BE1029897B1 - Werkwijze en inrichting voor het zuiveren van water - Google Patents

Abstract

Deze uitvinding betreft een werkwijze en een inrichting voor het zuiveren van onzuiver water zoals zeewater, waarbij water verwarmd wordt zodat het verdampt en de waterdamp gecondenseerd wordt om gezuiverd water te bekomen, waarbij men het gezuiverd water via een turbine (13),(24) die een generator (14),(25) aandrijft neerwaarts laat stromen om de potentiële gravitatie-energie ervan om te zetten in elektrische energie, waarbij bij voorkeur water naar een hoger niveau (III) op een bodemverhoging (2) wordt gepompt voor energieopslag als potentiële gravitatie-energie en waterdamp naar een hoger niveau (III) wordt geleid en na condensatie opgevangen wordt op een hoger niveau (III). 36

Description

Werkwijze en inrichting voor het zuiveren van water

Deze uitvinding betreft enerzijds een werkwijze voor het zuiveren van water met erin opgeloste zouten en/of verontreinigingen, waarbij een stroom onzuiver water aangevoerd wordt en verwarmd wordt zodat het water minstens gedeeltelijk verdampt en waterdamp bekomen wordt, en waarbij minstens een gedeelte van de waterdamp opgevangen wordt en gecondenseerd wordt om gezuiverd water te bekomen, en waarbij men het gezuiverd water, via een turbine die een generator aandrijft, van het tweede niveau naar een lager dan het tweede niveau gelegen derde niveau laat stromen om de potentiële gravitatie-energie ervan om te zetten in elektrische energie. .

Deze uitvinding betreft anderzijds ook een inrichting voor het zuiveren van water, omvattende aanvoermiddelen voor het aanvoeren van een stroom onzuiver water met daarin opgeloste zouten en/of verontreinigingen, verwarmingsmiddelen om het aangevoerde water te verwarmen en minstens gedeeltelijk te laten verdampen zodat waterdamp wordt gevormd, een condensor om de waterdamp te laten condenseren tot gezuiverd water en een turbine die door een stroom water kan aangedreven worden, en een door de turbine aandrijfbare generator, waarbij de inrichting voorzien is om het in de condensor bekomen water via de turbine naar een lager dan de condensor gelegen derde niveau te laten stromen om de gravitatie-energie ervan om te zetten in elektrische energie.

Met ‘gezuiverd water’ wordt in deze octrooiaanvraag water bedoeld waaruit minstens een gedeelte van de in het ongezuiverde water aanwezige zouten en/of verontreinigingen verwijderd zijn.

Deze uitvinding betreft onder meer een werkwijze en een inrichting voor het zuiveren van water door een destillatie-proces waarbij zout water, zoals onder meer zeewater of brak grondwater, wordt ontzilt. In het bijzonder betreft deze uitvinding een werkwijze en een inrichting voor het produceren van gezuiverd water dat geschikt is als drinkwater en/of kan gebruikt worden voor irrigatie in de landbouw of voor het vruchtbaar maken van droge gebieden of voor gebruik als industrieel proceswater.

Onder de bestaande ontziltingsmethodes is het destillatie-proces de meest eenvoudige methode. Men laat het water verdampen en de erin opgeloste stoffen, zoals zouten, blijven achter en de waterdamp wordt opgevangen en gecondenseerd als gezuiverd water. Deze techniek vraagt echter zeer veel energie. Het is gekend om hiervoor zonne-energie aan te wenden. Een andere gekende ontziltingstechnologie maakt gebruik van omgekeerde osmose. Deze methode is complexer en omdat het water onder een hoge druk moet gebracht worden is het energieverbruik ook nog vrij hoog. Onder meer door de lage energie-efficiëntie van de bestaande ontziltings- methodes wordt de toepassing ervan in heel wat regio’s van de wereld vanuit economisch oogpunt onhaalbaar geacht, waardoor problemen van extreme droogte en drinkwaterschaarste er onopgelost blijven.

Een doel van deze uitvinding is aan deze nadelen te verhelpen door te voorzien in een werkwijze en een inrichting voor het zuiveren van water die realiseerbaar is met eenvoudige technische middelen, die een grotere energie-efficiëntie heeft dan de bestaande ontziltingsmethodes, en die productie van zuiver water uitgaand van onzuiver water (zoals bv. zeewater) in meer regio’s van de wereld toepasbaar en economisch haalbaar maakt.

Deze doelstelling wordt bereikt door te voorzien in een werkwijze voor het zuiveren van water met de in de eerste paragraaf van deze beschrijving vermelde kenmerken, waarbij, volgens deze uitvinding, de stroom onzuiver water door middel van een vijzelpomp van het eerste niveau naar het tweede niveau wordt verplaatst en tijdens deze verplaatsing verwarmd wordt zodat het water minstens gedeeltelijk verdampt en waterdamp bekomen wordt.

Door de stroom onzuiver water naar een hoger niveau te verplaatsen zorgt men voor een opslag van energie in de vorm potentiële gravitatie-energie. Hierdoor kan elektrische energie tijdelijk opgeslagen worden wanneer deze niet onmiddellijk kan verbruikt worden. Bijvoorbeeld wanneer energie wordt verkregen uit een intermitterende hernieuwbare energiebron, zoals bv. windenergie of zonne-energie,

kan men deze energie tijdelijk opslaan in de vorm potentiële gravitatie-energie. De waterdamp die gedurende die verplaatsing bekomen wordt, wordt dan bij voorkeur ook naar het tweede niveau geleid zodat de potentiële gravitatie-energie ervan toeneemt.

Aangezien een verplaatsing van een vloeistof door middel van een vijzelpomp (volgens het principe van de schroef van Archimedes) nagenoeg zonder wervelingen en turbulenties in de vloeistof gebeurt, kan gedurende deze verplaatsing een zeer efficiënte verdamping van de vloeistof bekomen worden.

Hierdoor wordt de potentiële gravitatie-energie van het gecondenseerde water gebruikt als een energiebron die op elk ogenblik beschikbaar is en op een tijdstip naar keuze kan omgezet worden in elektrische energie. Deze elektrische energie kan bijvoorbeeld aangewend worden voor de werking van de inrichting volgens de uitvinding en/of kan via een elektriciteitsnet ter beschikking gesteld worden van andere verbruikers van elektrische energie. Met een verbruiker van elektrische energie bedoelen we in deze octrooiaanvraag eender welke inrichting of installatie, apparaat, motor, …. die tijdens zijn werking elektrische energie verbruikt. Het naar een lager niveau gestroomd gezuiverd water kan, bijvoorbeeld in een reservoir, ter beschikking gesteld worden van één of meerdere afnemers van gezuiverd water.

Wanneer er gezuiverd water moet geleverd worden op een tijdstip dat de verbruikers van elektrische energie geen behoefte hebben aan alle energie die bij het naar beneden stromen van het gezuiverd water wordt gegenereerd door de generator, dan kan de overtollige elektrische energie opgeslagen worden in een batterij of in de vorm van potentiële gravitatie-energie door bijvoorbeeld ongezuiverd water aan te voeren en naar een hoger niveau te verplaatsen.

De werkwijze volgens deze uitvinding omvat in het bijzonder een systeem van productie en distributie van gezuiverd water op basis van de zuivering van onzuiver water gecombineerd met een systeem van productie en distributie van elektrische energie op basis van als potentiële gravitatie-energie opgeslagen energie. De waterzuivering omvat bij voorkeur water-ontzilting en/of de opgeslagen energie is bij voorkeur verkregen uit een hernieuwbare energiebron.

Dit gezuiverd water kan dan verder gezuiverd worden of bijvoorbeeld verkocht worden.

