CH716466A2 - Anlage zur Gewinnung von Energie und/oder Wasser. - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anlage zur Gewinnung von Energie und/oder Wasser, insbesondere geeignet für einen dezentralen Einsatz, zur Aufstellung in ländlichen Regionen oder in Regionen mit schwacher Infrastruktur. Zur Verfügung gestellt werden soll eine Anlage, die trotz einfacher dezentraler Aufstellung in ländlichen oder strukturschwachen Regionen eine zumindest teilweise, doch möglichst vollständige, Versorgung einer grösseren Anzahl von Haushalten, Menschen und/oder Vieh mit Wasser und/oder Energie ermöglicht. Dazu umfasst die Anlage ein Dach zur Anordnung von mindestens einem Photovoltaikmodul und mindestens einer Vorrichtung zur Entfeuchtung von Umgebungsluft. Das Dach ist als bis zu einem Boden (2) reichendes Bogendach (1) ausgebildet und entlang eines Dachfirsts ist eine, das Bogendach (1) stützende Hohlprofil-Konstruktion angeordnet.

Description

[0001] Die Erfindung betrifft eine Anlage zur Gewinnung von Energie und/oder Wasser, insbesondere geeignet für einen dezentralen Einsatz, zur Aufstellung in ländlichen Regionen oder in Regionen mit schwacher Infrastruktur.
[0002] Klimawandel und Zunahme der Weltbevölkerung stellen die Energie- und Trink- und Brauchwasserversorgung insbesondere in armen Ländern und Regionen mit schwacher Infrastruktur vor immer grössere Herausforderungen, die mit konventionellen Technologien aufgrund des Investitionsbedarfs und der Umweltfolgen kaum zu bewältigen sind.
[0003] Anlagen zur Klimatisierung und Flüssigkeitsaufbereitung für einen dezentralen Einsatz sind bekannt. So offenbart die DE 102017122533 A1 eine derartige Anlage, die autark und kompakt ist. Sie umfasst mindestens eine Verdampferkammer für Rohwasser bzw. Abwasser, Kondensationskammern für das bei der Verdampfung entstehende Gas, einen Kältespeicher und eine Energiewandlungseinheit. Das Gas wird vor der Kondensationskammer durch einen Wärmetauscher geführt. In der Verdampferkammer gebildetes Eis wird für Kühlungszwecke gespeichert. Erreicht werden soll eine Trinkwassererzeugung für ein Gebäude und eine Klimatisierung des Gebäudes mit geringer Energiezufuhr von aussen. Der Geräte- und Installationsaufwand ist vergleichsweise hoch.
[0004] In der DE 102016014435 A1 ist ein Aufsatzmodul für einen stellbaren Trinkwassertank offenbart, wobei der Trinkwassertank mit einer Wasseraufbereitungsanlage gekoppelt ist. Zu dessen Energieversorgung sind Solarpaneele vorgesehen, die den Trinkwassertank umhüllen und auch auf dem Aufsatzmodul vorgesehen sind. Zugleich ist das Aufsatzmodul als Regenwasserauffangschirm ausgebildet, von dem aufgefangenes Regenwasser in den Trinkwassertank geleitet wird.
[0005] In der DE 102004015728 A1 ist eine Vorrichtung zur autarken Wassergewinnung aus der Luftfeuchtigkeit gezeigt, die einfach aufgebaut ist. Ohne elektrische Hilfsmittel soll es möglich sein, ca. 11 Wasser je Quadratmeter Anlagenfläche (Folien) aus der Luft abzuscheiden. Hierzu wird Umgebungsluft am Tag durch Erwärmung der Vorrichtung angesaugt und ein an einem, nachts ausgekühlten Kondensator unterhalb des Taupunkts gekühlt. Der gekühlte Luftstrom wird je nach Temperatur gedrosselt und nach Ablauf des Kondensationsprozesses mittels Gegenstrom mit der zugeführten Luft erwärmt.
