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Die Erfindung betrifft eine Dampfturbinenanlage nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, sowie ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Dampfturbinenanlage nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 10.
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Dampfturbinenanlagen umfassen üblicherweise eine ein- oder mehrstufige Dampfturbine, welche mit Wasserdampf als Arbeitsmittel betrieben wird. Der Wasserdampf zum Betreiben der Dampfturbine wird dabei üblicherweise durch einen Dampferzeuger bereitgestellt. Der Dampferzeuger kann beispielsweise ein befeuerter oder elektrisch beheizter Kessel sein. Der vom Dampferzeuger bereitgestellte Dampf wird in der Dampfturbine entspannt, dabei wird die thermische Energie des Dampfes in Rotationsenergie umgewandelt. Die Rotationsenergie kann dann beispielsweise zum Antreiben eines Generators oder eines Antriebs genutzt werden.
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Wünschenswert wäre es, wenn man die Energie zur Dampferzeugung möglichst einfach und verlustarm speichern könnte, um Sie bei Bedarf abzurufen. Dies ist insbesondere bei der zunehmenden Bereitstellung elektrischer Energie aus regenerativen Energien, bei denen sich der Zeitpunkt der Energiebereitstellung beispielsweise durch Wind oder Solarenergie nicht immer mit dem Zeitpunkt des Energiebedarfs deckt, wichtig.
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Es ist bekannt, elektrische Energie dazu zu nutzt, mit Hilfe von Elektrolyse, Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff zu zerlegen und bis zum Bedarf an Elektrizität und/oder Wärme zwischen zu speichern.
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Wird die Energie benötigt, kann der Wasserstoff und der Sauerstoff in einem Wasserstoffbrenner durch Oxidation kontrolliert zur Reaktion gebracht werden. Der Wasserstoff-brenner ist dabei so konzipiert, dass der Wasserstoff mit dem Sauerstoff innerhalb des Brenners in Kontakt gebracht wird. Bei der Oxidation wird eine hohe thermische Energie freigesetzt, die zum Antreiben einer Expansionsmaschine (Turbomaschine, Kolbenmaschine) genutzt werden kann, die ihrerseits über einen Generator elektrischen Strom erzeugt. Auf Grund der Temperaturen ist der Wasserstoffbrenner stets zu kühlen. Die Kühlung erfolgt in der Regel über eine entsprechende Wasserkühlung.
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Auf Grund des bei der Oxidation des Wasserstoffs auftretenden Drucks und der Temperatur konnte der bei der Oxidation entstehende Wasserdampf bislang nur in Gasturbinen oder deren Derivaten entspannt werden. Die Entspannung in der Gasturbine zeichnet sich durch einen relativ schlechten Wirkungsgrad und einen offenen Prozess aus. Infolge des offenen Prozesses kann der entspannte Wasserdampf keiner weiteren, gewinnbringenden Verwendung zugeführt werden. Ein weiterer Nachteil bei der Verwendung in einer Gasturbine ist der, dass die Oxidation nicht mit reinem Sauerstoff, sondern mit Luft erfolgt, so dass sich bei der Oxidation klimaschädliches Nox bildet. Ausgehend vom Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, eine Dampfturbinenanlage bereitzustellen, die die Nutzung der in Wasserstoff und Sauerstoff gespeicherten Energie unmittelbar in einer Dampfturbine ermöglicht.
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Des Weiteren ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Dampfturbinenanlage bereitzustellen. Die Aufgabe wird hinsichtlich der Dampfturbinenanlage durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs 1 und hinsichtlich des Verfahrens zum Betreiben einer solchen Dampfturbinenanlage durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs 10 gelöst.
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Vorteile und Weiterbildungen der Erfindung, die einzeln oder in Kombination miteinander einsetzbar sind, sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Die erfindungsgemäße Dampfturbinenanlage zeichnet sich durch die nachfolgend in einem Arbeitskreislauf angeordneten und miteinander in Wirkverbindung stehenden Bauteile aus:
- - einen Elektrolysator zum Erzeugen von Sauerstoff und Wasserstoff aus Wasser,
- - einen Sauerstoffspeicher zum Speichern des Sauerstoffs und einen Wasserstoffspeicher zum Speichern des Wasserstoffs,
- - einen Wasserstoffbrenner zum Vermischen und Verbrennen des Sauerstoffs und Wasserstoffs zu Brenndampf,
- - eine Einspritzeinrichtung zum Einspritzen von Wasser in den Brenndampf zur Bildung eines Arbeitsdampfs
- - eine Dampfturbine zum Entspannen des Arbeitsdampfs,
- - einen Kondensator zum kondensieren des Arbeitsdampfs.
