DE29616166U1 - Anlage zur Entsalzung von See- bzw. Meerwasser - Google Patents
Anlage zur Entsalzung von See- bzw. MeerwasserInfo
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Description
Anlage zur Entsalzung von See- bzw. Meerwasser
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Anlage zur Entsalzung von See- bzw. Meerwasser, welche
ausschließlich unter Ausnutzung der Sonnenenergie zur Verdunstung und Rekondensation von salzhaltigem Wasser betrieben wird, wobei diese mindestens
einen auf oder innerhalb eines Schwimmkörpers angeordneten Verdampferraum &iacgr;&ogr; umfaßt, der mit einer für Sonnenstrahlen durchlässigen Scheibe abgedeckt ist.
Verfahren und Anlagen, welche zur Meerwasserentsalzung allein unter Ausnutzung
der Sonnenenergie arbeiten sind hinlänglich aus dem Stand der Technik bekannt und werden besonders in süßwasserarmen Regionen der Erde, insbesondere in
solchen mit hoher Sonneneinstrahlung, eingesetzt.
In der DE 42 39 636 A1 wird beispielsweise eine Wasserentsalzungsanlage
beschrieben, welche ausschließlich mit Sonneneinstrahlung als Energiequelle betrieben wird und automatisch arbeitet. Die Anlage umfaßt ein Verdampfungsgefäß
und seine konstruktive Verbindung mit einem in den Luftzug eines Schornsteines angeordneten Kondensors, wobei Verdunstungs- und Kondensationsraum
gegenüber der Atmosphäre hermetisch abgeschlossen sind. Nachteilig bei dieser Anlage ist die stationäre auf dem Festland befindliche Konstruktion. Weiterhin sind
zur Entfernung des Salzes aus dem Verdunstungsgefäß zusätzliche Einrichtungen erforderlich.
Auch bei der in der DE 31 19 615 A1 vorgeschlagenen Lösung zur Meerwasserentsalzung soll die Verdunstung mit anschließender Rekondensation
von Meerwasser allein unter Ausnutzung von Sonnenenergie erfolgen. Hierbei wird die Luft, die das zu verdunstende Meerwasser aufnehmen soll, durch eine natürliche
Kaminzugwirkung zwischen Wasseroberfläche und einer als Abdeckung dienenden
Folie durchgezogen. Die erwärmte und mit Feuchtigkeit angereicherte Luft wird
anschließend an Oberflächen, die sich unterhalb des Wasserspiegeis befinden,
gekühlt, wobei sich das Kondensat hier niederschlägt und in ein mit dem Festland
rohrieitungsmäßig verbundenes Sammelbecken abläuft, bevor die Luft in einem
Kamin nach außen abgeleitet wird. Antreibend für die Luftströmung ist die kontinuierliche Erwärmung entlang des inneren Kamins, bedingt durch die
Temperaturdifferenz zwischen dem tieferen Meerwasser und dem durch Sonneneinstrahlung beheizten oberen Teil des Kamins, jedoch nur solange das
Temperaturniveau insgesamt im Kamin höher als in der Umgebung ist.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Überwindung der Nachteile
der bekannten Lösungen für eine Wasserentsalzungsanlage unter Verwendung von Solarenergie als einzigen Energieträger.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Merkmalen der Ansprüche 2
bis 12 enthalten.
Die erfändungsgemäße Anlage zur Entsalzung von See- bzw. Meerwasser besteht
danach aus mindestens einem auf oder innerhalb eines Schwimmkörpers angeordneten Verdampferraum, wobei dieser mit einer für Sonnenstrahlen
durchlässigen Scheibe abgedeckt äst, wobei im Verdampferraum eine Einrichtung zur
Ableitung wasserdampfgesättigter Luft mit darüber befindlichem Ventilator angeordnet ist, die durch die Böden des Verdampferraumes bzw. des
Schwimmkörpers geführt ist. Daran schließt sich ein mit Meerwasser gekühlter Kondensator mit in den Verdampferraum rückführenden Leitungen für die
wasserdampffreie Luft an, wobei dem Kondensator eine Sammelvorrichtung für das entsalzte Wasser nachgeschaltet ist, die Einrichtungen umfaßt, weiche das entsalzte
Wasser in einen über den Wasserspiegel angeordneten Behälter fördern. Durch den
so Boden des Verdampferraumes bzw. des Schwimmkörpers ist weiterhin eine als
Wärmetauschereinheit ausgebildete kombinierte Einrichtung zur Zuführung und Ableitung von salzhaltigem Wasser geführt.