Volgens deze uitvinding wordt bij voorkeur minstens een gedeelte van de waterdamp naar een hoger gelegen niveau geleid en na condensatie opgevangen op een niveau dat hoger is dan het niveau waarop de waterdamp gevormd is.

De natuurlijke opwaartse beweging van de warme waterdamp zorgt ervoor dat voor deze verplaatsing van de waterdamp relatief weinig energie nodig is, en dat de erdoor bekomen toename aan potentiële gravitatie-energie in elk geval groter is dan het energieverbruik voor het naar een hoger niveau leiden van de waterdamp. Dit houdt in dat de thermische energie die we tijdens deze werkwijze toevoegen om het water te laten verdampen deels ook bijdraagt aan de opbouw van potentiële gravitatie- energie.

Bij voorkeur zal een gedeelte van het water niet verdampen gedurende deze opwaartse verplaatsing en op het hoger niveau aankomen als onzuiver water en daar nog verder gezuiverd worden, bijvoorbeeld door een destillatieproces of door toepassing van een andere ontziltingsmethode, zodat er na deze condensatie een bijkomende hoeveelheid gezuiverd water wordt bekomen op dit hoger niveau. Deze bijkomende hoeveelheid gezuiverd water verhoogt dus niet alleen de waterproductie maar ook de beschikbare hoeveelheid potentiële gravitatie-energie.

Volgens een zeer voorkeurdragende werkwijze wordt op een bestaande bodem een zich hoger dan de bodem bevindend draagoppervlak gevormd, en plaatst men een condensor voor het condenseren van de waterdamp op het zo gevormde draagoppervlak en leidt men de opgevangen waterdamp naar de condensor. Om het draagoppervlak te vormen kan bijvoorbeeld een gebouw of eender welke draagstructuur op de bodem opgericht worden. Bij voorkeur zal men echter op de bestaande bodem een bodemverhoging creëren door middel van bodemmaterialen, zoals bijvoorbeeld aarde of zand of stenen of een mengsel daarvan, en wordt de condensor op de zo gevormde bodemverhoging geplaatst. Deze bodemverhoging kan de vorm hebben van een heuvel.

Volgens een andere zeer voorkeurdragende werkwijze wordt de warmte-energie die vrijkomt bij het condenseren van de waterdamp minstens gedeeltelijk gebruikt voor het verplaatsen en/of het opwarmen van de stroom onzuiver water. Dit zorgt voor een bijkomende verhoging van de energie-efficiëntie van deze werkwijze. 5 Bij het uitvoeren van deze werkwijze laat men het onzuiver water bij voorkeur ook verdampen in een verdampingsruimte waarin, boven het water, een luchtdruk voorzien is die lager is dan de atmosferische druk, bij voorkeur hoogstens 0,5 bar.

Op die manier wordt de kooktemperatuur van het water verlaagd en kan men het bij een lagere temperatuur destilleren. Er is hierdoor dus minder thermische energie nodig om het water te laten verdampen. Zo kan men bij een druk van ongeveer 0,3 bar het kookpunt van water tot 70 °C reduceren. De druk in de verdampingsruimte wordt bij voorkeur gewijzigd in functie van de beschikbaarheid van thermische energie voor het verwarmen van het water.

Als het water bijvoorbeeld rechtstreeks door zonne-energie wordt opgewarmd kan men, als er relatief weinig zonne-energie beschikbaar is, meer energie gebruiken voor het creëren van een lage druk in de verdampingsruimte zodat er een lagere druk gecreëerd wordt en dus minder thermische energie nodig is, en omgekeerd, als er veel zonne-energie beschikbaar is, minder energie gebruiken voor het creëren van een lage druk in de verdampingsruimte zodat er een minder lage druk gecreëerd wordt en dus meer thermische energie nodig is. Dit optimum tussen energie om de druk in de verdampingsruimte te verlagen en thermische energie voor verdamping kan bijvoorbeeld ook automatisch gedurende het proces, op basis van informatie over de beschikbare thermische energie, aangepast worden. Voor het verlagen van de druk in de verdampingsruimte wordt bij voorkeur ook elektrische energie aangewend die via de turbine en de generator bekomen is uit de potentiële gravitatie-energie van het gezuiverde water. Men kan hiervoor uiteraard ook elektrische energie gebruiken die verkregen is uit een hernieuwbare energiebron, zoals elektriciteit verkregen uit zonne-energie via zonnepanelen of uit windenergie via windmolens.

Volgens een meer bijzonder voorkeurdragende werkwijze wordt minstens voor het aanvoeren en/of verwarmen van de stroom onzuiver water energie aangewend die verkregen is uit minstens één hernieuwbare energiebron, zoals bijvoorbeeld zonne- energie, windenergie, hydraulische energie, getijdenenergie, geothermische energie, …. Bij een zeer voorkeurdragende werkwijze gebruikt men een combinatie van windenergie en zonne-energie om in de periodes dat de ene hernieuwbare energiebron weinig of geen energie oplevert, de energie afkomstig van de andere hernieuwbare energiebron aan te wenden om zo een grotere continuïteit van de aanvoer van hernieuwbare energie te bekomen.

Volgens een zeer voordelige werkwijze staat de generator in verbinding met één of meerdere verbruikers van elektrische energie, wordt het gezuiverde water verzameld in een container en laat men het gezuiverde water vanuit de container naar een lager gelegen niveau stromen op een tijdstip dat bepaald is door een verwachte of gesignaleerde energiebehoefte van tenminste één van de genoemde verbruikers van elektrische energie.

De generator kan bijvoorbeeld via een elektriciteitsnet in verbinding staan met grote groep verbruikers van elektrische energie, die voorzien zijn voor het verplaatsen en/of het verwarmen van de stroom onzuiver water bij toepassing van de werkwijze volgens deze uitvinding. Op een tijdstip dat bepaald wordt in functie van een verwachte of gesignaleerde energiebehoefte van één of meerdere verbruikers van elektrische energie wordt de potentiële gravitatie-energie van het gecondenseerde water via de turbine en de generator omgezet in elektrische energie en ter beschikking gesteld van deze verbruiker(s) van elektrische energie. Het bepalen van het tijdstip van levering van de elektrische energie gebeurt bijvoorbeeld automatisch.

Wanneer er elektrische energie geleverd is, is het volume naar beneden gestroomde gezuiverd water meteen ook beschikbaar voor één of meerdere afnemers van gezuiverd water, bijvoorbeeld via een waterreservoir dat in verbinding staat met een netwerk van waterleidingen van een waterdistributienet.

De hoger aangeduide doelstelling wordt eveneens bereikt door te voorzien in een inrichting met de in de tweede paragraaf van deze beschrijving aangeduide kenmerken, omvattende een vijzelpomp om het onzuiver water vanaf het eerste niveau naar het tweede niveau te verplaatsen zodat de gravitatie-energie ervan toeneemt, en verwarmingsmiddelen om minstens een gedeelte van het onzuiver water tijdens deze verplaatsing naar het tweede niveau te verwarmen zodat het water minstens gedeeltelijk verdampt en waterdamp bekomen wordt.

Door gebruik van een vijzelpomp kan de vloeistof zonder wervelingen en turbulenties verplaatst worden zodat een zeer efficiënte verdamping bekomen wordt.

De natuurlijke opwaartse beweging van de warme waterdamp zorgt ervoor dat voor deze verplaatsing van de waterdamp relatief weinig energie nodig is. De potentiële gravitatie-energie van het gecondenseerde water wordt gebruikt als een energiebron die op elk ogenblik beschikbaar is en op elk tijdstip kan omgezet worden in elektrische energie. Het naar een lager niveau gestroomd gezuiverd water kan, bijvoorbeeld in een reservoir, ter beschikking gesteld worden van één of meerdere afnemers van gezuiverd water. Wanneer er gezuiverd water moet geleverd worden op een tijdstip dat de verbruikers van elektrische energie geen behoefte hebben aan alle energie die bij het naar beneden stromen van het gezuiverd water wordt gegenereerd, kan de overtollige elektrische energie opgeslagen worden in een batterij of in de vorm van potentiële gravitatie-energie door ongezuiverd water naar een hoger niveau te verplaatsen.

