Die Erfindung betrifft eine Energiewandlungseinrichtung zur Umwandlung elektrischer Energie in chemische Energie, ein Stromnetz mit einer solchen Energiewandlungseinrichtung, und ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Energie wandlungseinrichtung.

Durch den zunehmenden Anteil an regenerativen Energiequellen in Stromnetzen wächst der Bedarf an positiver sowie negativer Regelenergie einerseits und Speicherungsmöglichkeiten für Energie andererseits. Als eine Möglichkeit, Energie bei im Stromnetz vorliegenden

Überschusskapazitäten zu speichern, bietet sich die Umwandlung elektrischer Energie in chemische Energie an, beispielsweise durch Erzeugung von Methan, welches gelagert oder in ein Erdgasverbundnetz eingespeist und zu einem späteren Zeitpunkt wiederum - insbesondere durch Verbrennung - in andere Energieformen umgesetzt werden kann. Weiterhin ist es bekannt, insbesondere positive Regelenergie durch Klein- oder Kleinstkraftwerke, die wenigstens eine Brennkraftmaschine aufweisen, bereitzustellen. Solche Brennkraftmaschinen können auch im Rahmen von Blockheizkraftwerken zur Erzeugung elektrischer Leistung und/oder Wärme genutzt werden. Problematisch hierbei sind die Schadstoffemissionen solcher

Brennkraftmaschinen, einerseits in Form des klimarelevanten Gases Kohlendioxid und zum anderen in Form toxischer Stickoxide. Weiterhin besteht Bedarf an einer stärker integrierten Nutzung der verschiedenen Konzepte, wobei bisher insbesondere zwischen bestehenden

Syntheseeinrichtungen zur Erzeugung chemischer Substanzen einerseits und zur Bereitstellung positiver Regelenergie genutzten Brennkraftmaschinen andererseits keine oder nur gering ausgeprägte Synergieeffekte möglich sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Energiewandlungseinrichtung, ein Stromnetz mit einer solchen Energiewandlungseinrichtung, und ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Energiewandlungseinrichtung zu schaffen, wobei die genannten Nachteile nicht auftreten. Die Aufgabe wird gelöst, indem die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche geschaffen werden. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Aufgabe wird insbesondere gelöst, indem eine Energiewandlungseinrichtung zur

Umwandlung elektrischer Energie in chemische Energie geschaffen wird, welche eine

Elektrolyseeinrichtung aufweist, die mit einem Stromnetz verbindbar ist. Die

Elektrolyseeinrichtung ist eingerichtet, um mittels aus dem Stromnetz entnommener elektrischer Leistung Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff zu spalten. Die Energiewandlungseinrichtung weist außerdem eine Brennstoffsyntheseeinrichtung auf, die mit der Elektrolyseeinrichtung strömungstechnisch so verbunden ist, dass der Brennstoffsyntheseeinrichtung in der

Elektrolyseeinrichtung erzeugter Wasserstoff als Edukt zuführbar ist, wobei die

Brennstoffsyntheseeinrichtung eingerichtet ist, um aus Wasserstoff und Kohlendioxid einen Brennstoff zu synthetisieren. Die Energiewandlungseinrichtung weist weiterhin eine

Brennkraftmaschine auf, die mit der Elektrolyseeinrichtung strömungstechnisch so verbunden ist, dass der Brennkraftmaschine in der Elektrolyseeinrichtung erzeugter Sauerstoff zuführbar ist, wobei die Brennkraftmaschine eingerichtet ist, um in einer Dauerbetriebsart mit dem in der Elektrolyseeinrichtung erzeugten Sauerstoff - insbesondere anstelle von Verbrennungsluft - als Verbrennungsgas betrieben zu werden. Es ergibt sich auf diese Weise ein enges

Zusammenwirken und eine Synergie zwischen der Brennkraftmaschine einerseits und der Elektrolyseeinrichtung andererseits, weil der in der Elektrolyseeinrichtung erzeugte und durch die Brennstoffsyntheseeinrichtung nicht benötigte Sauerstoff in der Brennkraftmaschine zur Durchführung einer Verbrennung und insbesondere als Reaktionspartner für einen Brennstoff, mit dem die Brennkraftmaschine betrieben wird, eingesetzt werden kann. Zugleich können Stickoxidemissionen der Brennkraftmaschine reduziert oder sogar ganz vermieden werden, wenn die Brennkraftmaschine mit einem mittels des in der Elektrolyseeinrichtung erzeugten

Sauerstoffs erhöhten Sauerstoffanteil, oder sogar mit reinem Sauerstoff aus der

Elektrolyseeinrichtung als Verbrennungsgas betrieben wird.

Besonders bevorzugt wird die Brennkraftmaschine in der Dauerbetriebsart abgetrennt von der in ihrer Umgebung vorliegenden Umgebungsluft betrieben. Insbesondere wird statt

Verbrennungsluft nur Sauerstoff, und insbesondere reiner, in der Elektrolyseeinrichtung erzeugter Sauerstoff, als alleiniges Verbrennungsgas genutzt. Insbesondere wird der

Brennkraftmaschine in der Dauerbetriebsart kein Stickstoff zugeführt. Insbesondere auf diese Weise können Stickoxidemissionen vermieden werden. Mit dem Begriff„Verbrennungsgas" wird dabei ein Gas oder Gasgemisch verstanden, welches einem Brennraum der Brennkraftmaschine zur Umsetzung eines Brennstoffs, insbesondere zur Verbrennung des Brennstoffs, zugeführt wird, wobei das Verbrennungsgas zumindest einen Reaktionspartner für den Brennstoff und gegebenenfalls weitere Gase aufweist.

Verbrennungsluft, insbesondere Umgebungsluft der Brennkraftmaschine, ist demnach ein spezielles Verbrennungsgas. Bei reinem Sauerstoff handelt es sich um ein Verbrennungsgas, welches ausschließlich den Reaktionspartner für den in dem Brennraum der Brennkraftmaschine zu verbrennenden Brennstoff, nämlich Sauerstoff, aufweist.

Die Brennkraftmaschine ist bevorzugt eingerichtet, um bei einem Verbrennungsgas-Brennstoff- Verhältnis, das auch als Lambdawert bezeichnet wird, von 1 betrieben zu werden. Das

Verbrennungsgas einerseits und der Brennstoff andererseits werden einem Brennraum der Brennkraftmaschine also bevorzugt in solchen Mengen zugeführt, dass der Brennstoff einerseits und der Sauerstoff andererseits in dem Brennraum in stöchiometrischen Anteilen für eine vollständige Umsetzung des Brennstoffs in Kohlendioxid und Wasser vorliegen. Bei

Verwendung von reinem Sauerstoff als Verbrennungsgas entstehen dann lediglich Kohlendioxid und Wasser als Produkte der Verbrennung in dem Brennraum, sodass auch das Abgas der Brennkraftmaschine lediglich Kohlendioxid und Wasser umfasst. Es ist aber auch ein Betrieb der Brennkraftmaschine mit anderen, nicht-stöchiometrischen Verbrennungsgas-Brennstoff- Verhältnissen möglich.

Unter einem Brennstoff wird ein Stoff oder ein Stoffgemisch verstanden, welches in dem

Brennraum der Brennkraftmaschine mit Sauerstoff umgesetzt, insbesondere verbrannt werden kann.

