EP4026932A1 - Verfahren zur dekarbonisierung eines industriestandorts - Google Patents

Verfahren zur dekarbonisierung eines industriestandorts Download PDF

Info

Publication number
EP4026932A1
EP4026932A1 EP21212257.6A EP21212257A EP4026932A1 EP 4026932 A1 EP4026932 A1 EP 4026932A1 EP 21212257 A EP21212257 A EP 21212257A EP 4026932 A1 EP4026932 A1 EP 4026932A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
hydrogen
industrial
industrial site
produced
site
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.)
Pending
Application number
EP21212257.6A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Dimitri Zittel
Julia Buchner
Frank Wieczorek
Harald Schick
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.)
MAN Truck and Bus SE
Original Assignee
MAN Truck and Bus SE
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 MAN Truck and Bus SE filed Critical MAN Truck and Bus SE
Publication of EP4026932A1 publication Critical patent/EP4026932A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B1/00—Electrolytic production of inorganic compounds or non-metals
    • C25B1/01—Products
    • C25B1/02—Hydrogen or oxygen
    • C25B1/04—Hydrogen or oxygen by electrolysis of water
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L3/00—Gaseous fuels; Natural gas; Synthetic natural gas obtained by processes not covered by subclass C10G, C10K; Liquefied petroleum gas
    • C10L3/06—Natural gas; Synthetic natural gas obtained by processes not covered by C10G, C10K3/02 or C10K3/04
    • C10L3/08—Production of synthetic natural gas
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B15/00—Operating or servicing cells
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B15/00—Operating or servicing cells
    • C25B15/08—Supplying or removing reactants or electrolytes; Regeneration of electrolytes
    • C25B15/081—Supplying products to non-electrochemical reactors that are combined with the electrochemical cell, e.g. Sabatier reactor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B9/00—Cells or assemblies of cells; Constructional parts of cells; Assemblies of constructional parts, e.g. electrode-diaphragm assemblies; Process-related cell features
    • C25B9/17—Cells comprising dimensionally-stable non-movable electrodes; Assemblies of constructional parts thereof
    • C25B9/19—Cells comprising dimensionally-stable non-movable electrodes; Assemblies of constructional parts thereof with diaphragms
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L2200/00—Components of fuel compositions
    • C10L2200/02—Inorganic or organic compounds containing atoms other than C, H or O, e.g. organic compounds containing heteroatoms or metal organic complexes
    • C10L2200/0277—Hydrogen
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L2290/00—Fuel preparation or upgrading, processes or apparatus therefore, comprising specific process steps or apparatus units
    • C10L2290/38—Applying an electric field or inclusion of electrodes in the apparatus