De inrichting volgens deze uitvinding is in het bijzonder een inrichting die enerzijds voorzien is voor de productie en distributie van gezuiverd water op basis van onzuiver water en anderzijds ook voorzien is voor de productie en distributie van elektrische energie op basis van als potentiële gravitatie-energie opgeslagen energie.

Voor de waterzuivering omvat de inrichting bij voorkeur een ontziltingsinstallatie.

De inrichting omvat bij voorkeur een energie-omzettingsinrichting om de energie van een hernieuwbare energiebron om te zetten in elektrische energie.

Verdere bijzondere kenmerken van deze inrichting worden aangeduid in de conclusies 10 tot 28. De voordelen van een aantal van deze bijzondere kenmerken zijn analoog aan of volgen rechtstreeks uit de hoger aangeduide voordelen van overeenkomstige kenmerken van de werkwijze volgens deze uitvinding en worden daarom hieronder niet altijd herhaald.

In een voorkeurdragende uitvoeringsvorm van deze inrichting wordt de stroom onzuiver water op een eerste niveau aangevoerd of beschikbaar gesteld, en vanaf dit eerste niveau naar een hoger gelegen tweede niveau verplaatst zodat de gravitatie- energie ervan toeneemt, en is de inrichting voorzien om minstens een deel van het onzuiver water op het tweede niveau te laten verdampen door middel van één of meerdere thermische zonnecollectoren, bij voorkeur gebruik makend van één of meerdere spiegels of lenzen.

Een efficiënte uitvoeringsvorm van de inrichting volgens deze uitvinding omvat geleidingsmiddelen om minstens een gedeelte van de waterdamp, vanaf het niveau waarop de waterdamp gevormd is, naar een hoger gelegen niveau te geleiden en in de condensor te brengen, en een condensor die voorzien is om het condensatiewater op te vangen op een niveau dat hoger is dan het niveau waarop de waterdamp gevormd is.

Zoals hoger reeds opgemerkt zorgt de natuurlijke opwaartse beweging van de warme waterdamp ervoor dat voor deze verplaatsing van de waterdamp geen of relatief weinig energie nodig is, en dat de erdoor gegenereerde toename aan potentiële gravitatie-energie in elk geval groter is dan het energieverbruik voor het naar een hoger niveau leiden van de waterdamp.

Door de stroom onzuiver water naar een hoger niveau te verplaatsen zorgt men voor een opslag van energie in de vorm potentiële gravitatie-energie. Hierdoor kan elektrische energie tijdelijk opgeslagen worden wanneer deze niet onmiddellijk kan verbruikt worden. Dit is bijzonder nuttig wanneer energie wordt verkregen uit een intermitterende hernieuwbare energiebron. De waterdamp die gedurende die verplaatsing bekomen wordt, wordt dan bij voorkeur ook naar het tweede niveau geleid zodat de potentiële gravitatie-energie ervan ook verder toeneemt.

Bij voorkeur zal een gedeelte van het water niet verdampen gedurende deze opwaartse verplaatsing en op het hoger niveau aankomen als onzuiver water en daar nog verder gezuiverd worden, bijvoorbeeld door een destillatieproces of door toepassing van een andere ontziltingsmethode, zodat er na deze condensatie een bijkomende hoeveelheid gezuiverd water wordt bekomen op dit hoger niveau. Deze bijkomende hoeveelheid gezuiverd water verhoogt dus niet alleen de waterproductie maar ook de beschikbare hoeveelheid potentiële gravitatie-energie die in de vorm van gezuiverd water is opgeslagen.

Deze inrichting omvat bij voorkeur minstens één verdampingsruimte, is voorzien om het onzuiver water in een verdampingsruimte te brengen en het daarin te laten verdampen, en omvat een vacuüm-generator die voorzien is om in de verdampingsruimte een luchtdruk te creëren die lager is dan de atmosferische druk, die bij voorkeur hoogstens 0,5 bar is.

Op die manier wordt de kooktemperatuur van het water verlaagd en kan men het water bij een lagere temperatuur laten verdampen. Er is hierdoor dus minder thermische energie nodig om het water te laten verdampen. Zo kan men bij een druk van ongeveer 0,3 bar het kookpunt van water tot 70 °C reduceren. De druk in de verdampingsruimte wordt bij voorkeur gewijzigd in functie van de beschikbaarheid van thermische energie voor het verwarmen van het water.

In deze inrichting kan de stroom onzuiver water met eender welk pompsysteem verplaatst worden naar een hoger gelegen niveau, maar een elektrisch aangedreven pomp, bij voorkeur een vijzelpomp, meer bepaald een buisvijzel, genieten de voorkeur.

In een zeer interessante uitvoeringsvorm omvat de inrichting een waterkanaal voor het verplaatsen van onzuiver water door de werking van de pomp, strekt het waterkanaal zich vanaf het eerste niveau uit naar het tweede niveau, omvat de inrichting verwarmingsmiddelen om het in de waterkanaal aanwezige water te verwarmen zodat het minstens gedeeltelijk verdampt, omvat de inrichting een hellend waterdampkanaal dat in verbinding staat met de condensor en dat ook in verbinding staat met het waterkanaal zodat waterdamp die gevormd wordt in het waterkanaal naar het waterdampkanaal kan bewegen.

De hellingshoek van het waterdampkanaal is bij voorkeur hoogstens 45°, bij voorkeur tussen 10° en 40°, meer bij voorkeur tussen 15° en 30°, meest bij voorkeur tussen 15° en 25°. Een hellingshoek van ongeveer 20° zorgt voor een optimaal transport van waterdamp naar de hoger geplaatste condensor toe.

In een bijzondere uitvoeringsvorm is het waterdampkanaal over minstens een gedeelte van de lengte van het waterkanaal, bij voorkeur over nagenoeg de gehele lengte van het waterkanaal, door een tussenwand gescheiden van het waterkanaal, en zijn er in de tussenwand één of meerdere openingen voorzien zodat waterdamp die gevormd wordt in het waterkanaal via de opening(en) naar het waterdampkanaal kan bewegen. De genoemde openingen zijn bij voorkeur gelijkmatig over de gehele lengte van de tussenwand verdeeld. Minstens een gedeelte van het waterdampkanaal bevindt zich bij voorkeur boven het waterkanaal, zodat de waterdamp stijgend volgens een recht traject, via de opening(en) in de tussenwand, het waterdampkanaal kan bereiken.

In een zeer voordelige uitvoeringsvorm van deze inrichting is in het waterkanaal een warmtebuis voorzien en is de inrichting voorzien om een verwarmd fluïdum, bij voorkeur een door thermische zonne-energie verwarmd fluïdum, door de warmtebuis te laten stromen om het in het waterkanaal aanwezige water te verwarmen.

De inrichting omvat bij voorkeur ook een vacuüm-generator die voorzien is om in het waterkanaal een luchtdruk te creëren die lager is dan de atmosferische druk, bij voorkeur hoogstens 0,5 bar is. Door een verlaagde druk kan de temperatuur waarbij waterdamp wordt gevormd verlaagd worden, waardoor de nodige hoeveelheid thermische energie kan gereduceerd worden.

In een zeer voorkeurdragende uitvoeringsvorm van de inrichting volgens deze uitvinding omvat deze een op een bestaande bodem gevormd verhoogd draagoppervlak dat zich op het tweede niveau bevindt dat hoger is dan het niveau van het bodemoppervlak, een op het draagoppervlak geplaatste condensor voor het condenseren van de waterdamp, en geleidingsmiddelen om de opgevangen waterdamp naar de condensor te leiden en in de condensor te brengen. Op de bestaande bodem kan dan bijvoorbeeld een bodemverhoging uit één of meerdere bodemmaterialen, zoals aarde of zand of stenen, gevormd zijn, en is het genoemde draagoppervlak voorzien op deze bodemverhoging.

