DE202012008056U1 - Self-sufficient power generating unit based on the principle of energy amplification with a hydrogen combustion engine as drive - Google Patents
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Abstract
Ein sich selbst versorgendes Aggregat zur Herstellung von Energie, dadurch gekennzeichnet, das es ein Kreislauf mit verschiedenen Energieabnahmepunkten ist und lediglich Wasser zur Aufrechterhaltung des Betriebes benötigt.A self-powered unit for producing energy, characterized in that it is a circuit with different energy consumption points and only requires water to maintain the operation.
Description
Stand der TechnikState of the art
Aggregate welche zur Erzeugung von elektrischer Energie dienen, indem ein Generator angetrieben wird, sei es durch Wasser-, Wind-, Sonnen-, thermische oder chemische Energie, welche als primär Energie verwendet wird, sind hinreichend bekannt. Mit dieser Art der Stromversorgung wird momentan der Weltenergiebedarf gedeckt.Aggregates which serve to generate electrical energy by driving a generator, whether by water, wind, solar, thermal or chemical energy, which is used as primary energy, are well known. This type of power supply currently covers the world's energy needs.
Weiterhin sind bereits selbst versorgende Systeme entwickelt worden, welche mehr Energie produzieren, als für die Aufrechterhaltung des Betriebs benötigt wird und somit eine Energieverstärkung darstellen. Diese Energieverstärkung wurde bisher nur mit Generatoren, welche über einen Elektromotor angetrieben werden, realisiert.
Eintragungen: 20 2011 003 837.8
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Aufgabenstellung der ErfindungTask of the invention
Bis jetzt ist die Absicherung der Weltenergiewirtschaft also abhängig vom Vorhandensein fossiler Brennstoffe bzw. radioaktiven Rohstoffen und den Launen der Natur bei der Verwendung von erneuerbaren Energien.So far, the safeguarding of the global energy industry depends on the presence of fossil fuels or radioactive raw materials and the vagaries of nature in the use of renewable energies.
Weiterhin besteht das Problem der Energiespeicherung. Wasserstoff ist ein Energieträger und somit eine speicherbare Form von Energie, allerdings ist der Energieaufwand zur Herstellung des Wasserstoffs bisher noch nicht kostengünstig gelöst worden, da es keine wirkliche Energieüberproduktion gibt.Furthermore, there is the problem of energy storage. Hydrogen is an energy source and thus a storable form of energy, however, the energy required to produce the hydrogen has not yet been solved cost-effectively, since there is no real energy overproduction.
Der bei der Verbrennung von Wasserstoff entstehende Wasserdampf, hat wiederum bisher ungeklärte Auswirkungen auf die Umwelt und somit das Wetter.The water vapor produced by the combustion of hydrogen, in turn, has so far unexplained effects on the environment and thus the weather.
Ebenfalls existieren bisher nur Aggregate zur Energieherstellung, bei der jeweils nur eine einzige Form der Energie genutzt werden kann, also entweder mechanische, elektrische oder chemische Energie dem System entnommen werden kann, was diese Geräte nicht universell einsetzbar macht.Also exist so far only aggregates for energy production, in each of which only a single form of energy can be used, so either mechanical, electrical or chemical energy can be removed from the system, which makes these devices is not universally applicable.
ProblemlösungTroubleshooting
Das Aggregat nutzt das Prinzip der Energieverstärkung. Die Funktionsweise des Aggregates ist die Wandlung von chemischer Energie in mechanische Energie, von mechanischer Energie in elektrische Energie, von elektrischer Energie wiederum in chemische Energie. Dieser Aufbau, wie ebenfalls die beigefügte Zeichnung, lassen erkennen, dass es sich um einen Kreislauf handelt, bei dem es drei verschiedene Energieentnahmepunkte gibt, wobei sich das Aggregat selbst mit der benötigten Energie versorgt.The unit uses the principle of energy amplification. The functioning of the unit is the transformation of chemical energy into mechanical energy, from mechanical energy to electrical energy, from electrical energy to chemical energy. This structure, as well as the accompanying drawing, show that it is a circuit in which there are three different energy extraction points, the unit provides itself with the required energy.
Ein Wasserstoffverbrennungsmotor treibt über ein Getriebe einen Generator an, wobei die Ausgangsleistung am Generator höher ist als die Eingangsleistung des antreibenden Wasserstoffmotors und somit eine Energieverstärkung darstellt.A hydrogen combustion engine drives a generator via a transmission, the output power at the generator being higher than the input power of the driving hydrogen engine and thus representing an energy boost.
