DE102011007292A1

DE102011007292A1 - Anlage zur Entsalzung von salzhaltigem Roh- bzw. Brauchwasser

Info

Publication number: DE102011007292A1
Application number: DE201110007292
Authority: DE
Inventors: Reinhold Barth; Josef Erhardt; Frederic Köllner; René Prinzen
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-04-13
Filing date: 2011-04-13
Publication date: 2012-10-18

Abstract

Die Vorrichtung zur Entsalzung von Rohwasser bzw. Sole, insbesondere Meerwasser oder verunreinigtes feld, einen ersten Kondensator, einen Kugelkondensator und einen Kamin. In den Vorwärmer wird das Rohwasser eingeleitet. In dem Vorwärmer wird nach Eintritt von Außenluft Prozessluft mit erhöhter Temperatur mit Hilfe eines Wärmeenergie abgebenden Prozessmediums erzeugt, wobei die Prozessluft im Wesentlichen mit aus dem Rohwasser verdampften Wasser gesättigt wird. Dem Solarkollektorfeld wird die im Wesentlichen mit Wasserdampf gesättigte Prozessluft aus dem Vorwärmer zugeführt. In dem Solarkollektorfeld wird die Temperatur der Prozessluft durch Sonneneinstrahlung weiter erhöht. Aus dem Vorwärmer überschüssiges Rohwasser wird zum weiteren Verdampfen von Wasser in das Solarkollektorfeld eingeleitet. Die Prozessluft tritt im Wesentlichen mit Wasserdampf gesättigt aus dem Solarkollektorfeld aus. Dem ersten Kondensator wird die Prozessluft aus dem Solarkollektorfeld zugeführt und in dem ersten Kondensator wird die Prozessluft gekühlt, indem Wärmeenergie der Prozessluft über einen Wärmetauscher an das Prozessmedium abgegeben wird. Wasserdampf kondensiert in dem ersten Kondensator in Form eines Destillats. Das die Wärmeenergie aufnehmende Prozessmedium wird aus einem Speicher bereitgestellt und wird von dem ersten Kondensator zu dem Vorwärmer zugeführt. Dem Kugelkondensator wird die Prozessluft aus dem ersten Kondensator zugeführt wird. Durch Druckreduzierung kondensiert in dem Kugelkondensator Wasserdampf in Form eines Destillats. Die Temperatur der aus dem Kugelkondensator austretenden Prozessluft ist aufgrund der frei werdenden Kondensationsenergie, die die Prozessluft in dem Kugelkondensator aufnimmt, gegenüber der Temperatur der in den Kugelkondensator eintretenden Prozessluft erhöht. Dem Kamin wird dem die Prozessluft abschließend zugeführt. In dem Kanin oder am Fuß des Kamins ist eine Windkraftanlage zur Gewinnung elektrischer Energie angeordnet. Die Prozessluft strömt aufgrund des Druckunterschied zwischen des Drucks der Prozessluft und des Drucks der Außenluft an der Spitze des Kamins und dem Temperaturunterschied zwischen der Temperatur der Prozessluft und der Temperatur der Außenluft an der Spitze des Kamins auf und treibt hierdurch den Fluss der Prozessluft durch die Anlage an.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Entsalzung von salzhaltigem Rohwasser, insbesondere Meerwasser, und eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Anlage.
Es ist allgemein bekannt, Meerwasser zu entsalzen, indem das Meerwasser erwärmt und diesem durch Verdampfung Salz entzogen wird und der gebildete Dampf zu Frischwasser kondensiert. Die erforderliche Prozesswärme kann dabei mittels solarer Energie erzeugt werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Entsalzung von salzhaltigem Rohwasser, insbesondere Meerwasser, zu schaffen, das sich durch eine wirtschaftlichere Betriebsweise auszeichnet. Ferner soll eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Anlage geschaffen werden, die die für die Entsalzung erforderliche Energie wirtschaftlich mittels solarer Energie erzeugt.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Verfahrensweise sind Gegenstand der anhängigen Ansprüche.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zur Entsalzung von Rohwasser bzw. Sole, insbesondere Meerwasser oder veruneinigtem Wasser, vorgeschlagen. Die Vorrichtung umfasst hierzu einen Vorwärmer, ein Solarkollektorfeld, einen ersten Kondensator, einen Kugelkondensator und einen Kamin.
In den Vorwärmer wird das Rohwasser eingeleitet. In dem Vorwärmer wird nach Eintritt von Außenluft Prozessluft mit erhöhter Temperatur mit Hilfe eines Wärmeenergie abgebenden Prozessmediums erzeugt, wobei die Prozessluft im Wesentlichen mit aus dem Rohwasser verdampften Wasser gesättigt wird.
