DE102008051840A1

DE102008051840A1 - Verfahren zur Süsswassergewinnung mittels Kondensation

Info

Publication number: DE102008051840A1
Application number: DE102008051840A
Authority: DE
Inventors: Arne Petersohn
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-10-17
Filing date: 2008-10-17
Publication date: 2010-04-22

Abstract

Bei einem Verfahren zur Süßwassergewinnung mittels Kondensation aus kaltem salzigen Wasser soll eine Kondensationsplatte (4) mit kaltem salzigen Wasser (1) gekühlt werden.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Süsswassergewinnung mittels Kondensation aus salzigem Wasser.
Stand der Technik
In Wüsten, wie z. B. der Sahara, besteht ein grosser Bedarf an Trinkwasser. Kaltes salziges Grundwasser kann dort gefördert werden. Zur Süsswassergewinnung aus Salzwasser mittels Kondensation sind bereits viele unterschiedliche Verfahren bekannt. Grundsätzlich wird dabei Salzwasser zum Verdunsten gebracht. Dieses kondensiert an oder in einem Kondensator, meist einer Platte oder ebenen Fläche, die leicht geneigt ist. Von dieser wird das Kondensat dann abgeführt und gesammelt. Nachteiligerweise benötigen diese Verfahren entweder eine grosse Grundfläche, verursachen hohe Energiekosten, fordern einen hohen Investitionseinsatz oder sind in ihrer Wirkung sehr begrenzt.
Ein entsprechendes Verfahren zur solaren Trinkwassererzeugung zeigt zum Beispiel die DE 100 47 522 A1 . Ein Gehäuse mit einer lichtdurchlässigen Frontfläche wird schräg der Sonne zugewandt, aufgestellt. Der Gehäuseinnenraum ist in einen Verdampfungsraum und in einen Kondensationsraum unterteilt. Diese stehen in Verbindung, so dass die Luftmassen zirkulieren können. Am unteren Ende des Kondensationsraums befindet sich ein Kondensator. An diesem ist ein Trinkwasserablauf angeordnet. Nachteiligerweise ist dieses Gehäuse sehr kostenintensiv, da es hoch isoliert hergestellt wird.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist ein verbessertes Verfahren zur Süsswassergewinnung mittels einer kontrollierten Kondensation, bei dem der Energieaufwand deutlich reduziert wird, zu schaffen.
Lösung der Aufgabe
Zur Lösung der Aufgabe führt, dass eine Kondensationsplatte mit kaltem salzigen Wasser gekühlt wird.
Bei dem erfindungsgemässen Verfahren zur Süsswassergewinnung aus kaltem salzigen Wasser, vorzugsweise Grundwasser, wie es in der Wüste Sahara gefördert werden kann, wird das kalte salzige Grundwasser nicht nur als Ausgangsprodukt, sondern auch als Kühlmedium für die Kondensationsplatte verwendet.
Zusätzlich wird das kalte salzige Grundwasser, bevor es in einen Kondensationsraum eingebracht wird, aufgeheizt. Dazu wird vorzugsweise ein Solarkollektor eingesetzt.
Beide Medien werden in einen Behälter, der durch eine Kondensationsplatte in einen Kühl- und einen Kondensationsraum unterteilt ist, geleitet. Dabei läuft das kalte salzige Wasser durch den Kühlwasserraum und kühlt die Kondensationsplatte. Währenddessen läuft das erwärmte salzige Wasser durch den Kondensationsraum und kondensiert teilweise an der kalten Kondensationsplatte. Dadurch bildet sich salzfreies Kondensat. Das salzfreie Kondensat wird an der Kondensationsplatte aufgefangen, gesammelt und einer weiteren Trinkwasseraufbereitung zugeführt. Das ebenfalls wieder austretende kalte und warme salzige Grundwasser kann aufgefangen und abgeführt werden.
Dass beim erfindungsgemässen Verfahren das Kondensationsmedium den Kondensationsraum nur durchfliesst, hat den Vorteil, dass sich hier im Gegensatz zu Verfahren mit stehendem Kondensationsmedium keine Salzkruste absetzt, die wieder entfernt und entsorgt werden muss.
Ein weiterer Vorteil ist, dass nur Energiekosten für Pumpen oder ähnliches anfallen, die die Medien durch den Behälter fördern. Des weiteren sind auch die Investitionskosten für die Vorrichtung sehr gering, da weder Kondensationsplatte noch der Behälter grosse Anforderungen stellen. Das Verfahren kann z. B. auch in einem doppelwandigen Glasdach durchgeführt werden.
Um ein zu schnelles Abkühlen des Kondensationsmediums durch äussere Einflüsse zu verhindern, kann der Kondensationsraum mit einer Isolierung versehen werden. Vorzugsweise wird dazu mit dem Solarkollektor erwärmtes Wasser in oder durch eine Isolierschicht am Kondensationsraum gepumpt.
Vom Erfindungsgedanken sollen aber alle Möglichkeiten zur Isolation des Kondensationsraums umfasst sein.
Durch die erfindungsgemässe Anordnung eines Heizelements und einer mit salzigem Grundwasser gekühlten Kondensationsplatte können Leistungen von mindestens 3 l/m² erreicht werden.