Der eigentliche Verdampferraum ist demnach auf oder innerhalb eines
Schwimmkörpers angeordnet, wobei je nach Ausführungsvariante der jeweils mit dem Meerwasser in direktem Kontakt befindliche Boden, eine ausreichende Dicke
und Isolierfähigkeit aufweist, so daß die gesamte Einrichtung im Wasser schwimmen
kann. Der Schwimmkörper ist so bemessen, daß die untere Fläche des
Verdampferbehälters vom Wasser nicht umströmt wird und somit auch nicht die Umgebungswassertemperatur annehmen kann.
Die als Wärmetauschereinheit ausgebildete kombinierte Einrichtung zur Zuführung
&iacgr;&ogr; und Ableitung von salzhaltigem Wasser ist zumindest teilweise als Doppelrohr
ausgeführt, wobei Ablauf- und Zulauföffnung im Verdampferraum an unterschiedlichen Stellen angeordnet sind.
Zwischen der Zuführung und der Ableitung von salzhaltigem Wasser, der als
kombinierte Einrichtung ausgeführten Wärmetauschereinheit, sind zur Erzeugung einer Zwangsströmung nach einem besonderen Merkmal der Erfindung,
quergerichtete Schikanen angeordnet, wodurch eine Vermeidung von Vermischungen erreicht wird. Die Zulauföffnung der als Wärmetauschereinheit
ausgeführten kombinierten Einrichtung zur Zuführung und Ableitung von salzhaltigem Wasser ragt dabei durch die Böden des Schwimmkörpers bzw. des
Verdampferraumes in den Verdampferraum hinein.
Die zur Sammelvorrichtung für das entsalzte Wasser gehörende Pumpe, weiche das
kondensierte und entsalzte Wasser vom untersten Raum des Kondensators über die Wasseroberfläche in einen Sammelbehälter fördert sowie der über der Einrichtung
zur Ableitung wasserdampfgesättigter Luft angeordnete Ventilator, werden nach
besonderen Merkmalen der Erfindung mit Solartechnik angetrieben, so daß die gesamte Anlage ohne Fremdenergie betreibbar ist.
Nach einem besonderen Merkmal der Erfindung wird der Verdampferraum von einer
für Sonnenstrahlen durchlässigen Scheibe hermetisch abgeschlossen.
Nach einem besonders bevorzugten Merkmal der Erfindung ist der Verdampferraum
teilweise evakuiert, wodurch die gesamte Wirkungsweise der Anlage noch verbessert werden kann.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung sind zur Erhöhung der Leistungsfähigkeit der Anlage auf bzw. innerhalb des Schwimmkörpers mehrere
Verdampferräume in Modulbauweise hinter- und/oder nebeneinander geschaltet.
Die gesamte Anlage ist so konstruiert, daß mit Hiife der Schwimmkörper sich im
Verdampferraum ein gewoilter Salzwasserpegel eingestellt werden kann.
Die gesamte Anlage ist nach einem besonderen Merkmal der Erfindung durch
spannbare Anker fixiert, wodurch neben Gewichts- und/oder Voiumenveränderungen am Schwimmkörper die Höhe des Wasserspiegels im Verdampferraum beeinflußt
werden kann.
