WO2018184612A1 - Method and system of facilities for energy conversion using carbon dioxide - Google Patents

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WO2018184612A1 PCT/DE2018/000074 DE2018000074W WO2018184612A1 WO 2018184612 A1 WO2018184612 A1 WO 2018184612A1 DE 2018000074 W DE2018000074 W DE 2018000074W WO 2018184612 A1 WO2018184612 A1 WO 2018184612A1
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    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01KSTEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
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    • F01K3/12Plants characterised by the use of steam or heat accumulators, or intermediate steam heaters, therein having two or more accumulators
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    • F01K25/103Carbon dioxide
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22STEAM GENERATION
    • F22DPREHEATING, OR ACCUMULATING PREHEATED, FEED-WATER FOR STEAM GENERATION; FEED-WATER SUPPLY FOR STEAM GENERATION; CONTROLLING WATER LEVEL FOR STEAM GENERATION; AUXILIARY DEVICES FOR PROMOTING WATER CIRCULATION WITHIN STEAM BOILERS
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    • F22D1/24Feed-water heaters, i.e. economisers or like preheaters with fire tubes or flue ways traversing feed-water vessels
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/32Direct CO2 mitigation

Definitions

  • the invention relates to a method and a system for the energy conversion of heat in work with carbon dioxide as the working medium.
  • Carbon dioxide can also be used for energy storage, especially near its triple point CO2 has a smaller volume per MWh compared to the compressed air in empty mines or
  • the present invention In comparison with the known state of the art, where the steady-state flow process is usually carried out continuously by means of working medium, the present invention normally operates transiently and batchwise in the C02 low-temperature range. Thus, common measuring devices, machines and materials can be used as needed for the invention. On the other hand, it is also known that intensive efforts are currently being made to find the cost-effective materials for the production of machines and equipment which can withstand high CO 2 pressure and simultaneously high CO 2 temperature. For example, construction of such a model for heat engines, in which carbon dioxide is high Energy density can relax. As you know, in the distance you are striving as you have since
  • C02-containing gas such as purified flue gas from coal-fired power plants or other incinerators, contains some C02 mass fraction, for example 15%.
  • Heat exchangers and sedimentation plants e.g. used in winter time. In addition to the condensed water and other condensates, it also produces a dried gas, in which the CO 2 content has risen to a desirable level.
  • C02 liquefaction It is preferably winter cold air used to bring the temperature of the above-mentioned step 1) treated flue gas below minus 30 ° C. Then it is to be compressed by a gas compressor to the CO 2 partial pressure in the flue gas well over 15 bar increase. Thus, carbon dioxide will largely separate from the flue gas liquid.
  • the deposited CO 2 liquid is first used for electricity generation and then sent to a CO 2 liquid tank of the plant system. Each such container should be completely filled with CO 2 liquid. The remainder of the flue gas remaining after CO 2 separation is also led to further use or treatment.
  • other CO 2 -containing fluids can also be used here as flue gas for CO 2 separation or liquefaction. And the process of CO 2 liquefaction in the heat engine plant will be described in detail in the following explanation of the drawing 7 and it may be combined with the CO 2 liquefaction present here.
  • Geothermal, solar heat and so other natural heat is heated in the containers fully bottled C02 liquid, the e.g. from the o.g. Step 2) can come out and possibly still be relocated before heating.
  • their temperature rises above the level of 30 ° C, so that their pressure under the isochoric condition reaches a corresponding height of 700 bar or even higher.
  • the temperature of C02 fluids can be further increased during their flow to the Wämekrafbnaschinen, for example by the heat from the solar thermal systems is used and possibly also the heat from combustion of C02 -neutral fuels in a combustion chamber.
  • the heated carbon dioxide with the high pressure from the above step 3) can be expanded in heat engines such as piston engines or turbines, for example, to generate the electricity.
  • heat engines such as piston engines or turbines, for example.
  • the strong CO 2 pressure fluctuations are sufficiently smoothed.
  • the expanded carbon dioxide using the cold from river water, cold air, or other natural coolants to liquefy again, and it may still be to compact.
  • the liquefied carbon dioxide is then filled back into the C02 container.
  • the process goes to the above-mentioned step 3), and an expanding CO 2 cycle can then be formed if necessary with the CO 2 mass flowing in, which can come continuously from the above-mentioned step 2).
  • the plant system contains several of the following five components: heat exchanger plant, sedimentation plant, C02 liquefaction plant, C02 thermal energy plant and C02 fluid storage facility.
  • the C02 fluid storage system called C02 storage facility for short, can in turn consist of two units of the C02 gas storage facility and the C02 fluid storage facility.
  • C02-containing gas eg purified flue gas
  • purified flue gas can come from sources such as coal-fired power plants.
  • the heat exchanger system is used, for example, in winter time. This results in cooled flue gas, which is alienated in the subsequent sedimentation by sedimentation and dried by further cooling, if necessary, it is still to filter through a dust filter.
  • you get a dried and more purified flue gas which is still largely cooled down and adequately compressed in the subsequent C02-Vermentssistorsstrom to separate carbon dioxide in the form of liquid from the flue gas.
  • This separated CO 2 liquid can first be used to generate electricity and then be stored in the tanks of the CO 2 liquid storage system.
  • the stored CO 2 liquid may need to be relocated in the future. In the coming summer time, it is then to be heated by the air heat, solar heat or other natural heat sources, or to heat them up at an earlier time by applicable heat sources such as waste heat, geothermal, combustion heat, etc., for example, the electricity by their relaxation in the Wämekrafmi machinery with generators to produce.
  • This gaseous carbon dioxide can then be stored in the C02 gas storage facility and reliquefied with the help of cold air in the coming winter, or in an earlier time it is by its cooling with the cold from river water or similar natural coolants again convert into the liquid phase.
  • this carbon dioxide is liquefied at a cold place and then transported to the warm place, where it is heated and then relaxed in the heat-Krafrniaschinen. After the relaxation, it is transported back to the cold place.
  • this local bridging may be horizontal or vertical, for example, between the Arctic and the equator it is referred to as a horizontal bridging or between the foot and the summit of the Everest Mountains as a vertical bridging.
  • the temporal and local bridging may be horizontal or vertical, for example, between the Arctic and the equator it is referred to as a horizontal bridging or between the foot and the summit of the Everest Mountains as a vertical bridging.
  • Bridging can also be done in a combined way. Last but not least is the utilization of the temperature gradient between air and river water in one place and in one day.
  • Coal power plants or other incinerators already cleaned and provided with a high temperature Normally, it is released through a tall chimney into the air atmosphere, but now diverted to a heat exchanger of the plant. It flows in fact via the import of gas (1) in the metal line (5) of the heat exchanger.
  • the pipe in a round or flat shape is placed inside a reinforced concrete tank from top to bottom, for example, in a spiral or rectilinear manner.
  • Reinforced concrete container itself is partly on its outer wall, for example, with Thermal insulation material thermally insulated.
  • the flue gas flows from the top down through the export of gas (2) from the plant out.
  • the cold water flows from the top via the import of cold water (3) through a line in the bottom of the container, and then it flows along or cross the pipe outer surface from bottom to top, eventually overflows it as heating water on the export of heating water (4 ) out of the container.
  • the water condensed there also flows to the subsequent sedimentation plant.
  • a heat exchanger system should consist of two such
  • the heat exchanger (10) serves here for the further cooling of the flue gas, e.g. using the winter cold air. As a result, it is largely dried and then flows through the check valve (9) on the export of gas (8) out to the subsequent C02 liquefaction plant. If necessary, it can also be installed by a yet to be installed
  • Gas fan can be fed out of the container, and in front of the check valve (9), if necessary, install a dust filter to filter large and light particles from the flue gas.
  • a sedimentation plant should consist of two such reinforced concrete tanks.
  • Gas compression plant or from the heating water or other usable heat obtained in the heat exchanger system After that they will each have one or more
  • Heat engines with electric generators e.g. Piston engine or turbine, relaxed to the lowest possible pressure.
  • the CO 2 fluid is depressurized, for example, to a pressure of 15 bar and then passed into a container of the CO 2 liquid storage system and stored there.
  • the residual gas is analogous, e.g. to relax it to 1 bar.
  • the relaxed residual gas can then be released into the air atmosphere, or used for other uses, e.g. half of the cold created by relaxation and by the appropriate techniques, e.g. Linde method to separate the oxygen and nitrogen from the residual gas.
  • Heat recovery machines bring back by the relaxation of previously stored in the containers and still to be heated C02 liquid in the coming
  • CO 2 liquid flows through the import for CO 2 liquid (11) through the check valve (13) into the previously evacuated container, which may be an externally insulated heat-insulated reinforced concrete container. It is, if necessary, pumped by pump (12), otherwise it flows through a not shown in the drawing switchable bypass next to the pump (12) to the check valve (13).
  • the container can be internally equipped with a heat exchanger (16) for heat transfer to the outside and has an export for CO 2 liquid (14) with check valve (15), and has at least oneshoreexit not shown in the drawing. It automatically lets C02 liquid flow out of the container if its pressure in the container exceeds a certain level, for example, 70 bar.
  • CO 2 liquid containers there may be several such CO 2 liquid containers that can be connected to each other via valves and all of them together form the CO 2 liquid storage system.
  • the heat exchanger (16) of such containers can be implemented with different levels of heat transfer performance.
  • the heat exchangers of those vessels require very high heat transfer performance, from which CO 2 fluid is delivered directly to CO 2 flow to the heat engines.
  • the other heat exchangers can be provided with low heat transfer performance, especially if their heat transfer is for a long time, e.g. for several months from winter to summer.
  • C02 gas flows via the import of C02 gas (17) through check valve (19) into the previously evacuated container, which is eg a heat-insulated reinforced concrete container on the outside and built in combination with C02 liquid containers can be. It is, if necessary, required by the fan (18), otherwise it flows via a not shown in the drawing switchable bypass next to the fan (18) to the check valve (19).
  • the container may be equipped with a heat exchanger (22) for heat transfer to the outside and has an export of C02 gas (20) with check valve (21), and has at least oneshoreexit not shown in the drawing. It automatically lets C02 gas flow out of the tank if its pressure in the tank exceeds a certain pressure level of, for example, 5 bar.
  • CO 2 gas tanks There may be several such CO 2 gas tanks that can be connected to each other via valves and all of them together form the CO 2 gas storage facility.
  • Operating tank L or R links a container group of L 1, L2, ... Ln or Rl, R2, ..., Rm via their switches.
  • the containers of the two groups of containers are each connected to the heat and cooling source systems also via their but other switches.
  • Also connected are the two operating vessels L and R and the two connected to the heat exchanger with the heat and cooling source systems, but for clarity, the connecting lines and the corresponding switches are not shown in the drawing.
  • All containers are e.g. thermally insulated with thermal insulation material from the outside, inside they are each equipped with heat exchangers for heat transfer to the outside.
  • the service tanks are different from other vessels in that their heat transfer performance is higher and their strength is greater than the others.
  • the right-sided containers are evacuated, but the left side filled with C02-fluid, the has a high pressure and a certain high temperature.
  • the strained C02 fluid in the service tank L flows to the heat engines of the group via the left heat exchanger, where it is reheated. In the heat engines, it relaxes for energy conversion to a lower pressure with an associated lower temperature. These two quantities are referred to below as relaxation pressure or relaxation temperature.
  • the expanded carbon dioxide is cooled to the right via the heat exchanger, and flows on to the right-side operating tank R.
  • the containers LI, L2, ..., Ln will sequentially supply their C02 fluids to the service vessel L, during their delivery time the C02 fluids in the vessels are each heated via their own heat exchangers.
  • This heating process is called as a process of heating to be filled or heated to relax (See claim 1).
  • the container in question is closed, and after its switching is switched its heat exchanger, namely locking the
  • This cooling process ends when it reaches the temperature of a preselected coolant. And it is called a process or process of cooling for filling. (See claim 1). This process of cooling for filling occurs at certain intervals sooner or later for each left side container of LI, L2, Ln.
  • the right-side operating container R receives the expanded carbon dioxide with a cooling process through its heat exchanger.
  • the cooled carbon dioxide then flows further into the tanks R1, R2, ..., Rm in succession or in parallel, where it is further cooled by them for its liquefaction via the respective heat exchanger.
  • the necessary cold comes from the connected cooling sources.
  • CO 2 fluid then flows in the reverse direction, namely from the right side to the left side containers.
  • the CO 2 delivery processes on the right then take place analogously to the previous delivery processes on the left.
  • the left-side containers L, LI, L2, Ln still have residual carbon dioxide, which after cooling already has a lower pressure than the expansion pressure. Because of this, the processes of C02 fillings, cooling and heating take place analogously to the previous processes in the containers on the right. Sooner or later C02 fluids reach the thermodynamic state at the start of the plant.
  • the structure to the left and right of the Wännel Afteiaschinentik looks similar.
  • the C02 flow direction alternates at certain intervals constantly left to right and vice versa.
  • the processes of C02 heating and cooling or C02 deliveries and fillings alternate in the mutual CO 2 containers, which accordingly have to change between two states of open and closed.
  • these processes do not proceed continuously in the individual containers, but in a batch manner with some randomness for batch start and duration. Therefore, the C02 process is not a stationary flow process, but is a transient ping-pong flow process between the left and right sides of the thermal force group. In the following implementation example, this process will be described in detail with concrete numerical values.
  • due to the flexible design of the heating, cooling and storage functions of the C02 container the problem of discrepancy of the slow heat transfer from heat exchangers over the fast operation of heat engines is resolved.
  • Heat engines Piston engines or turbines with electric generators are used in different C02 operating pressure ranges with an upper limit of 700 bar and in the C02 temperature range between minus 70 ° C and plus 150 ° C.
  • the upper limit of 700 bar is determined by the strength of the C02 containers, here C02 liquid can reach a much higher pressure than 700 bar when heated up to 150 ° C in a fully filled container, such as 2000 bar. Therefore, if necessary, it is possible to build an operating tank with harder materials, which can withstand, for example, a higher CO 2 pressure of 1327 bar and at the same time the CO 2 temperature of 80 ° C.
  • the CO 2 depressurization pressure is based on the ambient temperature, e.g. River water temperature, or after the objective for the production of refrigeration or electricity.
  • Heat engines are used in the temperature range between 20 and 150 degrees Celsius so that if possible no fossil fuels need to be used for CO 2 heating and at the same time still a large amount of natural heat energy can be converted into work economically efficient.
  • Gas compression systems for flue gas or C02 gas compressions usually operate in the pressure range with an upper limit of 400 bar or 20 bar, which does not challenge the current technological state of gas compression systems.
  • MMS membrane gas separation
  • PSA pressure swing adsorption
  • Measuring instruments for pressure, temperature, mass flow, etc. are normal devices that do not usually require high precision, i.e. fault tolerance can well be in the range of tenths of units of bar, degrees, cubic meters per minute and so forth. lie.
  • a reinforced concrete channel can be used for C02 gas transport, which has to withstand a pressure of up to 5 bar.
  • a C02 fluid pipeline can be built to withstand C02 pressures up to 30 bar.
  • the site selection for implementation is somewhat limited by the climatic conditions in that no C02 transport system is used between the hot and cold locations.
  • a good location as an example is Haerbin City, the provincial capital of Helongjiang VR. China.
  • the air temperature in winter reaches minus 35 ° C, and in summer it exceeds plus 30 ° C.
  • C02 sources such as coal-fired power plants.
  • carbon dioxide can be separated from flue gas on-site and then transported through a CO 2 liquid pipeline to a remote CO 2 liquid storage facility.
  • the C02 storage facility should be built where possible, where there is little, for example, in the deserts.
  • the construction of such storage facilities can also combat the progressing desertification.
  • the C02 storage facility can be built in modules, from small to large, to a system size that can meet the local energy needs, provided that there is a sufficiently large amount of C02 available stands.
  • C02 Cost of Equivalently priced
  • the city of Haerbin one can now expect a newly available quantity of C02 of approximately 2.58 million tons per year. This requires about 3.30 million cubic meters of the total volume of reinforced concrete tanks for storing C02 fluid, which has a density of 782.6 kilograms per cubic meter. With 17500 cubic meters per container you have to build 189 containers.
  • the city of Haerbin needs as an example about a total electric power of 2 GW from coal power plants for civilian use. There they consume about 6.41 million tonnes of standard coal per year, producing about 20.61 million tonnes of carbon dioxide. With a C02 deposition rate of 75% from the flue gas, approximately 1.46 million tonnes of pure carbon dioxide could be produced each year, but within two months of winter, with the air temperature below minus 30 ° C, only 2.58 million tonnes could be liquefied there. After CO 2 liquefaction, the city of Haerbin must route the C02 fluid to a remote and low-level C02 fluid storage facility.
  • Reinforced concrete tank is very high. And in the following 9 comments, especially the 4th note explains how to reduce this pressure level without reducing the electrical power.
  • the strained C02 fluid flows from the left operating tank L via the left heat exchanger, where it is reheated, and then on to the heat engines of the group, where it relaxes to a pressure of 60 bar.
  • the expanded CO 2 fluid is cooled via the right heat exchanger, and then flows into the right operating tank R.
  • carbon dioxide in the L will receive the heat via its heat exchanger from the heat source plant so that the C02 temperature in the L can rise above the level of 80 ° C.
  • the C02 operating pressure drops there. With the sinking to near 70 bar C02 fluid is then supplied to him from the container LI.
  • a left side C02 cooling process starts in each case in the containers LI, L2, ..., Ln successively or in parallel, as soon as they are each closed and then the respective heat exchangers are switched from heating to cooling.
  • the C02 cooling process in each left side tank ends when the residual carbon dioxide there reaches the coolant temperature, eg 20 ° C.
  • the cold comes here via the respective heat exchanger of the container from the cold source system.
  • the service tank R receives the expanded C02 fluid through a cooling process using its heat exchanger. Subsequently, the cooled CO 2 fluid flows to the container R 1, which begins to receive it also by a cooling process with the aid of its heat exchanger.
  • Rl is automatically closed with a check valve for Rl not shown in the drawing, and thus, at the same time or just before, it begins to fill R2 with carbon dioxide from R. And so continuing, it runs to the last right-side tank Rm.
  • an operating tank consists of two sub-tanks, one for heating and delivery, another for cooling and receiving.
  • the analogous applies to the heat engine group and the two heat exchangers next to it.
  • Refrigeration source systems for the heat exchangers All containers L, LI, L2, ..., Ln and R, Rl, R2, ..., Rm are then under the same control and control of the program.
  • an operating container fixed for C02 deliveries or C02-receiving be recognized, and analogously, this applies to the two heat exchangers next to them for C02 cooling or C02 heating.
  • a heat exchanger fixedly attached to CO 2 cooling can also be combined with the receiving operating tank.
  • this may cause a container, except for the service vessels, to be stopped during its CO 2 delivery process from supplying it with further CO 2 fluids for the CO 2 delivering service vessel, if its heat exchanger is the CO 2 supply Heat to maintain certain C02 temperature level in it, eg 80 ° C in
  • CO 2 fluid is instead supplied from another CO 2 container with appropriate CO 2 temperature and C02 pressure for the CO 2 delivering operation vessel, in the
  • Implementation example means that C02 temperature there is higher or equal to 80 ° C and at the same time CO 2 pressure higher than 70 bar.
  • a single CO 2 tank need not necessarily have sufficient heat transfer capacity for CO 2 heating and CO 2 cooling in the tank except for the service tanks.
  • the implementation example of the city of Haerbin has, as stated above, a C02 mass amount which is sufficient for a 10-day single-sided CO 2 delivery for relaxation in the heat treatment machines.
  • All shortest duration would be 24 hours, then usually there is at least one early morning with the lowest ambient temperature in one day for the purpose of CO2 cooling.
  • Recognizable containers which results in a temporal bridging, namely a time shift thereby realized for the purpose of CO 2 cooling from the CO 2 reception time in the operating vessel at a later time in another C02 container, such. here the coming early morning.
  • a local bridging of the temperature difference between hot and cold places can be achieved by a C02 transport system such as e.g.
  • the C02 gas is either stored and later liquefied, or adequately compressed by a driven with the generated electricity gas compressor and at the same time with the cold from river water or similar natural coolants again converted into the liquid phase.
  • Compaction heat can be reused for CO 2 heating for electricity generation.
  • the operating pressures for example between 342 and 70 bar, are to be homogenized in the implementation example, ie to smooth the operating pressure fluctuations between them, then for the different CO 2 streams with different CO 2 pressure levels before the CO 2 Entering the Waste Machine Group to set up a C02 mixing apparatus consisting mainly of nozzles and diffusers. Or another method for this should be to first adequately divide a large operating pressure range into a plurality of smaller operating pressure ranges, and then use different thermal power machines for these different smaller operating pressure ranges accordingly. Of course it is also possible to use these two methods combined. However, a very different possible method is the use of a backpressure turbine with multi-pressure flows, if the C02 density before the C02 entry into the
  • Heat engines in a suitable subcritical area e.g. less than 60 bar and higher than 80 ° C.
