AT515705B1 - Wassergewinnung aus der Luft der Erdatmosphäre - Google Patents

Abstract

Verfahren zur Trinkwassergewinnung aus der Feuchtigkeit der Erdoberfläche ferneren Luftschichten, dadurch gekennzeichnet, dass poröses, zur Kapillarkondensation fähiges Material (9) in einem Transportbehälter (5) mittels eines an einem Seil (37) geführten Aerostaten (1), vorzugsweise eines Roziere-Ballons, in höhere Luftschichten gebracht wird, wobei der in diesen höheren und kälteren Luftschichten vorhandene Wasserdampf durch Kapillarkondensation im porösen Material (9) gebunden wird und anschließend das mit Wasser angereicherte poröse Material (9) in dem Transportbehälter (5) durch Absenken des Aerostaten (1) zu einer am Erdboden befindlichen Wassergewinnungsanlage verbracht wird, wobei in der Wassergewinnungsanlage das mit Wasser angereicherte, poröse Material (9) mittels Sonnenenergie erhitzt wird und ein dabei entstehender, Wasserdampf enthaltender warmer Luftstrom anschließend durch Kondensatoren (56, 70) geleitet wird, in welchen durch Kondensation Trinkwasser gewonnen wird, wobei überschüssige Warmluft, die bei der Erhitzung und anschließenden Abkühlung des porösen Materials (9) anfällt, dem Aerostaten (1) als Traggasunterstützung zugeführt wird.

Description

Beschreibung

WASSERGEWINNUNG AUS DER LUFT DER ERDATMOSPHÄRE

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Wassergewinnung aus der Feuchtigkeit der Erdoberfläche ferneren Luftschichten.

[0002] Praktikable Verfahren zur Gewinnung von maßgeblichen Mengen an Süßwasser in warmen Trocken-, Dürre- oder Katastrophengebieten ohne beziehungsweise ohne ausreichend intakter Infrastruktur durch Kondensation von Wasser aus der Feuchtigkeit der Luft, ohne erheblich teuren Energieaufwand für die dazu benötigte Kälteerzeugung, sind nicht bekannt. Wahrscheinlich aus dem Grunde, dass die Verknappung von Süßwasser guter Qualität in Mangelgebieten erst in den letzten Jahren wegen Klimawandels, vermehrtem Verbrauch durch steigende Bevölkerungszahl und als Folge der Wohlstandserhöhung drängend wird und einer Lösung bedarf.

[0003] In den beispielsweisen Patentschriften DE-PS 2660068, DE 4430901, EP 0003 964 A1 sind Erfindungen, die sich auf Wassergewinnung durch Kapillarkondensation beziehen, beschrieben. Allesamt vereint sie der Nachteil, dass sie nicht rund um die Uhr, also Tag und Nacht, daher nicht effektiv einsetzbar sind.

[0004] Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, Wasser in Trinkwasserqualität zu günstigen Produktionskosten mit erfindungsgemäßen Anlagen an fixen oder mobilen Standorten auch autark, umweltfreundlich und ohne teure bauliche Maßnahmen zu gewinnen.

[0005] Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass poröses, zur Kapillarkondensation fähiges Material in einem Transportbehälter mittels eines an einem Seil geführten Aerostaten, vorzugsweise eines Roziere-Ballons, in höhere Luftschichten gebracht wird, wobei der in diesen höheren und kälteren Luftschichten vorhandene Wasserdampf durch Kapillarkondensation im porösen Material gebunden wird und anschließend das mit Wasser angereicherte poröse Material in dem Transportbehälter durch Absenken des Aerostaten zu einer am Erdboden befindlichen Wassergewinnungsanlage verbracht wird, wobei in der Wassergewinnungsanlage das mit Wasser angereicherte, poröse Material mittels Sonnenenergie erhitzt wird und ein dabei entstehender, Wasserdampf enthaltender warmer Luftstrom anschließend durch Kondensatoren geleitet wird, in welchen durch Kondensation Trinkwasser gewonnen wird, wobei überschüssige Warmluft, die bei der Erhitzung und anschließenden Abkühlung des porösen Materials anfällt, dem Aerostaten als Traggasunterstützung zugeführt wird, dass der kontrollierte Auf- und Abstieg des Aerostaten durch Führung an dem Seil erfolgt, welches an einer in der Wassergewinnungsanlage befindlichen Seilrollvorrichtung befestigt ist und an selbiger ab- und aufgerollt wird, wobei die Versorgung von im Transportbehälter befindlichen Stromverbrauchern über elektrische Leiter erfolgt, welche in dem den Aerostaten führenden Seil angeordnet sind, dass der Transportbehälter nach dem Absenken aus den höheren Luftschichten über eine Aufnahmevorrichtung in einer Aufnahmekammer der Wassergewinnungsanlage angedockt wird, wobei der Transportbehälter vom Aerostaten gelöst wird und mittels Förderband in weitere Aufnahmekammern weitertransportiert wird, dass in der Wassergewinnungsanlage die Erwärmung des porösen Materials im Transportbehälter durch über Sonnenspiegel gebündeltes und durch Sonnenfenster gelenktes Sonnenlicht erfolgt, wobei das gebündelte Sonnenlicht zur Erhitzung auf mindestens einen Transportbehälter, auf mindestens einen Behälter und auf mindestens eine Erhitzungsvorrichtung gelenkt wird, von welcher Erhitzungsvorrichtung über Rohrleitungen und mittels Ventilatoren die erzeugte Warmluft in der Wassergewinnungsanlage zu den Komponenten verteilt wird.

