EP4573232A2 - Strom- und wärmeversorgung von gebäuden und/oder industriellen anlagen - Google Patents

Strom- und wärmeversorgung von gebäuden und/oder industriellen anlagen

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EP4573232A2
EP4573232A2 EP23761783.2A EP23761783A EP4573232A2 EP 4573232 A2 EP4573232 A2 EP 4573232A2 EP 23761783 A EP23761783 A EP 23761783A EP 4573232 A2 EP4573232 A2 EP 4573232A2
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EP
European Patent Office
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electricity
heat
methanol
building
electrolyzer
Prior art date
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Pending
Application number
EP23761783.2A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Wolfgang PFLUG
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Groschopp AG Drives and More
Original Assignee
Groschopp AG Drives and More
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Filing date
Publication date
Application filed by Groschopp AG Drives and More filed Critical Groschopp AG Drives and More
Publication of EP4573232A2 publication Critical patent/EP4573232A2/de
Pending legal-status Critical Current

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    • 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
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C29/00—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring
    • C07C29/15—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by reduction of oxides of carbon exclusively
    • C07C29/151—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by reduction of oxides of carbon exclusively with hydrogen or hydrogen-containing gases
    • C07C29/1516—Multisteps
    • C07C29/1518—Multisteps one step being the formation of initial mixture of carbon oxides and hydrogen for synthesis
    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M16/00—Structural combinations of different types of electrochemical generators
    • H01M16/003—Structural combinations of different types of electrochemical generators of fuel cells with other electrochemical devices, e.g. capacitors, electrolysers
    • 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
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/1016—Fuel cells with solid electrolytes characterised by the electrolyte material
    • H01M8/1018—Polymeric electrolyte materials
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S10/00—PV power plants; Combinations of PV energy systems with other systems for the generation of electric power
    • H02S10/20—Systems characterised by their energy storage means
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2250/00—Fuel cells for particular applications; Specific features of fuel cell system
    • H01M2250/10—Fuel cells in stationary systems, e.g. emergency power source in plant

Definitions

  • the invention relates to a method for supplying power and heat to at least one building and/or at least one industrial plant.
  • the invention further relates to a system for supplying electricity and heat to at least one building and/or at least one industrial system for carrying out the method mentioned.
  • Buildings intended for either commercial and/or private use , as well as industrial facilities, are regularly supplied with electricity and heat as required .
  • electricity and heat were mostly generated by burning fossil fuels.
  • electricity in particular is generated from renewable sources.
  • the renewable electricity can be generated centrally or decentrally via photovoltaic systems on the roof of the building and/or the industrial facility.
  • the electricity generated from renewable sources can also be used to provide heat for the building or industrial facility using heat pumps, although for economic reasons the temperature level of the heat is rather low.
  • storage devices for temporarily storing energy are essential.
  • such storage devices are quite expensive, particularly for storing large amounts of energy. This applies in particular to appropriately sized battery storage systems.
  • This object is achieved according to claim 1 by a method for supplying electricity and heat to at least one building and / or at least one industrial plant, - in which electricity is generated by means of sunlight via at least one photovoltaic system , - in which by means of the electricity generated in the photovoltaic system water is split into molecular hydrogen and oxygen in an electrolyzer, - in which methanol is produced in a synthesizer using the molecular hydrogen and carbon dioxide, - in which the methanol produced is temporarily stored in a methanol tank, - in which the temporarily stored methanol is stored in a Electricity and heat generator is oxidized with the release of electricity and heat and - in which the at least one building and / or the at least one industrial plant is supplied with electricity and heat generated in the electricity and heat generator .
  • Carbon dioxide is also supplied to the synthesizer in order to produce methanol (CH3OH) from the carbon dioxide and the molecular hydrogen, roughly according to the following system of equations: H2 + CO2 -> CO + H2O 2 H2 + CO -> CH3OH
  • the synthesis of the methanol in the synthesizer can take place in several process steps .
  • the carbon dioxide is catalytically converted into water and carbon monoxide using molecular hydrogen.
  • the carbon monoxide can in turn be catalytically converted into methanol with molecular hydrogen, which is also referred to as synthesis gas when a mixture of carbon monoxide and hydrogen is used . This is preferably done under increased pressure and increased temperature.
  • the methanol is then typically condensed so that the methanol can simply be temporarily stored and/or used in the electricity and heat generator K J/nb 220573WO 1 August 8, 2023 can be.
  • the electricity and heat generator is also one that can be used to generate both electricity and heat.
  • the methanol obtained in this way is temporarily stored in a methanol tank and, as required, passed on from the methanol tank to an electricity and heat generator, in which the methanol is oxidized to release electricity and heat.
  • the electricity and heat generated can then be used to supply the at least one building and/or the at least one industrial facility.
  • the supply will be particularly heat-driven. So much methanol is oxidized to provide the required heat.
  • a photovoltaic system that can capture sunlight and convert it into electricity.
  • the electricity thus generated can then be delivered via an electrical line to an electrolyzer, which is connected to a water source to supply water to the electrolyzer for splitting into molecular hydrogen and molecular oxygen.
  • the molecular hydrogen can be fed to the synthesizer via a line between the electrolyzer and a synthesizer.
  • the molecular hydrogen can also be temporarily stored in a hydrogen storage in order to be able to operate the synthesizer efficiently and supply it with hydrogen.
  • methanol can be produced from the molecular hydrogen using additional carbon dioxide.
  • the synthesizer may be provided with a carbon dioxide supply, which in turn may be connected to a carbon dioxide source.
  • the synthesizer is also connected to a methanol line with a methanol tank in which the methanol produced can be temporarily stored until it is needed to supply the at least one building and/or the K J/nb 220573WO 1 August 8, 2023 at least one industrial system with electricity and/or heat is required.
  • the methanol tank is connected via the methanol line to a power and heat generator in which the methanol can be oxidized. Heat and electricity are released so that the electricity and heat can be delivered to the building and/or the industrial system to supply electricity and heat to the at least one building and/or the at least one industrial system .
  • the building and/or the industrial facility can be connected to the power and heat generator with an electrical line and a line for a heat transfer medium .
  • the previously described method and the previously described system have the advantage that at times when the sun shines intensively, sufficient electricity can be produced to power the at least one building and/or the at least one industrial plant even at times when the The sun is not shining or is covered by clouds to provide sufficient electricity and heat.
  • the electricity generated is then sufficient to produce and store such large quantities of methanol that a power and heat supply to the building and/or the industrial facility can be ensured regardless of when electricity can be generated with the photovoltaic system. Even seasonal differences in the generation of electricity from sunlight can be compensated for by temporarily storing sufficient amounts of methanol.
  • self-sufficient operation of the at least one building and/or the at least one industrial facility can be ensured, preferably all year round. If the building and/or the industrial facility provides sufficient space for setting up a photovoltaic system, for example on the roof of the building and/or the industrial facility and/or on other areas, an additional supply of electricity and heat may be unnecessary.
  • the system can then even deliver electricity and/or heat to supply other external users, for example into a power grid and/or a local or district heating network. It is K J/nb 220573WO 1 August 8, 2023 Alternatively or additionally, it is also conceivable that in summer months when there is no demand for heat from the building and/or the industrial facility, the electricity requirement, especially during the day, can be more or less completely covered by the photovoltaic system.
  • the power and heat generator can then not be operated for economic reasons. However, in the event of generating sufficient amounts of excess electricity , the electrolyzer and synthesizer may be operated to produce and store methanol for periods of lower solar radiation and/or higher electricity and/or heat demand .
  • the system and the method can be operated economically, particularly for larger buildings or many smaller buildings and/or for a large industrial system or many smaller industrial systems. This applies in particular if the at least one building and/or the at least one industrial facility has a high demand for electricity and/or heat.
