用于儲存多余能量的方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及利用含有C0和/或c〇2的的氣體的方法，其包括W下方法步驟：
[0002] A)提供含有C0和/或C〇2的氣體的氣體流，
[0003] B)將所述氣體流的至少一部分轉化為電能，
[0004] C)W生物技術發酵工藝將所述氣體流的至少一部分轉化為至少一種有機物，且任 選地
[0005] D)重復方法步驟B)和C)。
【背景技術】
[0006] 產電電廠在低需求時間段產生多余電力。運必須W另外形式被適當地存儲起來。 例如，建造抽水蓄能電站水庫(pumped storage reservoirs)來儲存多余的電力。抽水蓄能 設施具有大的存儲容量但也有很大的空間和面積需求且對生態系統和景觀具有不小的沖 擊。另一方法是在大型電池中存儲電能，特別是裡離子電池。然而，此技術需要在額外的電 池上的非常高的投資，運一項的消耗會抵消使用廉價多余電力的優勢。其他替代方式是將 電能轉化為氨，然后氨W化學方法將C〇2轉化為甲燒。然后該氣體作為能量儲存。同樣在運 種情況下，在化學轉化中必須花費相當大的投資。另外，甲燒具有低能量密度且不容易運 輸，因為其作為氣體存在并需要管道或昂貴的液化。較高的密度可通過化學轉化為液態而 獲得。然而，運些工藝最終得到相對較低價值的物質混合物或甲醇，甲醇由于其高氧含量也 不適于作為能量介質。
[0007] 對于基于燃料的電廠，除了將燃料轉化為電力的可能性外，還存在在發電前轉移 燃料的能量W及使用運種能量發熱并隨后加熱的選擇。
[000引運種方法已沿用至今，特別是在燃料連續供給且供給不受限的地方，例如，從工業 制造工廠例如鋼廠的廢氣流中提取能量的電廠。
[0009] 該工藝的缺點是由于缺乏保溫，作為能量介質的熱量會而受到嚴重損失，并因此 需要立即使用。熱能同樣可運輸性差，從而使得熱用戶必須直接位于發電廠附近。
[0010] 本發明的目的是為基于燃料的電廠創造儲存多余能量的可能性。
【發明內容】
[0011] 出人意料地發現下文中描述的方法能夠解決本發明提出的問題。
[0012] 因此，本發明設及一種利用含有C0和/或C〇2的的氣體的方法，其包括W下方法步 驟：
[OOU] A)提供含有C0和/或C〇2的氣體的氣體流，
[0014] B)將所述氣體流的至少一部分轉化為電能，
[0015] C)W生物技術發酵工藝將所述氣體流的至少一部分轉化為至少一種有機物，且任 選地
[0016] D)重復方法步驟B)和C)。
[0017] 本發明的一個優點是多余能量的能量儲存發生在轉化為電能之前，因此減少了一 個轉化步驟并因此獲得更高的效率。
[0018] 本發明的進一步優點是多余能量的能量儲存可根據需要暫停，并因此可W隨時間 間斷地進行。
[0019] 本發明的另一優點是多余能量的能量儲存不需要任何明顯的起動時間，因此大量 的多余能量可在其發生之后立即使用。
[0020] 本發明的進一步優點是多余能量的能量儲存具有低空間和面積需求。
[0021] 本發明的還有另一優點是多余能量的能量儲存具有高能量密度并因此極大地方 便了能量的運輸。
[0022] 本發明的進一步優點是由于該發酵無需滅菌技術，可W相對較低的投資進行能量 儲存。
[0023] 本發明的還有另一優點是多余能量的能量儲存為液態形式，因此易于運輸。
[0024] 本發明的進一步優點是能量儲存在尺寸方面可自由擴展(scalable)。
[0025] 本發明的還有另一優點是能量儲存可處理高度波動的能量流，并因此是理想的緩 沖器。
[0026] 根據本發明的優選方法的特征在于在進行方法步驟C)時進行方法步驟B)。
[0027] 運意味著含有C0和/或C〇2的氣體的氣體流的一部分用于發電，同時另一部分用于 生產有機物。
[0028] 各個氣體流的尺寸可連續變化和調整，優選調整至多余能量的量需要的程度。