[0006] Eine weitere derartige Vorrichtung ist in der DE 102017109658 A1 offenbart. Hierbei umfasst ein Kondensator zur Luftentfeuchtung wenigstens einen elektrisch angetriebenen Rotor in einem, an den Stirnflächen offenen, rohrförmigen Gehäuse, dessen Rotorblätter aus offenporigem Metallschaum bestehen. Zur aktiven Kühlung enthält der Kondensator mehrere Kühlelemente, zum Beispiel Peltierelemente, die mit den Rotorblättern verbunden sind. Im Betrieb werden die drehenden Rotorblätter auf eine Temperatur von 3-5 Grad unterhalb der Umgebungstemperatur gekühlt. Die in der strömenden Luft enthaltene Feuchtigkeit kondensiert an den gekühlten Rotorblättern, wobei der offenporige Metallschaum eine relativ grosse Kontaktfläche ermöglicht. Das kondensierte Wasser wird an die innere Gehäusewand geschleudert und läuft in einen Wasserauffangbehälter.
[0007] Die vorbeschriebenen Lösungen sind aufgrund der geringen Wassergewinnung nur für Einzelanwendungen bzw. einzelne Haushalte geeignet.
[0008] Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden und eine Anlage zur Gewinnung von Energie und/oder Wasser zu entwickeln, die trotz einfacher dezentraler Aufstellung in ländlichen oder strukturschwachen Regionen eine zumindest teilweise, doch möglichst vollständige, Versorgung einer grösseren Anzahl von Haushalten, Menschen und/oder Vieh mit Wasser und/oder Energie ermöglicht.
[0009] Die Aufgabe ist mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
[0010] Eine erfindungsgemässe Anlage zur Gewinnung von Energie und/oder Wasser, insbesondere geeignet für einen dezentralen Einsatz, umfasst ein Dach zur
[0011] Anordnung von mindestens einem Photovoltaikmodul und mindestens einer Vorrichtung zur Entfeuchtung von Umgebungsluft.
[0012] Erfindungsgemäss ist das Dach als bis zu einem Boden reichendes Bogendach ausgebildet, wobei entlang eines Dachfirsts eine, das Bogendach stützende Hohlprofil- Konstruktionangeordnet ist.
[0013] Je nach gegebener Infrastruktur oder bereits vorhandenen Ressourcen kann die erfindungsgemässe Anlage zur Gewinnung, Speicherung Abgabe von Wasser und Energie oder nur einer der beiden Ressourcen eingerichtet sein.
[0014] Mit der erfindungsgemässen Anlage können die Lebenshaltungskosten von Menschen, insbesondere in ländlichen Gebieten, in armen Ländern deutlich gesenkt werden. Zudem kann auf die Bereitstellung von Trinkwasser in Flaschen oder Tankwagen vollständig oder zumindest in hohem Masse verzichtet werden. Dies senkt nicht nur die Lebenshaltungskosten der Menschen, sondern verringert auch den Ausstoss von CO2 und den Verbrauch an fossilen Rohstoffen.
[0015] Bevorzugte Ausgestaltungen der erfindungsgemässen Anlage sind in den abhängigen Ansprüchen offenbart.
[0016] Vorteilhaft sind zur Abstützung des Bogendachs, von der Hohlprofil- Konstruktion beabstandete, Stützen angeordnet.
[0017] Die Stützen sind vorzugsweise Teil der in Längsrichtung des Bogendachs angeordneten Container, insbesondere einem Standardcontainer für Seefracht.
[0018] Zur Gewinnung grosser Energiemengen ist das Bogendach bevorzugt vollständig mit Photovoltaikmodulen belegt. Ausgenommen einen Mittelgang auf dem Dachfirst, auf dem mindestens ein Ventilator Ansaugung von Umgebungsluft angeordnet ist.
[0019] Der mindestens eine Container weist Steuerungseinrichtungen für den erzeugten Gleichstrom und Stellflächen für geladene und aufzuladende Batterien auf oder er ist mit Kondensatoren zur Abscheidung der Luftfeuchtigkeit und zugeordneten Wasserspeichern versehen. Oder es stehen mindestens zwei Container bereit, einer für die Batterien und einer für Kondensator und Wasserspeicher. Weitere Container können als Gewächshaus, Wohn- und Schlafraum, Stallung, Bad- und Sanitäreinrichtung und/oder medizinische Einrichtung ausgebildet bzw. eingerichtet sein.