Die Brennstoffsyntheseeinrichtung ist insbesondere eingerichtet, um aus Wasserstoff und Kohlendioxid einen organischen Brennstoff zu synthetisieren. Dabei wird unter einem

organischen Brennstoff ein Stoff verstanden, der wenigstens eine Kohlenstoff aufweisende Verbindung aufweist, wobei die wenigstens eine Kohlenstoff aufweisende Verbindung insbesondere ein Molekül mit mindestens einer C-H-Bindung aufweist. Der organische

Brennstoff kann insbesondere ein Kohlenwasserstoff sein. Es ist aber möglich, dass der organische Brennstoff - bezogen auf ein Molekül desselben - neben Kohlenstoff und

Wasserstoff auch Sauerstoff aufweist. Es kann sich bei dem organischen Brennstoff also insbesondere auch um einen Alkohol, einen Ether, ein Ester, ein Aldehyd, ein Keton, eine organische Säure oder ein Gemisch davon handeln.

Besonders bevorzugt ist die Brennstoffsyntheseeinrichtung eingerichtet, um als Brennstoff Methan zu synthetisieren. Die Brennstoffsyntheseeinrichtung ist also besonders bevorzugt als Methansyntheseeinrichtung ausgebildet, die auch als Methanisierungseinrichtung oder

Methanisierer bezeichnet wird.

Der in der Brennstoffsyntheseeinrichtung gebildete Brennstoff kann insbesondere in einer Brennstoff-Speichereinrichtung gespeichert und/oder in ein Brennstoff-Netzwerk, insbesondere ein Brennstoff- Verbundnetz, eingespeist werden. Insbesondere kann durch die

Brennstoffsyntheseeinrichtung erzeugtes Methan in ein Erdgas-Verbundnetz eingespeist werden. Es ist aber auch möglich, dass das Methan komprimiert und gespeichert wird, insbesondere als komprimiertes Erdgas (Compressed Natural Gas - CNG), oder dass es verflüssigt und gespeichert wird, insbesondere als verflüssigtes Erdgas (Liquefied Natural Gas - LNG). Es ist auch möglich, dass das in der Brennstoffsyntheseeinrichtung gebildete Methan - entweder noch in der Brennstoffsyntheseeinrichtung oder aber in wenigstens einem dieser nachgeschalteten Prozessschritt, in eine andere chemische Substanz, insbesondere zu Methanol oder

Polyoxymethylendimethylether (OME) umgewandelt wird.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Brennkraftmaschine mit der Brennstoffsyntheseeinrichtung strömungstechnisch so verbunden ist, dass der

Brennstoffsyntheseeinrichtung in der Brennkraftmaschine gebildetes Kohlendioxid als Edukt zuführbar ist. Auf diese Weise wirkt die Brennkraftmaschine noch stärker mit den anderen Komponenten der Energiewandlungseinrichtung zusammen, nämlich nicht nur mit der

Elektrolyseeinrichtung, sondern auch mit der Brennstoffsyntheseeinrichtung, wobei sich in besonderer Weise Synergieeffekte ergeben. Insbesondere kann das in der Brennkraftmaschine gebildete Kohlendioxid - vorzugsweise vollständig - in der Brennstoffsyntheseeinrichtung genutzt und zu dem Brennstoff umgesetzt werden, sodass die Brennkraftmaschine letztlich vollständig frei von Schadstoffemissionen betrieben werden kann. Dabei scheiden Stickoxide als Schadstoffemissionen bei Verwendung reinen Sauerstoffs aus der Elektrolyseeinrichtung als Verbrennungsgas aus, wobei das durch die Brennkraftmaschine gebildete, klimarelevante Kohlendioxid nicht in die Umgebung entlassen, sondern vielmehr der

Brennstoffsyntheseeinrichtung als Edukt zugeführt und dort zu dem Brennstoff umgesetzt wird. Der stickstofffreie Betrieb der Brennkraftmaschine ermöglicht zudem eine besonders einfache Abtrennung des Kohlendioxids aus dem Abgas der Brennkraftmaschine.

Der Brennstoffsyntheseeinrichtung ist vorzugsweise auch Kohlendioxid aus anderen Quellen zuführbar, insbesondere weil die Brennkraftmaschine gegebenenfalls nicht häufig genug oder nicht langfristig genug betrieben wird, um eine hinreichende Stoffmenge an Kohlendioxid zum Betrieb der Brennstoffsyntheseeinrichtung bereitzustellen. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn regelmäßig Überkapazitäten an Energie aus dem Stromnetz bezogen und zum Betrieb der Elektrolyseeinrichtung eingesetzt werden - wobei diese negative Regelenergie bereitstellt -, wobei die Brennkraftmaschine nur temporär und im Vergleich zu der Elektrolyseeinrichtung eher kurzzeitig zur Bereitstellung von positiver Regelenergie und/oder Wärme - insbesondere für die Brennstoffsyntheseeinrichtung - betrieben wird.

Die Brennkraftmaschine weist vorzugsweise eine Abscheideeinrichtung zur Abscheidung von - insbesondere reinem - Kohlendioxid aus dem Abgas der Brennkraftmaschine auf. Die

Abscheideeinrichtung ist insbesondere eingerichtet, um von dem Abgas umfasstes Wasser von dem ebenfalls von dem Abgas umfassten Kohlendioxid zu trennen, sodass der

Brennstoffsyntheseeinrichtung insbesondere wasserfreies, mithin trockenes, vorzugsweise reines Kohlendioxid zugeführt werden kann.

Die Brennkraftmaschine ist bevorzugt mit der Elektrolyseeinrichtung strömungstechnisch so verbunden, dass der Elektrolyseeinrichtung in der Brennkraftmaschine gebildetes Wasser als Edukt zuführbar ist. Auf diese Weise wird das Zusammenwirken der Brennkraftmaschine mit den weiteren Komponenten der Energiewandlungseinrichtung zusätzlich verbessert, und es ergeben sich weitere Synergieeffekte. Insbesondere das in der Abscheideeinrichtung

abgeschiedene Wasser kann der Elektrolyseeinrichtung als Edukt zugeführt werden. Auf diese Weise können die von der Brennkraftmaschine gebildeten und von deren Abgas umfassten Stoffe, nämlich Kohlendioxid und Wasser, vollständig in der Energiewandlungseinrichtung genutzt werden.

Vorzugsweise ist die Brennstoffsyntheseeinrichtung mit der Elektrolyseeinrichtung

strömungstechnisch verbunden, sodass der Elektrolyseeinrichtung in der

Brennstoffsyntheseeinrichtung gebildetes Wasser als Edukt zuführbar ist. Bevorzugt entsteht nämlich auch bei der Synthese des Brennstoffs aus Wasserstoff und Kohlendioxid Wasser als Nebenprodukt. Dieses kann dann in vorteilhafter Weise wiederum in der Elektrolyseeinrichtung genutzt und zu Wasserstoff und Sauerstoff gespalten werden.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Brennkraftmaschine eingerichtet ist, um zumindest in der Dauerbetriebsart mit dem in der

Brennstoffsyntheseeinrichtung synthetisierten Brennstoff betrieben zu werden. Hierdurch ergibt sich ein weiteres Zusammenwirken der Brennkraftmaschine mit den anderen Komponenten der Energiewandlungseinrichtung, und die Synergieeffekte werden weiter erhöht. Insbesondere dann, wenn die Brennkraftmaschine im Vergleich zu der Elektrolyseeinrichtung und der Brennstoffsyntheseeinrichtung nur temporär und kurzzeitig betrieben wird, bedarf es keiner zusätzlichen Brennstoffzufuhr für die Brennkraftmaschine, vielmehr kann diese vollständig mit dem in der Brennstoffsyntheseeinrichtung erzeugten Brennstoff betrieben werden.

