ИЗОБРЕТЕНИЕ
Патент Российской Федерации RU2121197

МОДУЛЬНАЯ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ, В ОСНОВНОМ, ВОДОРОДА ИЗ СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГИИ И СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ

МОДУЛЬНАЯ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ, В ОСНОВНОМ, ВОДОРОДА ИЗ СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГИИ И СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ

Имя изобретателя: Вольф Йонссен (DE) 
Имя патентообладателя: Ханнелоре Бинсмайер (DE)
Адрес для переписки: 
Дата начала действия патента: 1994.11.12 

Основная конструкция включает модуль преобразования солнечной энергии в биомассу, модуль газификации в форме реактора газификации для газификации биомассы, модуль хранения, в котором хранят водород. Модуль преобразования содержит блок для сбора биомассы и блок обработки для обработки биомассы с образованием предварительного продукта для газификации. Модуль газификации соединен с блоком обработки с помощью устройства загрузки. Модуль хранения соединен с модулем газификации с помощью средства очистки топливного газа. Выход модуля газификации так согласован с пропускной способностью установки, что поток части топливного газа можно использовать для выработки водяного пара, а поток другой части и/или отходящее тепло из модульной электростанции можно использовать для сушки собранной биомассы. Способ выработки электроэнергии основан на базе модульной электростанции этого типа. Изобретение позволяет децентрализованно преобразовать солнечную энергию простым способом.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение относится к модульной электростанции для получения, в основном, водорода из солнечной энергии. Термин "в основном, водород" означает, что именно водород является тем продуктом, для получения которого предназначен процесс. Термин "модульная электростанция" означает, что электростанция содержит некоторое количество модулей, выполняющих различные функции, и из которых электростанцию можно собирать с помощью системы строительства из унифицированных модулей, если бы она была. Модули являются массово изготавливаемыми элементами. Конечно, они соединены нагрузочными линиями и линиями управления. Изобретение также относится к способу выработки электроэнергии посредством такой модульной электростанции.

Известной модульной электростанции для получения, в основном, водорода из солнечной энергии не существует. Тем не менее, известные солнечные электростанции содержат некоторое количество аналогичных элементов или солнечных коллекторов для сбора солнечной энергии, которая преобразуется в электроэнергию с помощью фотоэлектрического эффекта или с помощью теплового эффекта при использовании тепловых двигателей. Другие известные электростанции содержат по меньшей мере один реактор для газификации ископаемых топлив, а также биомассу для получения топливного газа, который используют, например, путем циркуляции через тепловые двигатели.

"Биомасса" - это общий термин, обозначающий все регенерируемые сырьевые материалы, т. е. материалы, которые можно повторно получать биологическими средствами, по существу - с предсказуемой скоростью получения, зависящей от вегетационного периода в регионе. Поэтому биомасса отличается от ископаемых сырьевых материалов, которые образуются гораздо медленнее, чем используются. Можно приобрести биомассу, по существу, с неповрежденной клеточной структурой или с разрушенной структурой, например - в форме мелкодисперсного порошка. Биомасса состоит, главным образом, из таких элементов, как углерод, водород, кислород и азот, и содержит небольшое количество белка и серы. При описании изобретения термин "биомасса" используют, в частности, для обозначения C 4-растений классификация растений по типу фотосинтеза (Прим. перев.) и растений, богатых лигнином. В изобретении для получения биомассы используют, в частности, многолетние растения.

Молекулярного водорода - как сырьевого материала для выработки электроэнергии - в наличии нет, так что его приходится получать из водородсодержащих сырьевых материалов. При получении водорода из воды путем обычного электролиза потребляется больше тока, чем может быть выработано водородом, поэтому его следует исключить с самого начала. Каталитическое расщепление воды на водород и кислород - процесс очень медленный и позволяет получить лишь небольшие количества при высоких издержках, вследствие чего этот процесс непривлекателен для промышленного применения. Уже давно известно о возможности использования угля для выработки синтетического газа, состоящего главным образом из водорода и монооксида углерода. Известна и необходимая для этого установка. Этот процесс называют газификацией угля. При реакции изменения соотношения оксида углерода и водорода монооксид углерода в синтетическом газе можно преобразовать в водород и диоксид углерода путем введения паров воды при повышенной температуре. Диоксид углерода можно легко удалить. Полученный водород можно использовать в самых разных целях, в частности - для выработки электроэнергии посредством топливных элементов или для эксплуатации двигателей внутреннего сгорания.