  • the operating temperature of 80 ° C assumed in the implementation example results in that heat of the lower temperature for heating C02 can be used as the first heating stage.
  • the hot ambient air in summer heats carbon dioxide to 30 ° C or even higher. Is however the
  • Enthalpy gradient of about 36 kJ / kg can be achieved. This is much higher than 21 kJ / kg in the example, but it would have to accomplish a temporal or local bridging between plus 30 ° C and minus 30 ° C. In addition, one should use the heat from solar thermal systems, it is sufficient to achieve the
  • the tensioned C02 mass can only be taken from the specific upper part of the usable operating pressure range.
  • the enthalpy gradient can be increased by about 10%.
  • a higher enthalpy gradient can also be achieved.
  • more C02 mass or firmer operating container etc. must be provided for the two options.
  • the city of Haerbin can be eight with the o.g. 9 comments various extensions and modifications. If you increase, for example, the operating temperature of 80 ° C to 100 ° C, the enthalpy gradient of 21 kJ / kg in the example rises to about 42 kJ / kg. Similarly, it rises to about 35 kJ / kg when the
  • Coolant temperature as the river water temperature has a height of 5 ° C instead of the assumed in the example height of 20 ° C. Accordingly, there is a tremendous potential here to increase the enthalpy gradient to about 118 kJ / kg, if the operating temperature can be changed to 150 ° C and the coolant temperature to minus 30 ° C. However, this change is achievable by temporal or local bridging. For example, if one is able to raise the funds for building a large C02 gas storage facility, then a time shift from summer to winter can be realized by bridging the time. This generates much more electricity and more

Abstract

1. Disclosed are a method and a system of facilities for energy conversion using carbon dioxide. 2.1 In comparison with water, carbon dioxide has a lower thermal capacity. Nevertheless, in the critical energy density range of the carbon dioxide, the materials used must withstand a high pressure and temperature. As a result of its low critical point, carbon dioxide can still be used efficiently for the energy conversion of natural heat into work. 2.2 To achieve this, containers are filled with a large amount of CO2 which is heated by heat, e.g. climatic heat. This establishes the basis for the CO2 expansion in heat engines. Prior to the expansion process, the CO2 pressure fluctuations are smoothed and the CO2 fluids are heated further as they flow to the heat engines. After expansion, the fluids can be condensed by e.g. climatic cold. To obtain climatic cold or heat, local or temporal bridging by a CO2 transport facility or a CO2 storage facility is required. In addition to its storage function, the CO2 storage facility also has heating and cooling functions which are adapted to the output of the heat engines. This solves the problem of slower heat transfer of the heat exchangers in relation to faster operation of the heat engines. The CO2 processes in the containers of the CO2 storage facility, such as the heat transfer process, also do not run continuously but in batches. The CO2 circulation process in the CO2 heat engine facility is therefore a transient flow process. 2.3 The problems of climate change, energy shortages and optionally also desertification can thus be economically and efficiently solved.

Description

Verfahren und Anlagensystem zur Energieumwandlung mittels Kohlendioxid  Process and plant system for energy conversion by means of carbon dioxide
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein Anlagensystem zur Energieumwandlung von Wärme in Arbeit mit Kohlendioxid als Arbeitsmedium. Kohlendioxid kann bekanntermaßen auch zur Energiespeicherung genutzt werden, insbesondere nahe seinem Tripelpunkt hat CO2 ein kleineres Volumen pro MWh im Vergleich zur Pressluft in leeren Minen oder zum The invention relates to a method and a system for the energy conversion of heat in work with carbon dioxide as the working medium. Carbon dioxide can also be used for energy storage, especially near its triple point CO2 has a smaller volume per MWh compared to the compressed air in empty mines or
Pumpwasser in einem Speicher. Damit wird die Ortsgebundenheit der mithilfe der Pressluft oder des Pumpwassers ausgeführten Energiespeicherungen vermieden, und die Teillast-Funktion für die elektrischen Stromnetze lässt sich mit C02-gespeicherter Energie fast überall zur Geltung bringen. Es ist weiter bekannt, dass die mit CO2 gespeicherte Energie in einem Behälter zur mechanischen Energieumwandlung und zugleich zur Kälteerzeugung in Bezug der Kraft- /Kältekopplung ausgenutzt werden kann, um den Wirkungsgrad der Kälteerzeugung auch zu erhöhen. Darüber hinaus gibt es selbstverständlich noch weitere Möglichkeiten zur CO2 - Nutzung, und zur CO2 -Gewinnung bestehen erfahrungsgemäß auch vielfältige CO2 - Abscheidungstechniken zur Verfügung, beispielsweise das Kryogenverfahren mit Zyklonstufen, mit dem z.B. Biogas fraktioniert verflüssigt werden kann, dabei werden CO2, CH4, Wasser und andere Stoffe separiert. Bei der vorliegenden Erfindung wird eine große Menge CO2 mit hohem Druck und passender Temperatur benötigt, um die C02-Prozessführungen wie z.B. die Pumped water in a store. This avoids the localization of the energy stored by compressed air or pumped water, and the partial load function for electric grids can be exploited almost anywhere with C02-stored energy. It is also known that the energy stored with CO2 can be utilized in a tank for mechanical energy conversion and at the same time for cooling in relation to the power / cooling coupling, in order to increase the efficiency of cooling. In addition, there are, of course, other possibilities for using CO2, and experience has shown that various CO2 deposition techniques are also available for obtaining CO2, for example the cryogenic method with cyclone stages, which can be used, for example, with Biogas can be fractionally liquefied, thereby separating CO2, CH4, water and other substances. In the present invention, a large amount of CO2 of high pressure and temperature is required to remove the C02 process guides such as e.g. the
Wärmeübertragungen in den einzelnen Behältern der C02-Wärmekraftmaschinenanlage so zu gestalten, dass sie nicht kontinuierlich stattfinden, sondern in einer Batchweise mit gewisser Zufälligkeit für Batchstart und -dauer. Der damit gebildete Kreislauf in der CO2- Wäimekrafrmaschinenanlage ist daher vielmehr ein instationärer C02-Fließprozess. Heat transfers in the individual containers of the C02 heat engine plant to be designed so that they do not take place continuously, but in a batch manner with some randomity for batch start and duration. The cycle thus formed in the CO2-Wäemekrafrmaschinenanlage is therefore rather a transient C02 flow process.
Im Vergleich mit dem bekannten Stand der Technik, wo in der Regel mit dem stationären Fließprozess mittels Arbeitsmedium kontinuierlich gearbeitet wird, wird mit der vorliegenden Erfindung normalerweise im C02-Niedertemperaturbereich instationär und batchweise operiert. Somit können gängige Messgeräte, Maschinen und Materialien bei Bedarf für die Erfindung eingesetzt werden. Andererseits ist es auch bekannt, dass man derzeit intensiv versucht, die kostengünstigen Materialien zur Herstellung von Maschinen und Geräten zu finden, welche hohem C02-Druck und gleichzeitig hoher C02-Temperatur standhalten können. Zum Beispiel, Bau eines solchen Modells für die Wärmekraftmaschinen, in denen sich Kohlendioxid mit hoher Energiedichte entspannen kann. Im Weiten strebt man bekanntlich wie seit der In comparison with the known state of the art, where the steady-state flow process is usually carried out continuously by means of working medium, the present invention normally operates transiently and batchwise in the C02 low-temperature range. Thus, common measuring devices, machines and materials can be used as needed for the invention. On the other hand, it is also known that intensive efforts are currently being made to find the cost-effective materials for the production of machines and equipment which can withstand high CO 2 pressure and simultaneously high CO 2 temperature. For example, construction of such a model for heat engines, in which carbon dioxide is high Energy density can relax. As you know, in the distance you are striving as you have since
Dampfmaschinenerfindung nach den ständigen Wirkungsgradverbesserungen durch sorgfaltige Maschinengestaltung und optimierte Prozessführung. Vor allem wird dabei nur begrenzte Menge der CCh-Masse für die Energieumwandlungen verwendet. Die vorliegende Erfindung schlägt indes teilweise in eine andere Richtung, nämlich massenhafter Einsatz des Steam engine invention after constant efficiency improvements through careful machine design and optimized process control. Above all, only a limited amount of the CCh mass is used for the energy conversions. The present invention, however, partly in another direction, namely mass use of the
Kohlendioxids als Arbeitsmedium sowie kostengünstige Ausnutzung der natürlichen Carbon dioxide as a working medium and cost-effective use of the natural
Temperaturgefälle zum Heizen und zum Kühlen vom Kohlendioxid für die Temperature gradient for heating and cooling of carbon dioxide for the
Energieumwandlung, und zwar durch eine integrative Anwendung der gängigen Techniken in einem instationären und batchweise operierenden Fließprozess der CCh-Fluide. Somit lässt sich eine große Menge natürlicher Wärmeenergie in Arbeit wirtschaftlich effizient umwandeln. Hierbei sind zwar großflächige Grundstücke zur CCte-Speicherung oder zum CCh-Transport unter Umständen erforderlich, sowie die errechneten Enthalpiegefälle vom Kohlendioxid für die Wä^ekraftmaschinen gegenüber denen vom Wasser in der Regel auch niedrig. Mit der vorliegenden Erfindung löst man aber die Probleme Klimawandel und Energiemangel, ggf. bekämpft man auch die fortschreitenden Desertifikationen. Energy conversion, through an integrative application of current techniques in a transient and batch-wise flow process of CCh fluids. Thus, a large amount of natural heat energy in work can be converted economically efficient. In this case, large-area sites for CCte storage or for CCh transport may be necessary, and the calculated enthalpy gradient of carbon dioxide for the heat engines compared to those of the water is generally also low. With the present invention, however, solving the problems of climate change and lack of energy, if necessary, one also combats the progressive desertification.
Zur detaillierten Formulierung der Erfindung wird im Folgenden angenommen, dass die Lufttemperatur in Winter unter minus 30 °C und in Sommer über plus 30 °C liegt, sowie Flusswasser oder anderes natürliches Kühlmittel höchstens eine Temperaturhöhe von 20 °C hat. Unter dieser Annahme wird die vorliegende Erfindung beschrieben, derer Arbeitsverfahren vier folgende Arbeitsschritte enthalten kann.  For the detailed formulation of the invention, it is assumed in the following that the air temperature in winter is below minus 30 ° C and in summer over plus 30 ° C, as well as river water or other natural coolant has a maximum temperature of 20 ° C. Under this assumption, the present invention will be described, the working method of which may include four following operations.
C02-Sammeln. C02-haltiges Gas wie das gereinigte Rauchgas aus den Kohlekraftwerken oder anderen Verbrennungsanlagen enthält gewissen C02-Massenanteil, beispielsweise 15%. Um Wärme aus dem Gas zu gewinnen und es noch weiter zu reinigen, werden die  C02 collecting. C02-containing gas, such as purified flue gas from coal-fired power plants or other incinerators, contains some C02 mass fraction, for example 15%. To extract heat from the gas and to further clean it, the
Wärmeaustauscher- und Sedimentationsanlagen z.B. in Winterzeit eingesetzt. Dabei entsteht aus ihm neben dem kondensierten Wasser und anderen Kondensaten auch ein getrocknetes Gas, in dem der C02-Anteil erstrebenswert gestiegen ist. Heat exchangers and sedimentation plants e.g. used in winter time. In addition to the condensed water and other condensates, it also produces a dried gas, in which the CO 2 content has risen to a desirable level.
C02-Verflüssigen. Es wird vorzugsweise winterliche Luftkälte genutzt, um die Temperatur des im o.g. Schritt 1) behandelten Rauchgases unter minus 30 °C zu bringen. Danach ist es durch einen Gaskompressor zu verdichten, um den C02-Partialdruck im Rauchgas weit über 15 bar zu erhöhen. Damit wird Kohlendioxid zum Großenteil aus dem Rauchgas flüssig abscheiden. Die abgeschiedene C02-Flüssigkeit wird erst einmal für die Elektrizitätserzeugung verwendet und dann in einen C02-Flüssigkeitsbehälter des Anlagensystems geleitet. Jeder solche Behälter ist mit C02-Flüssigkeit voll abzufüllen. Das nach der C02-Abscheidung gebliebene Restliche vom Rauchgas wird ebenfalls zu weiterer Nutzung oder Behandlung geführt. Übrigens ist es wichtig zu erwähnen, dass hier auch andere C02 -haltige Fluide als Rauchgas zur C02-Abscheidung bzw. -Verflüssigung angewendet werden können. Und der Prozess vom C02 -Verflüssigen in der Wärmekraftmaschinenanlage wird in der nachfolgenden Erläuterung zur Zeichnung 7 ausfuhrlich beschrieben, und er kann zusammen mit dem hier vorliegenden C02-Verflüssigen kombiniert ablaufen. C02 liquefaction. It is preferably winter cold air used to bring the temperature of the above-mentioned step 1) treated flue gas below minus 30 ° C. Then it is to be compressed by a gas compressor to the CO 2 partial pressure in the flue gas well over 15 bar increase. Thus, carbon dioxide will largely separate from the flue gas liquid. The deposited CO 2 liquid is first used for electricity generation and then sent to a CO 2 liquid tank of the plant system. Each such container should be completely filled with CO 2 liquid. The remainder of the flue gas remaining after CO 2 separation is also led to further use or treatment. Incidentally, it is important to mention that other CO 2 -containing fluids can also be used here as flue gas for CO 2 separation or liquefaction. And the process of CO 2 liquefaction in the heat engine plant will be described in detail in the following explanation of the drawing 7 and it may be combined with the CO 2 liquefaction present here.
C02 -Heizen. Mithilfe sommerlicher Warmluft oder durch Nutzung von Abwärme bzw.  C02 -heat. Using warm summer air or by using waste heat or
Geotherme, Solarwärme und so andere Naturwärme wird die in den Behältern voll abgefüllten C02-Flüssigkeit geheizt, die z.B. aus dem o.g. Schritt 2) hervorkommen kann und vor dem Heizen eventuell noch umgelagert werden soll. Durch das Heizen steigt ihre Temperatur über die Höhe von 30 °C, damit erreicht ihr Druck unter der isochoren Bedingung eine entsprechende Höhe von 700 bar oder noch höher. Darüber hinaus lässt sich die Temperatur von C02 -Fluiden während ihrer Zuströmung zu den Wämekrafbnaschinen weiter steigern, indem beispielsweise die Wärme aus den Solarthermie- Anlagen dazu verwendet wird und ggf. auch die Wärme aus Verbrennung von C02 -neutralen Brennstoffen in einer Brennkammer. Geothermal, solar heat and so other natural heat is heated in the containers fully bottled C02 liquid, the e.g. from the o.g. Step 2) can come out and possibly still be relocated before heating. By heating, their temperature rises above the level of 30 ° C, so that their pressure under the isochoric condition reaches a corresponding height of 700 bar or even higher. In addition, the temperature of C02 fluids can be further increased during their flow to the Wämekrafbnaschinen, for example by the heat from the solar thermal systems is used and possibly also the heat from combustion of C02 -neutral fuels in a combustion chamber.
C02-Energieumwandeln. Das geheizte Kohlendioxid mit dem hohen Druck aus dem o.g. Schritt 3) lässt sich in Wärmekraftmaschinen wie Kolbenkraftmaschinen oder Turbinen expandieren, um z.B. die Elektrizität zu erzeugen. Vor dem C02-Eintritt in die Wärmekraftmaschinen werden die starken C02-Druckschwankungen hinreichend geglättet. Nach dem C02 -Austritt daraus ist das expandierte Kohlendioxid mithilfe der Kälte aus Flusswasser, Kaltluft, oder anderen natürlichen Kühlmitteln erneut zu verflüssigen, wobei es unter Umständen noch zu verdichten ist. Das verflüssigte Kohlendioxid wird dann wieder in die C02-Behälter voll abgefüllt. Somit geht der Prozess zum o.g. Schritt 3) über, und ein expandierender C02 -Kreislauf lässt sich dann bei Bedarf mit hinzufließender C02 -Masse bilden, die fortlaufend aus dem o.g. Schritt 2) stammen kann. Bei jedem von vier o.g. Schritten versucht man lediglich natürliche Kälte oder Wärme auszunutzen, was aber schon daraufhinweist, dass die vorliegende Erfindung zur Erzielung überdurchschnittlicher Wirtschaftlichkeit nur bedingt anwendbar ist, und zwar in den Regionen wo es in Winter bzw. in Sommer eine kalte bzw. eine warme Lufttemperatur herrscht, wie z.B. in Nordchina oder in Ägypten. Am besten wäre es an einem Ort kalt in Winter aber auch heiß in Sommer. C02 Energieumwandeln. The heated carbon dioxide with the high pressure from the above step 3) can be expanded in heat engines such as piston engines or turbines, for example, to generate the electricity. Before the C02 entry into the heat engines, the strong CO 2 pressure fluctuations are sufficiently smoothed. After the C02 exit from this, the expanded carbon dioxide using the cold from river water, cold air, or other natural coolants to liquefy again, and it may still be to compact. The liquefied carbon dioxide is then filled back into the C02 container. Thus, the process goes to the above-mentioned step 3), and an expanding CO 2 cycle can then be formed if necessary with the CO 2 mass flowing in, which can come continuously from the above-mentioned step 2). In each of four steps above, one tries only to exploit natural cold or heat, but this already indicates that the present invention is only conditionally applicable for achieving above-average economy, namely in the regions where there is a cold or winter or summer. There is a warm air temperature, as in North China or in Egypt. It would be best in one place cold in winter but also hot in summer.
Zeichnungen: Als folgt wird die Erfindung mit sieben Zeichnungen weiter erläutert. Drawings: As follows, the invention will be further explained with seven drawings.
Erläuterung zur Zeichnung 1 : Die erste Zeichnung dient der Darstellung der Explanation to the drawing 1: The first drawing serves the representation of the
Systemübersicht. Wie die Zeichnung zeigt, enthält das Anlagensystem mehrere von fünf folgenden Bestandteilen: Wärmeaustauscheranlage, Sedimentationsanlage, C02- Verflüssigungsanlage, C02-WärmekrafuT aschinenanlage und C02-Fluidspeicheranlage. Die C02-Fluidspeicheranlage, kurz C02-Speicheranlage genannt, kann sich wiederum aus zwei Teilanlagen der C02-Gasspeicheranlage und der C02-Flüssigkeitspeicheranlage System Overview. As the drawing shows, the plant system contains several of the following five components: heat exchanger plant, sedimentation plant, C02 liquefaction plant, C02 thermal energy plant and C02 fluid storage facility. The C02 fluid storage system, called C02 storage facility for short, can in turn consist of two units of the C02 gas storage facility and the C02 fluid storage facility
zusammensetzen. Vor der Wärmeaustauscheranlage steht C02-haltiges Gas, z.B. gereinigtes Rauchgas, das aus Quellen wie Kohlekraftwerken hervorkommen kann. Um dies zu kühlen und Wärme daraus zu gewinnen, wird die Wärmeaustauscheranlage zum Beispiel in Winterzeit eingesetzt. Dabei entsteht gekühltes Rauchgas, das in der anschließenden Sedimentationsanlage durch Sedimentation entfremdet und durch weitere Abkühlung abgetrocknet wird, ggf. ist es noch über einen Staubfilter zu filtern. Somit bekommt man ein getrocknetes und noch mehr gereinigtes Rauchgas, das in der nachfolgenden C02-Verfüssigungsanlage noch weitgehend tiefer abgekühlt und adäquat verdichtet wird, um Kohlendioxid in Form der Flüssigkeit aus dem Rauchgas abzuscheiden. Diese abgeschiedene C02-Flüssigkeit lässt sich erst einmal für die Elektrizitätserzeugung verwenden und dann voll in den Behältern der C02- Flüssigkeitspeicheranlage abspeichern. Die abgespeicherte C02-Flüssigkeit braucht sich künftig unter Umständen noch umzulagern. In der kommenden Sommerzeit ist sie dann durch die Luftwärme, Solarwärme oder andere natürliche Wärmequellen anzuheizen, oder sie in einer früheren Zeit durch anwendbare Wärmequellen wie Abwärme, Geotherme, Verbrennungswärme usw. unverzüglich anzuheizen, um z.B. die Elektrizität durch ihre Entspannung in der Wämekrafmiaschinenanlage mit Generatoren zu erzeugen. Dabei gasförmig gewordenes Kohlendioxid kann anschließend in der C02-Gasspeicheranlage aufbewahrt werden und mithilfe der Kaltluft in der kommenden Winterzeit wieder verflüssigt, oder in einer früheren Zeit ist es durch seine Abkühlung mit der Kälte aus Flusswasser oder ähnlichen natürlichen Kühlmitteln erneut in die flüssige Phase umzuwandeln. put together. In front of the heat exchanger is C02-containing gas, eg purified flue gas, which can come from sources such as coal-fired power plants. In order to cool this and to extract heat from it, the heat exchanger system is used, for example, in winter time. This results in cooled flue gas, which is alienated in the subsequent sedimentation by sedimentation and dried by further cooling, if necessary, it is still to filter through a dust filter. Thus, you get a dried and more purified flue gas, which is still largely cooled down and adequately compressed in the subsequent C02-Verfüssigungsanlage to separate carbon dioxide in the form of liquid from the flue gas. This separated CO 2 liquid can first be used to generate electricity and then be stored in the tanks of the CO 2 liquid storage system. The stored CO 2 liquid may need to be relocated in the future. In the coming summer time, it is then to be heated by the air heat, solar heat or other natural heat sources, or to heat them up at an earlier time by applicable heat sources such as waste heat, geothermal, combustion heat, etc., for example, the electricity by their relaxation in the Wämekrafmi machinery with generators to produce. This gaseous carbon dioxide can then be stored in the C02 gas storage facility and reliquefied with the help of cold air in the coming winter, or in an earlier time it is by its cooling with the cold from river water or similar natural coolants again convert into the liquid phase.
