WO2018099888A1 - Use of glycerine produced in particular during the production of bio-diesel - Google Patents

Use of glycerine produced in particular during the production of bio-diesel Download PDF

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WO2018099888A1
WO2018099888A1 PCT/EP2017/080605 EP2017080605W WO2018099888A1 WO 2018099888 A1 WO2018099888 A1 WO 2018099888A1 EP 2017080605 W EP2017080605 W EP 2017080605W WO 2018099888 A1 WO2018099888 A1 WO 2018099888A1
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Matthias ÜBLER
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    • C09K5/08Materials not undergoing a change of physical state when used
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    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/10Process efficiency
    • Y02P20/129Energy recovery, e.g. by cogeneration, H2recovery or pressure recovery turbines

Definitions

  • the invention relates to a use of an energy storage material. Due to its high specific heat capacity of more than 4J / gK in the liquid state, its low dynamic viscosity, its almost unlimited availability, its toxicological safety and non-flammability, water is the most widely used sensitive storage medium, both for private use and in the power plant and water industry District heating ⁇ technology.
  • the hot water is heated to 113 ° C and prevented from evaporating with a 60-90 ° C cold water layer.
  • - r i s ch can surplus green electricity or available, renewable provided, electric power housed temporarily also be stored and so the power plant Release part ⁇ th This layering measure allowed. Accordingly, an increase of the Ein Eatemperatur by about 18-20 ° C compared to a conventional, pressureless district heating storage concept.
  • water has a vapor pressure of about 1.25 bar, so the overcoated, colder water column must maintain this back pressure to prevent the hot water from evaporating.
  • the simplest solution for increasing the storage capacity is the construction of several pressureless storage tanks.
  • the storage capex is therefore about 10500
  • Water is the medium of choice when it comes to the budget Spei ⁇ insurance and later providing heat at low temperatures. Since water but from 100 ° C a
  • Vapor pressure of one bar assumes, without technical measures, a significant increase in the storage temperature far above 100 ° C is not possible without finally having to use a pressure tank concept.
  • the specific heat capacity of liquid water is one of the highest and technically exploitable onêtesten property for a SpeI ⁇ cheranassemble
  • the specific gravity is relatively low at about 1000 kg / m 3, so that the volumetric heat capacity of about 4.18 MJ / m 3 -K or about 1.2 kWh / m 3 -K. It is the object of the invention to provide a storage medium with an energy quantity which can be stored in comparison to water, which can be stored at the same volume and temperature with low spontaneous ignition, flammability, self-storage. tender combustibility, dynamic viscosity and insbesonde ⁇ re good heat transfer coefficient provide.
  • the storage medium should be easily and inexpensively manufactured.
  • glycerol a liquid storage material is used that has, compared to similar water volumetric centreskapa ⁇ capacity and almost comparable Eigenschaftskennska- portfolio such as water.
  • glycerol comes very close to these requirements.
  • the use of glycerol produced in particular in a biodiesel production of a biodiesel refinery as energy storage material for subsequent heat supply and / or current provision position is proposed.
  • Glycerin is a very long time known, well-studied material, so that all the thermo-physical characteristics ⁇ values are well known as a function of temperature.
  • pure glycerol has a boiling point at ambient pressure of 290 ° C and a melting point of 18 ° C, with glycerol tends to be rather undercooled, than solidifies.
  • the specific heat capacity in the temperature range of 20-200 ° C is 2.40-2.86 J / gK, with a specific gravity of 1.26-1.13 g / cm ⁇ .
  • the product of specific gravity and specific heat capacity of the glycerol of 20-200 ° C Tempe ⁇ raturcomb 3.03-3.24 J / cm ⁇ -K and is, compared with that of water, in the temperature range of 20-99, 5 ° C with 4.18-4.04 J / cm ⁇ -K, although about 25% lower, but allows an increase in the storage temperature by up to 150 Kelvin, with continued pressureless operation.
  • Glycerine is a biocompatible and regenerative source of organic liquid sugar, non-toxic and has a flashpoint of 177-190 ° C - the lowest temperature at which outgassing volatiles can be ignited by an external flame without inflammation Removal of self burns - a focal point of 204 ° C (lowest temperature at which a single, external inflammation on ⁇ independently burns) and an autoignition temperature of 430-530 ° C, depending on the substrate, or 412 ° C in pure oxygen at 1 bar. Glycerin is therefore considered non-combustible.
  • the dynamic visco ⁇ sity pure glycerol is similar to water below 110 ° C in the setting information ⁇ gen mPa.s area and thus by definition.
  • Crude glycerol is per se a toxicologically harmless and available in large quantities, liquid at room temperature
  • the glycerol can be heated by means of an electrical heater operated with regenerative electrical, in particular excess, power and used, in particular, as a heat storage fluid or as a heat transfer fluid for heat storage.
  • the glycerol can be heated and / or cooled in combination with phase change materials in order to provide heat.
  • a further possibility for significantly increasing the storable energy is a combination of the sensitive, thermal loading and unloading of the glycerol with phase change materials, so-called PCMs.
  • PCMs phase change materials
  • materials that perform a phase change at a defined temperature for example, when melting or solidification, encapsulated, in particular in the configuration of balls, tubes, cartridges, barrels, are in contact with the glycerol. If the glycerol in the storage tank is heated steadily during charging and passes through the melting temperature of the PCM material in contact therewith, the temperature remains constant until all PCM material has liquefied.
  • the phase change material used may be an organic material, in particular paraffin, wax, dimensionally stable HDPE, trans polybutadiene and / or inorganic material, in particular salt hydrates, anhydrous salt, a salt mixture.
  • the glycerol may have been prepared in a phase-catalytic transesterification of fats and / or oils by means of methanol to Festcicremethylestern as Rohglycerin.
  • glycerol as a feed admixture, in particular for fattening pigs ⁇ used.
  • Escherichia coli bacteria are genetically engineered that metabolize the crude glycerol in other chemical see products, such as 1, 2-propanediol.
  • additional fuel raw glycerol is burned in Kraftwerksan ⁇ plants and boilers.
  • a proportion of water may have been removed from the crude glycerol. Mainly should be removed for proper use as a thermal energy storage of existing residual water content.
  • the water content by heating to a temperature in a Temperature range of about 150 ° C to about 200 ° C are driven out of a storage tank via a pressure relief valve.
  • the methanol and / or free fatty acids may have been removed from the crude glycerol.
  • the crude glycerol can be acidified and the resulting free fatty acids can be separated from the glycerol phase so that about 85% glycerol can be obtained, with trace element impurities, for example by phosphorus, sulfur and the like, depending on the oil, can be present in the double-digit ppm range, which, however, do not interfere with a thermal energy storage use.
  • trace element impurities for example by phosphorus, sulfur and the like, depending on the oil, can be present in the double-digit ppm range, which, however, do not interfere with a thermal energy storage use.