[0006] Das vorgeschlagene Verfahren wird mit Vorrichtungen vorteilhaft dadurch gelöst, dass diese im Wesentlichen aus einer auf der Erdoberfläche befindlichen Wassergewinnungsanlage, mindestens einem Transportbehälter mit porösem Material und einem Aerostaten, welcher zum

Transport des Transportbehälters in höhere Luftschichten und zurück dient, besteht, wobei der Aerostat bevorzugt ein Roziere-Ballon ist, welcher über ein Seil mit integrierten elektrischen Leitern und über eine Seilrollvorrichtung mit der Wassergewinnungsanlage in Verbindung steht, und der Transportbehälter aus einem wärmeisolierten Rohr mit mindestens einer Kammer mit porösem Material besteht, wobei die mindestens eine Kammer über Rohrleitungen als Lufteinlass und Rohrleitungen als Luftauslass mit der Umgebungsluft in Kontakt zu bringen ist, und wobei die Wassergewinnungsanlage im Wesentlichen mit einer Aufnahmevorrichtung und mit Aufnahmekammern für mindestens einen Transportbehälter und mindestens einem Förderband, mindestens einem schwenkbaren Sonnenspiegel, mindestens einer Erhitzungsvorrichtung, mindestens einer Wasserkondensationsanlage, einem Sammeltank und Rohrleitungen sowie Ventilatoren zum Lufttransport zwischen den Komponenten der Wassergewinnungsanlage ausgestattet ist.

[0007] Für die Aufnahme der Transportbehälter sind Aufnahmekammern, die durch wärmeisolierte Schiebetüren voneinander getrennt sind, wobei die Aufnahmekammer zur Aufnahme des Transportbehälters in die Wassergewinnungsanlage und die Aufnahmekammer zur Abgabe des Transportbehälters aus der Wassergewinnungsanlage vorgesehen.

[0008] Vorrichtung zur Wasserkondensation besteht darin, dass die Wasserkondensationsanlage zur Kühlung der Kondensationsflächen mit einer Einlassöffnung zur Frischluftzufuhr ausgestattet ist und die Wasserkondensationsanlage mit Behältern, welche eine auf Zeolith-Technologie basierende Verdampfungskühlung aufweisen, ausgestattet ist, wobei die Wasserkondensationsanlagen über eine Rohrleitung mit einem Sammeltank für Trinkwasser in Verbindung stehen.

[0009] Zur Sicherstellung der Energieversorgung bei Nacht oder eingeschränkter Sonneneinstrahlung ist eine Windkraftanlage vorgesehen.

[0010] Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden in nachfolgender Beschreibung mit Zeichnungen Fig. 1 - 3 erläutert. Dabei zeigt: [0011] Fig. 1 einen Aerostaten aus Gasballon und Heißluftballon, dessen Bauweise als Heiß- luft-Gas-Hybrid oder als „Roziere“-Ballon bekannt ist, der einen Transportbehälter für Material mit Porenstruktur trägt.

[0012] Fig. 2 den Transportbehälter mit Material mit Porenstruktur, vergrößert und im Detail.

[0013] Fig. 3 eine Wassergewinnungsanlage in der Transportbehälter aus höheren Luft schichten abgestellt, wärme- und wassertechnisch behandelt werden und wieder nach oben abtransportiert werden sowie Wasserkondensationsanlagen.

[0014] In den Zeichnungen verwendete Bezugszahlen sind Figuren 1 - 3 übergreifend und bedeuten folgendes: [0015] Die Zahl 1 bezeichnet einen Aerostaten, der aus Gasballon 2 und Heißluftballon 3 besteht, deren Ballonhaut am Adapter 4 dichtend endet. 5 bezeichnet metallische Transportbehäl-ter, die außen von einer Wärmeisolierung umgeben sind. Der verschiebbare obere Teil 5a der Wärme-Isolierung wird beim Einfahren des Transportbehälters 5 in die Kammer 41 nach unten weggeschoben, damit vom Sonnenspiegel 49 gebündelte Sonnenstrahlen direkt auf die metallische Wand des Transportbehälters 5 treffen, um das darin befindliche Material mit Porenstruktur 9 zu erhitzen. Der Transportbehälter 5 wird von den Abtrennungen 12 in drei Kammern 13,14,15 unterteilt, in denen sich Material mit Porenstruktur 9 befindet. Der Transportbehälter 5 wird von der Verriegelungsvorrichtung 24 mit Haltevorrichtung 23 an den Aerostaten 1 gekoppelt und von diesem in die Atmosphäre nach oben oder aus der Höhe nach unten transportiert. Durch textile Rohrleitung 7 gelangt Heiß-/Warmluft aus Rohrleitung 11 in den Heißluftballon 3. Luft aus der Rohrleitung 8 und/ oder durch Öffnung 26 fließt in und durch Rohrleitung 10. Luft aus den Rohrleitungen 19, 20 und 21 fließt in und durch Rohrleitung 11. Ein Thermostat 25a steuert einen Stellmotor 25 für parallele Stellungsänderung der Luftverteilerkolben 10a und 11a, in denen teilweise im hohlen Innenraum Luft fließt, in vier Stellungen: [0016] Stellung I: Lufteinlass von Öffnung 26 zu Rohrleitung 18 sowie Lufteinlass von Öffnung 27 zu Rohrleitung 21 ist verhindert. Luft strömt von Rohrleitung 8 durch Rohrleitung 10 zu Rohrleitung 18. Luft strömt von Rohrleitung 21 zu Rohrleitung 11 und weiter in die Rohrleitung 7.