  • at least part of the current electricity requirement of the at least one building and/or the at least one industrial system is covered by the electricity currently generated by the photovoltaic system. This is particularly efficient. If no heat is needed, the power and heat generator does not need to be operated. When heat is required, the power and heat generator only needs to operate at a level to provide the required amount of heat .
  • the electricity generated by the electricity and heat generator is not sufficient to cover the electricity requirements of the at least one building and/or the at least one industrial system, this can advantageously be covered, if possible, by the electricity generated by the photovoltaic system.
  • the at least one building and/or the at least one industrial system is therefore preferably electrically connected to both the power and heat generator and to the photovoltaic system. However , if at a certain point in time the photovoltaic system does not provide enough electricity to meet the additional electricity requirements of the building and/or the industrial system.
  • the power and heat generator can oxidize methanol to provide a sufficient amount of power, even if the amount of heat generated cannot be used or released by the building, industrial facility and/or elsewhere .
  • the system not only takes into account the electricity requirement, but the system can also be used to at least partially cover the heat requirement of the at least one building and/or the at least one industrial system. With regard to self-sufficient operation, it can be particularly preferred if the heat requirement is completely covered by the electricity and heat generator.
  • FIG. 1 shows the system according to the invention and the method according to the invention for supplying electricity and heat to a building and / or an industrial system in a schematic flow diagram representation
  • Fig. 2 shows an additional detail of the system and the method from Fig. 1 in one s schematic flow diagram representation.
  • K J/nb 220573WO 1 August 8, 2023 1 shows a system 1 and a method for supplying electricity and heat to a building G and/or an industrial system A.
  • a photovoltaic system PV is installed on the roof 2 of the building G or the industrial system A to be supplied with electricity and heat , which produces electricity 4 when there is sufficient solar radiation 3 .
  • This electricity 4 can be delivered directly to the building 2 and/or the industrial facility for power supply .
  • the current 4 can also be used at least partially to operate an electrolyzer E. With the help of the current 4 generated in this way, a synthesizer S can alternatively or additionally be supplied with current 4, even if this is not shown in detail for the sake of clarity.
  • water (H2O) is supplied to the electrolyzer E, which is split into molecular hydrogen (H2) and molecular oxygen (O2) in the electrolyzer E.
  • the molecular hydrogen (H2) can be temporarily stored, but is preferably delivered more or less directly to the synthesizer S, to which carbon dioxide (CO2) is also supplied.
  • Methanol (CH3OH) and water (H2O) are formed from the hydrogen (H2) and carbon dioxide (CO2) in the synthesizer S , whereby the methanol (CH3OH) can in turn be oxidized in a power and heat generator V, i.e. burned if necessary .
  • electricity 4 and, on the other hand, heat Q are generated in the electricity and heat generator V. If necessary, the heat Q and the electricity 4 can be used to supply the building G and/or the industrial facility A.
  • this excess electricity 4 can be delivered to the electrolyzer E and/or the synthesizer S to produce 4 molecular hydrogen (H2) and/or methanol (CH3OH) with the excess electricity.
  • the molecular oxygen (O2) produced in the electrolyzer E in addition to the molecular hydrogen (H2) can either be released into the environment or, K J/nb 220573WO 1 August 8, 2023 as shown, are delivered to the electricity and heat generator V for oxidation to increase efficiency .
  • the electricity and heat generator V then does not need to be supplied with ambient air with a high proportion of inert nitrogen (N2).
  • the carbon dioxide (CO2) released during oxidation in the supply V can be passed into the synthesizer S.
  • the exhaust gas 5 of the electricity and heat generator V can be processed beforehand in order to clean the exhaust gas 5 or to at least partially separate the carbon dioxide (CO2) from other components of the exhaust gas 5 , so that the concentration of carbon dioxide (CO2) in the processed exhaust gas 5 can be increased.
  • the exhaust gas 5 of the electricity and heat generator V is suitable as a source of carbon dioxide in that the concentration of carbon dioxide (CO2) in the exhaust gas 5 will in many cases be significantly higher than in the ambient air, in which the concentration of carbon dioxide (CO2) is very high is low.
  • the water (H2O) produced in the electricity and heat generator V and/or the synthesizer S is, if necessary, returned to the electrolyzer E in order to be split again into molecular hydrogen (H2) and molecular oxygen (O2).
  • a combined heat and power plant (CHP) is provided as the electricity and heat generator V.
  • the electrolyzer E can be a PEM electrolyzer E with polymer exchange membranes. Further details of the method and the system 1 are shown in FIG. 2, which have not been taken into account in FIG. 1 for the sake of clarity. These details are particularly concerned with a temporal decoupling of individual process steps and system parts. It is also about the water supply for the process and the system 1.
  • the water (H2O) falling on the roof 2 of the building G and/or the industrial system A as rainwater can be collected and stored in a (rain) water tank 6 , before the rainwater (H2O) is used in the electrolyzer E.
  • the (rain) water tank 6 can also be made of K J/nb 220573WO 1 August 8, 2023 formed in the electricity and heat generator V and/or in the synthesizer S Water (H2O) is fed.
  • the production of methanol (CH3OH) is independent of current rainfall amounts, so that methanol (CH3OH) can be produced in times when a lot of electricity is produced by the PV photovoltaic system 4. However, it typically does not rain at the same time during these times.
  • the collected rainwater is not sufficient to cover the water requirements of system 1, well water, surface water, fresh water and/or tap water can also be supplied.
  • the molecular oxygen (O2) generated in the electrolyzer E can also initially be stored in an oxygen storage 7 until the oxygen (O2) is required for oxidation in the power and heat generator V.
  • the supply of building G and/or industrial plant A can therefore be decoupled from the production of methanol (CH3OH).
  • CH3OH methanol
  • the heat and/or electricity requirements of building G and/or industrial facility A will not be present at the same time as there is strong solar radiation 3 on the photovoltaic system PV.
  • the oxidation of methanol can produce exhaust gas 5 rich in carbon dioxide without the photovoltaic system PV producing any significant electricity 4 at the same time.
  • the carbon dioxide (CO2) can then be stored in a carbon dioxide storage 8 until significant amounts of molecular hydrogen (H2) are formed via the electrolyzer E , which are then converted into methanol (CH3OH) together with the stored carbon dioxide (CO2). can.
  • the methanol (CH3OH) is also temporarily stored in a methanol tank 9 because there is a high demand for heat in the winter months and only a small amount of electricity 4 is generated via the photovoltaic system PV.
  • Methanol (CH3OH) produced in the summer months can then be oxidized to supply electricity and heat to building G and/or industrial plant A in order to meet the needs of building G and/or industrial plant A for electricity 4 and heat Q in the to be able to cover the winter months.
  • K J/nb 220573WO 1 August 8, 2023 List of reference symbols 1 system 2 roof 3 solar radiation 4 electricity 5 exhaust gas 6 control water tank 7 oxygen storage 8 carbon dioxide storage 9 methanol tank A industrial system E electrolyzer G building PV photovoltaic system Q heat S synthesizer V electricity and heat generator K J/nb 220573WO 1 August 8, 2023

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Abstract

Beschrieben und dargestellt ist ein Verfahren zur Strom- und Wärmeversorgung von wenigstens einem Gebäude (G) und/oder wenigstens einer industriellen Anlage (A), bei dem mittels Sonnenlicht über wenigstens eine Photovoltaikanlage (PV) Strom (4) erzeugt wird, bei dem mittels des in der Photovoltaikanlage (PV) erzeugten Stroms (4) in einem Elektrolyseur (E) Wasser in molekularen Wasserstoff (H2) und Sauerstoff (O2) gespalten wird, bei dem mittels molekularem Wasserstoff (H2) und Kohlendioxid (CO2) in einem Synthetiseur (S) Methanol (CH3OH) erzeugt wird, bei dem das erzeugte Methanol (CH3OH) in einem Methanol-Tank (9) zwischengespeichert wird, bei dem das zwischengespeicherte Methanol (CH3OH) in einem Strom- und Wärmegenerator (V) unter Abgabe von Strom (4) und Wärme (Q) oxidiert wird und bei dem das wenigstens eine Gebäude (G) und/oder die wenigstens eine industrielle Anlage (A) mit in dem Strom- und Wärmegenerator (V) erzeugtem Strom (4) und Wärme (Q) versorgt wird, so dass eine, insbesondere ganzjährige, möglichst autarke Versorgung von großen Gebäuden und/oder industrieller Anlagen wirtschaftlich erreicht werden kann.

