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Dokumentenidentifikation DE102005008243A1 24.08.2006
Titel Verfahren zur Entgasung von Deponien
Anmelder Universität Kassel, 34125 Kassel, DE
Erfinder Wiemer, Klaus, Dr., 34266 Niestetal, DE
DE-Anmeldedatum 22.02.2005
DE-Aktenzeichen 102005008243
Offenlegungstag 24.08.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 24.08.2006
IPC-Hauptklasse B09B 1/00(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE
IPC-Nebenklasse F03D 9/00(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   

Beschreibung[de]

Die Entgasung von Deponien gewinnt im Sinne des Klimaschutzes zunehmend an Bedeutung. Nach Schätzungen der OECD sind rund 18% der anthropogen verursachten klimawirksamen Treibhausgase auf die weltweit vorhandenen Deponien zurückzuführen.

Bei der anaeroben Zersetzung organischer Abfälle werden Methan und Kohlendioxyd im anteiligen Verhältnis von etwa 60 zu 40 freigesetzt. Unter Klimaschutzgesichtspunkten ist es hierbei von besonderer Bedeutung, dass die Klimawirksamkeit von Methan in etwa dem einundzwanzigfachen gegenüber Kohlendioxyd entspricht.

In den maßgebenden Industrieländern wird das Methan aus Deponien so weit als möglich energetisch genutzt. Der effektive wirtschaftlich interessante Nutzungszeitraum nach Abschluss der Deponie beträgt im Regelfall 15 bis 20 Jahre. Danach wird überwiegend Schwachgas gefördert, dessen wirtschaftliche Nutzung sich nicht mehr lohnt oder infolge des im Laufe der Zeit zurückgehenden Methangehaltes technisch nicht mehr möglich ist.

Die weitestgehende Nutzung des Methans aus Deponien stößt mit zurückgehenden Methananteil im Deponiegas technisch gesehen an ihre Grenzen. Somit entsteht nach Abschluss der Deponie die Situation, dass nach wie vor Deponiegas freigesetzt wird, dieses jedoch aus technischen Gründen nicht genutzt werden kann.

Zur Unterdrückung der Entstehung von Deponiegas liegen zahlreiche Untersuchungen vor. Da die methanbildenden Bakterien strikte Anaerobier sind, stört jegliches Eindringen von Sauerstoff in das Milieu nachhaltig die Methangasbildung. Dieser Effekt ist außerdem zu beobachten, wenn bei aktiven Betriebsdeponien zu hohe Mengen an methanhaltigem Deponiegas abgesaugt werden und hierdurch an verschiedenen Stellen der Deponie sauerstoffhaltige Außenluft nachströmt. Die Methanbildung kommt unter solchen Bedingungen unter Umständen vollständig zum Erliegen, was durchaus erhebliche Einnahmeausfälle durch entgangenen Energieverkauf nach sich ziehen kann.

Das Eindringen von sauerstoffhaltiger Luft ändert somit die Milieubedingungen innerhalb der Deponie in dem Sinn, dass die im Abfall enthaltene zersetzbare Biomasse an Stelle von der Umwandlung in Methan, Kohlendioxid und Wasser nur noch in Kohlendioxid und Wasser umgewandelt wird.

Aus Klimaschutzgesichtspunkten ist dieser Effekt bei Deponien, deren wirtschaftliche Deponiegasverwertung aufgegeben wurde, von besonderem Interesse.

Zur Unterdrückung der Entstehung methanhaltiger Deponiegase hat sich das so genannte Überpumpen von Gasbrunnen bewährt, bei dem sauerstoffhaltige Außenluft in den Deponiekörper gezogen wird. Diese grundsätzlich vorteilhafte Maßnahme hat allerdings den systembedingten Nachteil, dass hierfür auf Dauer die Verwendung fossil betriebener Pumpen erforderlich wird.

Zur Lösung der Problematik wird erfindungsgemäß ein völlig anderer Weg gewählt, bei dem das Deponiegas nicht über fossil betriebene Pumpen, sondern mit einem solar erzeugten Saugzug abgepumpt wird.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass dem Deponiekörper (1) ein solarthermisch betriebenes Pumpensystem (2/3) vorgeschaltet wird, welches in seinen wesentlichen Konstruktionsmerkmalen aus einem Wärmetauscher (2) und einem nach geschalteten Kamin (3) besteht.

Infolge der Sonneneinstrahlung erwärmt sich hierbei die Luft innerhalb des Wärmetauschers (2) dermaßen, dass bei der Ableitung dieser Luft über den Kamin (3) ein kräftiger Luftstrom entsteht der genutzt werden kann, ein deponieseitiges Gasbrunnensystem (4) über angeschlossene Rohrleitungssysteme (5) abzupumpen. Je nach Dimensionierung des solarthermisch betriebenen Pumpensystems (2/3) kann die Saugkraft des Gesamtsystems vorgegeben werden. Bedarfsweise wird die Dimensionierung so gewählt, dass an beliebiger Stelle des Systems (2/3), vorzugsweise jedoch in den Kamin (3), Turbinen zur Erzeugung von Solarstrom angeordnet werden, welcher in der Anlage selbst genutzt oder ausgekoppelt wird.

Zur Sicherstellung der ganztägigen. Zugwirkung des solarthermisch betriebenen Pumpensystems werden unterhalb oder innerhalb des Wärmetauschers (2) Wärmespeicherelemente (6) angeordnet, welche auch im Nachtbetrieb eine Temperaturdifferenz zwischen Wärmetauscher (2) und Kaminkopf (7) sicherstellen, so dass eine Zugwirkung des Gesamtsystems gewährleistet ist.


Anspruch[de]
  1. Verfahren zur Entgasung von Deponien dadurch gekennzeichnet, dass eine Deponie über Brunnensysteme unter Verwendung solarthermisch betriebener Pumpensysteme derart übersaugt wird, dass die in den Deponiekörper eintretende Außenluft den innerhalb der Deponie stattfindenden Methanbildungsprozess unterbricht.
  2. Verfahren gemäß Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das solarthermische Pumpensystem (2/3) außerhalb des Deponiekörpers (1) oder auf diesem selbst errichtet wird.
  3. Verfahren nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenraum zwischen einer vorzugsweise dunkel gefärbten Deponieabdeckfolie und dem Deponiekörper als solarer Wärmetauscher genutzt wird.
  4. Verfahren nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die zur Abdeckung der Deponie zur Anwendung kommende Folie eine dichtende Funktion aufweist.
  5. Verfahren nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass inner- oder unterhalb des Wärmetauschers (2) Wärmespeicher (6) angeordnet werden, die sicherstellen, dass der Kaminzugeffekt auch bei verminderter oder ausbleibender Sonneneinstrahlung aufrechterhalten wird.
  6. Verfahren nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass an beliebiger Stelle des Saug- oder Drucksystems, vorzugsweise jedoch auf der Druckseite im Kamin Turbinen bzw. windgetriebene Stromerzeuger zur Erzeugung elektrischer Energie angeordnet werden.
Es folgt ein Blatt Zeichnungen






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