[0017] Stellung II: Luft strömt von Öffnung 26, Rohrleitung 10, Rohrleitung 18 in die Kammer 15. Luft strömt von Kammer 15, Rohrleitung 21 zu Öffnung 27. Luft strömt von Rohrleitung 8 durch Rohrleitung 10 zu Rohrleitung 17 in die Kammer 14. Luft strömt aus Kammer 14 durch Rohrleitung 20 zu Rohrleitung 11 und weiter in Rohrleitung 7.

[0018] Stellung III: Luft strömt von Öffnung 26 durch die Rohrleitung 10, Rohrleitung 18, Rohrleitung 17 durch die Kammern 14 und 15. Luft strömt von Rohrleitung 21 und 20 kommend durch Rohrleitung 11 und durch die Öffnung 27 nach außen. Luft strömt von Rohrleitung 8, Rohrleitung 10 durch Rohrleitung 16 in die Kammer 13. Luft strömt weiter durch Rohrleitung 19 zu Rohrleitung 11 und durch Rohrleitung 7.

[0019] Stellung IV: Luftströmung von Rohrleitung 8, Rohrleitung 10 zu Rohrleitung 16 sowie von Rohrleitung 19, Rohrleitung 11 zu Rohrleitung 7 ist verhindert. Luft strömt von Öffnung 26 durch Rohrleitung 10 in die Rohrleitungen 18, 17 und 16 in die Kammern 13, 14 und 15, weiter durch Rohrleitungen 21,20 und 19, durch Rohrleitung 11 und durch die Öffnung 27 nach außen.

[0020] Der Ventilator 22 bläst Luft in den Heißluftballon 3. Der Ventilator 26a bläst Luft zum Material mit Porenstruktur 9. Der Ventilator 27a bläst Luft aus dem Transportbehälter 5 nach außen. Durch Rohrleitung 57 mit Anschlussstück 28 gelangt Heißluft in den Heißluftballon 3. Durch Rohrleitung 8 über Auslassventil 29 gelangt Luft aus dem Heißluftballon 3 ins Freie. Erhitzungsvorrichtung mit Gastank 30 dient zur Notversorgung des Heißluftballons bei ungewolltem Temperaturabfall der Auftriebsluft im Warmluftballon 3. Mit 31 werden Hydraulik-Stoßdämpfer gekennzeichnet.

[0021] In Figur 3 ist eine Wasserproduktionsanlage, in der Wasser aus dem Material mit Porenstruktur 9 geerntet wird, dargestellt. Der Aerostat 1 senkt einen Transportbehälter 5 in die Aufnahmebehälterkammer 35 der Wassergewinnungsanlage 6 auf der Erdoberfläche.

[0022] Der Adapter 4 des Aerostaten 1 ist an der trichterförmigen, schwenkbaren Aufnahmevorrichtung 36, zeitlich verweilend angedockt. Seil 37 mit Haken 38 wird an die Haltevorrichtung 32 angehängt oder von ihr gelöst. Die Seilrollvorrichtung 51 verändert die wirksame Länge des Seiles 37 durch Auf- oder Abrollen und bestimmt dadurch die Auffahrt oder Abfahrt des Aerostaten 1 mit Transportbehälter 5. Seil 37 mit integrierten elektrischen Leitern 99 dient der Versorgung der Stromverbrauchsgeräte am Transportbehälter 5 und Aerostaten 1 mit elektrischer Energie und dient auch als Blitzschutz. Durch Leitung 57 gelangt vom Ventilator 57a bewegt Heißluft durch Anschluss 28 in den Warmluftballon 3. In den Kammern 39, 40 und 41, deren Außenwände eine Wärmeisolierung tragen, befinden sich Transportbehälter 5. Die Kammern 39, 40 und 41 sind durch wärmeisolierte Schiebetüren 42, 43 und 44 unterteilt. Ein Förderband 46 mit Antrieb 47 bewegt die Transportbehälter in zeitlich gesteuerter Abfolge von Kammer 35 schrittweise bis zu Kammer 41. Eine Öffnungsvorrichtung 48 öffnet Schiebetür 45 durch seitliches Verschieben. Die Schiebetür 45 öffnet Kammer nach oben. Vom Sonnenspiegel 49 gebündelte Sonnenstrahlen wirken durch Sonnenfenster 50 im Brennpunkt erhitzend auf Transportbehälter 5 in Kammer 41. Die Aufnahme- und Ladevorrichtung 36 für Aerostat 1 mit Seilrollvorrichtung 51 schwenkbar fix verbunden, schwenkt den Aerostaten 1 von Position über Aufnahmebehälter 35 zu Position über Kammer 41. Durch die Ausnehmungen 52 und 53 gelangt das am aufsteigenden Aerostaten 1 befestigte Seil 37, nach gemeinsamem Zurückschwenken der fix verbundenen Vorrichtung 36 und 51 in ursprüngliche Position aus der Kammer 41 in den Aufnahmebehälter 35. 33 bezeichnet eine selbsttätige Vorrichtung, die den Haken 38 mit Seil 37 an die Haltelasche 32 an- und abhängt.