  • This unique and dehydrated crude glycerol from the Biodieselherstel- lung is the target material for the inventive USAGE ⁇ dung.
  • alkali salts may have been removed from the crude glycerol. Since, due to the base-catalytic transesterification by means of alkali metal methoxides, for example potassium hydroxide dissolved in methanol, or the subsequent acidification for the separation of free fatty acids also alkali salts, they may be present in the crude glycerol to a small extent. The content of such in-situ prepared base catalyst is below 2
  • the glycerol can be stored as a heat storage fluid in a pressureless 2-zone storage tank.
  • FIGS. 1 to 5 show comparisons of important physical parameters between water and glycerol.
  • FIG. 1 shows the specific gravity of glycerol and water as a function of temperature.
  • FIG. 2 shows a representation of the specific heat capacity of glycerol and water as a function of temperature.
  • FIG. 3 shows a representation of the dynamic viscosity of glycerol and water as a function of the temperature. shows a representation of the volumetric heat capacities of glycerol and water as a function of temperature. shows a representation of the vapor pressure of Glyce ⁇ rin and water as a function of temperature.
  • the vapor pressure of water is 0.84 bar, that of glycerol at 104 ° C only 0.0003 bar.
  • the final storage temperature With an increase in the final storage temperature to 150 ° C, 206% of energy can be stored with glycerin in an identical volume with respect to water, corresponding to 324% at 200 ° C. Up to this temperature, glycerin is certainly neither self-igniting, flammable nor self-sustaining flammable and the dynamic viscosity of 1-2 mPa-s is as low as water at 23 ° C. This allows excellent heat transfer, easy pumpability and thus rapid, thermal loading and unloading.

Abstract

The invention relates to the use of glycerine produced in particular during the production of bio-diesel in a bio-diesel refinery, as an energy storage material for storing heat and/or for providing electricity.

Description

Beschreibung description
Verwendung von, insbesondere bei einer Biodieselherstellung erzeugtem, Glycerin Use of glycerol produced, in particular in the production of biodiesel
Die Erfindung betrifft eine Verwendung eines Energiespeichermaterials . Wasser ist aufgrund seiner hohen spezifischen Wärmekapazität von über 4J/g-K im flüssigen Zustand, seiner niedrigen dynamischen Viskosität, der quasi unbegrenzten Verfügbarkeit, der toxikologischen Unbedenklichkeit sowie Nichtbrennbarkeit das am meisten verwendete sensible Speichermedium, sowohl für den privaten Gebrauch als auch in der Kraftwerks- und Fernwärme¬ technik. The invention relates to a use of an energy storage material. Due to its high specific heat capacity of more than 4J / gK in the liquid state, its low dynamic viscosity, its almost unlimited availability, its toxicological safety and non-flammability, water is the most widely used sensitive storage medium, both for private use and in the power plant and water industry District heating ¬ technology.
Insbesondere in Urbanen Umgebungen ist die Bereitstellung von fühlbarer Wärme mittels heißen Wassers ab dem Kraftwerkskom- plex hin zu den Verbrauchern nahezu ausschließlich über Fernwärmespeisung realisiert. Dabei wird Wasser, idealerweise bis knapp unterhalb von 100 °C, dem Siedepunkt bei Umgebungsdruck, in großvolumigen Fernwärmetanks kraftwerksseitig aufgeheizt und zur späteren Verwendung vorgehalten. Auch ist es möglich, überschüssigen Strom aus Wind- und Photovoltaikanlagen bzw. günstigen Nachtstrom dort einzuspeichern. Über Zuleitungen und lokale Wärmetauscher wird das Heißwasser zu den Verbrau¬ chern unter Druck zugeleitet und dort bei Bedarf entgeltlich beispielsweise für Heizzwecke fühlbar entladen. Um höhere Wärmen in derselben Tankgeometrie einspeichern zu können, sind ebenso Fernwärmetanks mit Betriebstemperaturen oberhalb von 100°C in Gebrauch. Dabei kommen u.a. Drucktanks zum Einsatz, die - gleichsam einem Schnellkochtopf - den Innendruck oberhalb des eigentlichen Dampfdruckes des Wassers halten. So verbleibt das Wasser oberhalb von 100°C einphasig-flüssig. Besonders wünschenswert ist es demnach, die Particularly in urban environments, the provision of sensible heat by means of hot water from the power plant complex to the consumers is realized almost exclusively by district heating. In this case, water, ideally heated to just below 100 ° C, the boiling point at ambient pressure in large-volume district heating tanks on the power plant side and kept for later use. It is also possible to store excess electricity from wind and photovoltaic systems or cheap night-time electricity there. About leads and local heat exchangers, the hot water is supplied to the consumer ¬ chern under pressure and there unloaded, if necessary for a fee, for example for heating felt. In order to be able to store higher temperatures in the same tank geometry, district heating tanks with operating temperatures above 100 ° C. are also in use. Among other things, pressure tanks are used, which - as it were a pressure cooker - hold the internal pressure above the actual vapor pressure of the water. So the water remains above 100 ° C single-phase liquid. It is therefore particularly desirable that
Einspeichertemperatur in derartigen Speichertanks signifikant zu erhöhen, ohne zu den kostenintensiven, druckausgelegten Tankdesigns wechseln zu müssen. Neuerdings werden ThermoCline-artverwandte Typen verwendet, in denen Heißwasser mit Temperaturen oberhalb von 100 °C mit Wasser deutlich unterhalb von 100°C überschichtet wird. To increase storage tank temperature in such storage tanks significantly, without having to change to the costly, pressure-designed tank designs. Recently, ThermoCline-related types have been used in which hot water with temperatures above 100 ° C is covered with water well below 100 ° C.