Description

18. August 2023 Strom- und Wärmeversorgung von Gebäuden und/oder industriellen Anlagen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Strom- und Wärmeversorgung von wenigstens einem Gebäude und/oder wenigstens einer industriellen Anlage. Ferner betrifft die Erfindung eine Anlage zur Strom- und Wärmeversorgung von wenigstens einem Gebäude und/oder wenigstens einer industriellen Anlage zur Durchführung des genannten Verfahrens. Gebäude, die entweder zur gewerblichen und/oder privaten Nutzung vorgesehen sind, wie auch industrielle Anlagen, werden regelmäßig je nach Bedarf mit Strom und Wärme versorgt. In der Vergangenheit wurden Strom und Wärme meist durch Verbrennung von fossilen Energieträgern erzeugt. Derzeit wird insbesondere Strom in vielen Fällen regenerativ erzeugt. Der regenerativ erzeugte Strom kann dabei zentral oder dezentral über Photovoltaikanlagen auf dem Dach des Gebäudes und/oder der industriellen Anlage erzeugt werden. Bedarfsweise lässt sich aus dem regenerativ erzeugten Strom auch über Wärmepumpen Wärme für das Gebäude oder die industrielle Anlage bereitstellen, wobei aus wirtschaftlichen Gründen das Temperaturniveau der Wärme eher gering ist. Eine möglichst autarke Versorgung des Gebäudes und/oder der industriellen Anlage mit Strom und Wärme ist jedoch in vielen Fällen nicht oder nur eingeschränkt möglich. Dies gilt insbesondere, wenn der autarke Betrieb des Gebäudes oder der industriellen Anlage ganzjährig, also auch im Winter, wo die Sonneneinstrahlung sehr gering und der Wärmebedarf dafür sehr groß ist, beabsichtigt wird. Um dies zu erreichen, sind Speichereinrichtungen zum Zwischenspeichern von Energie unerlässlich. Solche Speichereinrichtungen sind jedoch insbesondere zur Speicherung von großen Energiemengen recht kostenintensiv. Dies gilt insbesondere für entsprechend dimensionierte Batteriespeicher. Andere Speicherlösungen sind dagegen nur mit hohen Umwandlungsverlusten zu betreiben oder das Speichern von großer Menge Energie etwa in Form von Wasserstoff ist sehr aufwendig. Daher ist insbesondere die ganzjährige autarke Versorgung von großen Gebäuden und/oder industrieller Anlagen aufgrund ihres hohen Energiebedarfs noch nicht zufriedenstellend gelöst. Daher liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, das Verfahren und die Anlage jeweils der eingangs genannten und zuvor näher erläuterten Art derart auszugestalten und weiterzubilden, dass eine, insbesondere ganzjährige, möglichst autarke Versorgung von großen Gebäuden und/oder industrieller Anlagen wirtschaftlich erreicht werden kann. Diese Aufgabe ist gemäß Anspruch 1 gelöst durch ein Verfahren zur Strom- und Wärmeversorgung von wenigstens einem Gebäude und/oder wenigstens einer industriellen Anlage, - bei dem mittels Sonnenlicht über wenigstens eine Photovoltaikanlage Strom erzeugt wird, - bei dem mittels des in der Photovoltaikanlage erzeugten Stroms in einem Elektrolyseur Wasser in molekularen Wasserstoff und Sauerstoff gespalten wird, - bei dem mittels dem molekulare Wasserstoff und Kohlendioxid in einem Synthetiseur Methanol erzeugt wird, - bei dem das erzeugte Methanol in einem Methanol-Tank zwischengespeichert wird, - bei dem das zwischengespeicherte Methanol in einem Strom- und Wärmegenerator unter Abgabe von Strom und Wärme oxidiert wird und - bei dem das wenigstens eine Gebäude und/oder die wenigstens eine industrielle Anlage mit in dem Strom- und Wärmegenerator erzeugten Strom und Wärme versorgt wird. Die genannte Aufgabe ist zudem gemäß Anspruch 11 gelöst durch eine Anlage zur Strom- und Wärmeversorgung von wenigstens einem Gebäude und/oder wenigstens einer industriellen Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10, mit einer Photovoltaikanlage zum Erzeugen von Strom mittels KJ/nb 220573WO 18. August 2023 Sonnenlicht, mit einem Elektrolyseur zum Erzeugen von molekularem Wasserstoff mittels des in der Photovoltaikanlage erzeugten Stroms, bei dem einem Synthetiseur zum Erzeugen von Methanol mittels des molekularen Wasserstoffs, mit einem Methanol-Tank zum Zwischenspeichern des Methanols und mit einem Strom- und Wärmegenerator zum Oxidieren des zwischengespeicherten Methanols und zum Versorgen des wenigstens einen Gebäudes und/oder der wenigstens einen industriellen Anlage mit Strom und Wärme. Verfahrensgemäß ist mithin vorgesehen, dass zunächst Sonnenlicht von einer Photovoltaikanlage aufgenommen und von der Photovoltaikanlage in bekannter Weise in Strom umgewandelt wird. Der so gewonnene Strom wird dann genutzt, um mit Hilfe eines Elektrolyseurs in ebenfalls bekannter Weise bereitgestelltes Wasser in molekularen Wasserstoff und molekularen Sauerstoff zu spalten. Dabei wird auch ganz allgemein von einer Elektrolyse gesprochen. Der molekulare Sauerstoff kann an die Umgebung abgegeben werden, wenn keine Verwendung für den Sauerstoff gegeben ist. Der molekulare Wasserstoff wird jedoch an einen Synthetiseur abgegeben. Dem Synthetiseur wird zudem Kohlendioxid zugeführt, um aus dem Kohlendioxid und dem molekularen Wasserstoff Methanol (CH3OH) zu erzeugen, etwa entsprechend des folgenden Gleichungssystems: H2 + CO2 -> CO + H2O 2 H2 + CO -> CH3OH Die Synthese des Methanols im Synthetiseur kann in mehreren Prozessschritten erfolgen. Zunächst wird das Kohlendioxid mittels molekularem Wasserstoff katalytisch zu Wasser und Kohlenmonoxid umgesetzt. Das Kohlenmonoxid lässt sich wiederum mit molekularem Wasserstoff, man spricht bei einer Mischung aus Kohlenmonoxid und Wasserstoff auch von Synthesegas, katalytisch zu Methanol umsetzen. Dies erfolgt bevorzugt unter erhöhtem Druck und erhöhter Temperatur. Anschließend wird das Methanol typischerweise kondensiert, so dass das Methanol einfach zwischengespeichert und/oder in dem Strom- und Wärmegenerator genutzt KJ/nb 220573WO 18. August 2023 werden kann. Bei dem Strom- und Wärmegenerator handelt es sich zudem insbesondere um einen solchen, mit dem sowohl Strom als auch Wärme generiert werden kann. Das so gewonnene Methanol wird in einem Methanol-Tank zwischengespeichert und aus dem Methanol-Tank je nach Bedarf an einen Strom- und Wärmegenerator weitergegeben, in dem das Methanol unter Abgabe von Strom und Wärme oxidiert wird. Mit dem erzeugten Strom und der erzeugten Wärme lässt sich dann das wenigstens eine Gebäude und/oder die wenigstens eine industrielle Anlage versorgen. Dabei wird die Versorgung insbesondere wärmegetrieben sein. Es wird also so viel Methanol oxidiert, um die benötigte Wärme bereitzustellen. Ein zusätzlicher Strombedarf kann, soweit die Sonneneinstrahlung auf die Photovoltaikanlage