Besonders bevorzugt ist die Brennkraftmaschine als Gasmotor ausgebildet und insbesondere eingerichtet, um mit Methan, insbesondere mit in der als Methansyntheseeinrichtung

ausgebildeten Brennstoffsyntheseeinrichtung erzeugtem Methan, als Brennstoff betrieben zu werden.

Die Brennkraftmaschine ist mit der Brennstoffsyntheseeinrichtung strömungstechnisch so verbunden, dass in der Brennstoffsyntheseeinrichtung synthetisierter Brennstoff der

Brennkraftmaschine als Brennstoff für die Verbrennung in wenigstens einem Brennraum der Brennkraftmaschine zuführbar ist.

Alternativ oder zusätzlich ist die Brennkraftmaschine mit der Elektrolyseeinrichtung

strömungstechnisch so verbunden, dass der Brennkraftmaschine in der Elektrolyseeinrichtung erzeugter Wasserstoff zur Verbrennung in dem wenigstens einen Brennraum der

Brennkraftmaschine zuführbar ist. Dabei kann der Wasserstoff als alleiniger Brennstoff, oder aber - in besonders bevorzugter Weise - zusätzlich zu einem weiteren Brennstoff, insbesondere zusätzlich zu dem in der Brennstoffsyntheseeinrichtung synthetisierten Brennstoff, der

Verbrennung in dem Brennraum der Brennkraftmaschine zugeführt werden und so den Betrieb der Brennkraftmaschine unterstützen.

Vorzugsweise weist die Energiewandlungseinrichtung wenigstens eine Speichereinrichtung für zumindest einen in der Energiewandlungseinrichtung erzeugten oder umgesetzten Stoff auf. Eine solche Speichereinrichtung ist vorzugsweise in oder entlang einer strömungstechnischen Verbindung zwischen verschiedenen Komponenten der Energiewandlungseinrichtung vorgesehen, und/oder eine solche Speichereinrichtung ist im Bereich einer Schnittstelle zwischen einer Umgebung der Energiewandlungseinrichtung und der Energiewandlungseinrichtung vorgesehen. Eine solche Speichereinrichtung trägt insbesondere dazu bei, dass die verschiedenen Komponenten der Energiewandlungseinrichtung zeitlich unabhängig voneinander betrieben werden können, weil ein momentan verbrauchter oder erzeugter Stoff nicht im selben Moment erzeugt oder verbraucht werden muss, sondern vielmehr zwischengespeichert werden kann. Besonders bevorzugt weist die Energiewandlungseinrichtung eine Sauerstoff- Speichereinrichtung auf, die eingerichtet ist zum Speichern, insbesondere zum

Zwischenspeichern, von in der Elektrolyseeinrichtung erzeugtem Sauerstoff. Diese Sauerstoff- Speichereinrichtung ist bevorzugt in oder entlang der strömungstechnischen Verbindung zwischen der Elektrolyseeinrichtung und der Brennkraftmaschine vorgesehen. Die

Brennkraftmaschine kann dann insbesondere auch mit in der Elektrolyseeinrichtung erzeugtem Sauerstoff betrieben werden, wenn die Elektrolyseeinrichtung nicht aktiv ist, wobei die

Brennkraftmaschine mit Sauerstoff aus der Sauerstoff-Speichereinrichtung versorgt werden kann. Alternativ oder zusätzlich weist die Energiewandlungseinrichtung bevorzugt eine Brennstoff- Speichereinrichtung auf, die eingerichtet ist, um den in der Brennstoffsyntheseeinrichtung synthetisierten Brennstoff zu speichern, insbesondere zwischenzuspeichern. Die Brennstoff- Speichereinrichtung ist bevorzugt als Gasspeicher ausgebildet. Die Brennkraftmaschine ist vorzugsweise mit der Brennstoff-Speichereinrichtung

strömungstechnisch so verbunden, dass der Brennkraftmaschine Brennstoff aus der Brennstoff- Speichereinrichtung zuführbar ist, um die Brennkraftmaschine zu betreiben. Die

Brennkraftmaschine kann somit auch dann mit dem Brennstoff aus der

Brennstoffsyntheseeinrichtung betrieben werden, wenn diese momentan nicht aktiv ist.

Alternativ oder zusätzlich zu einer Brennstoff-Speichereinrichtung ist es auch möglich, dass die Energiewandlungseinrichtung und insbesondere die Brennstoffsyntheseeinrichtung einerseits und/oder die Brennkraftmaschine andererseits mit einem Brennstoff-Netzwerk, insbesondere einem Brenngasnetz, besonders bevorzugt einem Erdgas-Verbundnetz, strömungstechnisch verbunden ist. In diesem Fall kann das Brennstoff-Netzwerk, insbesondere das Erdgas- Verbundnetz, als Speichereinrichtung, insbesondere als Zwischenspeicher, mit großer Kapazität verwendet werden.

Alternativ oder zusätzlich weist die Energiewandlungseinrichtung bevorzugt eine Kohlendioxid- Speichereinrichtung auf. Diese ist vorzugsweise in oder entlang der strömungstechnischen

Verbindung zwischen der Brennkraftmaschine einerseits und der Brennstoffsyntheseeinrichtung andererseits angeordnet. Die Kohlendioxid-Speichereinrichtung ist insbesondere eingerichtet, um in der Brennkraftmaschine erzeugtes Kohlendioxid zu speichern, insbesondere

zwischenzuspeichern. Auf diese Weise ist es möglich, der Brennstoffsyntheseeinrichtung auch dann in der Brennkraftmaschine gebildetes Kohlendioxid zuzuführen, wenn die

Brennkraftmaschine momentan nicht aktiv ist.

Alternativ oder zusätzlich weist die Energiewandlungseinrichtung bevorzugt eine Wasserstoff- Speichereinrichtung auf. Diese ist vorzugsweise in oder entlang der strömungstechnischen Verbindung zwischen der Elektrolyseeinrichtung einerseits und der

Brennstoffsyntheseeinrichtung andererseits und/oder in oder entlang der strömungstechnischen Verbindung zwischen der Elektrolyseeinrichtung einerseits und der Brennkraftmaschine andererseits angeordnet. Die Wasserstoff-Speichereinrichtung ist insbesondere eingerichtet, um in der Elektrolyseeinrichtung erzeugten Wasserstoff zu speichern, insbesondere

zwischenzuspeichern. Auf diese Weise ist es möglich, der Brennstoffsyntheseeinrichtung und/oder der Brennkraftmaschine auch dann in der Elektrolyseeinrichtung gebildeten

Wasserstoff zuzuführen, wenn die Elektrolyseeinrichtung momentan nicht aktiv ist.

Alternativ oder zusätzlich weist die Energiewandlungseinrichtung vorzugsweise eine Wasser- Speichereinrichtung auf, die eingerichtet ist, um in der Brennkraftmaschine und/oder in der Brennstoffsyntheseeinrichtung gebildetes Wasser zu speichern, insbesondere

zwischenzuspeichern.