Definitions

  • the invention relates to a method for decarbonizing an industrial site.
  • a method for decarbonizing and/or reducing the CO2 emissions of an industrial site includes the production of hydrogen at the industrial site by water electrolysis, with the electricity required for the water electrolysis being at least partially generated at the industrial site from at least one renewable energy source.
  • the method further includes using the produced hydrogen in at least one industrial application at the industrial site and/or as an energy source for heat and/or power generation at the industrial site.
  • hydrogen is both produced and consumed at the industrial site in a climate-friendly manner. Since hydrogen is an energy carrier that can be used in many different ways, it can make a particularly advantageous contribution to the decarbonization of the industrial site. For example, an external delivery that causes CO2 emissions of the hydrogen required for industrial processes can be avoided or at least reduced. Alternatively or additionally, the hydrogen produced can be used as a climate-friendly energy source to generate heat and/or electricity at the site, so that the site's carbon footprint can be further improved.
  • decarbonization means that there is a change in the way the industrial site is managed in the direction of lower carbon turnover.
  • the industrial site can be a production and/or development site of a company.
  • An industrial application can be understood as any form of industrial processes and procedures that are practice in an industrial context.
  • An industrial application can be a development process and/or production process of an industrial company.
  • the industrial site is a production and/or development site at which a hydrogen drive for vehicles, preferably motor vehicles, is developed and/or produced.
  • the at least one industrial application can include the development and/or production of a hydrogen drive for vehicles, preferably motor vehicles.
  • Hydrogen powertrains may include hydrogen fuel cells and/or hydrogen internal combustion engines.
  • the hydrogen can only be used, for example, for testing a hydrogen drive as part of a development process, for the initial refueling of vehicles that have been produced and/or for refueling as part of test drives.
  • At least part of the industrial water produced and treated at the industrial site is used for the water electrolysis.
  • This offers the advantage that this also means that water is used in an environmentally friendly manner, which Water management relieved, so that less waste water and waste water get into the environment. This further improves the environmental friendliness of the site.
  • Industrial water can be understood, for example, as water contaminated by a production process.
  • Industrial water can be understood, for example, as more general forms of waste water, emulsions and/or waste water that occur at the industrial site, which are treated and/or can be treated by appropriate treatment processes, so that the treated water can be used in water electrolysis.
  • emulsions are used for cooling and chip removal when a tool is engaged, so that industrial water or dirty water is produced, which is contaminated with solid particles, e.g. As aluminum, is enriched.
  • solid particles e.g. As aluminum
  • all other forms of waste water are also conceivable, such as are conceivable in a wide variety of applications, for example cleaning systems, at an industrial site. This can also be understood to mean the use of rainwater, which can be collected at the industrial site.
  • groundwater present at the industrial site is used for the water electrolysis.
  • the use of groundwater relieves the water supply from external sources and reduces the costs for the use of fresh water from a public supply. This further improves the environmental friendliness of the site.
  • Groundwater can in particular include the use of well water, which can be drawn from local wells at the industrial site. Groundwater can also be treated for use in water electrolysis.
  • the treatment of the industrial water and/or the groundwater can include the following steps: cleaning the water in a vacuum evaporator system, reverse osmosis and full desalination and/or deionization using a full desalination system.
  • the method further comprises using oxygen produced by the water electrolysis in at least one industrial application at the industrial site, for example in welding applications.
  • oxygen is used to burn the fuel gas, such as methane, argon, propane or hydrogen.
  • the use of the produced or excess hydrogen as an energy source for heat and/or electricity generation at the industrial site includes the use of at least part of the produced hydrogen for environmentally friendly heat and/or electricity generation by a power plant with combined heat and power located at the industrial site -Coupling, CHP.
  • the power plant can preferably be designed as a combined heat and power plant.
  • the innovative combined heat and power plant offers very high flexibility in power generation and is used individually when there are fluctuations in the power grid. Power is preferably generated to cover the peak loads in the power grid.
  • Power plants with combined heat and power use the simultaneous generation of mechanical energy and usable heat.
  • Power plants using cogeneration can include gas turbines, internal combustion engines and fuel cell systems. The advantage of such systems is that they can save up to a third of the primary energy compared to the separate generation of electricity and heat. Such systems are therefore particularly environmentally friendly.
  • the method comprises mixing part of the hydrogen produced with methane and temporarily storing the resulting hydrogen-methane mixture in an intermediate fuel store, e.g. B. in a pressure-resistant cryogenic tank in the liquid state and supplying the temporarily stored hydrogen-methane mixture as fuel to the power plant with combined heat and power.
  • an intermediate fuel store e.g. B. in a pressure-resistant cryogenic tank in the liquid state
  • a hydrogen-methane mixture as fuel for the power plant at the industrial site also allows the use of power plants designed for methane as fuel.
  • a hydrogen content of 30% is not exceeded.
  • the hydrogen produced can be used directly as fuel.
  • an emergency hydrogen supply can be set up, e.g. B. can ensure a hydrogen supply in the event of a failure of a hydrogen supply by water electrolysis.
  • a supply by an external supplier can e.g. B. via the delivery of liquid hydrogen in tanks.
  • the method comprises a methanation of carbon dioxide generated as exhaust gas from the power plant with combined heat and power using the hydrogen produced at the industrial site.
  • the CO2 emissions into the environment generated by the power plant are thus at least partially reduced according to this embodiment variant in that the CO2 generated is converted to methane by means of methanation and the methane generated is then fed back to the power plant as fuel. This can make a further contribution to the decarbonization of the site.
  • the method can optionally include using the methane produced by the methanation for mixing with part of the hydrogen produced and/or intermediate storage of methane produced by the methanation in the intermediate fuel store.
  • the methanation process is known per se from the prior art and does not need to be described in more detail here.
  • systems and catalysts known from the prior art can be used for separating the carbon dioxide from the exhaust gas of the power plant and for methanizing the carbon dioxide.
  • the fuel can also be supplied to the power plant of the industrial site without intermediate storage of the fuel mixture in an intermediate fuel store.
  • both pure manufactured Hydrogen as well as hydrogen produced which is mixed with methane when supplied, are supplied to the power plant.
  • the methane used for mixing can be provided both from methanation and from an existing external supply of methane. Simultaneous procurement from both methane sources is also possible.
  • the methane that comes from the external feed is preferably biomethane (synonymous with bio natural gas).
  • Biomethane is methane that is not of fossil origin but was produced from biogenic substances and is a component of biogas. This can make a further contribution to the decarbonisation of the site.
  • a hydrogen content of 30% is preferably not exceeded.
  • the method can be designed such that methane can be supplied to the power plant, both from external sources and from methanation, without prior mixing with hydrogen produced, both in the embodiment variant with and without intermediate fuel storage. This offers the advantage that operation of the power plant can be ensured even if hydrogen production fails or there is insufficient hydrogen production at the site.
  • the method can also include feeding heat and/or electricity generated by the cogeneration power plant located at the industrial site and not required at the industrial site into a public heating and/or electricity grid.
  • heat contained in the waste gas of the power plant can be at least partially recovered, e.g. B. by means of a heat exchanger, and used at the industrial site. This can make a further contribution to the decarbonisation of the site.
  • utilization of the power plant with combined heat and power generation can be actively controlled to stabilize or to compensate for fluctuations in the demand of the public heating and/or electricity network.
  • public heating and/or electricity grids are increasingly subject to greater fluctuations in demand, resulting from fluctuations in the supply of renewable energies (wind, sun, biomass, etc.), whose share in electricity and heat generation is constantly increasing.
  • the generation of hydrogen from at least one renewable energy source according to the invention allows an advantageous decoupling of these supply fluctuations to be achieved since the hydrogen produced can be temporarily stored. If there is now an undersupply in the public electricity and/or heat network, the capacity utilization of the power plant can be increased in order to increase the electricity and/or heat fed into the public network. If there is an oversupply in the public grid, the utilization of the power plant can be reduced accordingly.
  • the power plant can contribute to the stabilization of a public electricity and/or heating network.
  • waste heat generated in the production of hydrogen by water electrolysis can be fed into a local heating network at the industrial site.
  • the waste heat can preferably be obtained by means of a first heat exchanger from the hydrogen produced and/or by means of a second heat exchanger from oxygen produced by the water electrolysis.
  • heat can also be extracted from the heat obtained by the water electrolysis via a heat pump, e.g. B. for high-temperature networks.
  • a heat pump e.g. B. for high-temperature networks.
  • a proton exchange membrane (PEM) electrolyzer can be used for the water electrolysis.
  • a PEM electrolyser offers the advantage that it generates a relatively high output pressure of the products hydrogen and oxygen (up to 50 bar), so that less energy is required for any subsequent compression processes.
  • the PEM electrolyser works between room temperature and 80 °C, so that no particularly temperature-resistant materials are required and it can still be used as a waste heat source.
  • the modular design of PEM electrolysers is particularly advantageous, so that simple expansions of a system are possible and a system can be set up piece by piece.