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Innerhalb dieser Patentanmeldung bezeichnet „Brenndampf“ den Dampf, der bei der Oxidation/Verbrennung von Wasserstoff mit Sauerstoff gebildet wird; „Arbeitsdampf“ das Dampfgemisch aus Brenndampf und verdampften Wasser, welches in den Brenndampf eingespritzt wird.
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„Arbeitskreislauf“ bedeutet, dass die einzelnen Bauteile der Dampfturbinenanlage körperlich, über entsprechende Leitungen, miteinander verbunden sind und das Arbeitsfluid von einem Bauteil zum anderen strömen kann, wobei einzelne Bauteile, beispielsweise der Sauerstoff- und der Wasserstoffspeicher, auch parallel zueinander angeordnet sein können. Der Arbeitskreislauf ist dabei vorzugsweise als geschlossener Kreislauf ausgebildet. Die Erfindung schließt jedoch auch offene Kreisläufe mit ein.
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Durch die Kombination eines Wasserstoffbrenners mit einer nachgeordneten Einspritzeinrichtung zum Einspritzen von Wasser in den aus der Verbrennung/Oxydation entstehenden Brenndampf kann die Temperatur des Dampfes erstmals auf ein für die Dampfturbine zulässiges Maß gesenkt werden. Gleichzeitig kommt es durch die Einspritzung zu einer deutlichen Erhöhung der Dampfmenge. Durch diese Maßnahmen ist es erstmals möglich, den aus der Oxydation von Wasserstoff und Sauerstoff entstehende Dampf direkt einer Dampfturbine zuzuführen und dort zu entspannen. Die Entspannung unmittelbar in einer Dampfturbine bietet gegenüber der Entspannung in einer Wasserstoff-geeigneten Gasturbine den Vorteil, dass bei der Entspannung ein wesentlich größeres Enthalpie-Gefälle auf Grund des geringeren Abdampfdrucks und der geringeren Abdampftemperatur (kleiner 1 Bar und bis zu 20 C° je nach Kühlwasserbedingungen des Aufstellortes)zu realisieren ist. Dadurch steigen der Wirkungsgrad und die Leistung gegenüber der Gasturbine deutlich an, bei gleichzeitig deutlich geringeren Kosten. Die Reaktionszeiten für den Start der Dampfturbinenanlage ist dabei ähnlich kurz, wie bei einer Gasturbine.
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Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Dampfturbinenanlage eine regenerative Energiequelle umfasst, die den elektrischen Strom für den Elektrolysator bereitstellt. Regenerative Energiequellen, beispielsweise Windenergie oder Solarenergie bieten Energie in nahezu unbegrenzter Menge, allerdings nicht immer zu dem Zeitpunkt des Energiebedarfs, an. Durch die Elektrolysation kann die regenerative Energie im Wasserstoff und Sauerstoff gespeichert werden und bei Bedarf durch Oxydation des Wasserstoffs mit dem Sauerstoff zu Wasserdampf als thermische Energie einer Dampfturbine zugeführt werden. Die thermische Energie wird wie bereits beschrieben, innerhalb der Dampfturbine in Rotationsenergie umgewandelt und kann in einer Ausgestaltung der Erfindung zum Antreiben eines Generators genutzt werden, wodurch im Bedarfsfall elektrischer Strom erzeugt werden kann.
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Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass eine erste Zuleitung vorgesehen ist, wobei die erste Zuleitung derart räumlich angeordnet ist, dass über die erste Zuleitung zumindest ein Teil des Arbeitsdampfes in einen Eintrittsbereich der Dampfturbine einleitbar ist. Alternative oder geleichzeitig kann eine zweite Zuleitung vorgesehen werden, wobei die zweite Zuleitung derart räumlich angeordnet ist, dass über die zweite Zuleitung zumindest ein Teil des Arbeitsdampfes in einen Entspannungspfad stromabwärts des Eintrittsbereichs einleitbar ist. Ob der Arbeitsdampf über die erste oder die zweite Zuleitung in die Dampfturbine eingeleitet wird ist dabei von den Dampfparametern des Arbeitsdampfs abhängig. Diese werden u.a. von dem durch den Elektrolysator bereitgestellten Druckniveau, welches üblicherweise zwischen 10bar bis 200bar liegt und der eingespritzten Menge und Temperatur des Wassers in den Brenndampf beeinflusst. Bei hohen Dampfparametern (auf Frischdampfniveau), wird der entstehende Arbeitsdampf in den Eintrittsbereich und bei geringeren Dampfparametern in den Entspannungspfad stromabwärts des Eintrittsbereichs geleitet. Um die Zuleitung des Arbeitsdampfes zu Regeln, ist es vorteilhaft die Zuleitungen mit entsprechenden Regelorganen, beispielsweise Regelventilen, zu versehen.