Auf diese Weise ist ein druckloses Design möglich, obgleich das Heißwasser mit Temperaturen über 100°C bei 1 bar Druck bestrebt ist, in den gasförmigen Zustand zu übergehen. Durch den hydrostatischen Druck der übergeschichteten, kälteren Wassersäule wird das überhitzte Wasser so einphasig-flüssig gehalten und erlaubt höhere Einspeichertemperaturen als bei den drucklos ausgeführten Speichertanktypen mit maximal erlaubten 95-97°C Wassertemperatur, so genannten Zwei-Zonen- Speichertanks. Ein Beispiel für eine derartige neue Generati- on von Speichertanks ist beispielsweise der vom lokalen Ener- gieversorger in Nürnberg errichtete und mit 70m höchste Fernwärmespeicher Deutschlands (Stand: März 2016) mit einem Fas¬ sungsvermögen von ca. 33.000 m^ Wasser, in dem netto ca. 1500 MWhthermisch ein- und ausgepuffert werden können. Das Heiß- wasser wird dabei auf 113°C erhitzt und mit einer 60-90°C warmen Kaltwasserschicht am Verdampfen gehindert. Über zwei Elektroheizer mit einer Gesamtleistung von 50 MWe]_e^-|-riSch kann Überschussökostrom beziehungsweise zur Verfügung stehende, regenerativ bereitgestellte, elektrische Leistung tempo- rär ebenso eingespeichert werden und so das Kraftwerk entlas¬ ten. Diese Schichtungsmaßnahme erlaubt demnach einen Anhub der Einspeichertemperatur um ca. 18-20°C im Vergleich zu einem herkömmlichen, drucklosen Fernwärmespeicherkonzept. Bei 113°C hat Wasser einen Dampfdruck von ca. 1,25 bar, so dass die übergeschichtete, kältere Wassersäule diesen Gegendruck aufrecht erhalten muss, um das Heißwasser am verdampfen zu hindern. Bei diesem zusätzlichen Temperatur-Delta von 20 Kelvin (von angenommenen 95°C auf nunmehr 113°C Endtemperatur), einer weiterhin konstant bei ca. 4,2 J/g-K angenommenen spe- zifischen Wärmekapazität und 33.000m3 Wasservolumen, entspricht dies ungefähr einer zusätzlich einspeicherbaren Energie von 75 MJ/m3 (ca. 21 kWh/m^) und damit rechnerisch total einem Gesamtanhub um ca. 700 MWhthermisch · Eine weitere Lösung ist freilich die Verwendung von Drucktanks, die höhere Einspeisetemperaturen erlauben. Drucktanks sind allerdings teuer in der Anschaffung und die Gefahr eines Hüllenbruchs, insbesondere über lange Betriebsdauern, haben zu einer frühzeitigen Abkehr von diesem Typus Fernwärmespeicher geführt, so dass praktisch nur noch drucklose Ausführungen im Zonen-Schichtkonzept gebaut werden. Die einfachste Lösung zur Erhöhung der Speicherfähigkeit ist der Aufbau mehrerer druckloser Speichertanks. Hier gibt es zu beachten, dass insbesondere in Urbanen Umgebungen oftmals ein Platzmangel herrscht, insbesondere wenn Städte gewachsen sind, Kraftwerke aber schon für gewöhnlich längere Zeit an einem Areal verortet sind. Die Baukosten für den oben genannten Fernwärmespeicher des lokalen Energieversorgers in Nürnberg beliefen sich, inklusive der elektrischen Heizer, auf ca. 16 Millionen Euro, wobei 1200 Tonnen Stahl verbaut wur¬ den. Das Speicher-Capex beträgt demnach ca. 10500 In this way, a pressureless design is possible, although the hot water with temperatures above 100 ° C at 1 bar pressure strives to go into the gaseous state. Due to the hydrostatic pressure of the layered, colder water column, the superheated water is kept as single-phase liquid and allows higher Einspeicheremperaturen than the unpressurized Speicherichert types with a maximum allowed 95-97 ° C water temperature, so-called two-zone storage tanks. An example of such a new gen- eration of storage tanks, for example, the established supply company from the local energy in Nuremberg and with 70m highest district heating storage Germany (March 2016) with a Fas ¬ sungsvermögen of about 33,000 m ^ water in which net 1500 MW can be thermally injected and buffered. The hot water is heated to 113 ° C and prevented from evaporating with a 60-90 ° C cold water layer. Two electric heaters with a total output of 50 MW e] _ e ^ - | - r i s ch can surplus green electricity or available, renewable provided, electric power housed temporarily also be stored and so the power plant Release part ¬ th This layering measure allowed. Accordingly, an increase of the Einspeicheremperatur by about 18-20 ° C compared to a conventional, pressureless district heating storage concept. At 113 ° C, water has a vapor pressure of about 1.25 bar, so the overcoated, colder water column must maintain this back pressure to prevent the hot water from evaporating. With this additional temperature delta of 20 Kelvin (from assumed 95 ° C to now 113 ° C final temperature), a still constant at about 4.2 J / gK assumed specific heat capacity and 33.000m3 water volume, this corresponds to about an additional storable energy of 75 MJ / m3 (approx. 21 kWh / m ^) and thus a total of approx. 700 MWh in terms of arithmetic Another solution, of course, is the use of pressure tanks that allow higher feed temperatures. However, pressure tanks are expensive to buy and the risk of hull failure, especially over long periods of operation, has led to an early departure from this type of district heating tank, so that practically only pressureless versions in the zone layer concept are built. The simplest solution for increasing the storage capacity is the construction of several pressureless storage tanks. Here it should be noted that, especially in urban environments, there is often a shortage of space, especially when cities have grown, but power plants are usually located on an area for a long time. The construction costs for the above district heating memory of the local energy provider in Nuremberg amounted, including the electric heater to approximately 16 million euros, with 1,200 tons of steel WUR installed ¬. The storage capex is therefore about 10500
EUR/MWhthermisch. EUR / MWh thermal .
Wasser ist das Mittel der Wahl, wenn es um die günstige Spei¬ cherung und spätere Bereitstellung von Wärme im niedrigen Temperaturbereich geht. Da Wasser jedoch ab 100°C einen Water is the medium of choice when it comes to the budget Spei ¬ insurance and later providing heat at low temperatures. Since water but from 100 ° C a
Dampfdruck von einem bar annimmt, ist ohne technische Maßnahmen eine deutliche Erhöhung der Einspeichertemperatur weit über 100°C nicht möglich, ohne schlussendlich doch ein Drucktankkonzept verwenden zu müssen. Obgleich die spezifische Wärmekapazität flüssigen Wassers eine der höchsten und tech- nisch am leichtesten auszubeutende Eigenschaft für eine Spei¬ cheranwendung ist, ist die spezifische Dichte mit ca. 1000 kg/m3 relativ gering, so dass die volumetrische Wärmekapazität ca. 4,18 MJ/m3-K bzw. ca. 1,2 kWh/m3-K beträgt. Es ist Aufgabe der Erfindung ein Speichermedium mit einer im Vergleich zu Wasser wirksam vergrößerten, einspeicherbaren Energiemenge bei gleichem Volumen und gleicher Temperatur mit geringer Selbstentzündlichkeit , Entflammbarkeit, Selbsterhal- tender Brennbarkeit, dynamischer Viskosität sowie insbesonde¬ re gutem Wärmeübergangskoeffizienten bereitzustellen. Das Speichermedium soll einfach und kostengünstig hergestellt werden . Vapor pressure of one bar assumes, without technical measures, a significant increase in the storage temperature far above 100 ° C is not possible without finally having to use a pressure tank concept. Although the specific heat capacity of liquid water is one of the highest and technically exploitable on leichtesten property for a SpeI ¬ cheranwendung, the specific gravity is relatively low at about 1000 kg / m 3, so that the volumetric heat capacity of about 4.18 MJ / m 3 -K or about 1.2 kWh / m 3 -K. It is the object of the invention to provide a storage medium with an energy quantity which can be stored in comparison to water, which can be stored at the same volume and temperature with low spontaneous ignition, flammability, self-storage. tender combustibility, dynamic viscosity and insbesonde ¬ re good heat transfer coefficient provide. The storage medium should be easily and inexpensively manufactured.