  • Another great advantage of the PEM electrolyser is the short start-up times (5 to 10 minutes) and the large partial load capability (5% to 100% of the possible output), which, in combination with a renewable energy source, such as e.g. B. a photovoltaic system, are particularly advantageous. Therefore, a PEM electrolyzer is particularly advantageous compared to a high-temperature electrolyzer or an alkaline electrolyzer.
  • a nitrogen supply facility and/or compressed air supply facility provided on the industrial site can be used in at least one industrial application at the industrial site and in addition to cleaning the proton exchange electrolyser, preferably cleaning its proton exchange membrane , be used.
  • an existing nitrogen supply device such as this z. B. is used to provide inert gas in welding processes, can also be used to clean the electrolyser. This saves costs and indirectly makes a further contribution to the decarbonization of the industrial site through the double use of a nitrogen and/or oxygen system.
  • compressed air from the compressed air supply device is used additionally or exclusively for controlling the PEM electrolyzer. Advantages arise according to the above embodiment.
  • Compressed air is required to regulate the pneumatic control valves of the PEM electrolyser.
  • the control valves are used on both the water and the gas side. The advantage here is that the infrastructure already exists and can continue to be used in the electrolysis process.
  • a cooling water circuit provided at the industrial site can be used in at least one industrial application at the industrial site and additionally used to cool the hydrogen and/or oxygen produced by the water electrolysis.
  • a cooling circuit can advantageously be used twice at the industrial site and thus indirectly make a further contribution to the decarbonization of the industrial site.
  • the electricity required for the water electrolysis is generated from at least one renewable energy source at the industrial site.
  • this electricity is generated by means of a photovoltaic system and/or wind power plant arranged at the site and is at least partially temporarily stored in a store for electrical energy.
  • other regenerative energy sources e.g. biomass, geothermal energy, etc.
  • the electricity required for the water electrolysis can also be obtained from a public electricity network if required.
  • a water electrolysis fed by it can also be carried out when an intermediate power storage device is discharged or not enough electricity can be produced locally.
  • figure 1 shows a schematic process sketch for the production of hydrogen at the industrial site by water electrolysis and a use of the hydrogen produced in at least one industrial application and for heat and power generation.
  • the industrial site 100 is merely an example of a production and development site at which hydrogen drive systems for motor vehicles are developed and produced.
  • the industrial site is indicated here schematically by the area surrounded by reference number 100, within which, in addition to industrial processes 30, such as the development 30a and production 30b of a hydrogen drive, hydrogen is also produced and used locally, which is explained below.
  • water electrolysis describes the splitting of water (H 2 O) into the components hydrogen (H 2 ) and oxygen (O 2 ) by supplying electricity, two parts of the hydrogen product and one part of the oxygen product being produced.
  • the corresponding reaction equation is as follows: 2 *H2O ⁇ 2 *H2+ O2
  • a photovoltaic system 7 arranged at the industrial site generates electricity 3 from solar energy at the industrial site.
  • This stream 3 is used for water electrolysis 11.
  • the regeneratively generated electricity 3 can be temporarily stored in an electrical energy store 8 or fed directly to the electrolyser of the water electrolysis 11 .
  • the electrolyzer is a PEM electrolyzer 11.
  • electricity 3 from the public power grid 6b can also be fed to the PEM electrolyzer 11.
  • the PEM electrolyzer 11 is provided with compressed air 16, nitrogen 17 and water 12.
  • the water 12 is at least partly industrial water and/or groundwater that occurs at the industrial site and that is appropriately prepared beforehand for use in the water electrolysis. This is below in connection with figure 2 described in more detail.
  • the compressed air 16 is used to control the PEM electrolyzer 11 and the nitrogen 17 to clean the PEM electrolyzer 11.
  • the membranes of the PEM electrolyzer can be cleaned with the nitrogen 17 11 to be cleaned.
  • hydrogen 1 and oxygen 2 can be produced by splitting the water molecule.
  • Heat 4 is extracted from the PEM electrolyzer 11 and the hydrogen 1 produced via a first heat exchanger 15a and from the oxygen 2 produced via a second heat exchanger 15b. In figure 1 this is shown in a simplified way. The heat 4 is withdrawn from the hydrogen 1 and the oxygen 2 in a drying process.
  • An exemplary realization (only partly in figure 1 shown) provides that the hydrogen produced coming from the electrolyzer runs through a hydrogen separator (not shown) in which water is separated from the moist hydrogen.
  • heat is removed from the separated hydrogen, which still contains residual moisture, by means of the first heat exchanger 15a.
  • the cooled hydrogen then enters a hydrogen dryer (not shown), which removes any residual moisture from the hydrogen. From there, a resulting stream of water returns to the hydrogen separator.
  • the dried hydrogen from the hydrogen dryer is then compressed in the next step, and the compressor can have any number of compression stages.
  • the work introduced into the hydrogen and the associated heating of the hydrogen is withdrawn again by means of a cooling circuit before the hydrogen is stored in the hydrogen storage device 13 .
  • the cooling circuit will be discussed again in a later section.
  • An analogous process chain optionally results for the oxygen produced, with the second heat exchanger 15b being used in order to extract heat 4 from the oxygen, and no compressor being used before the oxygen 2 is stored in suitable oxygen reservoirs (not shown).
  • Both the water from the hydrogen separator and the oxygen from the oxygen separator are fed into separate hydrogen or oxygen discharge tanks, from which moist hydrogen or moist oxygen can escape and the resulting water can then optionally be returned to the water electrolysis can be supplied.
  • the water can preferably be deionized before it is fed to the water electrolysis.
  • the heat 4 obtained from the PEM electrolyzer 11, the hydrogen 1 and the oxygen 2 is made available to a local heating network 5a.
  • the oxygen 2 After the oxygen 2 has been dried and cooled, it is stored and consumed in at least one industrial application 31, e.g. B. in welding processes.
  • the hydrogen 1 is compressed after drying and fed to a hydrogen storage device 13, e.g. B. a pressure-resistant cryogenic storage.
  • a hydrogen storage device 13 e.g. B. a pressure-resistant cryogenic storage.
  • the heat introduced back into the hydrogen in the compression process is also withdrawn from the hydrogen by the heat exchanger 15a before it reaches the hydrogen storage device 13 .
  • Hydrogen 1 can be made available for industrial use 30 from the hydrogen storage device 13 .
  • the industrial application in the present exemplary embodiment includes both the production of a hydrogen drive 30a and the development of a hydrogen drive 30b.
  • the hydrogen can only be used, for example, for testing a hydrogen drive as part of a development process, for the initial refueling of vehicles that have been produced and/or for refueling as part of test drives.
  • the produced and stored hydrogen 1 is also used as an energy source for heat and power generation 20 at the industrial site 100 .
  • the hydrogen 1 is removed from the hydrogen store 13 and fed to a fuel mixer 21 .
  • methane 26a, 26b also enters the fuel mixer 21.
  • the methane 26a, 26b can be obtained from an external source as methane 26b, preferably bio-methane, and/or as methane 26a from a previous methanation 25.
  • the fuel 27 produced in this way is fed into a fuel store 22 as a hydrogen-methane mixture and temporarily stored there.
  • the fuel 27 can be fed from the fuel store 22 for combustion to a power plant with combined heat and power generation 23, which is also located on site, preferably designed as a combined heat and power plant.
  • the fuel 27 can also be fed directly to the power plant 23 as pure hydrogen 1 without an intermediate store.
  • pure methane 26a, 26b can be fed in without mixing with hydrogen 1.
  • the power plant 23 generates electricity 3 and heat 4 as well as exhaust gases.
  • the carbon dioxide in the exhaust gas 24 is fed to a methanation 25, in which the carbon dioxide in the exhaust gas 24 and the hydrogen 1 produced react to form methane 26a.
  • a methanation process or a methanation plant known per se from the prior art can be used for this purpose.
  • the electricity 3 generated from the power plant 23 is fed into a local power grid 6a and/or into the public power grid 6b to cover peak loads.
  • the heat 4 generated from the power plant 23 is made available to the local heating network 5a. If the local heating network 5a does not have a corresponding requirement, the heat 4 can also be fed into a public heating network 5b via a heat flow 28 .
  • figure 2 shows a simplified process sketch of a water treatment.
  • a vacuum evaporator system 42 For the treatment of industrial water 41, this is fed to a vacuum evaporator system 42, in which a first treatment of the industrial water 41 takes place. Solids are removed from the industrial water as separated substances 47 .
  • the now partially treated industrial water 46 and/or groundwater 43 which is preferably obtained from local wells, is filtered in a filter system 44. Subsequent deionization or desalination 45 of the filtered water is optionally possible and increases the service life of the electrolysis membrane.
  • the filtered water is the PEM electrolyzer 11 as water 12 from figure 1 fed.
  • water can only be obtained from groundwater 23 or industrial water 41 .
  • Deionization or desalination 45 is also optionally possible in this exemplary embodiment.
  • the illustrated exemplary embodiment an advantageous decarbonization and/or reduction of the CO2 emissions of the industrial site is made possible with the illustrated exemplary embodiment.
  • the so-called green hydrogen produced on site can at least partially cover the hydrogen requirement in the context of development and production processes and, on the other hand, the hydrogen can be used at the same time as an energy source for generating electricity and heat on site.
  • the exemplary embodiment shown is characterized in that the individual process steps are optimized with regard to the most effective possible decarbonization of the site, e.g. B. through heat recovery processes following the water electrolysis or through a further reduction of CO2 emissions through methanation etc.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Dekarbonisierung eines Industriestandorts. Das Verfahren umfasst die Herstellung (10) von Wasserstoff (1) am Industriestandort (100) durch Wasserelektrolyse (11), wobei für die Wasserelektrolyse (11) benötigter Strom (3) zumindest teilweise am Industriestandort (100) aus mindestens einer erneuerbaren Energiequelle erzeugt wird; und das Verwenden des hergestellten Wasserstoffs (1) in mindestens einer industriellen Anwendung (30) am Industriestandort (100) und/oder als Energiequelle zur Wärme- und/oder Stromerzeugung (20) am Industriestandort (100).