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Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Einspritzeinrichtung integraler Bestandteil des Wasserstoffbrenners ist. Die Integration der Einspritzeinrichtung ermöglich eine besonders einfache und größenoptimierte Ausführung, von Wasserstoffbrenner und Einspritzeinrichtung, was insbesondere bei einer Nachrüstung einer bestehenden konventionellen Dampfturbinenanlage vorteilhaft ist, da hier der Bauraum häufig begrenzt ist.
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Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Dampfturbinenanlage einen Dampferzeuger umfasst und wenigstens eine dritte Zuleitung zur Dampfturbine vorgesehen ist, über die Dampf von dem Dampferzeuger der Dampfturbine zuführbar ist. Der Dampf, welcher vom Dampferzeuger zur Verfügung gestellt wird, wird nachfolgend als „Zudampf“ bezeichnet. Je nach Dampfparametern des Zudampfs, kann die dritte Zuleitung in den Eintrittsbereich (hohe Dampfparameter) oder in den Entspannungspfad stromabwärts des Eintrittsbereichs (niedrigere Dampfparameter) in die Dampfturbine geleitet werden. Sollten die Dampfparameter des Zudampf varieren, beispielsweise weil der Zudampf von einem Industrieprozess stammt und daher Schwankungen unterliegt, können auch mehrere Zuleitungen vorgesehen werden, so dass der Zudampf dann entsprechend der aktuell vorliegenden Dampfparameter, in die Dampfturbine einleitbar ist. Hierzu sind wiederum vorteilhaft entsprechende Regelorgane vorzusehen.
Auf Grund der drei Zuleitung kann die Dampfturbinenanlage sehr variable ausgestaltet werden und es sind unterschiedliche Betriebsmodi möglich, beispielsweise:
- - Zuleitung des Arbeitsdampfs in den Eintrittsbereich der Dampfturbine und ausschließlicher Betrieb der Dampfturbinenanlage mit Arbeitsdampf;
- - Zuleitung des Zudampfs in den Eintrittsbereich der Dampfturbine und ausschließlicher Betrieb der Dampfturbinenanlage mit Zudampf;
- - Zuleitung des Arbeitsdampfs in den Eintrittsbereich der Dampfturbine und Zuleitung des Zudampfs in den Entspannungspfad der Dampfturbine;
- - Zuleitung des Zudampfs in den Eintrittsbereich der Dampfturbine und Zuleitung des Arbeitsdampfs in den Entspannungspfad der Dampfturbine.
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Der entsprechende Betriebsmodus richtet sich dabei nach den Dampfparametern des Arbeitsdampfs und des Zudampfs. Hierdurch kann die Dampfturbinenanlage jeweils im optimalen Betriebsbereich gefahren werden.
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Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Dampferzeuger ein Kessel oder ein Industrieprozess ist. Bei Verwendung eines Kessels kann der Zudampf entsprechend den Anforderungen konditioniert werden und die Dampfturbinenanlage kann auch dann in ihrem optimalen Betriebspunkt gefahren werden, wenn die Wasserstoff- und Sauerstoffspeicher leer sind oder die Dampfparameter die vom Wasserstoffbrenner zur Verfügung gestellt werden nicht ausreichen um die Dampfturbinenanlage in einem sinnvollen Bereich zu betreiben. Steht ein Industrieprozess zur Verfügung, der Dampf mit den für den Betrieb der Dampfturbinenanlage notwendigen Dampfparametern, zur Verfügung stellen kann, so kann dieser genutzt werden, um die Dampfturbinenanlage besonders effektiv zu betreiben, da der Dampf des Industrieprozesses sonst ungenutzt in die Umgebung abgeführt würde.