Die Wasser-Speichereinrichtung ist vorzugsweise in oder entlang der strömungstechnischen Verbindung zwischen der Brennkraftmaschine und der Elektrolyseeinrichtung angeordnet. Auf diese Weise kann der Elektrolyseeinrichtung auch dann in der Brennkraftmaschine gebildetes Wasser zugeführt werden, wenn diese gerade nicht aktiv ist. Alternativ oder zusätzlich ist in oder entlang der strömungstechnischen Verbindung zwischen der Brennstoffsyntheseeinrichtung und der Elektrolyseeinrichtung vorzugsweise eine Wasser- Speichereinrichtung angeordnet. Dabei kann es sich um dieselbe Wasser-Speichereinrichtung handeln, die in oder entlang der strömungstechnischen Verbindung zwischen der

Brennkraftmaschine und der Elektrolyseeinrichtung angeordnet ist; es kann sich aber auch um eine separate, einzige oder zusätzliche Wasser-Speichereinrichtung handeln.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Brennkraftmaschine eine Abgasrückführ-Einrichtung aufweist, die eingerichtet ist, um in einer vorangegangenen

Verbrennung gebildetes, kohlendioxidhaltiges und wasserhaltiges Abgas für eine nachfolgende Verbrennung in einem Brennraum der Brennkraftmaschine zu halten oder in den Brennraum zurückzuführen. Dabei wird unter einer vorangegangenen Verbrennung ein

Verbrennungsereignis verstanden, welches der nachfolgenden Verbrennung zeitlich vorausgeht, wobei unter einer nachfolgenden Verbrennung ein Verbrennungsereignis verstanden wird, welches der vorangegangenen Verbrennung zeitlich nachfolgt. Die Abgasrückführ-Einrichtung kann in für sich genommen bekannter Weise als interne Abgasrückführung oder als externe Abgasrückführung ausgestaltet sein. Solche Möglichkeiten der Abgasrückführung sind für sich genommen bekannt, sodass hierauf nicht weiter im Detail eingegangen wird. Die hohe

Flammengeschwindigkeit, die sich bei der Verbrennung des Brennstoffs in dem Brennraum der Brennkraftmaschine mit insbesondere reinem Sauerstoff als Verbrennungsgas ergibt, kann durch die Rückführung von C0 ₂ -haltigem und wasserhaltigem Abgas in den Brennraum gemildert und insbesondere auf ein für den Betrieb der Brennkraftmaschine geeignetes Maß reduziert werden. Dabei sind insbesondere bei dem Einsatz reinen Sauerstoffs als Verbrennungsgas hohe

Abgasrückführraten notwendig, damit die Verbrennung in dem Brennraum mit einer für den Betrieb der Brennkraftmaschine geeigneten Flammengeschwindigkeit abläuft.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Brennkraftmaschine mit einer elektrischen Maschine antriebswirkverbunden ist, wobei die elektrische Maschine mit dem Stromnetz elektrisch verbindbar ist. Auf diese Weise kann die Brennkraftmaschine insbesondere genutzt werden, um positive Regelenergie für das Stromnetz bereitzustellen, wenn

beispielsweise ein Mangel an regenerativer Energie - insbesondere bei Flaute im Fall von Windstrom, und bei Nacht oder starker Bewölkung bei der Nutzung von Photovoltaik - auftritt. Besonders bevorzugt ist die Brennkraftmaschine als Blockheizkraftwerk ausgebildet oder Teil eines Blockheizkraftwerks. Dabei ist es möglich, dass die Brennkraftmaschine stromgeführt oder wärmegeführt betrieben wird. Insbesondere kann die Brennkraftmaschine auch verwendet werden, um Wärme für den Betrieb der Brennstoffsyntheseeinrichtung bereitzustellen.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Brennkraftmaschine eingerichtet ist, um in einer Startbetriebsart mit Umgebungsluft als Verbrennungsgas betrieben zu werden. Dies ist insbesondere zu Betriebsbeginn der Brennkraftmaschine sinnvoll, weil beim Starten oder Hochfahren derselben noch kein Abgas in ausreichender Menge für die

Abgasrückführung zur Verfügung steht, sodass die Flammengeschwindigkeit in dem Brennraum beim Betrieb der Brennkraftmaschine mit reinem oder aufkonzentriertem Sauerstoff als

Verbrennungsgas nicht in ausreichendem Maß gesenkt werden könnte. Die Brennkraftmaschine ist dann bevorzugt eingerichtet, um von der Startbetriebsart in die Dauerbetriebsart

umzuschalten, sobald eine ausreichende Abgasrückführung für den Betrieb mit reinem oder höher konzentriertem Sauerstoff als Verbrennungsgas zur Verfügung steht.

Besonders bevorzugt weist die Brennkraftmaschine eine erste Ventileinrichtung auf, über die ein Ladepfad der Brennkraftmaschine in einer ersten Funktionsstellung der ersten Ventileinrichtung gegenüber einer Umgebung der Brennkraftmaschine absperrbar ist, wobei dem Ladepfad in einer zweiten Funktionsstellung der ersten Ventileinrichtung Umgebungsluft aus der Umgebung der Brennkraftmaschine zuführbar ist.

Bevorzugt ist dem Ladepfad der Brennkraftmaschine in der ersten Funktionsstellung der ersten Ventileinrichtung Sauerstoff aus der Elektrolyseeinrichtung und in der zweiten Funktionsstellung der ersten Ventileinrichtung - zusätzlich oder alternativ - Umgebungsluft zuführbar.

Die erste Funktionsstellung der ersten Ventileinrichtung ist der Dauerbetriebsart zugeordnet, wobei die zweite Funktionsstellung der ersten Ventileinrichtung der Startbetriebsart zugeordnet ist. Zwischen der Dauerbetriebsart einerseits und der Startbetriebsart andererseits kann somit insbesondere durch Umschalten der ersten Ventileinrichtung zwischen der ersten

Funktionsstellung und der zweiten Funktionsstellung gewechselt werden. Insbesondere mittels der ersten Ventileinrichtung kann die Brennkraftmaschine in der Dauerbetriebsart von der Umgebungsluft abgetrennt werden, sodass sie ausschließlich mit dem in der

Elektrolyseeinrichtung erzeugten Sauerstoff als Verbrennungsgas betreibbar ist. Die erste Ventileinrichtung ist vorzugsweise in dem Ladepfad der Brennkraftmaschine angeordnet und eingerichtet, um in der ersten Funktionsstellung eine Fluidverbindung zwischen dem Ladepfad und der strömungstechnischen Verbindung der Brennkraftmaschine und der Elektrolyseeinrichtung herzustellen sowie eine Fluidverbindung zwischen dem Ladepfad und einem Ansaugpfad für Umgebungsluft zu sperren, wobei sie in der zweiten Funktionsstellung die Fluidverbindung zwischen dem Ladepfad und dem Ansaugpfad für Umgebungsluft freigibt und stattdessen die Fluidverbindung zwischen dem Ladepfad und der strömungstechnischen

Verbindung zu der Elektrolyseeinrichtung sperrt.