[0023] Die vom Sonnenspiegel 60 gebündelten Sonnenstrahlen erhitzen den metallischen Behälter 61, der wiederum erhitzt die Luft im Inneren des Behälters 61. Ventilator 62 bläst aus Ausgleichsbehälter 67 durch Rohrleitung 68 angesaugte Luft durch den Erhitzungsbehälter 61 durch Rohrleitung 63, durch die Wärmaustauscher als Erhitzungsgeräte 64 und 65, welche in der Folge die Transportbehälter 5 in den Kammern 39 und 40 erhitzen. Die dabei abkühlende Luft gelangt hernach weiter durch Rohrleitung 66 in den Ausgleichsbehälter 67 zurück. In der Rohrleitung 57 wird bei Bedarf heiße Luft aus Behälter 61 in den Warmluftballon 3 geleitet. Der Ventilator 62 bläst auch heiße Luft vom Behälter 61 durch Rohrleitung 69 in die Wasserkondensationsanlage 70. Feuchte und heiße Luft aus den Kammern 39, 40 und 41 gelangt durch die Rohröffnungen 54a der Rohrleitung 54, vom Ventilator 55 angesaugt, durch die Wasserkondensationsanlage 56, durch Rohrleitung 71 zur Wasserkondensationsanlage 70. Die Kondensationsflächen 56a der Wasserkondensationsanlage 56 werden von Frischluft auf dem Weg von der Einlassöffnung 58 zu Rohrleitung 59 gekühlt. In der Wasserkondensationsanlage 70, werden die Kondensationsflächen 72a durch Verdampfungskühlung nach Zeolith-Wassertechnologie in Behälter 72 gekühlt. Diese Kühltechnologie wird, wie es beispielsweise im selbstkühlenden Bierfass Stand der Technik ist, angewendet. Im selbstkühlenden Behälter 72 befindet sich innen ein beidseitig offenes Metallrohr 72a, das durch diese Wasser-Zeolith-Technologie gekühlt wird. Dieses Metallrohr wird von feuchter, warmer Luft aus Rohrleitung 71 kommend, durchströmt, die an der inneren Rohrwandung des Metallrohres 72a kondensiert. Im Behälter 72 befinden sich zwischen Metallrohr 72a und Außenhaut 72b zwei nach außen geschlossene Kammern 72c und 72d, die mit einem Ventil 96 verbunden sind, wie es in der Wasser-Zeolith-Technologie vorgesehen ist. Die Wasserkondensationsanlage 70, die mit Wärmeisolierung 74 umschlossen ist, besteht aus Räumen 75, 76, 77 und 78, die von den selbsttätig schwingenden Türklappen 79, 80, 81 und 82 unterteilt werden. Im Raum 77 befindet sich eine Ausbuchtung mit Fenster 83, durch das vom Sonnenspiegel 84 gebündelte Sonnenstrahlen auf metallischen Behälter 72 treffen und diesen erhitzen. Ein Förderband 85 mit rotierenden Tassen 34, auf denen die Behälter 72 stehen, befördert diese von Antrieb 86 bewegt, im vorgegebenen zeitlichen Abstand immer um eine Position weiter. Die Vorschiebe- und Rückholvorrichtung 87 schiebt im vorgegebenen Abstand den Behälter 72 zur Erhitzung zum Fenster 83 und holt ihn hernach wieder auf die Position auf dem Förderband 85 zurück. Die feuchte, warme Luft aus Rohrleitung 71 wird von der Luftdurchfluss-Vorrichtung 88 durch die gekühlten Metallrohre 72a der im Raum 75 bewegten Behälter 72 bis zum Auslass der Rohrleitung 89 geleitet. Die von der Rohrleitung 69 kommende heiße Luft strömt durch Raum 76 und durch die Auslass- Öffnung der Rohrleitung 73 nach außen an die Umgebung. Luft von außen, die durch Rohrleitung 90 in den Raum einströmt, erwärmt sich beim Kühlen der Behälter 72 und strömt in der Folge durch Rohrleitung 91 in den Ausgleichsbehälter 67. Luft von außen, die durch Rohrleitung 92 in den Raum 75 einströmt, erwärmt sich bei der Wärmeabfuhr vom Behälter 72 an der Außenseite der Behälter 72 und strömt durch Leitung 93 in den Ausgleichsbehälter 67. In den Wasserkondensationsanlagen 56 und 70 kondensiertes Wasser gelangt durch Rohrleitung 94 in den Sammeltank 95 wo es an den Verbraucher abgegeben wird. Der Hebel 96a öffnet beim Vorbeifahren des Behälters 72 das Ventil zwischen den Kammern 72c und 72d und der Hebel 96b schließt dieses. 98 bezeichnet eine Windkraf tan läge, die Strom bei Nacht oder Fehlen von Sonnenschein den Betrieb der erfindungsgemäßen Anlage sichert. 97 ist Gasleitung für Befüllung des Gasballons 2. Pfeile ohne Nummer zeigen die Strömungsrichtung der Luft. 63a, 64a und 65a sind Lufteinlassventile.

