DE4438902A1 - Verfahren zur Produktion von Sekundärenergieträgern - Google Patents
Verfahren zur Produktion von SekundärenergieträgernInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Pro
duktion von Sekundärenergieträgern, wie Methanol und
Methan.
Es ist das Bestreben der Fachwelt, Energiesysteme zu
konzipieren, die die Emission klimarelevanter Spuren
gase, insbesondere Kohlendioxid (CO₂) und Methan (CH₄)
vollkommen vermeiden bzw. zumindest stark reduzieren.
Es kann damit ein Beitrag zur Lösung des globalen
Klima-Problems geleistet werden.
Naturgemäß bleiben andere Kriterien der Energiewirt
schaft, wie z. B. Wirtschaftlichkeit durch erhöhten Wir
kungsgrad, als Nebenbedingungen weiterhin erhalten.
Das neu konzipierte Verfahren soll deswegen Sekundär
energieträger liefern, die wie Ölprodukte und Naturgas
bekanntermaßen anwendungsfreundlich sind, allerdings
ohne die mit Ölprodukten und Naturgas verbundenen Emis
sionen klimarelevanter Spurengase, insbesondere CO₂
und CH₄. Das neu konzipierte Verfahren sollte darüber
hinaus, soweit möglich, positive Eigenschaften bekann
ter Verfahren übernehmen. So ist bekannt, daß Kohle
durch Vergasung in Synthesegase umgewandelt werden
kann, aus denen wiederum Methanol und Methan syntheti
siert werden können, wobei - allerdings - klimarele
vante Spurengase emittiert werden. Es ist weiterhin be
kannt, daß nicht-fossile Brennstoffe, z. B. Holz, zur
Verwendung in bestimmten Anwendungsgebieten, z. B. der
motorischen Verbrennung, durch Vergasung anwendbar ge
macht werden können, und zwar mit dem Vergasungsmittel
Luft, wobei - allerdings - ein Schwachgas entsteht.
Die Aufgabenstellung der Erfindung ist, ein Verfahren
der eingangs bezeichneten Art zu konzipieren, das CO₂
emissionsneutral und weitestgehend CH₄-emissionsarm ist
und das den Aufwand pro Produkt an einzusetzendem
Primärrohstoff weitestgehend vermindert.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren
zur Produktion von Sekundärenergieträgern, wie Methanol
und Methan, jeweils rein bzw. im Gemisch mit wenigen
Prozenten aus einigen höheren Verbindungen dieser homo
logen Reihen und ähnlicher Verbindungen gelöst, bei dem
der Primärrohstoff unter Einspeisung von Wasserstoff
aus Wasserspaltung und unter Einkopplung exogener Ener
gie aus CO₂-emissionsfreien Prozessen umgewandelt wird
und wobei als Primärrohstoff nachhaltig produzierte
Biomasse eingesetzt und derart umgewandelt wird, daß
möglichst der gesamte Kohlenstoffgehalt der Biomasse in
den Kohlenstoffgehalt des Sekundärenergieträgers umge
setzt wird.
Der Einsatz nachhaltig produzierter Biomasse ist eine
Lösung der Aufgabenstellung, weil die bei der Anwendung
und ggf. Umwandlung in die Atmosphäre emittierte Menge
an CO₂ zuvor durch das Wachstum der Biomasse aus der
Atmosphäre entfernt wurde und weil die Gewinnung und
Umwandlung von Biomasse so gestaltet werden kann, daß
praktisch keine Emissionen von CH₄ auftreten. Nachhal
tig produzierte Biomasse ist Biomasse, deren verwendete
Teile durch Nachpflanzung ersetzt werden. Die Verwen
dung von nachhaltig produzierter Biomasse als Primär
rohstoff für die Umwandlung in Methanol und Methan ist
deswegen "CO₂-neutral".