Nach einem besonders bevorzugten Merkmal der Erfindung ist der Schwimmkörper
als Wasserfahrzeug ausgebildet. Diese sehr bewegliche Ausführung der Anlage ermöglicht dessen universeilen und flexiblen Einsatz. Diese transportable
Versorgungseinheit ist solarangetrieben, wobei das entsalzte Wasser auf ebenfalls
solarangetriebene Transportboote verladen werden kann.
Nachfolgend soll die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert
werden.
Die Zeichnung zeigt in
Figur 1: den Querschnitt durch eine fixierte Anlage mit nur einem
Verdampferraum,
Verdampferraum,
Figur 2: eine Prinzipskizze für eine Anlage, bei der der Schwimmkörper ein
Wasserfahrzeug ist.
Wasserfahrzeug ist.
Der Verdampferraum 2 der Anlage ist nach Figur 1 innerhalb eines
• · · · JJ J,,
Schwimmkörper 1 mit ausreichender Dicke und Isolierfähigkeit angeordnet, so daß
die gesamte Anlage im Wasser schwimmen kann. Der Schwimmkörper kann wie im vorliegenden Fall aus einem festen Isolierstoff, beispielsweise Holz oder Kunststoff
bestehen, oder aber auch als Hohlkörper ausgebildet sein. Er ist ausreichend bemessen, damit der Verdampferboden nicht von Wasser umströmt werden kann
und somit auch nicht die Umgebungswassertemperatur annehmen kann. Der Verdampferraum 2 selbst ist mit einer Scheibe 3 aus Glas oder Plexiglas abgedeckt,
die für Sonnenstrahlen durchlässig ist und gleichzeitig den Verdampferraum 2 hermetisch abschließt. Die Glasplatte 3 enthält die zur Durchführung der Kabel zum
&iacgr;&ogr; Antrieb des mit Solarenergie angetriebenen Ventilators 5 erforderliche Öffnung. Zur
Verbesserung der Wirkungsweise der Anlage kann der Verdampferraum 2 teilweise evakuiert werden. Zur Vermeidung von Glasbrüchen können entsprechende
stützende Einrichtungen (nicht dargestellt) zum Schutz der Glasplatte angebracht
sein. Zur Verbesserung der Wärmeaufnahme ist der oberhalb des Schwimmkörpers 1 liegende Verdampferraum 2 mit einem dunklen, strahlenabsorbierenden Anstrich
versehen.
Im Verdampferraum 2 ist eine Einrichtung 4 zur Ableitung wasserdampfgesättigter
Luft mit darüber befindlichem Ventilator 5 angeordnet, die durch die Böden des
Verdampferraumes 2 und des Schwimmkörpers 1 geführt ist, und woran sich ein mit Meerwasser gekühlter Kondensator 6 mit in den Verdampferraum 2 rückführenden
Leitungen 7 für die wasserdampffreie Luft anschließt, wobei dem Kondensator 6 eine
Sammelvorrichtung 8 für das entsalzte Wasser nachgeschaltet ist, welches mit Hilfe
einer solarangetriebene Pumpe 15 in einen über den Wasserspiegel angeordneten Behälter 10 gefördert wird.
Durch den Boden des Verdampferraumes 2 ist außerdem eine als Wärmetauschereinheit ausgebildete kombinierte Einrichtung 11 zur Zuführung und
Ableitung von salzhaltigem Wasser geführt. Diese als Wärmetauschereinheit ausgebildete kombinierte Einrichtung zur Zuführung und Ableitung von salzhaltigem
Wasser ist zumindest teilweise ais Doppelrohr ausgeführt. Ablauföffnung 13 und Zulauföffnung 12 sind im Verdampferraum 2 an unterschiedlichen Stellen
angeordnet, wobei die Zulauföffnung 12 durch den Boden des Verdampferraumes in den Verdampferraum 2 hineinragt.
