NL1023408C2 - Inrichting voor toevoer van energie, verwarming en kooldioxide aan broeikassen. - Google Patents

Description

Inrichting voor toevoer van energie, verwarming en kooldioxide aan broeikassen.

De uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor toevoer aan broeikassen van extra kooldioxide, omvattend een 5 brander voor het opwekken van een kooldioxide houdend gas uit een of meer brandstoffen, middelen voor het opvangen en toevoeren van het kooldioxide houdend gas aan een broeikas en middelen voor het overbrengen dan wel transporteren van minstens een deel van de in de brander ontstane warmte aan een te 10 verwarmen ruimte.

Het brengen van extra kooldioxide (C02) in een broeikas heeft het voordeel van een verbeterde groei van de zich in de broeikas bevindende planten. Bovendien kan de energie-C02 balans worden verbeterd wanneer de bij het opwekken van energie 15 vrijkomende C02 verder wordt gebruikt. Het is daarom voordelig bij het opwekken van warmte en stroom voor broeikassen een verbinding te leggen met het gebruik van het ontstane C02. Dit gebeurt bijvoorbeeld bij het gebruik van blokverwarmde elektrische centrales voor broeikassen.

2 0 Het gebruik van extra C02 bronnen is uit DE 43 36 081 bekend. Hierin wordt een conditionering van de broeikaslucht beschreven waarbij het broeikas-milieu een behandeling met fotokatalytisch geactiveerde halfgeleider oxiden ondergaat. Het proces kenmerkt zich door een bijzonder laag energiever-25 bruik en een C02 productie met een laag gehalte aan schadelijke stoffen. Het proces is echter niet geschikt voor het verwarmen van broeikassen.

Uit DE 41 26 503 is een proces bekend waarbij broeikasculturen van C02 worden voorzien door methaan-houdende micro-30 organismen aerobisch op aardgas te cultiveren. Het na cultiveren ontstane gasvormige product wordt verbrand en aan de broeikas toegevoerd. Ook dit proces kenmerkt zich door een laag gehalte aan schadelijke stoffen in de toegevoerde C02. Het proces is echter zeer kostbaar.

35 Uit DE 39 37 012 is een proces bekend voor het verrijken van broeikaslucht met C02, waarbij rookgas van zwavelarme en zwavelvrije verbrandingen wordt gebruikt. Het voor dit proces 1 no Q A Oft 2 gebruikte rookgas wordt door gietwater afgekoeld. Het gehalte aan schadelijke stoffen van het C02 bevattende rookgas is ten opzichte van koolmonoxide en stikstofoxide niet minder en er zijn zwavelarme verbrandingen noodzakelijk.

5 Uit een document van de Werkgemeenschap voor spaarzaam en milieuvriendelijk energiegebruik e.V. in Kaiserslautern, dat vanaf 24 april 2002 op het Internet onder www.asue.de openbaar toegankelijk was, is een aardgas aangedreven blokverwarmings-centrale bekend voor het tuinbouwbedrijf. Deze centrale produ-10 ceert stroom en warmte voor een broeikas en de hierbij vrijkomende verbrandingsgassen worden als bemesting voor tomatenplanten met C02 gebruikt. Er wordt geen uitspraak gedaan over de bij de emissie vrijkomende schadelijke stoffen.

In US 6.205.704 wordt een werkwijze beschreven waarbij 15 het gas, dat op een vuilnisbelt ontstaat, wordt gebruikt voor toepassing in broeikassen. Daarbij wordt het gas opgevangen en verdeeld. Het eerste aandeel gas wordt naar een verbrandings-systeem gevoerd, waarin een warmte-wisselaar aanwezig is waarvan de vloeistof dient voor de verwarming van broeikassen. 20 Bij deze verbranding bestaat de mogelijkheid een turbine tussen te schakelen om extra energie te winnen.

Een tweede aandeel1 gas wordt onafhankelijk van het eerste aandeel aan een C02-systeem toegevoerd. Uit dit aandeel worden allereerst het niet-methaan gedeelte en de gereduceerde zwavel 25 gedeelten door absorptie of door filters verwijderd. Daarna wordt het gereinigde gasaandeel aan de verbranding toegevoerd. Daardoor wordt het methaan uit het gas verwijderd en schoon C02 verkregen, dat in de broeikas kan worden gebruikt.