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Das Erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben einer Dampfturbinenanlage nach einem der vorherigen Ansprüche, zeichnet sich durch die nachfolgenden Verfahrensschritte aus:
- - Elektrolyse von Wasser im Elektrolysator und Zerlegung des Wassers in Sauerstoff und Wasserstoff,
- - Speicherung des Sauerstoffs im Sauerstoffspeicher und Speicherung des Wasserstoffs im Wasserstoffspeicher,
- - Vermischung und Verbrennung des Sauerstoffs und des Wasserstoffs im Wasserstoffbrenner zu Brenndampf,
- - Einspritzen von Wasser, mittels der Einspritzeinrichtung, in den Brenndampf zur Ausbildung des Arbeitsdampfes,
- - Zuführen des Arbeitsdampfs zur Dampfturbine und entspannen des Arbeitsdampfs in der Dampfturbine;
- - Kondensation des Arbeitsdampfs im Kondensator, Zuführen des kondensierten Arbeitsdampfs zum Elektrolysators.
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Die Vorteile, die bereits zur erfindungsgemäßen Dampfturbinenanlage erläutert wurden, gelten sinngemäß auch für das erfindungsgemäße Verfahren und werden daher nachfolgend nicht noch einmal im Einzelnen aufgeführt.
Grundsätzlich ermöglicht die erfindungsgemäße Dampfturbinenanlage und das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreib einer solchen Dampfturbinenanlage erstmal, durch das Einspritzen von Wasser in den Dampf, welcher bei der Oxidation/Verbrennung von Wasserstoff und Sauerstoff entsteht, den Dampf soweit herunter zu kühlen, dass er direkt in einer Dampfturbine entspannt werden kann. Durch die Einspritzung von Wasser wird nicht nur die Temperatur gesenkt, sondern zusätzlich die Dampfmenge deutlich erhöht. Die Entspannung des Dampfes in der Dampfturbine, anstelle des bisherigen Einsatzes einer Wasserstoff-geeigneter Gasturbine, bietet wie beschrieben, den Vorteil, dass durch den geringeren Abdampfdruck und die niedrigere Abdampftemperatur des entspannten Dampfs, ein wesentlich größeres Enthalpiegefälle ausgenutzt werden kann. Hierdurch steigen der Wirkungsgrad und die Leistung der Maschine stark an. Ein weiterer wesentlicher Vorteil besteht darin, das bestehende Dampfturbinenanlagen auf einfache Weise nachgerüstet werden können. Die Investitionskosten sind hierdurch deutlich niedriger als bei einer kompletten Neuanlage. Grundsätzlich ist dabei jede bestehende Dampfturbinenanlage ohne große Änderungen für den Einsatz mit Wasserstoff geeignet, die Dampfturbinenanlage muss im Wesentlichen nur mit entsprechenden Wasserstoff- und Sauerstoffspeichern, sowie dem Wasserstoffbrenner und der Einspritzeinrichtung ausgerüstet (nachgerüstet) werden. Die Wasserstoff- und Sauerstoffspeicher können dabei, insbesondere bei Platzproblemen, auch in einem gewissen Abstand zur Dampfturbine aufgestellt werden.
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Nachfolgend werden weitere Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert. Die 1 zeigt eine schematische und vereinfachte Darstellung einer erfindungsgemäßen Dampfturbinenanlage, dabei sind im Wesentlichen nur die, für die Erfindung notwendigen Details dargestellt. Bei der Darstellung handelt es sich nicht zwangsläufig um eine maßstabsgerechte Darstellung.