Die Energieverstärkung in diesem ersten Teil des System erfolgt durch Energiewandlung unter Berücksichtigung verschiedener physikalischer Parameter.The energy amplification in this first part of the system is done by energy conversion taking into account different physical parameters.
Gleichzeitig bieten sich zwei Möglichkeiten der Energieabnahme in verschiedenen Formen in diesem Teil des Systems. Zum einen besteht die Möglichkeit mechanische Energie am Getriebe zu nutzen und zum zweiten die Abnahme elektrischer Energie am Generator.At the same time there are two possibilities of energy absorption in different forms in this part of the system. On the one hand there is the possibility to use mechanical energy at the gearbox and secondly the decrease of electrical energy at the generator.
Im zweiten Teil des Aggregats wird die durch den Generator produzierte elektrische Energie für den Betrieb eines Elektrolysers benutzt, um Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff aufzuspalten.In the second part of the unit, the electrical energy produced by the generator is used to operate an electrolyser to split water into hydrogen and oxygen.
Das dazu benötigte Wasser muss keinerlei Qualitätsvoraussetzungen erfüllen, da es vor der Verwendung im Elektrolyser über einen eingebauten Filter gereinigt wird und somit jede Art von Wasser verwendet werden kann.The water required for this purpose does not have to meet any quality requirements, as it is cleaned before use in the electrolyzer via a built-in filter and thus any type of water can be used.
Der durch die Elektrolyse aufgespaltene Wasserstoff und Sauerstoff wird jeweils durch Kühlaggregate, Kompressoren und Pumpen, welche mit einem Teil der vom Generator produzierten elektrischen Energie betrieben werden, für die Abfüllung in Tanks vorbereitet und eingefüllt.The hydrogen and oxygen split by the electrolysis are each prepared and filled for filling in tanks by refrigerators, compressors and pumps, which are operated with a part of the electrical energy produced by the generator.
Hier wird die dritte Möglichkeit der Energieentnahme in Form von chemischer und gleichzeitig speicherbarer Energie in Form von Wasserstoff ersichtlich.Here, the third possibility of energy extraction in the form of chemical and simultaneously storable energy in the form of hydrogen can be seen.
Die Menge an Wasserstoff die möglicherweise hier dem System entnommen wird, kann ebenfalls in der nicht im System benötigten äquivalenten Menge als Sauerstoff entnommen werden.The amount of hydrogen that may be taken out of the system here can also be taken as oxygen in the equivalent amount not needed in the system.
Der Wasserstoff und Sauerstoff wird von den Tanks aus zum Wasserstoffverbrennungsmotor geleitet um in diesem als Treibstoff zu dienen, wobei durch die Zufuhr vom Sauerstoff die Verbrennung des Wasserstoffs im Motor kontrollierter abläuft.The hydrogen and oxygen are led from the tanks to the hydrogen combustion engine to serve as fuel in this, whereby the supply of oxygen, the combustion of hydrogen in the engine runs more controlled.
Bei der Verbrennung des Wasserstoffs und der Zufuhr von Sauerstoff findet die normale chemische Reaktion statt, dass beide Elemente sich wieder zu Wasser verbinden, welches in Form von Wasserdampf das Abgas aus der Verbrennung darstellt.During the combustion of hydrogen and the supply of oxygen, the normal chemical reaction takes place, in which both elements recur connect to water, which in the form of water vapor represents the exhaust gas from the combustion.
Dieses Abgas, also der Wasserdampf wird aufgefangen, damit es nicht in die Umwelt gelangt und dort ungeklärte Auswirkungen zur Folge hat. Es entstehen keine weiteren Umweltbelastungen durch den Betrieb von Wasserstoffverbrennungsmotoren.This exhaust gas, so the water vapor is collected so that it does not enter the environment and there has unexplained effects. There is no further environmental impact due to the operation of hydrogen combustion engines.
Der Wasserdampf wird über ein Kühlaggregat abgekühlt, damit es im flüssigen Aggregatzustand wieder zurück in den Wassertank geleitet werden kann.The steam is cooled by a cooling unit so that it can be routed back to the water tank in the liquid state.
Durch die Rückleitung des Verbrennungsproduktes Wasserdampf erhöht sich die Autonomie des Aggregats bis zur Nachfüllung des Wassertanks.The return of the combustion product water vapor increases the autonomy of the unit until the water tank is refilled.