Zwischen der Zuiauföffnung 12 und Ablauföffnung 13 von salzhaltigem Wasser, der
als kombinierte Einrichtung 11 ausgeführten Wärmetauschereinheit sind zur Erzeugung einer Zwangsströmung quergerichtete Schikanen 14 angeordnet,
wodurch eine Vermeidung von Vermischungen erreicht werden soll.
Die ganze Anlage ist so aufgebaut, daß mit Hilfe des Schwimmkörpers 1 sich im
Verdampferraum 2 ein gewünschter Salzwasserpegel einstellen kann. Die Höhe des Wasserspiegels kann durch Gewichts- und/oder Volumenänderungen am
Schwimmkörper 1 und durch die spannbaren Anker 16 beeinflußt werden.
Zu Beginn des Verfahrens wird im Verdampferraum 2 über die Zulauföffnung 12 ein
bestimmter Wasserspiegel eingestellt. Durch die Sonneneinstrahlung beginnt das Wasser zu verdampfen und die über der dem Salzwasser befindliche Atmosphäre
wird durch die Verdampfung mit Wasserdampf gesättigt. Die mit Wasserdampf gesättigte Luft wird durch den über Solartechnik angetriebenen Ventilator 5 in die
rohrförmige Einrichtung 4 zur Ableitung der wasserdampfgesättigter Luft geleitet und
zum daran anschließenden Kondensator 6 geführt. Der Wasserdampf in der strömenden Luft kondensiert im Kondensator 6, der mit Meerwasser gekühlt wird,
aus. Die mehr oder weniger wasserdampffreie Trägerluft wird durch die seitlich angebrachten Rohre 7 durch eigene Strömung wieder in den Verdampferraum 2
zurückgeführt. Das salzfreie Kondensat wird in einer Sammelvorrichtung 8 aufgefangen und mit Hilfe einer solarangetriebene Pumpe 15 in einen über den
Wasserspiegel angeordneten Behälter 10 gefördert.
Das sich erwärmende und zum Teil ausdampfende Salzwasser im Verdampferraum
2 wird durch steigenden Salzgehalt ein höheres spezifisches Gewicht annehmen. Die nach unten offene Rohrleitung 13 wird sich langsam mit dem salzhaltigeren und
schwereren Wasser füllen und nach unten in die tiefere See abströmen. Das Nachfüllen von frischem Meerwasser in den Verdampferraum 2 erfolgt über die
Zulaufleitung 12, die in die teilweise als Doppelrohr ausgeführte Wärmetauschereinheit 11 führt und die Ablaufleitung 13 umschließt. Dabei entzieht
das frische Meerwasser durch entsprechende Maßnahmen (Rippen) dem abströmenden salzhaltigeren Wasser die Wärme und verstärkt nochmals das
spezifische Gewicht und damit die Abwärtsströmung. Im Gegenzug erhöht sich
langsam die Temperatur des frisch einströmenden Meerwassers, daß seinerseits einen Auftrieb erfahren wird in Richtung Verdampferraum 2. Auf diese Weise soll der
Flüssigkeitsspiegel im Verdampferraum 2 konstant gehalten werden. Die als Wärmetauschereinheit 11 wirkende Rohrkombination ist entsprechend isoliert, um
Wärmeverluste an das umgebende Meerwasser zu vermeiden.
In Figur 2 wird eine Prinzipskizze gezeigt für eine Anlage, bei der der
Schwimmkörper 1 als Wasserfahrzeug ausgebildet ist. Bei dieser Anlage sind &iacgr;&ogr; mehrere Verdampfereinheiten 2 hinter- bzw. nebeneinander geschaltet, wobei die
verschiedenen Rohrleitungssysteme entsprechend zusammengeschaltet sind. Das entsalzte Wasser wird bei dieser Ausführung auf ein ebenfalls solarangetriebenes
Transportboot (nicht dargestellt) verladen.