ausreicht, direkt aus dem von der Photovoltaikanlage gewonnenen Strom gedeckt werden. Andernfalls wird der Strom- und Wärmegenerator so viel Strom erzeugen, wie benötigt wird, auch wenn dabei mehr Wärme entsteht als angefordert wird. Vorrichtungsgemäß ist eine Photovoltaikanlage vorgesehen, die Sonnenlicht einfangen und in Strom umwandeln kann. Der so erzeugte Strom kann dann über eine elektrische Leitung an einen Elektrolyseur abgegeben werden, der an eine Wasserquelle angeschlossen ist, um dem Elektrolyseur Wasser zur Spaltung in molekularen Wasserstoff und molekularen Sauerstoff zuzuführen. Der molekulare Wasserstoff kann mittels eine Leitung zwischen dem Elektrolyseur und einem Synthetiseur an den Synthetiseur geleitet werden. Bedarfsweise kann der molekulare Wasserstoff auch in einem Wasserstoff-Speicher zwischengespeichert werden, um den Synthetiseur effizient betreiben und mit Wasserstoff versorgen zu können. Im Synthetiseur kann aus dem molekularen Wasserstoff unter zusätzlicher Verwendung von Kohlendioxid Methanol erzeugt werden. Der Synthetiseur kann mit einer Zuführung für Kohlendioxid versehen sein, die wiederum mit einer Kohlendoxidquelle verbunden sein kann. Der Synthetiseur ist zudem mit einer Methanol-Leitung mit einem Methanol-Tank verbunden, in dem das erzeugte Methanol zwischengespeichert werden kann, bis es zur Versorgung des wenigstens einen Gebäudes und/oder der KJ/nb 220573WO 18. August 2023 wenigstens einen industriellen Anlage mit Strom und/oder Wärme benötigt wird. Der Methanol-Tank ist dabei über die Methanol-Leitung mit einem Strom- und Wärmegenerator verbunden, in dem das Methanol oxidiert werden kann. Dabei werden Wärme und Strom freigesetzt, so dass der Strom und die Wärme zur Strom- und Wärmeversorgung des wenigstens einen Gebäudes und/oder der wenigstens einen industriellen Anlage an das Gebäude und/oder die industrielle Anlage abgegeben werden können. Hierzu kann das Gebäude und/oder die industrielle Anlage mit einer elektrischen Leitung und einer Leitung für ein Wärmeträgermedium mit dem Strom- und Wärmegenerator verbunden sein. Das zuvor beschriebene Verfahren und die zuvor beschriebene Anlage haben den Vorteil, dass in Zeiten, in denen die Sonne intensiv scheint, ausreichend Strom produziert werden kann, um das wenigstens eine Gebäude und/oder die wenigstens eine industrielle Anlage auch in Zeiten, in denen die Sonne nicht scheint bzw. von Wolken verdeckt ist, hinreichend mit Strom und Wärme zu versorgen. Der erzeugte Strom reicht dann aus, um solch große Mengen an Methanol zu erzeugen und zu speichern, dass eine Strom- und Wärmeversorgung des Gebäudes und/oder der industriellen Anlage unabhängig davon sichergestellt werden kann, wann mit der Photovoltaikanlage Strom erzeugt werden kann. Selbst saisonale Unterschiede in der Stromgewinnung aus Sonnenlicht können durch das Zwischenspeichern von ausreichenden Mengen an Methanol ausgeglichen werden. Letztlich lässt sich so bedarfsweise ein autarker Betrieb des wenigstens einen Gebäudes und/oder der wenigstens einen industriellen Anlage sicherstellen, und zwar vorzugsweise ganzjährig. Wenn das Gebäude und/oder die industrielle Anlage hinreichend Fläche für das Aufstellen einer Photovoltaikanlage bereitstellt, etwa auf dem Dach des Gebäudes und/oder der industriellen Anlage und/oder auf weiteren Flächen, kann eine zusätzliche Versorgung mit Strom und Wärme entbehrlich sein. Die Anlage kann dann sogar Strom und/oder Wärme zur Versorgung weiterer externer Nutzer abgegeben, etwa in ein Stromnetz und/oder einem Nah- oder Fernwärmenetz einspeisen. Es ist KJ/nb 220573WO 18. August 2023 alternativ oder zusätzlich auch denkbar, dass in Sommermonaten, in denen keine Wärme von dem Gebäude und/oder der industriellen Anlage nachgefragt wird, der Strombedarf, insbesondere tagsüber, mehr oder weniger vollständig über die Photovoltaikanlage gedeckt werden kann. Ein Betrieb des Strom- und Wärmegenerators kann dann aus wirtschaftlichen Gründen unterbleiben. Im Falle der Erzeugung hinreichender Mengen überschüssigen Stroms können jedoch der Elektrolyseur und der Synthetiseur betrieben werden, um Methanol für Zeiten geringerer Sonneneinstrahlung und/oder höheren Strom- und/oder Wärmebedarfs zu erzeugen und zu speichern. Aufgrund der Komplexität der Anlage und des Strombedarfs sind die Anlage und das Verfahren insbesondere für größere Gebäude oder viele kleinere Gebäude und/oder für eine große industrielle Anlage oder viele kleinere industrielle Anlagen wirtschaftlich zu betreiben. Dies gilt insbesondere dann, wenn das wenigstens eine Gebäude und/oder die wenigstens eine industrielle Anlage einen hohen Bedarf an Strom und/oder Wärme haben. Bei einer ersten besonders bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens wird wenigstens ein Teil des aktuellen Strombedarfs des wenigstens einen Gebäudes und/oder der wenigstens einen industriellen Anlage durch den aktuell mittels des in der Photovoltaikanlage erzeugten Stroms gedeckt. Dies ist besonders effizient. Wenn keine Wärme benötigt wird, muss der Strom- und Wärmegenerator nicht betrieben werden. Wenn Wärme benötigt wird, muss der Strom- und Wärmegenerator nur in einem Umfang betrieben werden, um die erforderliche Menge an Wärme bereitzustellen. Wenn der dabei von dem Strom- und Wärmegenerator erzeugte Strom nicht ausreicht, um den Strombedarf des wenigstens einen Gebäudes und/oder der wenigstens einen industriellen Anlage zu decken, kann dieser vorteilhaft möglichst über den durch die Photovoltaikanlage erzeugten Strom gedeckt werden. Das wenigstens eine Gebäude und/oder die wenigstens eine industrielle Anlage ist mithin vorzugsweise elektrisch sowohl an den Strom- und Wärmegenerator als auch an die Photovoltaikanlage angeschlossen. Sollte zu einem bestimmten Zeitpunkt dagegen von der Photovoltaikanlage nicht genügend Strom bereitgestellt werden, um den zusätzlichen Strombedarf des Gebäudes und/oder der industriellen Anlage zu KJ/nb 220573WO 18. August 2023 decken, kann der Strom- und Wärmegenerator zusätzlich Methanol oxidieren, um eine hinreichende Menge Strom bereitzustellen, auch wenn die dabei erzeugte Wärmemenge nicht von dem Gebäude, der industriellen Anlage und/oder anderweitig genutzt oder abgegeben werden kann. Alternativ oder zusätzlich ist es ebenso bevorzugt, wenn wenigstens ein Teil des aktuellen Wärmebedarfs des wenigstens einen Gebäudes und/oder der wenigstens einen industriellen Anlage durch die aktuell mittels dem Strom- und Wärmegenerator erzeugte Wärme gedeckt wird. So wird mit der Anlage nicht nur dem Strombedarf Rechnung getragen, sondern