[0020] Für einen geringen Erstellungsaufwandder Anlage umfasst das Bogendach ein stabiles, sturmsicheres Gerüst aus steck- und verbindbaren Elementen, bevorzugt aus Stahlguss.
[0021] Die Erfindung wird nachfolgend in einem Ausführungsbeispiel anhand einer Zeichnung näher beschrieben. In der Zeichnung zeigen die Fig. 1: eine erfindungsgemässe Anlage in einer ersten Ausführungsform im Querschnitt, Fig. 2: die erfindungsgemässe Anlage nach Fig. 1 in einer ersten 3D Ansicht, Fig. 3: die erfindungsgemässe Anlage nach Fig. 1 in einer zweiten 3D Ansicht, Fig. 4: die erfindungsgemässe Anlage nach Fig. 1 in einem Längsschnitt, Fig. 5: die Dachkonstruktion der erfindungsgemässen Anlage nach Fig. 1, Fig. 6: die erfindungsgemässe Anlage in einer zweiten Ausführungsform und die Fig. 7: einen Ausschnitt der Ausführungsform nach Fig. 6.
[0022] Eine erfindungsmässe Anlage zur Gewinnung von Energie und Wasser, von der Anmelderin MSP „Powerdome“ oder „Air to water dome“ genannt, ist in der Fig. 1 im Querschnitt in einer ersten Ausführungsform dargestellt.
[0023] Die erfindungsgemässe Anlage weist ein Bogendach 1 auf, das in Längsrichtung bis zum Boden 2 reicht und über die gesamte Länge mit Erdankern 3 am Boden befestigt ist. Das Bogendach 1 ist im Beispiel vollständig mit Photovoltaikmodulen 4 bedeckt, ausgenommen einen Mittelgang 5 im Bereich des Dachfirsts, der Inspektionszwecken dient.
[0024] Das Dachgerüst ist aus steck- und verbindbaren Elementen, zum Beispiel aus Stahlguss gebildet. Es umfasst eine Unterkonstruktion 6 und ein Modul-Befestigungselement 7.
[0025] Unterhalb des Mittelganges 5 sind in Längsrichtung durchgehend hintereinander Standard-Seefrachtcontainer 8, 9 angeordnet, die eine stabile Konstruktion bilden und die begehbar sind. An den Stirnseiten der Anlage können die jeweiligen Container 8, 9 noch mit einem Fundament 10 gesichert sein.
[0026] Es ist mindestens jeweils ein Container 8 und 9 vorgesehen.
[0027] Die Verwendung von Containern 8. 9 hat zudem den Vorteil, dass die Ausrüstung der Anlage vollständig in diesen gelagert werden kann, zum Beispiel bei Standortwechsel.
[0028] Da das Bogendach 1 auf den Containern 8, 9 aufliegend fixiert ist, stellt die Höhe der Container 8, 9 im dargestellten Beispiel die maximale Raumhöhe dar. In anderer Ausführung könnte die Raumhöhe der Anlage jedoch doch Fundamente unter den Containern 8, 9 oder Aufbauten auf diesen erhöht werden. Ebenso könnte der Boden 2 unter dem Bogendach 1 ausgehoben werden.
[0029] Stirnseitig kann die Anlage ebenfalls durch Staub- Schutz und Windschutzwänden verschlossen sein, wie in der Fig. 5 angedeutet.
[0030] Weiterhin ist im Bereich des Mittelgangs 5 mindestens ein Ventilator 16, bevorzugt jedoch mehrere Ventilatoren 16, zur Ansaugung von Umgebungsluft angeordnet. Die Ventilatoren 16 sind so angeordnet, dass unterschiedliche Windrichtungen nutzbar sind.
