbelastung durch das bei der Verbrennung von Heizöl entstehende Rauchgas ergibt.
Aus der DE 33 41 027 A1 des Anmelders ist eine Vorrichtung zur Erzeugung von Biogas und/oder Dünger aus organischen Abfällen, bei denen es sich bspw. um Grasabfälle handeln kann, bekannt. In einer solchen Vorrichtung ist es möglich, aus 1 kg Gras- Trockensubstanz 300 m3 Biogas zu erzeugen. Allein mit den an den deutschen Straßenrändern anfallenden Grasabfällen, die bei 4×108 kg/a liegen, wäre es demnach möglich, 12×1010m3 Biogas zu erzeugen. Das entspricht einem Heizöl-Äquivalent von 100 Mil. Liter Heizöl pro Jahr.
Selbstverständlich kommen zur Energieerzeugung als Biomasse nicht nur Grasabfälle in Frage, sondern es ist auch ein gezielter Energiepflanzenanbau möglich.
Infolge der sich erhöhenden Anforderungen bzgl. der Abwasserqualität kommen auf die Kommunen hohe Investitionskosten zu, die von der Bevölkerung zu tragen sein werden.
Deshalb liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, durch welche die Investitionskosten der Gemeinden für die erforderliche Verbesserung der Abwasserqualität durch Energiegewinnung aus Biomasse reduziert werden, wobei gleichzeitig die bspw. durch Nitratbelastung des Grundwassers gegebenen Deponieprobleme für die anfallende Biomasse zumindest größtenteils eliminiert sind.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die in der ersten Vorrichtung erzeugte elektrische Energie mindestens teilweise zur Aufspaltung von Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff verwendet wird, daß der erzeugte Wasserstoff gespeichert und/oder in einer zweiten Vorrichtung in Wärme­ und/oder elektrische Energie umgewandelt und/oder zum Antrieb von Fahrzeugen verwendet wird und daß der erzeugte Sauerstoff gespeichert und/oder gemeinsam mit dem erzeugten Wasserstoff in einer Brennstoffzelleneinrichtung in elektrische Energie umgewandelt und/oder zur biologischen Reinigung von Wasser bzw. Kläranlagen-Abwasser verwendet wird. Erfindungsgemäß wird die in der Biomasse vorhandene innere Energie also durch relativ saubere Verbrennung mindestens zu einem Teil in elektrische Energie umgewandelt, die zur an sich bekannten Aufspaltung von Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff verwendet wird. Der Wasserstoff und der Sauerstoff können voneinander getrennt gespeichert werden, so daß sich auf diesem Wege eine Speicherung der in der Biomasse vorhandenen inneren Energie ergibt. Der erzeugte Sauerstoff wird mindestens teilweise zur biologischen Reinigung von Wasser- bzw. Kläranlagen-Abwasser verwendet, so daß sich insgesamt die Möglichkeit ergibt, in einer Kläranlage Abwasser verbesserter Qualität zu erzeugen, ohne daß hierfür ein erheblicher Energiezukauf erforderlich wäre. Gleichzeitig entsteht bei der Vergärung der Biomasse in vorteilhafter Weise ein die Umwelt nicht so stark belastender Naturdünger.
Für den erzeugten Wasserstoff gibt es eine Vielzahl an sich bekannter Nutzungsmöglichkeiten wie Flammenbrenner, Verbrennungsmotoren, Gasturbinen, Brennstoffzellen, katalytische Heizer bzw. Dampferzeuger, wie sie bspw. in dem Buch "Die gespeicherte Sonne; Wasserstoff als Lösung des Energie- und Umweltproblems", Hermann Scheer, Verlag: Piper, München, Zürich, Oktober 1987, Seiten 35, 36 beschrieben sind.
Die Biomasse kann zur Biogaserzeugung siliert und/oder pelletiert werden. Dadurch ergibt sich eine verbesserte Einsatzmöglichkeit der Biomasse bzw. eine optimale Möglichkeit ihrer Zwischenlagerung.