Es wird vorgeschlagen, Glycerin einfach und wirksam als Zwi- schenenergiespeicher für eine nachfolgende Wärme- und/oder Stromerzeugung zu verwenden. [1] offenbart ein Verfahren zur Herstellung von Biodiesel. It is proposed to use glycerin simply and effectively as an intermediate energy store for subsequent heat and / or power generation. [1] discloses a process for producing biodiesel.
Mit Glycerin wird ein flüssiges Speichermaterial verwendet, das im Vergleich zu Wasser ähnliche volumetrische Wärmekapa¬ zität und ein nahezu vergleichbares Eigenschaftskennwerte- portfolio aufweist wie Wasser. With glycerol a liquid storage material is used that has, compared to similar water volumetric Wärmekapa ¬ capacity and almost comparable Eigenschaftskennwerte- portfolio such as water.
Glycerin ist besonders vorteilhaft hinsichtlich Glycerin is particularly advantageous in terms of
- geringer, dynamischer Viskosität, low dynamic viscosity,
- hoher spezifischer Dichte, hoher spezifischer Wärmekapazi- tät bzw. ein betragsmäßig großes Produkt aus spezifischer - High specific gravity, high specific heat capacity or a large amount of specific product
Dichte und spezifischer Wärmekapazität, Density and specific heat capacity,
- hoher Siedepunkt, und zwar um vieles größer 100°C bzw. ein niedriger Dampfdruck,  high boiling point, much higher than 100 ° C or a low vapor pressure,
- gute bis sehr gute Verfügbarkeit bei geringem, bestenfalls keinem oder gar negativem Preis,  - good to very good availability with low, at best no or even negative price,
- Nichtbrennbarkeit bzw. Schwerentflammbarkeit und  - Non-combustibility or flame retardancy and
Ungiftigkeit ,  Non-toxicity,
- keine bzw. geringe Korrosivität gegenüber herkömmlichen  - No or low corrosivity compared to conventional
Stählen sowie  Steels as well
- thermische Stabilität bei hohen Temperaturen. - thermal stability at high temperatures.
All diese Anforderungen in einem Material zu vereinen, erschien nahezu unmöglich, insbesondere in Bezug auf die volu¬ metrische Wärmekapazität, den Preis und thermische Maximal- temperatur. Jedoch zeigt es sich, dass insbesondere Glycerin diesen Anforderungen sehr nahe kommt. Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird die Verwendung von insbesondere bei einer Biodieselherstellung einer Biodieselraffinerie hergestelltem Glycerin als Energiespeichermaterial zur nachfolgenden Wärmebereitstellung und/oder Strombereit- Stellung vorgeschlagen. All unite these requirements in a material that seemed nearly impossible, especially in terms of volu ¬ metric heat capacity, price, and thermal maximum temperature. However, it turns out that especially glycerol comes very close to these requirements. According to one aspect of the invention, the use of glycerol produced in particular in a biodiesel production of a biodiesel refinery as energy storage material for subsequent heat supply and / or current provision position is proposed.
Glycerin ist ein seit sehr langer Zeit bekanntes, sehr gut untersuchtes Material, sodass alle thermophysikalischen Kenn¬ werte als Funktion der Temperatur bestens bekannt sind. So besitzt reines Glycerin einen Siedepunkt bei Umgebungsdruck von 290°C und einen Schmelzpunkt von 18°C, wobei Glycerin tendenziell eher unterkühlt, als erstarrt. Die spezifische Wärmekapazität beträgt im Temperaturintervall von 20-200°C 2,40-2,86 J/g-K, bei einer spezifischen Dichte von 1,26-1,13 g/cm^. Damit beträgt das Produkt von spezifischer Dichte und spezifischer Wärmekapazität des Glycerins von 20-200°C tempe¬ raturabhängig 3,03-3,24 J/cm^-K und ist, verglichen mit dem von Wasser, im Temperaturbereich von 20-99, 5°C mit 4,18-4,04 J/cm^-K zwar ca. 25% geringer, erlaubt aber eine Erhöhung der Einspeichertemperatur um bis zu 150 Kelvin, bei weiterhin drucklosem Betrieb. Glycerin ist als organischer, flüssiger Zucker ein biokompatibles und aus regenerativen Quellen stammendes Material, nicht giftig und besitzt einen Flammpunkt von 177-190°C - die niedrigste Temperatur, bei der ausgasende Volatile mit einer externen Flamme entzündet werden können, ohne dass die Entzündung bei Wegnahme von selbst weiterbrennt - einen Brennpunkt von 204°C (niedrigste Temperatur, bei der eine einmalige, externe Entzündung selbstständig weiter¬ brennt) und eine Selbstentzündungstemperatur von 430-530°C, je nach Substrat, bzw. 412°C in reinem Sauerstoff bei 1 bar. Glycerin gilt daher als nicht brennbar. Die dynamische Visko¬ sität reinen Glycerins ist unterhalb von 110°C im einstelli¬ gen mPa · s-Bereich und damit per Definition wasserähnlich. Rohglycerin aus der weltweiten Biodieselherstellung ist ein sehr günstiges, oftmals kostenloses Abfallprodukt, das Bio¬ dieselhersteller abzugeben versuchen. Da die Biodieselproduktion weltweit und auf sehr lange Sicht ansteigen wird und ei- ne unüberschaubare Vielzahl an Firmen B Biodiesel aus unter¬ schiedlichsten Naturölquellen herstellen, ist es sinnvoll, unter Anbetracht der Reinheit des Rohglycerins und des Prei¬ ses oder gar Negativpreises strategisch aussichtsreiche Quel- len zu selektieren. In diesem Fall ist Bereitstellung von besonders sauberem Rohglycerin seitens des Biodieselherstellers eine klassische "Win-Win-Situation" . Glycerin is a very long time known, well-studied material, so that all the thermo-physical characteristics ¬ values are well known as a function of temperature. Thus, pure glycerol has a boiling point at ambient pressure of 290 ° C and a melting point of 18 ° C, with glycerol tends to be rather undercooled, than solidifies. The specific heat capacity in the temperature range of 20-200 ° C is 2.40-2.86 J / gK, with a specific gravity of 1.26-1.13 g / cm ^. Thus, the product of specific gravity and specific heat capacity of the glycerol of 20-200 ° C Tempe ¬ raturabhängig 3.03-3.24 J / cm ^ -K and is, compared with that of water, in the temperature range of 20-99, 5 ° C with 4.18-4.04 J / cm ^ -K, although about 25% lower, but allows an increase in the storage temperature by up to 150 Kelvin, with continued pressureless operation. Glycerine is a biocompatible and regenerative source of organic liquid sugar, non-toxic and has a flashpoint of 177-190 ° C - the lowest temperature at which outgassing volatiles can be ignited by an external flame without inflammation Removal of self burns - a focal point of 204 ° C (lowest temperature at which a single, external inflammation on ¬ independently burns) and an autoignition temperature of 430-530 ° C, depending on the substrate, or 412 ° C in pure oxygen at 1 bar. Glycerin is therefore considered non-combustible. The dynamic visco ¬ sity pure glycerol is similar to water below 110 ° C in the setting information ¬ gen mPa.s area and thus by definition. Crude glycerol from the global biodiesel production is a very affordable, often free waste product, try to give the Bio ¬ diesel manufacturers. As biodiesel production will increase worldwide and over the long term and Making ne vast number of companies B biodiesel from under ¬ schiedlichsten natural oil sources, it makes sense under consideration of the purity of the crude glycerol and Prei ¬ ses or even negative price strategically promising swell and to be selected. In this case, the provision of particularly clean raw glycerine by the biodiesel manufacturer is a classic win-win situation.