До настоящего времени водород получали централизованно на больших заводах, обычно - на базе применения ископаемых топлив.

Изобретение основано на технической проблеме децентрализованного преобразования солнечной энергии простым способом, в основном, в водород. Чтобы решить эту техническую проблему, изобретение относится к модульной электростанции для получения, в основном, водорода из солнечной энергии, причем модульная электростанция содержит:

а) модуль преобразования для преобразования солнечной энергии в биомассу, по существу, не содержащую природную серу, выполненный в форме поверхности сельскохозяйственной культивации для выращивания растений, в частности, C4-растений, преобразуемых в биомассу;

б) модуль газификации в форме реактора для газификации биомассы в присутствии водяного пара с целью получения водородсодержащего топливного газа при температурах и в течение времени обработки продуктов газификации в зоне газификации реактора с тем, чтобы подавить конденсацию смолы в зонах модуляции газификации ниже по потоку от зоны газификации и/или в расположенном ниже по потоку модуле; и

в) модуль хранения, в котором хранят получаемый топливный газ или водород,

причем модуль преобразования содержит блок для сбора биомассы и блок обработки для преобразования биомассы в предварительный продукт для газификации, модуль газификации соединен с помощью устройства загрузки с блоком обработки, модуль хранения соединен с модулем газификации с помощью средства очистки топливного газа, выход модуля газификации и модуля хранения согласованы друг с другом по отношению к пропускной способности установки и отрегулированы так, что поток части топливного газа используют для выработки водяного пара, а поток другой части и/или отходящее тепло из модульной электростанции используют для сушки собранной биомассы, размеры модуля преобразования относительно площади культивации выбирают в соответствии с заданной пропускной способностью установки в каждом конкретном случае, модуль преобразования содержит блок обработки в форме по меньшей мере одной машины сбора биомассы и в форме измельчителя или средства таблетирования и содержит средство хранения для обработанной биомассы с тем, чтобы компенсировать отклонения количества обработанной биомассы из-за условий роста, в основные элементы модуля преобразования, модуля газификации и модуля хранения заранее изготовлены в форме элементов модульной электростанции, которые можно транспортировать в собранном или разобранном состоянии. Конечно, в соответствии с изобретением можно устанавливать и некоторое количество модульных электростанций указанной конструкции рядом друг с другом, а модуль преобразования может также быть предназначен для обслуживания некоторого количества модульных электростанций. Полученный водород можно использовать на месте или продавать.

Изобретение основано на открытии, заключающемся в том, что солнечную энергию можно получать и запасать в больших количествах и в соответствии с вегетационным периодом географической зоны при небольшой технической сложности, используя естественные солнечные коллекторы, т.е. растения, преобразуемые в биомассу. Запасенную таким образом солнечную энергию можно без больших издержек преобразовать в водород и хранить в виде водорода, а также использовать в этом виде. Для этого отдельные модули изготавливают централизовано и передают на место хранения или, если потребуется, разбирают на другие элементы для транспортировки. На месте установки модуль преобразования предписанным способом согласуют с мощностью, для выработки которой предназначены модуль газификации и модуль хранения и которая в этой степени является заданной. Изобретение сочетает естественный процесс преобразования солнечной энергии с элементами аппаратного обеспечения модулем результирующего преобразования с испытанными блоками выработки топливного газа и получения водорода, тоже называемыми модулями.