Dem Solarkollektorfeld wird die im Wesentlichen mit Wasserdampf gesättigte Prozessluft aus dem Vorwärmer zugeführt. In dem Solarkollektorfeld wird die Temperatur der Prozessluft durch Sonneneinstrahlung weiter erhöht. Aus dem Vorwärmer überschüssiges Rohwasser wird zum weiteren Verdampfen von Wasser in das Solarkollektorfeld eingeleitet. Die Prozessluft tritt im Wesentlichen mit Wasserdampf gesättigt aus dem Solarkollektorfeld aus.
Dem ersten Kondensator wird die Prozessluft aus dem Solarkollektorfeld zugeführt und in dem ersten Kondensator wird die Prozessluft gekühlt, indem Wärmeenergie der Prozessluft über einen Wärmetauscher an das Prozessmedium abgegeben wird. Wasserdampf kondensiert in dem ersten Kondensator in Form eines Destillats. Das die Wärmeenergie aufnehmende Prozessmedium wird aus einem Speicher bereitgestellt und wird von dem ersten Kondensator zu dem Vorwärmer zugeführt.
Dem Kugelkondensator wird die Prozessluft aus dem ersten Kondensator zugeführt. Durch Druckreduzierung kondensiert in dem Kugelkondensator Wasserdampf in Form eines Destillats. Die Temperatur der aus dem Kugelkondensator austretenden Prozessluft ist aufgrund der frei werdenden Kondensationsenergie, die die Prozessluft in dem Kugelkondensator aufnimmt, gegenüber der Temperatur der in den Kugelkondensator eintretenden Prozessluft erhöht.
Dem Kamin wird die Prozessluft abschließend zugeführt. In dem Kamin oder am Fuß des Kamins ist eine Windkraftanlage zur Gewinnung elektrischer Energie angeordnet. Die Prozessluft strömt aufgrund des Druckunterschieds zwischen dem Druck der Prozessluft und dem Druck der Außenluft an der Spitze des Kamins und dem Temperaturunterschied zwischen der Temperatur der Prozessluft und der Temperatur der Außenluft an der Spitze des Kamins auf und treibt hierdurch den Fluss der Prozessluft durch die Anlage an.
Die Erfindung soll nachstehend an einigen Beispielen erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigen:
1a und 1b einen ersten und zweiten Teil einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anlage mit beispielhaften Betriebs-Parametern für den Tagbetrieb;
1c und 1d den zweiten und zweiten Teil der Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anlag mit beispielhaften Betriebs-Parametern für den Nachbetrieb;
2a und 2b einen ersten und zweiten Teil einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anlage mit beispielhaften Betriebs-Parametern für den Tagbetrieb;
2c und 2d den zweiten Teil der weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anlage mit beispielhaften Betriebs-Parametern für den Nachtbetrieb; und
3 eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kugelkondensators.
Gleiche Bezugszeichen in den Zeichnungen bezeichnen gleiche oder ähnliche Komponenten der Anlage.
Komponenten der Anlage
Tagbetrieb
Die 1a und 1b bzw. die 2a und 2b, die jeweils einen ersten und zweiten Teil von beispielhaften Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Anlage schematisch illustrieren, zeigen die Konfiguration der Anlage für den Tagbetrieb zur Gewinnung von Destillat. Die beispielhaften Ausführungsformen der Anlagen umfasst einen Vorwärmer PrH und einen Solarkollektor SC, in die bevorzugt durch einen Solekreislauf eine salzhaltige Sole wie zum Beispiel Meer-Salzwasser eingeleitet bzw. mittels einer Pumpe P eingepumpt wird.
Die salzhaltige Sole wird einem Reservoir (nicht gezeigt) entnommen, das bevorzugt ein natürliches Reservoir ist. Das Reservoir beinhaltet bevorzugt als Trinkwasser nicht geeignetes Wasser wie zum Beispiel sogenanntes Grauwasser, Brackwasser oder Meerwasser. Als Grauwasser wird fäkalienfreies, gering verschmutztes Abwasser bezeichnet, wie es etwa beim Duschen, Baden oder Händewaschen anfällt, aber auch aus der Waschmaschine kommt und zur Aufbereitung zu Brauchs- bzw. Betriebswasser dienen kann. Unter Brackwasser versteht man Fluss- oder Meerwasser mit einem Salzgehalt in einem Bereich von ungefähr 0,1% bis 1% oder auch 0,05% bis 1,8% bzw. 3%, d. h. Wasser mit einem Salzgehalt, der geringer ist als der typische durchschnittliche Salzgehalt der Meere, der bei ungefähr 3,5% liegt.
