DE102006000864B4

DE102006000864B4 - Schwimmende Solar-Destillationsanlage

Info

Publication number: DE102006000864B4
Application number: DE102006000864A
Authority: DE
Inventors: Mark Bittmann
Original assignee: Bittmann Mark Dipl-Ing(fh)
Current assignee: Bittmann Mark Dipl-Ing(fh)
Priority date: 2006-01-05
Filing date: 2006-01-05
Publication date: 2010-03-04
Anticipated expiration: 2026-01-06
Also published as: DE102006000864A1

Abstract

Auf dem Rohwasser schwimmende Solar-Destillationsanlage, bestehend aus einem oder mehreren, benachbarten Modulen, wobei jedes Modul zwei Schwimmkörper (1) nutzt, die parallel zueinander verlaufen und durch Verbindungsstreben (2) zu Einheiten verbunden sind, und einen Dampfraum aufweist, in dem sich das verdampfte Wasser befindet, dadurch gekennzeichnet, dass der Dampfraum bereichsweise durch eine transparente Abdeckung (3) begrenzt wird, woran der Wasserdampf kondensiert, und die von Elementen (4) getragen wird, welche an den Schwimmkörpern (1) befestigt sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine auf dem Rohwasser schwimmende Solar-Destillationsanlage, bestehend aus einem oder mehreren, benachbarten Modulen, wobei jedes Modul zwei Schwimmkörper nutzt, die parallel zueinander verlaufen und durch Verbindungsstreben zu Einheiten verbunden sind, und einen Dampfraum aufweist, in dem sich das verdampfte Wasser befindet.
Der US 4 151 046 ist eine gattungsgemäße Solar-Destillationsanlage mit einem schwimmenden Rahmen zu entnehmen. In diesen Rahmen ist ein Wellblech dicht eingesetzt; der Raum darunter ist normalerweise von dem die schwimmende Anlage tragenden Wasser angefüllt. Bei Sonnenbestrahlung entwickelt sich unterhalb dieses Blechs Dampf, der durch entlang der Wellen des Blechs zu darunter angeordneten, vertikalen Rohren geleitet wird und von dort in einen untergetauchten Kondensator gelangt, wo er kondensiert und schließlich durch einen seitlichen Ablauf entnommen werden kann. Eine derartige Anlage bringt jedoch eine Vielzahl von Nachteilen mit sich. Einer der schwerwiegenderen resultiert daraus, dass der Raum unterhalb des Wellblechs ganz oder überwiegend von Wasser geflutet ist. Daher kann leicht undestilliertes Wasser zum Abfluß gelangen, bspw. wenn sich kein Dampf entwickelt (z. B. nachts) oder wenn die Anordnung infolge starken Seegangs schaukelt, etc.
US 3 703 443 zeigt eine solarbetriebene Wasserdestillationsanlage, wobei der Dampfraum von einer einzigen, riesigen Plane überdeckt ist, die eine unterseitige Rohrkonstruktion seitlich weit überragt. Nach diesem Prinzip lassen sich keine benachbarten Module konstruieren, welche sich einen Schwimmkörper teilen, so dass sich damit nicht auf effiziente Weise größere Anlagen modular erstellen lassen. Außerdem erfordert diese Anordnung einen Kompressor, um die riesige Plane zeltförmig aufzublähen.
Bei der US 7 008 515 B1 gibt es ebenfalls nur einen einzigen Schwimmkörper, der ringförmig ausgestaltet ist und die gesamte Einrichtung umläuft. Auch bei diesem Prinzip ist es nicht möglich, benachbarte Module zu konstruieren, welche sich einen gemeinsamen Schwimmkörper teilen.
Dasselbe gilt für die DE 1 642 456 A , wo wiederum nur ein einziger, ringförmiger Schwimmkörper vorgesehen ist. Eine zeltförmige Abdeckung wird nicht durch Tragelemente gestützt, so dass diese nicht formstabil ist.
Die Anlage gemäß US 3 415 719 schwimmt nicht auf dem zu verdampfenden Rohwasser; vielmehr befindet sich das zu verdampfende Rohwasser in einer Verdampfungsblase. Es muß in diesen Behälter manuell durch einen Einlaß eingefüllt werden. Diese Anlage ist daher nicht zum Schwimmen auf dem Rohwasser geeignet, so dass ein vollautomatischer Dauerbetrieb ohne Hilfsenergie nicht möglich ist.
Bei der EP 0 378 946 B1 sowie der DE 2 650 482 B2 fehlen Schwimmkörper völlig, so dass diese Anlagen ebenfalls nicht auf dem Rohwasser schwimmen können.
Die WO 00/30981 A1 betrifft keine Wasser-Destillationsanlage, welche Wasser verdampft und wieder kondensiert, sondern eine Anlage zum Eintragen von Sauerstoff in ein stehendes Gewässer, um die Wasserqualität auf einem konstanten Niveau zu halten.
Aus den Nachteilen des Standes der Technik resultiert das die Erfindung initiierende Problem, eine schwimmfähige Solar-Destillationsanlage zu schaffen, die modular aufgebaut ist und zu größeren Verbänden zusammengefügt werden kann, und die in der Lage ist, ohne Hilfsenergie im Dauerbetrieb Rohwasser zu destillieren, wobei sichergestellt sein soll, dass das ablaufende Wasser vollständig destilliert ist, mithin nicht durch Rohwasser verunreinigt werden kann.
Die Lösung dieses Problems gelingt bei einer gattungsgemäßen Solar-Destillationsanlage dadurch, dass der Dampfraum bereichsweise durch eine transparente Abdeckung begrenzt wird, woran der Wasserdampf kondensiert, und die von Elementen getragen wird, welche an den Schwimmkörpern befestigt sind.