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Dekarbonisierung eines Industriestandorts.
  • Durch den Ausstoß klimaschädlicher Treibhausgase, wie beispielsweise CO2, von Industriestandorten schreitet die Erderwärmung fort. Daher wird zunehmend angestrebt, industrielle Prozesse zu optimieren, um einen Beitrag zum Klima- und Umweltschutz zu leisten und nachhaltiger zu wirtschaften.
  • Aus der Praxis sind hierfür bereits Ansätze bekannt, bei denen beispielsweise ein Teil des lokalen Strombedarfs eines Industriestandorts aus erneuerbar erzeugter Energie gedeckt wird, z. B. indem freie und sonst ungenutzte Flächen wie Dächer oder Fassaden mit Photovoltaikanlagen bestückt werden. Die direkte Nutzung von Strom aus erneuerbaren Energiequellen ist jedoch oftmals allein nicht ausreichend, um die CO2-Bilanz eines Industriestandorts im gewünschten Maße zu reduzieren.
  • Es ist somit eine Aufgabe der Erfindung, einen verbesserten Ansatz zur Dekarbonisierung eines Industriestandorts bereitzustellen, mit dem Nachteile herkömmlicher Ansätze vermieden werden können.
  • Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen und der Beschreibung angegeben.
  • Gemäß einem allgemeinen Gesichtspunkt der Erfindung wird ein Verfahren zur Dekarbonisierung und/oder zur Reduzierung der CO2-Emissionen eines Industriestandorts bereitgestellt. Hierbei umfasst das Verfahren die Herstellung von Wasserstoff am Industriestandort durch Wasserelektrolyse, wobei für die Wasserelektrolyse benötigter Strom zumindest teilweise am Industriestandort aus mindestens einer erneuerbaren Energiequelle erzeugt wird. Ferner umfasst das Verfahren das Verwenden des hergestellten Wasserstoffs in mindestens einer industriellen Anwendung am Industriestandort und/oder als Energiequelle zur Wärme- und/oder Stromerzeugung am Industriestandort.
  • Erfindungsgemäß wird Wasserstoff am Industriestandort sowohl klimafreundlich hergestellt als auch verbraucht. Da Wasserstoff ein vielfältig einsetzbarer Energieträger ist, kann hierdurch ein besonders vorteilhafter Beitrag zur Dekarbonisierung des Industriestandorts geleistet werden. Beispielsweise kann eine CO2-Emissionen verursachende externe Anlieferung des für Industrieprozesse benötigten Wasserstoffs vermieden oder zumindest reduziert werden. Alternativ oder zusätzlich kann der produzierte Wasserstoff als klimafreundliche Energiequelle zur Wärme- und/oder Stromerzeugung am Standort genutzt werden, so dass die CO2-Bilanz des Standorts weiter verbessert werden kann.
  • Unter dem Begriff Dekarbonisierung wird in diesem Zusammenhang verstanden, dass eine Umstellung der Wirtschaftsweise des Industriestandorts in Richtung eines niedrigeren Umsatzes von Kohlenstoff erfolgt. Hierzu kann sowohl unmittelbar als auch mittelbar vermiedener Kohlenstoff, indem z. B. Lieferverkehr reduziert wird, zählen.
  • Der Industriestandort kann ein Produktions- und/oder Entwicklungsstandort eines Unternehmens sein. Unter einer industriellen Anwendung kann jedwede Form von industriellen Prozessen und Verfahren verstanden werden, die in einem industriellen Kontext Praxis sind. Eine industrielle Anwendung kann ein Entwicklungsprozess und/oder oder Produktionsprozess eines Industrieunternehmens sein.
  • In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist der Industriestandort ein Produktions- und/oder Entwicklungsstandort, an dem ein Wasserstoffantrieb für Fahrzeuge, vorzugsweise Kraftfahrzeuge, entwickelt und/oder produziert wird. Die mindestens eine industrielle Anwendung kann die Entwicklung und/oder Produktion eines Wasserstoffantriebs für Fahrzeuge, vorzugsweise Kraftfahrzeuge, umfassen. Wasserstoffantriebe können Wasserstoffbrennstoffzellen und/oder Wasserstoffverbrennungsmotoren umfassen.
  • Der Wasserstoff kann lediglich beispielhaft zum Testen eines Wasserstoffantriebs im Rahmen eines Entwicklungsprozesses, zur Erstbetankung von produzierten Fahrzeugen und/oder für die Betankung im Rahmen von Testfahrten verwendet werden.
  • Dies bietet den Vorteil, dass für die Entwicklung und/oder Produktion eines Wasserstoffantriebs benötigter Wasserstoff klimafreundlich lokal hergestellt wird. Ein Bezug von extern hergestelltem Wasserstoff, der angeliefert werden muss, kann vorteilhaft vermieden werden. Wird der klimafreundlich lokal hergestellte Wasserstoff darüber hinaus als Energiequelle zur Wärme- und/oder Stromerzeugung am Industriestandort genutzt, können die CO2-Bilanz und die Dekarbonisierung des Industriestandorts noch weiter verbessert werden.
  • In einer weiteren Ausführungsform wird für die Wasserelektrolyse zumindest teilweise am Industriestandort anfallendes und aufbereitetes Industriewasser verwendet. Dies bietet den Vorteil, dass hierdurch auch ein umweltschonender Umgang mit Wasser erfolgt, der die lokale Wasserwirtschaft entlastet, sodass weniger Schmutz- und Abwasser in die Umwelt gelangen. Die Umweltfreundlichkeit des Standorts wird dadurch weiter verbessert.
  • Unter Industriewasser kann beispielsweise durch einen Produktionsprozess verunreinigtes Wasser verstanden werden. Unter Industriewasser können beispielsweise allgemeiner Formen von Abwasser, Emulsionen und/oder Schmutzwasser verstanden werden, die am Industriestandort anfallen, welche durch zweckmäßige Aufbereitungsprozesse aufbereitet werden und/oder aufbereitbar sind, so dass das aufbereitete Wasser in der Wasserelektrolyse verwendet werden kann.
  • In Produktionsprozessen werden bei beispielsweise spanenden Verfahren Emulsionen zur Kühlung und zum Spanabtransport bei einem Werkzeugeingriff genutzt, sodass hieraus Industriewasser bzw. Schmutzwasser entsteht, welches mit Feststoffpartikeln, z. B. Aluminium, angereichert ist. Es sind aber auch alle anderen Formen von Abwasser denkbar, wie sie in den verschiedensten Anwendungen, beispielweise Reinigungen von Anlagen, an einem Industriestandort denkbar sind. Auch das Nutzen von Regenwasser, welches am Industriestandort gesammelt werden kann, kann hierunter verstanden werden.
  • In einer weiteren Ausführungsform wird für die Wasserelektrolyse am Industriestandort vorhandenes Grundwasser verwendet. Das Nutzen des Grundwassers entlastet unter anderem die Wasserversorgung aus externen Quellen und senkt die Kosten für die Nutzung von Frischwasser aus einer öffentlichen Versorgung. Die Umweltfreundlichkeit des Standorts wird dadurch weiter verbessert. Grundwasser kann insbesondere die Nutzung von Brunnenwasser umfassen, welches am Industriestandort aus lokalen Brunnen geschöpft werden kann. Das Grundwasser kann ebenfalls für die Verwendung in der Wasserelektrolyse aufbereitet werden.
  • Die Aufbereitung des Industriewassers und/oder des Grundwassers kann folgende Schritte umfassen: eine Reinigung des Wassers in einer Vakuumverdampferanlage, eine Umkehrosmose und eine Vollentsalzung und/oder De-ionisierung mittels einer Vollentsalzungsanlage.
  • In einer weiteren Ausführungsform umfasst das Verfahren ferner das Verwenden von durch die Wasserelektrolyse hergestelltem Sauerstoff in mindestens einer industriellen Anwendung am Industriestandort, beispielsweise in Schweiß-Anwendungen.
  • Dies hat den Vorteil, dass Synergieeffekte genutzt werden können, indem Sauerstoff, welcher für eine industrielle Anwendung benötigt wird, vor Ort hergestellt wird und damit gleichzeitig auf eine externe Zulieferung von Wasserstoff verzichtet oder eine externe Zulieferung zumindest reduziert werden kann, die mittelbar auch Verursacher für einen Kohlenstoffdioxid-Ausstoß sind. Hierdurch kann ein weiterer Beitrag zur Dekarbonisierung des Standorts geleistet werden.