[0031] Bevorzugt im Raum zwischen den Containern 8, 9 und dem Ende des Bogendaches Abstellflächen für Fahrzeuge 12, insbesondere elektrisch angetriebene Fahrzeuge, Wege für Personen oder Lagerflächen 13. Für elektrisch angetriebene Fahrzeuge 12 sind Ladestationen vorgesehen.
[0032] Die Container 8 enthalten Steuerungseinrichtungen 14 für den erzeugten Gleichstrom und Stellflächen für geladene und aufzuladende Batterien 15 (Fig. 3). Die Batterien 15 dienen als Energiespeicher für den Betrieb der erfindungsgemässen Anlage, der Fahrzeuge 12 sowie als Energiequellen für Haushalte o. a. Nutzer. Für letzteres werden die Batterien mit den Fahrzeugen 12 verteilt und leere Batterien 15 für eine erneute Aufladung wieder eingesammelt.
[0033] Unterhalb der Ventilatoren 16 sind die Container 9 angeordnet, die mit Kondensatoren 17 zur Abscheidung der Luftfeuchtigkeit und zugeordneten Wasserspeichern 18 ausgestattet sind (Fig. 2, 4). Die Kondensatoren 17 werden ebenfalls mit Gleichstrom gekühlt, so dass keine Wechselrichter benötigt werden. Die Wasserspeicher 18 können bei Bedarf und zur Verbesserung der Wasserqualität mit einer Wasseraufbereitungsanlage gekoppelt werden.
[0034] Die Wasserspeicher 18 können auch austauschbare Module sein, die direkt mit den Fahrzeugen 12 zu den Haushalten o. a. Nutzern transportiert werden. Oder das Wasser wird in kleinere Lager- und Transportbehälter abgefüllt.
[0035] Im dargestellten Beispiel beträgt die Raumhöhe der Anlage 19 ca. 3,5m, die Länge ca. 50m und die Spannweite ca. 24m.
[0036] In einer zweiten Ausführungsform (Fig. 6, 7) ist eine komplexere Anlage 19 beschrieben, die zudem aus mehreren Modulen (Anlagen 19) besteht. Über die vorstehenden Anwendungen zur Energie- und Wassergewinnung sowie Pflanzenzucht ist die zweite Ausführungsform auch zur Unterbringung und Versorgung einer grösseren Anzahl von Personen, zur medizinischen Betreuung von Mensch und Tier, sowie zum grossflächigen Anbau von Nahrungs- und Futtermitteln, Gemüse, Kräutern und anderen Nutz- und Heilpflanzen geeignet. Sie kann somit auch als Forschungsstation, Lodge oder Flüchtlingscamp aufgebaut und verwendet werden.
[0037] Die Basiskonstruktion des Bogendachs 1 ist analog zum Beispiel 1 ausgeführt. Unterhalb des Bogendachs 1 sind Container 20, Standard-SeefrachtcontainerStandard-Seefrachtcontainer, quer zu Längsausdehnung/Längsrichtung mit den
[0038] Längsseiten zueinander (Fig. 6) angeordnet. Die Front- und Seitenwände sind überwiegend nicht angebracht. Die Abstützung des Bogendachs 1 erfolgt durch senkrecht stehende Rahmenteile, Stützen 21, des Containers 20.
[0039] Der Innenraum des Containers 20 ist in einen Hauptraum 27 und einen Vorraum 25 unterteilt, wobei als Teiler eine Tür 26 vorgesehen sein kann (Fig. 7). Aufgrund der Aneinanderreihung der Container 20 ist der Vorraum 25 zugleich als Seitengang in Längsrichtung der Anlage 19 geeignet.
[0040] Anstelle ebenerdiger Nutzflächen wie im ersten Ausführungsbeispiel können einzelne Container 20 gewächshausartig ausgerüstet sein, um verschiedenste Pflanzen anzubauen.
[0041] Der Freiraum unter dem Bogendach 1 zwischen Container 20 und Erdanker 3 kann als Stellfläche für Fahrzeuge, Werkzeug u. a. genutzt werden.