Mit der erfindungsgemäßen Anlage wird aus Rohwasser durch die Einstrahlung von Sonnenenergie Brauchwasser für den menschlichen Gebrauch gewonnen. Das Rohwasser kann Meerwasser oder ein anderes, nicht für den menschlichen Gebrauch geeignetes, verunreinigtes Wasser sein.
Die Anlage schwimmt auf dem Rohwasser. Bei der Verwendung mit Meerwasser kann die Anlage zur Verringerung des Wellenganges in einem Sammelbecken in der Nähe des Meeres aufgebaut sein. Solche Sammelbecken (Salinenbecken) sind zur Gewinnung von Meersalz bekannt und können ohne Veränderung genutzt werden.
Die Anlage besteht aus Schwimmkörpern, die die Anlage auf der Oberfläche des Rohwassers tragen. Die Schwimmkörper bilden mit der transparenten und der stirnseitigen Abdeckung einen Dampfraum, in dem sich der Wasserdampf befindet. Die Energie zur Verdampfung des Rohwassers wird durch die Sonneneinstrahlung bereitgestellt. Die Sonnenstrahlung dringt durch die transparente Abdeckung in den Dampfraum und in das Rohwasser, das dadurch erwärmt wird und verdampft. Der Wasserdampf steigt im Dampfraum auf, kondensiert an der transparenten Abdeckung und wird dadurch zu Brauchwasser. Zur Kühlung kann zusätzlich Rohwasser über die Außenseite der transparenten Abdeckung gepumpt werden, das dort teilweise verdunstet. Das kondensierte Brauchwasser läuft durch die Neigung der transparenten Abdeckung in die Auffangrohre. Von den Auffangrohren wird das Brauchwasser über Sammelrohre zu einem Sammelbehälter transportiert.
Zur Abdichtung des Dampfraumes gegenüber der Umgebungsluft ist die transparente Abdeckung längs der Elemente und an den Stirnseiten durch Abdeckplatten verschlossen.
Die Tragelemente für die transparente Abdeckung befinden sich außerhalb des Dampfraumes, um ein ungenutztes Abfliesen des Kondensats an den Tragelementen zu verhindern.
Zur Verbesserung der Absorption der Sonnenstrahlung an der Wasseroberfläche wird eine wasserdurchlässige schwarze Platte unterhalb der Wasseroberfläche angebracht. Diese Absorptionsplatte kann schwimmend ausgeführt oder an den Schwimmkörpern befestigt sein.
Weitere Merkmale, Eigenschaften, Vorteile und Wirkungen sowie der Aufbau der schwimmenden Solar-Destillationsanlage nach der Erfindung sowie deren Funktionsweise ergeben sich aus der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sowie aus der beigefügten Zeichnung. Hierbei zeigt:
1 einen Vertikalschnitt durch eine erfindungsgemäße Anlage entlang der Linie I-I in 2; sowie
2 eine Draufsicht auf die 1
Die schwimmende Solar-Destillationsanlage ist modular aufgebaut. Dadurch können einzelne Teile der Anlage leicht ausgetauscht werden.
Ein Element besteht aus zwei Schwimmkörpern 1, die ebenfalls von den benachbarten Elementen mit genutzt werden. Die Schwimmkörper 1 sind miteinander durch die Verbindungsstreben 2 verbunden. Um leichten Wellengang ausgleichen zu können, sind die Verbindungsstreben 2 flexibel mit den Schwimmkörpern 1 verbunden. Durch Verlagerung der Verbindungsstreben 2 unter die Oberfläche des Rohwassers kann deren nicht nutzbare Kondensationsfläche aus dem Dampfraum entfernt werden.
An den Schwimmkörpern 1 sind ebenfalls die Tragelemente 4 für die transparente Abdeckung 3 befestigt. An den Tragelementen 4 ist die transparente Abdeckung 3 befestigt, die zu den Auffangrohren 5 geneigt ist. Der Ablauf des Brauchwassers von den Auffangrohren 5 in die Sammelrohre funktioniert ebenfalls über eine Neigung der Auffangrohre 5. Die Elemente sind jeweils an den Stirnseiten mit Platten 6 verschlossen, die mit der transparenten Abdeckung 3 und den Schwimmkörpern 1 abgedichtet sind. Die stirnseitigen Platten 6 reichen bis unterhalb der Rohwasseroberfläche, um den Abschluss gegenüber der Umgebungsluft zu gewährleisten.
Die Funktion der schwimmenden Solar-Destillationsanlage ist wie folgt:
Die schwimmende Solar-Destillationsanlage bezieht Ihre Energie durch die Sonneneinstrahlung. Die Sonnenstrahlung dringt durch die transparente Abdeckung 3 und wird von dem Rohwasser absorbiert, das sich erwärmt und verdampft. Zur Verbesserung der Absorption der Sonnenstrahlung wird eine schwarze Absorptionsplatte unterhalb der Wasseroberfläche angebracht, die sich durch die Sonnenstrahlung erwärmt. Die strahlungsabsorbierende Platte gibt ihre Wärme an das Rohwasser ab und verstärkt die Verdampfung. Das verdampfte Wasser steigt zu der von der Umgebungsluft gekühlten transparenten Abdeckung 3 und kondensiert dort. Das Kondensat läuft durch die Neigung der transparenten Abdeckung 3 zu den Auffangrohren 5 ab.
Die Kühlung der transparenten Abdeckung 3 wird durch die Verdunstung des Rohwassers an der Außenfläche verbessert. Eine Vermischung des ablaufenden Rohwassers mit dem Frischwasser muß sicher verhindert werden.

