用于存储电能的方法和系统的制作方法

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用于存储电能的方法和系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种用于通过将电能转化成甲烧气体来存储电能的方法。本发明还设 及一种用于存储电能的系统。
【背景技术】
[0002] 诸如光电能或风能的可再生能源使得可W生成能量(特别是电能)而不排放损害 气候的气体诸如二氧化碳(CX)2)的,该气体排放。另一方面,当使用化石能量载体,诸如石 油、煤或天然气时,排放大量有害C〇2。然而,风和太阳不总是天然可用的。太阳能福射仅在 白天期间可用。此外,太阳和风能的可用性取决于天气条件和一年的时节。因此,消耗或能 量需求很少与由可再生能源产生的能量相匹配。根据计划日期,常规发电站因此留作预备 W便弥补暂时的电能供给不足。W运种方式不可能完全避免C0油巧义。
[0003] 为实现有效利用可再生能源,因此至关重要的是:存储剩余的电能W便均衡如果 发生不利天气条件时的峰值负荷和供给不足。然而,迄今习惯的存储器(例如抽水蓄能发电 站)仅可W存储少量的能量,并且其他存储器的合适的构建地址已经用完。新型的电能存储 因此成为众多研究的主题。
[0004] -种存储的可能性为绝热压缩空气存储,其中压缩机在如果发生电能过度供给时 压缩空气,并且将压缩空气存储在地下桐穴中。压缩空气然后可用于驱动满轮W发电。然 而,缺点为:压缩空气存储仅可W存储比较少的电能。此外,绝热压缩空气存储仅适于短期 存储,因为通过压缩空气生成的热量不能存储任何所需时长。
[000引同样深入研究了使用来自水的电解的氨气作为存储介质。氨气适合作为无排放燃 料,因为它燃烧形成水。然而,氨气只能困难地运输,使得在存储电能的情况下,氨气的再转 化应该在相同地点进行。然而,优选的是在需要电能的地点进行再转化。特别在离岸风能场 的情况下,能量生成的地点和需要能量的地点距离很远,从而给电网强加了严重的负荷。
[0006] 用于存储的另一可能性为产生甲烧气体。此处,甲烧气体由氨气和碳在萨己蒂耶 反应(Sabatier reaction)中产生。关于存储和运输,可W将甲烧气体引入现有天然气网, 因为甲烧也是天然气的主要成分。W运种方式,不仅能够存储能量,而且能够从能量生成的 位置运输至需要电能的地点而无电网的额外负荷。
[0007] DE-A 10 2007 037 672公开了一种方法,其中由可再生来源生成的能量转化成氨 气,并且随后与C〇2-起转化成甲烧。反应必需的C〇2从发电站的废气分离。产生的甲烧可W 随后在发电站燃烧W发电,形成的C〇2再次分离,W使得形成C〇2回路。
[0008] 先前技术的缺点特别是:首先仅形成的C〇2的部分可W从燃烧废气分离,W使得虽 然C0油巧义可W降低,但它们不能完全避免。其次,气态C〇2的分离和处理是复杂的。