Man kann hier leicht erkennen, dass die nützlichen Temperaturgefälle der Luft zwischen Sommer- und Winterzeit durch die C02 -Fluidspeicheranlage zu überbrücken sind. Man bezeichnet dies als zeitliche Überbrückung. Hierbei wird Kohlendioxid in Winterzeit verdichtet und verflüssigt, sowie in Sommerzeit erwärmt und entspannt, dazwischen kann es in der C02- Fluidspeicheranlage aufbewahrt werden. Darüber hinaus steht noch eine örtliche Überbrückung zwischen warmen und kalten Orten mittels eines C02-Transportsystems wie etwa  It can easily be seen here that the useful temperature gradients of the air between summer and winter time are to be bridged by the C02 fluid storage system. This is called temporal bridging. Carbon dioxide is condensed and liquefied in winter time and heated and relaxed in summertime. In between, it can be stored in the C02 fluid storage system. In addition, there is still a local bridging between hot and cold places by means of a C02 transport system such as
Fernleitungsröhren oder Kanäle in Betracht. Hierbei wird Kohlendioxid am kalten Ort verflüssigt und dann zum warmen Ort transportiert, dort wird es erwärmt und dann in den Wärmekrafrniaschinen entspannt. Nach der Entspannung wird es wieder zum kalten Ort zurücktransportiert. Darüber hinaus kann diese örtliche Überbrückung in horizontaler oder vertikaler Weise erfolgen, z.B., zwischen der Arktis und dem Erdäquator wird sie als horizontale Überbrückung bzw. zwischen dem Fuß und dem Gipfel vom Everest-Gebirge als vertikale Überbrückung bezeichnet. Selbstverständlich können die zeitlichen und örtlichen Transmission pipelines or channels into consideration. This carbon dioxide is liquefied at a cold place and then transported to the warm place, where it is heated and then relaxed in the heat-Krafrniaschinen. After the relaxation, it is transported back to the cold place. In addition, this local bridging may be horizontal or vertical, for example, between the Arctic and the equator it is referred to as a horizontal bridging or between the foot and the summit of the Everest Mountains as a vertical bridging. Of course, the temporal and local
Überbrückungen auch in kombinierter Weise erfolgen. Nicht zuletzt ist doch die Ausnutzung des Temperaturgefälles zwischen Luft und Flusswasser an einem Ort und in einem Tag. Bridging can also be done in a combined way. Last but not least is the utilization of the temperature gradient between air and river water in one place and in one day.
Erläuterung zur Zeichnung 2: Wie allgemein bekannt, ist das Rauchgas aus den Explanation to the drawing 2: As is generally known, the flue gas from the
Kohlekraftwerken oder anderen Verbrennungsanlagen schon gereinigt und mit einer hohen Temperatur versehen. Normalerweise ist es über einen hohen Schornstein in die Luftatmosphäre freizulassen, aber jetzt zu einem Wärmeaustauscher der Anlage umgeleitet. Es fließt nämlich über die Einfuhr von Gas (1) in die Metall-Leitung (5) des Wärmeaustauschers herein. Die Leitung in runder oder platter Form wird innerhalb eines Stahlbetonbehälters von oben nach unten beispielsweise in einer spiralförmigen oder geradlinigen Weise gelegt. Der Coal power plants or other incinerators already cleaned and provided with a high temperature. Normally, it is released through a tall chimney into the air atmosphere, but now diverted to a heat exchanger of the plant. It flows in fact via the import of gas (1) in the metal line (5) of the heat exchanger. The pipe in a round or flat shape is placed inside a reinforced concrete tank from top to bottom, for example, in a spiral or rectilinear manner. Of the
Stahlbetonbehälter selber wird teilweise an seiner Außenwand z.B. mit Wärmedämmungsmaterial thermisch isoliert. In der Leitung fließt das Rauchgas vom oben nach unten über die Ausfuhr von Gas (2) aus der Anlage heraus. Das Kaltwasser fließt von oben über die Einfuhr von Kaltwasser (3) durch eine Leitung in den untersten Teil des Behälters hinein, und dann strömt es entlang oder kreuz der Leitungsaußenfläche von unten nach oben, schließlich überläuft es als Heizwasser über die Ausfuhr von Heizwasser (4) aus dem Behälter heraus. Innerhalb der Leitung strömt auch das dort kondensierte Wasser zur nachfolgenden Sedimentationsanlage. Übrigens, eine Wärmeaustauscheranlage sollte aus zwei solchen Reinforced concrete container itself is partly on its outer wall, for example, with Thermal insulation material thermally insulated. In the line, the flue gas flows from the top down through the export of gas (2) from the plant out. The cold water flows from the top via the import of cold water (3) through a line in the bottom of the container, and then it flows along or cross the pipe outer surface from bottom to top, eventually overflows it as heating water on the export of heating water (4 ) out of the container. Within the line, the water condensed there also flows to the subsequent sedimentation plant. By the way, a heat exchanger system should consist of two such
Wärmeaustauschern bestehen. Heat exchangers exist.
Erläuterung zur Zeichnung 3: Einfuhr von Gas (6) ist mit der in Zeichnung 2 gezeigten Ausfuhr vom Gas (2) verbunden. Die Höhe ihrer Lage ist niedriger als die der Ausfuhr von Gas (2), damit die Kondensate aus dem Rauchgas in einen Stahlbetonbehälter der Explanation to drawing 3: Import of gas (6) is connected to the export shown in drawing 2 from the gas (2). The height of their position is lower than that of the export of gas (2), so that the condensates from the flue gas into a reinforced concrete tank the
Sedimentationsanlage leicht einströmen. Sie werden durch das Doppelventil (7) separat gezielt extrahiert, d.h., das kondensierte Wasser mit manchen Fremdstoffen wird nach der Inlet the sedimentation system slightly. They are selectively extracted by the double valve (7) separately, that is, the condensed water with some foreign matter is discharged after the
Sedimentation zu einer in Zeichnung 3 nicht gezeigten Wasseranlage abgeleitet, alle festen Sedimente werden nach ihrer Entnahme über das Doppelventil (7) auch adäquat weiter behandelt. Der Wärmeaustauscher (10) dient hier der weiteren Abkühlung des Rauchgases z.B. mithilfe der winterlichen Kaltluft. Dadurch wird es weitgehend abgetrocknet und dann fließt durch das Sperrventil (9) über die Ausfuhr von Gas (8) heraus zur nachfolgenden C02- Verflüssigungsanlage. Bei Bedarf kann es auch durch einen noch zu installierenden Sedimentation derived to a water system, not shown in drawing 3, all solid sediments are also adequately treated after their removal via the double valve (7). The heat exchanger (10) serves here for the further cooling of the flue gas, e.g. using the winter cold air. As a result, it is largely dried and then flows through the check valve (9) on the export of gas (8) out to the subsequent C02 liquefaction plant. If necessary, it can also be installed by a yet to be installed
Gasventilator aus dem Behälter herausgefördert werden, und vor dem Sperrventil (9) kann man, wenn nötig, einen Staubfilter installieren, um große und leichte Partikel aus dem Rauchgas zu filtern. Übrigens, eine Sedimentationsanlage sollte aus zwei solchen Stahlbetonbehältern bestehen. Gas fan can be fed out of the container, and in front of the check valve (9), if necessary, install a dust filter to filter large and light particles from the flue gas. Incidentally, a sedimentation plant should consist of two such reinforced concrete tanks.
Erläuterung zur Zeichnung 4: Hier wird anhand des getrockneten Rauchgases aus der Sedimentationsanlage der C02-Verflüssigungsprozess beschrieben. Dabei kann man stattdessen auch andere C02 -haltige Gase in analoger Weise zur C02-Verflüssigung benutzen. Das getrocknete Rauchgas aus der Sedimentationsanlage wird hier auf eine Druckhöhe von über 300 bar verdichtet, und zwar durch eine mehrstufige Gasverdichtungsanlage mit Explanation to drawing 4: Here the CO2-liquefaction process is described on the basis of the dried flue gas from the sedimentation plant. Instead, it is also possible to use other CO 2 -containing gases in an analogous way to CO 2 liquefaction. The dried flue gas from the sedimentation plant is here at a pressure level of over 300 compressed by a multi-stage gas compression plant with
Zwischenkühlungen dank winterlicher Luftkälte. Dabei kann viel Verdichtungswärme mit über 100 °C entstehen, die in zwei Wärmeströmen A und B zu den Wärmeaustauschern 1 und 2 abgeführt wird. Nach der Verdichtung und der Abkühlung befindet sich das Rauchgas auf einem thermodynamischen Zustand von über 300 bar und unter minus 30 °C, was für C02- Verflüssigung ausreicht. Das verdichtete Rauchgas fließt dann weiter in einen zuvor evakuierten Behälter hinein, und dort unter eventuell weiterer Abkühlung trennt es sich in zwei Teile: C02- Flüssigkeit und Sonstiges, genannt als Restgas. Die beiden Teile werden separat aus dem Behälter jeweils durch den C02-Strom D und den Restgas-Strom C abgeführt, ihre Intermediate cooling thanks to winter air cold. This can generate a lot of heat of compression above 100 ° C, which is dissipated in two heat streams A and B to the heat exchangers 1 and 2. After compression and cooling, the flue gas is at a thermodynamic state of over 300 bar and below -30 ° C, which is sufficient for CO 2 liquefaction. The compressed flue gas then flows further into a previously evacuated container, and there, with possibly further cooling it separates into two parts: C02 liquid and other, called as residual gas. The two parts are discharged separately from the container in each case by the CO 2 flow D and the residual gas flow C, their
Temperaturen werden alsdann jeweils über Wärmeaustauscher 1 bzw. 2 auf eine Höhe von über 100 °C angehoben. Die dazu nötige Wärme kommt eben von der o.g. mehrstufigen Temperatures are then each raised via heat exchanger 1 or 2 to a height of about 100 ° C. The necessary heat comes just from the o.g. multistage
Gasverdichtungsanlage oder vom in der Wärmeaustauscheranlage gewonnenen Heizwasser oder andere verwendbare Wärme. Danach werden sie jeweils über eine oder mehrere Gas compression plant or from the heating water or other usable heat obtained in the heat exchanger system. After that they will each have one or more
Wärmekraftmaschinen mit elektrischen Generatoren, z.B. Kolbenkraftmaschine oder Turbine, auf einen möglichst niedrigen Druck entspannt. Das C02-Fluid wird beispielsweise auf einen Druck von 15 bar entspannt und danach in einen Behälter der C02-Flüssigkeitspeicher-anlage geleitet und dort abgespeichert. Für das Restgas gilt es analog, z.B. es auf 1 bar zu entspannen. Das entspannte Restgas lässt sich dann in die Luftatmosphäre freilassen, oder zu weiteren Verwendungen fuhren, z.B. mithälfe der bei Entspannung entstehenden Kälte und durch die geeigneten Techniken wie z.B. Linde- Verfahren die Sauerstoffe und Stickstoffe aus dem Restgas zu trennen. Heat engines with electric generators, e.g. Piston engine or turbine, relaxed to the lowest possible pressure. The CO 2 fluid is depressurized, for example, to a pressure of 15 bar and then passed into a container of the CO 2 liquid storage system and stored there. The residual gas is analogous, e.g. to relax it to 1 bar. The relaxed residual gas can then be released into the air atmosphere, or used for other uses, e.g. half of the cold created by relaxation and by the appropriate techniques, e.g. Linde method to separate the oxygen and nitrogen from the residual gas.
Es ist somit vielversprechend und erstrebenswert, eine vollständige Nutzung vom gereinigten Rauchgas wirtschaftlich zu realisieren, wobei einige wichtigen und neuen Stoffformen entstehen können, z.B. flüssiges Kohlendioxid und Heizwasser. Dazu ist jedoch elektrische Energie beispielsweise für den Antrieb der Gasverdichtungsanlagen aufzuwenden. Durch Nutzung der Verdichtungs- und Heizwasserwärme wird aber elektrische Energie auch in großer Menge erzeugt, so dass nach Bilanz noch ein Überschuss elektrischer Energie ausgewiesen werden kann. Allerdings wird dazu notwendig sein, ein großes Volumen von Behältern zum Speichern der C02-Flüssigkeit bereitzustellen, was folglich eine massive Investition für ihre Errichtung anfordert. Sie lässt sich jedoch über weitere elektrische Stromerzeugung mit It is thus promising and desirable to realize a full use of the purified flue gas economically, with some important and new forms of substances may arise, for example, liquid carbon dioxide and heating water. For this purpose, however, electrical energy is spent, for example, for driving the gas compression systems. By using the compression and heating water heat but electric energy is also generated in large quantities, so that after balance nor a surplus of electrical energy can be reported. However, to do so will require the provision of a large volume of containers for storing the CO 2 liquid, which consequently represents a massive investment in their construction requests. However, she is involved in further electrical power generation
Wärmela-aftmaschinen wieder zurückholen, und zwar durch die Entspannung der zuvor in den Behältern gespeicherten und noch zu heizenden C02-Flüssigkeit in der kommenden Heat recovery machines bring back by the relaxation of previously stored in the containers and still to be heated C02 liquid in the coming
Sommerzeit, oder in einer früheren Zeit an einem warmen Ort bzw. per Ausnutzung der verwendbaren Abwärme, Geotherme und so weiter. Summer time, or in a previous time in a warm place or by exploiting the usable waste heat, geothermal and so on.
Erläuterung zur Zeichnung 5: C02-Flüssigkeit fließt über die Einfuhr für C02-Flüssigkeit (11) durch Sperrventil (13) in den zuvor evakuierten Behälter hinein, der ein außenseitig geschickt wärmeisolierter Stahlbetonbehälter sein kann. Dabei wird sie, falls nötig, durch Pumpe (12) gefördert, ansonsten fließt sie über einen in der Zeichnung nicht gezeigten schaltbaren Bypass neben der Pumpe (12) zum Sperrventil (13). Der Behälter kann intern mit einem Wärmeaustauscher (16) zur Wärmeübertragung mit Außen ausgestattet werden und hat eine Ausfuhr für C02-Flüssigkeit (14) mit Sperrventil (15), sowie besitzt mindestens einen in der Zeichnung nicht gezeigten Sicherheitsexit. Er lässt C02-Flüssigkeit automatisch aus dem Behälter ausfließen, falls ihr Druck im Behälter über eine bestimmte Höhe zum Beispiel von 70 bar übersteigt. Explanation to the drawing 5: CO 2 liquid flows through the import for CO 2 liquid (11) through the check valve (13) into the previously evacuated container, which may be an externally insulated heat-insulated reinforced concrete container. It is, if necessary, pumped by pump (12), otherwise it flows through a not shown in the drawing switchable bypass next to the pump (12) to the check valve (13). The container can be internally equipped with a heat exchanger (16) for heat transfer to the outside and has an export for CO 2 liquid (14) with check valve (15), and has at least one Sicherheitsexit not shown in the drawing. It automatically lets C02 liquid flow out of the container if its pressure in the container exceeds a certain level, for example, 70 bar.
Es kann mehrere solche C02-Flüssigkeitbehälter geben, die miteinander über Ventile verbunden werden können und alle diese zusammen die C02-Flüssigkeitspeicheranlage bilden. Der Wärmeaustauscher (16) von solchen Behältern kann mit unterschiedlicher Leistungshöhe der Wärmeübertragung implementiert werden. Beispielsweise brauchen die Wärmeaustauscher derjenigen Behälter eine sehr hohe Wärmeübertragungsleistung, von denen C02-Fluid unmittelbar für eine C02-Strömung zu den Wärmekraftmaschinen geliefert wird. Die sonstigen Wärmeaustauscher lassen sich mit niedriger Wärmeübertragungsleistung ausstatten, insbesondere, wenn ihre Wärmeübertragung für eine lange Zeit abläuft, z.B. für mehrere Monate von Winter zu Sommer.  There may be several such CO 2 liquid containers that can be connected to each other via valves and all of them together form the CO 2 liquid storage system. The heat exchanger (16) of such containers can be implemented with different levels of heat transfer performance. For example, the heat exchangers of those vessels require very high heat transfer performance, from which CO 2 fluid is delivered directly to CO 2 flow to the heat engines. The other heat exchangers can be provided with low heat transfer performance, especially if their heat transfer is for a long time, e.g. for several months from winter to summer.
Erläuterung zur Zeichnung 6: C02-Gas fließt über die Einfuhr von C02-Gas (17) durch Sperrventil (19) in den zuvor evakuierten Behälter hinein, der z.B. ein außenseitig eventuell wärmeisolierter Stahlbetonbehälter ist und mit C02 -Flüssigkeitbehältern kombiniert gebaut werden kann. Dabei wird es, falls nötig, durch Ventilator (18) gefordert, ansonsten fließt es über einen in der Zeichnung nicht gezeigten schaltbaren Bypass neben dem Ventilator (18) zum Sperrventil (19). Der Behälter kann mit einem Wärmeaustauscher (22) zur Wärmeübertragung mit Außen ausgestattet werden und hat eine Ausfuhr von C02-Gas (20) mit Sperrventil (21), sowie besitzt mindestens einen in der Zeichnung nicht gezeigten Sicherheitsexit. Er lässt C02- Gas automatisch aus dem Behälter ausfließen, falls sein Druck im Behälter über eine bestimmte Druckhöhe beispielsweise von 5 bar übertrifft. Explanation to drawing 6: C02 gas flows via the import of C02 gas (17) through check valve (19) into the previously evacuated container, which is eg a heat-insulated reinforced concrete container on the outside and built in combination with C02 liquid containers can be. It is, if necessary, required by the fan (18), otherwise it flows via a not shown in the drawing switchable bypass next to the fan (18) to the check valve (19). The container may be equipped with a heat exchanger (22) for heat transfer to the outside and has an export of C02 gas (20) with check valve (21), and has at least one Sicherheitsexit not shown in the drawing. It automatically lets C02 gas flow out of the tank if its pressure in the tank exceeds a certain pressure level of, for example, 5 bar.
Es kann mehrere solche C02-Gasbehälter geben, die miteinander über Ventile verbunden werden können und alle diese zusammen die C02-Gasspeicheranlage bilden. Der  There may be several such CO 2 gas tanks that can be connected to each other via valves and all of them together form the CO 2 gas storage facility. Of the
Wärmeaustauscher (22), falls installiert, sollte wenige Wärmeübertragungsleistung besitzen, wenn seine Wärmeübertragung für eine lange Zeit abläuft, z.B. für mehrere Monate von Heat exchanger (22), if installed, should have little heat transfer performance if its heat transfer takes place for a long time, e.g. for several months from
Sommer zu Winter. Summer to winter.
Erläuterung zur Zeichnung 7: Die
Figure imgf000011_0001
hat eine
Explanation to the drawing 7: The
Figure imgf000011_0001
has a
Wärmelaafm aschmengruppe, die aus den Kolbenkraftmaschinen oder Turbinen mit Wärmelaafm Aschmengruppe, from the piston engines or turbines with
elektrischen Generatoren besteht. Links und rechts davon ist jeweils verbunden mit einem Wärmeaustauscher, an dem ein Betriebsbehälter L bzw. R angeschlossen ist. Der consists of electric generators. To the left and right of this is in each case connected to a heat exchanger to which an operating tank L or R is connected. Of the
Betriebsbehälter L bzw. R verknüpft eine Behältergruppe von L 1 , L2, ... Ln bzw. Rl , R2, ... , Rm über ihre Schalter. Die Behälter der beiden Behältergruppen sind jeweils verbunden mit den Wärme- und Kältequellenanlagen auch über ihre aber anderen Schalter. Ebenso verbunden sind die beiden Betriebsbehälter L und R sowie die beiden daran angeschlossenen Wärmeaustauscher mit den Wärme- und Kältequellenanlagen, aber Übersichtshalber sind die Verbindungslinien und die entsprechenden Schalter dafür nicht in der Zeichnung dargestellt. Alle Behälter sind z.B. mit Wärmedämmungsmaterial von außen thermisch isoliert, im Inneren sind sie jeweils mit Wärmeaustauschern zur Wärmeübertragung mit Außen ausgestattet. Die Betriebsbehälter unterscheiden sich insofern von anderen Behältern, als ihre Wärmeübertragungsleistung höher und ihre Festigkeit stärker als die anderen ausgelegt sind. Operating tank L or R links a container group of L 1, L2, ... Ln or Rl, R2, ..., Rm via their switches. The containers of the two groups of containers are each connected to the heat and cooling source systems also via their but other switches. Also connected are the two operating vessels L and R and the two connected to the heat exchanger with the heat and cooling source systems, but for clarity, the connecting lines and the corresponding switches are not shown in the drawing. All containers are e.g. thermally insulated with thermal insulation material from the outside, inside they are each equipped with heat exchangers for heat transfer to the outside. The service tanks are different from other vessels in that their heat transfer performance is higher and their strength is greater than the others.