[0024] Funktion: [0025] Der vom Gas in Gasballon 2 getragene und mittels Adapter 4 an die Aufnahmevorrichtung 36 gekoppelte Aerostat 1 schwebt über den in Kammer 41 stehenden Transportbehälter 5. Die Aufnahmevorrichtung 36 und mit ihr fix verbundene Seilrollvorrichtung 51 wurde vorher in diese Position geschwenkt.

[0026] Schiebetür 45 wurde von Öffnungsvorrichtung 48 zur Seite geschoben. Die Aufnahmevorrichtung 36 wird einige Zentimeter abgesenkt, um die Haltervorrichtung 23 des Adapters 4 in die Ausnehmung 24 des Transportbehälters 5 zu schieben, die hernach durch Verriegelung befestigt ist. Der Haken 38 des Seiles 37 wird von Vorrichtung 33 selbsttätig an der Haltevorrichtung 32 angehängt. Im Gasballon 2 des Aerostat 1 ist permanent Helium als Traggas in der Menge, die gerade reicht, um den Aerostaten 1 mit beladenem Transportbehälter in Schwebe zu halten.

[0027] Das effektive Heben des beladenen Transportbehälters 5 durch Aerostat 1 übernimmt die im Erhitzungsbehälter 61 von gebündelten Sonnenstrahlen aus Sonnenspiegel 60 erhitzte Luft, die vom Ventilator 57a durch Rohrleitung 57 durch Anschlussventil 28 und textiler Rohrleitung 7 in den Heißluftballon 3 gelangt, die in diesem als Traggas wirkt. Im oberen Bereich des Ballons 3 aus der Rohrleitung 7 einfließende heiße Luft verdrängt die abkühlende Luft nach unten und von da über Rohrleitung 8 und Auslassventil 29 nach außen. Ist der Heißluftballon ausreichend mit Heißluft befüllt und die gewünschte Auftriebskraft des Aerostaten gegeben, wird Verbindung vom Adapter 4 zu Aufnahmevorrichtung 36 gelöst und der Aerostat 1 mit Transportbehälter 5, an dem das Seil 37 hängt, hebt ab. Bei der Ausfahrt des Transportbehälters 5 aus der Kammer 41 durch die Aufnahmevorrichtung 36 nach oben, verschließen die Ventile 28 und 29 die Rohrleitungen 7 und 8 nach außen. Gleichzeitig wird eine Verbindung von Rohrleitung 7 zu Rohrleitung 11 und von Rohrleitung 8 zu Rohrleitung 10 hergestellt. Ab nun erfolgt die Erhitzung der Luft, die im Heißluftballon 3 als Traggas wirkt, von dem zuvor im Transportbehälter 5 in der Kammer 41 auf über 300° erhitzten Material mit Porenstruktur 9. Nach zunehmender Dauer und Höhe der Auffahrt wird das im Transportbehälter 5 transportierte Material mit Porenstruktur durch Wärmeabfluss in den Ballon 3 abgekühlt. Der Stellmotor 25 verändert die Stellung der parallel geführten Luftverteilerkolben 10a und 11a nach Maßgabe der fortschreitenden Abkühlung des Materials mit Porenstruktur 9 in den Kammern 13, 14 und 15 in vier Stellungen.

[0028] Stellung I: Lufteinlass von Öffnung 26 zu Rohrleitung 18 sowie Lufteinlass von Rohrleitung 21 zu Öffnung 27 ist verhindert. Abkühlende Luft strömt aus Ballon durch Rohrleitung 8, Rohrleitung 10 zu Rohrleitung 18, durch das Material mit Porenstruktur 9 in der Kammer 15, wo sie erwärmt wird. Luft strömt weiter durch Rohrleitung 21 zu Rohrleitung 11, durch Rohrleitung 7 in den Ballon 3. Das Material mit Porenstruktur 9 im Behälter 15 wird durch fortlaufende Wärmeabfuhr in den Ballon 3 abgekühlt, hernach folgt

Stellung II: Luft strömt von Öffnung 26, durch Ventilatoren 26a und 27a unterstützt, durch Rohrleitung 10 durch Rohrleitung 18, durch das Material mit Porenstruktur 9 im Behälter 15, durch Rohrleitung 21 zu Öffnung 27 und aus dieser. Luft strömt von Rohrleitung 8 durch Rohrleitung 10 zu Rohrleitung 17, durch das Material mit Porenstruktur 9 in der Kammer 14, durch Rohrleitung 20 zu Rohrleitung 11 und weiter in die Rohrleitung 7. In dieser Stellung II wird Wärme aus dem Material mit Porenstruktur 9 in Kammer 14 in den Ballon 3 geleitet. Kühle, feuchte Luft von außen wird durch das vorher abgekühlte Material mit Porenstruktur 9 in Kammer 15 geführt. Feuchtigkeit aus dieser Luft wird im Material mit Porenstruktur durch Kapillarkondensation gebunden, hernach folgt