die Anlage kann auch genutzt werden, um den Wärmebedarf des wenigstens einen Gebäudes und/oder der wenigstens einen industriellen Anlage wenigstens teilweise zu decken. Besonders bevorzugt kann es hinsichtlich eines autarken Betriebs sein, wenn der Wärmebedarf vollständig durch den Strom- und Wärmegenerator gedeckt wird. Denkbar ist aber auch, dass ein Teil des Wärmebedarfs aus anderen Quellen gedeckt wird, insbesondere wenn diese zusätzliche Wärme kostengünstig bereitgestellt wird. Wenn beispielsweise zur Wärmeversorgung des wenigstens einen Gebäudes und/oder der wenigstens einen industriellen Anlage mittels dem Strom- und Wärmegenerator mehr Strom erzeugt wird, als von dem Gebäude oder der industriellen Anlage benötigt wird, so kann es sich anbieten, wenn mit wenigstens einem Teil des aktuell mittels dem Strom- und Wärmegenerator zur Wärmeversorgung des wenigstens einen Gebäudes und/oder der wenigstens einen industriellen Anlage erzeugten Stroms in dem wenigstens einen Elektrolyseur molekularer Wasserstoff und/oder der Synthetiseur Methanol erzeugt wird. Der überschüssige Strom kann dann genutzt und wenigstens teilweise in Form von Methanol gespeichert werden. Alternativ oder zusätzlich kann mit wenigstens einem Teil des aktuell mittels des Strom- und Wärmegenerators zur Wärmeversorgung des wenigstens einen Gebäudes und/oder der wenigstens einen industriellen Anlage erzeugten Stroms das wenigstens KJ/nb 220573WO 18. August 2023 eine Gebäude und/oder die wenigstens eine industrielle Anlage mit Strom versorgt werden. Der bei der Wärmegewinnung parallel anfallende Strom wird dann zweckmäßig ebenfalls von dem wenigstens einen Gebäude und/oder von der wenigstens einen industriellen Anlage genutzt. Um das wenigstens eine Gebäude und/oder die wenigstens eine industrielle Anlage ganzjährig möglichst autark betreiben zu können, bietet es sich an, wenn das in den Sommermonaten erzeugte Methanol wenigstens teilweise, insbesondere überwiegend, also zu einem größeren Teil, bis zu den Wintermonaten in dem wenigstens einen Methanol-Tank zwischengespeichert wird. Dann sind die Sommermonate tendenziell eher die Monate, in denen Methanol bevorratet wird, während die Wintermonate tendenziell eher die Monate sind, in denen das Methanol in dem Strom- und Wärmegenerator zur Strom- und Wärmeversorgung des wenigstens einen Gebäudes und/oder der wenigstens einen industriellen Anlage genutzt wird. Hinsichtlich eines effizienten Betriebs des wenigstens einen Gebäudes und/oder der wenigstens einen industriellen Anlage bietet es sich alternativ oder zusätzlich an, wenn, insbesondere in den Wintermonaten, in dem Strom- und Wärmegenerator Methanol zur Wärmeversorg des wenigstens einen Gebäudes und/oder der wenigstens einen industriellen Anlage oxidiert wird. Der Wärmebedarf ist dann grundsätzlich die leitende Größe. Mit anderen Worten werden das Verfahren und die Anlage wärmegetrieben betrieben. Der dann überschüssig erzeugte Strom kann dann anderweitig, etwa zur Methanol-Erzeugung genutzt werden. Der überschüssige Strom wird dann wenigstens teilweise dem wenigstens einen Elektrolyseur zur Erzeugung molekularen Wasserstoffs und/oder dem Synthetiseurs zur Erzeugung von Methanol zugeführt. Dies schließt jedoch nicht aus, dass das Verfahren zeitweise Stromgetrieben betrieben wird, um die benötigte Menge an Strom bereitzustellen, auch wenn die dabei erzeugte Menge an Wärme von dem wenigstens einen Gebäude und/oder von der wenigstens einen industriellen Anlage nicht nachgefragt wird. KJ/nb 220573WO 18. August 2023 Für eine möglichst kohlendioxidneutrale Strom- und Wärmeversorgung des wenigstens einen Gebäudes und/oder der wenigstens einen industriellen Anlage bietet es sich an, das beim Oxidieren des Methanols in dem wenigstens einen Strom- und Wärmegenerator erzeugte Kohlendioxid wenigstens teilweise dem Synthetiseur zur Erzeugung von Methanol zuzuführen. Das Kohlendioxid kann dabei quasi im Kreislauf gefahren und wiederverwendet werden. Dies ist zweckmäßig, verändert aber grundsätzlich nicht die Kohlenstoffdioxidbilanz. Es wird nämlich in jedem Fall einer anderen Quelle, bedarfsweise und primär der Umgebung, Kohlendioxid zur Methanol-Synthese entzogen. Alternativ oder zusätzlich kann das beim Oxidieren des Methanols in dem wenigstens einen Strom- und Wärmegenerator erzeugte Wasser wenigstens teilweise dem Elektrolyseur zur Erzeugung von molekularem Wasserstoff zugeführt werden. Beim Oxidieren des Methanols im Strom- und Wärmegenerator wird Wasser gebildet. Dieses kann entweder flüssig oder dampfförmig abgegeben werden oder es kann in den Elektrolyseur rückgeführt werden, um unter Nutzung des Wassers wieder neues Methanol zu bilden. Bei der Methanolsynthese im Synthetiseur wird ebenfalls Wasser gebildet, was alternativ oder zusätzlich zu dem Wasser aus dem Strom- und Wärmegenerator in den Elektrolyseur zur Erzeugung von molekularem Wasserstoff zurückgeführt werden kann. Als Strom- und Wärmegenerator bietet sich ein solcher an, der wenigstens ein Blockheizkraftwerk (BHKW) oder wenigstens einen Kessel umfasst. Blockheizkraftwerke sind sehr effizient für die Bereitstellung von Strom und Wärme nutzbar. Kessel können zur Wärme- und Dampfgewinnung genutzt werden, wobei der Dampf wenigstens teilweise mit Hilfe einer Turbine und eines daran angeschlossenen Generators zur Stromerzeugung genutzt werden kann. Der Strom- und Wärmegenerator kann grundsätzlich auch zusätzlich oder alternativ eine Direktmethanol-Brennstoffzelle (DMFC) umfassen, mittels derer mit hohen Wirkungsgraden Strom und Wärme erzeugt werden kann. Es kommen aber auch andere Strom- und Wärmegeneratoren bzw. Versorgungseinrichtungen in Frage. KJ/nb 220573WO 18. August 2023 Aus Effizienzgründen kann als Elektrolyseur ein elektrochemischer Elektrolyseur verwendet werden, der einen Stack aus elektrochemischen Zellen aufweist. Die Zellen des Stacks umfassen jeweils zwei Elektroden und einen die Elektroden semipermeabel voneinander separierenden Separator. Dabei können die Stapel zur Bildung des Stacks gestapelt werden. In jeder Zelle wird dann eine Teilmenge des molekularen Wasserstoffs gebildet, der anschließend gesammelt und zum wenigstens einen Synthetiseur geleitete werden kann. Als besonders effektiv haben sich in diesem Zusammenhang elektrochemische Elektrolyseure gezeigt, bei denen die Elektroden der Zellen über Separatoren in Form von Elektronen-Austauschmenbranen (Proton Exchange Membrane – PEM) voneinander getrennt sind. Man spricht in diesem Zusammenhang auch kurz von PEM-Elektrolyseuren. Um günstig und ressourcenschonend Wasser