用于储存多余能量的方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及利用含有C0和/或c〇2的的气体的方法，其包括W下方法步骤：
[0002] A)提供含有C0和/或C〇2的气体的气体流，
[0003] B)将所述气体流的至少一部分转化为电能，
[0004] C)W生物技术发酵工艺将所述气体流的至少一部分转化为至少一种有机物，且任 选地
[0005] D)重复方法步骤B)和C)。
【背景技术】
[0006] 产电电厂在低需求时间段产生多余电力。运必须W另外形式被适当地存储起来。 例如，建造抽水蓄能电站水库(pumped storage reservoirs)来储存多余的电力。抽水蓄能 设施具有大的存储容量但也有很大的空间和面积需求且对生态系统和景观具有不小的冲 击。另一方法是在大型电池中存储电能，特别是裡离子电池。然而，此技术需要在额外的电 池上的非常高的投资，运一项的消耗会抵消使用廉价多余电力的优势。其他替代方式是将 电能转化为氨，然后氨W化学方法将C〇2转化为甲烧。然后该气体作为能量储存。同样在运 种情况下，在化学转化中必须花费相当大的投资。另外，甲烧具有低能量密度且不容易运 输，因为其作为气体存在并需要管道或昂贵的液化。较高的密度可通过化学转化为液态而 获得。然而，运些工艺最终得到相对较低价值的物质混合物或甲醇，甲醇由于其高氧含量也 不适于作为能量介质。
[0007] 对于基于燃料的电厂，除了将燃料转化为电力的可能性外，还存在在发电前转移 燃料的能量W及使用运种能量发热并随后加热的选择。
[000引运种方法已沿用至今，特别是在燃料连续供给且供给不受限的地方，例如，从工业 制造工厂例如钢厂的废气流中提取能量的电厂。
[0009] 该工艺的缺点是由于缺乏保溫，作为能量介质的热量会而受到严重损失，并因此 需要立即使用。热能同样可运输性差，从而使得热用户必须直接位于发电厂附近。
[0010] 本发明的目的是为基于燃料的电厂创造储存多余能量的可能性。
【发明内容】
[0011] 出人意料地发现下文中描述的方法能够解决本发明提出的问题。
[0012] 因此，本发明设及一种利用含有C0和/或C〇2的的气体的方法，其包括W下方法步 骤：
[OOU] A)提供含有C0和/或C〇2的气体的气体流，
[0014] B)将所述气体流的至少一部分转化为电能，
[0015] C)W生物技术发酵工艺将所述气体流的至少一部分转化为至少一种有机物，且任 选地
[0016] D)重复方法步骤B)和C)。
[0017] 本发明的一个优点是多余能量的能量储存发生在转化为电能之前，因此减少了一 个转化步骤并因此获得更高的效率。
[0018] 本发明的进一步优点是多余能量的能量储存可根据需要暂停，并因此可W随时间 间断地进行。
[0019] 本发明的另一优点是多余能量的能量储存不需要任何明显的起动时间，因此大量 的多余能量可在其发生之后立即使用。
[0020] 本发明的进一步优点是多余能量的能量储存具有低空间和面积需求。
[0021] 本发明的还有另一优点是多余能量的能量储存具有高能量密度并因此极大地方 便了能量的运输。
[0022] 本发明的进一步优点是由于该发酵无需灭菌技术，可W相对较低的投资进行能量 储存。
[0023] 本发明的还有另一优点是多余能量的能量储存为液态形式，因此易于运输。
[0024] 本发明的进一步优点是能量储存在尺寸方面可自由扩展(scalable)。
[0025] 本发明的还有另一优点是能量储存可处理高度波动的能量流，并因此是理想的缓 冲器。
[0026] 根据本发明的优选方法的特征在于在进行方法步骤C)时进行方法步骤B)。
[0027] 运意味着含有C0和/或C〇2的气体的气体流的一部分用于发电，同时另一部分用于 生产有机物。
[0028] 各个气体流的尺寸可连续变化和调整，优选调整至多余能量的量需要的程度。