In einem weiteren erfindungsgemässen Ausführungsbeispiel werden mehrere der oben beschriebenen Kombinationen aus Kühl- und Verdunstungsraum übereinander angeordnet, vorzugsweise in einem Container-artigen Behälter. Zum Vorheizen der gesamten Wassermenge ist erfahrungsgemäss ein Solarkollektor ausreichend. Dieser wird dann als separates Heizelement vorzugsweise auf dem obersten Kondensationselement bzw. dem Containerdach angeordnet. Bei einer Anordnung von 10 bis 15 Lagen in einem Container können mit dem erfindungsgemässen Verfahren 3000–5000 Liter Süsswasser pro Tag gewonnen werden.
Figurenbeschreibung
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in
1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemässen Vorrichtung zur Süsswassergewinnung;
2 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Vorrichtung zur Süsswassergewinnung.
Entsprechend 1 wird zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens zur Süsswassergewinnung aus kaltem salzigen Wasser 1 grundsätzlich ein Verdunstungs-/Kühlelement 2, ein Heizelement 3 und eine nicht dargestellte Fördereinrichtung benötigt.
Das Verdunstungs-/Kühlelement 2 besteht aus einer Kondensationsplatte 4, einem Kondensationsraum 5 und einem Kühlwasserraum 6. Zur Herstellung sind alle salzwasserbeständigen Materialien wie Kunststoff oder Glas usw. denkbar. Licht- oder lichtundurchlässig Ausführungsformen des Verdunstungs- /Kühlelements 2 sind möglich.
Das Heizelement 3 ist bspw. als Solarkollektor oder als eine entsprechende Vorrichtung, mit der eine Flüssigkeit mittels Sonnenenergie erwärmt werden kann, ausgebildet. Grundsätzlich sollen vom Erfindungsgedanken aber alle Möglichkeiten, um eine Flüssigkeit zu erwärmen, wie Wärmepumpe, Erdwärme usw., umfasst sein. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Heizelement 3 als Solarkollektor ausgeführt.
Als Förderelement wird vorzugsweise eine Pumpe eingesetzt. Der Erfindungsgedanke umfasst aber auch alle anderen Möglichkeiten, um die benötigte Förderleistung zu erreichen.
Als Rohstoff steht kaltes, salziges Wasser 1 zur Verfügung. Dieses erfüllt im erfindungsgemässen Verfahren zwei unterschiedliche Funktionen:
Erstens bildet es das Ausgangsprodukt, aus dem mit dem erfindungsgemässen Verfahrens kaltes salzfreies Kondensat 7 für eine weitere Trinkwasseraufbereitung gewonnen wird.
Zweitens wird das kalte salzige Wasser 1.1 als Kühlmedium im Kühlwasserraum 6 zum Kühlen der Kondensationsplatte 4 verwendet.
Die Funktionsweise der vorliegenden Erfindung ist folgende:
Kaltes, salziges Wasser 1 läuft durch ein Heizelement 3 bzw. einen Sonnenkollektor und wird erwärmt. Die Strömungsenergie wird durch eine nicht dargestellte Pumpe aufgebracht.
Nach Durchlauf des Heizelements 3 liegt warmes salziges Wasser 9 vor. Das erwärmte salzige Wasser 9 wird in den Kondensationsraum 5 eingebracht. Gleichzeitig wird kaltes salziges Wasser 1.1 in den Kühlwasserraum 6 eingeleitet. Dieses kühlt die Kondensationsplatte 4. Ein Teil des vorgewärmten salzigen Wassers 9 kondensiert während des Durchlaufs des Kondensationsraums 5 an der kalten Kondensationsplatte 4. So entsteht salzfreies Kondensat 7.
Das salzfreie, kalte Kondensat 7 wird aufgefangen und einer weiteren Trinkwasseraufbereitung zugeführt. Hier sind vom Erfindungsgedanken ebenfalls alle Auffangmöglichkeiten umfasst. Vorzugsweise ist die Kondensationsplatte 4 dazu leicht geneigt und das Kondensat 7 läuft in einer Rinne ab. Vom Erfindungsgedanken soll auch eine spitzdachförmige Ausgestaltung der Kondensationsplatte 4 umfasst sein.
2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemässen Verfahrens zur Süsswassergewinnung aus kaltem salzigen Wasser 1. Zusätzlich zu dem Verdunstungselement 2 und dem Heizelement 3 weist das Ausführungsbeispiel gemäss 2 eine Isolierung 12 auf. Dadurch wird die Temperatur des warmen salzigen Wassers 9 im Verdunstungs-/Kühlelement 2 länger gehalten und der Kondensationsprozess läuft effektiver ab. Das kalte salzige Wasser 1 wird von einer Pumpe 11 durch das Heizelement 3 gepumpt, dabei erwärmt und dann als warmes salziges Wasser 9 durch das Verdunstungs-/Kühlelement 2 und gleichzeitig in die Isolierung 12 gepumpt. Alle weiteren Verfahrensschritte laufen entsprechend dem vorher beschriebenen Ausführungsbeispiel ab, wobei das kalte salzige Wasser 1.1 als Kühlmedium über eine Pumpe 10 in den Kühlraum 6 gefördert wird. Hierbei wird immer genügend kaltes Wasser 1.1 zugegeben, dass der Kühleffekt erhalten bleibt.