Zum Start des Aggregats ist also lediglich eine geringe Menge an Wasserstoff und Sauerstoff nötig, welche vorher in die Tanks gefüllt werden muss, sowie eine kleine Batterie, welche kontinuierlich über ein Ladegerät mit einem kleinen Teil des vom Generator produzierten Stroms aufgeladen wird, um den Zündfunken für die Verbrennung zu liefern. Allerdings muss gleichfalls gewährleistet sein, dass eine Mindestmenge an Wasser im Tank vorhanden ist.To start the unit so only a small amount of hydrogen and oxygen is needed, which must be previously filled in the tanks, and a small battery, which is continuously charged via a charger with a small part of the electricity produced by the generator to the spark to deliver for combustion. However, it must also be ensured that there is a minimum amount of water in the tank.
Zum fortlaufenden Betrieb des Aggregats wird also nur Wasser benötigt und Wasser stellt 70,7% der gesamten Erdoberfläche dar und ist somit ausreichend vorhanden.For continuous operation of the unit so only water is needed and water represents 70.7% of the total surface of the earth and is thus sufficiently available.
Somit ist das Problem der Abhängigkeit von fossilen und radioaktiven Rohstoffen, sowie der Abhängigkeit von den Launen der Natur durch die Nutzung von erneuerbaren Energien, gelöst und sichert die Zukunft der Weltenergiewirtschaft, da sich das Aggregat selbst mit Energie versorgt.Thus, the problem of dependence on fossil and radioactive raw materials, as well as the dependence on the vagaries of nature through the use of renewable energies, solved and secures the future of the global energy industry, since the unit itself provides energy.
Das Aggregat ist universell einsetzbar, durch die drei verschiedenen Energieabnahmepunkte, welche die Nutzung von mechanischer, elektrischer und chemischer Energie ermöglichen, je nachdem welche Form der Energie benötigt wird.The unit can be used universally thanks to the three different energy consumption points, which allow the use of mechanical, electrical and chemical energy, depending on the form of energy required.
Das Aggregat löst durch die Energieverstärkung somit auch die Aufgabe der kostengünstigen Herstellung von Wasserstoff.The unit thus solves the task of cost-effective production of hydrogen by the energy gain.
Das Aggregat kann über eine eingebaute Steuerung geregelt werden, was die Einflussnahme auf die zu produzierende Energiemenge ermöglicht.The unit can be controlled by a built-in control, which allows the influence on the amount of energy to be produced.
Ausführungsbeispielembodiment
Das Aggregat ist grundsätzlich universell einsetzbar kann allerdings auch für spezifische Anwendungen der Energieversorgung genutzt werden.The unit is basically universally applicable but can also be used for specific applications of energy supply.
So ist eine Verwendungsmöglichkeit der stationäre Einsatz. Denkbar und auch möglich sind komplette Kraftwerke die rein zur Stromerzeugung dienen. Wobei die Zusatzfunktion der Wasserstoffgewinnung möglich ist, wenn beispielsweise Nachts nicht die gesamte produzierte Energie benötigt wird. Sämtliche Nutzung von erneuerbaren Energiequellen kann effizienter und rentabler gemacht werden, durch die Nachschaltung eines solchen Aggregats. Autarke Stromversorgung von Häusern, Dörfern, Gemeinden, Städten in Gegenden ohne ausgebautes Stromversorgungsnetz sind ebenfalls möglich. Das einzige benötigte Gut ist Wasser.So is a possible use of stationary use. Conceivable and possible are complete power plants that serve purely for power generation. The additional function of hydrogen production is possible if, for example, not all the energy produced is needed at night. All use of renewable energy sources can be made more efficient and more profitable by downstreaming such an aggregate. Self-sufficient power supply of houses, villages, communities, cities in areas without a developed power supply network are also possible. The only good needed is water.
Eine weiter Verwendungsmöglichkeit ist der mobile Einsatz, welcher sich grob gegliedert über sämtliche Fahrzeuge zu Land, Wasser und in der Luft erstreckt, welche durch einen Motor angetrieben werden.Another possibility is the mobile use, which is roughly divided over all vehicles on land, water and in the air, which are driven by a motor.
Bei dieser Anwendungsmöglichkeit verfügt das Fahrzeug über eine Wasserstoffreserve, wie jedes normale Fahrzeug über eine Kraftstoffreserve verfügt, allerdings dient diese Reserve hier zum starten. Der für den weiteren Betrieb benötigte Wasserstoff wird während der Nutzung des Fahrzeugs hergestellt. Auch hier wird wieder nur Wasser benötigt, um den Betrieb aufrecht zu erhalten. Bei der Verbrennung von Wasserstoff entsteht wiederum Wasser, welches aufgefangen wird, um den Wasserverbrauch so gering wie möglich zu halten und somit auch die Reichweite der Fahrzeuge zu erhöhen.In this application, the vehicle has a hydrogen reserve, as any normal vehicle has a fuel reserve, but this reserve is here to start. The hydrogen needed for further operation is produced during use of the vehicle. Again, only water is needed to maintain the operation. The combustion of hydrogen in turn produces water, which is collected in order to keep water consumption as low as possible and thus to increase the range of the vehicles.