In een zeer energie-efficiënte uitvoeringsvorm omvat de inrichting middelen om de warmte-energie die vrijkomt bij het condenseren van de waterdamp minstens gedeeltelijk over te brengen naar het aangevoerde onzuiver water voor de verwarming ervan.

Een zeer voordelige uitvoeringsvorm wordt bekomen als de inrichting energie- omzetmiddelen omvat om energie van één of meerdere hernieuwbare energiebronnen, zoals bijvoorbeeld zonne-energie, windenergie, getijdenenergie en geothermische energie, om te zetten in elektrische energie en deze energie aan te wenden voor het aanvoeren en/of naar een hoger niveau verplaatsen en/of verwarmen van de stroom onzuiver water. in een meest voordelige uitvoeringsvorm kan de inrichting ook één of meerdere thermische zonnecollectoren omvatten, bij voorkeur gebruik makend van één of meerdere spiegels of lenzen, om de thermische zonne- energie van de zonnestraling rechtstreeks aan te wenden voor het verwarmen van de stroom onzuiver water.

Verder geniet het ook de voorkeur om deze inrichting zo uit te voeren dat de generator in verbinding staat met één of meerdere verbruikers van elektrische energie, dat de inrichting omvat, een condensatiewater-reservoir voor het verzamelen van het gezuiverd water, een uitstroomopening waarlangs het water uit de container kan wegstromen en via de turbine naar een lager gelegen niveau kan stromen, een afsluiter met een open stand en een gesloten stand om de genoemde uitstroomopening af te sluiten of te openen, en een stuurinrichting die voorzien is om, op een tijdstip dat bepaald is in functie van een verwachte of gesignaleerde energiebehoefte van één of meerdere verbruikers van elektrische energie, de afsluiter van de gesloten stand in de open stand te brengen om gezuiverd water vanuit de container naar een lager gelegen niveau te laten stromen en daarbij enerzijds elektrische energie te produceren en ter beschikking te stellen van de gebruiker(s) en anderzijds ook gezuiverd water ter beschikking te stellen van één of meerdere afnemers van gezuiverd water.

De inrichting voor het zuiveren van water volgens deze uitvinding kan bijvoorbeeld ook voorzien zijn om een gedeelte van het water tijdens de verplaatsing naar het hoger gelegen tweede niveau te laten verdampen en als waterdamp in de condensor toe te voeren, en om minstens een deel van het overblijvende onzuiver water op het tweede niveau te laten verdampen door middel van één of meerdere thermische zonnecollectoren, bij voorkeur gebruik makend van één of meerdere spiegels of lenzen.

De inrichting is dan bij voorkeur ook nog voorzien van een tweede turbine die door een stroom water kan aangedreven worden, en een door de tweede turbine aandrijfbare generator, waarbij de inrichting ook voorzien is van middelen om een overblijvend deel van het onzuiver water op het tweede niveau via de tweede turbine naar een lager niveau te laten stromen om de gravitatie-energie ervan om te zetten in elektrische energie.

De uitvinding wordt nu nader toegelicht aan de hand van de hierna volgende meer gedetailleerde beschrijving van een mogelijke uitvoeringsvorm van een inrichting voor het ontzilten van onzuiver water volgens deze uitvinding.

Daarbij wordt benadrukt dat de hierna beschreven inrichting slechts een voorbeeld is van het algemene principe van de uitvinding en dus geenszins kan aanzien worden als een beperking van de draagwijdte van de bescherming, noch van het toepassingsgebied van de uitvinding. In deze gedetailleerde beschrijving wordt door middel van referentiecijfers verwezen naar de hierbij gevoegde tekeningen, waarvan e figuur 1 een schematische verticale dwarsdoorsnede toont van een eerste uitvoeringsvorm van een inrichting voor het ontzilten van zeewater volgens deze uitvinding, en e figuur 2 een schematische verticale dwarsdoorsnede toont van een tweede uitvoeringsvorm van een inrichting voor het ontzilten van zeewater volgens deze uitvinding.

Er wordt benadrukt dat de tekeningen louter schematisch zijn en dat verschillende onderdelen en hun afmetingen vaak niet op schaal en ook niet met de juiste onderlinge proporties zijn voorgesteld.

De op de figuur 1 voorgestelde inrichting omvat een op een bestaande bodem (1) aangebrachte bodemverhoging (2), hierna heuvel of energieheuvel genoemd, die een hoogte (h) van ongeveer 20 meter heeft ten opzichte van het niveau (II) van de bestaande bodem (1), en bovenaan een lengte van ongeveer 400 meter en een breedte (b) van ongeveer 40 meter heeft. Op de figuren is een dwarsdoorsnede voorgesteld volgens de breedterichting van de heuvel (2). De heuvel heeft tegenoverliggende hellende flanken (2a), (2b) en een bovenvlak dat nagenoeg horizontaal is en nagenoeg vlak gemaakt is en een rechthoekig draagoppervlak (3) vormt van ongeveer 400 meter lang en ongeveer 40 meter breed. Op dit draagoppervlak (3) worden vijf van de hierna beschreven installaties voor het ontzilten van zoutwater volgens de lengterichting van de heuvel (2) naast elkaar geplaatst. In hetgeen volgt wordt één van die installaties in detail beschreven.

In de nabijheid van de heuvel (2) is een groot aantal zonnepanelen (4) opgesteld waarvan het aantal en de capaciteit afgestemd is op de energiebehoefte van de vijf ontziltingsinstallaties samen. De heuvel (2) bevindt zich naast een zee (5) die zoutwater bevat.

Op het draagoppervlak (3) van de heuvel is een zoutwater-reservoir (6) geplaatst. Er is een buisvijzel (7) voorzien die aandrijfbaar is door middel van een elektrische motor (8) om zeewater vanaf het niveau (I) van het wateroppervlak van de zee te verplaatsen naar het zoutwaterreservoir (6) dat op het niveau (III) van het draagoppervlak (3) van de heuvel (2) geplaatst is. De motor (8) van de buisvijzel (7) wordt aangedreven door elektrische energie die door middel van de zonnepanelen (4) wordt opgewekt. De buisvijzel (7) omvat een schroefvormig lichaam, gebaseerd op een schroef van Archimedes, die roteerbaar is in een cilindrische gesloten buis. Deze buisvezel (7) wordt door de hellende flank (2a) van de heuvel (2) gedragen. Met deze buisvezel kan bijvoorbeeld 5000 liter water per uur naar boven verplaatst worden. We benadrukken dat eender welk pompsysteem kan gebruikt worden om het zeewater naar boven te verplaatsen.

Het zoutwaterreservoir (6) is een afgesloten ruimte en de luchtdruk in deze ruimte wordt door middel van een vacuümpomp (9) op ongeveer 0,3 bar gebracht, zodat het kookpunt van het water tot ongeveer 70° C wordt verlaagd. Hoe lager de druk, hoe lager het kookpunt.

De druk in het zoutwaterreservoir (6) wordt automatisch gewijzigd in functie van de beschikbaarheid van thermische energie voor het verwarmen van het water. Als de energieopbrengst via de zonnepanelen (4) relatief hoog is en een bepaalde drempelwaarde overschrijdt, kan men de druk relatief hoog houden zodat er minder energie gebruikt voor het verlagen van de druk en meer thermische energie nodig is voor het verwarmen van het zeewater, maar als de energieopbrengst via de zonnepanelen relatief laag is en beneden een bepaalde drempelwaarde komt, wordt een lagere druk gerealiseerd zodat er minder thermische energie nodig is voor het verwarmen van het zeewater. De druk in het zoutwaterreservoir (6) wordt automatisch gedurende het proces aangepast op basis van informatie over de beschikbare thermische energie. De vacuümpomp werkt met elektrische energie die door de generator (14) wordt opgewekt, maar kan uiteraard ook werken met elektriciteit die door een hernieuwbare energiebron verkregen is.

