DE102007038599A1 - Meerwasserentsalzung mit Sonnenenergie - Google Patents

Abstract

Die Gewinnung von Trinkwasser aus Meerwasser nimmt immer mehr an Bedeutung zu. Die bisher verwendeten Systeme sind energieaufwändig und teuer und die Wasserqualität ist nicht befriedigend. Vor allem in armen Gebieten ist sowohl der Bau als auch der Betrieb zu teuer. Mit der intensiven Nutzung kostenloser Solaranergie und der Verwendung kostengünstiger Bauteile können auch in diesen Gebieten Anlagen gebaut und betrieben werden, die den Bewohnern die Möglichkeit geben, sich ihren Lebensunterhalt durch landwirtschaftliche Produktion zu sichern und langfristig durch Bepflanzung eine bessere Umwelt zu schaffen. Das Meerwasser wird von einem Speicherbehälter über Filter in zwei Rohrschlangen, die mit Kühlrippen versehen sind, durch die Entsalzungskammer geführt. An den Rohrschlangen kondensiert der Dampf im Entsalzungsbehälter und wärmt das Meerwasser vor, so dass im Solarboiler nur noch eine zusätzliche Überhitzung stattfindet. Der Ausgang dieser beiden Rohrschlangen ist mit dem Eingang des Solarboilers verbunden, der im Brennpunkt des Subreflektors eines Parabolspiegels liegt, in dem Meerwasser unter Druck erhitzt wird, ohne es zu verdampfen. Vom Boiler wird das unter Druck stehende Salzwasser über eine Düse in die Entsalzungskammer eingeblasen. Durch die Entspannung von 3 > bar auf 0,5 bar verdampft es schlagartig. Das Salz fällt aus und schlägt sich in einer Auffangrinne nieder, aus der es mittels Meerwasser ausgespült wird. Durch die Volumenänderung des an den ...

Description

• Der natürliche Weg, Trinkwasser zu gewinnen ist durch das Verdunsten von Meerwasser, wie es tagtäglich durch die Sonne geschieht. Dieses System an die menschlichen Bedürfnisse besser anzupassen, ist Zweck der nachfolgend beschriebenen Anlage, deren Einsatz vor allem in den Wüstengebieten Nordafrikas, der arabischen Halbinsel und den Mittelmeerländern sinnvoll wäre.
• Wirkungsweise und Aufbau der Anlage
• Meerwasser wird über Rohre angesaugt und mittels Pumpen in einen Vorratsbehälter gepumpt. Von dort fließt es durch Filter in zwei Rohrschlangen mit Kühlrippen durch die Entsalzungskammer. Dabei wird das Salzwasser durch den an den Rohren kondensierenden Dampf vorgewärmt, bevor es im Solarboiler weiter erhitzt wird. Das unter Druck stehende Wasser wird über eine Düse in den Entsalzungsbehälter gespritzt, in dem sich durch die laufende Kondensation ein Unterdruck von 0,5 bar einstellt. Durch die Entspannung von > 3 bar auf 0,5 bar verdampft das Wasser schlagartig und da der Dampf das Salz nicht halten kann, fällt dieses in eine Rinne aus, aus der es mittels Meerwasser ausgespült wird.
• Vor dem Beginn der Wassereinspritzung wird die Anlage mit Dampf gespült, um die Luft aus der Kammer zu entfernen. Sobald am Austrittsventil nur noch Dampf austritt, wird dieses geschlossen. Der kondensierende Dampf erzeugt nun durch seine Volumenänderung einen Unterdruck in der Kammer, so dass diese betriebsbereit ist. Wird nun das heiße Wasser mit 3 bar Druck in die Unterdruckkammer eingesprüht, übersteigt seine Temperatur die Verdampfungstemperatur von 81,35°C (bei 0,5 bar). Durch die Volumenverringerung bei der Kondensation des Dampfes wird der Unterdruck in den Rohren aufrechterhalten, die Verdampfungstemperatur bei etwa 81°C gehalten und gleichzeitig für eine Beschleunigung des Dampfdurchsatzes gesorgt. Das kondensierte Süßwasser wird in ein Vorratsbecken geleitet.
• Ein weiterer Solarboiler erzeugt den Dampf für eine kleine Turbine mit geschlossenem Wasser-Dampf-Wasser-Kreislauf, die einen Generator antreibt. Im Unterschied zu den Boiler für die Entsalzung ist dieser für höhere Temperaturen ausgelegt, was durch einen geringeren Wasserdurchsatz erreicht wird. Zur Erhöhung des Wirkungsgrades wird der Abdampf an der kalten Seite einer Wärmepumpe kondensiert und mit der heißen Seite eine Zwischenüberhitzung des Dampfes vorgenommen.
• Durch den Energiekreislauf kann eine viel größere Menge Wasser aufbereitet werden, bzw. die Anlage relativ klein und kostengünstig gebaut werden. Durch den modularen Aufbau ist eine Serienfertigung mit entsprechenden Kostenvorteilen möglich. Durch die Solar-Dampfturbine ist die Anlage autark und benötigt keine externe Kraftversorgung.
• Die Solarboiler sind bivalent ausgelegt. Sie können statt mit Solarenergie auch über einen Porenbrenner beheizt werden, der für den Betrieb mit Gas, Öl, Biodiesel, Alkohol oder Wasserstoff umschaltbar ist. Dadurch kann die Anlage, bei entsprechendem Brennstoffeinsatz rund um die Uhr betrieben werden.

Claims (4)

1. Verfahren zur schlagartigen Verdampfung von überhitztem unter Druck stehendem Salzwasser in einer Unterdruckkammer zur Ausfällung des Salzes.
2. Kondensation des entstehenden Dampfes an Rohrschlangen im Entsalzungsbehälter, durch welche kaltes Salzwasser fließt, das dadurch erhitzt wird und die Kondensationswärme aufnimmt.
3. Einsatz solargeheizter Dampfturbinen zur Stromerzeugung für die Pumpen, um die Anlage von externer Stromversorgung unabhängig zu machen.
4. Bivalente Auslegung der Solarboiler, so dass sie auch mit einem Porenbrenner und verschiedenen Brennstoffen beheizt werden können.