Als Startbedingungen der Anlage sei ohne Einschränkung der Allgemeinheit angenommen: die rechtseitigen Behälter seien evakuiert, die linkseitigen aber mit C02-Fluid voll abgefüllt, das einen hohen Druck und eine bestimmte hohe Temperatur aufweist. Diese beiden As starting conditions of the plant it is assumed without restriction of generality: the right-sided containers are evacuated, but the left side filled with C02-fluid, the has a high pressure and a certain high temperature. These two
Zustandsgrößen von Druck und Temperatur werden nachfolgend jeweils als Betriebsdruck bzw. Betriebstemperatur bezeichnet. Das gespannte C02-Fluid im Betriebsbehälter L fließt zu den Wärmekraftmaschinen der Gruppe über den linken Wärmeaustauscher, wo es wiederrum erwärmt wird. In den Wärmekraftmaschinen entspannt es sich zur Energieumwandlung auf einen niedrigeren Druck mit einer zugehörigen niedrigeren Temperatur. Diese beiden Größen werden im Folgenden jeweils als Entspannungsdruck bzw. Entspannungstemperatur genannt. Das entspannte Kohlendioxid wird über den Wärmeaustauscher rechts abgekühlt, und fließt weiter zum rechtseitigen Betriebsbehälter R. State variables of pressure and temperature are referred to below as operating pressure and operating temperature, respectively. The strained C02 fluid in the service tank L flows to the heat engines of the group via the left heat exchanger, where it is reheated. In the heat engines, it relaxes for energy conversion to a lower pressure with an associated lower temperature. These two quantities are referred to below as relaxation pressure or relaxation temperature. The expanded carbon dioxide is cooled to the right via the heat exchanger, and flows on to the right-side operating tank R.
Die Behälter LI, L2, ..., Ln werden dem Betriebsbehälter L ihre C02-Fluide nacheinander liefern, während ihrer Lieferzeit werden die C02-Fluide in den Behältern jeweils über ihre eigenen Wärmeaustauscher erwärmt. Dieser Erwärmungsvorgang oder -prozess wird als Vorgang oder Prozess von Heizen zum Füllen oder Heizen zum Entspannen genannt (Siehe den Anspruch 1). Nach jeweiligem C02-Liefer-Ende, das mit einer bestimmten C02-Druckhöhe im betreffenden Behälter gekennzeichnet ist, wird der betreffende Behälter zugemacht, und nach dessen Zumachen wird sein Wärmeaustauscher umgeschaltet, nämlich Zusperren der  The containers LI, L2, ..., Ln will sequentially supply their C02 fluids to the service vessel L, during their delivery time the C02 fluids in the vessels are each heated via their own heat exchangers. This heating process is called as a process of heating to be filled or heated to relax (See claim 1). After each C02 delivery end, which is marked with a certain C02 pressure level in the container in question, the container in question is closed, and after its switching is switched its heat exchanger, namely locking the
Wärmequelle und dann Freischalten der Kältequelle, um das restliche Kohlendioxid im Behälter abzukühlen. Dieser Kühlvorgang endet, wenn es die Temperatur eines vorgewählten Kühlmittels erreicht. Und er wird als Vorgang oder Prozess von Kühlen zum Füllen genannt (Siehe den Anspruch 1). Dieser Prozess von Kühlen zum Füllen erfolgt in gewissen Zeitabständen früher oder später für jeden linkseitigen Behälter von LI, L2, Ln. Heat source and then release the source of cooling to cool the remaining carbon dioxide in the container. This cooling process ends when it reaches the temperature of a preselected coolant. And it is called a process or process of cooling for filling. (See claim 1). This process of cooling for filling occurs at certain intervals sooner or later for each left side container of LI, L2, Ln.
Für die rechtseitigen Behälter empfängt zuerst der rechtseitige Betriebsbehälter R das entspannte Kohlendioxid mit einem Kühlvorgang durch seinen Wärmeaustauscher. Das gekühlte Kohlendioxid strömt dann weiter in die Behälter Rl, R2, ..., Rm nacheinander oder parallel, wo es zu seiner Verflüssigung über den jeweiligen Wärmeaustauscher von ihnen weiter abgekühlt wird. Die dazu notwendige Kälte kommt von den angeschlossenen Kältequellen. Nach dem Ende der C02-Vollfüllung in den jeweiligen Behälter von Rl, R2, Rm durch das strömende Kohlendioxid aus dem Betriebsbehälter R wird der betreffende Behälter zugemacht und nach dessen Zumachen wird sein Wärmeaustauscher umgeschaltet, nämlich Zusperren der Kältequelle und dann Freischalten der Wärmequelle, um Kohlendioxid im zugemachten Behälter isochor bis zur anfänglichen linkseitigen Betriebstemperatur zu erwärmen, und somit wird das Kohlendioxid den anfänglichen 4inkseitigen Betriebsdruck im Behälter wieder erlangen. Diese Vorgänge erfolgen für jeden rechtseitigen Behälter von Rl, R2, Rm. Und so erreichen alle ihre C02-Fluide früher oder später den thermodynamischen Zustand beim Starten der Anlage. Dabei wird der Kühlvorgang als Vorgang oder Prozess von Kühlen zum First, for the right-side containers, the right-side operating container R receives the expanded carbon dioxide with a cooling process through its heat exchanger. The cooled carbon dioxide then flows further into the tanks R1, R2, ..., Rm in succession or in parallel, where it is further cooled by them for its liquefaction via the respective heat exchanger. The necessary cold comes from the connected cooling sources. After the end of the C02 full filling in the respective container of Rl, R2, Rm by the flowing carbon dioxide from the operating tank R of the container in question is closed and after its closing its heat exchanger is switched, namely locking the Cooling source, and then releasing the heat source to heat carbon dioxide in the dedicated container isochorously to the initial left-side operating temperature, and thus the carbon dioxide will regain the initial 4-second operating pressure in the container. These operations occur for each right-side tank of Rl, R2, Rm. And so sooner or later all their C02 fluids reach the thermodynamic state when the system is started. In this case, the cooling process as a process or process of cooling to
Verflüssigen genannt (Siehe den Anspruch 1), und der Heizvorgang oder -prozess nach dem Zuschließen der Behälter als Heizen zum Drucksteigen (Siehe den Anspruch 1). Liquefied called (see claim 1), and the heating process or after the closing of the container as heating for pressure rise (see claim 1).
Anschließend oder kurz zuvor fließt C02 -Fluid dann mit der umgekehrten Richtung, nämlich von den rechtseitigen zu den linkseitigen Behältern. Die C02-Liefervorgänge rechts vollziehen sich dann analog zu den vorherigen Liefervorgängen links. Die linkseitigen Behälter L, LI, L2, Ln haben in sich noch restliches Kohlendioxid, das nach seiner Abkühlung schon einen niedrigeren Druck als der Entspannungsdruck aufweist. Deswegen erfolgen dort die Vorgänge von C02 -Füllen, -Kühlen und -Heizen analog zu den vorherigen Vorgängen in den Behältern rechts. Damit erreichen C02-Fluide dort früher oder später wieder den thermodynamischen Zustand beim Start der Anlage. Subsequently or shortly before, CO 2 fluid then flows in the reverse direction, namely from the right side to the left side containers. The CO 2 delivery processes on the right then take place analogously to the previous delivery processes on the left. The left-side containers L, LI, L2, Ln still have residual carbon dioxide, which after cooling already has a lower pressure than the expansion pressure. Because of this, the processes of C02 fillings, cooling and heating take place analogously to the previous processes in the containers on the right. Sooner or later C02 fluids reach the thermodynamic state at the start of the plant.
In der Zeichnung sieht der Aufbau links und rechts der Wännel afteiaschinengruppe ähnlich aus. Im oben beschriebenen Prozess wechselt sich die C02-Strömungsrichtung in gewissen Zeitabständen ständig links zu rechts und umgekehrt. Ebenso wechseln sich die Vorgänge von C02-Heizen und -Kühlen bzw. C02 -Liefern und -Füllen in den beiderseitigen C02-Behältern, die entsprechend zwischen zwei Zuständen von Offen und Geschlossen zu wechseln haben. Außerdem laufen diese Vorgänge in den einzelnen Behältern nicht kontinuierlich ab, sondern in einer Batchweise mit gewisser Zufälligkeit für Batchstart und -dauer. Der C02-Prozess ist daher kein stationärer Fließprozess, vielmehr ist er ein instationärer Pingpong-Fließprozess zwischen den linken und rechten Seiten von der Warmekraftmascrimengruppe. In dem nachfolgenden Implementierungsbeispiel wird dieser Prozess noch zusätzlich mit konkreten Zahlenwerten bis ins Detail beschrieben. Des Weiteren ist hier noch anzumerken, dass aufgrund der flexiblen Auslegung der Heiz-, Kühl- und Speicherfunktionen der C02-Behälter das Problem der Diskrepanz der langsamen Wärmeübertragung von Wärmeaustauschern gegenüber dem schnellen Betriebslauf von Wärmekraftmaschinen behoben ist. In the drawing, the structure to the left and right of the Wännel Afteiaschinengruppe looks similar. In the process described above, the C02 flow direction alternates at certain intervals constantly left to right and vice versa. Likewise, the processes of C02 heating and cooling or C02 deliveries and fillings alternate in the mutual CO 2 containers, which accordingly have to change between two states of open and closed. In addition, these processes do not proceed continuously in the individual containers, but in a batch manner with some randomness for batch start and duration. Therefore, the C02 process is not a stationary flow process, but is a transient ping-pong flow process between the left and right sides of the thermal force group. In the following implementation example, this process will be described in detail with concrete numerical values. Furthermore, it should be noted that due to the flexible design of the heating, cooling and storage functions of the C02 container the problem of discrepancy of the slow heat transfer from heat exchangers over the fast operation of heat engines is resolved.
Implementierungsbeispiel: In der vorliegenden Erfindung werden in der Regel die Standards- Techniken und -Equipments integrierend angewendet. Implementation Example: In the present invention, the standard techniques and equipments are usually used integratingly.
Wärmekraftmaschinen: Es werden Kolbenkraftmaschinen oder Turbinen mit elektrischen Generatoren eingesetzt, und zwar in verschiedenen C02-Betriebsdruckbereichen mit einer Obergrenze von 700 bar sowie im C02-Temperaturbereich zwischen minus 70 °C und plus 150 °C. Die Obergrenze von 700 bar wird durch die Festigkeit der C02-Behälter bestimmt, hier kann C02-Flüssikeit in einem voll abgefüllten Behälter beim Aufheizen bis zum 150 °C einen viel höheren Druck als 700 bar erreichen, wie etwa 2000 bar. Daher bei Bedarf lässt sich ein Betriebsbehälter mit härteren Materialien bauen, der beispielsweise einem höheren C02-Druck von 1327 bar und gleichzeitig der C02-Temperatur 80 °C standhalten kann. Der C02- Entspannungsdruck orientiert sich nach der Umgebungstemperatur z.B. Flusswasser- Temperatur, oder nach der Zielsetzung für die Kälte- oder Elektrizitätserzeugung. Er ist auch durch das Verhältnis der C02-Dichten vor und nach der C02-Entspannung beeinflusst. Die untere Temperaturgrenze nach der C02-Expansion in Wärmekraftmaschinen ist neben dem Einfluss des C02-Entspannungsdrucks noch durch die C02-Trippelpunkt-Temperatur und die anderen Faktoren wie Entropiehöhe und die Festigkeit der angewendeten Materialien beschränkt. Die obere Grenze der C02 -Temperatur vor der C02-Expansion in den  Heat engines: Piston engines or turbines with electric generators are used in different C02 operating pressure ranges with an upper limit of 700 bar and in the C02 temperature range between minus 70 ° C and plus 150 ° C. The upper limit of 700 bar is determined by the strength of the C02 containers, here C02 liquid can reach a much higher pressure than 700 bar when heated up to 150 ° C in a fully filled container, such as 2000 bar. Therefore, if necessary, it is possible to build an operating tank with harder materials, which can withstand, for example, a higher CO 2 pressure of 1327 bar and at the same time the CO 2 temperature of 80 ° C. The CO 2 depressurization pressure is based on the ambient temperature, e.g. River water temperature, or after the objective for the production of refrigeration or electricity. It is also affected by the ratio of C02 densities before and after CO 2 relaxation. The lower temperature limit after CO 2 expansion in heat engines, in addition to the influence of the CO 2 depressurization pressure, is limited by the CO 2 triple point temperature and the other factors such as the entropy height and the strength of the materials used. The upper limit of C02 temperature before C02 expansion in the
Wärmekraftmaschinen setzt man im Temperaturbereich zwischen 20 und 150 Grad Celsius so an, dass möglichst keine fossilen Brennstoffe zum C02-Heizen zu verwenden brauchen und gleichzeitig noch eine große Menge natürlicher Wärmeenergie in Arbeit wirtschaftlich effizient umgewandelt werden kann. Heat engines are used in the temperature range between 20 and 150 degrees Celsius so that if possible no fossil fuels need to be used for CO 2 heating and at the same time still a large amount of natural heat energy can be converted into work economically efficient.
Gasverdichtungsanlagen für die Rauchgas- bzw. C02-Gaskompressionen arbeiten hier normalerweise im Druckbereich mit einer Obergrenze von 400 bar bzw. 20 bar, die den heutigen technologischen Stand der Gasverdichtungsanlagen nicht herausfordert. Werden außerdem die Verfahren von Membrane Gas Separation (MGS) oder Druckwechsel Adsorption (PSA) oder andere Verfahren vor der Kompression des Rauchgases für die Steigerung seines C02-Anteils verwendet, so kann die Obergrenze von 400 bar noch viel verringert werden. Ob ein von den beiden Verfahren oder anderen Verfahren dafür eingesetzt oder nicht, hängt ganz allein von der Abwägung der Wirtschaftlichkeit ab. Gas compression systems for flue gas or C02 gas compressions usually operate in the pressure range with an upper limit of 400 bar or 20 bar, which does not challenge the current technological state of gas compression systems. In addition, if the processes of membrane gas separation (MGS) or pressure swing adsorption (PSA) or other processes are used before the compression of the flue gas to increase its CO 2 content, then the upper limit of 400 bar can be much reduced. Whether one of the Both methods or other methods used or not, depends solely on the consideration of the economy.
Messgeräte für Druck, Temperatur, Massenstrom u.a.m. sind normale Geräte, für die keine Hochpräzision in der Regel erforderlich wird, d.h., die Fehlertoleranz kann durchaus im Bereich vom Zehntel der Einheiten von bar, Grad, Kubikmeter pro Minute u.a.m. liegen.  Measuring instruments for pressure, temperature, mass flow, etc. are normal devices that do not usually require high precision, i.e. fault tolerance can well be in the range of tenths of units of bar, degrees, cubic meters per minute and so forth. lie.
Derzeitige Wämeübertragungstechnik gilt als technisch reif für die anzuwendenden Current heat transfer technology is considered technically mature for the applicable
Wärmeaustauscher im Anlagensystem. Siehe dazu die verschiedenen Firmenprodukte und die entsprechenden in der Literatur der Erfindungsbeschreibung genannten Lehrbücher. Heat exchanger in the system. See the various company products and the corresponding textbooks mentioned in the literature of the invention description.
Im Fall vom C02-Ferntransport kann ein Stahlbetonkanal für C02 -Gas-Transport verwendet werden, der eine Druckhöhe bis zum 5 bar aushalten muss. Innerhalb des Kanals oder direkt daneben oder woanders kann eine C02-Flüssigkeit-Fernleitungsröhre gebaut werden, die einem C02-Druck bis zum 30 bar standhalten muss. Diese Anforderungen an die C02- Transportsysteme sind mit den gegenwärtigen Kanal- und Röhre-Technologien ruhig erfüllbar. Siehe dazu die entsprechend aufgelisteten Fachliteraturen in der Beschreibung. In the case of C02 long-distance transport, a reinforced concrete channel can be used for C02 gas transport, which has to withstand a pressure of up to 5 bar. Inside the canal, or directly next to it or elsewhere, a C02 fluid pipeline can be built to withstand C02 pressures up to 30 bar. These requirements for the C02 transport systems can be satisfied with current channel and tube technologies. See the corresponding listed specialist literature in the description.
Die Standort- Auswahl für die Implementierung ist von den Klima-Bedingungen etwas eingeschränkt, insofern als kein C02-Transportsystem zwischen den warmen und kalten Orten eingesetzt ist. Ein guter Standort als Beispiel ist Stadt Haerbin, die Provinzhauptstadt von Helongjiang VR. China. Dort erreicht nämlich die Lufttemperatur in Winter minus 35 °C, und in Sommer übersteigt sie plus 30 °C. Außerdem wäre es gut, wenn die Bauplätze der Anlagen nahe von C02-Quellen wie etwa Kohlekraftwerken liegen können. Steht aber kein passendes Grundstück nahe davon zur Verfügung, so kann man Kohlendioxid aus Rauchgas vor Ort flüssig abscheiden, und dann durch eine C02-Flüssigkeit-Fernleitungsröhre nach einer fernliegenden C02-Flüssigkeitspeicheranlage transportieren. Die C02-Speicheranlage sollte möglichst dort gebaut werden, wo wenig angesiedelt ist, beispielsweise in den Wüsten. Weil die C02- Speicheranlage große Flächen bzw. Volumen anfordert, kann man dort mit dem Bau solcher Speicheranlage beispielsweise in Form der Stahlbetonbehälter auch die fortschreitenden Desertifikationen bekämpfen. Darüber hinaus kann die C02-Speicheranlage modulweise gebaut werden, von klein zu groß, bis zu einer Anlagensystemgröße, die den Energiebedarf vor Ort decken kann, vorausgesetzt, dass es dort ausreichend große C02-Massenmenge zur Verfügung steht. Im Beispiel der Stadt Haerbin kann man jetzt mit einer jährlich neu verfügbaren C02- Massenmenge von circa 2,58 Millionen Tonnen rechnen. Dazu benötigt man ungefähr 3,30 Millionen Kubikmeter als das gesamte Volumen von Stahlbetonbehältern zur Speicherung von C02-Flüssigkeit, die eine Dichte von 782,6 Kilogramm pro Kubikmeter hat. Mit 17500 Kubikmeter pro Behälter muss man 189 Behälter dazu aufbauen. Zur Sicherheit baut man 380 Stücke solcher Behälter, so in der Zeichnung 7 werden 190 Behälter jeweils für die linke bzw. rechte Seite von der Wärmekraftmaschinengruppe ausgelegt: 1 Betriebsbehälter und 189 andere Behälter. Man setzt zudem einen durchschnittlichen C02 -Massenstrom von 2000 Kilogramm pro Sekunde für die Wännekraftmaschinengruppe an, so reichen 2,58 Millionen Tonnen der C02-Masse für circa 10 Tage aus, während derer Dauer der C02-Massenstrom von einer nach der anderen Seite der Wärmekrafbnaschmengruppe fließt, bevor er die Fließrichtung wechselt. The site selection for implementation is somewhat limited by the climatic conditions in that no C02 transport system is used between the hot and cold locations. A good location as an example is Haerbin City, the provincial capital of Helongjiang VR. China. There, the air temperature in winter reaches minus 35 ° C, and in summer it exceeds plus 30 ° C. In addition, it would be good if the construction sites of the plants could be close to C02 sources such as coal-fired power plants. However, if there is no suitable land near it, carbon dioxide can be separated from flue gas on-site and then transported through a CO 2 liquid pipeline to a remote CO 2 liquid storage facility. The C02 storage facility should be built where possible, where there is little, for example, in the deserts. Because the C02 storage facility requires large areas or volumes, the construction of such storage facilities, for example in the form of reinforced concrete tanks, can also combat the progressing desertification. In addition, the C02 storage facility can be built in modules, from small to large, to a system size that can meet the local energy needs, provided that there is a sufficiently large amount of C02 available stands. In the example of the city of Haerbin, one can now expect a newly available quantity of C02 of approximately 2.58 million tons per year. This requires about 3.30 million cubic meters of the total volume of reinforced concrete tanks for storing C02 fluid, which has a density of 782.6 kilograms per cubic meter. With 17500 cubic meters per container you have to build 189 containers. For safety reasons, 380 pieces of such containers are built, so in drawing 7, 190 containers are designed respectively for the left and right sides of the heat engine group: 1 operating container and 189 other containers. It also sets an average C02 mass flow of 2000 kilograms per second for the domestic group, so 2.58 million tonnes of C02 mass sufficient for about 10 days, while the duration of the C02 mass flow from one to the other side of the heat-generating group flows before it changes the direction of flow.