für die Erzeugung von molekularem Wasserstoff im Elektrolyseur bereitzustellen, kann Regenwasser, insbesondere vom Dach des wenigstens einen Gebäudes und/oder der industriellen Anlage, in einem Regenwasser-Tank gesammelt werden. Von dem Regenwassertank kann dann je nach Bedarf Wasser für die Wasserstoffherstellung entnommen werden. Dies kann alternativ oder zusätzlich zu einer Rückführung von Wasser aus dem Strom- und Wärmegenerator und/oder dem Synthetiseur, jeweils bedarfsweise über den Regenwasser-Tank erfolgen. Als Wasser kann auch Brunnenwasser, Oberflächenwasser und/oder Frischwasser zum Einsatz kommen. Dabei kann es erforderlich sein, das Wasser vor der Verwendung zu reinigen. Bei einer ersten besonders bevorzugten Ausgestaltung der Anlage ist der wenigstens eine Synthetiseur mit einer Methanol-Leitung mit einem Methanol-Tank zum Zwischenspeichern des Methanols verbunden. Zudem kann der Methanol-Tank mit einer Methanol-Leitung mit dem Strom- und Wärmegenerator verbunden sein, damit der Strom- und Wärmegenerator je nach Bedarf mit Methanol versorgt werden kann. Der Strom- und Wärmegenerator kann dann stets die gewünschte Wärmemenge und/oder Menge an Strom bereitstellen. Zudem kann aber je nach dem aktuell von der KJ/nb 220573WO 18. August 2023 Photovoltaikanlage bereitgestellten, überschüssigen Strom mittels Elektrolyseur und Synthetiseur Methanol erzeugt werden. Die Erzeugung und die Nutzung des Methanols kann so einfach zeitlich entkoppelt werden. Alternativ oder zusätzlich kann der Strom- und Wärmegenerator über eine Kohlendioxid-Leitung mit dem Synthetiseur verbunden sein. Dabei ist es grundsätzlich denkbar, dass über die Kohlendioxid-Leitung Umgebungsluft und/oder dass Abgas des Strom- und Wärmegenerators zugeführt wird, welche/r einen gewissen Anteil an Kohlendioxid enthält. Effizienter kann es jedoch sein, wenn Kohlendioxid aus einer Kohlendioxidquelle in angereicherter Form über die Kohlendioxid-Leitung zugeführt wird. Bevorzugt kann das Kohlendioxid nahezu rein zugeführt werden und/oder in einem Kohlendioxid-Speicher, etwa in Form eines Gastanks, bereitgehalten werden. Besonders zweckmäßig kann es dabei sein, wenn das Kohlendioxid aus einem industriellen Prozess abgeschieden wird, in dem das Kohlendioxid in großen Mengen und hohen Konzentrationen anfällt. Dies kann beispielsweise beim Betrieb des Strom- und Wärmegenerators der Fall sein, in dem Methanol zu Kohlendioxid und Wasser oxidiert wird. Das Kohlendioxid kann dann in der Anlage zur Strom- und Wärmeversorgung wenigstens teilweise im Kreislauf gefahren werden. Zudem kann der Elektrolyseur über eine Wasser-Leitung mit dem Strom- und Wärmegenerator und/oder dem Synthetiseur verbunden sein. Dann kann das in dem Strom- und Wärmegenerator und /oder dem Synthetiseur entstehende Wasser an den Elektrolyseur zurückgeführt werden. Um den Elektrolyseur unabhängiger von dem Strom- und Wärmegenerator und/oder dem Synthetiseur betreiben zu können, bietet es sich an, wenn das Wasser in einem Wasserspeicher in der Wasser-Leitung zwischengespeichert werden kann. Zur Nutzung des Wassers aus dem Strom- und Wärmegenerator und für einen effizienten Betrieb des Verfahrens kann es sich besonders anbieten, wenn der Strom- und Wärmegenerator einen Kessel, ein Blockheizkraftwerk oder eine Direktmethanol-Brennstoffzelle (DMFC) umfasst. Aus demselben Grund kann es sich alternativ oder zusätzlich anbieten, wenn der KJ/nb 220573WO 18. August 2023 Elektrolyseur ein elektrochemischer Elektrolyseur, beispielsweise ein PEM- Elektrolyseur, ist. Um Leitungsverluste zu vermindern und eine kompakte Anlage zur Strom- und Wärmeversorgung bereitstellen zu können, bietet es sich alternativ oder zusätzlich an, wenn die Photovoltaikanlage zur Erzeugung von Strom für den Elektrolyseur auf dem wenigstens einen Gebäude und/oder der wenigstens einen industriellen Anlage montiert ist, und zwar insbesondere auf dem Dach und/oder anderen (Neben-) Flächen des Gebäudes und/oder der industriellen Anlage . Diese Fläche kann so effizient genutzt werden und eine Leitung des Stroms über weite Strecken oder ein externes Stromnetz kann so vermieden werden. Einem autarken Betrieb der Anlage kann es ebenfalls förderlich sein, wenn der Elektrolyseur mit einem Regenwasser-Tank zum Speichern des Regenwassers, etwa vom Dach, des wenigstens einen Gebäudes und/oder der industriellen Anlage verbunden ist. Das Regenwasser kann also lokal aufgefangen und auch lokal genutzt werden. Eine Versorgung über eine externe Wasserleitung oder die Verwendung von Leitungswasser ist dann nicht zwingend erforderlich. Auch Brunnenwasser muss so nicht zwingend zum Einsatz kommen. Nachfolgend wir die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt Fig. 1 die erfindungsgemäße Anlage und das erfindungsgemäße Verfahren zur Strom- und Wärmeversorgung eines Gebäudes und/oder einer industriellen Anlage in einer schematischen Fließbilddarstellung und Fig. 2 ein zusätzliches Detail der Anlage und des Verfahrens aus Fig. 1 in einer schematischen Fließbilddarstellung. KJ/nb 220573WO 18. August 2023 In der Fig. 1 sind eine Anlage 1 und ein Verfahren zur Strom- und Wärmeversorgung eines Gebäudes G und/oder einer industriellen Anlage A dargestellt. Bei der dargestellten und insoweit bevorzugten Anlage 1 ist auf dem Dach 2 des mit Strom und Wärme zu versorgenden Gebäudes G bzw. der industriellen Anlage A eine Photovoltaikanlage PV installiert, die bei hinreichender Sonneneinstrahlung 3 Strom 4 produziert. Dieser Strom 4 kann direkt zur Stromversorgung an das Gebäude 2 und/oder die industrielle Anlage abgegeben werden. Der Strom 4 kann aber auch wenigstens teilweise zum Betrieb eines Elektrolyseurs E verwendet werden. Mit Hilfe des so erzeugten Stroms 4 kann alternativ oder zusätzlich auch ein Synthetiseur S mit Strom 4 versorgt werden, auch wenn dies der besseren Übersichtlichkeit halber nicht im Einzelnen dargestellt ist. Dem Elektrolyseur E wird neben dem Strom 4 noch Wasser (H2O) zugeführt, das in dem Elektrolyseur E in molekularen Wasserstoff (H2) und molekularen Sauerstoff (O2) gespalten wird. Der molekulare Wasserstoff (H2) kann zwischengespeichert werden, wird aber vorzugsweise mehr oder weniger direkt an den Synthetiseur S abgegeben, dem zusätzlich noch Kohlendioxid (CO2) zugeführt wird. Aus dem Wasserstoff (H2) und dem Kohlendioxid (CO2) wird in dem Synthetiseur S Methanol (CH3OH) und Wasser (H2O) gebildet, wobei das Methanol (CH3OH) wiederum in einem Strom- und Wärmegenerator V oxidiert, also bedarfsweise verbrannt, werden kann. Dabei wird in dem Strom- und Wärmegenerator V