DE20320020U1 - Anlage zur Herstellung von Diesel und Zement - Google Patents
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Abstract
Anlage zur Herstellung von Diesel und Zement, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage zur Herstellung von Diesel und Zement aus einem Kernkraftwerk, einer Wasserelektrolysefabrik, einem Zementwerk, einem Reversen-Wassergas-Gleichgewichts-Reaktor und einem Fischer-Tropsch-Reaktor besteht.
Description
- Die Erfindung betrifft eine Anlage zur Herstellung von Diesel und Zement. Der Diesel ist ein schwefelfreies und aromatenfreies Produkt mit hoher Zündwilligkeit und der Zement ist üblicher Portlandzement.
- In der
DE-OS 101 56 975 A1 wird ein Verfahren zur Herstellung von Kohlenwasserstoffen aus dem Kohlendioxid der Erdatmosphäre und Wasser beschrieben. Dazu wird mit Kernenergie Strom erzeugt, mit dem Strom Wasser elektrolytisch zerlegt, der erzeugte Wasserstoff mit Kohlendioxid zu Kohlenmonoxid und das Kohlenmonoxid mit weiterem Wasserstoff zu Kohlenwasserstoffen umgesetzt. - Das Verfahren hat den prinzipiellen Vorteil, dass es kohlendioxidbedingte Klimaänderungen verhindert und nicht auf fossile Energieträger wie Kohle, Erdöl oder Erdgas zurückgreift.
- Die Umwandlung der Kernenergie weiter in chemische Energie statt nur in Elektroenergie hat außerdem die Vorteile, dass:
-
- –die Energie leichter speicherbar wird
- –die Energie universeller (z.B. für Landwirtschaft und Verkehr) einsetzbar wird
- –die geographische Lage des Kernkraftwerkes freier wählbar wird und
- –die Größe und damit die Wirtschaftlichkeit des Kernkraftwerke freier wählbar wird
- Es hat sich aber gezeigt, dass die Gewinnung des Kohlendioxides aus der Erdatmosphäre zu aufwendig ist.
- So wie bei Wind, Sonne und Erdwärme die Energiedichte für eine unsubventionierte Nutzung zu gering ist, so ist die Stoffdichte von Kohlendioxid in Luft für eine wirtschaftliche Gewinnung von Kohlendioxid aus Luft zu gering.
- Erfindungsgemäß wird deshalb die Kohlenwasserstoffproduktion mit einem Prozess der große Mengen Kohlendioxid liefert gekoppelt.
- Dieser Prozess ist die Zementproduktion. Pro Tonne Zement werden je nach Anlage mindestens 0,6 Tonnen Kohlendioxid freigesetzt und bisher als klimaschädigendes Gas in die Erdatmosphäre entlassen.
- Dass als Kohlenwasserstoff gerade Diesel produziert und als kohlendioxidliefender Prozess gerade die Zementproduktion gewählt wurde, hat folgende Gründe:
- Diesel und Zement sind weltweit begehrte Produkte mit einer stabilen Nachfrage. Die jährliche Weltdieselproduktion (Diesel und Heizöl) beträgt gegenwärtig ca. 1,5 Mrd. Tonnen und die jährliche Weltzementproduktion ca. 1,7 Mrd. Tonnen.
- Diesel ist von alten flüssigen und gasförmigen Energieträgern der Gesuchteste überhaupt. Er ist Wasserstoff, Erdgas, Methanol, Benzin und Kerosin aus folgenden Gründen überlegen:
-
- –Die Weltlandwirtschaft und damit die Welternährung beruht in erster Linie auf mit Dieselkraftstoff betriebenen Maschinen
- –Die Weltnotversorgung wie Krankenauto und Feuerwehr beruht in erster Linie auf Dieselfahrzeugen
- –Der Weltgüterverkehr, und damit die Weltnahrungsmittelverteilung, beruht in erster Linie auf Dieselkraftstoff (LKW, Schiff, Bahn)
- –Der Weltpersonenverkehr (Bus, Bahn, Fähren) beruht in erster Linie auf Diesel
- –Die Weltbauwirtschaft beruht in erster Linie auf dieselbetriebenen Maschinen
- –Dieselkraftstoff besitzt fast keinen Verdunstungsverlust und ist dadurch praktisch unbegrenzt ohne Aufwand lagerbar
- –Dieselkraftstoff ist identisch mit Heizöl und kann deshalb auch zum Heizen in bestehenden Anlagen verwendet werden
- –Durch den hohen Flammpunkt von Dieselkraftstoff besteht kaum Explosionsgefahr (z.B. durch elektrostatische Aufladung) und nur die geringste Brandgefahr von allen brennbaren Flüssigkeiten und Gasen
- –Dieselkraftstoff besitzt einen hohen Energieinhalt pro Volumen und Masse
- –Dieselmotoren besitzen einen hohen Wirkungsgrad
- –Dieselmotoren sind robust und langlebig
- –Im Falle eines Transportunglückes (LKW, Bahn, Schiff) ist bei synthetischem Diesel mit den geringsten Schäden zu rechnen, denn es gibt keine dauerhafte Verseuchung, da synthetischer Diesel einerseits ganz langsam verdunstet und andererseits durch die Aromatenfreiheit sehr gut biologisch abgebaut wird