Der Vorwärmer PrH ist weiterhin mit einem Eintritt für Außenluft versehen. Die Außenluft wird durch den Vorwärmer PrH geführt. In dem Vorwärmer PrH wird aus der in den Vorwärmer PrH eintretenden Außenluft mit Hilfe der zugeführten salzhaltigen Sole eine im Wesentlichen vollständig mit Wasserdampf gesättigte Prozessluft erzeugt. Der Wasserdampf stammt hierbei aus der zugeführten Sole. Hierzu ist der Vorwärmer PrH mit einem ersten Kühl-/Heizkreislauf verbunden. Der erste Kühl-/Heizkreislauf ist mit einem wärmespeichernden Prozessmedium, bevorzugt z. B. Wasser, gefüllt und umfasst einen Speicher für das Prozessmedium, hier beispielhaft illustriert in Form von mehreren Speichertanks S1 bis S13. Die Zahl und/oder Größe der Speichertanks S1 bis S13 ist der Wärmespeicherkapazität, die für den Betrieb des Vorwärmer PrH benötigt wird, anpassbar. Der erste Kühl-/Heizkreislauf speist einen Wärmetauscher (nicht gezeigt) mit Wärmeenergie zur Verdampfung von Wasser aus der Sole und Erwärmung der in den Vorwärmer PrH eintretenden Außenluft. Der Wärmetauscher ist in dem Vorwärmer PrH angeordnet und erwärmt hierzu die zugeführte Außenluft und/oder die zugeführte Sole. Zur effektiven Verdunstung der in den Vorwärmer PrH zugeführten Sole kann beispielsweise eine in dem Vorwärmer PrH angeordnete Sprüh-, Sprenger- oder Sprinklereinrichtung Einsatz finden. Durch eine Sprüh-, Sprenger- oder Sprinklereinrichtung wird die zugeführte Sole in Tröpfchen (mit möglichst kleinen Durchmessern) in dem Vorwärmer PrH bereitgestellt. Dies hat zur Folge, dass die in Tröpfchenform vorliegende Sole eine große Verdunstungsoberfläche aufweist.
Abhängig von Temperatur und Druck (aber auch anderen Parametern) ist Luft in der Lage, eine unterschiedliche Masse Wasserdampf aufzunehmen. Der Wassergehalt der Luft wird durch sogenannte Feuchtigkeitsmaße angegeben.
Die absolute Luftfeuchtigkeit, auch als Wasserdampfdichte oder kurz Dampfdichte bezeichnet, ist die Masse des Wasserdampfs in einem bestimmten Luftvolumen, also dessen Dichte bzw. Konzentration. Die absolute Luftfeuchtigkeit ist ein direktes Maß für die in einem gegebenen Luftvolumen enthaltene Wasserdampfmenge. Sie lässt unmittelbar erkennen, wie viel Kondensat als Destillat maximal ausfallen kann oder wie viel Wasser verdunsten muss, um eine gewünschte Luftfeuchtigkeit zu erhalten.
Betrachtet man einen Verdunstungsvorgang bei konstanter Temperatur und anfangs trockener Luft, so stellt sich die der Temperatur entsprechende Verdunstungsrate ein, während die Kondensationsrate mangels Wassermolekülen in der Luft zunächst gleich Null ist. Die Verdunstungsrate ist also größer als die Kondensationsrate, und die Anzahl von Wassermolekülen in der Luft steigt daher an. Damit wächst auch die Kondensationsrate, und die Nettoverdunstung (Verdunstungsrate minus Kondensationsrate) beginnt zu sinken. Die Dichte der Wassermoleküle in der Luft und damit die Kondensationsrate steigen so lange an, bis Kondensationsrate und Verdunstungsrate gleich sind, pro Zeiteinheit also ebenso viele Wassermoleküle vom Wasser in die Luft übertreten wie von der Luft ins Wasser. Dann ist der Gleichgewichtszustand erreicht, in dem die Nettoverdunstung null ist, obwohl ein ständiger Teilchenaustausch zwischen Luft und Wasser stattfindet. Die im Gleichgewichtszustand vorliegende Konzentration von Wassermolekülen in der Luft ist die Sättigungskonzentration. Steigt die Temperatur, wird sich auch eine höhere Sättigungskonzentration einstellen, da die nun ebenfalls erhöhte Verdunstungsrate zur Erreichung eines neuen Gleichgewichts durch eine höhere Kondensationsrate wieder kompensiert werden muss, was eine höhere Teilchendichte in der Luft voraussetzt. Die Höhe der Sättigungskonzentration hängt also von der Temperatur ab. Die relative Luftfeuchtigkeit ist das prozentuale Verhältnis zwischen dem momentanen Wasserdampfdruck und dem Sättigungswasserdampfdruck. Bei einer nichtprozentualen Angabe, also im Wertebereich 0 bis 1, spricht man auch vom Sättigungsverhältnis. Bei im Wesentlichen 100% relativer Luftfeuchtigkeit ist die Luft vollständig mit Wasserdampf gesättigt. Wird die Sättigung von 100% überschritten, so schlägt sich die überschüssige Feuchtigkeit als Kondenswasser bzw. Nebel nieder. Die spezifische Luftfeuchtigkeit, auch als Wasserdampfgehalt bezeichnet, gibt die Masse des Wassers an, die sich in einer bestimmten Masse feuchter Luft befindet.