Het water in het zoutwater-reservoir (6) wordt verwarmd door middel van een boven het wateroppervlak geplaatste lens (9) - schematisch voorgesteld op figuur 1 - die het zonlicht concentreert op het zoutwater-reservoir (6) en zijn inhoud. In de nabijheid van de heuvel, bijvoorbeeld op de flanken van naburige heuvels, worden bovendien ook zonnecollectoren opgesteld (niet op de figuur voorgesteld), die de zonnestraling door middel van spiegels en/of lenzen concentreren op de wanden van het zoutwater- reservoir (6), om er zo bijkomende thermische energie aan toe te voegen.

Hierdoor wordt de temperatuur van het zeewater in het zoutwater-reservoir (6) verhoogd tot de kooktemperatuur bereikt is bij de heersende druk. Hierdoor wordt waterdamp gevormd die naar een condensor (10) wordt geleid en in de condensatieruimte van de condensor (10) wordt gebracht, waar de waterdamp met gekende technieken wordt gecondenseerd en wordt opgevangen in een condensatiewater-reservoir (11). Bij deze condensatie komt warmte vrij die door middel van een warmtewisselaar en terugvoerleidingen (niet voorgesteld) deels wordt gerecupereerd en gebruikt wordt voor de verwarming van het zeewater in het zoutwater-reservoir (6). In het condensatiewater-reservoir (11) blijft een zoute oplossing met een hoge concentratie achter en op de bodem wordt een laag zout slib of ‘sludge’ (17) gevormd. Het condensatiewater dat opgevangen wordt in het condensatiewater-reservoir (11) is geschikt om, eventueel na verdere verwerking en/of toevoeging van producten, en na controle, als drinkwater beschikbaar gesteld te worden.

Op het ogenblik dat er een behoefte aan elektrische energie wordt verwacht of wordt gesignaleerd wordt automatisch, door een niet voorgestelde stuurinrichting, een afsluitklep (12a) geopend om de uitstroomopening (12) van het condensatiewater- reservoir (11) te openen en het daarin aanwezige drinkwater via een uitstroomopening (12) te laten wegstromen. De uitstroomopening (12) is verbonden met de ingang (13a) van een waterturbine (13) die voorzien is om door het stromende water een generator (14) aan te drijven. Deze turbine is een zogenaamde vijzelturbine (13) en omvat een langwerpige cilindrische buis waarin een schroefvormig lichaam roteerbaar is opgenomen en zich over nagenoeg de gehele lengte van de cilindrische buis uitstrekt. De vijzelturbine (13) strekt zich uit op een hellende flank (2b) van de heuvel (2), zodat de ingang (13a) van de turbine (13) zich nagenoeg op het niveau (MT) van het draagoppervlak (3) van de heuvel (2) bevindt en de uitgang (13b) zich nagenoeg op het niveau (IT) van de bestaande bodem (1) bevindt. Na het openen van de afsluitklep (12a) stroomt het water door de vijzelturbine (13) en verlaat deze via de uitgang (13b) en wordt opgevangen in een drinkwaterreservoir (15). De potentiële gravitatie-energie van het drinkwater op het niveau (IT) van het draagoppervlak (3) wordt hierbij omgezet in kinetische energie van het stromende water en deze energie veroorzaakt de rotatie van het schroefvormig turbine-lichaam die dan wordt overgebracht op de generator (14) die deze bewegingsenergie omzet in elektrische energie. Het neerstromend drinkwater heeft daarbij bijvoorbeeld een debiet van 5.000 liter per uur.

Op deze manier wordt een systeem van productie en distributie van gezuiverd water op basis van waterontzilting gecombineerd met een systeem van productie en distributie van elektrische energie op basis van als potentiële gravitatie-energie opgeslagen energie die verkregen is uit een hernieuwbare energiebron.

In een tweede mogelijke uitvoeringsvorm van een inrichting voor het zuiveren van water volgens deze uitvinding (figuur 2) wordt op dezelfde manier als bij de eerste uitvoeringsvorm (figuur 1) op een bestaande bodem (1) een bodemverhoging (2), hierna heuvel of energieheuvel genoemd, gecreëerd. De heuvel (2) heeft hier een hoogte (h) van ongeveer 30 meter ten opzichte van het niveau (II) van de bestaande bodem (1), en heeft bovenaan een lengte van ongeveer 500 meter en een breedte (b) van ongeveer 50 meter. De heuvel heeft eveneens hellende flanken (2a), (2b) en heeft bovenaan een rechthoekig nagenoeg vlak en horizontaal draagoppervlak (3) waarop ook vijf van de hierna beschreven installaties voor het ontzilten van zoutwater volgens de lengterichting van de heuvel (2) naast elkaar zijn geplaatst. In hetgeen volgt wordt één van die installaties in detail beschreven.

In de nabijheid van de heuvel (2) zijn een groot aantal zonnepanelen (4) en windmolens (30) opgesteld waarvan het aantal en de capaciteit afgestemd is op de energiebehoefte van de vijf installaties samen. De heuvel (2) bevindt zich hier ook in de nabijheid van een zee (5) die zoutwater bevat. Op het draagoppervlak (3) van de heuvel (2) bevindt zich een zoutwater-reservoir (22) met een uitstroomopening (22a) die afsluitbaar is door middel van een klep (22al) die in een open en een gesloten stand kan geplaatst worden, en een condensor (21) waarin onderaan een condensatiewater-reservoir voorzien is met een uitlaat (21a). In deze uitlaat (21a) is een klep (2141) voorzien die in een open en een gesloten stand kan geplaatst worden.

Deze tweede uitvoeringsvorm (figuur 2) verschilt vooral van de eerste (figuur 1) doordat het verwarmen en verdampen van zeewater nu (ook) gebeurt tijdens het verplaatsen van het zeewater van het zeewaterniveau (T) naar het hoger gelegen niveau (IIT) van het draagoppervlak (3) van de heuvel (2).

Daartoe wordt gebruik gemaakt van een transport- en verwarmingsinrichting (20) met een ingang die zich een weinig onder het zeewaterniveau (I) bevindt en een uitgang die zich nagenoeg op het niveau (IIT) van het draagoppervlak (3) uitstrekt en in een hellende positie, bijvoorbeeld met een hellingshoek van ongeveer 20°, ondersteund wordt door een hellende flank (2a) van de heuvel (2).

De transport- en verwarmingsinrichting (20) omvat een langwerpige cilindrische buitenmantel (20a) waarbinnen, nagenoeg concentrisch ten opzichte van de buitenmantel (20a), een buisvijzel (20b, 20c, 20d) is geplaatst. De buisvijzel omvat een cilindrische buis (20b) waarin een langwerpig lichaam (20c) met een schroefvormig buitenblad roteerbaar is opgenomen om een centraal in de cilindrische buis (20b) voorziene holle as (20d). Het langwerpig lichaam (20c) is roteerbaar door middel van een elektromotor (20h). Het genoemde schroefvormig buitenblad is zo gevormd dat het door deze rotatie een doorlopende verplaatsing van water kan realiseren vanaf het ene einde van de buisvijzel naar het andere einde toe, volgens het principe van een schroef van Archimedes. De ruimte (20b1) die omsloten is door de buis (20b) van de buisvijzel wordt hier gebruikt als een waterkanaal voor het transport van zeewater.