Stellung III: Luft strömt von Öffnung 26, von Ventilator 26a und 27a unterstützt, durch die Rohrleitung 10 in die Rohrleitung 18 und Rohrleitung 17. Von dieser durch das Material mit Porenstruktur 9 in Kammer 14 und 15, weiter durch Rohrleitung 21 und 20 durch Rohrleitung 10 und durch die Öffnung 27 nach außen. Luft strömt von Rohrleitung 8 durch Rohrleitung 10 zu Rohrleitung 16, durch Material mit Porenstruktur 9 in Kammer 13, durch Rohrleitung 19 zu Rohrleitung 11 und durch Rohrleitung 7 in den Ballon 3. In dieser Stellung III wird Wärme aus dem heißen Material mit Porenstruktur 9 in Kammer 13 zu Ballon 3 geführt. Kühle, feuchte Luft von außen wird durch das abgekühlte Material mit Porenstruktur 9 in den Kammern 14 und 15 geführt. Feuchtigkeit aus dieser Luft wird im Material mit Porenstruktur 9 durch Kapillarkondensation gebunden, hernach folgt

Stellung IV: Luftströmung aus Ballon 3 durch Rohrleitung 8, Rohrleitung 10 zu Rohrleitung 16 weiter durch Rohrleitung 19, Rohrleitung 11 zu Rohrleitung 7 ist verhindert. Luft von außen strömt von Öffnung 26, von Ventilatoren 26a und 27a unterstützt, durch die Rohrleitung 10 in die Rohrleitungen 18, 17 und 16. Diese Luft strömt weiter durch das Material mit Porenstruktur 9 in den Kammern 13, 14 und 15, durch Rohrleitungen 21, 20 und 19, durch die Rohrleitung 11, durch die Öffnung 27 nach außen. Der Ventilator 22 erhöht bei Bedarf die Strömungsmenge der Luft in den Ballon 3.

[0029] Während der Anfangsphase der Auffahrt des Aerostaten 1 wird das am Transportbehälter 5 angehängte Seil 37 der Seilrollvorrichtung 51 durch die Aufnahmevorrichtung 36 und die mit ihr fest verbundene Seilrollvorrichtung 51 von der Position über und unter der Kammer 41 herausgeschwenkt. Das Seil 37 gelangt dabei durch den Spalt der Ausnehmung 53 aus der Kammer 41. Danach werden die Schiebetüren 42, 43 und 44 geöffnet, sodass die Transportbehälter 5 mit Material mit Porenstruktur 9 vom Förderband 46 um eine Kammer weiter transportiert werden können. Das heißt, der vorher aus der Atmosphäre kommende, in der Kammer 35 abgestellte Transportbehälter 5 wird in Kammer 39, der in Kammer 39 gewesene in die Kammer 40, der aus Kammer 40 in die Kammer 41 geschoben. Das zuvor aus der Kammer 41 herausgeschwenkte Seil 37 wird durch eine weitere Schwenkbewegung der Aufnahmevorrichtung 36 mit Seilrollvorrichtung 51 durch den Spalt der Ausnehmung 52 in die Kammer 35 geschwenkt. Aufnahmevorrichtung 36 mit Seilrollvorrichtung 51 ist jetzt über und unter der Kammer 35. Die Schiebetüren 42, 43, 44 und 45 werden geschlossen. Die Wassergewinnungsanlage ist für weiteren Betrieb inklusive Transportbehälteraufnahme aus der Atmosphäre bereit.

[0030] Nach Befüllung des Materials mit Porenstruktur in den Kammern 13, 14 und 15 mit Feuchtigkeit aus der kühlen, feuchten Umgebungsluft durch Kapillarkondensation und Abnahme der Auftriebskraft im Aerostaten 1 durch Abkühlung des Traggases Luft im Heißluftballon 3 beginnt der Aerostat mit Transportbehälter 5 nach Verweildauer auf die Erdoberfläche zurück zu sinken.

[0031] Beim und für das Abfahren des Aerostaten 1 mit der Fracht wird das Seil 37 von der Seilrollvorrichtung 51 eingezogen, sodass der Transportbehälter 5 am Ende der Fahrt von Stoßdämpfer 31 gebremst sanft in der Kammer 35 abgestellt wird. Die Aufstiegsdauer, die Verweildauer und Absinkdauer des Aerostaten 1 mit Fracht sowie die Feuchtigkeitsaufnahme im Material mit Porenstruktur kann berechnet und dadurch vorbestimmt gesteuert werden. Ist das Abstellen des Transportbehälters 5 in die Kammer 35 erfolgt, wird der Haken 38 des Seiles 37 durch An- und Abhängevorrichtung 33 selbsttätig von der Halteöse 32 getrennt. Die Befüllung des Ballons 3 mit heißer Luft beginnt wieder. Die Verriegelungsvorrichtung 24 trennt die Haltevorrichtung 23 vom Transportbehälter 5, sodass der Adapter 4 des Aerostat 1 mit allen Anschlüssen vom Transportbehälter 5 getrennt wird. Die Aufnahme- und Ladevorrichtung 36 mit Aerostat 1 und mit ihr verbundener Rollvorrichtung 51 wird einige Zentimeter angehoben und bis über und unter der Kammer 41 umgeschwenkt. Ab hier beginnt der bereits beschriebene Vorgang der Aerostatenbefüllung, Frachtaufnahme, Auf- und Abfahrt von neuem und wiederholend.