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1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Dampfturbinenanlage 1. Die Dampfturbinenanlage 1 umfasst eine regenerative Energiequelle 9 in Form einer Windturbine. Ist genügend Wind vorhanden, erzeugt die Windturbine elektrischen Strom für einen Elektrolysator 2. Der Elektrolysator wird mit Hilfe einer ersten Pumpe 17 mit demineralisiertem Wasser aus einem Wassertank 18 versorgt. Die erste Pumpe 17 verdichtet dabei das Wasser auf einen Druck von bis zu 200 Bar. Das unter Druck stehende Wasser wird im Elektrolysator 2 in Wasserstoff und Sauerstoff zerlegt. Der Sauerstoff wird in einem Sauerstoffspeicher 3 und der Wasserstoff in einem Wasserstoffspeicher 4 gespeichert. Besteht ein Bedarf an Elektrizität oder Wärme kann die gespeicherte Energie abgerufen werden. Hierzu wird der Sauerstoff mit dem Wasserstoff kontrolliert und kontinuierlich zur Reaktion gebracht. Die Oxydation/Verbrennung des Sauerstoffs mit dem Wasserstoff findet im Wasserstoffbrenner 5 statt. Dabei wird im Wasserstoffbrenner 5 der Sauerstoff mit dem Wasserstoff vermischt und dadurch zur Reaktion gebracht. Der Wasserstoff- und der Sauerstoffspeicher 3, 4 werden dabei im Gleichdruck entleert und der Wasserstoffbrenner 5 bei Festdruck betrieben. Durch die Oxydation/Verbrennung entsteht reiner Wasserdampf, welcher innerhalb dieser Anmeldung als Brenndampf bezeichnet wird. Der Brenndampf hat allerdings eine so hohe Temperatur, dass er, auf Grund von Werkstoffgrenzen, technisch nicht unmittelbar in einer Dampfturbine nutzbar ist. Aus diesem Grund ist eine Einspritzeinrichtung 6 vorgesehen. Mit Hilfe der Einspritzeinrichtung 6 kann Wasser in den Brenndampf eingespritzt werden, wodurch die Temperatur des Brenndampfs deutlich gesenkt werden kann. Durch die Verdunstung des eingespritzten Wassers nimmt das Dampfvolumen deutlich zu und es bildet sich ein Arbeitsdampf als Mischung von Brenndampf und eingespritzten Wasser aus. Alternativ kann auch Kühldampf an Stelle des Wassers mit dem Brenndampf vermischt werden. Als Kühldampf wir dabei Wasserdampf mit einer Temperatur unterhalb des Brenndampfs bezeichnet. Der Kühldampf kann beispielsweise am Ende der Expansion der Dampfturbine 7 entnommen werden.
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Durch die Vermischung des Brenndampfs mit dem eingespritzten Wasser/Kühldampf bildet sich ein Arbeitsdampf aus, der hinsichtlich seiner Dampfparameter dazu geeignet ist, unmittelbar in der Dampfturbine 7 entspannt zu werden.
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Die Einspritzeinrichtung 6 kann, wie im Ausführungsbeispiel, separat ausgebildet oder auch direkt in den Wasserstoffbrenner 5 integriert werden. Durch die Integration der Einspritzeinrichtung 6 in den Wasserstoffbrenner 5 ergibt sich ein besonders kompaktes Design und eine platzsparende Ausgestaltung.
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Der Wasserstoffbrenner 5 ist mit der nachgeschalteten Einspritzeinrichtung 6 über eine erste Zuleitung 10 und eine zweite Zuleitung 13 mit der Dampfturbine 7 verbunden. Die erste Zuleitung 10 ist dabei mit dem Eintrittsbereich 11 der Turbine 7 verbunden. Über die zweite Zuleitung 13 kann der Arbeitsdampf in den Entspannungspfad 12, stromabwärts des Eintrittsbereichs 11, in die Dampfturbine 7 geleitet werden. Über welche Zuleitung der Arbeitsdampf der Dampfturbine 7 zugeführt wird ist dabei abhängig von den Dampfparametern des Arbeitsdampfes, insbesondere von der Temperatur, dem Druck und dem Massenstrom. Bei hohen Dampfparametern erfolgt die Zuführung des Arbeitsdampfes über die erste Zuleitung 10 in den Eintrittsbereich 11 der Dampfturbine 7. Bei niedrigeren Dampfparametern erfolgt die Zuführung des Arbeitsdampfes über die zweite Zuleitung 13 in den Entspannungspfad 12, stromabwärts des Eintrittsbereichs 11, in die Dampfturbine 7. Die Steuerung kann dabei über entsprechende Regelorgane insbesondere Regelventile 19, 20 erfolgen. Diese können mit einer Regelungseinheit verbunden sein, die die Regelventile in Abhängigkeit von den Dampfparametern automatisch steuert. Die Dampfturbine 7, kann neben der zweiten Zuleitung 13, weitere Zuleitungen aufweisen, so dass je nach Dampfparametern, die Einleitung des Arbeitsdampfes in unterschiedlichen Bereichen des Entspannungspfades 12 möglich ist. Die Dampfturbine 7 kann ein oder mehrstufig ausgebildet sein oder auch in mehrere Teilturbinen aufgeteilt werden.