De diameter van de cilindrische buis (20b) van de buisvijzel is kleiner dan de diameter van de genoemde buitenmantel (20a) zodat er een tussenruimte (20f) gevormd is tussen de buitenwand van de buis (20b) van de buisvijzel en de binnenwand van de cilindrische buitenmantel (202).

De holle centrale as (20d) van de buisvijzel is voorzien om aangesloten te worden op een aanvoer van een verwarmd fluïdum, zoals water of stoom, afkomstig van een inrichting (31), (32) waarin een fluïdum door middel van thermische zonne-energie wordt verwarmd tot een hoge temperatuur, zoals verder wordt uiteengezet. Het verwarmde fluïdum dat door de holle centrale as (23a) van de buisvijzel stroomt is voorzien voor het verwarmen van het zeewater terwijl dit door middel van de buisvijzel naar een hoger niveau (IT) wordt verplaatst.

In de bovenzijde (20g) van de cilindrische buis (20b) van de buisvijzel zijn er perforaties (20e) voorzien die gelijkmatig over nagenoeg de gehele lengte ervan zijn verdeeld. Deze bovenzijde (20g) is een tussenwand (20g) tussen enerzijds de ruimte (20b1) binnenin de buis (20b) van de buisvijzel en anderzijds de tussenruimte (20f).

De waterdamp die door het verwarmen van het zeewater in de binnenruimte (20b1) van de buisvijzel wordt gevormd kan zich via deze perforaties (20e) verplaatsen naar de hoger genoemde tussenruimte (20f). De tussenruimte (20f) staat in verbinding met de condensor (21) die op de heuvel (2) is geplaatst. Deze tussenruimte (20f) wordt dus gebruikt als waterdampkanaal voor het transport van de waterdamp naar de condensor (21). Het condensatiewater wordt opgevangen in het condensatiewater- reservoir dat in de condensor (21) is voorzien.

Door deze verwarming en verdamping in de binnenruimte (20b1) van de buis (20b) van de buisvijzel is het water dat de buisvijzel via de uitlaatopening bovenaan verlaat, herleid tot zoutwater met een zeer hoge zoutconcentratie. Dit zoutwater komt terecht in het zoutwater-reservoir (22).

De transport- en verwarmingsinrichting (20) heeft een inlaatopening die zich onder het zeewater-oppervlak van de zee (5) bevindt en waarlangs het zeewater door de buisvijzel kan opgenomen worden en in de cilindrische buis (20b) door het hoger genoemde buitenblad wordt verplaatst. Het zeewater wordt door het warme fluïdum dat door de holle centrale as (20d) stroomt verwarmd zodat er waterdamp wordt gevormd die zich via de perforaties (20e) in de bovenzijde van die buis verplaatst naar de genoemde tussenruimte (20f) tussen de buis (20b) van de buisvijzel en de buitenmantel (20a) van de transport- en verwarmingsinrichting (20).

Om de temperatuur waarbij het water verdampt te verlagen is er een vacuümpomp (23) via een tussenleiding aangesloten op de genoemde tussenruimte (20f) die op zijn beurt via de perforaties (20e) ook in verbinding staat met de binnenruimte (20b1) binnenin de buis (20b) van de buisvijzel. Zo wordt zowel de tussenruimte (20f) als de binnenruimte (20b1) van de buisvijzel onder een lagere druk gebracht, zodat daar minder thermische energie vereist is om het zeewater te laten verdampen.

De transport- en verwarmingsinrichting (20) wordt bij voorkeur onder een hellingshoek van ongeveer 20° geplaatst (alhoewel dit om praktische redenen niet zo is voorgesteld op de tekeningen). Dit optimaliseert het hydraulisch rendement van de buisvijzel en zorgt ervoor dat het verdampende water optimaal naar boven beweegt door de natuurlijke opwaartse beweging van de warme waterdamp. De potentiële gravitatie-energie die hierdoor gegenereerd wordt vereist dus geen bijkomende energie voor het verplaatsen van deze waterdamp.

De elektrische energie voor de werking van deze installatie wordt gegenereerd door middel van een combinatie van zowel zonnepanelen (4) als windmolens (30). Door het gecombineerd benutten van twee verschillende hernieuwbare energiebronnen (zonne-energie en windenergie) ondervindt men minder grote variaties in de energieopbrengst, en heeft men gemiddeld een hogere energieopbrengst in vergelijking met een situatie waar men afhankelijk is van de opbrengst van één enkele hernieuwbare energiebron. De zo gegenereerde elektrische energie wordt door het naar een hoger niveau (III) verplaatsen van zeewater met een hoge efficiëntie opgeslagen in de vorm van potentiële gravitatie-energie. Deze elektrische energie wordt ook gebruikt voor de werking van de vacuümpomp (23).

Voor de warmtetoevoer naar deze installatie wordt een zoutwater-toren (31) voorzien waarin zich een groot volume zoutwater bevindt, en een zogenaamde ‘Concentrated

Solar Power-‘ installatie of CSP-installatie waarbij zonnecollectoren (32) zoals onder meer spiegels en/of lenzen zo opgesteld zijn dat ze de zonnestraling concentreren op de wanden van de toren (31) om het zoutwater erin te verwarmen. Het zoutwater in de toren (31) wordt zo verwarmd tot een temperatuur van 90°C. Er worden voldoende spiegels (32) geïnstalleerd zodat een debiet van 10m°/s zoutwater met een temperatuur van 90°C verwarmd zoutwater kan bekomen worden. We gebruiken dit zeewater als middel om het uit de zee opgepompte zeewater in de transport- en verwarmingsinrichting (20) te verwarmen en te laten verdampen. We laten dit verwarmde zoutwater hiervoor door de holle centrale as (20d) van de buisvijzel stromen om het in deze buisvijzel getransporteerde zeewater tot een temperatuur van minstens 70°C te verwarmen. Dit is ongeveer de kooktemperatuur van het water wanneer we in deze binnenruimte door middel van de vacuümpomp een vacuüm creëren van ongeveer 0,3 bar of minder. We hebben voor de verwarming van het zeewater tot 70°C, opwarmend zoutwater met een temperatuur van 90°C nodig om rekening te houden met warmteverliezen en om ervoor te zorgen dat het door de buisvijzel verplaatste zeewater over een zo groot mogelijk gedeelte van zijn traject doorheen de buisvijzel wordt verwarmd tot een temperatuur van tenminste 70 °C.

Zoals gezegd wordt de waterdamp via de genoemde tussenruimte (20f) naar de condensor (21) op de heuvel (2) gevoerd en wordt de waterdamp in de binnenruimte van de condensor (21) gecondenseerd. Bij deze condensatie komt warmte vrij die ook hier door middel van een warmtewisselaar en terugvoerleidingen (niet voorgesteld) deels wordt gerecupereerd en gebruikt wordt voor de verwarming van het zeewater. Het condensatiewater dat opgevangen wordt in het condensatiewater- reservoir in de condensor (21) is geschikt om, eventueel na verdere verwerking en/of toevoeging van producten, en na controle, als drinkwater beschikbaar gesteld te worden.

Er kunnen meerdere dergelijke ontziltingsinstallaties naast elkaar geplaatst worden op dezelfde heuvel, of er kunnen meerdere heuvels naast elkaar of in elkaars verlengde voorzien worden. Eenzelfde CSP- installatie kan gebruikt worden om in één of meerdere torens zeewater op hoge temperatuur te brengen om meerdere ontziltingsinstallaties te voorzien van de nodige aanvoer van verwarmd zoutwater.