Bij het beschreven proces wordt gebruik gemaakt van twee 30 onafhankelijke branders en het is daardoor omslachtig bij een gelijktijdig gebruik van slechts een deel van de ontstane kooldioxide.

Het doel van de uitvinding is het verschaffen van een inrichting van het hiervoor beschreven type, welke inrichting 35 kostenbesparend, milieuvriendelijk en overal toepasbaar is. In het bijzonder moet de inrichting C02 opwekken en een bijzonder laag gehalte aan schadelijke stoffen, zoals stikstofoxiden en koolmonoxide, veroorzaken.

3

Dit doel wordt nu volgens de uitvinding bereikt door een inrichting omvattende: a. een brander die arm is aan of vrij is van schadelijke stoffen voor het opwekken van C02 houdend gas uit een 5 of meer brandstoffen; b. middelen voor het opvangen en inleiden van dit in de brander opgewekte C02-bevattende gas in een broeikas; c. middelen voor het overbrengen van tenminste een deel van de in de brander ontstane warmte in een te ver- 10 warmen ruimte; en d. een bij de brander aangebrachte stoom-generator voor een door stoom aangedreven expansie-machine.

Een volgens de uitvinding gevonden inrichting voor het opwekken van warmte en C02 werkt met een generator die geen 15 schadelijke stoffen produceert. De stoomkring kan als gesloten circuit worden uitgevoerd waarbij geen schadelijke emissies ontstaan. In combinatie met een brander waarbij geringe schadelijke stoffen ontstaan kan op deze wijze een bijzonder lage concentratie aan schadelijke stoffen in de verbrandingsgassen 20 worden bereikt. Extra filters of een nabehandeling van de ver-brandings-gassen is niet noodzakelijk.

Als een met stoom aangedreven expansie-machine is bijvoorbeeld DE 201 10 553.5 geschikt. Dit beschrijft een stoommotor met een zuiger-machine welke een aandrijfas bezit en 25 deel uitmaakt van een gesloten stroomcircuit en tenminste een stoom-generator omvat. De in de brander opgewekte hete gas-stroom dient voor het verwarmen van de stoom-generator.

Bij voorkeur wordt de vrij van schadelijke stoffen zijnde brander als poriën-brander uitgevoerd. Poriën-branders tonen 30 een extreem lage waarde aan schadelijke verbrandingsgas-emissies. Vooral de concentraties aan stikstofoxide en C02 zijn bijzonder gering. Poriën-branders hebben als voordeel, dat zij met veel verschillende brandstoffen kunnen werken.

Volgens een voorkeurs-uitvoeringsvorm van de uitvinding 35 wordt de expansie-stoommachine met een stroomopwekkende generator verbonden. Het is dan mogelijk om naast de verwarming van de broeikas ook de stroom via deze inrichting op te wekken. Dit is vooral interessant in tijden dat veel C02 wordt 1 n?34(lfl 4 gevraagd en weinig verwarming. Tenminste dit deel van de energie kan dan worden gebruikt of er kan op het openbare stroomnet worden aangesloten.

Naar keuze zijn middelen aanwezig voor het toevoeren van 5 afvalwarmte van de expansie-machine aan de broeikas. Wanneer bijvoorbeeld in de winter veel verwarmings-vermogen wordt gevraagd kan de stroom-opwekking dienovereenkomstig worden verminderd en meer warmte worden opgewekt.

Een uitvoerings-voorbeeld van de uitvinding wordt nu 10 toegelicht aan de hand van de bijgaande tekening, waarin figuur 1 schematisch een broeikas toont met een door stoom aangedreven expansie-motor en zijn verzorging.

De figuur toont een broeikas 10 waarin zich planten 12 bevinden. De planten maken een verhoogde C02-toevoer noodzake-15 lijk. Verder moet de broeikas 10 worden verlicht, besproeid en verwarmd. In of in de buurt van de broeikas bevindt zich de verzorgings-eenheid, die in het algemeen met 14 is aangegeven. De verzorgings-eenheid is door een verbindings-pijp 18 verbonden met een brandstoftank 16. In plaats van een brandstoftank 20 kan ook een aansluiting op een openbaar gasnet aanwezig zijn.