[0029] 在極端情況下，即使是臨時的，全部的氣體流可用于生產有機物，運對應于根據本 發明的優選方法，該方法的特征在于在進行方法步驟C)時不進行方法步驟B)。
[0030] 另一方面，即使在高電力需求的情況下，全部的氣體流可用于轉化為電能，運對應 于根據本發明的優選方法，該方法的特征在于在進行方法步驟B)時不進行方法步驟C)。
[0031] 可在根據本發明的方法中重復方法步驟B)和C)，優選重復多次，運對應于根據本 發明的優選方法，該方法的特征在于進行方法步驟D)。
[0032] 根據本發明，有利地，含有C0和/或C〇2的氣體包含還原劑，優選為氨氣。
[0033] 運具有W下技術效果：已經引入所需的氧化還原當量用于方法步驟C)中的生物技 術工藝。
[0034] 含有C0和/或C〇2的氣體優選選自：合成氣體、焦爐煤氣、來自高爐的高爐煤氣、來 自固體燃料或廢棄物的燃燒的煙氣、來自石油裂化器的氣體W及在含纖維材料或煤炭的氣 化過程中釋放的揮發性物質。
[0035] 特別好地適用于生物技術轉化并因此根據本發明優選使用的是來自煉鋼中高爐 的高爐煤氣。
[0036] 運具有W下技術效果:方法步驟C)可W高產量運行，因為該氣體流具有C0、O)2和 氨氣的理想比率。
[0037] 在根據本發明方法的優選可選實施方案中，方法步驟A)的特征在于所述方法包括 使用來自燃煤電廠或燃氣電廠的不完全燃燒的燃料。
[0038] 為此，常規電廠必須W運樣的方式轉化，即W可控方式將燃料燃燒至它們的燃燒 程度，且在多余電力生產的情況下，燃料不會充分燃燒為C〇2而是部分地轉化為隨后用于方 法步驟c)的合成氣體。
[0039] 在根據本發明的優選方法中，方法步驟B)包括通過燃氣輪機和/或蒸汽輪機工藝 發電。
[0040] 根據本發明的優選方法的特征在于方法步驟C)中的有機物選自包含至少3個，特 別是至少4個碳原子，優選3-26個，特別是4-20個碳原子的有機物，其尤其在25°C和Ibar壓 力下為液態。
[0041] 運具有W下技術效果:有機物中的能量密度高，因此更多的多余能量為易于輸送 的形式。
[0042] 方法步驟C)中的有機物特別優選選自1-下醇、異下醇、下二醇、2-丙醇、丙酬、1-丙 締、下締、異下酸、2-徑基異下酸、2-徑基異下酸甲醋，直鏈及支鏈的鏈燒酸，所述鏈燒酸可 任選地包含至少一個雙鍵，W及其衍生物，例如下酸、己酸及其醋類，W及相應的燒醇。 [00創術語"鏈燒酸的衍生物'可理解為特別表示鏈燒酸、醒和醇、鏈燒醋、Ω-徑基化鏈 燒酸、Ω -胺化鏈燒酸、鏈燒酸酷胺及二酸和二胺的還原形式。
[0044] 根據本發明的優選方法的特征在于在方法步驟C)中使用產乙酸菌。
[0045] 產乙酸菌的使用具有W下技術效果:用于方法步驟C)的氣體流可暫時減少至最小 值且甚至可完全中斷。運種細菌實際上習慣于在最不利的條件下存活，可在發酵槽內存留 很長時間而無需特別的照料和營養。另外，產乙酸菌的使用可導致W下技術效果:形成的多 余能量可立即使用，因為一旦恢復氣體流，該細菌可立即重啟它們的新陳代謝并將氣體轉 化為有機物。
[0046] 術語"產乙酸菌"理解為表示一種能夠進行Wood-Ljungdahl代謝途徑且因此可將 C0和C〇2和氨氣轉化為乙酸鹽的細菌。
[0047] 術語"產乙酸菌"還包括那些初始為野生型、沒有Wood-Uungdahl代謝途徑而僅由 于基因修飾而有此代謝途徑的細菌。運樣的細菌例如可為大腸桿菌細胞。
[0048] 由于基因修飾，方法步驟C)中使用的產乙酸菌與它們的野生型相比優選具有增加 的Wood-Ljungdahl代謝途徑酶的酶活性。在此情況下，優選的Wood-Uungdahl代謝途徑酶 選自C0脫氨酶和乙酷輔酶A合成酶。轉化C〇2和/或C0的乙酸菌，W及方法步驟C)中使用中的 合適方法和方法條件已經公知很長時間。運樣的工藝描述于例如W09800558、 W02000014052、W02010115054，
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