Если говорить подробнее, то, согласно изобретению, есть различные возможности дальнейшей разработки и проектирования. Предпочтительный вариант воплощения изобретения отличается тем, что модуль газификации предназначен для аллотермической газификации и его задействуют так, что топливный газ имеет отношение водород-биомассы больше единицы. Преимущественно, модуль газификации снабжен реактором газификации, работающим под давлением, и в нем используется водяной пар в качестве газифицирующего и псевдоожижающего вещества, что само по себе известно для случая ископаемых топливных материалов (сравним, например, с EP 0329673 B1). Согласно предпочтительному варианту воплощения изобретения, модуль газификации настолько приспособлен к аллотермической газификации при самой низкой возможной температуре, что топливный газ содержит по меньшей мере приблизительно 50% водорода.

Водород можно выделять из топливного газа известным способом и хранить под давлением в сосудах высокого давления. Вместо этого водород можно выделять из топливного газа и хранить в виде гидрида металла.

Модульную электростанцию, соответствующую изобретению, можно эксплуатировать независимо и с низкими издержками. Для этого, в соответствии с изобретением, дополнительно предусмотрен модуль выработки водяного пара, нагреваемый потоком части топливного газа. Кроме того, модуль преобразования можно оснастить средством сушки, нагреваемым отходящим теплом модульной электростанции. В модульной электростанции, соответствующей изобретению, при газификации получается зола. Ее можно возвращать в форме удобрения в модуль преобразования. Растения, преобразуемые в биомассу, в частности, "C4"-растения, проходят 5-10 или более вегетационный периодов перед тем, как отмирают, и перед тем, как приходится обновлять зону сельскохозяйственной культивации, представляющую собой модуль преобразования. Отходящее тепло аккумулируется в модульной электростанции, соответствующей изобретению, и его можно возвратить в процесс, в частности - в случае аллотермического способа.

Ниже приведено более подробное технологическое описание отличительных признаков изобретения. Что касается частичного окисления, модуль газификации можно эксплуатировать в различных вариантах. В частности, можно вызвать непосредственное частичное сжигание биомассы в реакторе окисления. В конкретном важном варианте воплощения частичное окисление вызывают попеременной подачей выработанного тепла и газифицирующего вещества, содержащего, главным образом, водяной пар. Этот способ, в другом контексте, известен как аллотермическая газификация. Тепло, выработанное извне, приходится подавать в процессе аллотермической газификации, поскольку реакция между биомассой и водяным паром, при котором образуется топливный газ, в целом эндотермическая. Тепло для частичного окисления можно, предпочтительно, вырабатывать путем сжигания биомассы или топливного газа. Преимущественно, тепло для частичного окисления подают в реактор окисления путем подачи обычного теплонесущего газа с помощью теплообменника. В другом варианте воплощения способа, соответствующего изобретению, частичное окисление вызывают без подачи выработанного извне тепла, используя газифицирующее вещества, состоящее, главным образом, из водяного пара и молекулярного кислорода или воздуха. Этот способ, в другом контексте, известен как автотермическая газификация. В ее процессе происходят реакции экзотермического окисления молекулярным кислородом, содержащимся в газифицирующем веществе, за счет чего таким образом получают "на месте" требуемое тепло для эндотермической реакции между водяным паром и биомассой. Автотермическая или аллотермическая газификация, в принципе, известна из "StahL und Eisen", т. 110, 1990, N 8, с.с. 131-136, но в другом контексте. В модульной электростанции, соответствующей изобретению, предпочтительна аллотермическая газификация, чтобы оптимизировать получение водорода.

Теперь изобретение будет описано подробно со ссылками на чертежи, приводимые лишь в качестве примера, на которых:

 
МОДУЛЬНАЯ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ, В ОСНОВНОМ, ВОДОРОДА ИЗ СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГИИ И СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ

Фиг. 1 - блок-схема модульной электростанции, соответствующей изобретению;
фиг. 2 - функциональная схема, соответствующая фиг. 1; и фиг. 3 - дальнейшее уточнение функциональной схемы, соответствующей фиг. 2.