Die in dem Vorwärmer PrH Prozessluft wird im weiteren Verlauf dem Solarkollektor bzw. Solarfeld SC zugeführt. Der Solarkollektor bzw. das Solarfeld SC macht sich beispielsweise den Treibhauseffekt in einem vergleichsweise einfach konstruierten Luftkollektor zu nutze. Der Luftkollektor gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform besteht aus einem transluzenten Dach aus Glas oder Kunststoff, das in beispielsweise zwei bis sechs Meter Höhe über dem Boden aufgespannt bzw. errichtet ist. Bevorzugt kann das Dach des Kollektors vom äußeren Umfangrand ausgehend im Wesentlichen horizontal ausgerichtet sein. Das transluzente Dach ist durchlässig für die Solar- bzw. -Sonneneinstrahlung und ist bevorzugt im Wesentlichen undurchlässig für die langwellige Wärme- bzw. Infrarotstrahlung, die von dem durch die Einstrahlung aufgeheizten Kollektorboden emittiert wird. Bedingt durch den Treibhauseffekt wärmt sich der Boden unter dem Kollektordach stark auf und gibt diese Wärme an die in dem Kollektor enthaltene Prozessluft ab.
Das Kollektordach muss nicht nur transluzent sein, es muss auch langlebig und dabei kostengünstig sein. In bereits durchgeführten Versuchen wurden verschiedene Kunststoffmembranen und Glas untersucht, um experimentell zu ermitteln, welches Material am besten und langfristig am kostengünstigsten ist. Glas widerstand auch schweren Stürmen während vieler Jahre ohne Schäden und erwies sich als selbstreinigend; gelegentliche Regenschauer reichen aus. Der konstruktive Aufwand und die Investitionskosten für ein Kollektordach aus Kunststoffmembranen sind geringer. Die Kunststoffmembranen können zum Beispiel in Profilen geklemmt und in der Mitte zum Boden mittels einer Kunststoffplatte mit Drainageöffnung abgespannt werden. Allerdings neigen die Kunststoffmembranen im Lauf der Zeit aufgrund der UV-Strahlung im einfallenden Sonnenlicht zur Versprödung und Rissbildung. Materialverbesserungen könnten jedoch diese Nachteile zu beseitigen.
Die Absorption der einfallenden Sonnenstrahlung kann durch Abdecken des Kollektorbodens durch eine Licht-absorbierende und/oder Infrarotstrahlung-absorbierende Abdeckung bzw. Bedeckung optimiert werden. Die Abdeckung weist hierfür eine höhere Absorption auf als die typischerweise in Betracht zu ziehende strahlungsabsorbierende Erdboden-Oberfläche.
Hierzu kann vorzugsweise eine lichtundurchlässige Kunststofffolie Anwendung finden, die beispielweise dunkel bis schwarz gefärbt ist, so dass zumindest die Absorption des Spektrums des sichtbaren Sonnenlichts erhöht und die Reflektion des Spektrums des sichtbaren Sonnenlichts verringert wird. Besonders bevorzugt, kann eine lichtundurchlässige Kunststofffolie Anwendung finden, die nicht nur im Spektrum des sichtbaren Sonnenlichts sondern auch im infraroten Bereich eine erhöhte Absorption im Vergleich mit der typischerweise in Betracht zu ziehenden strahlungsabsorbierenden Erdboden-Oberfläche aufweist.