einerseits Strom 4 und andererseits Wärme Q erzeugt. Die Wärme Q und der Strom 4 können bedarfsweise zur Versorgung des Gebäudes G und/oder der industriellen Anlage A genutzt werden. In Phasen, in denen mit dem Strom- und Wärmegenerator V zur Deckung des Wärmebedarfs in dem Gebäude G und/oder der industriellen Anlage A mehr Strom erzeugt als benötigt wird, kann dieser überschüssige Strom 4 an den Elektrolyseur E und/oder den Synthetiseur S abgegeben werden, um mit dem überschüssigen Strom 4 molekularen Wasserstoff (H2) und/oder Methanol (CH3OH) zu produzieren. Der im Elektrolyseur E neben dem molekularen Wasserstoff (H2) produzierte molekulare Sauerstoff (O2) kann entweder an die Umgebung abgegeben werden oder, KJ/nb 220573WO 18. August 2023 wie dargestellt, zur Steigerung der Effizienz zur Oxidation an den Strom- und Wärmegenerator V abgegeben werden. Dem Strom- und Wärmegenerator V muss dann beispielsweise keine Umgebungsluft mit einem hohen Anteil an inertem Stickstoff (N2) zugeführt werden. Gleichzeitig kann bedarfsweise das beim Oxidieren in der Versorgungseinreichung V freiwerdende Kohlendioxid (CO2) in den Synthetiseur S geleitet werden. Dabei kann zuvor eine Aufbereitung des Abgases 5 des Strom- und Wärmegenerators V erfolgen, um das Abgas 5 zu reinigen oder das Kohlendioxid (CO2) wenigstens teilweise von anderen Bestandteilen das Abgases 5 zu trennen, so dass die Konzentration von Kohlendioxid (CO2) in dem aufbereiteten Abgas 5 erhöht werden kann. Das Abgas 5 des Strom- und Wärmegenerators V bietet sich insoweit als Kohlendioxidquelle an, als dass die Konzentration von Kohlendioxid (CO2) im Abgas 5 in vielen Fällen deutlich höher sein wird als in der Umgebungsluft, in der die Konzentration an Kohlendioxid (CO2) sehr gering ist. Das in dem Strom- und Wärmegenerator V und/oder dem Synthetiseur S anfallende Wasser (H2O) wird bedarfsweise in den Elektrolyseur E zurückgeleitet, um erneut in molekularen Wasserstoff (H2) und molekularen Sauerstoff (O2) gespalten zu werden. Bei der dargestellten und insoweit bevorzugten Anlage 1 zur Strom- und Wärmeversorgung ist als Strom- und Wärmegenerator V ein Blockheizkraftwerk (BHKW) vorgesehen. Zudem kann es sich bei dem Elektrolyseur E um einen PEM- Elektrolyseur E mit Polymeraustauschmembranen handeln. In der Fig. 2 sind weitere Details des Verfahrens und der Anlage 1 dargestellt, die der besseren Übersichtlichkeit halber in der Fig. 1 unberücksichtigt geblieben sind. Bei diesen Details geht es insbesondere um eine zeitliche Entkopplung von einzelnen Verfahrensschritten und Anlagenteilen. Zudem geht es um die Wasserversorgung des Verfahrens und der Anlage 1. Das auf das Dach 2 des Gebäudes G und/oder der industriellen Anlage A als Regenwasser fallende Wasser (H2O) kann aufgefangen und in einem (Regen-)Wasser-Tank 6 gespeichert werden, bevor das Regenwasser (H2O) im Elektrolyseur E genutzt wird. Der (Regen-)Wasser-Tank 6 kann bedarfsweise zudem aus im Strom- und Wärmegenerator V und/oder im Synthetiseur S gebildeten KJ/nb 220573WO 18. August 2023 Wasser (H2O) gespeist werden. So ist die Produktion von Methanol (CH3OH) unabhängig von aktuellen Niederschlagsmengen, so dass in Zeiten Methanol (CH3OH) produziert werden kann, in denen mit der Photovoltaikanlage PV viel Strom 4 produziert wird. In diesen Zeiten regnet es aber typischerweise nicht gleichzeitig. Sollte das gesammelte Regenwasser nicht ausreichen, um den Wasserbedarf der Anlage 1 zu decken, kann auch Brunnenwasser, Oberflächenwasser, Frischwasser und/oder Leitungswasser zugeführt werden. Der im Elektrolyseur E erzeugte molekulare Sauerstoff (O2) kann ebenfalls zunächst in einem Sauerstoff-Speicher 7 gespeichert werden, bis der Sauerstoff (O2) zur Oxidation im Strom- und Wärmegenerator V benötigt wird. Die Versorgung des Gebäudes G und/oder der industriellen Anlage A kann also abgekoppelt werden von der Herstellung des Methanols (CH3OH). Es wird nämlich in vielen Fällen der Wärme- und/oder Strombedarf des Gebäudes G und/der der industriellen Anlage A nicht zeitgleich vorliegen mit einer starken Sonneneinstrahlung 3 auf die Photovoltaikanlage PV. Ebenso kann durch die Oxidation des Methanols (CH3OH) kohlendioxidreiches Abgas 5 entstehen, ohne dass gleichzeitig von der Photovoltaikanlage PV nennenswert Strom 4 produziert wird. Es kann dann das Kohlendioxid (CO2) in einem Kohlendioxid-Speicher 8 gespeichert werden, bis über den Elektrolyseur E nennenswerte Mengen an molekularem Wasserstoff (H2) gebildet werden, die dann zusammen mit dem gespeicherten Kohlendioxid (CO2) zu Methanol (CH3OH) umgesetzt werden können. Auch das Methanol (CH3OH) wird zudem in einem Methanol-Tank 9 zwischengespeichert, weil in den Wintermonaten ein hoher Wärmebedarf besteht und über die Photovoltaikanlage PV nur wenig Strom 4 erzeugt wird. Es kann dann in den Sommermonaten erzeugtes Methanol (CH3OH) zur Strom- und Wärmeversorgung des Gebäudes G und/oder der industriellen Anlage A oxidiert werden, um den Bedarf des Gebäudes G und/oder der industriellen Anlage A an Strom 4 und Wärme Q in den Wintermonaten decken zu können. KJ/nb 220573WO 18. August 2023 Bezugszeichenliste 1 Anlage 2 Dach 3 Sonneneinstrahlung 4 Strom 5 Abgas 6 Regelwasser-Tank 7 Sauerstoff-Speicher 8 Kohlendioxid-Speicher 9 Methanol-Tank A industrielle Anlage E Elektrolyseur G Gebäude PV Photovoltaikanlage Q Wärme S Synthetiseur V Strom- und Wärmegenerator KJ/nb 220573WO 18. August 2023

Claims

18. August 2023 P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Verfahren zur Strom- und Wärmeversorgung von wenigstens einem Gebäude (G) und/oder wenigstens einer industriellen Anlage (A), - bei dem mittels Sonnenlicht über wenigstens eine Photovoltaikanlage (PV) Strom (4) erzeugt wird, - bei dem mittels des in der Photovoltaikanlage (PV) erzeugten Stroms (4) in einem Elektrolyseur (E) Wasser in molekularen Wasserstoff (H2) und Sauerstoff (O2) gespalten wird, - bei dem mittels molekularem Wasserstoff (H2) und Kohlendioxid (CO2) in einem Synthetiseur (S) Methanol (CH3OH) erzeugt wird, - bei dem das erzeugte Methanol (CH3OH) in einem Methanol-Tank (9) zwischengespeichert wird, - bei dem das zwischengespeicherte Methanol (CH3OH) in einem Strom- und Wärmegenerator (V) unter Abgabe von Strom (4) und Wärme (Q) oxidiert wird und - bei dem das wenigstens eine Gebäude (G) und/oder die wenigstens eine industrielle Anlage (A) mit in dem Strom- und Wärmegenerator (V) erzeugtem Strom (4) und Wärme (Q) versorgt wird. 2. Verfahren nach Anspruch 1, - bei dem wenigstens ein Teil des aktuellen Strombedarfs des wenigstens einen Gebäudes (G) und/oder der wenigstens einen industriellen Anlage (A) durch den aktuell mittels des in der Photovoltaikanlage (PV) erzeugten Stroms (4) gedeckt wird. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem wenigstens ein Teil des aktuellen Wärmebedarfs des wenigstens einen - 2 - Gebäudes (G) und/oder der wenigstens einen industriellen Anlage (A) durch die aktuell mittels des Strom- und Wärmegenerators (V) erzeugte Wärme (Q) gedeckt wird. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, - bei dem mit wenigstens einem Teil des aktuell mittels des Strom- und Wärmegenerators (V) zur Wärmeversorgung des wenigstens einen Gebäudes (G) und/oder der wenigstens einen industriellen Anlage (A) erzeugten Stroms (4) in dem wenigstens einen Elektrolyseur (E) molekularer Wasserstoff (H2) und/oder im wenigstens einen Synthetiseur (S) Methanol (CH3OH) erzeugt wird und/oder - bei dem mit wenigstens einem Teil des aktuell mittels des Strom- und Wärmegenerators (V) zur Wärmeversorgung des wenigstens einen Gebäudes (G) und/oder der wenigstens einen industriellen Anlage (A) erzeugten Stroms (4) das wenigstens eine Gebäude (G) und/oder die wenigstens eine industrielle Anlage (A) mit Strom (4) versorgt wird. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, - bei dem das in den Sommermonaten erzeugte Methanol (CH3OH) wenigstens teilweise, insbesondere überwiegend bis zu den Wintermonaten in dem Methanol-Tank (9) zwischengespeichert wird. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, - bei dem, insbesondere in den Wintermonaten, in dem Strom- und Wärmegenerator (V) Methanol (CH3OH) zur Wärmeversorg des wenigstens einen Gebäudes (G) und/oder der wenigstens einen industriellen Anlage (A) oxidiert wird und - bei dem, vorzugsweise, der zur Wärmeversorgung des wenigstens einen Gebäudes (G) und/oder der wenigstens einen industriellen Anlage (A), insbesondere in den Wintermonaten, erzeugte Strom (4) wenigstens teilweise dem wenigstens einen Elektrolyseur (E) zur Erzeugung molekularen KJ/nb 220573WO 18. August 2023 - 3 - Wasserstoffs (H2) und/oder dem wenigstens einen Synthetiseur (S) zur Erzeugung von Methanol (CH3OH) zugeführt wird. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, - bei dem das beim Oxidieren des Methanols (CH3OH) in dem wenigstens einen Strom- und Wärmegenerator (V) erzeugte Kohlendioxid (CO2) wenigstens teilweise dem Synthetiseur (S) zur Erzeugung von Methanol (CH3OH) zugeführt wird und/oder - bei dem das beim Oxidieren des Methanols (CH3OH) in dem wenigstens einen Strom- und Wärmegenerator (V) und /oder im Synthetiseur (S) erzeugte Wasser (H2O) wenigstens teilweise dem Elektrolyseur (E) zur Erzeugung von molekularem Wasserstoff (H2) zugeführt wird. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, - bei dem als Strom- und Wärmegenerator (V) ein Strom- und Wärmegenerator (V) umfassend wenigstens ein Blockheizkraftwerk (BHKW), eine Direktmethanol- Brennstoffzelle (DMFC) oder ein Kessel verwendet wird. 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, - bei dem als Elektrolyseur (E) ein elektrochemischer Elektrolyseur (E) umfassend einen Stack aus elektrochemischen Zellen mit jeweils zwei Elektroden und einen die Elektroden semipermeabel voneinander separierenden Separator verwendet wird und - bei dem als elektrochemischem Elektrolyseur (E) ein Elektrolyseur mit Elektronen-Austauschmenbranen (Proton Exchange Membrane – PEM) als Separatoren verwendet wird. KJ/nb 220573WO 18. August 2023 - 4 - 10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, - bei dem Regenwasser, insbesondere vom Dach (2) des wenigstens einen Gebäudes (G) und/oder der industriellen Anlage (A), in einem Regenwasser-Tank (6) gesammelt und das gesammelte Regenwasser (H2O) dem Elektrolyseur (E) zur Erzeugung von molekularem Wasserstoff (H2) zugeführt wird und/oder - bei dem Brunnenwasser, Oberflächenwasser, Frischwasser und/oder Leitungswasser dem Elektrolyseur (E) zur Erzeugung von molekularem Wasserstoff (H2) zugeführt wird. 11. Anlage (1) zur Strom- und Wärmeversorgung von wenigstens einem Gebäude (G) und/oder wenigstens einer industriellen Anlage (A) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10, mit einer Photovoltaikanlage (PV) zum Erzeugen von Strom (4) mittels Sonnenlicht, mit einem Elektrolyseur (E) zum Erzeugen von molekularem Wasserstoff (H2) mittels des in der Photovoltaikanlage (PV) erzeugten Stroms (4), bei dem einem Synthetiseur (S) zum Erzeugen von Methanol (CH3OH) mittels des molekularen Wasserstoffs (H2), mit einem Methanol-Tank (9) zum Zwischenspeichern des Methanols (CH3OH) und mit einem Strom- und Wärmegenerator (V) zum Oxidieren des zwischengespeicherten Methanols (CH3OH) und zum Versorgen des wenigstens einen Gebäudes (G) und/oder der wenigstens einen industriellen Anlage (A) mit Strom (4) und Wärme (Q). 12. Anlage nach Anspruch 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s der Synthetiseur (S) mit einer Methanol-Leitung mit einem Methanol-Tank (9) zum Zwischenspeichern des Methanols (CH3OH) und der Methanol-Tank (9) mit einer Methanol-Leitung mit dem Strom- und Wärmegenerator (V) verbunden ist und/oder dass der Strom- und Wärmegenerator (V) über eine Kohlendioxid- Leitung, und vorzugsweise einen Kohlendioxid-Speicher (8), mit dem Synthetiseur (S) verbunden ist. KJ/nb 220573WO 18. August 2023 - 5 - 13. Anlage nach Anspruch 11 oder 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s der Strom- und Wärmegenerator (V) und/oder der Synthetiseur (S) über eine Wasser-Leitung, und vorzugsweise einen Wasser-Speicher (6), mit dem Elektrolyseur (E) verbunden ist und/oder dass der Strom- und Wärmegenerator (V) ein Kessel, ein Blockheizkraftwerk (BHKW) oder eine Direktmethanol- Brennstoffzelle (DMFC) umfasst und/oder dass der Elektrolyseur (E) ein elektrochemischer Elektrolyseur (E), insbesondere PEM-Elektrolyseur, ist. 14. Anlage nach einem der Ansprüche 11 bis 13, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s die Photovoltaikanlage (PV) auf dem wenigstens einen Gebäude (G) und/oder auf der wenigstens einen industriellen Anlage (A) montiert ist und/oder dass der Elektrolyseur (E) mit einem Regenwasser-Tank (9) zum Speichern des Regenwassers (H2O) vom Dach des wenigstens einen Gebäudes (G) und/oder der industriellen Anlage (A) verbunden ist. 15. Anlage nach einem der Ansprüche 11 bis 14, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s der Elektrolyseur (E) mit einer Quelle für Brunnenwasser, Oberflächenwasser, Frischwasser und/oder Leitungswasser verbunden ist. KJ/nb 220573WO 18. August 2023
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