Die bei der Verbrennung des gegebenenfalls mit Erdgas gemischten Biogases erzeugte Wärmeenergie kann einem externen Verbraucher und/oder dem Speicher für den Wasserstoff und/oder der zweiten Vorrichtung zur Umwandlung des Wasserstoffes in Wärme und/oder elektrische Energie und/oder der Brennstoffzelle zugeführt werden. Durch eine derartige Wärmezufuhr ergibt sich eine Verbesserung des Verfahrenswirkungsgrades.
Die erzeugte elektrische Energie wird vorzugsweise mindestens teilweise in ein öffentliches Stromnetz eingespeist. Das bedeutet in vorteilhafter Weise eine Strom-Gaskopplung des öffentlichen Gasnetzes und des öffentlichen Stromnetzes mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Zeitlich schwankend zur Verfügung stehende Biogasmassen können mittels des öffentlichen Strom- und/oder Gasnetzes ausgeglichen werden.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Energieerzeugung aus Biomasse, wobei eine Biogaseinrichtung zur Erzeugung von Biogas aus Biomasse und eine mit der Biogaseinrichtung verbundene erste Vorrichtung zur Verbrennung des Biogases und zur Erzeugung von elektrischer Energie und/oder von Wärmeenergie vorgesehen ist, ist dadurch gekennzeichnet, daß eine Elektrolysezelle zur Aufspaltung von Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff vorgesehen ist, die mit der ersten Vorrichtung verbunden ist. In der Elektrolysezelle wird die innere Energie der Biomasse durch eine saubere Verbrennung und durch Stromerzeugung mit gutem Wirkungsgrad zur Aufspaltung von Wasser ausgenutzt, wobei insbes. der Wasserstoff als Energieträger speicherbar sind.
Die Elektrolysezelle ist vorzugsweise mit einer Sammeleinrichtung für Sauerstoff und/oder mit einer Sammeleinrichtung für Wasserstoff verbunden. Bei der Speichereinrichtung für Wasserstoff handelt es sich vorzugsweise um einen an sich bekannten Eisentitanhydridspeicher, wie er bspw. in der oben beschriebenen Literaturstelle "Die gespeicherte Sonne...", Seiten 178 ff. beschrieben ist.
Die Sauerstoffsammeleinrichtung und die Wasserstoffsammmeleinrichtung können mit einer zur elektrischen Eneregieerzeugung vorgesehenen Brennstoffzelle verbunden sein. Derartige Brennstoffzellen haben einen hohen Entwicklungsstand erreicht, so daß mit ihrer Hilfe eine Energieumwandlung hohen Wirkungsgrades erzielbar ist, wobei sich der besondere Vorteil ergibt, daß bei dieser Energieumwandlung keine Probleme einer Umweltbelastung entstehen. Die Brennstoffzelle ist vorzugsweise mit einem öffentlichen Stromnetz und/oder mit der Elektrolysezelle elektrisch leitend verbunden. Das bedeutet, daß die in der Brennstoffzelle erzeugte elektrische Energie an das öffentliche Stromnetz und/oder an die der Brennstoffzelle vorgeschaltete Elektrolysezelle abgegeben wird.
Die Wasserstoffsammeleinrichtung ist vorzugsweise mit einer zweiten Vorrichtung zur Erzeugung von Wärme- und/oder elektrischer Energie verbunden. Bei dieser zweiten Vorrichtung kann es sich wie bei der weiter oben beschriebenen ersten Vorrichtung um ein an sich bekanntes Blockheizkraftwerk handeln, in welchem die innere Energie von Biogas, gegebenenfalls mit Erdgas gemischtem Biogas oder von Erdgas allein über einen sauberen Verbrennungsvorgang in Wärme­ und/oder elektrische Energie umgewandelt wird.