Es ist aber auch möglich, dass die erste Ventileinrichtung unabhängig von der

strömungstechnischen Verbindung zwischen der Elektrolyseeinrichtung und dem Ladepfad oder dem Brennraum der Brennkraftmaschine vorgesehen und lediglich eingerichtet ist, um die Fluidverbindung des Ladepfads mit der Umgebung der Brennkraftmaschine bedarfsgerecht freizugeben oder zu sperren. In diesem Fall kann in der zweiten Funktionsstellung der ersten Ventileinrichtung neben Umgebungsluft dem Brennraum auch Sauerstoff aus der

Elektrolyseeinrichtung zugeführt werden, sodass die Verbrennung in dem Brennraum nicht mit reinem Sauerstoff, sondern vielmehr mit mit Sauerstoff angereicherter Umgebungsluft, mithin mit im Vergleich zur Umgebungsluft höher konzentriertem Sauerstoff, durchgeführt wird.

Die erste Ventileinrichtung ist jedenfalls bevorzugt so ausgestaltet, dass die strömungstechnische Verbindung des Ladepfads mit der Umgebung der Brennkraftmaschine in der ersten

Funktionsstellung der ersten Ventileinrichtung, die der Dauerbetriebsart der Brennkraftmaschine entspricht, gesperrt werden kann, sodass dem Brennraum reiner Sauerstoff aus der

Elektrolyseeinrichtung zuführbar ist.

Vorzugsweise weist die Brennkraftmaschine eine zweite Ventileinrichtung in einem Abgaspfad auf, durch welche in einer ersten Funktionsstellung der zweiten Ventileinrichtung eine

Fluidverbindung zwischen dem Abgaspfad und einer Umgebung der Brennkraftmaschine sperrbar ist, wobei in einer zweiten Funktionsstellung der zweiten Ventileinrichtung die

Fluidverbindung zwischen dem Abgaspfad und der Umgebung freigebbar ist. Auch in diesem Fall ist die erste Funktionsstellung der zweiten Ventileinrichtung der Dauerbetriebsart zugeordnet, wobei die zweite Funktionsstellung der zweiten Ventileinrichtung der

Startbetriebsart zugeordnet ist. In der Startbetriebsart entstehen aufgrund der Verwendung von Umgebungsluft als Verbrennungsgas beispielsweise auch Stickoxide, die in der

Brennstoffsyntheseeinrichtung nicht verwendet werden können, und die vielmehr in die

Umgebung entlassen werden. In der Dauerbetriebsart wird dagegen bevorzugt das gesamte Abgas der Brennkraftmaschine - unter Abtrennung von der Umgebung derselben - über die Abscheideeinrichtung einerseits der Brennstoffsyntheseeinrichtung - nämlich das Kohlendioxid - und andererseits der Elektrolyseeinrichtung - nämlich das Wasser - zugeführt.

Die Aufgabe wird auch gelöst, indem ein Stromnetz geschaffen wird, welches wenigstens eine regenerative Energiequelle, vorzugsweise eine Mehrzahl regenerativer Energiequellen, und wenigstens eine Energiewandlungseinrichtung nach einem der zuvor beschriebenen

Ausführungsbeispiele aufweist, wobei die wenigstens eine regenerative Energiequelle und die Energiewandlungseinrichtung über elektrische Leitungen des Stromnetzes elektrisch miteinander verbunden sind. Das Stromnetz ist dabei eingerichtet, um der Elektrolyseeinrichtung der Energiewandlungseinrichtung zumindest bevorzugt elektrische Leistung aus der regenerativen Energiequelle zuzuführen. Dabei kann der Elektrolyseeinrichtung insbesondere Überkapazität an elektrischer Energie aus dem Stromnetz zugeführt werden, sodass die Elektrolyseeinrichtung zur Bereitstellung negativer Regelenergie verwendet wird. Zugleich ist vorzugsweise eine mit der Brennkraftmaschine antriebswirkverbundene elektrische Maschine mit dem Stromnetz elektrisch verbunden, wobei die Brennkraftmaschine eingerichtet ist oder verwendet wird, um positive Regelenergie für das Stromnetz bereitzustellen. Alternativ kann die Brennkraftmaschine allerdings auch wärmegeführt betrieben werden.

Im Zusammenhang mit dem Stromnetz ergeben sich insbesondere die Vorteile, die bereits in Zusammenhang mit der Energiewandlungseinrichtung erläutert wurden.

Die Aufgabe wird auch gelöst, indem ein Verfahren zum Betreiben einer

Energiewandlungseinrichtung, insbesondere einer Energiewandlungseinrichtung nach einem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele, geschaffen wird, wobei die

Energiewandlungseinrichtung eine Elektrolyseeinrichtung aufweist, die mit einem Stromnetz verbindbar und eingerichtet ist, um mittels aus dem Stromnetz entnommener elektrischer Leistung Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff zu spalten, wobei die

Energiewandlungseinrichtung außerdem eine Brennstoffsyntheseeinrichtung aufweist, die eingerichtet ist, um aus Wasserstoff und Kohlendioxid einen Brennstoff zu synthetisieren, wobei die Energiewandlungseinrichtung außerdem eine Brennkraftmaschine aufweist, die insbesondere eingerichtet ist, um mit Sauerstoff, insbesondere mit reinem oder zumindest im Vergleich zu Umgebungsluft der Brennkraftmaschine höher konzentriertem Sauerstoff als Verbrennungsgas betrieben zu werden, wobei der Brennstoffsyntheseeinrichtung in der Elektrolyseeinrichtung erzeugter Wasserstoff als Edukt zugeführt wird, wobei der Brennkraftmaschine in der

Elektrolyseeinrichtung erzeugter Sauerstoff als Verbrennungsgas zugeführt wird, und wobei die Brennkraftmaschine in einer Dauerbetriebsart mit dem in der Elektrolyseeinrichtung erzeugten Sauerstoff als Verbrennungsgas betrieben wird. In Zusammenhang mit dem Verfahren ergeben sich insbesondere die Vorteile, die bereits in Zusammenhang mit der

Energiewandlungseinrichtung beschrieben wurden.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der

Brennstoffsyntheseeinrichtung in der Brennkraftmaschine erzeugtes Kohlendioxid als Edukt zugeführt wird. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Brennkraftmaschine mit einem Verbrennungsgas-Brennstoff- Verhältnis von 1 , mithin mit stöchiometrischer

Verbrennung, betrieben wird. In diesem Fall entstehen bei Betrieb mit reinem Sauerstoff lediglich Kohlendioxid und Wasser als Verbrennungsprodukte in der Brennkraftmaschine. Es ist aber auch ein Betrieb der Brennkraftmaschine mit anderen, nicht-stöchiometrischen

Verbrennungsgas-Brennstoff- Verhältnissen möglich.