In einem weiteren, nicht dargestellten Ausführungsbeispiel werden mehrere erfindungsgemässe Verdunstungs-/Kühlelemente 2 übereinander, z. B. in einem Container, angeordnet. Das salzige Wasser 1 wird in einem gemeinsamen Heizelement 3 vorgewärmt. Das Heizelement 3 ist dann vorzugsweise auf dem Containerdach bzw. auf dem obersten Verdunstungs-/Kühlelement angebracht. Vorteile dieses Ausführungsbeispieles sind, dass nur ein Heizelement 3. benötigt und der Flächenverbrauch durch das Stapeln der Verdunstungs-/Kühlelemente 2 minimiert wird. Besonders beim Stapeln der Verdunstungselemente ist das Ausführungsbeispiel entsprechend 2 mit einer Isolierung 12, die verhindert, dass das kalte salzige Wasser 1.1 aus dem Kühlraum 6, das warme salzige Wasser 9 im Verdunstungselement 5 vorzeitig erwärmt, von Vorteil. Bezugszeichenliste

1	kaltes salziges Wasser
2	Verdunstungs- /Kühlelement
3	Heizelement
4	Kondensationsplatte
5	Kondensationsraum
6	Kühlwasserraum
7	Kondensat
8	Eingang
9	warmes salziges Wasser
10	Pumpe kalt
11	Pumpe warm
12	Isolierung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 10047522 A1 [0003]

Claims

Verfahren zur Süsswassergewinnung mittels Kondensation aus salzigem Wasser (1), dadurch gekennzeichnet, dass eine Kondensationsplatte (4) mit kaltem salzigen Wasser (1.1) gekühlt wird.
Verfahren zur Süsswassergewinnung mittels Kondensation aus kaltem salzigen Wasser (1), dadurch gekennzeichnet, dass das salzige Wasser (1) in einem Heizelement (3), insbesondere einem Solarkollektor, vor der Kondensation erwärmt wird.
Verfahren nach wenigsten einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erwärmte salzige Wasser (9) zur Kondensation durch ein Verdunstungs-/Kühlelement (2) geleitet wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass dem Verdunstungs-/Kühlelement (2) eine Isolierung (9) zugeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass erwärmtes salziges Wasser (9) durch die Isolierung (9) geleitet wird.
Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das salzfreie Kondensat (7) an der Kondensationsplatte (4) aufgefangen wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das salzfreie Kondensat (7) einer weiteren Trinkwasseraufbereitung zugeführt wird.
Vorrichtung zur Süsswassergewinnung mittels Kondensation, wobei die Kondensation in einem Verdunstungs-/Kühlelement (2) erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass das Verdunstungs-/Kühlelement (2) aus einem Kühlwasserraum (6) und einem Kondensationsraum (5) aufgebaut ist.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass Kühl- (6) und Kondensationsraum (5) durch eine Kondensationsplatte (4) getrennt sind.
Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Verdunstungs-/Kühlelemente (2) übereinander anbringbar sind.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdunstungs-/Kühlelemente (2) in einem Container angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Heizelement (3) auf dem Containerdach oder dem obersten Verdunstungs-/Kühlelement (2) befindet.
Verwendung eines Solarkollektors (3) zum Vorheizen von kaltem salzigen Wasser (1), das einem Verdunstungs-/Kühlelement (2) zur Süsswassergewinnung mittels Kondensation zugeführt wird.
Verwendung eines Teils (1.1) des Kondensationsmediums zum Kühlen einer Kondensationsplatte (4) in einem Verdunstungs-/Kühlelement (2).