De verbindings-pijp 18 mondt uit in een brandstof-opnemer van poriën-brander 20. De poriën-brander werkt vlamvrij en heeft een exact gecontroleerd temperatuur-veld. Hierdoor kan de emissie aan schadelijke stoffen op een zeer laag niveau 25 worden gehouden. Aan de poriën-brander wordt door een ventilator lucht toegevoerd, zoals aangegeven met de pijl 22.

Bij het verbrandings-proces ontstaat heet C02-bevattend rookgas. Dit rookgas dient voor het verwarmen van stoom-gene-rator 24. In de generator 24 wordt stoom opgewekt, die in een 30 expansie-stoommachine wordt geëxpandeerd voor het opwekken van vermogen. Het afgekoelde rookgas wordt verder afgekoeld. De hierbij vrijkomende warmte kan voor de verwarming van de broeikas worden gebruikt. Dit wordt door pijl 30 aangegeven. Het C02-bevattende rookgas kan in de broeikas worden gevoerd 35 voor het bemesten van planten.

De expansie-motor is op de bekende wijze met een stroom-opwekkende generator 32 verbonden. De generator wekt stroom op die nodig is voor de verbruikers van de broeikas, bijvoorbeeld 5 de sproei-installatie voor de planten en de verlichting. Dit wordt aangegeven met de pijl 34. Verder kan de met de generator 32 opgewekte stroom aan een net, bijvoorbeeld het openbare stroomnet, worden toegevoerd. Dit is aangegeven met pijl 35.

5 De bij de expansie ontstane stoom wordt in de condensator 29 gecondenseerd, afgekoeld en toegevoerd aan een reservoir. Van hieruit kan het water opnieuw, door middel van de pomp 28, aan de stoom-generator 24 worden toegevoerd. De condensatiewarmte kan hierbij tevens worden gebruikt voor de verwarming 10 van de broeikas en het verbruiks-water. Dit is aangegeven met de pijl 36.

De gesloten stoomkring heeft als voordeel, dat geen schadelijke stoffen vrijkomen, die het rookgas zouden belasten, die zich in de planten af kunnen zetten of bezwarend 15 kunnen zijn voor personen die in de broeikas werkzaam zijn. De enige vrijkomende schadelijke stof wordt, afhankelijk van de brandstof, door de brander opgewekt. Door het toepassen van een poriën-brander die weinig schadelijke stoffen levert kan in ieder geval HC, Co en Nox bijna volledig teniet worden 20 gedaan, zodat in totaal een energie-efficiënte verzorgingseenheid voor broeikassen ontstaat die vrij is van schadelijke stoffen.

Het is duidelijk dat, in plaats van een poriën-brander, ook iedere andere brander kan worden gebruikt, die vrij is van 25 schadelijke stoffen.

conclusies 1 02 34 0«

Claims (7)

1. Inrichting voor toevoer aan broeikassen (10) van extra C02, omvattende: a. een brander (20) die arm is aan of vrij is van schade- 5 lijke stoffen voor het opwekken van C02 houdend gas uit een of meer brandstoffen (16) ; b. middelen voor het opvangen en inleiden van dit in de brander (20) opgewekte C02-bevattende gas in een broeikas (10); 10 c. middelen voor het overbrengen van tenminste een deel van de in deze brander (20) ontstane warmte in een te verwarmen ruimte; en d. een bij de brander (20) aangebrachte stoom-generator (24) voor een door stoom aangedreven expansie-stoomma-15 chine (26).

2. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de expansie-stoommachine met een stroomopwekkende generator (32) is verbonden.

3. Inrichting volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat 20 de brander (20) is uitgevoerd als poriën-brander.

4. Inrichting volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de brander (20) werkt op aardgas.

5. Inrichting volgens een der conclusies 2 tot 4, met het kenmerk, dat middelen aanwezig zijn voor het koppelen van de 25 inrichting met het openbare stroomnet.

6. Inrichting volgens een der voorgaande conclusies, gekenmerkt door middelen voor het toevoeren van afvalwarmte van de expansie-stoommachine aan de broeikas.

7. Inrichting volgens een der voorgaande conclusies, met het 30 kenmerk, dat een condensator wordt gebruikt waarin het in de stoomgenerator ontstane verwarmde medium condenseerbaar is en middelen aanwezig zijn voor het gebruik van de condensatiewarmte voor het verwarmen van ruimten en water.