Die Brennkraftmaschine wird zumindest in der Dauerbetriebsart vorzugsweise mit in der Brennstoffsyntheseeinrichtung erzeugtem Brennstoff betrieben. Die Brennkraftmaschine ist vorzugsweise als Hubkolbenmotor ausgebildet. Sie wird

vorzugsweise stationär, beispielsweise zur stationären Energieversorgung im Notstrombetrieb, Dauerlastbetrieb oder Spitzenlastbetrieb eingesetzt, wobei die Brennkraftmaschine in diesem Fall vorzugsweise einen Generator antreibt. Auch eine stationäre Anwendung der

Brennkraftmaschine zum Antrieb von Hilfsaggregaten, beispielsweise von Feuerlöschpumpen auf Bohrinseln, ist möglich. Weiterhin ist eine Anwendung der Brennkraftmaschine im Bereich der Förderung fossiler Roh- und insbesondere Brennstoffe, beispielswiese Öl und/oder Gas, möglich. Die hier vorgeschlagene Energiewandlungseinrichtung und/oder das Stromnetz eignen sich insbesondere für die Verwendung in einer Infrastruktur eines Hafens, insbesondere eines Seehafens, ganz besonders eines Hafens mit einer Möglichkeit, Tankschiffe mit chemischen Stoffen, insbesondere CNG, LNG, Methanol, Polyoxymethylendimethylether oder dergleichen, zu laden und/oder zu löschen. Dabei kann der in der Brennstoffsyntheseeinrichtung gebildete Brennstoff insbesondere solchen Schiffen zugeführt und/oder zur anderweitigen Nutzung in der Infrastruktur verwendet, insbesondere auch zusätzlich oder alternativ in ein Brennstoff-Netzwerk eingespeichert werden. Von der Brennkraftmaschine bereitgestellte elektrische Energie und/oder Wärme können ebenfalls in der Infrastruktur des Hafens, insbesondere zum Betrieb und/oder Heizung von Gebäuden oder Infrastruktureinrichtungen, wie beispielsweise Kränen, genutzt werden.

Die Beschreibungen der Energiewandlungseinrichtung, des Stromnetzes und des Verfahrens sind komplementär zueinander zu verstehen. Merkmale der Energiewandlungseinrichtung und/oder des Stromnetzes, die explizit oder implizit in Zusammenhang mit dem Verfahren erläutert wurden, sind bevorzugt einzeln oder miteinander kombiniert Merkmale eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Energiewandlungseinrichtung und/oder des Stromnetzes.

Verfahrensschritte, die explizit oder implizit in Zusammenhang mit der

Energiewandlungseinrichtung und/oder dem Stromnetz beschrieben wurden, sind bevorzugt einzeln oder miteinander kombiniert Schritte einer bevorzugten Ausführungsform des

Verfahrens. Dieses zeichnet sich bevorzugt durch wenigstens einen Verfahrensschritt aus, welcher durch wenigstens ein Merkmal eines erfindungsgemäßen oder bevorzugten

Ausführungsbeispiels der Energiewandlungseinrichtung und/oder des Stromnetzes bedingt ist. Die Energiewandlungseinrichtung und/oder das Stromnetz zeichnet/zeichnen sich bevorzugt durch wenigstens ein Merkmal aus, welches durch wenigstens einen Schritt einer

erfindungsgemäßen oder bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens bedingt ist.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt die einzige Figur eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Stromnetzes mit einer Energiewandlungseinrichtung sowie einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Betreiben der Energiewandlungseinrichtung.

Die einzige Fig. zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines

Stromnetzes 1 mit einem Ausführungsbeispiel einer Energiewandlungseinrichtung 3, sowie außerdem eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines Verfahrens zum

Betreiben der Energiewandlungseinrichtung 3.

Die Energiewandlungseinrichtung 3 ist eingerichtet zur Umwandlung von elektrischer Energie in chemische Energie, wobei sie eine Elektrolyseeinrichtung 5 aufweist, die mit dem Stromnetz 1 verbunden ist, wobei die Elektrolyseeinrichtung 5 eingerichtet ist, um elektrische Leistung P _e i aus dem Stromnetz 1 zu entnehmen und mittels dieser elektrischen Leistung Wasser (H ₂ 0) in Wasserstoff (H ₂ ) und Sauerstoff (0 ₂ ) zu spalten. Die Energiewandlungseinrichtung 3 weist außerdem eine Brennstoffsyntheseeinrichtung 7 auf, die mit der Elektrolyseeinrichtung 5 strömungstechnisch so verbunden ist, dass der Brennstoffsyntheseeinrichtung 7 in der

Elektrolyseeinrichtung 5 erzeugter Wasserstoff als Edukt zuführbar ist, wobei die

Brennstoffsyntheseeinrichtung eingerichtet ist, um aus Wasserstoff und Kohlendioxid (C0 ₂ ) einen Brennstoff zu synthetisieren. Die Brennstoffsyntheseeinrichtung 7 ist hier insbesondere als Methansyntheseeinrichtung oder Methanisierer ausgebildet und eingerichtet, um aus Wasserstoff und Kohlendioxid Methan (CH ₄ ) zu synthetisieren.

Die Energiewandlungseinrichtung 3 weist außerdem eine Brennkraftmaschine 9 auf, die mit der Elektrolyseeinrichtung 5 strömungstechnisch so verbunden ist, dass der Brennkraftmaschine 9 in der Elektrolyseeinrichtung 5 erzeugter Sauerstoff zuführbar ist. Die Brennkraftmaschine 9 ist dabei eingerichtet, um in einer Dauerbetriebsart mit dem in der Elektrolyseeinrichtung 5 erzeugten Sauerstoff als Verbrennungsgas betrieben zu werden.

Die Brennkraftmaschine 9 ist außerdem mit der Brennstoffsyntheseeinrichtung 7 vorzugsweise strömungstechnisch so verbunden, dass in der Brennkraftmaschine 9 gebildetes Kohlendioxid der Brennstoffsyntheseeinrichtung 7 als Edukt zuführbar ist. Bei einer Verbrennung in einem Brennraum 11 der Brennkraftmaschine 9 entsteht kohlendioxidhaltiges Abgas, wobei das Kohlendioxid bei der hier vorgeschlagenen Energiewandlungseinrichtung 3 nicht in die Umwelt entlassen, sondern vielmehr der Brennstoffsyntheseeinrichtung 7 als Edukt zur Erzeugung des Brennstoffs, hier insbesondere zur Methansynthese, zugeführt wird.

Die Brennkraftmaschine 9 weist hierfür vorzugsweise eine Abscheideeinrichtung 13 auf, die eingerichtet ist, um Kohlendioxid - möglichst in Reinform -, vorzugsweise zu 100 %, aus dem Abgas der Brennkraftmaschine 9 abzuscheiden, wobei das reine Kohlendioxid dann aus der Abscheideeinrichtung 13 über eine geeignete Fluidverbindung der

Brennstoffsyntheseeinrichtung 7 zuführbar ist.

Bei der Verbrennung in dem Brennraum 11 entsteht auch Wasser, welches vorzugsweise ebenfalls in der Abscheideeinrichtung 13 abgeschieden werden kann, wobei dieses Wasser - wie in der Figur schematisch dargestellt - wiederum der Elektrolyseeinrichtung 5 als Edukt zugeführt wird.

Auch in der Brennstoffsyntheseeinrichtung 7 entsteht als Nebenprodukt Wasser, welches bevorzugt ebenfalls der Elektrolyseeinrichtung 5 als Edukt zugeführt wird.

Wird die Brennkraftmaschine 9 mit reinem Sauerstoff als Verbrennungsgas im

stöchiometrischen Betrieb betrieben, entstehen als Produkte der Verbrennung in dem Brennraum 11 ausschließlich Kohlendioxid und Wasser, die in der Abscheideeinrichtung 13 voneinander getrennt und als getrennte Stoffströme einerseits der Brennstoffsyntheseeinrichtung 7 und andererseits der Elektrolyseeinrichtung 5 zugeführt werden können. In diesem Fall werden keine Verbrennungsprodukte der Brennkraftmaschine 9 in die Umwelt entlassen, sodass die

Brennkraftmaschine 9 schadstoffemissionsfrei und sogar insgesamt emissionsfrei betrieben werden kann. Aufgrund des Betriebs der Brennkraftmaschine 9 mit reinem Sauerstoff aus der Elektrolyseeinrichtung 5 entstehen insbesondere keine Stickoxide.