На чертежах показана модульная электростанция для получения, в основном, водорода из солнечной энергии. Модульная электростанция содержит три модуля специального назначения, т. е. модуль преобразования 1 для преобразования солнечной энергии в биомассу, по существу не содержащую природную серу, выполненный в форме поверхности сельскохозяйственной культивации для выращивания растений, в частности, C4-растений, преобразуемых в биомассу. В основном, будут использованы многолетние растения. Модуль газификации 2 в форме реактора газификации для газификации биомассы в присутствии водяного пара для образования топливного газа при температурах и в течение времени обработки продуктов для газификации в зоне газификации реактора с тем, чтобы подавать конденсацию смолы в зонах модуля газификации ниже по потоку от зоны газификации и/или в расположенном ниже по потоку модуле топливных элементов. Модуль хранения 3 принимает богатый водородом топливный газ и/или кислород. Модуль преобразования 1 содержит блок 4 для сбора биомассы и блок обработки 5 для преобразования биомассы в предварительный продукт для газификации. Модуль газификации 2 соединен с помощью устройства загрузки 6 с блоком обработки 5. Модуль хранения 3, содержащий, например, средство хранения 7 в виде гидрида металла, соединен с помощью средства 8 очистки топливного газа с модулем газификации 2. В этой конструкции выход модуля газификации 2 и модуля хранения 3 согласованы друг с другом и с пропускной способностью установки и отрегулированы так, что поток части топливного газа используют для выработки водяного пара, а поток другой части и/или отходящее тепло из модульной электростанции используют для сушки собранной биомассы. Модуль хранения 3 может содержать множество элементов хранения, хотя это и не показано. Модуль преобразования 1 содержит блок 5 для обработки биомассы в форме измельчителя 9 или средства таблетирования 10. Модуль преобразования 1 также имеет средство 11 для хранения обработанной биомассы, чтобы компенсировать отклонения количества обработанной биомассы вследствие условий роста. Основные элементы модуля преобразования 1, а также модуля газификации 2 и модуля хранения 3, транспортируют в собранном или разобранном состоянии и обычно заранее изготавливают централизованно. Как показано на фиг. 2, модуль газификации 2 предназначен для аллотермической газификации. Реальный реактор газификации 15 предназначен, вообще говоря, для газификации под давлением с использованием водяного пара, который служит в качестве газифицирующего и псевдоожижающего вещества. Кроме того, в рассматриваемом примере предусмотрен модуль 12 выработки водяного пара с трубопроводом 13, причем этот модуль нагревают сжиганием потока части топливного газа. Как указывалось, можно использовать и отходящее тепло. Водород моно отводить из модульной электростанции по трубопроводу 14 и использовать на месте или подавать в сеть.

На фиг. 2 показан модуль газификации 2, содержащий реактор газификации 15, средство 16 для подачи предварительных продуктов для газификации и выпускной канал 17 для золы. Предусмотрен также теплообменник 18 для перегрева водяного пара. Теплообменник 18 нагревают посредством камеры сгорания 19, в которую подают поток части топливного газа. Воду, необходимую для получения водяного пара, подводят с помощью средства 20 обработки воды и подают в парогенератор 21. Конечно, при этом подключают необходимые насосы, клапаны и средства для использования отходящего тепла.

Модуль газификации 2 и модуль хранения 3 соединены посредством установки 22, одним важным элементом которой является реактор 23, в котором содержание водорода в топливном газе повышают с помощью конверсии водяного газа. Эта установка также содержит теплообменник 24 и средство гашения 25.