Im Sinne der Wirtschaftlichkeit ist die Investition für diese Anlagensystemgröße noch niedrig. Für die Erläuterung dazu geht man davon aus, dass Stadt Haerbin als Beispiel circa eine gesamte elektrische Leistung von 2 GW aus Kohlekraftwerken für den zivilen Gebrauch benötigt. Sie verbrauchen dort ungefähr 6,41 Millionen Tonnen von Standardkohlen pro Jahr, erzeugen damit circa 20,61 Millionen Tonnen von Kohlendioxiden. Mit einer C02- Abscheidungssrate von 75% aus dem Rauchgas könnten jährlich circa 1 ,46 Millionen Tonnen von reinen Kohlendioxiden entstehen, von denen man aber in zweimonatiger Winterzeit mit der Lufttemperatur unter minus 30 °C dort lediglich 2,58 Millionen Tonnen verflüssigen kann. Nach der C02- Verflüssigung muss für Stadt Haerbin die C02-Flüssigkeit zu einer fernliegenden und wenig angesiedelten C02-Flüssigkeitspeicheranlage geleitet werden. So für das Anlagensystem braucht man dort insgesamt eine Investition von circa 900 Millionen Yuan Renminbi exklusive der beiden Kosten für die Grundstücke und den Bau von C02-Fernleitungsröhren. Der größte Kostenanteil fällt hier auf den Bau von C02-Speicheranlage, welche 380 Stücke obengenannter Behälter enthält. Zum C02 -Heizen können in Sommerzeit neben der Warmluft beispielsweise auch Solarthermie-Anlagen und Salzspeicher zur Wärmespeicherung eingesetzt werden, ggf. auch eine Brennkammer zur Verbrennung von C02-neutralen Brennstoffen in anderer Zeit, um eine C02-Betriebstemperatur von 80 °C vor dem Eintritt in die Wärmekraftmaschinen zu erreichen. Der Entspannungsdruck ist gegen 60 bar und abhängig von der Umgebungstemperatur, z.B. von Flusswasser mit 20 °C. Bei den Energieumwandlungen von Wärme in Arbeit setzt man voraus, dass der Wirkungsgrad der Wärmekraftmaschinen 70% beträgt, wobei das C02-Enthalpiegefalle zwischen vor und nach der C02-Expansion dort einen durchschnittlichen Wert von 21 kJ/kg beträgt. Unter günstigeren Bedingungen kann ein höherer Wert von circa 118 kJ/kg erreicht werden. Die Elektrizitätsmengenberechnung erfolgt im Folgenden aber mit dem Wert von 21 kJ/kg, und somit erhält man eine elektrische Leistung von etwa 28 MW. Daraus folgt: a) Produktion der Elektrizität von 244 Millionen kWh im ersten Produktionsjahr, b) Erzeugung von Kälte in Sommer. Derzeit in China hat der Öko-Strom ungefähr einen Preis vom 0,5 Yuan Renminbi pro kWh. Die erzeugte Elektrizität allein hat dann einen Wert in Höhe von 122 Millionen Yuan Renminbi, welcher gegenüber der geschätzten Investition von 900 Millionen Yuan Renminbi wirtschaftlich sehr effizient auftritt. In terms of cost-effectiveness, the investment for this system size is still low. For explanation, it is assumed that the city of Haerbin needs as an example about a total electric power of 2 GW from coal power plants for civilian use. There they consume about 6.41 million tonnes of standard coal per year, producing about 20.61 million tonnes of carbon dioxide. With a C02 deposition rate of 75% from the flue gas, approximately 1.46 million tonnes of pure carbon dioxide could be produced each year, but within two months of winter, with the air temperature below minus 30 ° C, only 2.58 million tonnes could be liquefied there. After CO 2 liquefaction, the city of Haerbin must route the C02 fluid to a remote and low-level C02 fluid storage facility. So for the plant system there is a total investment of about 900 million yuan Renminbi excluding the two costs for the land and the construction of C02 transmission lines. The biggest part of the cost here is the construction of C02 storage facility, which contains 380 pieces of the above mentioned containers. In summertime, in addition to hot air, solar thermal systems and salt storages for heat storage can also be used for C02 heating, possibly also a combustion chamber for combustion of CO 2 -neutral fuels in other times, with a C02 operating temperature of 80 ° C before entry to reach the heat engines. The relaxation pressure is around 60 bar and depends on the Ambient temperature, eg of river water at 20 ° C. For the heat transformations of heat, it is assumed that the efficiency of the heat engines is 70%, with the CO 2 enthalpy difference between before and after CO 2 expansion there being an average value of 21 kJ / kg. Under more favorable conditions, a higher value of approximately 118 kJ / kg can be achieved. However, the electricity quantity calculation is carried out below with the value of 21 kJ / kg, and thus obtains an electrical power of about 28 MW. It follows: a) production of electricity of 244 million kWh in the first year of production; b) generation of cold in summer. Currently in China, the eco-electricity has a price of about 0.5 Yuan Renminbi per kWh. The generated electricity alone will then have a value of 122 million Yuan Renminbi, which is economically very efficient compared to the estimated investment of 900 million Yuan Renminbi.
Als folgt wird der Betriebsprozess für die C02-Wärmekraftmaschinenanlage anhand der Zeichnung 7 mit Stadt Haerbin als Beispiel ausführlich beschrieben. Zuerst würden ohne Einschränkung der Allgemeinheit die folgenden Startbedingungen angenommen: Die rechtseitgien Behälter der Zeichnung 7 seien evakuiert und die linkseitigen aber mit C02-Fluid vollgefüllt, sein thermodynamische Zustand sei 342 bar und 80 °C, daraus folgt seine Dichte 782,6 Kilogramm pro Kubikmeter; das Kühlmittel sei Flusswasser, dessen Temperatur die Höhe von 20 °C nicht übertrifft; die gesamte Wärmeübertragungsleistung aller Wärmeaustauscher von der Anlage entspräche der elektrischen Leistung von 28 MW, dies erfordert etwa 215 MW Wärmeübertragungsleistung zum C02-Heizen und 270 MW zum C02-Kühlen. Bei der Annahme ist hier noch zu erwähnen, dass die Druckhöhe von 342 bar für einen As follows, the operation process for the C02 heat engine plant will be described in detail with reference to the drawing 7 with city Haerbin as an example. First, without loss of generality, the following starting conditions were assumed: The right-hand containers of Figure 7 were evacuated and the left-hand but filled with C02 fluid, its thermodynamic state 342 bar and 80 ° C, from which its density follows 782.6 kilograms per cubic meter ; the coolant is river water whose temperature does not exceed 20 ° C; the total heat transfer capacity of all the heat exchangers from the plant would be equivalent to 28 MW of electrical power, requiring approximately 215 MW of heat transfer capacity for CO 2 heating and 270 MW for CO 2 cooling. When assuming here is to mention that the pressure level of 342 bar for a
Stahlbetonbehälter sehr hoch ist. Und in den nachfolgenden 9 Anmerkungen, insbesondere der 4. Anmerkung wird erklärt, wie diese Druckhöhe ohne Senkung der elektrischen Leistung stark zu reduzieren ist. Reinforced concrete tank is very high. And in the following 9 comments, especially the 4th note explains how to reduce this pressure level without reducing the electrical power.
Zum Beginn des Prozesses fließt das gespannte C02-Fluid aus dem linken Betriebsbehälter L über den linken Wärmeaustauscher, wo es wiederum erwärmt wird, und dann weiter zu den Wärmekraftmaschinen der Gruppe, wo es sich auf eine Druckhöhe von 60 bar entspannt. Das entspannte C02-Fluid wird über den rechten Wärmeaustauscher abgekühlt, und fließt anschließend in den rechten Betriebsbehälter R herein. Während der C02-Lieferzeit vom Betriebsbehälter L wird Kohlendioxid im L die Wärme über seinen Wärmeaustauscher aus der Wärmequellenanlage erhalten, damit die C02-Temperatur im L über die Höhe von 80 °C steigen kann. Gleichzeitig mit dem C02-Ausfluss aus L sinkt dort aber der C02-Betriebsdruck. Mit dem Sinken auf nahe 70 bar wird ihm dann C02-Fluid aus dem Behälter LI zugeliefert. Während der C02-Lieferzeit vom Behälter LI wird Kohlendioxid im LI die Wärme über seinen Wärmeaustauscher aus der Wärmequellenanlage erhalten, um C02-Temperatur dort möglichst auf 80 °C halten zu können. Mit dem C02-Drucksinken auf nahe 70 bar im Behälter LI wird LI zugemacht und kurz zuvor beginnt der Behälter L2 dem Betriebsbehälter L sein C02-Fluid zu liefern, dabei wird Kohlendioxid im L2 die Wärme über seinen Wärmeaustauscher aus der Wärmequellenanlage erhalten, um C02-Temperatur dort möglichst auf 80 °C halten zu können. Mit dem C02-Drucksinken auf nahe 70 bar im L2 wird L2 auch zugemacht. Dieser C02-Liefervorgang durch die linksseitigen Behälter wiederholt sich, bis Kohlendioxid im letzten Behälter Ln den Druck von 70 bar erreicht. Außerdem beginnt ein linkseitiger C02-Kühlvorgang jeweils in den Behältern LI, L2, ..., Ln nacheinander oder parallel, sobald sie jeweils zugemacht und anschließend die entsprechenden Wärmeaustauscher von Heizen auf Kühlen umgeschaltet sind. Der C02-Kühlvorgang in einem jeden linkseitigen Behälter endet, als das restliche Kohlendioxid dort die Kühlmitteltemperatur, z.B. 20 °C, erreicht. Die Kälte kommt hier über die jeweiligen Wärmeaustauscher der Behälter aus der Kältequellenanlage. At the beginning of the process, the strained C02 fluid flows from the left operating tank L via the left heat exchanger, where it is reheated, and then on to the heat engines of the group, where it relaxes to a pressure of 60 bar. The expanded CO 2 fluid is cooled via the right heat exchanger, and then flows into the right operating tank R. During the CO 2 delivery period from the operating tank L, carbon dioxide in the L will receive the heat via its heat exchanger from the heat source plant so that the C02 temperature in the L can rise above the level of 80 ° C. At the same time as the C02 outflow from L, the C02 operating pressure drops there. With the sinking to near 70 bar C02 fluid is then supplied to him from the container LI. During the C02 delivery time from tank LI, carbon dioxide in the LI will receive the heat through its heat exchanger from the heat source plant to keep CO 2 temperature there as high as possible at 80 ° C. With the CO 2 pressure sinking to near 70 bar in tank LI, LI is closed and shortly before tank L2 begins to supply C02 fluid to holding tank L, carbon dioxide in L2 being heat-exchanged from its heat source plant to CO 2. Temperature there as possible to 80 ° C to hold. With the C02 pressure sinking to close to 70 bar in L2, L2 is also closed. This CO 2 delivery process through the left-side containers is repeated until carbon dioxide in the last container Ln reaches the pressure of 70 bar. In addition, a left side C02 cooling process starts in each case in the containers LI, L2, ..., Ln successively or in parallel, as soon as they are each closed and then the respective heat exchangers are switched from heating to cooling. The C02 cooling process in each left side tank ends when the residual carbon dioxide there reaches the coolant temperature, eg 20 ° C. The cold comes here via the respective heat exchanger of the container from the cold source system.
Oben ist der linkseitige Prozess beschrieben, nun wird der rechtseitige Prozess dargestellt. Der Betriebsbehälter R empfangt das entspannte C02-Fluid durch einen Kühlvorgang mithilfe seines Wärmeaustauschers. Anschließend fließt das gekühlte C02-Fluid zum Behälter Rl, der es auch durch einen Kühlvorgang mithilfe seines Wärmeaustauschers zu empfangen beginnt. Wenn Kohlendioxid im Rl den Entspannungsdruck 60 bar wegen des C02 -Füllens aus R erreicht, wird Rl mit einem in der Zeichnung nicht dargestellten Sperrventil für Rl automatisch zugemacht, und damit gleichzeitig oder kurz zuvor beginnt es, R2 mit Kohlendioxid aus R zu füllen. Und so ähnlich fortsetzend läuft es bis zum letzten rechtseitigen Behälter Rm. Während der Zeit des C02-Füllens in den Behälter R2 oder einen anderen rechtseitigen Behälter in der Gruppe mit Nummer größer als 2 wird Kohlendioxid im Rl über seinen Wärmeaustauscher weiter abgekühlt, bis es die Temperatur des Kühlmittels von 20 °C erreicht. Dabei gilt auch, immer wenn C02-Druck im Rl etwas niedriger als 60 bar wird, wird Rl mit Kohlendioxid aus R automatisch nachgefüllt, bis Kohlendioxid da den Entspannungsdruck 60 bar wieder erreicht. Diese Rl -Nachfüllung wiederholt sich in gewissen Zeitspannen, bis Kohlendioxid drin einen stabilen thermodynamischen Zustand von 60 bar und 20 °C aufweist. Daraus ergibt sich im Rl eine C02-Dichte von 782,6 Kilogramm pro Kubikmeter. Anschließend wird Rl zugemacht und dann ist sein Wärmeaustauscher vom Kühlen auf Heizen umzuschalten. Danach beginnt es, Kohlendioxid im Rl über seinen Wärmeaustauscher isochor zu heizen, bis Kohlendioxid dort die Betriebstemperatur von 80 °C erreicht. Daraus folgt ein C02-Druck von 342 bar im Rl. Diese Kühl-, Füll- und Heizvorgänge für Kohlendioxid in Rl wiederholen sich in der analogen Weise für jeden anderen Behälter der rechtseitigen Behältergruppe nacheinander oder parallel. Als gespanntes C02-Fluid im letzten linksseitigen Behälter Ln den Druck 70 bar erreicht, d.h. alle gespannten linkseitigen C02-Fluide für die C02-Entspannung in den Above the link-side process is described, now the right-sided process is shown. The service tank R receives the expanded C02 fluid through a cooling process using its heat exchanger. Subsequently, the cooled CO 2 fluid flows to the container R 1, which begins to receive it also by a cooling process with the aid of its heat exchanger. When carbon dioxide in the Rl reaches the depressurizing pressure of 60 bar due to C02 filling of R, Rl is automatically closed with a check valve for Rl not shown in the drawing, and thus, at the same time or just before, it begins to fill R2 with carbon dioxide from R. And so continuing, it runs to the last right-side tank Rm. During the time of CO2 filling in the tank R2 or another right-sided tank in the group with number greater than 2, carbon dioxide in the Rl passes through its heat exchanger cooled further until it reaches the temperature of the coolant of 20 ° C. It also applies that whenever C02 pressure in Rl is slightly lower than 60 bar, Rl is automatically topped up with carbon dioxide from R until carbon dioxide reaches the depressurization pressure of 60 bar. This Rl replenishment is repeated in certain periods of time until carbon dioxide in it has a stable thermodynamic state of 60 bar and 20 ° C. This results in a CO 2 density of 782.6 kilograms per cubic meter in Rl. Then Rl is closed and then its heat exchanger is switched from cooling to heating. It then begins to heat carbon dioxide in RI isochorically via its heat exchanger until carbon dioxide reaches the operating temperature of 80 ° C there. This results in a CO 2 pressure of 342 bar in the Rl. These cooling, filling and heating operations for carbon dioxide in RI are repeated in the analogous manner for each other tank of the right-side tank group successively or in parallel. As a stretched C02 fluid in the last left-side container Ln reaches the pressure 70 bar, ie all strained left side C02 fluids for the CO 2 relaxation in the
Wärmekraftmaschinen aufgewendet worden sind, befindet sich Kohlendioxid im letzten rechtseitigen Behälter Rm oder einem vorherigen Behälter in der rechtseitigen Behältergruppe schon auf dem stabilen thermodynamischen Zustand von 342 bar und 80 °C. Nun wird der gesamte Prozess in seiner C02-Strömungsrichtung umkehren, nämlich von den rechtseitigen zu den linkseitigen C02-Behältern. Die C02-Liefervorgänge rechts vollziehen sich dann analog zu den vorherigen C02-Liefervorgängen links, das gespannte C02-Fluid fließt nämlich jetzt aus dem Betriebsbehälter R über den rechtseitigen Wärmeaustauscher, wo es wiederum erwärmt wird, und dann weiter zu den Wärmekraftm^chinen der Gruppe, wo es sich auf 60 bar entspannt. Das entspannte Kohlendioxid kühlt sich anschließend über den linkseitigen Heat engines have been expended, carbon dioxide in the last right-side container Rm or a previous container in the right-side container group is already on the stable thermodynamic state of 342 bar and 80 ° C. Now, the entire process will reverse in its CO 2 flow direction, from the right side to the left side CO 2 containers. The C02 delivery processes on the right are then analogous to the previous C02 delivery processes, the stressed C02 fluid now flows from the service tank R via the right side heat exchanger, where it is reheated, and then on to the heat engines of the group where it relaxes to 60 bar. The relaxed carbon dioxide then cools on the left side
Wärmeaustauscher ab, und dann strömt ohne weiteres in den Betriebsbehälter L herein, weil sich das restliche Kohlendioxid in den linkseitigen Behältern nach vorheriger Abkühlung schon auf dem thermodynamischen Zustand von 20 °C und der Dichte 134,1 Kilogramm pro Heat exchanger from, and then flows readily into the operating tank L, because the residual carbon dioxide in the left-side containers after previous cooling already on the thermodynamic state of 20 ° C and the density 134.1 kilograms per
Kubikmeter befindet, das bedeutet, der C02 -Druck dort beträgt circa 48 bar, er ist kleiner als der Entspannungsdruck 60 bar. Daher wiederholen sich die vorherigen rechtseitigen C02- Vorgänge jetzt bei den Behältern der linksseitigen Gruppe, nämlich Füllen, Kühlen, Heizen und so weiter. Damit werden C02-Fluide dort den thermodynamischen Zustand von 80 °C und 342 bar in gewissen Zeitabständen früher oder später wiedererlangen. Cubic meter, which means that the CO 2 pressure there is about 48 bar, it is less than the expansion pressure 60 bar. Therefore, the previous right side CO 2 processes are now repeated in the left side group containers, namely, fill, cool, heat and so on. Thus, CO 2 fluids there are the thermodynamic state of 80 ° C and 342 at certain intervals sooner or later.
Der C02-Liefervorgang erfolgt also erst von links nach rechts und dann von rechts nach links, und jetzt beginnt er wieder von links nach rechts. So in diesem Zyklus läuft ein Pingpong- Fließprozess zwischen den beiden Seiten der Wännekrafniiascriinengruppe kontinuierlich ab. Allerdings, man wird sich dabei eine Frage stellen, ob die Wärmekraftmaschinen mit ihrem Lauf zwischendurch unterbrechen würden, weil der Umkehrvorgang in den beiden  So the C02 delivery process is first from left to right and then from right to left, and now it starts again from left to right. So, in this cycle, a ping-pong flow process between the two sides of the family of cremation groups is going on continuously. However, one will ask oneself a question, whether the heat engines would interrupt their course in between, because the reversal process in the two
Betriebsbehältern L und R zwischen Liefern und Empfangen bzw. Heizen und Kühlen nicht so schnell vollgezogen werden könnte. Eine Antwort dafür wird man in nachfolgenden Operating containers L and R between supply and receive or heating and cooling could not be completed so quickly. An answer for that will be in subsequent ones
Anmerkungen finden, vorläufig kann man sich vorstellen, dass ein Betriebsbehälter aus zwei Teilbehältern besteht, ein für Heizen und Liefern, anderer für Kühlen und Empfangen. Das Analoge gilt für die Wärmekraftmaschinengruppe und die beiden Wärmeaustauscher daneben. To find annotations, for the time being it can be imagined that an operating tank consists of two sub-tanks, one for heating and delivery, another for cooling and receiving. The analogous applies to the heat engine group and the two heat exchangers next to it.