[0042] Im Beispiel sind drei Anlagen 19 in ihrer Längsausrichtung parallel zueinander angeordnet (Fig. 6), wobei die einzelnen Anlagen 19 durch Verbindungselemente 22 inkl. den Modulen Verbindungselement 23 miteinander verbunden sind. Die überdachten Bereichen können auch Container 20 sein, die ebenfalls mit Photovoltaikmodulen 4 belegt sein können.
[0043] Die Mittelmodule können als Gemeinschaftsräume, medizinische Einrichtungen o. a. verwendet werden.
[0044] Die Konstruktion der beispielsgemässen Anlage 19 ist sturmfest und vom TÜV für die höchste Tornadostufe zertifiziert.
Aufstellung der verwendeten Bezugszeichen
[0045] 1 Bogendach 2 Boden 3 Erdanker 4 Photovoltaikmodul 5 Mittelgang 6 Unterkonstruktion 7 Modul- Befestigungselement 8 Container 9 Container 10 Fundament 11 Zugang 12 Fahrzeug 13 Freifläche (Lagerfläche) 14 Steuerungseinrichtung 15 Batterie 16 Ventilator 17 Kondensator 18 Wasserspeicher 19 Anlage 20 Container 21 Stütze 22 Verbindungselement 23 Modulverbindungselement 24 Dachfirst 25 Vorraum 26 Tür 27 Hauptraum

Claims (15)

1. Anlage zur Gewinnung von Energie und/oder Wasser, insbesondere geeignet für einen dezentralen Einsatz, umfassend ein Dach zur Anordnung von mindestens einem Photovoltaikmodul und/oder mindestens einer Vorrichtung zur Entfeuchtung von Umgebungsluft, dadurch gekennzeichnet, dass das Dach als bis zu einem Boden (2) reichendes Bogendach (1) ausgebildet ist und dass eine, das Bogendach (1) bildende Hohlprofil- Konstruktionangeordnet ist.
2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Abstützung des Bogendachs (1), von der Hohlprofil-Konstruktion beabstandete, senkrecht zum Boden (2) befindliche Stützen (21) angeordnet sind.
3. Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützen (21) Teil eines Standardcontainers (20) sind.
4. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Container (8, 9, 20) ein Standardcontainer für Seefracht ist.
5. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein, bevorzugt jedoch mehrere Container (20) quer zur Längsrichtung der Anlage angeordnet sind.
6. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Bogendach (1) vollständig mit Photovoltaikmodulen (4) belegt ist.
7. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass auf und/oder im Dachfirst mindestens ein Ventilator (16) zur Ansaugung von Umgebungsluft angeordnet ist.
8. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Container (8, 20) Steuerungseinrichtungen (14) für den erzeugten Gleichstrom und Stellflächen für geladene und aufzuladende Batterien (15) aufweist.
9. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Container (9, 20) mit Kondensatoren (17) zur Abscheidung der Luftfeuchtigkeit und zugeordneten Wasserspeichern (18) versehen ist.
10. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Container (8, 9, 20) als Gewächshaus, Wohn- und Schlafraum, Stallung, Bad- und Sanitäreinrichtung und/oder medizinische Einrichtung ausgebildet ist.
11. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Container (20) mit einem Vorraum (25) und einem Hauptraum (27) versehen ist, wobei Vorraum (25) und Hauptraum (27) mittels einer Tür (26) voneinander trennbar sind.
12. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bogendach (1) ein Gerüst aus steck- und verbindbaren Elementen, bevorzugt aus Stahlguss umfasst.
13. Steck- und verbindbares Element, geeignet zur Ausbildung eines Dachgerüsts, insbesondere eines Bogendachs, dadurch gekennzeichnet, dass es aus Stahlguss gebildet ist.
14. Anordnung zur dezentralen Bereitstellung einer Versorgung und Unterbringung von Menschen und/oder Tieren durch Zuordnung von mindestens zwei Anlagen (19) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 zueinander.
15. Anordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlagen (19) parallel zueinander angeordnet sind und durch Verbindungselemente (22) und/oder Modulverbindungselemente (23) miteinander verbunden sind.
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