Способ, проиллюстрированный на фиг. 3, можно воплотить в изобретении. При этом способе электроэнергия вырабатывается из водорода посредством топливных элементов. На фиг. 3 показан, прежде всего, модуль 101 реактора окисления для получения сырьевого топливного газа, содержащего водород и монооксид углерода, из биомассы с помощью кислородсодержащего газифицирующего вещества. В приводимом варианте воплощения работа модуля реактора окисления является аллотермической. С этой целью водяной пар подают в модуль реактора окисления из парогенератора 115 через посредство элемента 116 управления потоком газифицирующего вещества. Биомассу подают в элемент 111 управления потоком биомассы. Модуль риформинга 102 для хранения водорода из сырьевого топливного газа в элементах риформинга 103, 103' за счет реакции с материалом хранения соединен с модулем реактора окисления посредством циклонного фильтра 117, фильтра смолы 118 и конденсатора 119. С этой целью предусмотрен трубопровод 105 подачи сырьевого топливного газа. Вещества, находящиеся во взвешенном состоянии, выделяют из сырьевого топливного газа с помощью циклонного фильтра 117. Фильтр смолы 118 удаляет нежелательные минимальные количества смоляных осадков из сырьевого топливного газа. Остатки водяного пара в получаемом после аллотермической газификации топливном газе отделяют с помощью конденсатора 119. Элементы риформинга 103, 103' выполнены в форме реакторов на основе губчатого железа. Скрытый водород, присутствующий в форме моноксида углерода, также восстанавливает оксид железа с образованием губчатого железа. Использование реакторов на основе губчатого железа в качестве элемента риформинга 103 выгодно потому, что пористая структура губчатого железа подходит для фильтрации остатков ядовитых веществ из сырьевого топливного газа. Сырьевой топливный газ, вытекающий по выпускному трубопроводу 106 для сырьевого топливного газа из элемента риформинга 103, соединенного с модулем 101 реактора окисления, может содержать составляющие, которые тоже можно использовать, в частности водород, а также метан. В этом приведенном варианте воплощения те компоненты, которые по-прежнему используются, применяются в устройстве сгорания с теплообменником 120, чтобы снабжать модуль 101 реактора окисления тепловой энергией, необходимой для аллотермической газификации. Отходящий газ из устройства сгорания 120 пропускают через очиститель 121 отходящего газа, в котором, в частности, можно отделять диоксид углерода. Очищенный таким образом отходящий газ можно сбрасывать в окружающую среду. В приводимом варианте воплощения модуль риформинга 102 содержит второй элемент риформинга 103'. Последний соединен с модулем 104 топливных элементов. Водосодержащий чистый топливный газ, который практически не содержит углерода, можно выпускать из второго элемента риформинга 103' по выпускному трубопроводу 107 для чистого топливного газа. Для этой цели модуль риформинга 102 содержит трубопровод 108 подачи водяного пара, посредством которого водяной пар попадает на элемент риформинга 103'. Реакция губчатого железа с водой приводит к образованию водорода из чистого топливного газа. Выработка водяного пара происходит в парогенераторе 122 водяного пара. Чистый топливный газ, выпущенный из элемента риформинга 103, подают в модуль 104 топливных элементов по выпускному трубопроводу 107 для чистого топливного газа. Этот элемент содержит по меньшей мере один низкотемпературный топливный элемент. В приведенном варианте воплощения имеется фотоэлектромагнитный (ФЭМ (РЕМ)) топливный элемент 125. Для выработки электроэнергии чистый топливный газ пропускают над анодом 128, расположенным на одной стороне полимерной мембраны 124 топливного элемента 125. На противоположной стороне полимерной мембраны 124 расположен катод 129. Кислород, предпочтительно - атмосферный кислород, пропускают над этим катодом с помощью трубопровода 130 подачи горючего вещества. В результате этого водород из чистого топливного газа окисляется с образованием воды в пространстве топливного элемента 125 на стороне катода. Это приводит к выработке электроэнергии, которую можно отводить на выводе 127. В выпускном трубопроводе 107 для чистого топливного газа можно предусмотреть конденсатор 123 для выделения водяного пара из чистого топливного газа. Конечно, рекомендуется оставлять минимальное количество воды в чистом топливном газе, поскольку не следует допускать высыхание мембраны 124 ФЭМ топливного элемента 125. Устройство управления содержит первое средство управления для управления получением сырьевого топливного газа в соответствии с реакцией водорода с хранящим материалом и второе управляющее средство для управления выпуском чистого топливного газа в соответствии с электроэнергией, отводимой из модуля 104 топливных элементов. Первое средство управления содержит газовый датчик 110, предпочтительно - CO-датчик, в выпускном трубопроводе 106 для сырьевого топливного газа, элемент 111 управления потоком биомассы в модуле реактора окисления и первый регулятор. Второе средство управления содержит датчик напряжения 112 для измерения напряжения, генерируемомого модулем 104 топливных элементов, элемент 113 управления потоком водяного пара в трубопроводе 