  • Für Schweiß-Anwendungen, wie z. B. das Autogenschweißen, wird Sauerstoff zur Verbrennung des Brenngases, wie beispielweise Methan, Argon, Propan oder Wasserstoff, genutzt.
  • In einer weiteren Ausführungsform umfasst das Verwenden des hergestellten bzw. überschüssigen Wasserstoffs als Energiequelle zur Wärme- und/oder Stromerzeugung am Industriestandort die Nutzung zumindest eines Teils des hergestellten Wasserstoffs zur umweltfreundlichen Wärme- und/oder Stromerzeugung durch ein am Industriestandort angeordnetes Kraftwerk mit Kraft-Wärme-Kopplung, KWK. Das Kraftwerk kann vorzugsweise als Blockheizkraftwerk ausgeführt sein. Die innovative Kraft-Wärme-Kopplung-Anlage bietet sehr hohe Flexibilität bei der Stromerzeugung und wird individuell bei der Schwankungen im Stromnetz eingesetzt. Vorzugsweise erfolgt eine Stromerzeugung zur Abdeckung der Spitzenlasten im Stromnetz.
  • Dies hat den Vorteil, dass die Wärme- und/oder Stromerzeugung lokal am Industriestandort nachhaltig durch lokal aus mindestens einer erneuerbaren Energiequelle erzeugten Wasserstoff erfolgt. Hierdurch kann ein weiterer Beitrag zur Dekarbonisierung des Standorts geleistet werden. Wasserstoff lässt sich in kompakter Form in Speichertanks speichern und dem Kraftwerk bedarfsgerecht zuführen.
  • Kraftwerke mit Kraft-Wärme-Kopplung nutzen die gleichzeitige Gewinnung von mechanischer Energie und nutzbarer Wärme. Kraftwerke mit KWK können Gasturbinen, Verbrennungsmotoren und Brennstoffzellenanlagen umfassen. Der Vorteil solcher Anlagen ist, dass diese eine Brennstoffeinsparung von bis zu einem Drittel der Primärenergie im Vergleich zu einer getrennten Erzeugung von Strom und Wärme aufweisen können. Damit sind solche Anlagen besonders umweltfreundlich.
  • In einer weiteren Ausführungsvariante der vorgenannten Ausführungsform umfasst das Verfahren ein Vermischen eines Teils des hergestellten Wasserstoffs mit Methan und Zwischenspeichern des resultierenden Wasserstoff-Methan-Gemisches in einem Brennstoff-Zwischenspeicher, z. B. in einem druckfesten Kryotank im flüssigen Aggregatszustand und das Zuführen des zwischengespeicherten Wasserstoff-Methan-Gemisches als Brennstoff zum Kraftwerk mit Kraft-Wärme-Kopplung.
  • Die Verwendung eines Wasserstoff-Methan-Gemisches als Brennstoff für das Kraftwerk am Industriestandort ermöglicht auch die Verwendung von Kraftwerken, die für Methan als Brennstoff ausgelegt sind. Vorteilhafterweise wird bei einem Vermischen eines Teils des hergestellten Wasserstoffs mit Methan ein Wasserstoffanteil von 30 % nicht überschritten. Alternativ kann der erzeugte Wasserstoff direkt als Brennstoff verwendet werden.
  • An dieser Stelle ist anzumerken, dass eine Notfallwasserstoffversorgung eingerichtet sein kann, die z. B. im Falle eines Ausfalls einer Wasserstoffversorgung durch Wasserelektrolyse eine Wasserstoffversorgung gewährleisten kann. Eine Versorgung durch einen externen Lieferanten kann z. B. über die Lieferung von Flüssigwasserstoff in Tanks erfolgen.
  • In einer weiteren Ausführungsvariante umfasst das Verfahren eine Methanisierung von als Abgas von dem Kraftwerk mit Kraft-Wärme-Kopplung erzeugtem Kohlenstoffdioxid unter Verwendung von dem am Industriestandort hergestellten Wasserstoff. Die vom Kraftwerk erzeugten CO2-Emissionen in die Umwelt werden somit gemäß dieser Ausführungsvariante zumindest zum Teil reduziert, indem das erzeugte CO2 mittels Methanisierung zu Methan umgewandelt wird und anschließend das erzeugte Methan wieder dem Kraftwerk als Brennstoff zugeführt wird. Hierdurch kann ein weiterer Beitrag zur Dekarbonisierung des Standorts geleistet werden.
  • Das Verfahren kann hierbei optional das Verwenden des durch die Methanisierung hergestellten Methans für das Vermischen mit einem Teil des hergestellten Wasserstoffs und/oder Zwischenspeichern von durch die Methanisierung erzeugtem Methan in dem Brennstoff-Zwischenspeicher umfassen. Das Verfahren der Methanisierung ist an sich aus dem Stand der Technik bekannt und muss hier nicht näher beschrieben werden. Im Rahmen des vorliegenden Verfahrens können zum Abscheiden des Kohlenstoffdioxids aus dem Abgas des Kraftwerks und zur Methanisierung des Kohlenstoffdioxids aus dem Stand der Technik bekannte Anlagen und Katalysatoren verwendet werden.
  • Gemäß einer alternativen Ausführungsform kann eine Zuführung des Brennstoffs zum Kraftwerk des Industriestandortes auch ohne eine Zwischenspeicherung des Brennstoffgemisches in einem Brennstoff-Zwischenspeicher erfolgen. Hierfür kann sowohl reiner hergestellter Wasserstoff als auch hergestellter Wasserstoff, welcher beim Zuführen mit Methan vermischt wird, dem Kraftwerk zugeführt werden. Das zum Vermischen genutzte Methan kann sowohl aus der Methanisierung als auch aus einer bestehenden externen Zuführung von Methan bereitgestellt werden. Auch ein gleichzeitiger Bezug aus beiden Methanquellen kann erfolgen. Das Methan, welches aus der externen Zuführung entstammt, ist vorzugsweise Biomethan (synonym Bioerdgas). Als Biomethan wird Methan bezeichnet, das nicht fossilen Ursprungs ist, sondern aus biogenen Stoffen erzeugt wurde und Bestandteil von Biogas ist. Hierdurch kann ein weiterer Beitrag zur Dekarbonisierung des Standorts geleistet werden. Bei einem Vermischen von hergestelltem Wasserstoff und Methan wird vorzugsweise ein Wasserstoffanteil von 30 % nicht überschritten.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt kann das Verfahren ausgeführt sein, dass sowohl bei der Ausführungsvariante mit als auch ohne Brennstoff-Zwischenspeicher eine Zufuhr von Methan zum Kraftwerk, sowohl aus externem Bezug als auch aus der Methanisierung, ohne eine vorherige Vermischung mit hergestelltem Wasserstoff möglich ist. Dies bietet den Vorteil, dass auch bei Ausfall einer Wasserstoffherstellung oder bei nicht ausreichender Wasserstoffherstellung am Standort ein Betrieb des Kraftwerks sichergestellt werden kann.
  • Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung kann das Verfahren ferner das Einspeisen von durch das am Industriestandort angeordnete Kraftwerk mit Kraft-Wärme-Kopplung erzeugter und am Industriestandort nicht benötigter Wärme und/oder Strom in ein öffentliches Wärme- und/oder Stromnetz umfassen.
  • Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung kann Wärme, die im Abgas des Kraftwerks enthalten ist, zumindest zum Teil rückgewonnen werden, z. B. mittels eines Wärmetauschers, und am Industriestandort genutzt werden. Hierdurch kann ein weiterer Beitrag zur Dekarbonisierung des Standorts geleistet werden.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung kann eine Auslastung des Kraftwerks mit Kraft-Wärme-Kopplung zur Stabilisierung oder zum Ausgleich von Bedarfsschwankungen des öffentlichen Wärme- und/oder Stromnetzes aktiv gesteuert werden. Bekanntermaßen sind öffentliche Wärme- und/oder Stromnetze zunehmend größeren Bedarfsschwankungen ausgesetzt, resultierend aus den Angebotsschwankungen bei erneuerbaren Energien (Wind, Sonne, Biomasse etc.), deren Anteil an der Strom- und Wärmeerzeugung stetig zunimmt. Durch die erfindungsgemäße Erzeugung von Wasserstoff aus mindestens einer erneuerbaren Energiequelle kann eine vorteilhafte Entkopplung von diesen Angebotsschwankungen erzielt werden, da der erzeugte Wasserstoff zwischengespeichert werden kann. Wenn es nun im öffentlichen Strom- und/oder Wärmenetz ein Unterangebot herrscht, kann die Auslastung des Kraftwerks hochgefahren werden, um den/die in das öffentliche Netz eingespeiste(n) Strom und/oder Wärme zu erhöhen. Bei einem Überangebot im öffentlichen Netz kann die Auslastung des Kraftwerks entsprechend reduziert werden.