Rohglycerin ist per se ein toxikologisch unbedenkliches und in großen Mengen verfügbares, bei Raumtemperatur flüssigesCrude glycerol is per se a toxicologically harmless and available in large quantities, liquid at room temperature
Material. Es zeigt im Vergleich zu Wasser eine höhere dynami¬ sche Viskosität, allerdings erlaubt es das Anfahren von be¬ deutend höheren Einspeichertemperaturen bis zu 200-250°C im drucklosen Tankdesign mit dort vorherrschenden Viskositäten im einstelligen mPa · s-Bereich; es verhält ich dort ähnlich wie Wasser. Das mathematische Produkt aus temperaturabhängi¬ ger, spezifischer Wärmekapazität und spezifischer Dichte, die so genannte volumetrische Wärmekapazität, ist zwar ca. 25% im Vergleich zu Wasser geringer, jedoch wird dies durch das grö- ßere Temperaturdelta mehr als kompensiert. Material. It shows a higher dynami ¬ specific viscosity compared to water, but it allows you to start from be ¬ pointing higher Einspeichertemperaturen up to 200-250 ° C in an unpressurized tank design with prevailing viscosities digit mPa.s area; I behave like water there. Although the mathematical product of temperaturabhängi ¬ ger, specific heat capacity and specific gravity, called the volumetric heat capacity is approximately 25% as compared to water less, but this is more than compensated by the GroE ßere temperature delta.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen werden mit den Unteransprüchen beansprucht. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann zur Wärmespei- cherung das Glycerin mittels eines mit regenerativer elektrischer, insbesondere überschüssiger, Leistung betriebenen Elektroheizers erwärmt werden und insbesondere als Wärmespei- cherfluid oder als Wärmeübertragungsfluid verwendet werden. Further advantageous embodiments are claimed with the subclaims. According to an advantageous embodiment, the glycerol can be heated by means of an electrical heater operated with regenerative electrical, in particular excess, power and used, in particular, as a heat storage fluid or as a heat transfer fluid for heat storage.
Die Verwendung dieses insbesondere im Überfluss vorhandenen Rohglycerins aus der Biodieselproduktion als günstiges bzw. kostenloses und hoch erhitzbares, thermisches Energiespei¬ chermaterial - im Englischen Thermal Energy Storage - TES - im Sinne von "Power-2-Heat " für eine spätere Wärmeverfügbar¬ keit (Dispatchability) beispielsweise als Fernwärmeüberträ- gerfluid, ist ein Anwendungsszenario dieser Erfindung. Analog zu Wasser in Fernwärmespeichern ist mit überschüssigem Öko- ström mittels Elektroheizer ein energetischer Eintrag in das Speichermaterial möglich. Dies betrifft das Konzept Power-2- Heat . Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann zurThe use of this especially abundant Rohglycerins from biodiesel production as a cheap or free and highly heatable, thermal Energiespei ¬ chermaterial - in English Thermal Energy Storage - TES - in the sense of "Power-2-Heat" for a later Wärmeverfügbar ¬ speed ( Dispatchability), for example as Fernwärmeüberträ- gerfluid, is an application scenario of this invention. Analogous to water in district heating stores, surplus eco- Ström by means of electric heater energetic entry into the storage material possible. This concerns the concept Power-2-Heat. According to a further advantageous embodiment, for
Strombereitstellung die gespeicherte Wärme des erwärmten Gly- cerins, insbesondere mittels eines organischen Rankine- Kreislaufs, rückverstromt werden. Damit ist es ebenso mög¬ lich, statt Wärmebereitstellung alleine ebenso die eingespei- cherte Wärme wieder rückzuverstromen . Dies betrifft das so genannte Power-2-Heat-2-Power-Konzept . Provision of electricity, the stored heat of the heated glycerol, in particular by means of an organic Rankine cycle, back-converted. Thus it is equally mög ¬ Lich, instead of heat supply alone as the eingespei--assured heat rückzuverstromen again. This concerns the so-called Power-2-Heat-2-Power concept.
Damit ist ebenso das Konzept Power-2-Heat-2-Power, also die etwaige spätere Rückverstromung von Wärme, aus insbesondere überschüssigen Ökostromkapazitäten, ein weiteres Anwendungsszenario dieser Erfindung. Thus, the concept of Power-2-Heat-2-Power, that is, the eventual subsequent reconversion of heat, in particular excess green power capacities, is another application scenario of this invention.
Gemäß einer weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung kann zur Wärmebereitstellung das Glycerin zusammen mit Phasenwechsel- materialien in Kombination erwärmt und/oder abgekühlt werden. Damit ist eine weitere Möglichkeit zur signifikanten Anhebung der einspeicherbaren Energie eine Kombination der sensiblen, thermischen Be- und Entladung des Glycerins mit Phasenwech- selmaterialien, so genannten PCM's. Dabei können Materialien, die einen Phasenwechsel bei einer definierten Temperatur durchführen, beispielsweise beim Schmelzen oder Erstarren, verkapselt, insbesondere in Ausgestaltung von Kugeln, Rohren, Patronen, Fässern, in Kontakt mit dem Glycerin stehen. Wird das Glycerin im Speichertank beim Laden stetig erhitzt und durchläuft dabei die Schmelztemperatur des damit in Kontakt stehenden PCM-Materials , so verbleibt die Temperatur so lange konstant, bis alles PCM-Material verflüssigt ist. Beim Entla¬ den wird beim Durchschreiten der Erstarrungstemperatur des PCM-Materials, das bevorzugt ohne signifikante Unterkühlung im Bezug zur Schmelztemperatur erstarrt, ebenso die Tempera¬ tur konstant gehalten und die gespeicherte Schmelzenthalpie an das im Kontakt stehende Glycerin abgegeben. Auf diese Wei¬ se können nicht nur eine oder mehrere ausgeprägte Konstanttemperaturphasen im Tank beim Laden und Entladen realisiert, sondern die eingespeicherte Gesamtenergie zusätzlich bedeutend erhöht werden. In der Regel ist ein weiterer Zu¬ wachs um 100-200 kJ/kg PCM-Material möglich. According to a further advantageous embodiment, the glycerol can be heated and / or cooled in combination with phase change materials in order to provide heat. Thus, a further possibility for significantly increasing the storable energy is a combination of the sensitive, thermal loading and unloading of the glycerol with phase change materials, so-called PCMs. In this case, materials that perform a phase change at a defined temperature, for example, when melting or solidification, encapsulated, in particular in the configuration of balls, tubes, cartridges, barrels, are in contact with the glycerol. If the glycerol in the storage tank is heated steadily during charging and passes through the melting temperature of the PCM material in contact therewith, the temperature remains constant until all PCM material has liquefied. When Entla ¬ the is when passing through the solidification temperature of the PCM material, which preferably solidifies without significant supercooling in relation to the melting temperature, as well as kept the tempera ¬ temperature and delivered the stored enthalpy of fusion to the glycerol in contact. In this way, not only one or more distinct ones can Constant temperature phases in the tank during charging and discharging realized, but the stored total energy are also significantly increased. Usually another to ¬ wax to 100-200 kJ / kg PCM material is possible.