108 подачи водяного пара и второй регулятор. Первый и второй регуляторы сконструированы в виде единого вычислительного блока 114. Оба регулятора работают так, что, с одной стороны, происходит управление получением сырьевого топливного газа в соответствии с реакцией водорода с хранящим материалом, а с другой стороны, происходит раздельное управление выпуском чистого топливного газа в соответствии с электроэнергией, отводимой из модуля 104 топливных элементов. Если говорить подробнее, газовый датчик 110 определяет протекание восстановления в элементе риформинга 103, соединенном с модулем 101 реактора окисления. Если сырьевой топливный газ получают со скоростью, превышающей соответствующую скорость восстановления в элементе риформинга 103, то, например, содержание монооксида углерода в выпускном трубопроводе 106 для сырьевого топливного газа растет. Затем вычислительный блок 114 уменьшает подачу биомассы в модуль 101 реактора окисления с помощью элемента 111 управления потоком биомассы, и наоборот. Вместо этого можно осуществлять управление с помощью элемента 116 управления потоком газифицирующего вещества. Во втором средстве управления датчик напряжения 112 замеряет падение напряжения на большой нагрузке на выводе 127 в сравнении с номинальным напряжением. Если падение напряжения растет, вычислительный блок 114 управляет элементом 113 управления потоком водяного пара таким образом, что больше водяного пара подается по трубопроводу 108 подачи водяного пара в элемент риформинга 103, соединенный с модулем 104 топливных элементов. И наконец, из чертежа очевидно, что предусмотрены средства 109 для переключения трубопровода 105 подачи сырьевого топливного газа и выпускного трубопровода 106 для сырьевого топливного газа, с одной стороны, и выпускного трубопровода 107 для чистого топливного газа и трубопровода 108 подачи водяного пара, с другой стороны, между различными реакторами на основе губчатого железа. При помощи этих переключающих средств 109 оба элемента риформинга 192 соединены с модулем 101 реактора окисления или с модулем 104 топливных элементов в соответствии с количеством сохраненного водорода. Как только элемент риформинга 103', соединенный с модулем 104 топливных элементов, по существу окислился, он отделяется от модуля 104 топливных элементов переключающим средством 109 и соединяется с модулем 101 реактора окисления. Наоборот, в случае значительного восстановления элемент риформинга 103, соединенный с модулем 101 реактора окисления, отделяется от последнего и, если это необходимо, соединяется с модулем 104 топливных элементов. Чтобы осуществить управление переключающими средствами 109, выгодно использовать датчик напряжения 112 и газовый датчик 110. Кроме того, управление переключающими средствами 109 осуществляет вычислительный бок 114. Конечно при осуществлении стадий управления, соответствующих изобретению, можно использовать и другие средства датчиков, отличающиеся от тех, которые указаны в приведенном варианте воплощения.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Модульная электростанция для получения, в основном, водорода из солнечной энергии, содержащая: а) модуль преобразования для преобразования солнечной энергии в биомассу, по существу, не содержащую природную серу, выполненный в форме поверхности сельскохозяйственной культивации для выращивания растений, в частности C4-растений, преобразуемых в биомассу; б) модуль газификации в форме реактора для аллотермической газификации биомассы в присутствии водяного пара для получения водородсодержащего топливного газа при температурах и в течение времени обработки продуктов газификации в зоне газификации реактора с тем, чтобы подавить конденсацию смолы в зонах модуля газификации ниже по потоку от зоны газификации и/или в расположенном ниже по потоку модуле, и в) модуль хранения, в котором хранят получаемый топливный газ или водород, причем модуль преобразования содержит блок для сбора биомассы и блок обработки для преобразования биомассы в предварительный продукт для газификации, модуль газификации соединен с помощью устройства загрузки с блоком обработки, модуль хранения соединен с модулем газификации с помощью средства очистки топливного газа, выходы модуля газификации и модуля хранения согласованы друг с другом в отношении пропускной способности установки и отрегулированы так, что поток части топливного газа используют для выработки водяного пара, а поток другой части и/или отходящее тепло из модульной электростанции используют для сушки собранной биомассы, размеры модуля преобразования относительно площади культивации выбраны в соответствии с заданной пропускной способностью установки в каждом конкретном случае, модуль преобразования содержит блок обработки в форме по меньшей мере одной машины для сбора биомассы и в форме измельчителя или средства таблетирования и содержит средство хранения для обработанной биомассы с тем, чтобы компенсировать отклонения количества обработанной биомассы из-за условий роста, а основные элементы модуля преобразования, модуля газификации и модуля хранения заранее изготовлены в форме элементов модульной электростанции, которые можно транспортировать в собранном или разобранном состоянии.