Die zweite Vorrichtung kann mittels einer Wärmekoppelleitung mit der Wasserstoffsammeleinrichtung und/oder mit der Brennstoffzelle verbunden sein. Durch eine derartige Wärmekopplung ergibt sich eine Verbesserung des Gesamtwirkungsgrades der Vorrichtung. Dem gleichen Zweck dient es, wenn die erste und/oder zweite Vorrichtung mittels Wärmekoppelleitungen mit einer der Biogaseinrichtung vorgeschalteten Vorrichtung zum Silieren bzw. Pelletieren der Biomasse verbunden sind.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer Blockdarstellung.
Einer Vorrichtung 10 zum Silieren und/oder Pelletieren von Biomasse ist eine Biogaseinrichtung 12 nachgeschaltet, die zur Erzeugung von Biogas aus der Biomasse dient. Der Pfeil 14 soll die Eingabe der Biomasse in die Silier- bzw. Pelletiervorrichtung 10 andeuten. Der Pfeil 16 stellt die fluidische Verbindung zwischen der Silier- bzw. Pelletiervorrichtung 10 und der Biogaseinrichtung 12 dar. Selbstverständlich ist es auch möglich, die Biomasse unter Umgehung der Silier- bzw. Pelletiervorrichtung 10 direkt in die Biogaseinrichtung 12 einzuleiten. Das in der Biogaseinrichtung 12 erzeugte Biogas wird einem Mischer 18 zugeführt, was durch den Pfeil 20 angedeutet ist. Ein zweiter, von der Biogaseinrichtung 12 nach unten verlaufender Pfeil 22 soll den in der Biogaseinrichtung 12 entstehenden Naturdünger andeuten. Der Mischer 18 ist mittels einer Rohrleitung, die durch einen Doppelpfeil 24 angedeutet ist, mit einem öffentlichen Gasnetz 26 fluidisch verbunden. Der Mischer 18 ist außerdem mittels einer Rohrleitung, die durch den Pfeil 28 angedeutet ist, mit einer ersten Vorrichtung 30 verbunden, die bspw. als Blockheizkraftwerk ausgebildet ist, und in der das durch die Rohrleitung (Pfeil 28) und/oder durch eine zweite Rohrleitung (Pfeil 32) der ersten Vorrichtung zugeführte Biogas bzw. gegebenenfalls mit Erdgas gemischte Biogas bzw. Erdgas allein sauber verbrannt und in elektrische Energie und/oder in Wärmeenergie umgewandelt wird. Die erste Vorrichtung 30 ist mit einer Elektrolysezelle 34 verbunden, die einen durch den Pfeil 36 angedeuteten Wassereinlaß aufweist. In der mit elektrischer Energie von der ersten Vorrichtung 30 (Pfeil 38) und/oder aus einem öffentlichen Stromnetz 40 mit elektrischer Energie (Pfeil 42) versorgten Elektrolysezelle wird das Wasser in an sich bekannter Weise in Wasserstoff und in Sauerstoff aufgespalten, wobei der Sauerstoff in einer Sauerstoffsammeleinrichtung 44 und der Wasserstoff in einer Wasserstoffsammeleinrichtung 46 gesammelt wird. Die fluidische Verbindung zwischen der Elektrolysezelle 34 und der Sauerstoffsammeleinrichtung 44 ist durch den Pfeil 48 und die fluidische Verbindung zwischen der Elektrolysezelle 34 und der Wasserstoffsammeleinrichtung 46 ist durch den Pfeil 50 angedeutet. Die Sauerstoffsammeleinrichtung 44 ist mit einer Speichereinrichtung 52 fluidisch verbunden, was durch den Pfeil 54 verdeutlicht ist. Die Wasserstoffsammeleinrichtung 46 ist mittels einer Rohrleitung (Pfeil 56) mit einer Wasserstoffspeichereinrichtung 57 fluidisch verbunden, bei der es sich vorzugsweise um einen Eisentitanhydrid-Speicher handelt. Die Sauerstoffsammeleinrichtung 44 ist außerdem mittels einer Rohrleitung (Pfeil 58) mit einem Abwasserbecken 60 fluidisch verbunden. Durch die Einleitung von Sauerstoff in das Abwasserbecken 60 kann in besonders einfacher und vorteilhafter Weise die Qualität des im Abwasserbecken vorhandenen Abwassers den vom Gesetzgeber festgelegten Grenzwerten entsprechend verbessert werden.
Die Sauerstoffsammeleinrichtung 44 und die Wasserstoffsammeleinrichtung 46 sind ferner mit einer Brennstoffzelle 62 fluidisch verbunden, was durch die Pfeile 64, 66 angedeutet ist. Die Brennstoffzelle 62 ist außerdem mit der ersten Vorrichtung 30 wärmemäßig gekoppelt, was durch den Pfeil 65 angedeutet ist. Die erste Vorrichtung 30 weist außerdem Wärmeausgänge auf, die durch die Pfeile 68, 70, 72 und 74 angedeutet sind. Durch die durch den Pfeil 68 angedeutete Wärmekopplung ist die erste Vorrichtung 30 wärmemäßig mit der Silier- bzw. Pelletiervorrichtung 10 gekoppelt. Die Bezugsziffer 76 soll einen externen Wärmeverbraucher darstellen, bei dem es sich bspw. um eine Gebäudeheizung o. dgl. handelt. Der Pfeil 70 soll die Wärmekopplung zwischen dem externen Wärmeverbraucher 76 und der ersten Vorrichtung 30 verdeutlichen. Entsprechend soll der Pfeil 72 die Wärmekopplung zwischen der ersten Wärmevorrichtung 30 und der Speichereinrichtung 57 für den Wasserstoff darstellen. Die Wasserstoffspeichereinrichtung 57 ist mit einer zweiten Vorrichtung 78 verbunden, was durch den Pfeil 80 angedeutet ist. Durch die Verbindung (Pfeil 80) wird der zweiten Vorrichtung 78 gespeicherter Wasserstoff zugeführt und der in der zweiten Vorrichtung 78 verbrannt wird, wobei elektrische Energie und/oder Wärmeenergie erzeugt wird. Die zweite Vorrichtung 78 kann auch direkt mit der Wasserstoffsammeleinrichtung 46 fluidisch verbunden sein, was durch den Pfeil 82 angedeutet ist. Ein Lufteinlaß in die zweite Vorrichtung 78 hinein ist durch den Pfeil 84 verdeutlicht. Die mittels der zweiten Vorrichtung 78 erzeugte elektrische Energie wird in das öffentliche Stromnetz 40 eingespeist, was durch den Pfeil 86 angedeutet ist, oder sie wird mindestens teilweise zur Stromversorgung der Elektrolysezelle 34 verwendet, was durch den Pfeil 42 angedeutet ist. Ein Teil der in der zweiten Vorrichtung 78 erzeugten Wärmeenergie kann in die Brennstoffzelle 62 eingeleitet werden, was durch den Pfeil 88 angedeutet ist, um den Wirkungsgrad der Brennstoffzelle 62 zu erhöhen. Die mittels der Brennstoffzelle 62 erzeugte elektrische Energie wird in das öffentliche Stromnetz 40 eingespeist, was durch den Pfeil 80 angedeutet ist, wobei mindestens ein Teil der elektrischen Energie der Brennstoffzelle 62 wieder der Elektrolysezelle 34 (sh. Pfeil 42) zugeführt werden kann.
Der Pfeil 92 soll andeuten, daß die in der ersten Vorrichtung 30 erzeugte elektrische Energie mindestens teilweise auch in das öffentliche Stromnetz 40 eingespeist werden kann. Der Pfeil 94 verdeutlicht eine Wärmekopplung zwischen der zweiten Vorrichtung 78 und der Silier- bzw. Pelletiervorrichtung 10, so daß es sowohl mit Hilfe der ersten Vorrichtung 30 als auch mit Hilfe der zweiten Vorrichtung 78 möglich ist, die Biomasse (Pfeil 14) zu trocknen.
Mit der Bezugsziffer 96 sind mit Wasserstoffmotoren betriebene Fahrzeuge angedeutet, die aus der Wasserstoffsammeleinrichtung 46 mit Wasserstoff versorgt werden können, was durch die Pfeile 98 angedeutet ist. Durch den Pfeil 100 ist eine Wärmekoppelleitung angedeutet, die zwischen der zweiten Vorrichtung 78 und der Speichereinrichtung 57 für Wasserstoff vorgesehen ist.
Insgesamt ergibt sich eine Vorrichtung bzw. ein Verfahren, bei welchem die innere Energie von Biomasse in Biogas und/oder in Wärmeenergie und/oder in elektrische Energie umgewandelt und in Form von Wasserstoff und/oder Sauerstoff gespeichert werden kann, wobei die im Wasserstoff und im Sauerstoff vorhandene innere Energie wiederum zur Erzeugung von elektrischer Energie und/oder von Wärmeenergie und/oder Bewegungsenergie und der Sauerstoff außerdem zur Verbesserung der Qualität des Abwassers in einer Kläranlage verwendet werden kann.

Claims (11)

1. Verfahren zur Energieerzeugung aus Biomasse, die durch Vergärung in Biogas umgewandelt wird, das Biogas gegebenenfalls mit Erdgas gemischt, und das gegebenenfalls mit Erdgas gemischte Biogas verbrannt und in einer ersten Vorrichtung (30) in elektrische Energie und/oder in Wärmeenergie umgewandelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die in der ersten Vorrichtung (30) erzeugte elektrische Energie mindestens teilweise zur Aufspaltung von Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff verwendet wird, daß der erzeugte Wasserstoff gespeichert und/oder in einer zweiten Vorrichtung (78) in Wärmeenergie und/oder elektrische Energie umgewandelt und/oder zum Antrieb von Fahrzeugen (96) verwendet wird, und daß der erzeugte Sauerstoff gespeichert und/oder gemeinsam mit dem erzeugten Wasserstoff in einer Brennstoffzelleneinrichtung (62) in elektrische Energie umgewandelt und/oder zur biologischen Reinigung von Wasser bzw. Kläranlagen-Abwasser verwendet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Biomasse zur Biogaserzeugung siliert und/oder pelletiert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die bei der Verbrennung des gegebenenfalls mit Erdgas gemischten Biogases erzeugte Wärmeenergie einem externen Verbraucher (76) und/oder einem Speicher (57) für den Wasserstoff und/oder der zweiten Vorrichtung (78) zur Umwandlung des Wasserstoffs in Wärme- und/oder elektrische Energie und/oder der Brennstoffzelle (62) zugeführt wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erzeugte elektrische Energie mindestens teilweise in ein öffentliches Stromnetz (40) eingespeist wird.
5. Vorrichtung zur Energieerzeugung aus Biomasse, wobei eine Biogaseinrichtung (12) zur Erzeugung von Biogas aus Biomasse und eine mit der Biogaseinrichtung (12) verbundene erste Vorrichtung (30) zum Verbrennen des Biogases und zur Erzeugung von elektrischer Energie und/oder von Wärmeenergie vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Elektrolysezelle (34) zur Aufspaltung von Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff vorgesehen ist, die mit der ersten Vorrichtung (30) verbunden ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrolysezelle (34) mit einer Sammeleinrichtung (44) für Sauerstoff und/oder mit einer Sammeleinrichtung (46) für Wasserstoff verbunden ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher (57) für den Wasserstoff ein Eisentitanhydridspeicher ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Sauerstoffsammeleinrichtung (44) und die Wasserstoffsammeleinrichtung (46) mit einer zur elektrischen Energieerzeugung vorgesehenen Brennstoffzelle (62) verbunden sind.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennstoffzelle (62) mit einem öffentlichen Stromnetz (40) und/oder mit der Elektrolysezelle (34) elektrisch leitend verbunden ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Wasserstoffsammeleinrichtung (46) mit einer zweiten Vorrichtung (78) zur Erzeugung von Wärme und/oder elektrischer Energie verbunden ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Vorrichtung (78) mittels einer Wärmekoppelleitung (100) mit der Speichereinrichtung (57) für Wasserstoff und/oder mittels einer Wärmekoppelleitung (88) mit der Brennstoffzelle (62) verbunden ist.
DE19883840517 1988-12-01 1988-12-01 Verfahren und vorrichtung zur energieerzeugung aus biomasse Withdrawn DE3840517A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19883840517 DE3840517A1 (de) 1988-12-01 1988-12-01 Verfahren und vorrichtung zur energieerzeugung aus biomasse

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19883840517 DE3840517A1 (de) 1988-12-01 1988-12-01 Verfahren und vorrichtung zur energieerzeugung aus biomasse

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE3840517A1 true DE3840517A1 (de) 1990-06-07

Family

ID=6368252

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19883840517 Withdrawn DE3840517A1 (de) 1988-12-01 1988-12-01 Verfahren und vorrichtung zur energieerzeugung aus biomasse

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE3840517A1 (de)

Cited By (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1995015590A1 (en) * 1993-12-04 1995-06-08 Binsmaier, Hannelore A modular power station for the production primarily of hydrogen from solar energy and a method of generating electric energy
US5500306A (en) * 1991-04-17 1996-03-19 Ztek Corporation High efficiency energy conversion and treatment of organic waste
EP0718904A1 (de) 1994-12-22 1996-06-26 Siemens Aktiengesellschaft Brennstoffzellensystem
DE4446044A1 (de) * 1994-12-22 1996-06-27 Siemens Ag Brennstoffzellensystem
DE19958142A1 (de) * 1999-08-19 2001-02-22 Schmack Biogas Gmbh Mobile Biogasanlage
DE19515669C2 (de) * 1995-04-28 2002-07-18 Ingbuero Dipl Ing Rudolf Loock Verfahren zur regenerativen Energiegewinnung durch die Verknüpfung einer Vergärungsanlage für biogen organische Stoffe mit einer Brennstoffzelle
DE10116144A1 (de) * 2001-03-30 2002-10-17 Friedrich Karl Heinz Verfahren zum Vergären von Biomasse
WO2005005691A1 (en) * 2003-07-10 2005-01-20 Technological Resources Pty Limited Production and storage of hydrogen
EP1531125A1 (de) * 2003-11-17 2005-05-18 Technovoile S.A. Hybride Mehrzweck-Schiffsantriebsanlage
EP1539975A1 (de) * 2002-08-14 2005-06-15 Tekniska Verken I Linköping AB VERFAHREN UND GERûT ZUR HERSTELLUNG VON BIOGAS AUS EINEM ORGANISCHEN MATERIAL
WO2007091105A1 (en) * 2006-02-07 2007-08-16 Itm Power (Research) Ltd. Combustion system comprising an electrolyser
DE102008004983A1 (de) * 2008-01-17 2009-07-23 Ioan Polder Anlage zum Absaugen von Kuhausstößen, Treibhausgas-Methan im Stall, zum Neutralisieren durch Verbrennung und der anschließenden Umwandlung in Energie
WO2011042771A1 (en) * 2009-10-06 2011-04-14 Greve Moltke, Christian Georg Peter Clean-energy system
WO2011042158A1 (de) * 2009-10-07 2011-04-14 Linde Aktiengesellschaft Verfahren und vorrichtung zur speicherung elektrischer energie
DE102009053593A1 (de) * 2009-11-17 2011-05-19 Walter Prof. Graf Verfahren und Vorrichtung zum Wasserstofftransfer in Methanfermenter
US9267104B2 (en) 2009-12-31 2016-02-23 Biogas & Electric, Llc NOx Removal system for biogas engines at anaerobic digestion facilities
EP3415610A1 (de) * 2017-06-13 2018-12-19 N-ERGIE Aktiengesellschaft Verfahren zur umrüstung einer biogasanlage
EP3415609A1 (de) * 2017-06-13 2018-12-19 N-ERGIE Aktiengesellschaft Verfahren zum speichern und lagern von wasserstoff

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3341027A1 (de) * 1983-11-12 1985-05-23 Hoppert, Hans, Dr., 8672 Selb Vorrichtung zur erzeugung von biogas und/oder duenger

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3341027A1 (de) * 1983-11-12 1985-05-23 Hoppert, Hans, Dr., 8672 Selb Vorrichtung zur erzeugung von biogas und/oder duenger

Cited By (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5500306A (en) * 1991-04-17 1996-03-19 Ztek Corporation High efficiency energy conversion and treatment of organic waste
WO1995015590A1 (en) * 1993-12-04 1995-06-08 Binsmaier, Hannelore A modular power station for the production primarily of hydrogen from solar energy and a method of generating electric energy
EP0718904A1 (de) 1994-12-22 1996-06-26 Siemens Aktiengesellschaft Brennstoffzellensystem
DE4446044A1 (de) * 1994-12-22 1996-06-27 Siemens Ag Brennstoffzellensystem
DE19515669C2 (de) * 1995-04-28 2002-07-18 Ingbuero Dipl Ing Rudolf Loock Verfahren zur regenerativen Energiegewinnung durch die Verknüpfung einer Vergärungsanlage für biogen organische Stoffe mit einer Brennstoffzelle
DE19958142A1 (de) * 1999-08-19 2001-02-22 Schmack Biogas Gmbh Mobile Biogasanlage
DE10116144A1 (de) * 2001-03-30 2002-10-17 Friedrich Karl Heinz Verfahren zum Vergären von Biomasse
EP1539975A1 (de) * 2002-08-14 2005-06-15 Tekniska Verken I Linköping AB VERFAHREN UND GERûT ZUR HERSTELLUNG VON BIOGAS AUS EINEM ORGANISCHEN MATERIAL
WO2005005691A1 (en) * 2003-07-10 2005-01-20 Technological Resources Pty Limited Production and storage of hydrogen
EP1531125A1 (de) * 2003-11-17 2005-05-18 Technovoile S.A. Hybride Mehrzweck-Schiffsantriebsanlage
WO2005047101A1 (fr) * 2003-11-17 2005-05-26 Technovoile Sa Installation de propulsion navale hybride et plurifonctionnelle
WO2007091105A1 (en) * 2006-02-07 2007-08-16 Itm Power (Research) Ltd. Combustion system comprising an electrolyser
GB2447836A (en) * 2006-02-07 2008-09-24 Itm Power Combustion system comprising an electrolyser
DE102008004983A1 (de) * 2008-01-17 2009-07-23 Ioan Polder Anlage zum Absaugen von Kuhausstößen, Treibhausgas-Methan im Stall, zum Neutralisieren durch Verbrennung und der anschließenden Umwandlung in Energie
WO2011042771A1 (en) * 2009-10-06 2011-04-14 Greve Moltke, Christian Georg Peter Clean-energy system
WO2011042158A1 (de) * 2009-10-07 2011-04-14 Linde Aktiengesellschaft Verfahren und vorrichtung zur speicherung elektrischer energie
DE102009053593A1 (de) * 2009-11-17 2011-05-19 Walter Prof. Graf Verfahren und Vorrichtung zum Wasserstofftransfer in Methanfermenter
DE102009053593B4 (de) * 2009-11-17 2013-07-04 Walter Graf Verfahren und Vorrichtung zum Wasserstofftransfer in Methanfermenter
US9267104B2 (en) 2009-12-31 2016-02-23 Biogas & Electric, Llc NOx Removal system for biogas engines at anaerobic digestion facilities
EP3415610A1 (de) * 2017-06-13 2018-12-19 N-ERGIE Aktiengesellschaft Verfahren zur umrüstung einer biogasanlage
EP3415609A1 (de) * 2017-06-13 2018-12-19 N-ERGIE Aktiengesellschaft Verfahren zum speichern und lagern von wasserstoff