  • Entsprechend kann das Kraftwerk zur Stabilisierung eines öffentlichen Strom- und/oder Wärmenetzes beitragen.
  • Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung kann eine bei der Herstellung von Wasserstoff durch Wasserelektrolyse erzeugte Abwärme in ein Nahwärmenetz am Industriestandort eingespeist werden. Die Abwärme kann vorzugsweise mittels eines ersten Wärmetauschers aus dem hergestellten Wasserstoff und/oder mittels eines zweiten Wärmetauschers aus einem durch die Wasserelektrolyse hergestellten Sauerstoff gewonnen werden.
  • Dies bietet den Vorteil, dass die Abwärme, die im Prozess der Wasserelektrolyse entsteht, nicht dissipiert, sondern auf vorteilhafte Weise einem Nahwärmenetz zugeführt werden kann.
  • Vorzugsweise kann ferner eine Wärmeauskopplung aus der durch die Wasserelektrolyse gewonnenen Wärme über eine Wärmepumpe, z. B. für Hochtemperaturnetze, erfolgen.
  • Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung kann für die Wasserelektrolyse ein Protonen-Austausch (engl. Proton Exchange Membrane, PEM)-Elektrolyseur verwendet werden.
  • Ein PEM-Elektrolyseur bietet den Vorteil, dass dieser einen relativ hohen Ausgangsdruck der Produkte Wasserstoff und Sauerstoff erzeugt (bis zu 50 bar), sodass weniger Energie für etwaige folgende Verdichtungsprozesse benötigt wird. Darüber hinaus arbeitet der PEM-Elektrolyseur zwischen Raumtemperatur und 80 °C, sodass keine besonders temperaturbeständigen Materialien benötigt werden und dieser dennoch als Abwärmequelle genutzt werden kann. Besonders vorteilhaft ist die modulare Bauweise von PEM Elektrolyseuren, sodass einfache Erweiterungen eines Systems möglich sind und damit ein Aufbau einer Anlage Stück für Stück erfolgen kann. Ein großer Vorteil des PEM-Elektrolyseurs sind ferner die kurzen Anfahrzeiten (5 bis 10 Minuten) und die große Teillastfähigkeit (5 % bis 100 % der möglichen Leistung), die in Kombination mit einer erneuerbaren Energiequelle, wie z. B. einer Photovoltaikanlage, besonders vorteilhaft sind. Daher ist ein PEM-Elektrolyseur besonders vorteilhaft verglichen mit einem Hochtemperatur-Elektrolyseur oder einem alkalischen Elektrolyseur.
  • Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung kann eine am Industriestandort vorgesehene Stickstoff-Versorgungseinrichtung und/oder Druckluft-Versorgungseinrichtung in mindestens einer industriellen Anwendung am Industriestandort verwendet werden und zusätzlich zur Reinigung des Protonen-Austausch-Elektrolyseurs, vorzugsweise zur Reinigung von dessen Protonen-Austausch-Membran, verwendet werden.
  • Auf vorteilhafte Weise kann eine vorhandene Stickstoff-Versorgungseinrichtung, wie diese z. B. zur Bereitstellung von Inertgas bei Schweißprozessen genutzt wird, auch für eine Reinigung des Elektrolyseurs eingesetzt werden. Dies spart Kosten und leistet durch die doppelte Nutzung einer Stickstoff- und/oder Sauerstoff-Anlage mittelbar einen weiteren Beitrag zur Dekarbonisierung des Industriestandortes.
  • In einem alternativen Ausführungsbeispiel wird Druckluft aus der Druckluft-Versorgungseinrichtung zusätzlich oder ausschließlich für eine Steuerung des PEM-Elektrolyseurs genutzt. Vorteile ergeben sich gemäß oben genannter Ausführung.
  • Druckluft ist für die Regelung von pneumatischen Regelventilen des PEM-Elektrolyseurs erforderlich. Die Regelventile werden sowohl wasser- als auch gasseitig eingesetzt. Der Vorteil ist dabei, dass die Infrastruktur bereits vorhanden ist und im Elektrolyseverfahren weiter genutzt werden kann.
  • Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung kann ein am Industriestandort vorgesehener Kühlwasserkreislauf in mindestens einer industriellen Anwendung am Industriestandort verwendet werden und zusätzlich zur Kühlung des durch die Wasserelektrolyse hergestellten Wasserstoffs und/oder Sauerstoffs verwendet werden. Vorteilhaft kann gemäß dieser Ausführungsform ein Kühlkreislauf am Industriestandort doppelt genutzt werden und somit mittelbar einen weiteren Beitrag zur Dekarbonisierung des Industriestandortes leisten.
  • Vorstehend wurde festgestellt, dass im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens der für die Wasserelektrolyse benötigte Strom aus mindestens einer erneuerbaren Energiequelle am Industriestandort erzeugt wird. In einer vorteilhaften Ausführungsform wird dieser Strom mittels einer am Standort angeordneten Photovoltaikanlage und/oder Windkraftanlage erzeugt und zumindest zum Teil in einem Speicher für elektrische Energie zwischengespeichert. Alternativ oder zusätzlich können andere regenerative Energiequellen (z. B. Biomasse, Geothermie etc.) zur Stromerzeugung genutzt werden.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung kann für die Wasserelektrolyse benötigter Strom bei Bedarf zusätzlich von einem öffentlichen Stromnetz bezogen werden. Dies bietet den Vorteil, dass eine davon gespeiste Wasserelektrolyse auch durchgeführt werden kann, wenn ein Stromzwischenspeicher entladen ist oder lokal nicht ausreichend Strom produziert werden kann.
  • Die zuvor beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen und Merkmale der Erfindung sind beliebig miteinander kombinierbar. Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden im Folgenden unter Bezug auf die beigefügten Figuren beschrieben. Es zeigen:
    • Figur 1
    eine schematische Prozessskizze zur Herstellung von Wasserstoff am Industriestandort durch Wasserelektrolyse und eine Verwendung des hergestellten Wasserstoffs in mindestens einer industriellen Anwendung und zur Wärme- und Stromerzeugung; und
    Figur 2
    eine schematische Prozessskizze einer Wasseraufbereitung.
  • Figur 1 zeigt eine schematische Prozessskizze zur Herstellung von Wasserstoff am Industriestandort durch Wasserelektrolyse und eine Verwendung des hergestellten Wasserstoffs in mindestens einer industriellen Anwendung und zur Wärme- und Stromerzeugung.
  • Bei dem Industriestandort 100 handelt es sich vorliegend lediglich beispielhaft um einen Produktions- und Entwicklungsstandort, an dem Wasserstoffantriebe für Kraftfahrzeuge entwickelt und produziert werden. Der Industriestandort ist hier schematisch durch die mit dem Bezugszeichen 100 umrandete Fläche gekennzeichnet, innerhalb derer neben industriellen Prozessen 30, wie der Entwicklung 30a und Produktion 30b eines Wasserstoffantriebs, ferner Wasserstoff lokal hergestellt und verwendet wird, was nachfolgend erläutert ist.
  • Innerhalb des Industriestandorts sind insbesondere die drei Bereiche Herstellung 10 von Wasserstoff 1 am Industriestandort 100 durch Wasserelektrolyse 11, Wärme- und Stromerzeugung 20 sowie die industrielle Anwendung 30 dargestellt.
  • Wasserelektrolyse beschreibt bekanntermaßen die Spaltung von Wasser (H2O) durch Stromzufuhr in die Bestandteile Wasserstoff (H2) und Sauerstoff (O2), wobei hierbei das Produkt Wasserstoff zu zwei Teilen und das Produkt Sauerstoff zu einem Teil erzeugt wird. Die dazugehörige Reaktionsgleichung lautet wie folgt:

             2 * H2O → 2 * H2 + O2

  • Eine am Industriestandort angeordnete Photovoltaikanlage 7 erzeugt am Industriestandort Strom 3 aus Sonnenergie. Dieser Strom 3 wird für Wasserelektrolyse 11 verwendet. Der regenerativ erzeugte Strom 3 kann hierzu in einem elektrischen Energiespeicher 8 zwischengespeichert werden oder direkt dem Elektrolyseur der Wasserelektrolyse 11 zugeführt werden. Der Elektrolyseur ist ein PEM-Elektrolyseur 11. Alternativ kann auch Strom 3 aus dem öffentlichen Stromnetz 6b dem PEM-Elektrolyseur 11 zugeführt werden.
  • Zusätzlich zum Strom 3 werden dem PEM-Elektrolyseur 11 Druckluft 16, Stickstoff 17 und Wasser 12 bereitgestellt. Beim dem Wasser 12 handelt es sich zumindest zum Teil um am Industriestandort anfallendes Industriewasser und/oder Grundwasser, das zur Verwendung in der Wasserelektrolyse vorher entsprechend zweckmäßig aufbereitet wird. Dies ist nachfolgend in Zusammenhang mit Figur 2 näher beschrieben.
  • In diesem Ausführungsbeispiel wird die Druckluft 16 zur Steuerung des PEM-Elektrolyseurs 11 genutzt und der Stickstoff 17 zur Reinigung des PEM-Elektrolyseurs 11. Insbesondere, wenn der PEM-Elektrolyseur keinen Wasserstoff 1 produziert, können mit dem Stickstoff 17 die Membranen des PEM-Elektrolyseurs 11 gereinigt werden.
  • Durch eine Zufuhr des Wassers 12 und des Stroms 3 können durch Spaltung des Wassermoleküls Wasserstoff 1 und Sauerstoff 2 hergestellt werden.
  • Dem PEM-Elektrolyseur 11 und dem hierüber hergestellten Wasserstoff 1 werden über einen ersten Wärmetauscher 15a und dem hergestellten Sauerstoff 2 über einen zweiten Wärmetauscher 15b Wärme 4 entzogen. In Figur 1 ist dies vereinfacht dargestellt. Die Wärme 4 wird dem Wasserstoff 1 sowie dem Sauerstoff 2 in einem Trocknungsprozess entzogen.
  • Eine beispielhafte Realisierung (nur zum Teil in Figur 1 dargestellt) sieht hierbei vor, dass der hergestellte Wasserstoff aus dem Elektrolyseur kommend einen Wasserstoff-Abscheider (nicht dargestellt) durchläuft, in welchem Wasser aus dem feuchten Wasserstoff abgeschieden wird. In einem nächsten Schritt wird dem noch mit einer Restfeuchte beinhaltenden abgeschiedenen Wasserstoff mittels des ersten Wärmetauschers 15a Wärme entzogen. Der abgekühlte Wasserstoff gelangt danach in einen Wasserstoff-Trockner (nicht dargestellt), der nochmals vorhandene Restfeuchte aus dem Wasserstoff entzieht. Ein sich daraus ergebender Wasserstrom gelangt von dort nochmals in den Wasserstoff-Abscheider. Der getrocknete Wasserstoff aus dem Wasserstoff-Trockner wird im nächsten Schritt verdichtet, wobei der Verdichter eine beliebige Anzahl Verdichtungsstufen umfassen kann. Durch die im Verdichtungsprozess in den Wasserstoff eingebrachte Arbeit und eine damit einhergehende Erwärmung des Wasserstoffs wird im nächsten Schritt mittels eines Kühlkreislaufes wieder entzogen, bevor der Wasserstoff in dem Wasserstoffspeicher 13 gespeichert wird. Auf den Kühlkreislauf wird in einem späteren Abschnitt erneut eingegangen.
  • Eine analoge Prozesskette ergibt sich optional für den hergestellten Sauerstoff, wobei der zweite Wärmetauscher 15b eingesetzt wird, um dem Sauerstoff eine Wärme 4 zu entziehen, und kein Verdichter eingesetzt wird, bevor der Sauerstoff 2 in geeigneten Sauerstoffspeichern (nicht dargestellt) gespeichert wird.
  • Sowohl das Wasser aus dem Wasserstoff-Abscheider als auch der Sauerstoff aus dem Sauerstoff-Abscheider werden in separate Wasserstoff- bzw. Sauerstoff-Ablassbehälter geleitet, aus denen jeweils feuchter Wasserstoff bzw. feuchter Sauerstoff entweichen kann und das entstehende Wasser danach jeweils optional wieder der Wasserelektrolyse zugeführt werden kann. In einer Ausführungsvariante kann das Wasser vorzugsweise vor Zuführung zur Wasserelektrolyse de-ionisiert werden.
  • Die aus dem PEM-Elektrolyseur 11, dem Wasserstoff 1 und dem Sauerstoff 2 gewonnene Wärme 4 wird einem lokalen Wärmenetz 5a zur Verfügung gestellt.
  • Nachdem der Sauerstoff 2 getrocknet und gekühlt wurde, wird er gespeichert und in mindestens einer industriellen Anwendung 31 verbraucht, z. B. bei Schweißprozessen.
  • Der Wasserstoff 1 wird, wie vorstehend erwähnt, nach der Trocknung verdichtet und einem Wasserstoff-Speicher 13 zugeführt, z. B. einem druckfesten Kryospeicher. Auch die im Verdichtungsprozess wieder in den Wasserstoff eingeführte Wärme wird durch den Wärmetauscher 15a dem Wasserstoff entzogen, bevor dieser in den Wasserstoff-Speicher 13 gelangt.
  • Aus dem Wasserstoff-Speicher 13 kann Wasserstoff 1 für die industrielle Anwendung 30 zur Verfügung gestellt werden. Die industrielle Anwendung im vorliegenden Ausführungsbeispiel umfasst, wie vorstehend erwähnt, sowohl die Produktion eines Wasserstoffantriebs 30a als auch die Entwicklung eines Wasserstoffantriebs 30b. Der Wasserstoff kann hierbei lediglich beispielhaft zum Testen eines Wasserstoffantriebs im Rahmen eines Entwicklungsprozesses, zur Erstbetankung von produzierten Fahrzeugen und/oder für die Betankung im Rahmen von Testfahrten verwendet werden.
  • Der hergestellte und gespeicherte Wasserstoff 1 wird zusätzlich als Energiequelle zur Wärme- und Stromerzeugung 20 am Industriestandort 100 verwendet. Hierzu wird der Wasserstoff 1 aus dem Wasserstoffspeicher 13 entnommen und einem Brennstoffmischer 21 zugeführt. In den Brennstoffmischer 21 gelangt neben Wasserstoff 1 auch Methan 26a, 26b. Im dargestellten Ausführungsbeispiel kann das Methan 26a, 26b sowohl aus einer externen Quelle als Methan 26b, vorzugsweise Bio-Methan, und/oder als Methan 26a aus einer vorangegangenen Methanisierung 25 bezogen werden.
  • Der so erzeugte Brennstoff 27 wird als Wasserstoff-Methan-Gemisch in einen Brennstoffspeicher 22 geleitet und dort zwischengespeichert. Der Brennstoff 27 kann aus dem Brennstoffspeicher 22 zur Verbrennung einem Kraftwerk mit Kraft-Wärme-Kopplung 23 zugeführt werden, das sich ebenfalls am Standort befindet, vorzugsweise ausgeführt als Blockheizkraftwerk.
  • Alternativ und hier nicht dargestellt kann der Brennstoff 27 auch direkt ohne Zwischenspeicher als reiner Wasserstoff 1 dem Kraftwerk 23 zugeführt werden. Außerdem kann eine Zuführung von reinem Methan 26a, 26b ohne eine Vermischung mit Wasserstoff 1 erfolgen.
  • Das Kraftwerk 23 erzeugt Strom 3 und Wärme 4 sowie Abgase. Das Kohlenstoffdioxid des Abgases 24 wird einer Methanisierung 25 zugeführt, in welcher das Kohlenstoffdioxid des Abgases 24 sowie hergestellter Wasserstoff 1 zu Methan 26a reagieren. Hierzu kann ein an sich aus dem Stand der Technik bekannter Methanisierungsprozess bzw. eine Methanisierungsanlage verwendet werden.
  • Der erzeugte Strom 3 aus dem Kraftwerk 23 wird in ein lokales Stromnetz 6a eingespeist und/oder in das öffentliche Stromnetz 6b zur Deckung von Spitzenlasten. Die erzeugte Wärme 4 aus dem Kraftwerk 23 wird in diesem Ausführungsbeispiel dem lokalen Wärmenetz 5a zur Verfügung gestellt. Wenn das lokale Wärmenetz 5a keinen entsprechenden Bedarf hat, kann die Wärme 4 auch über einen Wärmestrom 28 in ein öffentliches Wärmenetz 5b eingespeist werden.
  • Figur 2 zeigt eine vereinfachte Prozessskizze einer Wasseraufbereitung.
  • Vorstehend wurde bereits festgestellt, dass für die Wasserelektrolyse zumindest zum Teil am Industriestandort anfallendes Industriewasser und/oder Grundwasser verwendet wird, das zur Verwendung in der Wasserelektrolyse vorher entsprechend zweckmäßig aufbereitet wird. Industriewasser ist Wasser, dass z. B. im Rahmen von Industrieprozesses anfällt und in der Regel verunreinigt ist.
  • Zur Aufbereitung von Industriewasser 41 wird dieses einer Vakuumverdampferanlage 42 zugeführt, in welcher eine erste Aufbereitung des Industriewassers 41 erfolgt. Feststoffe werden als abgeschiedene Stoffe 47 dem Industriewasser entnommen. Das nun teilweise aufbereitete Industriewasser 46 und/oder Grundwasser 43, welches vorzugsweise aus lokalen Brunnen gewonnen wird, wird in einer Filteranlage 44 filtriert. Eine anschließende De-ionisierung bzw. Entsalzung 45 des filtrierten Wassers ist optional möglich und erhöht die Lebensdauer der Elektrolysemembran. Das filtrierte Wasser wird als Wasser 12 dem PEM-Elektrolyseur 11 aus Figur 1 zugeführt.
  • Alternativ ist auch ausschließlich eine Wassergewinnung aus Grundwasser 23 oder Industriewasser 41 möglich. Auch in diesem Ausführungsbeispiel ist eine De-ionisierung bzw. Entsalzung 45 optional möglich.
  • Zusammengefasst wird mit dem dargestellten Ausführungsbeispiel eine vorteilhafte Dekarbonisierung und/oder Reduzierung der CO2-Emissionen des Industriestandorts ermöglicht. Einerseits kann mit dem vor Ort hergestellten sog. grünen Wasserstoff der Wasserstoffbedarf im Rahmen von Entwicklungs- und Produktionsprozessen zumindest zum Teil gedeckt werden und anderseits der Wasserstoff gleichzeitig als Energiequelle zur Strom- und Wärmeerzeugung am Standort eingesetzt werden. Ferner zeichnet sich das dargestellte Ausführungsbeispiel dadurch aus, dass die einzelnen Prozessschritte im Hinblick auf eine möglichst effektive Dekarbonisierung des Standorts optimiert sind, z. B. durch Wärmerückgewinnungsprozesse im Anschluss an die Wasserelektrolyse oder durch eine weitere Reduzierung der CO2-Emissionen durch Methanisierung etc.
  • Obwohl die Erfindung unter Bezugnahme auf bestimmte Ausführungsbeispiele beschrieben worden ist, ist es für einen Fachmann ersichtlich, dass verschiedene Änderungen ausgeführt werden können und Äquivalente als Ersatz verwendet werden können, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen. Folglich soll die Erfindung nicht auf die offenbarten Ausführungsbeispiele begrenzt sein, sondern soll alle Ausführungsbeispiele umfassen, die in den Bereich der beigefügten Patentansprüche fallen. Insbesondere beansprucht die Erfindung auch Schutz für den Gegenstand und die Merkmale der Unteransprüche unabhängig von den in Bezug genommenen Ansprüchen.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Wasserstoff
    2
    Sauerstoff
    3
    Strom
    4
    Wärme
    5a
    Lokales Wärmenetz
    5b
    Öffentliches Wärmenetz
    6a
    Lokales Stromnetz
    6b
    Öffentliches Stromnetz
    7
    Photovoltaikanlage
    8
    Elektrischer Energiespeicher
    10
    Herstellung von Wasserstoff am Industriestandort durch Wasserelektrolyse
    11
    Wasserelektrolyse, PEM-Elektrolyseur
    12
    Wasser
    13
    Wasserstoff-Speicher
    14
    Wasserstoff-Notfallversorgung
    15a
    Erster Wärmetauscher
    15b
    Zweiter Wärmetauscher
    16
    Druckluft
    17
    Stickstoff
    20
    Wärme und/oder Stromerzeugung
    21
    Brennstoffmischer
    22
    Brennstoffspeicher
    23
    Kraftwerk
    24
    Kohlenstoffdioxid des Abgases
    25
    Methanisierung
    26a, 26b
    Methan
    27
    Brennstoff
    28
    Wärmestrom in ein öffentliches Wärmenetz
    30
    Industrielle Anwendung
    30a
    Produktion eines Wasserstoffantriebs
    30b
    Entwicklung eines Wasserstoffantriebs
    31
    Industrielle Anwendung
    40
    Wasseraufbereitung
    41
    Industriewasser
    42
    Vakuumverdampferanlage
    43
    Grundwasser
    44
    Filtrierung
    45
    Entsalzung/De-ionisierung
    46
    (Teilweise) aufbereitetes Industriewasser
    47
    Abgeschiedene Stoffe
    100
    Industriestandort