Anmerkungen: Remarks:
1 ) Zum besseren Verständnis ist der Aufbau der C02-Wäimekrafbnaschinenanlage nahezu symmetrisch gezeichnet. Es genügt jedoch ein Steuerungsprogramm für die Anlage aufzustellen, das sich an den Zuständen von ihren Behältern bzw. Wärmeaustauschern mit den entsprechenden C02- Vorgängen bzw. Wärmeübertragungsmodi orientiert. Sie sind zu oder offen, und die C02 -Vorgängen sind Heizen, Kühlen, Halten, Liefern, Füllen, Nachfüllen, Zuschließen und Aufmachen für die Behälter, sowie die  1) For a better understanding of the structure of the C02-Wäimekrafbnaschinenanlage is drawn almost symmetrical. However, it is sufficient to set up a control program for the plant, which is based on the states of their containers or heat exchangers with the corresponding CO 2 processes or heat transfer modes. They are to or open, and the C02 operations are heating, cooling, holding, delivering, refilling, refilling, shutting and opening for the containers, as well as the
Wärmeübertragungsmodi Ein-, Aus- und Umschalten von Wärme- oder  Heat transfer modes On, off and switching of heat or
Kältequellenanlagen für die Wärmeaustauscher. Alle Behälter L, LI, L2, ..., Ln und R, Rl, R2, ..., Rm stehen dann unter derselben Kontrolle und Steuerung des Programms. Somit kann jeweils ein Betriebsbehälter fest für C02-Liefern bzw. C02-Empfangen angesetzt werden, und analog gilt dies den beiden Wärmeaustauschern neben ihnen für C02-Kühlen bzw. C02-Heizen. Im weiten lässt sich so ein fest für C02-Kühlen angesetzter Wärmeaustauscher auch mit dem empfangenden Betriebsbehälter zusammenlegen. Außerdem kann dadurch ein Behälter, bis auf die Betriebsbehälter, während seines C02-Liefervorgangs angehalten werden, aus ihm weitere C02-Fluide für den C02-liefernden Betriebsbehälter zu liefern, falls sein Wärmeaustauscher die Wärme zur Erhaltung gewisser C02-Temperaturhöhe in ihm, z.B. 80 °C im Refrigeration source systems for the heat exchangers. All containers L, LI, L2, ..., Ln and R, Rl, R2, ..., Rm are then under the same control and control of the program. Thus, in each case an operating container fixed for C02 deliveries or C02-receiving be recognized, and analogously, this applies to the two heat exchangers next to them for C02 cooling or C02 heating. On the whole, a heat exchanger fixedly attached to CO 2 cooling can also be combined with the receiving operating tank. In addition, this may cause a container, except for the service vessels, to be stopped during its CO 2 delivery process from supplying it with further CO 2 fluids for the CO 2 delivering service vessel, if its heat exchanger is the CO 2 supply Heat to maintain certain C02 temperature level in it, eg 80 ° C in
Implementierungsbeispiel, nicht rechtzeitig zuliefern kann. In diesem Fall wird C02- Fluid stattdessen aus einem anderen C02 -Behälter mit passender C02-Temperatur und geeignetem C02-Druck für den C02-liefernden Betriebsbehälter geliefert, im  Implementation example, can not deliver on time. In this case, CO 2 fluid is instead supplied from another CO 2 container with appropriate CO 2 temperature and C02 pressure for the CO 2 delivering operation vessel, in the
Implementierungsbeispiel bedeutet dies, C02-Temperatur dort ist höher oder gleich 80 °C und zugleich C02-Druck dort höher als 70 bar. Demzufolge braucht ein einzelner C02Behälter außer den Betriebsbehältern nicht mehr unbedingt eine ausreichende Wärmeübertragungsleistung zum C02-Heizen und zum C02-Kühlen im Behälter aufzuweisen. Jedoch ist dabei unbedingt zu beachten, dass die gesamte  Implementation example means that C02 temperature there is higher or equal to 80 ° C and at the same time CO 2 pressure higher than 70 bar. As a result, a single CO 2 tank need not necessarily have sufficient heat transfer capacity for CO 2 heating and CO 2 cooling in the tank except for the service tanks. However, it is important to note that the entire
Wärmeübertragungsleistung der Anlage zum C02-Heizen und zum C02-Kühlen eben der angesetzten elektrischen Leistung entsprechen muss. Im Beispiel der Stadt Haerbin ist die elektrische Leistung von 28 MW, dementsprechend sind die gesamten Heiz- und Kühlleistungen auch wie oben angegeben. Daher aufgrund dieser Kontroll- und  Heat transfer capacity of the plant for C02 heating and CO 2 cooling just the rated electrical power must comply. In the example of the city of Haerbin, the electric power of 28 MW, accordingly, the total heating and cooling capacities are also as stated above. Therefore, due to this control and
Steuerungsfunktionen des Programms, unabhängig davon, wie es und insbesondere mit welcher Programmiersprache und mit welcher Hardware implementiert wird, lässt sich die genannte Behälteranzahl von 380 Stücken mit dem vorgegebenen Volumen im Implementierungsbeispiel noch viel mehr verkleinern, und somit sinken die  Control functions of the program, regardless of how it is implemented and in particular with which programming language and with what hardware, the said number of containers of 380 pieces with the given volume in the implementation example can be much smaller, and thus the sink
entsprechenden Investitionen. Übrigens ergibt sich aus den genannten Leistungen, dass der gesamte Wirkungsgrad dieser Anlage bezüglich der Heizleistung bzw. der gesamten Wärmeübertragungsleistung circa 13% bzw. 6 % beträgt. Dieser Wirkungsgrad entspricht ungefähr dem von ORC-Anlagen im Niedertemperaturbereich. appropriate investments. Incidentally, it is clear from the above-mentioned achievements that the overall efficiency of this system with regard to the heating power or the total heat transfer capacity is approximately 13% or 6%. This efficiency is similar to that of ORC systems in the low temperature range.
) Das Implementierungsbeispiel der Stadt Haerbin verfügt, wie zuvor gesagt, über eine C02-Massenmenge, die für eine 10 tägige einseitige C02-Lieferung zur Entspannung in den Wärmel aftmaschinen ausreicht. Man kann diese Dauer etwas kürzen, zum Beispiel auf 5 Tage, indem der C02 -Massenstrom auf 4000 Kilogramm pro Sekunde verdoppelt wird. Infolgedessen ist circa ein Verzweifachen der elektrischen Leistung, vorausgesetzt jedoch, dass die Wärmeübertragungsleistung und die elektrische Kapazität der Anlage auch entsprechend erhöht werden. Alle kürzeste Dauer würde 24 Stunden, dann besteht in der Regel zumindest noch ein Frühmorgen mit der tiefsten Umgebungstemperatur in einem Tag zum Zweck des C02-Kühlens. Hierbei ist die Speicherfunktion von ) The implementation example of the city of Haerbin has, as stated above, a C02 mass amount which is sufficient for a 10-day single-sided CO 2 delivery for relaxation in the heat treatment machines. One can shorten this duration somewhat, for example to 5 days, doubling the C02 mass flow to 4000 kilograms per second. As a result, there is approximately a loss of electric power, provided, however, that the heat transfer capacity and the electrical capacity of the equipment are also increased accordingly. All shortest duration would be 24 hours, then usually there is at least one early morning with the lowest ambient temperature in one day for the purpose of CO2 cooling. Here is the memory function of
Behältern wieder erkennbar, die eine zeitliche Überbrückung nach sich zieht, nämlich eine dadurch zum Zweck des C02 -Kühlens realisierte Zeitverschiebung vom C02- Empfangszeitpunkt im Betriebsbehälter zu einem späteren Zeitpunkt in einem anderen C02 -Behälter, wie z.B. hier dem kommenden Frühmorgen. Man kann dadurch solche Zeitverschiebungen zum C02-Kühlen nicht nur um einen oder mehrere Tage realisieren, sondern auch um mehrere Monate, beispielsweise zwischen Sommer- und Winterzeit. Erfolgt diese Zeitverschiebung durch die zeitliche Überbrückung zwischen Sommer und Winter tatsächlich, so kann der C02-Entspannungsdruck viel niedriger als 60 bar im Beispiel angesetzt werden, um mehr Elektrizität zu erzeugen, aber auch mehr Kälte in Sommer zu produzieren. Allerdings muss man dazu auch mehr C02-Speicherkapazität aufbauen. Andererseits unter der Beibehaltung der elektrischen Leistungshöhe von 28 MW im Beispiel kann man durch die Kürzung der Dauer die C02-Speicherkapazität, also hier die Behälteranzahl 380 mit dem genannten Volumen, deutlich reduzieren. Und infolgedessen lässt sich die genannte Investitionssumme von 900 Millionen Yuan Renminbi für das Anlagensystem drastisch verringern. Recognizable containers, which results in a temporal bridging, namely a time shift thereby realized for the purpose of CO 2 cooling from the CO 2 reception time in the operating vessel at a later time in another C02 container, such. here the coming early morning. One can realize such time shifts for CO 2 cooling not only by one or more days, but also by several months, for example between summer and winter time. If this time difference is actually achieved by bridging the time between summer and winter, then the C02 depressurization pressure can be set much lower than 60 bar in the example to produce more electricity but also to produce more cold in summer. However, you also have to build more C02 storage capacity. On the other hand, while maintaining the electrical power level of 28 MW in the example can be significantly reduced by reducing the duration of the C02 storage capacity, ie here the number of containers 380 with said volume. As a result, the investment sum of 900 million Yuan Renminbi for the plant system can be drastically reduced.
) Analog zur zeitlichen Überbrückung zwischen den hohen und niedrigen Temperaturen in den verschiedenen Zeiten kann eine örtliche Überbrückung des Temperaturunterschieds zwischen warmen und kalten Orten durch ein C02 -Transportsystem wie z.B. Analogous to the temporal bridging between the high and low temperatures in the different times, a local bridging of the temperature difference between hot and cold places can be achieved by a C02 transport system such as e.g.
Fernleitungsröhren oder Kanäle realisiert werden. Somit erfolgt mehr  Transmission pipelines or channels can be realized. Thus, more takes place
Elektrizitätserzeugung durch Untersetzen des C02-Entspannungsdrucks für die  Generating electricity by substituting the CO 2 depressurization pressure for the
Wärmekraftmaschinen bzw. durch Erhöhen der Betriebstemperatur dafür. Aber dazu muss man die Baukosten für das C02-Transportsystem verkraften. Und zudem ist selbstverständlich auch möglich, die zeitlichen Überbrückungen hier kombiniert einzusetzen. Heat engines or by increasing the operating temperature for it. But you have to cope with the construction costs for the C02 transport system. And, of course, it is of course also possible to use the temporal bridging combined here.
) Wird die benötigte Wärmeübertragungsleistung auf wenige C02-Behälter konzentriert, so brauchen alle anderen Behälter, bis auf die Betriebsbehälter, keine Wärmeaustauscher mehr in sich zu installieren, sie besitzen demzufolge hauptsächlich eine ) If the required heat transfer capacity is concentrated on a few C02 containers, then all other containers, with the exception of the operating containers, no longer need to install heat exchangers in them, they therefore have mainly one
Speicherfunktion und eine mögliche außenseitige Wärmeisolierung. Ihre Festigkeitsanforderung kann daher sehr deutlich nachlassen, z.B. C02 -Druck drin auf 70 bar bzw. auf 1 bar für C02-Flüssigkeitbehälter bzw. C02-Gasbehälter zu senken. Somit können die Bau- und Betriebskosten der C02-Behälter noch weiter verringert werden.) Ist die Zielsetzung die Kälteerzeugung statt der Elektrizitätsgewinnung, so unter Acht auf die entsprechenden Entropiehöhen kann der Entspannungsdruck für einige Storage function and a possible outside heat insulation. Your Strength requirement can therefore be significantly reduced, for example, to reduce CO 2 pressure in it to 70 bar or 1 bar for CO 2 liquid container or CO 2 gas container. Thus, the construction and operating costs of C02 containers can be reduced even further.) If the objective is refrigeration rather than electricity generation, so taking into account the entropy heights of the relaxation pressure for some
WärmelaaftmascWnen in der Gruppe etwa auf 1 bar herabgesetzt werden. Dabei entsteht im entspannten C02-Gas die Kälte, welche zielgemäß abzuführen ist. Nach der  WärmelaaftmascWnen be reduced in the group about 1 bar. This creates in the relaxed CO 2 gas, the cold, which is targeted to dissipate. After
Kälteübertragung wird das C02-Gas entweder abgespeichert und später verflüssigt, oder durch einen mit der erzeugten Elektrizität angetriebenen Gaskompressor adäquat verdichtet und zugleich mit der Kälte aus Flusswasser oder ähnlichen natürlichen Kühlmitteln wieder in die flüssige Phase umgewandelt. Die dabei entstandene  Cold transfer, the C02 gas is either stored and later liquefied, or adequately compressed by a driven with the generated electricity gas compressor and at the same time with the cold from river water or similar natural coolants again converted into the liquid phase. The resulting
Verdichtungswärme lässt sich zum C02-Heizen für die Elektrizitätsgewinnung weiterverwenden. Compaction heat can be reused for CO 2 heating for electricity generation.
) Gäbe es überschüssige Elektrizität vom Stromnetz in der Nacht zu nutzen, so reduziert man am Tag möglichst tief den C02-Entspannungsdruck für die Wärmekraftmaschinen unter der Beachtung der entsprechenden Entropiehöhen, um mehr Elektrizität wie auch mehr Kälte zu erzeugen. Das so zu Gas expandierte Kohlendioxid ist dann in der Nacht durch einen mit der genannten überschüssigen Elektrizität angetriebenen Gaskompressor angemessen zu verdichten und zugleich durch seine Abkühlung wieder zu verflüssigen, die mit Hilfe der zuvor am Tag produzierten Kälte und/oder der Kälte aus Flusswasser, Kaltluft oder anderen natürlichen Kühlmitteln erfolgt. Am kommenden Tag steht das verflüssigte Kohlendioxid erneut für die Elektrizitätserzeugung zur Verfügung, wobei die zuvor in der Nacht entstandene Verdichtungswärme auch zum C02-Heizen mitgenutzt werden kann. Die Effizienz dieses ganzen Prozesses ist bemerkenswert hoch, zumal die Teillast-Funktionen der C02-angetriebenen Wärmekrafuriaschinen im If it were to use excess electricity from the power grid at night, reduce as much as possible during the day the CO 2 expansion pressure for the heat engines, taking into account the corresponding entropy heights, to generate more electricity as well as more cold. The gas expanded carbon dioxide is then at night by a gas driven with said surplus electricity gas compressor to compress and at the same time liquefy through its cooling, with the help of the previously produced during the day cold and / or cold from river water, cold air or other natural coolants. The next day, the liquefied carbon dioxide will be available again for electricity generation, whereby the heat of compression that occurred earlier in the night can also be used for CO2 heating. The efficiency of this whole process is remarkably high, especially as the part-load functions of the C02-powered thermal machines in the
Vergleich zu Wasserdampfkraftwerken viel flexibler sind. Compared to steam power plants are much more flexible.
) Sind die Betriebsdrücke z.B. zwischen 342 und 70 bar im Implementierungsbeispiel zu homogenisieren, d.h. die Betriebsdruckschwankungen dazwischen zu glätten, so ist für die unterschiedlichen C02-Ströme mit differenzierten C02-Druckhöhen vor dem C02- Eintritt in die Wämekrafnriaschinengruppe ein C02-Mischungsapparat einzurichten, der hauptsächlich aus Düsen und Difrusoren besteht. Oder eine andere Methode dafür sollte darin bestehen, dass man zuerst einen großen Betriebsdruckbereich in mehrere kleinere Betriebsdruckbereiche adäquat aufteilt und dann dementsprechend verschiedene Wärmekrafmiaschinen für diese unterschiedlichen kleineren Betriebsdruckbereiche einsetzt. Es ist natürlich auch möglich, diese beiden Methoden kombiniert anzuwenden. Eine ganz andere mögliche Methode ist jedoch der Einsatz einer Gegendruckturbine mit Mehrdruckströmen, wenn die C02-Dichte vor dem C02-Eintritt in die ) If the operating pressures, for example between 342 and 70 bar, are to be homogenized in the implementation example, ie to smooth the operating pressure fluctuations between them, then for the different CO 2 streams with different CO 2 pressure levels before the CO 2 Entering the Waste Machine Group to set up a C02 mixing apparatus consisting mainly of nozzles and diffusers. Or another method for this should be to first adequately divide a large operating pressure range into a plurality of smaller operating pressure ranges, and then use different thermal power machines for these different smaller operating pressure ranges accordingly. Of course it is also possible to use these two methods combined. However, a very different possible method is the use of a backpressure turbine with multi-pressure flows, if the C02 density before the C02 entry into the
Wärmekraftmaschinen in einem geeigneten subkritischen Gebiet liegt, z.B. kleiner als 60 bar und höher als 80 °C. Heat engines in a suitable subcritical area, e.g. less than 60 bar and higher than 80 ° C.
) Die im Implementierungsbeispiel angenommene Betriebstemperatur in der Höhe von 80 °C hat zur Folge, dass Wärme der niedrigeren Temperatur zum C02 -Anheizen als erste Heizstufe ausgenutzt werden kann. Zum Beispiel, die heiße Umgebungsluft in Sommer erwärmt Kohlendioxid bis zum 30 °C oder noch höher. Ist jedoch die The operating temperature of 80 ° C assumed in the implementation example results in that heat of the lower temperature for heating C02 can be used as the first heating stage. For example, the hot ambient air in summer heats carbon dioxide to 30 ° C or even higher. Is however the
Betriebstemperatur 80 °C nicht erreichbar, dann ist mit einem niedrigeren  Operating temperature 80 ° C unattainable, then is with a lower
Enthalpiegefälle und daraus folgender kleineren elektrischen Leistung zu rechnen, falls die Entspannungstemperatur nicht entsprechend gesenkt werden kann. Wenn aber die Entspannungstemperatur auch anbei gesenkt ist, so wird es trotz der niedrigeren  Enthalpy gradient and consequent smaller electrical power to be expected if the relaxation temperature can not be reduced accordingly. But if the relaxation temperature is also lowered, it will, despite the lower
Betriebstemperatur sogar möglich, die Enthalpiegefälle zu steigern. Zum Beispiel, für die Betriebstemperatur 30 °C und die Kühlmitteltemperatur minus 30 °C, was eingangs zur Formulierung der vorliegenden Erfindung gerade der angenommenen  Operating temperature even possible to increase the enthalpy gradient. For example, for the operating temperature 30 ° C and the coolant temperature minus 30 ° C, which at the beginning of the formulation of the present invention just assumed
Lufttemperatur in Sommer bzw. in Winter entspricht, kann ein entsprechendes  Air temperature in summer or winter, a corresponding
Enthalpiegefälle von circa 36 kJ/kg erreicht werden. Dies ist viel höher als 21 kJ/kg im Beispiel, allerdings müsste man dazu eine zeitliche oder örtliche Überbrückung zwischen plus 30 °C und minus 30 °C bewerkstelligen. Darüber hinaus sollte man die Wärme aus Solarthermie-Anlagen nutzen, sie genügt zum Erreichen der  Enthalpy gradient of about 36 kJ / kg can be achieved. This is much higher than 21 kJ / kg in the example, but it would have to accomplish a temporal or local bridging between plus 30 ° C and minus 30 ° C. In addition, one should use the heat from solar thermal systems, it is sufficient to achieve the
Betriebstemperatur 80 °C auf jeden Fall in der Sommerzeit. Außerdem lässt sich die C02-Temperatur von 80 °C durch die Übertragung der Wärme leicht übertreffen, die aus der Verbrennung von C02-neutralen Brennstoffen wie Abholze und Stroh hervorgeht. Falls ihr Verbrennungsrauchgas auch gesammelt wird wie es aus Kohlekraftwerken, dann kann diese Art Verbrennung sogar den C02-Treibhauseffekt vermindern. Operating temperature 80 ° C in any case in the summer time. In addition, the C02 temperature of 80 ° C is easily surpassed by the transfer of heat resulting from the combustion of CO 2 -neutral fuels such as lumber and straw. If your combustion flue gas is also collected as it is from coal-fired power plants, then this type of combustion can even reduce the C02 greenhouse effect.
9) Sind die Enthalpiegefälle, z.B. 21 kJ/kg im Implementierungsbeispiel, zu niedrig für den Antrieb der Wärmekraftmaschinen, dann ist die gespannte C02-Masse nur aus dem bestimmten Oberteil des verwendbaren Betriebsdruckbereichs zu entnehmen. Würde im Implementierungsbeispiel das gespannte Kohlendioxid nur aus dem Intervall [100, 342] bar anstatt [70, 342] bar benutzt, so kann das Enthalpiegefälle circa um 10% erhöht werden. Außerdem mit einer höheren Obergrenze vom Betriebsdruck als 342 bar, z.B. 700 bar, kann ein höheres Enthalpiegefälle ebenfalls erreicht werden. Allerdings zu den beiden Möglichkeiten muss jeweils mehr C02-Masse bzw. festerer Betriebsbehälter etc. bereitgestellt werden.  9) Are the enthalpy slopes, e.g. 21 kJ / kg in the implementation example, too low for the drive of the heat engines, then the tensioned C02 mass can only be taken from the specific upper part of the usable operating pressure range. In the implementation example, if the strained carbon dioxide was only used from the interval [100, 342] bar instead of [70, 342] bar, the enthalpy gradient can be increased by about 10%. Also with a higher upper limit of operating pressure than 342 bar, e.g. 700 bar, a higher enthalpy gradient can also be achieved. However, in each case more C02 mass or firmer operating container etc. must be provided for the two options.