- –Es existiert eine bewährte und hochentwickelte Infrastruktur für Transport, Lagerung, Verteilung und Lagerung beim Endverbraucher (ca. 100 Jahre Weltentwicklung)
- –Es existiert eine bewährte und hochentwickelte Dieselmotorentechnik (ca. 100 Jahre Weltentwicklung) und Heizanlagentechnik (ca. 50 Jahre Weltentwicklung)
- Die Gründe für die Wahl der Zementproduktion und nicht der Brandkalkproduktion, der Kohle-, Erdöl- oder Erdgasverbrennung als kohlendioxidliefenden Prozess sind folgende:
-
- –Der Markt und die Verwendungsmöglichkeit für Zement ist viel größer als der Markt und die Verwendungsmöglichkeit für Brandkalk
- –Kalksteinvorkommen sind viel weiter verbreitet und leichter abbaubar als Kohle-, Erdöl- oder Erdgasvorkommen
- –Kohlendioxid in großen Mengen über weite Strecken zu transportieren ist unwirtschaftlich, denn man transportiert vor allem nutzlosen Sauerstoff (Für nur 14 Tonnen Diesel müssen 44 Tonnen Kohlendioxid transportiert werden)
- –Da das Zementklinkerbrennen mit einem Teil des durch Elektrolyse erzeugten Sauerstoffes statt mit Luft erfolgen kann, wird das anfallende Kohlendioxid stickstofffrei, was Synthese- sowie energetische Vorteile hat
- –Die Zementproduktion bietet die Möglichkeit, Nebenprodukte wie gebrauchten Fischer-Tropsch-Katalysator (kohlenwasserstoffhaltiges Eisenoxid), gebrauchten Reversen-Wassergas-Gleichgewichts-Katalysator (Aluminiumoxid) und höhere und niedriger siedende Abfallkohlenwasserstoffe der Fischer-Tropsch-Synthese stofflich und energetisch zu verwerten.
- Erfindungsgemäß besteht die Anlage zur Herstellung von Diesel und Zement aus folgenden Teilanlagen mit folgenden Funktionen:
- Teilanlage 1
- Ein Stand-der-Technik-Kernkraftwerk (z.B. analog KKW Isar 2) erzeugt Strom.
- Teilanlage 2
- Mit dem Strom von Teilanlage 1 wird mit Stand-der-Technik-Wasserelektrolyseanlagen (z.B. von Norsk Hydro Electrolysers AS) Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff zerlegt:
- Teilanlage 3
- Ein Stand-der-Technik-Zementwerk erzeugt Zement und Kohlendioxid:
- Teilanlage 4
- Ein Reverse-Wassergas-Gleichgewichts-Reaktor wandelt das Kohlendioxid von Teilanlage 3 mit dem Wasserstoff von Teilanlage 2 in Kohlenmonoxid um:
- Ein geeigneter Katalysator wurde kürzlich zur Ausbeuteerhöhung für die Methanolsynthese nach dem CAMERE-Verfahren entwickelt.
- (Oh-Shim Joo and Kwang-Deog Jung in Bull. Korean Chem. Soc. 2003, Vol. 24, No 1, 86–90)
- Teilanlage 5
- Ein Stand-der-Technik-Fischer-Tropsch-Reaktor setzt das Kohlenmonoxid von Teilanlage 4 mit Wasserstoff von Teilanlage 2 zu synthetischem Diesel um:
- Geeignete Reaktoren sind von Firmen wie Syntroleum Corporation, ANGTL Company, Rentech Inc., Ivanhoe Energy, Shell oder Sasol Synthetic Fuels verfügbar, da dieser Prozess ein Teilprozess des GTL(gas to liquid)-Verfahrens ist.
- Bei der Verbrennung von 1 kg Diesel zu Kohlendioxid und Wasser wird eine Energie von 42 MJ frei. Das bedeutet, dass man zum Aufbau von 1 kg Diesel aus Kohlendioxid und Wasser auch 42 MJ benötigt. Da 1 kWh auch 3,6 MJ sind, benötigt man zum Aufbau von 1 kg Diesel aus Kohlendioxid und Wasser 11,7 kWh. Bei Kernkraftstromherstellungskosten von 2 Eurocent pro kWh errechnen sich Dieselherstellungskosten von 23,4 Eurocent pro kg Diesel.
- Da ein 1400-MW-Kernkraftwerk (wie Isar 2) jährlich 12,2 Mrd. kWh liefert, könnte man theoretisch mit einer solchen Anlage jährlich 1,04 Mio. Tonnen Diesel und 5,6 Mio. Tonnen Zement herstellen. Da der Wirkungsgrad der Wasserelektrolyse aber nur bei ca. 70% liegt und die Zementproduktion auch ca. 4 GJ pro Tonne Zement benötigt, sind jährlich ca. 600 000 Tonnen Diesel und ca. 3 Mio. Tonnen Zement realistisch.
Claims (1)
- Anlage zur Herstellung von Diesel und Zement, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage zur Herstellung von Diesel und Zement aus einem Kernkraftwerk, einer Wasserelektrolysefabrik, einem Zementwerk, einem Reversen-Wassergas-Gleichgewichts-Reaktor und einem Fischer-Tropsch-Reaktor besteht.
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