[0032] Aus dem in den Kammern 39, 40 und 41 befindlichen Material mit Porenstruktur 9 wird bei der Regeneration durch Erhitzung der Feuchtigkeitsaustrag durchgeführt. Das Erhitzen des Materials mit Porenstruktur 9 geschieht in den Kammern 39 und 40 durch die Wärmeaustauscher 64 und 65, die von heißer Luft aus Lufterhitzungsbehälter 61 durch die Rohrleitung 63 gespeist werden. In der Kammer 41 erfolgt die Erhitzung durch gebündelte Sonnenstrahlen von Sonnenspiegel 49, die durch das Fenster 50, von Wärmeisolierung 5a nicht behindert, auf die metallische Wand des Transportbehälters 5 treffen und in der Folge das Material mit Porenstruktur erhitzen. Durch die hohe Temperatur im Brennpunkt der Sonnenstrahlen wird dieses Material mit Porenstruktur 9 auf über 300°C erhitzt.

[0033] Durch die starke Erhitzung des Materials mit Porenstruktur 9 im Transportbehälter 5 in den Kammern 39, 40 und 41 wird der darin gebundene Wasserdampf frei gesetzt und in Luftströmung übergeführt. Schließlich wird der so mit Wasserdampf beladene, heiße Luftstrom durch die Rohröffnungen 54a in und durch die Rohrleitung 54, den Kondensator 56, der Rohrleitung 71 und durch den Kondensator 70 geführt. Wobei der in der Luft enthaltene Wasserdampf in den Wasserkondensationsanlagen 56 und 70 auskondensiert und Wasser ergibt, das durch die Rohrleitungen 94 in den Wassertank 95 gelangt. In der Wasserkondensationsanlage 56 werden die Kondensationsflächen 56a von Umgebungsluft, die auch vorgekühlt sein kann, beim Durchströmen von der Einlassöffnung 58 zu Rohrleitung 59 gekühlt. In der Wasserkondensationsanlage 70 werden die Kondensationsflächen 72a durch Verdampfungskühlung nach Zeolith-Wassertechnologie im Behälter 72 gekühlt. Der mit Wasserdampf beladene heiße Luftstrom, der von den Kammern 39, 40 und 41 kommend durch die Kondensatoren 56 und 70 fließt, wird bei Bedarf zur Strömungsunterstützung von heißer Luft aus den Ventilen 63a, 64a oder 65a unterstützt. Das vom Antrieb 86 bewegte Förderband 85 transportiert die Behälter 72 schrittwei se im Umlauf. Im Raum 76 werden die Behälter 72, von heißer Luft aus Lufterhitzungsbehälter 61 und Rohrleitung 69 kommend und Auslassöffnung 73 austretend, für deren Regeneration erhitzt. Im Raum 77 werden die Behälter 72 für deren Regeneration von gebündelten Sonnenstrahlen aus Sonnenspiegel 84 durch das Fenster 83 über 300^0 enderhitzt. Danach werden im Raum 78 die Behälter 72 von Außenluft, die durch Rohrleitung 90 ein- und durch Rohrleitung 91 ausströmt, gekühlt.

[0034] Nach Öffnen des Ventiles 96 durch Betätigungsarm 96a im Raum 75 setzt die Verdampfungskühlung im Behälter 72 nach Zeolith-Wassertechnologie ein. An den gekühlten Kondensationsflächen 72a wird aus der durch Rohrleitung 71 einströmenden Luft Wasser kondensiert. Der Betätigungsarm 96b verschließt das Ventil 96 beim Eintritt in Raum 76, damit der Behälter 72 regeneriert wird. Die durch die Rohrleitungen 66, 59, 91 und 93 in den Behälter 67 einströmende Luft wird vom Ventilator 62 aus Behälter 67 durch Rohrleitung 68 angesaugt und in den und durch den Lufterhitzungsbehälter 61 zu den Rohrleitungen 57, 63 und 69 geblasen.

[0035] Die elektrische Energie wird aus Gründen des kleinen elektrischen Leitungsquerschnittes mit „Hochspannung“ übertragen. Der elektrische Kontakt zwischen Seil 37 als elektrischer Leiter und Transportbehälter 5 erfolgt selbsttätig.