Ausgehend vom Implementierungsbeispiel der Stadt Haerbin können mit Acht auf die o.g. 9 Anmerkungen verschiedenartige Erweiterungen und Modifikationen durchgeführt werden. Erhöht man z.B. die Betriebstemperatur von 80 °C auf 100 °C, so steigt das Enthalpiegefälle von 21 kJ/kg im Beispiel auf circa 42 kJ/kg. Analog steigt es auf circa 35 kJ/kg, wenn die  Based on the implementation example of the city of Haerbin can be eight with the o.g. 9 comments various extensions and modifications. If you increase, for example, the operating temperature of 80 ° C to 100 ° C, the enthalpy gradient of 21 kJ / kg in the example rises to about 42 kJ / kg. Similarly, it rises to about 35 kJ / kg when the
Kühlmitteltemperatur wie die Flusswassertemperatur eine Höhe von 5 °C statt der im Beispiel angenommenen Höhe von 20 °C aufweist. Dementsprechend sieht man hier ein enormes Potenzial zur Erhöhung der Enthalpiegefälle auf circa 118 kJ/kg, falls die Betriebstemperatur auf 150 °C und die Kühlmitteltemperatur auf minus 30 °C geändert werden können. Diese Änderung ist aber erreichbar durch zeitliche oder örtliche Überbrückungen. Zum Beispiel, wenn man in der Lage ist, die Mittel für den Bau einer großen C02-Gasspeicheranlage aufzubringen, dann kann eine Zeitverschiebung von Sommer nach Winter durch die zeitliche Überbrückung realisiert werden. Damit wird viel mehr Elektrizität erzeugt, und durch mehrfache Coolant temperature as the river water temperature has a height of 5 ° C instead of the assumed in the example height of 20 ° C. Accordingly, there is a tremendous potential here to increase the enthalpy gradient to about 118 kJ / kg, if the operating temperature can be changed to 150 ° C and the coolant temperature to minus 30 ° C. However, this change is achievable by temporal or local bridging. For example, if one is able to raise the funds for building a large C02 gas storage facility, then a time shift from summer to winter can be realized by bridging the time. This generates much more electricity and more
Zwischenüberhitzungen kann das gesamte Enthalpiegefälle sogar einige Hunderte von kJ kg erreichen. Ähnlich dazu erreicht man solche gewaltige Erhöhung der Enthalpiegefälle auch durch eine örtliche Überbrückung mithilfe eines C02-Transportsystems wie etwa Intermediate superheaters can reach the total enthalpy gradient even hundreds of kJ kg. Similarly, such a tremendous increase in the enthalpy gradient is also achieved by a local bridging using a C02 transport system such as
Fernleitungsröhren oder Kanäle. Hierbei kommt es wahrlich auf jeweilige konkrete Situation an, für die eine sorgfältige Planung und Optimierung notwendig wird, um möglichst hohe Transmission pipelines or channels. This really depends on the particular concrete situation, for which careful planning and optimization is necessary in order to achieve the highest possible level
Wirtschaftlichkeit zu erzielen. Somit nutzt man C02 zur Energieumwandlung wirtschaftlich hoch effizient und löst die Probleme Klimawandel und Energiemangel, gegebenenfalls bekämpft man auch die fortschreitenden Desertifikationen. To achieve profitability. Thus, one uses C02 for energy conversion economically highly efficient and solves the problems of climate change and lack of energy, and if necessary combats the progressing desertification.
Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
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Patente patents
Patent Publikationsdatum Antragsteller Titel  Patent publication date applicant title
DE 102009057613A1 16.06.2011 Kipp, Jens- Werner Kraft-/Kältekopplung zur  DE 102009057613A1 16.06.2011 Kipp, Jens- Werner Power / Cold Coupling for
Energiegewinnung energy
EP 0 277 777 Bl 10.08.1988 Crawford, John T.; Kraftanlage mit C02 als EP 0 277 777 B1 10.08.1988 Crawford, John T .; Power plant with C02 as
Lewis, Oak Brook; Arbeitsfluidum  Lewis, Oak Brook; Arbeitsfluidum
Fischer, Harry C;  Fischer, Harry C;
Coers, Donald H.  Coers, Donald H.
EP 2 277 614 AI 26.01.2017 LO Solutions Verfahren zum Reinigen  EP 2 277 614 AI 26.01.2017 LO Solutions Process for cleaning
GmbH/Hermeling, und Verflüssigen von GmbH / Hermeling, and liquefying of
Werner Biogas Literatur Werner biogas literature
1. Thermodynamik, 6. Auflage, Springer Verlag 2007, Klaus Lucas  1st Thermodynamics, 6th edition, Springer Verlag 2007, Klaus Lucas
2. Thermodynamik, 15. Auflage, Springer Vieweg 2012, Baehr und Kabelac  2. Thermodynamics, 15th edition, Springer Vieweg 2012, Baehr and Kabelac
3. Thermodynamik, Bd. 1, 19. Auflage, Springer Vieweg Verlag 2013, Peter Stephan,  3rd Thermodynamics, Vol. 1, 19th Edition, Springer Vieweg Verlag 2013, Peter Stephan,
Karlheiz Schaber, Karl Stephan, Franz Mayinger  Karl Heiz scraper, Karl Stephan, Franz Mayinger
4. Technische Thermodynamik, 2. Auflage, Springer Vieweg Verlag 2015, Peter von Böckh und Matthias Stripf  4th Technical Thermodynamics, 2nd edition, Springer Vieweg Verlag 2015, Peter von Böckh and Matthias Stripf
5. Thermodynamik, 2. Auflage, Verlag DE Gruyter 2016, Rainer Müller  5. Thermodynamics, 2nd edition, publisher DE Gruyter 2016, Rainer Müller
6. Thermodynamik für Maschinenbauer, 5. Auflage, Springer Vieweg 2015, Wolfgang  6. Thermodynamics for mechanical engineers, 5th edition, Springer Vieweg 2015, Wolfgang
Geller  Geller
7. VDI- Wärmeatlas, 11. Auflage, Springer Vieweg Verlag 2013  7th VDI Heat Atlas, 11th edition, Springer Vieweg Verlag 2013
8. Wärmeaustauscher, 5. Auflage, Verlag Vogel Business Media 2015, Walter Wagner 8th heat exchanger, 5th edition, Verlag Vogel Business Media 2015, Walter Wagner
9. Fundamental Equations of State, Shaker Verlag 1998, Reiner Tillner-Roth 9. Fundamental Equations of State, Shaker Verlag 1998, Reiner Tillner-Roth
10. Multiparameter Equations of State, Springer Verlag 2000, Roland Span  10. Multiparameter Equations of State, Springer Verlag 2000, Roland Span
11. Grundlagen der Pneumatik, 3. Auflage, Verlag Hanser 2012, Horst- W. Grollius  11. Fundamentals of Pneumatics, 3rd edition, Verlag Hanser 2012, Horst- W. Grollius
12. Taschenbuch der Kältetechnik, 19. Auflage, Verlag C.F. Müller Heidelberg 2008, Walther Pohlmann  12. Taschenbuch der Kältetechnik, 19th edition, publisher C.F. Müller Heidelberg 2008, Walther Pohlmann
13. Strömungsmaschinen, 5. Auflage, Verlag Hanser 2013, Herbert Sigloch  13th turbomachinery, 5th edition, Verlag Hanser 2013, Herbert Sigloch
14. Massivbau, 5. Auflage, Springer Vieweg 2015, Peter Bindseil  14. Solid construction, 5th edition, Springer Vieweg 2015, Peter Bindseil
15. Stahlbetonbau, 9. Auflage, Verlag Springer Vieweg 2013, Stefan Baar, Karsten Ebeling, Gottfried CO. Lohmeyer  15. Reinforced concrete construction, 9th edition, Springer Vieweg 2013, Stefan Baar, Karsten Ebeling, Gottfried CO. Lohmeyer
16. Thermoökonomische Bewertung der Organic Rankine Cycles bei der Stromerzeugung aus industrieller Abwärme, Verlag Berlin 2014, Thermodynamik Energie-Umwelt- Technik, Band 25, Markus Preißinger  16. Thermo-economic evaluation of the Organic Rankine Cycles in the generation of electricity from industrial waste heat, Verlag Berlin 2014, Thermodynamics Energy-Environment Technology, Volume 25, Markus Preißinger
17. CCS-Technologie, Springer Vieweg 2015, Hrsg. Manfred Fischedick, Klaus Görner, Margit Thomeczek  17. CCS technology, Springer Vieweg 2015, ed. Manfred Fischedick, Klaus Görner, Margit Thomeczek
18. Can carbon dioxide replace steam to generate Power? Scientific American™, By Umair Irfan, Climate Wire, on March 3, 2015 18. Can carbon dioxide replace steam to generate power? Scientific American ™, By Umair Irfan, Climate Wire, on March 3, 2015
Analyse der Entwicklungsstufen des Carbonate Looping Prozesses zur C02- Abscheidung, Verlag Cuvillier Göttingen 2014, Johannes Kremer Analysis of the development stages of the carbonate looping process for CO 2 deposition, Verlag Cuvillier Göttingen 2014, Johannes Kremer
Gas2energy.net, 1. Auflage, Deutscher Industrieverlag GmbH 2015, Jens Mischner, Hans-Georg Fasold, Jürgen Heymer, Volker Trenkle Gas2energy.net, 1st edition, Deutscher Industrieverlag GmbH 2015, Jens Mischner, Hans-Georg Fasold, Jürgen Heymer, Volker Trenkle
The Gas Engineer's Dictionary, Deutscher Industrieverlag GmbH 2013, Klaus Hofmann, Rainer Reimert, Bernhard Klocke The Gas Engineers Dictionary, Deutscher Industrieverlag GmbH 2013, Klaus Hofmann, Rainer Reimert, Bernhard Klocke

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur Energieumwandlung mittels Kohlendioxid als Arbeitsmedium für die Wärmekraftmaschinen, dadurch gekennzeichnet, dass das Anlagensystem die folgenden fünf Anlagen enthält:  1. A process for energy conversion by means of carbon dioxide as a working medium for the heat engines, characterized in that the plant system contains the following five plants:
1.1 eine Wärmeaustauscheranlage mit folgenden Merkmalen,  1.1 a heat exchanger system with the following features,
1.1.1 mindestens ein Behälter mit einem Volumen von mindestens 27 Kubikmeter und 1.1.1. At least one container with a volume of at least 27 cubic meters and
1.1.2 der teilweise oder vollständig an seiner Außenwand wärmeisoliert ist, und 1.1.2 is partially or completely thermally insulated on its outer wall, and
1.1.3 in dem mindestens eine Metall-Leitung (5) von oben nach unten gelegt ist, innerhalb welcher die Fluide über eine Einfuhr von Gas (1) von oben nach unten fließen, und 1.1.3 is placed in the at least one metal line (5) from top to bottom, within which the fluids flow via an import of gas (1) from top to bottom, and
1.1.4 in dessen unteren Wandbereich eine Ausfuhr von Gas (2) besteht, aus welcher z.B. das Rauchgas durch die Metall-Leitung ausfließt, und 1.1.4 in the lower wall area there is an export of gas (2) from which e.g. the flue gas flows through the metal pipe, and
1.1.5 in dessen unteren Bereich ein Eingang vorhanden ist, durch welchen das Kaltwasser in den Behälter einfließt, und zwar von oben über eine Einfuhr von Kaltwasser (3) durch eine Wasserleitung, der mit dem Eingang verbunden ist, und  1.1.5 in the lower part of an input is present, through which the cold water flows into the container, from the top via an import of cold water (3) through a water pipe, which is connected to the entrance, and
1.1.6 an dessen oberen Wandbereich eine Ausfuhr von Heizwasser (4) existiert, aus welcher das in den Behälter eingeflossene Kaltwasser nach der Wärmeübertragung über die Oberfläche der Metall-Leitung (5) als Heizwasser überläuft;  1.1.6 at its upper wall region an export of heating water (4) exists, from which the cold water flowing into the container after the heat transfer over the surface of the metal pipe (5) overflows as heating water;
1.2 eine Sedimentationsanlage mit folgenden Merkmalen,  1.2 a sedimentation plant with the following features,
1.2.1 mindestens ein Behälter mit einem Volumen von mindestens 27 Kubikmeter und 1.2.1 at least one container with a volume of at least 27 cubic meters and
1.2.2 der einen schrägen Boden zum Sammeln von Sedimenten aus C02-haltigen Fluiden hat, und 1.2.2 has a sloping bottom for collecting sediments from C02-containing fluids, and
1.2.3 in dessen Wandbereich eine Einfuhr von Gas (6) besteht, und  1.2.3 there is an import of gas (6) in its wall area, and
1.2.4 in dessen tiefsten Bodenbereich ein Doppelventil (7) zur Extraktion der Sedimente aus C02-haltigen Fluiden existiert, und  1.2.4 a double valve (7) exists in its lowest floor area for the extraction of sediments from C02-containing fluids, and
1.2.5 an dessen Wand ein Ausgang zur Abführung des kondensierten Wassers aus den C02- haltigen Fluiden vorhanden ist, und  1.2.5 on the wall of an outlet for the removal of condensed water from the C02-containing fluids is present, and
1.2.6 in dessen oberen Innenraum möglicherweise ein Wärmeaustauscher (10) zur Abkühlung vom C02-haltigen Gas installiert ist, und  1.2.6 in the upper interior, a heat exchanger (10) may be installed for cooling of C02-containing gas, and
1.2.7 an dessen oberen Teil eine Ausfuhr von Gas (8) zur Gas- Abführung besteht und ein Sperrventil (9) bestehen, und 1.2.7 at the upper part of which there is an export of gas (8) for gas discharge and a Block valve (9) exist, and
ein optionaler Ventilator und/oder ein optionaler Staubfilter bei der Ausfuhr von Gas (8) installiert werden können; an optional fan and / or optional dust filter can be installed when exporting gas (8);
eine C02- Verflüssigungsanlage mit folgenden Merkmalen, a C02 liquefaction plant with the following features,
mindestens eine Gasverdichtungsanlage mit einem optionalen schaltbaren Bypass, und mindestens ein Behälter zum Empfang von verdichtetem C02-haltigen Fluid wie z.B. Rauchgas aus der Gasverdichtungsanlage, und at least one gas compression plant with an optional switchable bypass, and at least one tank for receiving compressed C02-containing fluid, such as e.g. Flue gas from the gas compression plant, and
eine Gruppe von Wärmeaustauschern zur Übertragung der Wärme wie etwa a group of heat exchangers for transferring heat such as
Verdichtungswärme aus der Gasverdichtungsanlage oder anderer verwendbarer Wärme, um die Kohlendioxide zu erwärmen, die z.B. aus dem C02-haltigen Gas abgeschieden sind, und/oder das vorhandene restliche C02-haltige Gas nach der C02-Abscheidung zu erwärmen, und Compressive heat from the gas compression unit or other usable heat to heat the carbon dioxide, e.g. are deposited from the C02-containing gas, and / or to heat the existing residual C02-containing gas after CO 2 deposition, and
eine Gruppe von Wärmekraftmaschinen für die Entspannung der C02-Fluide, und/oder für die Entspannung des vorhandenen restlichen C02 -haltigen Gases nach der C02- Abscheidung, und a group of heat engines for the relaxation of C02 fluids, and / or for the relaxation of the existing residual CO 2 -containing gas after CO 2 deposition, and
ein Behälter zum Empfang der C02-Fluide, die in Wärmekraftmaschinen entspannt wurden, und a container for receiving the CO 2 fluids which have been expanded in heat engines, and
ein optionaler Behälter zum Empfang des vorhandenen entspannten restlichen C02- haltigen Gases nach der C02-Abscheidung, und an optional vessel for receiving the existing expanded residual CO 2 -containing gas after CO 2 separation, and
eine Gruppe von C02-Flüssigkeitbehältern zum Speichern der C02-Fluide, wobei die C02-Flüssigkeitbehälter bei Bedarf mit Wärmeaustauschern ausgestattet werden können, und a group of CO 2 liquid containers for storing the CO 2 fluids, wherein the CO 2 liquid containers can be equipped with heat exchangers if necessary, and
eine optionale Gruppe von Behältern zum Empfangen des vorhandenen entspannten restlichen C02-haltigen Gases nach der C02-Abscheidung, wobei die Behälter mit eventuell benötigten Wärmeaustauschern ausgestattet werden können; an optional group of containers for receiving the existing expanded residual CO 2 -containing gas after CO 2 separation, which containers may be provided with any required heat exchangers;
eine C02-Fluidspeicheranlage mit einer oder zwei der folgenden beiden Teilanlagen, eine C02-Flüssigkeitspeicheranlage mit folgenden Merkmalen, a C02 fluid storage system with one or two of the following two subsystems, a C02 fluid storage system having the following features,
eine Gruppe von Behältern, die über Ventile miteinander verbunden werden können, und jeder Behälter der Gruppe hat: eine Einfuhr für C02-Flüssigkeit (11) mit einem optionalen Sperrventil (13) und einer optionalen Pumpe (12), sowie einen mit der Pumpe (12) korrelierten Bypass, und eine Ausfuhr für C02-Flüssigkeit (14) mit einem optionalen Sperrventil (15), und zumindest einen Sicherheitsexit, und a group of containers that can be connected by valves, and each container in the group has: an inlet for CO 2 liquid (11) with an optional shut-off valve (13) and an optional pump (12), and a bypass correlated with the pump (12), and an export for CO 2 liquid (14) with an optional shut-off valve (12). 15), and at least one security exit, and
eventuell einen, mehrere oder auch keinen Wärmeaustauscher (16) im Innenraum, und teilweise oder vollständig an der Außenwand thermisch zu isolieren, und possibly one, several or no heat exchanger (16) in the interior, and partially or completely thermally isolate the outer wall, and
mindestens dem Druck von 20 bar standzuhalten; to withstand at least the pressure of 20 bar;
eine C02-Gasspeicheranlage mit folgenden Merkmalen, a C02 gas storage facility with the following features,
eine Gruppe von Behältern, die über Ventile miteinander verbunden sein können, und eder Behälter der Gruppe hat: a group of containers, which can be connected to each other via valves, and each container of the group has:
eine Einfuhr von C02-Gas (17) mit einem Sperrventil (19) und einem optionalen Ventilator (18), sowie einen mit dem Ventilator (18) korrelierten Bypass, und eine Ausfuhr vom C02-Gas (20) mit einem optionalen Sperrventil (21 ), und zumindest einen Sicherheitsexit, und an import of C02 gas (17) with a check valve (19) and an optional fan (18), and a correlated with the fan (18) bypass, and an export of C02 gas (20) with an optional check valve (21 ), and at least one security exit, and
einen oder mehrere oder auch keinen Wärmeaustauscher (22) im Innenraum, und teilweise oder vollständige oder auch keine Wärmeisolierung an der Außenwand, und mindestens dem Druck von 1,2 bar standzuhalten; one or more or no heat exchanger (22) in the interior, and partially or completely or no heat insulation on the outer wall, and to withstand at least the pressure of 1.2 bar;
eine C02-Wämelo-afrmaschinenanlage mit folgenden Merkmalen, a C02 wool kiln plant with the following features,
eine Gruppe von Wärmekraftmaschinen mit elektrischen Generatoren, und a group of heat engines with electric generators, and
eine Wärmequelleanlage, welche Wärme zu allen Wärmeaustauschern der C02- Wärmelaaftmaschinenanlage liefern kann, und a heat source system, which can supply heat to all heat exchangers of the C02-Wärmelaaftmaschinenanlage, and
eine Kältequelleanlage, welche Kälte zu allen Wärmeaustauschern der C02- Wärmekraftmaschinenanlage liefern kann, und a refrigeration source system, which can supply cold to all heat exchangers of the C02 heat engine plant, and
mindestens zwei Betriebsbehälter jeweils zum Liefern bzw. zum Empfangen der C02- Fluide zu bzw. von den Wärmel aftmaschinen, wobei die Betriebsbehälter mit Wärmeaustauschern ausgestattet sind, die jeweils wiederum mit den Wärme- und/oder Kältequellenanlagen über Schalter verbunden sind, und at least two service containers each for delivering and receiving the CO 2 fluids to and from the heat treatment machines, wherein the operation containers are equipped with heat exchangers, which are in turn connected to the heat and / or refrigeration source systems via switches, and
ein oder mehrere oder kein Wärmeaustauscher, der direkt nach dem liefernden Betriebsbehälter installiert und mit den Wärme- und/oder Kältequellenanlagen über Schalter verbunden wird, und one or more, or no, heat exchangers installed directly after the supplying service vessel and with the heat and / or cold source facilities over Switch is connected, and
ein oder mehrere oder kein Wärmeaustauscher, der direkt vor dem empfangenden Betriebsbehälter installiert und mit den Wärme- und/oder Kältequellenanlagen über Schalter verbunden wird, und one or more, or no, heat exchangers installed directly in front of the receiving service vessel and connected to the heat and / or refrigeration source systems via switches, and
eine Gruppe von C02-Behältern zum Liefern und/oder zum Empfangen von C02- Fluiden, wobei die C02-Behälter mit oder ohne Wärmeaustauschern ausgestattet werden können, die ihrerseits jeweils mit den Wärme- und/oder Kältequellenanlagen über Schalter verbunden sind; a group of CO 2 containers for delivering and / or receiving CO 2 fluids, wherein the CO 2 containers can be equipped with or without heat exchangers, which in turn are each connected to the heat and / or refrigeration source systems via switches;
wobei gilt,  where
dass eine große Menge, d.h. ab 5000 Tonnen Masse Kohlendioxid, als Arbeitsmedium eingesetzt ist, und that a large amount, i. from 5000 tons of mass carbon dioxide, is used as a working medium, and
dass zum C02-Heizen die klimatische Wärme und/oder Abwärme und/oder Geotherme, Solarwärme oder andere Naturwärme und oder Wärme aus der Verbrennung von C02- neutralen Brennstoffen genutzt werden, und that for C02 heating, the climatic heat and / or waste heat and / or geothermal, solar heat or other natural heat and / or heat from the combustion of CO2-neutral fuels are used, and
dass zum C02-Kühlen die klimatische Kälte und/oder andere Naturkälte aus that for C02 cooling the climatic cold and / or other natural cold
Flusswasser, tiefer Erde, tiefem Seewasser und/oder anderen natürlichen Kühlmitteln und/oder die eventuell erzeugte Expansionskälte in den Wärmekraftmaschinen genutzt werden, River water, deep soil, deep seawater and / or other natural coolants and / or the possibly generated expansion cold are used in the heat engines,
dass die im Punkt 1.11 bzw. 1.12 beschriebene Nutzung der klimatischen Wärme bzw. der klimatischen Kälte in mehreren von drei folgenden Weisen erfolgt: vor Ort, mithilfe eines C02-Transportsystems oder mithilfe einer C02-Speicheranlage, that the use of climatic heat or climate cold as described in 1.11 and 1.12, respectively, is accomplished in one of three ways: on-site, using a C02 transport system or using a C02 storage facility,
dass der Prozess von C02-Heizen in manchen C02-Behältern batchweise erfolgt, dass der Prozess von C02 -Kühlen in manchen C02-Behältern batchweise erfolgt, dass der Prozess von C02 -Füllen in manche C02 -Behältern batchweise erfolgt, dass der Prozess von C02-Liefern aus manchen C02-Behältern batchweise erfolgt, dass mit mehreren von vier folgenden Verfahrensschritten ein C02-Kreislauf in der C02-Wärmekraftmaschinenanlage gebildet wird, in dem die C02-Masse that the process of CO 2 heating is carried out batchwise in some CO 2 containers, that the process of CO 2 cooling is carried out batchwise in some CO 2 containers, that the process of CO 2 feeds into some CO 2 containers is carried out in batches, that the process of CO 2 Supplied from some C02 containers batchwise that is formed in several of four subsequent process steps, a C02 cycle in the C02 heat engine plant in which the C02 mass
möglicherweise auch zunehmen kann: may also increase:
C02-Sammeln, wobei die Kälte, insbesondere die Naturkälte, zur Abkühlung der C02- haltigen Fluide genutzt wird,CO 2 collection, whereby the cold, in particular the natural cold, cools the CO 2 containing fluids is used,
.2 C02-Verflüssigen, wobei der Prozess von Kühlen zum Füllen sowie der Prozess von Kühlen zum Verflüssigen parallel und/oder nacheinander in manchen C02-Behältern laufen, .2 C02 liquefaction, where the process of cooling for filling and the process of cooling for liquefaction take place in parallel and / or successively in some C02 containers,
.3 C02-Heizen, wobei der Prozess von Heizen zum Füllen, der Prozess von Kühlen zum Füllen und der Prozess von Heizen zum Drucksteigen parallel und/oder nacheinander in manchen C02-Behältern laufen, .3 CO 2 heating, where the process of heating to fill, the process of cooling to fill and the process of heating to pressure rise parallel and / or successively in some C02 containers,
.4 C02-Energieumwandeln, wobei der Prozess von Heizen zum Entspannen während der C02-Zuströmung zu den Wännekraftmaschinen läuft, und die C02-Druckschwankungen dabei eventuell geglättet werden.  .4 C02 energy conversion, where the process of heating to relax during C02 flow to the weir engines, and the C02 pressure fluctuations may be smoothed.