Claims (15)

  1. Verfahren zur Dekarbonisierung eines Industriestandorts (100), umfassend die Schritte:
    Herstellung (10) von Wasserstoff (1) am Industriestandort (100) durch Wasserelektrolyse (11), wobei für die Wasserelektrolyse (11) benötigter Strom (3) zumindest teilweise am Industriestandort (100) aus mindestens einer erneuerbaren Energiequelle erzeugt wird; und
    Verwenden des hergestellten Wasserstoffs (1) in mindestens einer industriellen Anwendung (30) am Industriestandort (100) und/oder als Energiequelle zur Wärme- und/oder Stromerzeugung (20) am Industriestandort (100).
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei
    a) der Industriestandort (100) ein Produktions- und/oder Entwicklungsstandort ist, an dem ein Wasserstoffantrieb für Fahrzeuge, vorzugsweise Kraftfahrzeuge, entwickelt und/oder produziert wird, und/oder
    b) die mindestens eine industrielle Anwendung (30) die Entwicklung und/oder Produktion eines Wasserstoffantriebs (30a, 30b) für Fahrzeuge umfasst.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei für die Wasserelektrolyse (11) zumindest teilweise
    a) am Industriestandort (100) anfallendes und aufbereitetes Industriewasser (41), beispielsweise durch einen Produktionsprozess verunreinigtes und durch eine Vakuumverdampferanlage (42) aufbereitetes Wasser, und/oder
    b) am Industriestandort vorhandenes Grundwasser (43) verwendet wird.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend:
    Verwenden von durch die Wasserelektrolyse (11) hergestelltem Sauerstoff (2) in mindestens einer industriellen Anwendung (31) am Industriestandort (100), beispielsweise in Schweiß-Anwendungen.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verwenden des hergestellten Wasserstoffs (1) als Energiequelle zur Wärme- und/oder Stromerzeugung (20) am Industriestandort (100) umfasst:
    Nutzung eines Teils des hergestellten Wasserstoffs (1) zur Wärme- und/oder Stromerzeugung (20) durch ein am Industriestandort (100) angeordnetes Kraftwerk (23) mit Kraft-Wärme-Kopplung, KWK, das vorzugsweise als Blockheizkraftwerk ausgeführt ist.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, ferner umfassend:
    Vermischen eines Teils des hergestellten Wasserstoffs (1) mit Methan (26) und Zwischenspeichern des resultierenden Wasserstoff-Methan-Gemisches in einem Brennstoff-Zwischenspeicher (22); und
    Zuführen des zwischengespeicherten Wasserstoff-Methan-Gemisches als Brennstoff (27) zum Kraftwerk (23) mit Kraft-Wärme-Kopplung.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, ferner umfassend:
    eine Methanisierung (25) von als Abgas von dem Kraftwerk (23) mit Kraft-Wärme-Kopplung erzeugtem Kohlenstoffdioxid (24) unter Verwendung von dem am Industriestandort (100) hergestellten Wasserstoff (1); und
    Verwenden des durch die Methanisierung (25) hergestellten Methans (26) für das Vermischen mit einem Teil des hergestellten Wasserstoffs (1) und/oder Zwischenspeichern von durch die Methanisierung (25) erzeugtem Methan (26) in dem Brennstoff-Zwischenspeicher (22).
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, ferner umfassend das Einspeisen von durch das am Industriestandort angeordnete Kraftwerk (23) mit Kraft-Wärme-Kopplung erzeugter und am Industriestandort (100) nicht benötigter Wärme (4) und/oder Strom (3) in ein öffentliches Wärme- und/oder Stromnetz (5b, 6b).
  9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei eine Auslastung des Kraftwerks (23) mit Kraft-Wärme-Kopplung zur Stabilisierung oder zum Ausgleich von Bedarfsschwankungen des öffentlichen Wärme- und/oder Stromnetzes (5b, 6b) aktiv gesteuert wird.
  10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine bei der Herstellung von Wasserstoff (1) durch Wasserelektrolyse (11) erzeugte Abwärme in ein Nahwärmenetz (5a) am Industriestandort (100) eingespeist wird, wobei die Abwärme vorzugsweise mittels eines ersten Wärmetauschers (15a) aus dem hergestellten Wasserstoff (1) und/oder mittels eines zweiten Wärmetauschers (15b) aus einem durch die Wasserelektrolyse (11) hergestellten Sauerstoff (2) gewonnen wird.
  11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei für die Wasserelektrolyse (11) ein Protonen-Austausch (engl. Proton Exchange Membrane, PEM)- Elektrolyseur verwendet wird.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei eine am Industriestandort (100) vorgesehene Stickstoff-Versorgungseinrichtung (17) und/oder Druckluft-Versorgungseinrichtung (16) in mindestens einer industriellen Anwendung am Industriestandort (100) verwendet wird und zusätzlich zur Reinigung des Protonen-Austausch-Elektrolyseurs (11), vorzugsweise zur Reinigung von dessen Protonen-Austausch-Membran, verwendet wird.
  13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein am Industriestandort (100) vorgesehener Kühlwasserkreislauf in mindestens einer industriellen Anwendung am Industriestandort (100) verwendet wird und zusätzlich zur Kühlung des durch die Wasserelektrolyse (11) hergestellten Wasserstoffs (1) und/oder Sauerstoffs (2) verwendet wird.
  14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Strom (3), der zumindest teilweise am Industriestandort (100) aus mindestens einer erneuerbaren Energiequelle erzeugt wird, mittels einer am Standort angeordneten Photovoltaikanlage (7) und/oder Windkraftanlage erzeugt wird und zumindest zum Teil in einem Speicher für elektrische Energie (8) zwischengespeichert wird.
  15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei für die Wasserelektrolyse (11) benötigter Strom (3) bei Bedarf zusätzlich von einem öffentlichen Stromnetz (6b) bezogen wird.
EP21212257.6A 2021-01-08 2021-12-03 Verfahren zur dekarbonisierung eines industriestandorts Pending EP4026932A1 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102021100193.5A DE102021100193A1 (de) 2021-01-08 2021-01-08 Verfahren zur Dekarbonisierung eines Industriestandorts

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP4026932A1 true EP4026932A1 (de) 2022-07-13

Family

ID=79024562

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP21212257.6A Pending EP4026932A1 (de) 2021-01-08 2021-12-03 Verfahren zur dekarbonisierung eines industriestandorts

Country Status (2)

Country Link
EP (1) EP4026932A1 (de)
DE (1) DE102021100193A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4354699A1 (de) * 2022-10-04 2024-04-17 Ben-Tec GmbH Dezentrales energieversorgungssystem

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009018126A1 (de) * 2009-04-09 2010-10-14 Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg Energieversorgungssystem und Betriebsverfahren
WO2013029701A1 (de) * 2011-08-29 2013-03-07 Ostsee Maritime Gmbh Energieversorgungsanlage, insbesondere für den bereich der haustechnik
US20150089919A1 (en) * 2012-04-19 2015-04-02 Helmholtz-Zentrum Potsdam Deutsches GeoForschungs -Zentrum - GFZ Stiftung des Oeffentlichen Rechts System and method for ecologically generating and storing electricity

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012109284A1 (de) 2012-09-14 2014-03-20 Voestalpine Stahl Gmbh Verfahren zum Erzeugen von Stahl und Verfahren zum Speichern diskontinuierlich anfallender Energie
DE102015216037A1 (de) 2015-08-21 2017-02-23 Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg Verfahren zur Bereitstellung eines Synthesegases
DE102019202439A1 (de) 2019-02-22 2020-08-27 Siemens Aktiengesellschaft Vorrichtung, Energiesystem und Verfahren mit einem Elektrolyseur

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009018126A1 (de) * 2009-04-09 2010-10-14 Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg Energieversorgungssystem und Betriebsverfahren
WO2013029701A1 (de) * 2011-08-29 2013-03-07 Ostsee Maritime Gmbh Energieversorgungsanlage, insbesondere für den bereich der haustechnik
US20150089919A1 (en) * 2012-04-19 2015-04-02 Helmholtz-Zentrum Potsdam Deutsches GeoForschungs -Zentrum - GFZ Stiftung des Oeffentlichen Rechts System and method for ecologically generating and storing electricity

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4354699A1 (de) * 2022-10-04 2024-04-17 Ben-Tec GmbH Dezentrales energieversorgungssystem

Also Published As

Publication number Publication date
DE102021100193A1 (de) 2022-07-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69008090T2 (de) Verfahren und Einrichtung zur Verwendung und Wiedergewinnung von Kohlendioxid in einem Verbrennungsabgas.
DE4032993C1 (de)
DE69229839T2 (de) Methode zur Herstellung von Methanol unter Verwendung der Wärme eines Kernkraftwerkes
EP2100869B1 (de) Verfahren zur Herstellung von Methanol durch Verwertung von Kohlendioxid aus Abgasen fossil betriebener Energieerzeugungsanlagen
EP3710617B1 (de) Elektrochemische herstellung von kohlenstoffmonoxid und/oder synthesegas
DE102019216242A1 (de) Dampfturbinenanlage sowie Verfahren zum Betreiben einer solchen Dampfturbinenanlage
DE102015005940A1 (de) Verfahren zur verbesserten Integration regenerativer Energiequellen in das existierende Energiesystem durch Umwandlung elektrischer Energie in chemische Energie mit Zwischenspeicherung des verflüssigten CO, wodurch eine Reduzierung der CO2 Emission erziel
EP4026932A1 (de) Verfahren zur dekarbonisierung eines industriestandorts
DE102012013258A1 (de) Verfahren zum katalytischen Methanisieren und Methanisierungsanlage
DE102010034271A1 (de) Festoxid-Brennstoffzelle (Solid Oxide Fuel Cell, SOFC) sowie Verfahren zum Betreiben derselben
DE102004026226B4 (de) Luftfahrzeug mit integriertem elektrochemischen Versorgungssystem
WO2023156677A1 (de) Anordnung zur stabilisierung von elektrizitätsnetzen mit kaverne zur gasspeicherung
DE102015207478A1 (de) Verfahren zur Erzeugung elektrischer Energie mittels fluktuierender erneuerbarer Energiequellen
DE102022113827A1 (de) Hybridkraftwerk mit co2-abscheidung
EP4067533A1 (de) Verfahren und anlage zur elektrolytischen herstellung von flüssigwasserstoff
EP0898790B1 (de) Verfahren zum betreiben einer hochtemperatur-brennstoffzellenanlage und hochtemperatur-brennstoffzellenanlage
DE10207791B4 (de) Verfahren zur Nutzung der in einem Wärmekraftwerk zur Anpassung an Netzschwankungen vorgehaltenen Primärregelleistung
EP1600377B1 (de) Luftfahrzeug mit integriertem elektrochemischen Versorgungssystem
EP1189298A1 (de) Anlage und Verfahren zum Erzeugen elektrischer Energie
WO2024083410A2 (de) Verfahren zur erzeugung thermischer und/oder elektrischer energie
LU103015B1 (de) Anlage und Verfahren zur Erzeugung von grünem Harnstoff
LU103016B1 (de) Verfahren zur Herstellung von grünem Harnstoff
DE102022120903A1 (de) Strom- und Wärmeversorgung von Gebäuden und/oder industriellen Anlagen
DE102022105802A1 (de) Verfahren zum Herstellen eines Flüssigkraftstoffgemisches unter Verwendung eines Kohlenstoff-reduzierenden Prozesses
EP3722462A1 (de) Anlage und verfahren zum speichern elektrischer energie

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION HAS BEEN PUBLISHED

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20221215

RBV Designated contracting states (corrected)

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR