DE4443108A1

DE4443108A1 - Verfahren zur Energiegewinnung aus Umwelt- oder Prozeßenergie

Info

Publication number: DE4443108A1
Application number: DE19944443108
Authority: DE
Inventors: Bernhard Lucke
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1994-12-03
Filing date: 1994-12-03
Publication date: 1996-06-05

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Energiegewinnung. Diese Energie wird insbe sondere aus der Umwelt bzw. aus abgegebener Prozeßenergie gewonnen. Anwendung kann dieses Verfahren überall da erfahren, wo sich technisch und wirt schaftlich eine sinnvolle Verwendung ergibt, d. h. wo Umwelt- und/oder Prozeßenergie ausreichend zur Verfügung steht. Die Anwendung ist für Klein- und Großerzeuger von Nutzenergien vorteilhaft.

Bekannt sind bereits eine Reihe von Verfahren, um Abwärme oder freiverfügbare Energiequellen, wie Sonnen-, Windenergie- oder Wasserkraft zu nutzen, ohne die Energiereserven der Erde zu verwenden. Die Ausnutzung vorhandener Ressourcen ist das wohl wichtigste Anliegen der Menschheit, um einer drohenden Umweltkatastrophe wirksam begegnen zu können. Die Verschwendung von Energie hat Ausmaße angenommen, die nicht mehr zu verantworten sind. Die Restenergiemengen bei der Stromerzeugung, in Heizkraftwerken oder auch bei Kleinerzeugern sind riesig und werden ungenutzt an die Umwelt abgegeben. Hierbei treten oft zusätzlich noch unzumutbare und irreparable Umweltbelastungen auf.

Die Ausnutzung der Sonnenenergie in unseren Breiten ist momentan noch unökonomisch, da der technische Aufwand zu hohe Kosten verursacht. Die anstehenden Windenergien werden wirtschaftlich genutzt, sind aber nur da verwendbar, wo diese Energiequelle stets ausreichend zur Verfügung steht. Ähnlich verhält es sich mit nutzbaren Wasserressourcen, wobei hier ein weitaus höherer technischer und kostenträchtigerer Aufwand betrieben werden muß.

Fast immer sind solche Energiequellen für Kleinerzeuger unrentabel, da der technische und kostenmäßige Aufwand eine wirtschaftliche Nutzung nicht zuläßt.

Bekannt ist auch bereits, daß Nutzenergien mittels Wärmepumpensysteme unter Zuführung von Hilfsenergien aus Umwelt- oder Prozeßenergierestmengen gewonnen werden kann. Hierbei verteilen sich zur Zeit die Energieanteile wie folgt. Die Hilfs- oder Antriebsenergien werden zu 30% aus dem vorhandenen Netz bezogen.

Der Energiegewinn aus dem Energieentzug aus Umwelt- oder Prozeßenergie beträgt ca. 70%.

Ziel der Erfindung ist die Erzeugung von wirtschaftlicher Nutzenergie aus vorhandenen natürlichen Energiequellen oder nicht mehr verwandter Prozeßenergie für Groß- und Kleinerzeuger und den Rest der Hilfsenergien aus dem Entzug dieser Energieressourcen zu gewinnen und somit ein vollständig autarkes Energiesystem zu besitzen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu entwickeln, welches es gestat tet, vorhandene Umwelt- oder Prozeßenergien oder auch Restenergiemengen in Nutzenergie durch Wärmekraftmaschinen in Verbindung mit entsprechenden Energieträgern zu verwandeln.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß ein ausgewähltes Flüssiggas oder Flüssiggasgemisch mit Umwelt- oder Prozeßenergie zum Verdampfen gebracht wird. Der entstandene Dampfdruck wird zum Antrieb einer Wärmekraftmaschine, z. B. einer Turbine oder eines Pneumatikmotores benutzt. Die dem Gas entzogene Energie kann jeder zeit für die verschiedensten Anwendungszwecke genutzt werden.

Weiterhin wird erfindungsgemäß das aus der Wärmekraftmaschine entweichende und jetzt energiereduzierte Gas in einem vorgekühlten Verflüssiger bei niedrigem Druck verflüssigt und mittels einer Pumpe zurück in den Verdampfer geführt. Dort wird es durch Zuführung von Umwelt- oder Prozeßenergie wieder zum Verdampfen gebracht und der Verfahrenskreislauf schließt sich.

Voraussetzung für das erfindungsgemäße Verfahren ist, daß die Auswahl der Flüssiggase und der Druckverhältnisse sich nach den zur Verfügung stehenden Wärmemengen und Temperatur niveaus des zur Energiegewinnung verwendeten Mediums richten muß. Erfindungsgemäß wird die anstehende Energie aus Umwelt- oder Prozessen zu 100% dazu benutzt, ein ausgewähltes Flüssiggas zu verdampfen und zu einer Wärmekraftmaschine, z. B. einer Turbine oder einem Pneumatikmotor geleitet, die den Verdichter der Wärmepumpe antreibt.