Dass dies ebenso für relativ niedrige Temperaturniveaus tech¬ nisch problemlos ausführbar ist, zeigen beispielsweise That this is tech ¬ cally easy to carry out as well for relatively low temperature levels, for example, show
Geothermiekraftwerke mit Energierückgewinnung mittels ORC- Turbinen in Frankreich. Dort wird Wasser aus knapp 5 km Tiefe mit einer Temperatur von 175°C gewonnen und mittels Isobutan als Arbeitsmittel in einem ORC-Kreislauf verströmt. Durch derartige Niedertemperatur-ORC-Anlagen und mit Glycerin als Thermoenergiespeicher-Material ist es möglich, Überschuss¬ strom, der sonst nicht ins Stromnetz eingespeist werden kann oder in Hochzeiten keinen elektrischen Abnehmer findet, als Wärme zwischen zu speichern und bei Bedarf später wieder rückzuverstromen . Nachteilig sind die geringen Wirkungsgrade, so dass eine derartige Speicherkette lediglich zur Pufferung nichtspeicherbaren, grünen Energieüberschüssen und/oder Ener- giepeaks verwendbar ist. Geothermal power plants with energy recovery using ORC turbines in France. There, water is extracted from a depth of almost 5 km at a temperature of 175 ° C and emitted by isobutane as a working medium in an ORC cycle. By such low-temperature ORC systems and with glycerol as a thermal energy storage material, it is possible surplus ¬ stream that can not otherwise be fed into the power grid or in weddings no electrical consumers, as heat to store between and back later when needed again. Disadvantages are the low efficiencies, so that such a storage chain can only be used for buffering non-storable, green energy surpluses and / or energy peaks.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann als Phasenwechselmaterial ein organisches Material, insbesondere Paraffin, Wachs, dimensionsstabiles HDPE, Trans-Polybutadien und/oder anorganisches Material, insbesondere Salzhydrate, wasserfreies Salz, eine Salzmischung, verwendet werden. According to a further advantageous embodiment, the phase change material used may be an organic material, in particular paraffin, wax, dimensionally stable HDPE, trans polybutadiene and / or inorganic material, in particular salt hydrates, anhydrous salt, a salt mixture.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann das Glycerin bei einer phasenkatalytischen Umesterung von Fetten und/oder Ölen mittels Methanol zu Festsäuremethylestern als Rohglycerin hergestellt worden sein. According to a further advantageous embodiment, the glycerol may have been prepared in a phase-catalytic transesterification of fats and / or oils by means of methanol to Festsäuremethylestern as Rohglycerin.
Die weltweit sich rasant steigernde und politisch gewollte Herstellung von so genannten Biokraftstoffen zur Verstreckung von aus fossilen Energieträgern gewonnenen Kraftstoffen basiert zum größten Teil auf dieser basenkatalytischen The worldwide rapidly increasing and politically deliberate production of so-called biofuels for the extraction of fuels derived from fossil fuels is largely based on this base catalytic
Umesterung von Fetten und Ölen mittels Methanol zu Festsäure¬ methylestern, die im Englischen mit FAME abgekürzt werden bzw. eben als "Biodiesel" bezeichnet werden, und dem Neben¬ produkt Glycerin. So entstehen pro Tonne Biodiesel ca. 100kg Rohglycerin, für das keine Verwendung besteht und zwangsläu¬ fig anderen Materialkreisläufen zugeführt werden muss. Im Jahre 2012 wurden weltweit ca. 20 Million Tonnen Biodiesel hergestellt, was rechnerisch ca. zwei Millionen Tonnen zusätzliches Rohglycerin als Abfallprodukt entspricht. Aufgrund der Dringlichkeit des Entsorgungsproblems bzw. aufgrund des einhergehenden, rapiden Preisverfalls dieses zusätzlich auf den Weltmarkt drängenden Glycerins haben sich mehrere Routen der Weiterverwendung herauskristallisiert. So wird ein Teil des Glycerins als Futterbeimischung, insbesondere für Mast¬ schweine, verwendet. Ebenso Escherichia-Coli-Bakterien werden gentechnisch verändert, die das Rohglycerin in andere chemi- sehe Produkte, wie 1, 2-Propandiol, metabolisieren . Ebenso als zusätzliches Brennmaterial wird Rohglycerin in Kraftwerksan¬ lagen und Boilern verfeuert. Schlussendlich wird aber die weltweit gesteigerte Produktion von Biodiesel zu einem enor¬ men Überangebot an Rohglycerin führen. Bereits im Jahr 2006 wurde das Rohglycerin aus der Biodieselfertigung in den USA mit 0-70 US-Dollar gehandelt, mit einem Negativpreisausblick für die Zukunft, d.h. dass Rohglycerinhersteller für die Abnahme ihres Glycerins zahlen müssen. Hier ergibt sich ein ökonomischer Nutzen für die erfindungsgemäß vorgeschlagene Anwendung des Glycerins. Transesterification of fats and oils by means of methanol to solid acid ¬ methylestern that are abbreviated in English with FAME or just be referred to as "biodiesel", and the side ¬ product glycerol. This creates per ton biodiesel 100kg crude glycerol, for which there is no use and inevitably ¬ fig other material cycles must be supplied. In 2012, around 20 million tonnes of biodiesel were produced worldwide, which corresponds to approximately two million tonnes of additional crude glycerine as a by-product. Due to the urgency of the disposal problem or due to the accompanying rapid decline in price of this additionally on the world market urgent glycerine several routes of re-use have emerged. Thus, a part of glycerol as a feed admixture, in particular for fattening pigs ¬ used. Similarly, Escherichia coli bacteria are genetically engineered that metabolize the crude glycerol in other chemical see products, such as 1, 2-propanediol. Likewise, as additional fuel raw glycerol is burned in Kraftwerksan ¬ plants and boilers. Ultimately, however, the world's increased production of biodiesel will lead to an enor ¬ men oversupply of crude glycerol. Already in 2006, the raw glycerine from the biodiesel production in the US was traded at 0-70 US dollars, with a negative price outlook for the future, ie that producers of raw glycerine have to pay for the decrease of their glycerine. This results in an economic benefit for the proposed use of glycerol according to the invention.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann von dem Rohglycerin ein Wasseranteil entfernt worden sein. Hauptsächlich sollte zur zweckmäßigen Verwendung als Thermoenergie- Speicher der vorhandene Restwasseranteil entfernt werden.According to a further advantageous embodiment, a proportion of water may have been removed from the crude glycerol. Mainly should be removed for proper use as a thermal energy storage of existing residual water content.