Claims (12)
1. Anlage zur Entsalzung von See- bzw. Meerwasser, welche mindestens einen
auf oder innerhalb eines Schwimmkörpers angeordneten Verdampferraum umfaßt, wobei dieser mit einer für Sonnenstrahlen durchlässigen Scheibe
abgedeckt ist, dadurch gekennzeichnet, daß
im Verdampferraum (2) eine Einrichtung (4) zur Ableitung
&iacgr;&ogr; wasserdampfgesättigter Luft mit darüber befindlichem Ventilator (5) angeordnet
ist, die durch die Böden des Verdampferraumes (2) bzw. des Schwimmkörpers
(1) geführt ist, woran sich ein mit Meerwasser gekühlter Kondensator (6) mit in
den Verdampferraum (2) rückführenden Leitungen (7) für die wasserdampffreie Luft anschließt, wobei dem Kondensator (6) eine Sammeivorrichtung (8) für das
entsalzte Wasser nachgeschaltet ist, die Einrichtungen (9) umfaßt, welche das entsalzte Wasser in einen über den Wasserspiegel angeordneten Behälter(10)
fördern,
durch den Boden des Verdampferraumes (2) bzw. des Schwimmkörpers (1)
weiterhin eine als Wärmetauschereinheit (11) ausgebildete kombinierte Einrichtung zur Zuführung und Ableitung von salzhaltigem Wasser führt.
2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die als Wärmetauschereinheit (11) ausgebildete kombinierte Einrichtung zur
Zuführung und Ableitung von salzhaltigem Wasser zumindest teilweise als Doppelrohr ausgeführt ist, wobei Ablauföffnung (13) und Zuiauföffnung (12) im
Verdampferraum (2) an unterschiedlichen Stellen angeordnet sind.
3. Anlage nach mindestens einem der Ansprüche 1 und 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die Zulauföffnung (12) der als Wärmetauschereinheit ausgeführten kombinierten Einrichtung (11) zur
Zuführung und Ableitung von salzhaltigem Wasser durch die Böden des
Schwimmkörpers (1) bzw. des Verdampferraumes (2) in den Verdampferraum
hineinragt.
4. Anlage nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Zuführung (12) und der Ableitung (13) von
salzhaltigem Wasser, der als kombinierte Einrichtung ausgeführten Wärmetauschereinheit (11), zur Erzeugung einer Zwangsströmung
quergerichtete Schikanen (14) angeordnet sind.
5. Anlage nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Sammelvorrichtung für das entsalzte Wasser eine
solarangetriebene Pumpe (15) umfaßt.
6. Anlage nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der über der Einrichtung (4) zur Ableitung
wasserdampfgesättigter Luft angeordnete Ventilator (5) mit Solartechnik
betrieben wird.
7. Anlage nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdampferraum (2) von der für Sonnenstrahlen
durchlässigen Scheibe,(3) hermetisch abgeschlossen wird.
8. Anlage nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdampferraum (2) teilweise evakuiert ist.
9. Anlage nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß auf bzw. innerhalb des Schwimmkörpers (1) mehrere
Verdampferräume (2) in Modulbauweise hinter- und/oder nebeneinander geschaltet sind.
10. Anlage nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlage durch spannbare Anker (16) fixiert ist.
·' &idigr; &Ggr;&Igr; i &iacgr; »·· 10
11. Anlage nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwimmkörper (1) ein Wasserfahrzeug ist.
12. Anlage nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch
gekennzeichnet, daß die gesamte Anlage solarbetrieben und ohne
Fremdenergie arbeitet.
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO1998057891A1 (en) * | 1997-06-17 | 1998-12-23 | Aquajet Technologies Ltd. | Water evaporation apparatus |
WO1999006322A1 (de) * | 1997-07-30 | 1999-02-11 | O.M.L. S.R.L. | Mit sonnenenergie betriebene wasserentsalzungsanlage |
AU737070B2 (en) * | 1997-06-17 | 2001-08-09 | Ers Australia Pty Ltd | Water evaporation apparatus |
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1996
- 1996-05-24 DE DE29616166U patent/DE29616166U1/de not_active Expired - Lifetime
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