Es kann aus verfahrenstechnischen Gründen des Ver
gasungsverfahrens zweckmäßig sein, zusätzlich zur Bio
masse wenige Prozente Kohle, gemessen am Energieinhalt,
einzusetzen. In diesem Falle wird die herstellungs- und
anwendungsbedingte Emission von CO₂ und CH₄ lediglich
stark vermindert, z. B. auf wenige Prozente derjenigen
Emission, die die eingesetzte Kohle bei Verbrennung
hätte.
Die weitgehende Verminderung des Aufwands pro Produkt
einzusetzender Biomasse ist eine wichtige Aufgabe, weil
Biomasse zugleich die Basis für die Nahrungsmittelpro
duktion der Menschen ist. Des weiteren gibt es ange
stammte Anwendungsfelder für Biomasse, z. B. als Bau
holz.
Die Gestaltung des Verfahrens in einer solchen Weise,
daß möglichst der gesamte Kohlenstoffgehalt der Bio
masse in den Kohlenstoffgehalt des Sekundärträgers um
gewandelt wird, ist eine Lösung der Aufgabe, weil der
1fache Aufwand pro Produkt, gemessen mit den Zahlen der
Kohlenstoffatome, das absolute Minimum darstellt. Ener
getisch wird dies dadurch erreicht, daß Wasserstoff aus
der Wasserspaltung eingespeist wird und daß für diesen
und weiteren Energiebedarf exogene Energie aus CO₂
emissionsfreien Prozessen eingekoppelt wird.
Das Verfahren mit dem 1fachen Aufwand an Biomasse, z. B.
Holz (vereinfacht C₆H₈O₄) pro Produkt ist für die un
terschiedlichen Produkte Methanol und Methan durch die
folgenden Summenreaktionen charakterisiert:
Für Methanol C₆H₈O₄ + 8 H₂O = 6 CH₃OH + 3 O₂ und
für Methan: C₆H₈O₄ + 8 H₂O = 6 CH₄ + 6 O₂.
Für Methanol C₆H₈O₄ + 8 H₂O = 6 CH₃OH + 3 O₂ und
für Methan: C₆H₈O₄ + 8 H₂O = 6 CH₄ + 6 O₂.
Für die Produktion von Wasserstoff aus Wasserspaltung
ist es vorteilhaft, eine moderne Wasserelektrolyse ein
zusetzen.
Für die Umwandlung der Biomasse ist es vorteilhaft, das
Verfahren der Vergasung einzusetzen, weil damit die
größtmöglichste Umsetzung erreicht werden kann. Es ist
weiterhin vorteilhaft, den Vergasungsschritt als fremd
beheizten Vergasungsschritt auszuführen, weil dadurch
weitere Energie in den Umwandlungsprozeß eingekoppelt
wird. Es ist darüber hinaus vorteilhaft, als Ver
gasungsmittel Wasserdampf einzusetzen, weil auf diese
Weise die benötigten Synthesegase vermehrt bereitge
stellt werden.
Die Produktion von Wasserstoff zur Einspeisung in das
Umwandlungsverfahren durch Wasserspaltung ist energie
aufwendig, deswegen ist es für den Gesamtwirkungsgrad
vorteilhaft, den energetischen Aufwand dafür minimal zu
halten.
Reststoffe pflanzlicher Art aus der pflanzlichen und
tierischen Nahrungsmittelproduktion sind ebenfalls
nachhaltig produzierte Biomasse, weil die Nahrungsmit
telproduktion im allgemeinen nachhaltig ist. Beispiele
dafür sind Erntereste und Dung.
Es ist vorteilhaft, im Vergasungsverfahren Katalysato
ren einzusetzen, weil dadurch der Kapitalaufwand redu
ziert werden kann. Es ist weiterhin sinnvoll, wenige
Prozente Kohle in das Vergasungsverfahren einzusetzen,
weil Kohle mineralische Bestandteile enthält, die kata
lytisch wirken können und weil das Verhalten des Ver
gasungsverfahrens damit stabilisiert werden kann.