1: Schwimmkörper
2: Verbindungsstreben
3: Transparente Abdeckung
4: Tragelemente für die transparente Abdeckung
5: Auffangrohre
6: stirnseitige Abdeckplatten

Claims

Auf dem Rohwasser schwimmende Solar-Destillationsanlage, bestehend aus einem oder mehreren, benachbarten Modulen, wobei jedes Modul zwei Schwimmkörper (1) nutzt, die parallel zueinander verlaufen und durch Verbindungsstreben (2) zu Einheiten verbunden sind, und einen Dampfraum aufweist, in dem sich das verdampfte Wasser befindet, dadurch gekennzeichnet, dass der Dampfraum bereichsweise durch eine transparente Abdeckung (3) begrenzt wird, woran der Wasserdampf kondensiert, und die von Elementen (4) getragen wird, welche an den Schwimmkörpern (1) befestigt sind.
Solar-Destillationsanlage nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Auffangrohre (5), die an der Oberseite geöffnet sind, um das einfließende Kondensat aufzunehmen.
Solar-Destillationsanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die transparente Abdeckung (3) zu den Auffangrohren (5) hin geneigt ist.
Solar-Destillationsanlage nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Auffangrohre (5) zu den Sammelrohren hin geneigt sind, so dass das ablaufende Kondensat von den Auffangrohren (5) in die Sammelrohre fließt.
Solar-Destillationsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Tragstruktur (4) der transparenten Abdeckung (3) außerhalb des Dampfraumes befindet.
Solar-Destillationsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Dampfraum seitlich durch stirnseitige Abdeckplatten (6) verschlossen ist.
Solar-Destillationsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die transparente Abdeckung (3) längsseits gegenüber der Umgebungsluft abgedichtet ist.
Solar-Destillationsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktion eines Schwimmkörpers (1) und eines Auffangrohres (5) in einem Bauteil kombiniert ausgeführt sind.
Solar-Destillationsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Einrichtung, um die Außenseite der transparenten Abdeckung (3) zusätzlich durch Rohwasser zu kühlen.
Solar-Destillationsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Verbindungsstreben (2) unterhalb der Oberfläche des Rohwassers befinden.