Dies kann zum einen in Aufreinigungsanlagen geschehen, aber ebenso einmalig in Form eines Überdruckventils auf dem ei¬ gentlichen Speichertank, indem der Speichertankinhalt samt Rohglycerin bei der Inbetriebsetzung einmalig auf 150-200°C erhitzt und das Restwasser ausgetrieben wird. This can happen on the one hand in purification plants, but also once in the form of a pressure relief valve on the egg ¬ tual storage tank by the storage tank contents including crude glycerol during commissioning once heated to 150-200 ° C and the residual water is expelled.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann der Wasseranteil mittels Erhitzen auf eine Temperatur in einen Temperaturbereich von ca. 150°C bis ca. 200°C über ein Überdruckventil aus einem Speichertank ausgetrieben werden. According to a further advantageous embodiment, the water content by heating to a temperature in a Temperature range of about 150 ° C to about 200 ° C are driven out of a storage tank via a pressure relief valve.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung können von dem Rohglycerin das Methanol und/oder freie Fettsäuren entfernt worden sein. Bei der basenkatalysierten Umesterung kann das Rohglycerin angesäuert werden und die entstehenden, freien Fettsäuren können von der Glycerinphase getrennt werden, so dass ca. 85%iges Glycerin erhalten werden kann, wobei Spu- renelementverunreinigungen, beispielsweise durch Phosphor, Schwefel und dergleichen je nach Öledukt, im zweistelligen ppm-Bereich vorhanden sein können, die für eine Thermoener- giespeicher-Verwendung allerdings nicht stören. Dieses bzw. einmalig entwässertes Rohglycerin aus der Biodieselherstel- lung ist das Zielmaterial für die erfindungsgemäße Verwen¬ dung . According to a further advantageous embodiment, the methanol and / or free fatty acids may have been removed from the crude glycerol. In the base catalyzed transesterification, the crude glycerol can be acidified and the resulting free fatty acids can be separated from the glycerol phase so that about 85% glycerol can be obtained, with trace element impurities, for example by phosphorus, sulfur and the like, depending on the oil, can be present in the double-digit ppm range, which, however, do not interfere with a thermal energy storage use. This unique and dehydrated crude glycerol from the Biodieselherstel- lung is the target material for the inventive USAGE ¬ dung.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung können aus dem Rohglycerin Alkalisalze entfernt worden sein. Da aufgrund der basenkatalytischen Umesterung mittels Alkalimethylaten, beispielsweise Kaliumhydroxid, gelöst in Methanol, bzw. der anschließenden Ansäuerung zur Abtrennung von freien Fettsäuren ebenso Alkalisalze entstehen, können diese im geringen Umfang im Rohglycerin vorhanden sein. Der Gehalt an derartig in-situ hergestelltem Basenkatalysator ist unterhalb von 2According to a further advantageous embodiment, alkali salts may have been removed from the crude glycerol. Since, due to the base-catalytic transesterification by means of alkali metal methoxides, for example potassium hydroxide dissolved in methanol, or the subsequent acidification for the separation of free fatty acids also alkali salts, they may be present in the crude glycerol to a small extent. The content of such in-situ prepared base catalyst is below 2
Gew.-% und damit äußerst gering im Rohglycerin vorhanden. Eine Abtrennung ist jedoch sinnvoll, obgleich aus der wissenschaftlichen Literatur bekannt ist, dass mit anorganischen Salzen, beispielsweise Kaliumcarbonat , angereichertes Glyce- rin, und zwar als feststofffreie Lösung, nicht nur eine Erhö¬ hung der spezifischen Dichte einhergeht, sondern zudem die Erstarrungstemperatur auf weit unterhalb 18 °C herabgesenkt werden kann. Diese Verunreinigungen haben demnach einen gewissen positiven Effekt auf die volumetrische Wt .-% and thus extremely low in the crude glycerol present. However, separation is useful, although it is known from the scientific literature that with inorganic salts, such as potassium carbonate, enriched glycerol rin, and that goes hand in hand as a solid-free solution, not just a raised stabili ¬ hung the specific density, but also the solidification temperature to well can be lowered below 18 ° C. These impurities therefore have a certain positive effect on the volumetric
Einspeicherfähigkeit . Jedoch sollten Alkalisalze, insbesonde¬ re Halide, bevorzugt im Kontext der Korrosionsneigung abge¬ trennt werden oder genügend korrosionsresistente Stähle ver¬ wendet werden. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann das Glycerin als Wärmespeicherfluid in einem drucklosen 2-Zonen- Speichertank gespeichert werden. Storage capability. However, alkali metal salts, insbesonde ¬ re halides are preferred abge ¬ separates in the context of corrosion tendency or sufficient corrosion resistant steels ver ¬ turns should be. According to a further advantageous embodiment, the glycerol can be stored as a heat storage fluid in a pressureless 2-zone storage tank.
Die Erfindung wird anhand von Figuren näher beschrieben. The invention will be described in more detail with reference to figures.
Figuren 1 bis 5 zeigen Vergleiche wichtiger physikalischer Kenngrößen zwischen Wasser und Glycerin. FIGS. 1 to 5 show comparisons of important physical parameters between water and glycerol.
Figur 1 zeigt die spezifische Dichte von Glycerin und Was¬ ser als Funktion der Temperatur. FIG. 1 shows the specific gravity of glycerol and water as a function of temperature.
Figur 2 zeigt eine Darstellung der spezifischen Wärmekapa- zität von Glycerin und Wasser als Funktion der Temperatur . FIG. 2 shows a representation of the specific heat capacity of glycerol and water as a function of temperature.
Figur 3 zeigt eine Darstellung der dynamischen Viskosität von Glycerin und Wasser als Funktion der Tempera- tur. zeigt eine Darstellung der volumetrischen Wärmekapazitäten von Glycerin und Wasser als Funktion der Temperatur . zeigt eine Darstellung des Dampfdruckes von Glyce¬ rin und Wasser als Funktion der Temperatur. FIG. 3 shows a representation of the dynamic viscosity of glycerol and water as a function of the temperature. shows a representation of the volumetric heat capacities of glycerol and water as a function of temperature. shows a representation of the vapor pressure of Glyce ¬ rin and water as a function of temperature.