Das Verfahren ist in der Zeichnung näher erläutert. Es
besteht aus dem Verfahrensschritt der Wasserdampf-
Vergasung von Biomasse 1, z. B. von Holz (abgekürzt
symbolisiert durch C₆H₈O₄) oder Chinagras zur Produk
tion von im wesentlichen Kohlenmonoxid CO und Wasser
stoff H₂, aus der Wasserelektrolyse 2 zur Produktion
von Wasserstoff H₂ und Sauerstoff O₂, wobei der Wasser
stoff in das Produktgas der Vergasung eingespeist wird
und der Sauerstoff O₂ als Nebenprodukt in die At
mosphäre abgegeben wird, aus dem Verfahrensschritt der
Konvertierung zur Einstellung der Synthesegas-
Konzentrationsbedingungen 3 und aus dem Verfahrens
schritt der Synthese 4 zur Produktion von Methanol oder
Methan. Die zugehörige Energieversorgung besteht aus
dem Hochtemperaturreaktor 5 zur Produktion von Hochtem
peratur-Helium He und Uran U und der Dampfkraftanlage 6
zur Produktion von Prozeßdampf H₂O und Elektrizität e⁻.
Das Verfahren erhält Energie in der Form von Hochtempe
ratur-Helium für die fremdbeheizte Wasserdampfverga
sung, Pfeil von 5 nach 1, durch Prozeßdampf für die
Wasserdampfvergasung, Pfeil von 6 nach 1 und durch
Elektrizität für die Wasserelektrolyse, Pfeil von 6
nach 2, Wärmerekuperation wird durchgeführt, Pfeile von
1 nach 6 und von 4 nach 6.
Claims (9)
1. Verfahren zur Produktion von Sekundärenergieträ
gern, wie Methanol und Methan, jeweils rein bzw.
im Gemisch mit wenigen Prozenten aus einigen hö
heren Verbindungen dieser homologen Reihen und
ähnlicher Verbindungen, bei dem der Primärroh
stoff unter Einspeisung von Wasserstoff aus Was
serspaltung und unter Einkopplung exogener Ener
gie aus CO₂-emissionsfreien Prozessen umgewandelt
wird und wobei als Primärrohstoff nachhaltig pro
duzierte Biomasse eingesetzt und derart umgewan
delt wird, daß möglichst der gesamte Kohlenstoff
gehalt der Biomasse in den Kohlenstoffgehalt des
Sekundärenergieträgers umgesetzt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß Wasserstoff eingespeist wird, der aus Wasser
elektrolyse gewonnen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Biomasse durch Vergasen umgewandelt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Vergasungsschritt als fremd beheizter
Vergasungsschritt durchgeführt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß unter Einsatz von Wasserdampf vergast wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden
Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß der energetische Aufwand an Wasserspaltung
zur, Produktion von Wasserstoff minimal gehalten
wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden
Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die nachhaltig produzierte Biomasse Reststoff
pflanzlicher Art aus der pflanzlichen und tieri
schen Nahrungsmittelproduktion ist.
8. Verfahren nach einem der vorhergenannten
Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß bei der Vergasung Katalysatoren wasserspal
tender Art und/oder hydrierender Art, z. B. Me
tallkarbonate bzw. Metalloxide, eingesetzt und
rezykliert werden.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß bei der Vergasung zusätzlich zur Biomasse we
nige Prozente Kohle eingesetzt werden.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4438902A DE4438902A1 (de) | 1994-10-31 | 1994-10-31 | Verfahren zur Produktion von Sekundärenergieträgern |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4438902A DE4438902A1 (de) | 1994-10-31 | 1994-10-31 | Verfahren zur Produktion von Sekundärenergieträgern |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4438902A1 true DE4438902A1 (de) | 1996-05-02 |
Family
ID=6532155
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE4438902A Withdrawn DE4438902A1 (de) | 1994-10-31 | 1994-10-31 | Verfahren zur Produktion von Sekundärenergieträgern |
Country Status (1)
Country | Link |
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