2. Электростанция по п. 1, отличающаяся тем, что модуль газификации оснащен по меньшей мере одним реактором газификации, который работает под давлением и при использовании водяного пара в качестве газифицирующего и псевдоожижающего вещества.

3. Электростанция по п. 1 или 2, отличающаяся ем, что модуль газификации так приспособлен для аллотермической газификации при самой низкой возможной температуре, что топливный газ содержит по меньшей мере приблизительно 50% водорода.

4. Электростанция по любому из пп. 1 - 3, отличающаяся тем, что водород выделяют из топливного газа известным способом и хранят под давлением в сосудах высокого давления.

5. Электростанция по любому из пп. 1 - 3, отличающаяся тем, что водород выделяют из топливного газа и хранят в средствах хранения на основе гидрида металла.

6. Электростанция по любому из пп. 1 - 5, отличающаяся тем, что она дополнительно снабжена модулем выработки водяного пара и его нагревают потоком части топливного газа.

7. Электростанция по любому из пп. 1 - 6, отличающаяся тем, что модуль преобразования соединен со средством сушки предварительного продукта для газификации, нагреваемым отходящим теплом из мольной электростанции.

8. Способ получения электрической энергии из сырьевых материалов, приспособленных к газификации, в частности из биомассы, посредством модульной электростанции по любому из пп. 1 - 7 и в сочетании с этой электростанцией, при этом сырьевой топливный газ, содержащий водород и моноокись углерода, получают в модуле реактора окисления из сырьевых материалов при использовании кислородсодержащего газифицирующего вещества, подают сырьевой топливный газ в модуль риформинга, соединенный с модулем реактора окисления, а водород из сырьевого топливного газа промежуточно запасают в элементах риформинга за счет его реакции с хранящим материалом, выпускают чистый топливный газ, который содержит водород, и, по существу, не содержит углерод, из модуля риформинга, подают в модуль топливных элементов, соединенный с модулем риформинга, и осуществляют его циркуляцию в модуле топливных элементов, управляют получением сырьевого топливного газа, с одной стороны, в соответствии с реакцией водорода с хранящим материалом, а с другой стороны, управляют выпуском чистого топливного газа раздельно в соответствии с электроэнергией, отводимой из модуля топливных элементов.

9. Способ по п. 8, отличающийся тем, что получение сырьевого топливного газа в модуле реактора окисления осуществляют аллотермически с помощью водяного пара и нежелательную воду выделяют из сырьевого топливного газа посредством конденсатора.

Версия для печати
Дата публикации 16.02.2007гг


вверх