[0029] 在极端情况下，即使是临时的，全部的气体流可用于生产有机物，运对应于根据本 发明的优选方法，该方法的特征在于在进行方法步骤C)时不进行方法步骤B)。
[0030] 另一方面，即使在高电力需求的情况下，全部的气体流可用于转化为电能，运对应 于根据本发明的优选方法，该方法的特征在于在进行方法步骤B)时不进行方法步骤C)。
[0031] 可在根据本发明的方法中重复方法步骤B)和C)，优选重复多次，运对应于根据本 发明的优选方法，该方法的特征在于进行方法步骤D)。
[0032] 根据本发明，有利地，含有C0和/或C〇2的气体包含还原剂，优选为氨气。
[0033] 运具有W下技术效果：已经引入所需的氧化还原当量用于方法步骤C)中的生物技 术工艺。
[0034] 含有C0和/或C〇2的气体优选选自：合成气体、焦炉煤气、来自高炉的高炉煤气、来 自固体燃料或废弃物的燃烧的烟气、来自石油裂化器的气体W及在含纤维材料或煤炭的气 化过程中释放的挥发性物质。
[0035] 特别好地适用于生物技术转化并因此根据本发明优选使用的是来自炼钢中高炉 的高炉煤气。
[0036] 运具有W下技术效果:方法步骤C)可W高产量运行，因为该气体流具有C0、O)2和 氨气的理想比率。
[0037] 在根据本发明方法的优选可选实施方案中，方法步骤A)的特征在于所述方法包括 使用来自燃煤电厂或燃气电厂的不完全燃烧的燃料。
[0038] 为此，常规电厂必须W运样的方式转化，即W可控方式将燃料燃烧至它们的燃烧 程度，且在多余电力生产的情况下，燃料不会充分燃烧为C〇2而是部分地转化为随后用于方 法步骤c)的合成气体。
[0039] 在根据本发明的优选方法中，方法步骤B)包括通过燃气轮机和/或蒸汽轮机工艺 发电。
[0040] 根据本发明的优选方法的特征在于方法步骤C)中的有机物选自包含至少3个，特 别是至少4个碳原子，优选3-26个，特别是4-20个碳原子的有机物，其尤其在25°C和Ibar压 力下为液态。
[0041] 运具有W下技术效果:有机物中的能量密度高，因此更多的多余能量为易于输送 的形式。
[0042] 方法步骤C)中的有机物特别优选选自1-下醇、异下醇、下二醇、2-丙醇、丙酬、1-丙 締、下締、异下酸、2-径基异下酸、2-径基异下酸甲醋，直链及支链的链烧酸，所述链烧酸可 任选地包含至少一个双键，W及其衍生物，例如下酸、己酸及其醋类，W及相应的烧醇。 [00创术语"链烧酸的衍生物'可理解为特别表示链烧酸、醒和醇、链烧醋、Ω-径基化链 烧酸、Ω -胺化链烧酸、链烧酸酷胺及二酸和二胺的还原形式。
[0044] 根据本发明的优选方法的特征在于在方法步骤C)中使用产乙酸菌。
[0045] 产乙酸菌的使用具有W下技术效果:用于方法步骤C)的气体流可暂时减少至最小 值且甚至可完全中断。运种细菌实际上习惯于在最不利的条件下存活，可在发酵槽内存留 很长时间而无需特别的照料和营养。另外，产乙酸菌的使用可导致W下技术效果:形成的多 余能量可立即使用，因为一旦恢复气体流，该细菌可立即重启它们的新陈代谢并将气体转 化为有机物。
[0046] 术语"产乙酸菌"理解为表示一种能够进行Wood-Ljungdahl代谢途径且因此可将 C0和C〇2和氨气转化为乙酸盐的细菌。
[0047] 术语"产乙酸菌"还包括那些初始为野生型、没有Wood-Uungdahl代谢途径而仅由 于基因修饰而有此代谢途径的细菌。运样的细菌例如可为大肠杆菌细胞。
[0048] 由于基因修饰，方法步骤C)中使用的产乙酸菌与它们的野生型相比优选具有增加 的Wood-Ljungdahl代谢途径酶的酶活性。在此情况下，优选的Wood-Uungdahl代谢途径酶 选自C0脱氨酶和乙酷辅酶A合成酶。转化C〇2和/或C0的乙酸菌，W及方法步骤C)中使用中的 合适方法和方法条件已经公知很长时间。运样的工艺描述于例如W09800558、 W02000014052、W02010115054，
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