Das aus der Wärmekraftmaschine entweichende und energiereduzierte Flüssiggas wird mittels des Wärmetauschers im Sekundärkreislauf zusätzlich gekühlt und wieder verflüssigt. Mit Hilfe einer Pumpe wird das Flüssiggas zum Wärmetauscher des Primärkreislaufes geför dert, wo es erwärmt wird und somit sich der Kreislauf des Flüssiggases im Antriebskreislauf schließt.

Da im Wärmetauscher des Primärkreislaufes 100% Energie ansteht, für den Antrieb des Wärmepumpensystems in etwa nur 30% benötigt werden, stehen ca. 70% der Gesamtenergie menge anderweitig zur Verfügung.

Zum Anfahren des Systems wird Energie benötigt, die entweder aus dem vorhandenen Netz, also aus Fremdenergie oder aus dem System abgezweigte und gespeicherte Energie bezogen wird.

Bei der Konstruktion und dem Bau von Anlagen zur Nutzung von Umwelt- oder Prozeß energie richtet sich die Auswahl der Gase und Druckverhältnisse nach den zur Verfügung stehenden Wärmemengen und dem Temperaturniveau des zur Energiegewinnung benötigten Mediums.

Da die zum Einsatz kommenden Medien wie Umgebungsluft, Fluß- oder Meerwasser oder Abwärme thermischer Prozesse in reichlichem Maße zur Verfügung stehen, kann diese Art der Energiegewinnung einen wichtigen Beitrag zur Energieversorgung der Menschheit leisten.

Ausführungsbeispiel 1

Ein Flüssiggas, hierbei ist zu berücksichtigen, daß für die entsprechenden Temperaturbereiche das richtige Flüssiggas gewählt wird, wird mit vorhandener Umweltenergie- oder Abwärme von Prozeßenergien in einem Verdampfer verdampft. Hierbei entsteht nutzbare Energie, die durch eine Turbine z. B. umgewandelt und anderweitig genutzt werden kann. Das aus der Wärmekraftmaschine austretende und energiereduzierte Gas wird dann in einem vorgekühlten Verflüssiger bei niedrigem Druck wieder verflüssigt und mittels einer geeigneten Pumpe zurück in den Verdampfer gefördert. Dort wird es durch Zuführung von Umweltenergie oder Prozeßabwärme wieder zum Verdampfen gebracht.

Der Energiegewinnungskreislauf ist geschlossen unter Ausnutzung aller vorhandenen Reser ven.

Ausführungsbeispiel 2

Dem Energiemedium wird im Wärmetauscher (Verdampfer) des Primärkreislaufes der Wärmepumpe Energie entzogen. Die mittels der Wärmepumpe entzogene Energie wird über einen weiteren Wärmetauscher im Sekundärkreislauf dazu verwendet, Flüssiggas zum Verdampfen zu bringen. Beide Energiemengen können nun dazu verwendet werden, das System zu versorgen und die Hauptenergiemenge von ca. 70% als Nutzenergie zur Verfügung zu stellen.

Claims

1. Verfahren zur Energiegewinnung aus Umwelt- oder Prozeßenergie, dadurch gekennzeichnet, daß ein ausgewähltes Flüssiggas oder Flüssiggasgemisch mit Umwelt- oder Prozeßenergie zum Verdampfen gebracht und der entstandene Dampfdruck zum Antrieb einer Wärme kraftmaschine, z. B. einer Turbine oder eines Pneumatikmotores genutzt wird und daß das der Wärmekraftmaschine entweichende und energiereduzierte Gas in einem vorgekühlten Verflüssiger bei niedrigem Druck verflüssigt und mittels einer geeigneten Pumpe zurück zum Verdampfer gefördert wird und unter Zuführung von neuer Umwelt- oder Prozeß energie wieder verdampft und in den Energiekreislauf eingebracht wird.

2. Verfahren zur Gewinnung von Nutzenergie aus Umwelt- oder Prozeßenergie mittels Flüssiggasen, dadurch gekennzeichnet, daß die anstehende Umwelt- oder Prozeßenergie zu 100% dazu benutzt wird, ein ausgewähltes Flüssiggas zu verdampfen und zu einer Wär mekraftmaschine zu leiten, die den Verdichter der Wärmepumpe antreibt und das aus der Wärmekraftmaschine entweichende und energiereduzierte Flüssiggas wieder mittels eines Wärmetauschers im Sekundärkreislauf zusätzlich gekühlt und wieder verflüssigt wird, wobei mittels einer Pumpe das Flüssiggas zum Wärmetauscher (Verdampfer) des Primärkreis laufes gefördert und dort erwärmt wird und somit wieder dem Kreislauf des Flüssiggases zur Verfügung steht.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Aufsplittung der Energie mengen von ca. 30% System- und 70% Nutzenergie erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß zum Anfahren des Systems Fremdenergie oder aus dem System abgezweigte und gespeicherte Energie verwendet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswahl der Flüssiggase und der Druckverhältnisse sich nach den zur Verfügung stehenden Wärmemengen und Tem peraturniveaus des zur Energiegewinnung verwendeten Medien richtet.