ES2553082T3 - Sistema de suministro de potencia, en particular para el sector de la tecnología de edificios - Google Patents

Sistema de suministro de potencia, en particular para el sector de la tecnología de edificios Download PDF

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Abstract

Instalación de suministro de energía descentralizada, autárquica para el sector de la tecnología de edificios, con un suministro de energía eléctrica (1) local asociado solamente a la instalación de suministro de energía, al que está asociado un acumulador eléctrico (4) de corta duración como acumulador intermedio, con al menos un electrolizador (5) para la generación de hidrógeno y oxígeno, al menos un reactor químico (7, 20, 21) para la conversión catalítica de dióxido de carbono y del hidrógeno generado a través de electrolisis en metano, metanol o ácido fórmico como composición química de alta densidad de energía que se puede almacenar, respectivamente, a largo plazo, en la que está previsto un intercambiador de calor (13) para la utilización de la energía exotérmica de proceso durante la metanización y durante la fabricación de metanol, al menos un depósito (10, 17) para el almacenamiento intermedio de dióxido de carbono y de la composición química, así como con un convertidor (9), que genera calor y/o corriente a partir de la composición química, y con al menos un separador de gas, que a partir de los gases de escape de al menos un convertidor (9) separa dióxido de carbono, estando conectado el al menos un separador de gas a través de un conducto con el depósito local (10), y en la que los consumidores de calor y de corriente de la tecnología de edificios están conectados con la instalación de suministro de energía.

Description

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El agua necesaria para la hidrólisis se puede proporcionar a través de alimentaciones habituales para la técnica de edificios, por ejemplo a través de tuberías de agua públicas y también se puede obtener, al menos parcialmente, a partir de la metanización siguiente en el reactor 7 a través del separador 8 conectado a continuación. El agua generada de esta manea se puede utilizar, además, con un tratamiento posterior correspondiente para otros fines, por ejemplo para la necesidad de agua potable.
El hidrógeno (H2) generado se alimenta en el caso de la generación de gas natural sintético (metanización) a uno o varios reactor(es) compactos 7 de una o varias fases, en los que se desarrolla, apoyada catalíticamente, la llamada reacción fuertemente exotérmica de Sabatier de acuerdo con la Ecuación 1, ver arriba.
Para la consecución de una alta estabilidad del proceso y de una distribución homogénea de la temperatura así como de un alto rendimiento, el reactor 7 está diseñado con preferencia para la metanización como reactor de pared de una o varias fases, también micro estructurado. El hidrógeno (H2) generado con el electrolizador 5 se puede emplear y almacenar también directamente o adicionalmente al metano generado en un convertidor 9 para la generación de calor y corriente en células de combustible, en equipos de combustión, etc.
El dióxido de carbono (CO2) necesario para la reacción de metanización en el reactor 7 se proporciona a partir de un depósito de dióxido de carbono 10. Este depósito de dióxido de carbono 10 se llena con preferencia con dióxido de carbono, que se obtiene con preferencia a partir de gases de escape de la combustión y a partir del aire por medio de filtros de membrana.
Como ya se ha indicado anteriormente, después de la metanización fuertemente exotérmica en el reactor 7, un separador 8 conectado a continuación separa los productos de reacción resultantes metano (CH4) y agua (H2O) (caliente). Esta agua caliente se conduce, como también el refrigerante (con preferencia agua) del reactor 7, a un intercambiador de calor 13 y de esta manera se acciona presumiblemente la calefacción de agua caliente 14.
Si está presente energía eléctrica suficiente en el distribuidor de energía eléctrica 15 en la zona de la instalación de suministro de energía, se puede accionar la calefacción de agua caliente 14 también adicionalmente o sola, como también otros equipos, por ejemplo una instalación de climatización 16 existente de manera alternativamente, dado el caso, en países cálidos, con preferencia sólo a través de energía eléctrica. La energía eléctrica presente en la zona de la instalación de suministro de energía según la figura 1 (válido también para la figura 2 y la figura 3) se emplea, además, para la realización de regulaciones y controles individuales, entre otros, de los sistemas del proceso, por ejemplo por medio de válvulas, servomotores (no se representan individualmente aquí).
También se ofrece accionar equipos de calefacción y de climatización en el marco, por ejemplo, de un llamado acoplamiento de cogeneración directamente con el metano generado (gas natural sintético) (no se representa aquí en el dibujo).
El gas natural sintético (metano, CH4) separado a través del separador 8 es almacenado en un depósito 17, en el estado gaseoso o líquido. Este depósito 17 cumple el cometido de un almacenamiento intermedio (almacenamiento de larga duración) hasta la siguiente necesidad de energía solicitada. De acuerdo con el diseño del tamaño del depósito, también durante tiempo más prolongado, se puede compensar de esta manera la fluctuación, por ejemplo según la época del año (invierno/verano) de la oferta de energía local, por ejemplo a través de energía fotovoltaica, energía eólica y energía hidráulica. A partir del depósito 17 y también a través de otros depósitos intermedios no representados en la figura 1 se puede ceder medio de almacenamiento de energía producido excesivo, aquí metano, también a consumidores externos 18 (por ejemplo, en el caso de instalaciones de suministro de energía conectadas descentralizadas) para la utilización siguiente.
Para la generación de calor y de corriente en el convertidor 9, se ofrece, de acuerdo con la configuración necesaria, respectivamente, en el lugar, para la consecución de un rendimiento alto, el acoplamiento de cogeneración (KWK) o bien acoplamiento de cogeneración (KWKK), por ejemplo el empleo de las llamadas centrales térmicas de bloques (micro-BHKWs), y de calefacciones de gas, motores de gas, micro-turbinas, células de combustible de baja temperatura y de alta temperatura y los llamados quemadores catalíticos.
Un sistema de control y regulación 19 se ocupa finalmente de un funcionamiento económicamente óptimo de la instalación de suministro de energía descentralizada, adaptado a la oferta de energía respectiva en función del tiempo y al consumo (carga).
A través de una consulta y control remoto existente se pueden ajustar entre sí también varias instalaciones de suministro de energía descentralizadas, sincronizar y (virtualmente) se pueden interconectar para formar un acumulador de energía grande.
De esta manera es posible, por ejemplo, en el caso de una oferta de corriente económica, por ejemplo (regenerativa) demandar grandes cantidades en el marcado. Si se estima, por ejemplo, la capacidad media de almacenamiento de una instalación de suministro de energía de acuerdo con la invención aproximadamente en 5 MWh (el), 1000 instalaciones de la tecnología de edificios pueden demandar hasta aproximadamente 5 GWh (el) varias veces al
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