Vorteileadvantages
Die Zukunftsabsicherung der Weltenergiewirtschaft ist durch dieses Aggregat möglich, da durch den Bau von Kaskaden in der stationären Verwendungsmöglichkeit eine vielfache Energieverstärkung möglich ist und somit Rohstoffe geschont werden, keine Wetterabhängigkeit mehr, wie bei erneuerbaren Energien besteht und da lediglich das am meisten vorkommende Gut auf der Erde, also Wasser, für die Aufrechterhaltung des Betriebs benötigt wird.The safeguarding of the future of the world energy industry is possible by this aggregate, since the construction of cascades in the stationary use possibility multiple energy amplification is possible and thus raw materials are protected, no weather dependence more, as renewable energy and there only the most common good on the Earth, ie water, is needed for the maintenance of the business.
Die Umwelt wird in keinster Weise belastet, da bei der Verbrennung von Wasserstoff keine schädlichen Emissionen entstehen und selbst das bei der Verbrennung entstehende Wasser wieder aufgefangen wird.The environment is not burdened in any way, as the combustion of hydrogen produces no harmful emissions and even the water produced during combustion is recovered.
Wertvolle Trinkwasserreserven können geschont werden, da der Betrieb ebenfalls mit Schmutz- oder Salzwasser möglich ist.Valuable drinking water reserves can be spared, since operation is also possible with dirty or salt water.
Das Aggregat ermöglicht die kostengünstige Herstellung von Wasserstoff, also einem Kraftstoff, welcher gleichzeitig eine verlustfrei speicherbare Energie darstellt im Gegensatz zu Akkus.The unit allows the cost-effective production of hydrogen, so a fuel, which also represents a loss-storable energy in contrast to batteries.
Die Erhaltung des Landschaftsbildes wird wieder möglich, da weder Pipelines, Hochspannungsleitungen oder Windkrafträder länger benötigt werden. The conservation of the landscape is possible again, since no pipelines, power lines or wind turbines are needed longer.
Es ist keine langwierige Forschungs- und Entwicklungsarbeit nötig, da alle für den Aufbau benötigten Komponenten bereits existieren und getestet sind.No lengthy research and development work is necessary, as all the components required for the design already exist and have been tested.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Wasserstoffverbrennungsmotor als AntriebsmotorHydrogen combustion engine as a drive motor
- 22
- Getriebetransmission
- 33
- Generatorgenerator
- 44
- Elektrolyserelectrolyser
- 55
- Wasserfilterwater filters
- 66
- Wassertankwater tank
- 77
- Einheit mit Kühlaggregat, Kompressor und Pumpe für WasserstoffUnit with refrigeration unit, compressor and pump for hydrogen
- 88th
- Einheit mit Kühlaggregat, Kompressor und Pumpe für SauerstoffUnit with cooling unit, compressor and pump for oxygen
- 99
- Tank für WasserstoffTank for hydrogen
- 1010
- Tank für SauerstoffTank for oxygen
- 1111
- Kühlaggregat zur WasserdampfabkühlungCooling unit for water vapor cooling
- 1212
- Batteriebattery
- 1313
- Batterieladegerätbattery charger
- 1414
- Steuerungs- und Kontrolleinheit zur gesamten Systemüberwachung und Regelung der zu produzierenden EnergiemengeControl and monitoring unit for the entire system monitoring and regulation of the amount of energy to be produced
- *1*1
- möglicher Entnahmepunkt von mechanischer Energiepossible removal point of mechanical energy
- *2* 2
- möglicher Entnahmepunkt von elektrischer Energiepossible withdrawal point of electrical energy
- *3* 3
- möglicher Entnahmepunkt von chemischer, speicherbarer Energie in Form von Wasserstoff, wobei die nicht im System benötigte äquivalente Menge Sauerstoff ebenfalls entnommen werden kannpossible withdrawal point of chemical, storable energy in the form of hydrogen, whereby the not required in the system equivalent amount of oxygen can also be removed
- --
- umschließt die zum ersten Teil gehörenden Bauteile, in welchem die Energieverstärkung stattfindetencloses the components belonging to the first part, in which the energy amplification takes place
- a, b, c, d und ea, b, c, d and e
- stellen Teilabnahmen des produzierten Stroms darrepresent partial acceptance of the electricity produced
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- DE 102005048657 A1 [0002] DE 102005048657 A1 [0002]
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2012
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Effective date: 20130516 |
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