Wanneer er een behoefte aan elektrische energie verwacht of gesignaleerd wordt en men tezelfdertijd ook drinkwater wil of moet ter beschikking stellen in een daarvoor voorzien reservoir (28) dat op de bodem (1) is geplaatst, dan laat men door het openen van de klep (2141) die de uitlaat (21a) van het condensatiewater-reservoir afsluit, condensatiewater via een eerste vijzelturbine (24) die een eerste generator (25) aandrijft naar beneden stromen naar het niveau (IT) van de bodem (1). Hierdoor wordt enerzijds elektrische energie gegenereerd door de eerste generator (25) en wordt anderzijds ook in het drinkwaterreservoir (28) drinkwater ter beschikking gesteld van één of meerdere afnemers van drinkwater. Wanneer men enkel elektrische energie wil produceren kan men ervoor kiezen om het zoutwater naar beneden te laten stromen via een tweede vijzelturbine (26) die een tweede generator (27) aandrijft. Dit gebeurt door het openen van de klep (2241) die de uitstroomopening (22a) van het zoutwater-reservoir afsluit.

De twee gebruikte vijzelturbines (24), (26) zijn van fabrikant FishFlow Solutions

NV. De eerste heeft een debiet van 9m°/s en een vermogen van 3.120kW en de tweede een debiet van 1m?/s en een vermogen van 344kW. Het zoutwater kan vervolgens verder ontzilt worden of aangewend worden voor andere doeleinden.

Claims (28)

CONCLUSIES

1. Een werkwijze voor het zuiveren van water met erin opgeloste zouten en/of verontreinigingen, waarbij een stroom onzuiver water aangevoerd wordt vanaf een eerste niveau (I) naar een hoger dan het eerste niveau (I) gelegen tweede niveau (IIT) en verwarmd wordt zodat het water minstens gedeeltelijk verdampt en waterdamp bekomen wordt, waarbij minstens een gedeelte van de waterdamp opgevangen wordt en gecondenseerd wordt om gezuiverd water te bekomen, en waarbij men het gezuiverd water, via een turbine (13),(24) die een generator (14),(25) aandrijft, van het tweede niveau (IIT) naar een lager dan het tweede niveau (II) gelegen derde niveau (II) laat stromen om de potentiële gravitatie-energie ervan om te zetten in elektrische energie, met het kenmerk dat de stroom onzuiver water door middel van een vijzelpomp (7), (20) van het eerste niveau (I) naar het tweede niveau (IIT) wordt verplaatst en tijdens deze verplaatsing verwarmd wordt zodat het water minstens gedeeltelijk verdampt en waterdamp bekomen wordt.

2. Een werkwijze voor het zuiveren van water volgens conclusie 1, met het kenmerk dat minstens een gedeelte van de waterdamp naar een hoger gelegen niveau (III) wordt geleid en na condensatie opgevangen wordt op een niveau (IT) dat hoger is dan het niveau waarop de waterdamp gevormd is.

3. Een werkwijze voor het zuiveren van water volgens een van de voorgaande conclusies met het kenmerk dat op een bestaande bodem (1) een zich hoger dan het bodemoppervlak bevindend draagoppervlak (3) wordt gevormd, en dat men een condensor (21) voor het condenseren van de waterdamp op het zo gevormde draagoppervlak (3) plaatst, en de opgevangen waterdamp naar de condensor (21) leidt.

4. Een werkwijze voor het zuiveren van water volgens conclusie 3 met het kenmerk dat op de bestaande bodem (1) een bodemverhoging (2) wordt gecreëerd uit één of meerdere bodemmaterialen, zoals aarde of zand of stenen,

en dat het genoemde draagoppervlak (3) op de bodemverhoging (2) is voorzien.

5. Een werkwijze voor het zuiveren van water volgens een van de voorgaande conclusies met het kenmerk dat de warmte-energie die vrijkomt bij het condenseren van de waterdamp minstens gedeeltelijk gebruikt wordt voor het opwarmen van de stroom onzuiver water.

6. Een werkwijze voor het zuiveren van water volgens een van de voorgaande conclusies met het kenmerk dat men het onzuiver water laat verdampen in een verdampingsruimte (6), (20f, 20b1) waarin boven het water een luchtdruk voorzien is die lager is dan de atmosferische druk, bij voorkeur hoogstens 0,5 bar.

7. Een werkwijze voor het zuiveren van water volgens een van de voorgaande conclusies met het kenmerk dat, minstens voor het aanvoeren en/of verwarmen van de stroom onzuiver water, energie wordt aangewend die verkregen is uit een hernieuwbare energiebron, zoals bijvoorbeeld zonne-energie, windenergie, getijdenenergie en geothermische energie.

8. Een werkwijze voor het zuiveren van water volgens een van de voorgaande conclusies met het kenmerk dat de generator (14), (25) in verbinding staat met één of meerdere verbruikers van elektrische energie, dat het gezuiverd water verzameld wordt in een container (11), en dat men het water vanuit de container (11) naar een lager gelegen niveau (I) laat stromen op een tijdstip dat bepaald is in functie van een verwachte of gesignaleerde energiebehoefte van een verbruiker van elektrische energie, terwijl hierdoor meteen ook gezuiverd water ter beschikking wordt gesteld van één of meerdere afnemers van gezuiverd water.

9. Een inrichting voor het zuiveren van water, omvattende aanvoermiddelen (7), (20) voor het aanvoeren van een stroom onzuiver water met daarin opgeloste zouten en/of verontreinigingen, vanaf een eerste niveau (T) naar een hoger dan het eerste niveau (I) gelegen tweede niveau (HT), verwarmingsmiddelen (16); (

31), (32), (20d) om het aangevoerde water te verwarmen en minstens gedeeltelijk te laten verdampen zodat waterdamp wordt gevormd, en een condensor (10), (21) om de waterdamp te laten condenseren tot gezuiverd water, een turbine (13); (24) die door een stroom water kan aangedreven worden, en een door de turbine (13);(24) aandrijfbare generator (14);(25), waarbij de inrichting voorzien is om het in de condensor (10);(21) bekomen water via de turbine (13);(24) naar een lager dan de condensor gelegen derde niveau (II) te laten stromen om de gravitatie-energie ervan om te zetten in elektrische energie, met het kenmerk dat de inrichting een vijzelpomp (7), (20) omvat om het onzuiver water vanaf het eerste niveau (I) naar het tweede niveau (III) te verplaatsen zodat de gravitatie-energie ervan toeneemt, en dat de inrichting verwarmingsmiddelen (31),(32), (20d) omvat om minstens een gedeelte van het onzuiver water tijdens deze verplaatsing naar het tweede niveau (IIT) te verwarmen zodat het water minstens gedeeltelijk verdampt en waterdamp bekomen wordt.

10. Een inrichting voor het zuiveren van water volgens conclusie 9 met het kenmerk dat de stroom onzuiver water op een eerste niveau (I) wordt aangevoerd of beschikbaar is, en vanaf dit eerste niveau (I) naar een hoger gelegen tweede niveau (III) wordt verplaatst zodat de gravitatie-energie ervan toeneemt, en dat de inrichting voorzien is om minstens een deel van het onzuiver water op het tweede niveau (IIT) te laten verdampen door middel van één of meerdere thermische zonnecollectoren (16), bij voorkeur gebruik makend van één of meerdere spiegels of lenzen.

11. Een inrichting voor het zuiveren van water volgens conclusie 9 of 10 met het kenmerk dat de inrichting omvat, geleidingsmiddelen (20f) om minstens een gedeelte van de waterdamp, vanaf het niveau waarop de waterdamp gevormd is, naar een hoger gelegen niveau (III) te geleiden en in de condensor (21) te brengen, en dat de condensor (21) voorzien is om het condensatiewater op te vangen op een niveau (III) dat hoger is dan het niveau waarop de waterdamp gevormd is.