Claims (8)

1. Patentansprüche 1. Verfahren zur Trinkwassergewinnung aus der Feuchtigkeit der Erdoberfläche ferneren Luftschichten, dadurch gekennzeichnet, dass poröses, zur Kapillarkondensation fähiges Material (9) in einem Transportbehälter (5) mittels eines an einem Seil (37) geführten Aero-staten (1), vorzugsweise eines Roziere-Ballons, in höhere Luftschichten gebracht wird, wobei der in diesen höheren und kälteren Luftschichten vorhandene Wasserdampf durch Kapillarkondensation im porösen Material (9) gebunden wird und anschließend das mit Wasser angereicherte poröse Material (9) in dem Transportbehälter (5) durch Absenken des Aerostaten (1) zu einer am Erdboden befindlichen Wassergewinnungsanlage verbracht wird, wobei in der Wassergewinnungsanlage das mit Wasser angereicherte, poröse Material (9) mittels Sonnenenergie erhitzt wird und ein dabei entstehender, Wasserdampf enthaltender warmer Luftstrom anschließend durch Kondensatoren (56, 70) geleitet wird, in welchen durch Kondensation Trinkwasser gewonnen wird, wobei überschüssige Warmluft, die bei der Erhitzung und anschließenden Abkühlung des porösen Materials (9) anfällt, dem Aerostaten (1) als Traggasunterstützung zugeführt wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der kontrollierte Auf- und Abstieg des Aerostaten (1) durch Führung an dem Seil (37) erfolgt, welches an einer in der Wassergewinnungsanlage befindlichen Seilrollvorrichtung (51) befestigt ist und an selbiger ab- und aufgerollt wird, wobei die Versorgung von im Transportbehälter (5) befindlichen Stromverbrauchern über elektrische Leiter (99) erfolgt, welche in dem den Aerostaten (1) führenden Seil (37) angeordnet sind.
3. 3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Transportbehälter (5) nach dem Absenken aus den höheren Luftschichten über eine Aufnahmevorrichtung (36) in einer Aufnahmekammer (35) der Wassergewinnungsanlage angedockt wird, wobei der Transportbehälter (5) vom Aerostaten (1) gelöst wird und mittels Förderband (46) in weitere Aufnahmekammern (39, 40, 41) weitertransportiert wird.
4. 4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in der Wassergewinnungsanlage die Erwärmung des porösen Materials im Transportbehälter durch über Sonnenspiegel (49, 60, 84) gebündeltes und durch Sonnenfenster (50) gelenktes Sonnenlicht erfolgt, wobei das gebündelte Sonnenlicht zur Erhitzung auf mindestens einen Transportbehälter (5), auf mindestens einen Behälter (72) und auf mindestens eine Erhitzungsvorrichtung (61) gelenkt wird, von welcher Erhitzungsvorrichtung (61) über Rohrleitungen (59, 64, 68, 91, 93) und mittels Ventilatoren (22, 27a, 57a, 62) die erzeugte Warmluft in der Wassergewinnungsanlage zu den Komponenten verteilt wird.
5. 5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass diese im Wesentlichen aus einer auf der Erdoberfläche befindlichen Wassergewinnungsanlage, mindestens einem Transportbehälter (5) mit porösem Material (9) und einem Aerostaten (1). welcher zum Transport des Transportbehälters (5) in höhere Luftschichten und zurück dient, besteht, wobei der Aerostat (1) bevorzugt ein Roziere-Ballon ist, welcher über ein Seil (37) mit integrierten elektrischen Leitern (99) und über eine Seilrollvorrichtung (51) mit der Wassergewinnungsanlage in Verbindung steht, und der Transportbehälter (5) aus einem wärmeisolierten Rohr mit mindestens einer Kammer (13, 14, 15) mit porösem Material (9) besteht, wobei die mindestens eine Kammer (13, 14, 15) über Rohrleitungen als Lufteinlass (16, 17, 18) und Rohrleitungen als Luftauslass (19, 20, 21) mit der Umgebungsluft in Kontakt zu bringen ist, und wobei die Wassergewinnungsanlage im Wesentlichen mit einer Aufnahmevorrichtung (36) und mit Aufnahmekammern (35, 39, 40, 41) für mindestens einen Transportbehälter (5) und mindestens einem Förderband (46, 85), mindestens einem schwenkbaren Sonnenspiegel (49, 60, 84), mindestens einer Erhitzungsvorrichtung (61), mindestens einer Wasserkondensationsanlage (56, 70), einem Sammeltank (95) und Rohrleitungen (59, 64, 68, 91, 93) sowie Ventilatoren (22, 27a, 57a, 62) zum Lufttransport zwischen den Komponenten der Wassergewinnungsanlage ausgestattet ist.
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmekammern (35, 39, 40, 41) durch wärmeisolierte Schiebetüren (42, 43, 44) voneinander getrennt sind, wobei die Aufnahmekammer (35) zur Aufnahme des Transportbehälters (5) in die Wassergewinnungsanlage und die Aufnahmekammer (41) zur Abgabe des Transportbehälters (5) aus der Wassergewinnungsanlage vorgesehen sind.
7. 7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Wasserkondensationsanlage (56) zur Kühlung der Kondensationsflächen (56a) mit einer Einlassöffnung (58) zur Frischluftzufuhr ausgestattet ist und die Wasserkondensationsanlage (70) mit Behältern (72), welche eine auf Zeolith-Technologie basierende Verdampfungskühlung aufweisen, ausgestattet ist, wobei die Wasserkondensationsanlagen (56, 70) über eine Rohrleitung (94) mit einem Sammeltank (95) für Trinkwasser in Verbindung stehen.
8. 8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zur Sicherstellung der Energieversorgung bei Nacht oder eingeschränkter Sonneneinstrahlung eine Windkraftanlage (98) vorgesehen ist. Hierzu 2 Blatt Zeichnungen