【发明内容】

[0009] 本发明的目的是简化回路中碳的处理,并且避免C〇2排放。
[0010] -种用于存储电能的方法,其包括W下步骤
[0011] a)使用电能由水和烟尘产生甲烧,
[001引b)存储甲烧,
[0013] C)甲烧分解成氨气和烟尘,氨气用于生成能量,
[0014] 其中建议为:收集步骤C)中在甲烧的分解中形成的烟尘,并且再次通过该方法用 于在步骤a)中产生甲烧,W使得形成封闭碳回路。
[0015] 作为甲烧的分解的替代,还可W通过在循环的漠化-氧化工艺中将甲烧转化成烟 尘和水在步骤C)中实现能量生成。在运种情况下,收集在循环的漠化-氧化工艺中形成的烟 尘,并且再次通过该方法用于在步骤a)中产生甲烧。在运种情况下,也形成封闭碳回路。
[0016] 碳(烟尘)因此未在建议的方法中用作用于能量生成的燃料,而是充当氨气的载 体。术语能量生成此处旨在涵盖电能的生成W及通过步骤C)中甲烧的分解获得的氨气用于 诸如汽车、货车、火车或船的运输工具的诸如加热、冷却或操作的其他能量用途的用途。特 别地,可W借助于生成的能量加热或冷却建筑。
[0017] 甲烧优选地借助于萨己蒂耶反应在能量-甲烧转化装置中产生。为了此目的,当电 能可用时,水化2〇)借助于方法的第一步骤a)中的电解分解成氨气化2)和氧气(〇2)。优选地 借助于工艺蒸汽,在电解之前将水加热至约9(TC。作为替代,有可能使用高溫蒸汽电解 化〇巧1 ly),其中蒸汽在900至1000°C的溫度溫度分解成出和化。电解产物氨气和氧气首先存 储在缓冲罐中。
[0018] 在已经产生足够用于操作甲烧化装置的量的氨气和氧气之后,开始甲烧化。为了 此目的,从存储器取出烟尘,在干燥器中预干燥,并且与电解产物一起转化成甲烧。
[0019] 作为甲烧产生的替代,也可能使用可能产生碳氨化合物的其他氨化反应,例如 Fi scher-Tropsch反应。运些材料也可W通过热分解分解成氨气和烟尘。
[0020] 在该方法的一个变体中,烟尘在干燥后燃烧W形成二氧化碳(0)2)。此处,优选地 使用电解中形成的氧气。如果获得的氧气用于燃烧,方法的有效性与使用空气相比提高了, 因为随后不需要从产生的甲烧分离存在于空气中的氮气。在燃烧期间W热量形式放出的能 量可W借助于蒸汽生成器从C〇2气体收回。
[0021] 蒸汽可用作工艺蒸汽和/或用于发电。将电解中获得的氨气添加至产生的C〇2,设 置萨己蒂耶反应最佳的二氧化碳与氨气的比率。此处最佳的是基于氨气的化学计量(1:4) 至稍微超化学计量的比率。气体混合物然后流入氨化装置,其中它在约8至30己(0.8- 3.OMPa)范围内,优选地在约8至10己范围内的高压经催化剂转化成甲烧。萨己蒂耶反应C〇2 +4出= CH4巧出0中放出的热量可W同样借助于蒸汽生成器收回,并且用作工艺蒸汽。
[0022] 在本方法的其他实施方案中,烟尘在干燥后给送至气化装置。那里,它在氧气和蒸 汽参与下在900°C至1800°C(优选地为1200至1800°C)的溫度转化成合成气体。反应中的溫 度特别优选地为约150(TC。烟尘形成合成气体的反应中放出的热量可W借助于蒸汽生成器 收回,并且用作工艺蒸汽。随后将来自电解的氨气添加至合成气体,设置氨化反应最佳的来 自合成气体的二氧化碳与氨气的比率。此处最佳的是基于氨气的化学计量(1:3)至稍微超 化学计量的比率。气体混合物然后流入氨化装置,其中合成气体根据反应方程式C0+3此= CH4+出0经催化剂转化成甲烧。再一次,氨化反应中放出的热量可W借助于蒸汽生成器收回, 并且用作工艺蒸汽。
[0023] 在W上描述的烟尘的燃烧或部分氧化中,实现900°C至最高1800°C的相对高溫W 免产生有害的副产品,诸如焦油或相对长链控。仅可w通过费力并且相当大损失地生成蒸 汽回收气体流的高热洽。作为替代,烟尘借助于添加有蒸汽的氨气的氨化作为甲烧化反应 的初始阶段使用。在此实施方案中,将烟尘、氨气和蒸汽引入固体流化床。在600-900°C范围 内的溫度和20至40己(2至4M化)范围内的压力,形成甲烧、一氧化碳和二氧化碳的混合物。 因为此反应是吸热的,所W通过在平行反应阶段未反应的烟尘的燃烧将固体床升高至操作 溫度。来自水的电解的氧气用于此目的。燃烧气
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