2. Verfahren zur Energieumwandlung mittels Kohlendioxid, welches im Rauchgas aus Kohlekraftwerken oder anderen Verbrennungsanlagen enthalten ist, und nach dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,  2. A method for energy conversion by means of carbon dioxide, which is contained in the flue gas from coal power plants or other incinerators, and according to claim 1, characterized in that
2.1 dass C02-haltiges Fluid wie Rauchgas durch die Verwendung der im Punkt 1.1 bzw. 1.2 beschriebenen Wärmeaustauscheranlage bzw. Sedimentationsanlagen sowie mithilfe der klimatischen Kälte und/oder anderer Naturkälte getrocknet, gereinigt und somit der C02- Anteil im Fluid gesteigert wird,  2.1 that C02-containing fluid such as flue gas is dried and purified by the use of the heat exchanger system or sedimentation systems described in point 1.1 or 1.2 and with the help of the climatic cold and / or other natural cold, and thus the CO 2 proportion in the fluid is increased,
2.2 dass die klimatische Kälte und/oder andere Naturkälte und/oder die verwendbare  2.2 that the climatic cold and / or other natural cold and / or usable
Expansionskälte von Gasen zur Abkühlung und/oder zur Zwischenkühlung bei den Gasverdichtungen benutzt wird,  Expansion refrigeration of gases used for cooling and / or for intermediate cooling in the gas compression,
2.3 dass die bei im Punkt 2.1 und/oder im Punkt 2.2 beschriebenen Prozessen gewonnene Wärme aus Fluiden zur Gewinnung der elektrischen Energie genutzt werden kann, 2.3 that the heat from fluids obtained in processes 2.1 and / or 2.2 can be used to generate electrical energy,
2.4 dass vor der Verdichtung von Gas in der C02- Verflüssigungsanlage ein Verfahren von PSA (Druckwechsel Adsorption) oder MGS (Membrane Gasseparation) oder anderes Verfahren zur Steigerung des C02-Anteils im Gas oder auch keins angewendet wird.2.4 that prior to the compression of gas in the C02 liquefaction plant, a process of PSA (pressure swing adsorption) or MGS (membrane gas separation) or other process for increasing the CO 2 content in the gas or none is used.
3. Verfahren zur Energieumwandlung mittels Kohlendioxid nach den Patentansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere der drei folgenden Energiearten, 3. A method of energy conversion by means of carbon dioxide according to claims 1 and 2, characterized in that several of the following three types of energy,
3.1 die Wärme aus Rauchgas oder andere Abwärme,  3.1 the heat from flue gas or other waste heat,
3.2 die Verdichtungswärme aus den Gasverdichtungsanlagen, 3.2 the heat of compression from the gas compression plants,
3.3 die bei der C02-Abscheidung benötigte Druckenergie in der C02 -Verflüssigungsanlage, für die elektrische Energiegewinnung durch die Wännelaaftmaschinen verwendet werden, wobei die zugehörige Expansionskälte bei der Entspannung in den 3.3 the pressure energy required in C02 deposition in the C02 liquefaction plant, for which electrical energy is generated by the Wännelaaftmaschinen, the associated expansion cooling during expansion into the
Wärmekraftmaschinen  Heat engines
3.4 für die Abkühlung der zu verdichtenden Gase, und/oder  3.4 for the cooling of the gases to be compressed, and / or
3.5 für die Zwischenkühlungen der Gasverdichtungsanlagen, und/oder  3.5 for the intercooling of gas compression plants, and / or
3.6 für die Gewinnung der reinen Stoffe wie Sauerstoff und Stickstoff aus dem nach der C02-Abscheidung gebliebenen restlichen Gas wie z.B. aus dem Rauchgas, und/oder 3.6 for the recovery of the pure substances such as oxygen and nitrogen from the residual gas remaining after the CO 2 separation, such as e.g. from the flue gas, and / or
3.7 für die Raumklimatisierung und andere Kühlungszwecke und/oder 3.7 for room air conditioning and other cooling purposes and / or
3.8 für nichts, z.B. in einem extremkalten Winter  3.8 for nothing, e.g. in an extremely cold winter
verwendet werden kann.  can be used.
4. Verfahren zur Energieumwandlung mittels Kohlendioxid, wobei die C02 -Eigenschaften Spannung und Massendichte zur Erzeugung von C02-Hochdruck auszunutzen sind, und nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet,  4. A method for energy conversion by means of carbon dioxide, wherein the C02 properties are to exploit voltage and mass density to generate CO 2 high pressure, and according to claim 1, characterized
4.1 dass manche C02-Behälter mit C02 -Fluiden vollgefüllt werden und  4.1 that some C02 containers are filled with C02 fluids and
4.2 dass sie nach der Vollfüllung jeweils zugeschlossen werden und  4.2 that they are closed after full completion, and
4.3 dass die in den Behältern zugeschlossenen C02 -Fluide gegebenenfalls aufzuschließen und in andere C02-Behälter umzulagern sowie wieder zuzuschließen sind, und  4.3 that the C02 fluids enclosed in the receptacles may be opened and relocated to other C02 receptacles and reclosed, and
4.4 dass die zugeschlossenen C02-Fluide isochor geheizt werden, und zwar vorzugsweise durch Abwärme bzw. klimatische Wärme, Solarwärme, Geotherme oder andere  4.4 that the closed C02 fluids are heated isochoric, preferably by waste heat or climatic heat, solar heat, geothermal or other
Naturwärme, und gegebenenfalls durch Wärme aus der Verbrennung von C02-neutralen Brennstoffen, sowie notfalls auch durch Wärme aus der Verbrennung von fossilen Brennstoffen.  Natural heat, and possibly by heat from the combustion of CO 2 -neutral fuels, and, if necessary, by heat from the combustion of fossil fuels.
5. Verfahren zur Energieumwandlung mittels Kohlendioxid nach einem der  5. A method for energy conversion by means of carbon dioxide according to one of
Patentansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,  Claims 1 to 4, characterized
5.1 dass manche C02-Behälter mit Wärmeaustauschern ausgestattet sind,  5.1 that some C02 tanks are equipped with heat exchangers,
5.2 dass die Prozesse von C02 -Heizen bzw. -Kühlen in den mit Wärmeaustauschern  5.2 that the processes of C02 heating or cooling in heat exchangers
ausgestatteten C02-Behältern batchweise stattfinden und sie parallel und/oder nacheinander laufen können, equipped C02 containers take place in batches and they can run in parallel and / or in succession,
5.3 dass die Prozesse von C02-Füllen in die C02-Behälter bzw. von C02-Liefern aus ihnen batchweise stattfinden und sie parallel und/oder nacheinander laufen können, 5.3 that the processes of CO 2 -filling into the CO 2 containers or of CO 2 -deliveries from them take place in batches and they can run parallel and / or consecutively,
5.4 dass der C02-Fließprozess in der C02-Wärmekraftmaschinenanlage durch ein  5.4 that the CO 2 flow process in the C02 heat engine plant by a
Steuerungsprogramm für die Zustands- und Prozessverwaltung der C02-Fluide in manchen Behältern und manchen Wärmeaustauschern der C02- Wärmekraftmaschinenanlage kontrolliert und gesteuert wird,  Control program for the condition and process management of C02 fluids in some vessels and some heat exchangers of the C02 heat engine plant is controlled and controlled,
5.5 dass die gesamte Heiz- und Kühlleistungen von den C02-Behältern auf die gesamte elektrische Leistung der Wärmekraftmaschinen im System abgestimmt sind.  5.5 that the total heating and cooling capacities of the C02 tanks are matched to the total electrical power of the heat engines in the system.
6. Verfahren zur Energieumwandlung mittels Kohlendioxid nach mehreren der  6. Method for energy conversion by means of carbon dioxide according to several of
Patentansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,  Claims 1 to 5, characterized
6.1 dass die C02-Druckschwankungen vor der C02-Entspannung in den  6.1 that the CO 2 pressure fluctuations before CO 2 relaxation in the
Wärmekraftmaschinen unter Umständen geglättet werden, und  Heat engines may be smoothed, and
6.2 dass die C02-Fluide während ihrer Zuströme zu den Wärmekraftmaschinen geheizt werden, und  6.2 that the C02 fluids are heated during their inflow to the heat engines, and
6.3 dass nach der C02-Entspannung in den Wärmekraftmaschinen die expandierten C02- Fluide mithilfe der klimatischen Kälte und/oder durch Nutzung der Kälte aus  6.3 that after CO 2 relaxation in heat engines, the expanded CO 2 fluids from the cold climate and / or by using the cold out
Flusswasser oder anderer Naturkälte und/oder verfügbarer Kälte wie z.B. C02- Expansionskälte verflüssigt werden, und  River water or other natural cold and / or available cold such as e.g. C02 expansion refrigeration be liquefied, and
6.4 dass die expandierten C02 -Fluide gemäß 6.3 gegebenenfalls noch zu verdichten sind. 6.4 that the expanded C02 fluids according to 6.3 may still have to be compressed.
7. Verfahren zur Energieumwandlung mittels Kohlendioxid nach einem der 7. A method for energy conversion by means of carbon dioxide according to one of
Patentansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,  Claims 1 to 6, characterized
7.1 dass die Schwankungsbreite vom C02-Betriebsdruck vor dem C02 -Eintritt in die  7.1 that the fluctuation range from the C02 operating pressure before the C02 entry into the
Wärmekraftmaschinen durch kombinierte Verwenduns von Düsen und Diftusoren für die C02-Ströme bei Bedarf reduziert wird, und/oder  Heat engines is reduced by combined use of nozzles and Dusstusoren for the CO 2 streams if necessary, and / or
7.2 dass unterschiedliche Wärmekraftmaschinen für die verschiedenen und zuvor  7.2 that different heat engines for the different and before
Betriebsdruck vor dem CÜ2-Eintritt in die Wärmekraftmaschinen eingesetzt werden Operating pressure to be used before the CÜ2 entry into the heat engines
7.3 dass die beiden Methoden in den Punkten 7.1 und 7.2 kombiniert angewandt werden können, und/oder 7.3 that the two methods in points 7.1 and 7.2 are used in combination can, and / or
7.4 dass die Gegendruckturbinen mit Mehrdruckströmen bei Bedarf anzuwenden sind, wenn die C02-Dichte vor dem C02-Eintritt in die Wärmekraftmaschinen in einem  7.4 that the backpressure turbines with multi-pressure flows are to be used as required, if the CO 2 density before the C02 entry into the heat engines in a
subkritischen Gebiet liegt.  subcritical area lies.
8. Verfahren zur Energieumwandlung mittels Kohlendioxid nach mehreren der  8. Method for energy conversion by means of carbon dioxide according to several of
Patentansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,  Claims 1 to 7, characterized
8.1 dass die Höhen vom C02-Entspannungsdruck für die Wärmekraforiaschinen zwischen 1 und 70 bar auszulegen sind,  8.1 that the heights of the C02 expansion pressure for heat-generating machinery are to be interpreted as between 1 and 70 bar,
8.2 dass die Höhen vom C02-Entspannungsdruck gemäß 8.1 in der Regel abhängig von der verfügbaren Kühlmitteltemperatur festzulegen sind,  8.2 that the heights of the C02 expansion pressure according to 8.1 are usually determined depending on the available coolant temperature,
8.3 dass der C02-Entspannungsdruck gemäß 8.1 in der Regel höher liegt als der C02-Druck in einem C02-Behälter der C02- Wärmekraftmaschinenanlage, nachdem C02 dort bei einem Prozess vom C02-Kühlen bis zur gegebenen Kühlmitteltemperatur abgekühlt ist, wobei der Prozess vom C02-Kühlen ab dem Ende der C02-Lieferung aus dem C02- Behälter und nach dem Umschalten von C02 -Heizen auf C02-Kühlen im C02 -Behälter erfolgt, also ein Prozess von Kühlen zum Füllen ist.  8.3 that the C02 flash pressure as per 8.1 is generally higher than the C02 pressure in a C02 tank of the C02 heat engine plant, after C02 has cooled in a process from C02 cooling to the given coolant temperature, the process being CO2 -Cooling takes place from the end of CO 2 supply from the CO 2 container and after switching from CO 2 to CO 2 cooling in the CO 2 container, ie a process of cooling for filling.
9. Verfahren zur Energieumwandlung mittels Kohlendioxid nach einem der  9. A method for energy conversion by means of carbon dioxide according to one of
Patentansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass C02-Transportsysteme wie z.B. Kanäle und/oder Fernleitungsröhren eingerichtet werden, wenn an den C02- Quellenorten wie etwa Kohlekraftwerken kein passendes Grundstück für den Bau der C02-Fluidspeicheranlage verfügbar ist, und/oder wenn örtliche bzw. zeitliche  Claims 1 to 8, characterized in that C02 transport systems such. Channels and / or transmission pipelines may be set up if there is no suitable site available for the construction of the C02 fluid storage facility at the C02 source sites, such as coal-fired power stations, and / or if there are local or temporal
Überbrückungen benötigt werden und diese Überbrückungen den C02 -Transport erfordern.  Bypasses are needed and these bypasses require the C02 transport.
10. Verfahren zur Energieumwandlung mittels Kohlendioxid nach mehreren der  10. A method for energy conversion by means of carbon dioxide according to several of
Patentansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, Claims 1 to 9, characterized
0.1 dass bei Bedarf für die Kälteerzeugung der C02-Entspannungsdruck mancher 0.1 that when needed for the cooling of the C02 relaxation pressure some
Wärmekraftmaschinen möglichst tief zu setzen ist, um die Kälte und mehr Elektrizität zu erzeugen, und Heat engines should be set as low as possible to produce the cold and more electricity, and
0.2 dass das bei der Kälteerzeugung entstandene C02-Gas durch einen mit der Elektrizität angetriebenen Gaskompressor verdichtet und mithilfe der Naturkälte und/oder anderer verfügbaren Kälte verflüssigt wird, und0.2 that the generated during cooling C02 gas is compressed by a gas driven with the electricity gas compressor and liquefied using the natural cold and / or other available refrigeration, and
0.3 dass die bei der Kompression vom C02-Gas entstandene Verdichtungswärme zum C02- Heizen für die Energieumwandlung benutzt wird. 0.3 that the compression heat generated by the compression of C02 gas is used for C02 heating for energy conversion.
11. Verfahren zur Energieumwandlung mittels Kohlendioxid nach mehreren der  11. A method of energy conversion by means of carbon dioxide according to several of
Patentansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, Claims 1 to 10, characterized
1.1 dass der C02-Entspannungsdruck für manche Wärmekraftmasclünen am Tag möglichst tief zu setzen ist, um mehr Elektrizität am Tag wie auch mehr Kälte zu produzieren, wenn der überschüssige elektrische Netzstrom in der Nacht verfügbar ist, und 1.1 that C02 depressurization pressure should be kept as low as possible during the day for some thermal power generators in order to produce more electricity during the day as well as more cold when excess electrical power is available at night, and
1.2 dass der überschüssige elektrische Netzstrom in der Nacht zum Antrieb eines 1.2 that the excess electrical mains power at night to drive a
Gaskompressors für die Verdichtung bzw. Verflüssigung vom expandierten C02-Gas auszunutzen ist, und/oder, Use gas compressor for the compression or liquefaction of the expanded C02 gas, and / or,
1.3 dass die bei der Gasverdichtung entstandene C02-Flüssigkeit und/oder die aus dem 1.3 that the resulting during the gas compression C02 liquid and / or from the
Gaskompressor abgeführte Verdichtungswärme am Tag für die elektrische  Gas compressor dissipated heat of compression during the day for the electric
Energiegewinnung durch die Wärmekraftmaschinen zu verwenden sind.  Energy to be used by the heat engines.
12. Anlagensystem zur Energieumwandlung mittels Kohlendioxid als Arbeitsmedium,  12. Plant system for energy conversion by means of carbon dioxide as a working medium,
dadurch gekennzeichnet, dass das Anlagensystem eingerichtet ist zur Energieerzeugung nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 - 11.  characterized in that the plant system is set up for generating energy by a method according to one of claims 1-11.
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