Die Brennkraftmaschine 9 ist bevorzugt eingerichtet, um zumindest in der Dauerbetriebsart mit dem in der Brennstoffsyntheseeinrichtung 7 synthetisierten Brennstoff, hier insbesondere mit Methan, betrieben zu werden. Insoweit ist die Brennkraftmaschine 9 bevorzugt mit der

Brennstoffsyntheseeinrichtung 7 derart strömungstechnisch verbunden, dass der

Brennkraftmaschine 9 in der Brennstoffsyntheseeinrichtung 7 synthetisierter Brennstoff zur Verbrennung in dem Brennraum 11 zuführbar ist. Die Brennkraftmaschine 9 ist insbesondere als Gasmotor ausgebildet. Die Brennkraftmaschine 9 und die Brennstoffsyntheseeinrichtung 7 müssen allerdings nicht unmittelbar miteinander strömungstechnisch verbunden sein. Es ist möglich, dass eine Brennstoff-Speichereinrichtung zwischen der Brennkraftmaschine 9 und der Brennstoffsyntheseeinrichtung 7 angeordnet ist. Es ist auch möglich, dass einerseits die

Brennstoffsyntheseeinrichtung 7 und andererseits die Brennkraftmaschine 9 jeweils mit einem Brennstoff-Netzwerk, beispielsweise einem Erdgas- Verbundnetz, verbunden sind. Es ist aber auch möglich, dass die Brennkraftmaschine 9 einen Brennstoff, insbesondere ein Brenngas, vorzugsweise Methan, aus einer Brennstoffquelle bezieht, die unabhängig von der Brennstoffsyntheseeinrichtung 7 ist, wobei der in der Brennstoffsyntheseeinrichtung 7 synthetisierte Brennstoff anderweitig verwertet, insbesondere gespeichert wird. Beispielsweise ist es möglich, dass die Brennkraftmaschine 9 mit dem Erdgas- Verbundnetz verbunden ist, wobei der in der Brennstoffsyntheseeinrichtung 7 erzeugte Brennstoff nicht in das Erdgas- Verbundnetz eingespeist, sondern in einer Brennstoff-Speichereinrichtung gespeichert wird, um ihn anschließend einer anderweitigen Verwendung zuzuführen. Es ist auch möglich, dass die Brennkraftmaschine 9 derart mit der Elektrolyseeinrichtung 5 strömungstechnisch verbunden ist, dass der Brennkraftmaschine 9 in der Elektrolyseeinrichtung 5 erzeugter Wasserstoff zur Verbrennung in dem Brennraum 11 zuführbar ist. Dies kann insbesondere zusätzlich oder alternativ zur Verwendung eines weiteren Brennstoffs,

insbesondere des in der Brennstoffsyntheseeinrichtung 7 erzeugten Brennstoffs, erfolgen. Der Wasserstoff kann also insbesondere als alleiniger Brennstoff, aber auch zur Unterstützung einer Verbrennung in dem Brennraum 11 - insbesondere mit geringem Anteil - neben einem weiteren Brennstoff, verwendet werden.

Die Brennkraftmaschine 9 weist eine Abgasrückführ-Einrichtung 15 auf, die eingerichtet ist, um in einer vorangegangenen Verbrennung in dem Brennraum 11 gebildetes, kohlendioxid- und wasserhaltiges Abgas für eine nachfolgende Verbrennung in dem Brennraum 11 zu halten oder in den Brennraum 11 zurückzuführen. Hierzu kann Abgas insbesondere stromaufwärts der Abscheideeinrichtung 13 oder in der Abscheideeinrichtung 13 abgezweigt und einem Ladepfad 17 der Brennkraftmaschine zugeführt werden. Insoweit ist in der Figur schematisch eine externe Abgasrückführung dargestellt. Es ist aber auch möglich, dass die Brennkraftmaschine 9 eingerichtet ist, um eine interne Abgasrückführung zu verwirklichen. Eine Verbrennung eines Brennstoffs mit reinem Sauerstoff, insbesondere eine Verbrennung von Methan mit reinem Sauerstoff, erfordert eine Abgasrückführung und insbesondere hohe Abgasrückführraten, um die Flammengeschwindigkeit in dem Brennraum 11 auf einen für den Betrieb der

Brennkraftmaschine 9 geeignetes Maß abzusenken.

Es ist möglich, dass die Abgasrückführ-Einrichtung 15 eine hier nicht dargestellte

EinStelleinrichtung zur Einstellung einer Abgasrückführrate aufweist, beispielsweise eine Abgasrückführklappe oder dergleichen. Die Brennkraftmaschine 9 ist bevorzugt mit einer elektrischen Maschine 19

antriebswirkverbunden, wobei die elektrische Maschine 19 mit dem Stromnetz 1 elektrisch verbunden ist. Die elektrische Maschine 19 wird vorzugsweise insbesondere als Generator betrieben und von der Brennkraftmaschine 9 angetrieben, sodass sie elektrische Leistung erzeugen und in das Stromnetz 1 einspeisen kann. Somit ist die Brennkraftmaschine 9 insbesondere eingerichtet, um positive Regelenergie für das Stromnetz 1 bereitzustellen.

Die Brennkraftmaschine 9 kann insbesondere Teil eines Blockheizkraftwerks sein oder ein Blockheizkraftwerk darstellen, wobei sie vorzugsweise ström- oder wärmegeführt betrieben wird. Insbesondere ist es möglich, dass die Brennkraftmaschine 9 zumindest zeitweise betrieben wird, um Wärme für die Brennstoffsyntheseeinrichtung 7 zu erzeugen und bereitzustellen.

Die Brennkraftmaschine 9 ist bevorzugt eingerichtet, um in einer Startbetriebsart mit

Umgebungsluft als Verbrennungsgas betrieben zu werden. Hierzu weist die Brennkraftmaschine 9 bevorzugt eine erste Ventileinrichtung 21 auf, über die gemäß einer Ausgestaltung der Ladepfad 17 in einer ersten Funktionsstellung der ersten Ventileinrichtung 21 von einer Umgebung der Brennkraftmaschine 9 getrennt und mit der Elektrolyseeinrichtung 5

strömungstechnisch verbunden ist, sodass dem Ladepfad 17 Sauerstoff aus der

Elektrolyseeinrichtung 5 zuführbar ist. In einer zweiten Funktionsstellung der ersten

Ventileinrichtung 21 ist der Ladepfad 17 vorzugsweise mit der Umgebung der

Brennkraftmaschine 9 strömungstechnisch verbunden, sodass dem Ladepfad 17 Umgebungsluft als Verbrennungsgas zuführbar ist. Wichtig ist, dass die erste Ventileinrichtung 21 so ausgestaltet ist, dass die strömungstechnische Verbindung des Ladepfads 17 mit der Umgebung der Brennkraftmaschine 9 in der ersten Funktionsstellung der ersten Ventileinrichtung 21, die der Dauerbetriebsart der

Brennkraftmaschine 9 entspricht, gesperrt werden kann, sodass dem Brennraum 11 reiner Sauerstoff aus der Elektrolyseeinrichtung 5 zuführbar ist.