Um die Vorteile hoher Endspeichertemperaturen zwischen Wasser und Glycerin bei Dampfdrücken unterhalb ein bar zu verglei¬ chen (dies entspricht einem herkömmlichen, drucklosen Tankdesign) , diene eine hypothetische, thermische Beladung von 60- 95°C für Wasser sowie eine sukzessive Erhöhung der Endtempe¬ ratur für Glycerin bis 150°C, 200°C und 250°C, ebenso begin- nend bei 60°C. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle 1 dargestellt . Speicherfähigkeit von Wasser und Glycerin bei unterschiedli¬ chen Endspeichertemperaturen To take advantage of high Endspeichertemperaturen between water and glycerol at vapor pressures below a bar to verglei ¬ chen (this corresponds to a conventional, pressureless tank design), serving a hypothetical, thermal loading of 60- 95 ° C for water, and a successive increase of Endtempe ¬ temperature for glycerol up to 150 ° C, 200 ° C and 250 ° C, also starting at 60 ° C. The results are shown in the following Table 1. Storage capacity of water and glycerol at differing ¬ chen Endspeichertemperaturen
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Wie der Tabelle 1 zu entnehmen, ist bei Verwendung von Glycerin als Thermoenergiespeicher-Material , in Bezug auf Wasser, bei einer Erhöhung der Endspeichertemperatur um 9 Kelvin eine äquivalente Gesamtenergie von knapp 1300 MWhthermisch As can be seen from Table 1, when glycerine is used as the thermal energy storage material with respect to water, with an increase in the final storage temperature of 9 Kelvin, an equivalent total energy of almost 1300 MW is thermal
einspeicherbar: bei 95°C beträgt der Dampfdruck von Wasser 0,84 bar, der von Glycerin bei 104°C lediglich 0,0003 bar. Bei einer Erhöhung der Endspeichertemperatur auf 150 °C ist in ein identisches Volumen, in Bezug zu Wasser, 206% an Energie mit Glycerin einspeicherbar, bei 200°C entsprechend 324%. Bis zu dieser Temperatur ist Glycerin sicher weder selbstentzündlich, entflammbar, noch selbsterhaltend brennbar und die dynamische Viskosität mit 1-2 mPa-s so gering, wie Wasser bei 23°C. Dies erlaubt exzellente Wärmeübergänge, leichte Pump- barkeit und damit ein rasches, thermisches Be- und Entladen. storable: at 95 ° C, the vapor pressure of water is 0.84 bar, that of glycerol at 104 ° C only 0.0003 bar. With an increase in the final storage temperature to 150 ° C, 206% of energy can be stored with glycerin in an identical volume with respect to water, corresponding to 324% at 200 ° C. Up to this temperature, glycerin is certainly neither self-igniting, flammable nor self-sustaining flammable and the dynamic viscosity of 1-2 mPa-s is as low as water at 23 ° C. This allows excellent heat transfer, easy pumpability and thus rapid, thermal loading and unloading.
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Claims

Patentansprüche claims
1. Verwendung von, insbesondere bei einer Biodieselherstel¬ lung einer Biodieselraffinerie hergestelltem, Glycerin als Energiespeichermaterial zur Wärmespeicherung und/oder StrombereitStellung . 1. Use of, in particular in a Biodieselherstel ¬ ment produced a biodiesel refinery , glycerol as energy storage material for heat storage and / or StrombestStellung.
2. Verwendung gemäß Anspruch 1, 2. Use according to claim 1,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
zur Wärmespeicherung das Glycerin mittels eines mit regenera¬ tiver elektrischer, insbesondere überschüssiger, Leistung betriebenen Elektroheizers erwärmt wird und insbesondere als Wärmespeicherfluid oder als Fernwärmeüberträgerfluid verwen¬ det wird. for heat storage, the glycerol is heated by a ¬ with regenera tive electrical, in particular excess, power-driven electric heater and in particular as heat storage fluid, or as district heat carrier fluid is USAGE ¬ det.
3. Verwendung gemäß Anspruch 2, 3. Use according to claim 2,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
zur Strombereitstellung die gespeicherte Wärme des erwärmten Glycerins, insbesondere mittels eines organischen Rankine Kreislaufs, rückverstromt wird. for the supply of electricity, the stored heat of the heated glycerol, in particular by means of an organic Rankine cycle, is reconverted.
4. Verwendung gemäß Anspruch 2, 4. Use according to claim 2,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
zur Wärmebereitstellung das Glycerin zusammen mit mindestens einem Phasenwechselmaterial erwärmt und/oder abgekühlt wird. for heating the glycerol is heated together with at least one phase change material and / or cooled.
5. Verwendung gemäß Anspruch 4, 5. Use according to claim 4,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
als Phasenwechselmaterialien organische Materialien, insbe- sondere Paraffine, Wachse, dimensionsstabiles HDPE, trans- Polybutadien und/oder anorganische Materialien, insbesondere Salzhydrate, wasserfreie Salze, Salzmischungen verwendet wer- den . As phase change materials organic materials, in particular paraffins, waxes, dimensionally stable HDPE, trans polybutadiene and / or inorganic materials, in particular salt hydrates, anhydrous salts, salt mixtures are used.
6. Verwendung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass 6. Use according to one of the preceding claims, characterized in that
das Glycerin bei einer basenkatalysierten Umesterung von Fetten und/oder Ölen mittels Methanol zu Fettsäuremethylestern als Rohglycerin hergestellt wurde. the glycerol was prepared in a base-catalyzed transesterification of fats and / or oils by means of methanol to fatty acid methyl esters as Rohglycerin.
7. Verwendung gemäß Anspruch 6, 7. Use according to claim 6,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
von dem Rohglycerin ein Wasseranteil entfernt wird. a proportion of water is removed from the crude glycerine.
8. Verwendung gemäß Anspruch 7, 8. Use according to claim 7,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
der Wasseranteil mittels Erhitzen auf eine Temperatur in ei¬ nem Temperaturbereich von circa 150°C bis circa 200°C über ein Überdruckventil aus einem Speichertank ausgetrieben wird. the proportion of water is driven out of a storage tank by heating to a temperature in egg ¬ nem temperature range of about 150 ° C to about 200 ° C via a pressure relief valve.
9. Verwendung gemäß Anspruch 6, 7 oder 8, 9. Use according to claim 6, 7 or 8,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
von dem Rohglycerin das Methanol und/oder freie Fettsäuren entfernt wurden/wurde. were removed from the crude glycerol, the methanol and / or free fatty acids / was.
10. Verwendung gemäß Anspruch 6, 7, 8 oder 9, 10. Use according to claim 6, 7, 8 or 9,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
von dem Rohglycerin Alkalisalze entfernt wurden. were removed from the crude glycerol alkali salts.
11. Verwendung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 10, 11. Use according to one of the preceding claims 2 to 10,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
das Glycerin als Wärmespeicherfluid in einem drucklosen Zwei- Zonen-Speichertank gespeichert wird. the glycerol is stored as a heat storage fluid in a pressureless two-zone storage tank.
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