12. Een inrichting voor het zuiveren van water volgens een van de conclusies 9 tot 11 met het kenmerk dat de inrichting minstens één verdampingsruimte (6); (20b1), (20f) omvat, dat de inrichting voorzien is om het onzuiver water in een verdampingsruimte (6); (20b1), (20f) te brengen en het daarin te laten verdampen, en dat de inrichting een vacuüm-generator (9), (23) omvat die voorzien is om in de verdampingsruimte (6); (20b1), (20f) een luchtdruk te creëren die lager is dan de atmosferische druk, bij voorkeur hoogstens 0,5 bar is.

13. Een inrichting voor het zuiveren van water volgens conclusie 12 met het kenmerk dat de stroom onzuiver water door middel van een elektrisch aangedreven pomp (7), (20) bij voorkeur een vijzelpomp, meer bepaald een buisvijzel, naar het tweede niveau (IIT) wordt verplaatst.

14. Een inrichting voor het zuiveren van water volgens een van de conclusies 9 tot 13 met het kenmerk dat de inrichting een waterkanaal (20b1) voor het verplaatsen van onzuiver water door de werking van de pomp omvat, dat het waterkanaal (20b1) zich vanaf het eerste niveau (I) naar het tweede niveau uitstrekt, dat de inrichting verwarmingsmiddelen (20d) omvat om het in de waterkanaal (20b1) aanwezige water te verwarmen zodat het minstens gedeeltelijk verdampt, dat de inrichting een hellend waterdampkanaal (20f) omvat dat in verbinding staat met de condensor (21) en dat ook in verbinding staat met het waterkanaal (20b1) zodat waterdamp die gevormd wordt in het waterkanaal (20b1) naar het waterdampkanaal (20f) kan bewegen.

15. Een inrichting voor het zuiveren van water volgens conclusie 14 met het kenmerk dat de hellingshoek van het waterdampkanaal (20f) hoogstens 45° is.

16. Een inrichting voor het zuiveren van water volgens conclusie 14 of 15 met het kenmerk dat het waterdampkanaal (20f) over minstens een gedeelte van de lengte van het waterkanaal (20b1), bij voorkeur over nagenoeg de gehele lengte van het waterkanaal (20b1), door een tussenwand (20g) gescheiden is van het waterkanaal (20b1), en dat in de tussenwand (20g) één of meerdere openingen

(20e) voorzien zijn zodat waterdamp die gevormd wordt in het waterkanaal (20b1) via de opening(en) (20e) naar het waterdampkanaal (20f) kan bewegen.

17. Een inrichting voor het zuiveren van water volgens conclusie 16 met het kenmerk dat dat de openingen (20e) gelijkmatig over de gehele lengte van de tussenwand (20g) verdeeld zijn.

18. Een inrichting voor het zuiveren van water volgens een van de conclusies 14 tot 17 met het kenmerk dat minstens een gedeelte van het waterdampkanaal (20f) zich boven het waterkanaal (20b1) bevindt.

19. Een inrichting voor het zuiveren van water volgens een van de conclusies 14 tot 18 met het kenmerk dat in het waterkanaal (20b1) een warmtebuis (20d) voorzien is en dat de inrichting voorzien is om een verwarmd fluïdum, bij voorkeur een door thermische zonne-energie verwarmd fluïdum, door de warmtebuis (20d) te laten stromen om het in het waterkanaal (20b1) aanwezige water te verwarmen.

20. Een inrichting voor het zuiveren van water volgens een van de conclusies 14 tot 19 met het kenmerk dat de inrichting een vacuüm-generator (23) omvat die voorzien is om in het waterdampkanaal (20f) een luchtdruk te creëren die lager is dan de atmosferische druk, bij voorkeur hoogstens 0,5 bar is.

21. Een inrichting voor het zuiveren van water volgens een van de conclusies 9 tot 20 met het kenmerk dat de inrichting omvat, een op een bestaande bodem (1) gevormd verhoogd draagoppervlak (3) dat zich op het tweede niveau (III) bevindt dat hoger is dan het niveau (IT) van het bodemoppervlak, , een op het draagoppervlak (3) geplaatste condensor (10) voor het condenseren van de waterdamp, en geleidingsmiddelen (20f) om de opgevangen waterdamp naar de condensor (10) te leiden en in de condensor te brengen.

22. Een inrichting voor het zuiveren van water volgens conclusie 21 met het kenmerk dat op de bestaande bodem (1) een bodemverhoging (2) uit één of meerdere bodemmaterialen, zoals aarde of zand of stenen, is gevormd en dat het genoemde draagoppervlak (3) op deze bodemverhoging (2) is voorzien.

23. Een inrichting voor het zuiveren van water volgens een van de conclusies 9 tot 22 met het kenmerk dat de inrichting middelen omvat om de warmte-energie die vrijkomt bij het condenseren van de waterdamp minstens gedeeltelijk over te brengen naar het aangevoerde onzuiver water voor de verwarming ervan.

24. Een inrichting voor het zuiveren van water volgens een van de conclusies 9 tot 23 met het kenmerk dat de inrichting energie-omzetmiddelen (4), (30) omvat om energie van één of meerdere hernieuwbare energiebronnen, zoals bijvoorbeeld zonne-energie, windenergie, getijdenenergie en geothermische energie, om te zetten in elektrische energie en aan te wenden voor het aanvoeren en/of naar een hoger niveau verplaatsen en/of verwarmen van de stroom onzuiver water.

25. Een inrichting voor het zuiveren van water volgens een van de conclusies 9 tot 24 met het kenmerk dat de inrichting één of meerdere thermische zonnecollectoren (32) omvat, bij voorkeur gebruik makend van één of meerdere spiegels of lenzen, om de thermische zonne-energie van de zonnestraling rechtstreeks aan te wenden voor het verwarmen van de stroom onzuiver water.

26. Een inrichting voor het zuiveren van water volgens een van de conclusies 9 tot 25 met het kenmerk dat de generator (14) in verbinding staat met één of meerdere verbruikers van elektrische energie, dat de inrichting omvat, een condensatiewater-reservoir (11) voor het verzamelen van het gezuiverd water, een uitstroomopening (12) waarlangs het water uit de container kan wegstromen en via de turbine naar een lager gelegen niveau (II) kan stromen, een afsluiter (12a) met een open stand en een gesloten stand om de genoemde uitstroomopening (12) af te sluiten of te openen, en een stuurinrichting die voorzien is om, op een tijdstip dat bepaald is in functie van een verwachte of gesignaleerde energiebehoefte van één of meerdere verbruikers van elektrische energie, de afsluiter (12) van de gesloten stand in de open stand te brengen om gezuiverd water vanuit de container (11) naar een lager gelegen niveau (IT) te laten stromen en daarbij enerzijds elektrische energie te produceren en ter beschikking te stellen van de gebruiker(s) en anderzijds ook gezuiverd water ter beschikking te stellen van één of meerdere afnemers van gezuiverd water.

27. Een inrichting voor het zuiveren van water volgens een van de conclusies 9 tot 26 met het kenmerk dat de inrichting voorzien is om een gedeelte van het water tijdens de verplaatsing naar het hoger gelegen tweede niveau (IIT) te laten verdampen en als waterdamp in de condensor toe te voeren, en voorzien is om minstens een deel van het overblijvende onzuiver water op het tweede niveau (IT) te laten verdampen door middel van één of meerdere thermische zonnecollectoren, bij voorkeur gebruik makend van één of meerdere spiegels of lenzen.

28. Een inrichting voor het zuiveren van water volgens een van de conclusies 9 tot 27 met het kenmerk dat de inrichting een tweede turbine (26) omvat die door een stroom water kan aangedreven worden, en een door de tweede turbine (26) aandrijfbare generator (27), en dat de inrichting voorzien is om een overblijvend deel van het onzuiver water op het tweede niveau (IIT) via de tweede turbine (26) naar een lager niveau (IT) te laten stromen om de gravitatie-energie ervan om te zetten in elektrische energie.