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Der Arbeitsdampf wird in der Dampfturbine 7 bis auf Kondensationsdruck entspannt. Dabei wird die thermische Energie des Arbeitsdampfs in Rotationsenergie umgewandelt. Die Rotationsenergie kann als Antrieb, beispielsweise für einen Antrieb genutzt werden. Im Ausführungsbeispiel treibt die Dampfturbine 7 einen Generator 14 an, so dass die im Wasserstoff und Sauerstoff gespeicherte Energie wieder in elektrischen Strom umgewandelt werden kann und so der Energiebedarf, Wind unabhängig (oder z.B. auch unabhängig vom Sonnenschein bei Solarenergie) zur Verfügung gestellt werden kann.
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Der entspannte Arbeitsdampf strömt nach dem austreten aus der Dampfturbine 7 weiter zu einem Kondensator 8 wo er kondensiert. Das Kondensat wird dann weiter zum Wassertank 18 geleitet und steht anschließend dem Kreislauf erneut zur Verfügung. Da bei dem Kreisprozess keine nennenswerten Verluste an Wasser/Dampf auftreten und das Kondensat reines kohlenwasserstoff- / CO2-freies Wasser ist, kann das Wasser/der Dampf in einem geschlossenen Kreislauf geführt werden.
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Das Ausführungsbeispiel in 1 weist des Weiteren einen zusätzlichen Dampferzeuger 15 auf. Bei dem Dampferzeuger 15 kann es sich beispielsweise um einen befeuerten oder elektrisch betrieben Kessel handeln. Der Dampferzeuger 15 ist in den Kreislauf der Dampfturbinenanlage 1 integriert und wird aus dem Wassertank 18 gespeist. Der Dampf, welcher vom Dampferzeuger 15 zur Verfügung gestellt wird, wird nachfolgend als Zudampf bezeichnet. Die Dampfparameter des Zudampfs lassen sich auf einfache Weise über den Dampferzeuger 15 einstellen. Der Dampferzeuger 15 kann bei Bedarf zugeschaltet werden, um eine entsprechende Dampfmenge mit dem entsprechenden Druck und der entsprechenden Temperatur zur Verfügung zu stellen. Ein Bedarf kann beispielsweise dann vorliegend, wenn die Sauerstoff-/Wasserstoffspeicher leer sind, dass Dampfvolumen des Arbeitsdampf nicht ausreicht oder die Dampfparameter des Arbeitsdampfs zu niedrig sind. Die Zufuhr des Zudampfs zur Dampfturbine 7 wird dabei über ein Regelorgan, beispielsweise ein Regelventil 21 geregelt. Die Dampfturbinenanlage 1 bietet durch die Kombination von konventionellen Dampferzeuger 15 und Dampfbereitstellung mittels Oxydation/Verbrennung mit Hilfe eines Wasserstoffbrenner 5 eine Vielzahl von Betriebsmodi. So sind je nach Anforderung die folgenden Betriebsmodi möglich:
- - Zuleitung des Arbeitsdampfs in den Eintrittsbereich 11 der Dampfturbine 7 und ausschließlicher Betrieb der Dampfturbinenanlage 1 mit Arbeitsdampf;
- - Zuleitung des Zudampfs in den Eintrittsbereich 11 der Dampfturbine 7 und ausschließlicher Betrieb der Dampfturbinenanlage 1 mit Zudampf;
- - Zuleitung des Arbeitsdampfs in den Eintrittsbereich 11 der Dampfturbine und Zuleitung des Zudampfs in den Entspannungspfad 12 der Dampfturbine 7;
- - Zuleitung des Zudampfs in den Eintrittsbereich 11 der Dampfturbine 7 und Zuleitung des Arbeitsdampfs in den Entspannungspfad 12 der Dampfturbine 7.
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Eine solchermaßen ausgebildete Dampfturbinenanlage bietet eine maximale Flexibilität und ermöglicht jederzeit einen Betrieb der Dampfturbinenanlage 1 im jeweils optimalen Bereich.
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Anstelle des Dampferzeugers 15 in Form eines Kessels, kann die Dampfturbinenanlage 1 auch mit einem Industrieprozess gekoppelt sein, welcher eine entsprechende Menge Zudampf, mit für die Dampfturbine 7 geeigneten Dampfparametern bereitstellt. In diesem Fall kann die Dampfturbinenanlage 1 allerdings nicht als geschlossener Kreislauf ausgebildet sein.