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE3840517A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur energieerzeugung aus biomasse
DE60032179T2 (de) Verfahren zur herstellung von wasserstoff aus der anaeroben zersetzung von organischen stoffen
DE102012103458B4 (de) Anlage und Verfahren zur ökologischen Erzeugung und Speicherung von Strom
Moreno Ruiz et al. Documentation of changes implemented in ecoinvent Data 3.0
DE1584902A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur anaeroben Abwasserschlammbehandlung
DE202008014330U1 (de) Vorrichtung zur Energieversorgung einer Brauerei
DE19515669C2 (de) Verfahren zur regenerativen Energiegewinnung durch die Verknüpfung einer Vergärungsanlage für biogen organische Stoffe mit einer Brennstoffzelle
EP2682450B1 (de) Verfahren zum katalytischen methanisieren und methanisierungsanlage
DE3835230A1 (de) Verfahren zur energiegewinnung durch muellentgasung
DE4402559C2 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Konversion pflanzlich gebundener Sonnenenergie und von biologischem Material
EP0361612A2 (de) Verfahren zum Erzeugen von Elektrizität
DE202011004421U1 (de) Energieversorgungseinheit auf Basis Biogas zur Energieversorgung mehrerer Verbraucher
DE102016104272B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Verwertung von Misch-Müll
DE102017122058A1 (de) Kombination aus Kraftwerk und intensiviertem Landwirtschaftsbetrieb
DE19724012C2 (de) Verfahren und Anlage zur Nutzung von Biomassen
DE102007015623A1 (de) Heizkraftwerk und Verfahren zur energetischen Nutzung von landwirtschaftlich erzeugten Rohstoffen
DE102006045872A1 (de) Unterirdische Biogasanlage und Verfahren zu deren Betrieb
DE102008053543A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Energieversorgung einer Brauerei
EP4039636B1 (de) Verfahren zur erzeugung von wasserstoff
DE4336836A1 (de) Verfahren zur Wärme- und CO¶2¶-Gewinnung aus einer Kompostieranlage
DE102010017635A1 (de) Recyclingsystem und Verfahren zum Betreiben eines Recyclingsystems
DE102022125444B4 (de) Verfahren zur Entfernung eines Methananteils aus Offgas und Biogasanlage
EP1676819A1 (de) Verfahren zur umweltverträglichen Behandlung von Klärschlamm sowie Anordnung umfassend eine Kläranlage
DE2850500A1 (de) Verfahren zur umwandlung von fossilen vorraeten in energie, zur erzeugung von energie aus erneuerbaren quellen und zur aufbereitung von abfaellen
DE10048231A1 (de) Verfahren zur Erzeugung und Verwertung hochenergetischer Biomasse

Legal Events

Date Code Title Description
8110 Request for examination paragraph 44
8139 Disposal/non-payment of the annual fee