Es ist möglich, dass die erste Ventileinrichtung 21 - wie hier dargestellt - unabhängig von der Fluidverbindung zwischen der Elektrolyseeinrichtung 5 und dem Brennraum 11 der

Brennkraftmaschine 9 vorgesehen und lediglich eingerichtet ist, um die Fluidverbindung des Ladepfads 17 mit der Umgebung der Brennkraftmaschine 9 bedarfsgerecht freizugeben und zu sperren. In diesem Fall kann in der zweiten Funktionsstellung der ersten Ventileinrichtung 21 dem Brennraum 11 neben Umgebungsluft auch Sauerstoff aus der Elektrolyseeinrichtung 5 zugeführt werden, sodass die Verbrennung in dem Brennraum 11 nicht mit reinem Sauerstoff, sondern vielmehr mit sauerstoffangereicherter Umgebungsluft durchgeführt wird.

Die zweite Funktionsstellung der ersten Ventileinrichtung 21 entspricht der Startbetriebsart der Brennkraftmaschine 9.

Die erste Ventileinrichtung 21 ist vorzugsweise in dem Ladepfad 17 angeordnet.

Die Brennkraftmaschine 9 weist hier außerdem eine zweite Ventileinrichtung 23 auf, mit der ein Abgaspfad 25 in einer ersten Funktionsstellung der zweiten Ventileinrichtung 23 von der Umgebung der Brennkraftmaschine 9 getrennt und in einer zweiten Funktionsstellung der zweiten Ventileinrichtung 23 mit der Umgebung strömungstechnisch verbunden werden kann. Dabei entspricht auch hier die zweite Funktionsstellung der zweiten Ventileinrichtung 23 der Startbetriebsart der Brennkraftmaschine 9, in welcher - aufgrund des über die Umgebungsluft dem Brennraum 11 zugeführten Stickstoffs - auch Stickoxide in dem Brennraum 11 während der Verbrennung entstehen, sodass das entstandene Abgas jedenfalls nicht vollständig innerhalb der Energiewandlungseinrichtung 3 verwertet werden kann, sodass zumindest ein Teil des Abgases, vorzugsweise in der Startbetriebsart alles Abgas der Brennkraftmaschine 9, in die Umgebung derselben emittiert werden kann.

Die erste Funktionsstellung der zweiten Ventileinrichtung 23 entspricht der Dauerbetriebsart der Brennkraftmaschine 1. In diesem Fall wird das Abgas der Brennkraftmaschine 9, welches nur noch Kohlendioxid und Wasser umfasst, vollständig innerhalb der Energiewandlungseinrichtung 3 einerseits als Edukt für die Brennstoffsyntheseeinrichtung 7 und die Elektrolyseeinrichtung 5 und andererseits zur Reduzierung der Flammengeschwindigkeit in der Brennkraftmaschine 9 über die Abgasrückführ-Einrichtung 15, verwertet, sodass kein Anteil des Abgases mehr in die Umgebung der Brennkraftmaschine 9 entlassen wird.

Das Stromnetz 1 weist vorzugsweise wenigstens eine regenerative Energiequelle 27 auf, insbesondere eine Photovoltaikanlage, eine Windturbine, ein Wasserkraftwerk oder dergleichen, wobei die regenerative Energiequelle 27 und die Energiewandlungseinrichtung 3 über elektrische Leitungen 29 des Stromnetzes 1 miteinander elektrisch verbunden sind. Bevorzugt weist das Stromnetz 1 eine Mehrzahl regenerativer Energiequellen 27 auf, insbesondere auch verschiedenartige regenerative Energiequellen, beispielsweise Photovoltaikanlagen und

Windturbinen, Wasserkraftwerke und/oder dergleichen. Das Stromnetz 1 ist eingerichtet, um der Elektrolyseeinrichtung 5 - zumindest bevorzugt - elektrische Leistung aus der regenerativen Energiequelle 27 zuzuführen. Insbesondere wird die Elektrolyseeinrichtung 5 bevorzugt bei einer Überkapazität an - insbesondere regenerativ erzeugter - elektrischer Energie in dem Stromnetz 1 zur Bereitstellung von negativer

Regelenergie, mithin zur Aufnahme von elektrischer Leistung aus dem Stromnetz 1 , genutzt.

Die Brennkraftmaschine 9 wird bevorzugt genutzt, um positive Regelenergie für das Stromnetz 1 bereitzustellen, das heißt um elektrische Leistung in das Stromnetz 1 einzuspeisen, wenn eine Unterkapazität an elektrischer Energie in dem Stromnetz 1 vorhanden ist, also ein momentaner Verbrauch an elektrischer Leistung eine momentane Erzeugung elektrischer Leistung in dem Stromnetz 1 zu übersteigen droht.

Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass die Elektrolyseeinrichtung 5 und die

Brennkraftmaschine 9 - automatisch oder manuell - durch einen Betreiber des Stromnetzes 1 bedarfsgerecht zu- und abgeschaltet werden können.

Die Energiewandlungseinrichtung 3 weist bevorzugt wenigstens eine Speichereinrichtung, insbesondere ausgewählt aus einer Gruppe bestehend aus einer Wasserstoff-Speichereinrichtung, einer Sauerstoff-Speichereinrichtung, einer Brennstoff-Speichereinrichtung, einer Kohlendioxid- Speichereinrichtung und einer Wasser-Speichereinrichtung auf. Eine solche Speichereinrichtung kann insbesondere als Puffer- oder Zwischenspeicher dienen, sodass die verschiedenen

Stoffströme in der Energiewandlungseinrichtung 3 unabhängig von dem momentanen Betrieb der einzelnen Komponenten, mithin der Elektrolyseeinrichtung 5, der

Brennstoffsyntheseeinrichtung 7 und der Brennkraftmaschine 9, aufrechterhalten werden können. Die einzelnen Komponenten können somit insbesondere auch dann betrieben werden, wenn andere Komponenten momentan nicht aktiv sind, weil sie insoweit ihre Produkte in entsprechend geeignete Speichereinrichtungen einspeichern und/oder ihre Edukte aus entsprechend geeigneten Speichereinrichtungen beziehen können. Wie bereits ausgeführt, wird die Brennkraftmaschine 9 bevorzugt mit einem stöchiometrischen Verhältnis von Sauerstoff zu Brennstoff, insbesondere Methan, betrieben, sodass das Abgas der Brennkraftmaschine 9 ausschließlich Kohlendioxid und Wasser aufweist. Der stöchiometrische Betrieb hat weiterhin den Vorteil, dass das Abgas der Brennkraftmaschine 9 frei ist von Sauerstoff. Dieser wird vielmehr in dem Brennraum 11 vollständig umgesetzt. Es ist aber auch ein Betrieb der Brennkraftmaschine 9 mit anderen, nicht-stöchiometrischen Verbrennungsgas- Brennstoff-Verhältnissen möglich.

Mit der hier vorgeschlagenen Energiewandlungseinrichtung 3, dem Stromnetz 1 und dem Verfahren zu dessen Betrieb wird eine Möglichkeit geschaffen, die einzelnen Komponenten einer Energiewandlungseinrichtung 3, insbesondere eine Elektrolyseeinrichtung 5, eine Brennstoffsyntheseeinrichtung 7 und eine Brennkraftmaschine 9, integral miteinander unter Ausnutzung einer Vielzahl von Synergieeffekten effizient zu betreiben, und dabei

Schadstoffemissionen deutlich zu reduzieren, vorzugsweise zu vermeiden.