Zur effektiven Nutzung der Anlage ist es vorteilhaft, den Wasserdampfgehalt der in dem Solarkollektor SC weiterhin erwärmten Prozessluft zu erhöhen. Vorteilhafterweise wird dies erreicht, indem eine die Absorption des einfallenden Lichts erhöhende Abdeckung des Kollektorbodens verwendet wird, um die Luft in dem Kollektor auf eine Temperatur zu erhöhen, die höher ist als im Vergleich die typischerweise in Betracht zu ziehende strahlungsabsorbierende Erdboden-Oberfläche. Die in dem Solarkollektor SC weiter erwärmte Luft ist in der Lage weiterhin eine zusätzliche absolute Wasserdampfmasse aufzunehmen. Die durch Verwendung einer absorbierenden Bodenbedeckung im Solarkollektor SC zusätzlich erwärmte Luft kann eine noch größere zusätzliche absolute Wasserdampfmasse aufnehmen als im Vergleich mit der in dem Vorwärmer erzeugten, erwärmten Prozessluft. Zusätzliches Wasser bevorzugt aus der Sole, die in den Solarkollektor SC eingebracht wird, wird in dem Solarkollektor SC verdunstet und wird durch die in dem Solarkollektor SC weiter erwärmte Prozessluft aufgenommen.
Die Sole kann beispielsweise mit Hilfe eines oder mehrerer Pools oder Becken in den Solarkollektor SC eingebracht werden. Die Sole in den Pools oder Becker wird direkt oder indirekt durch die in dem Solarkollektor SC einfallende Sonneneinstrahlung verdunstet. Die Pools oder Becker werden bevorzugt kontinuierlich, regelmäßig und/oder bedarfsgemäß mit einem Wasser gefüllt vorzugsweise mit Sole, die nicht in dem Vorwärmer PrH verdunstet ist, um die Verdunstungsverluste auszugleichen. Alternativ oder zusätzlich kann die Sole auch durch eine Sprüh-, Sprenger- oder Sprinkleranlage oder dergleichen, wie sie zum Beispiel zur Bewässerung eingesetzt werden, eingebracht werden.
Der Vorwärmer PrH und der Solarkollektor SC sind bevorzugt Teil eines Solekreislaufs. Die Sole wird zunächst dem Reservoir (nicht gezeigt) entnommen und mit Hilfe einer Pumpe P dem Vorwärmer PrH zugeführt. Die in dem Vorwärmer PrH nicht verdunstete Sole wird nachfolgend von dem Vorwärmer PrH zu dem Kollektor SC weitergeleitet, in dem eine weitere Verdunstung von Wasser aus der Sole erfolgt. Die verbleibende nun mit Salz bzw. Verunreinigungen angereicherte Sole wird anschließend in das Reservoir zurückgeführt. Aus Umweltschutzgründen kann hierbei berücksichtigt werden, dass die Konzentration der mit Salz und/oder Verunreinigungen angereicherten Sole nicht einen vorbestimmten Schwellwert übersteigt. So kann zum Beispiel auch die Entnahmestelle, an der die Sole dem bevorzugt natürlichen Reservoir entnommen wird, räumlich von der Rückführstelle, an der die angereicherte Sole in das Reservoir zurückgeführt wird, beabstandet sein.
Die mit Salz bzw. Verunreinigungen angereicherte Sole weist nach dem Durchgang durch den Vorwärmer PrH und den Solarkollektor SC eine erhöhte Temperatur auf. Die von der Sole transportierte Wärmeenergie, die diese in dem Vorwärmer PrH und dem Solarkollektor SC aufgenommen hat, kann bevorzugt durch einen Wärmetauscher (nicht gezeigt; bevorzugt Teil der dargestellten Pumpvorrichtung P) genutzt werden, um die aus dem Reservoir entnommene Sole bereits vor Zuführung in den Vorwärmer PrH vorzuwärmen. Das Vorwärmen der aus dem Reservoir entnommenen Sole hat ferner zur Folge, dass die mit Salz bzw. Verunreinigungen angereicherte Sole, die aus dem Solarkollektor SC herausgeführt wird, nicht mit der Temperatur, die sie nach Durchgang durch den Vorwärmer PrH und den Solarkollektor SC erworben hat, in das Reservoir zurückgeleitet wird, sondern mit einer niedrigeren Temperatur. Diese Maßnahme kann dem Schutz des Reservoirs dienen.
Die durch den Solarkollektor SC durchgeführte Prozessluft, die nun sowohl in dem Vorheizer PrH als auch in dem Solarkollektor SC erwärmt wurde und mit dem aus der Sole gewonnenen Wasserdampf im Wesentlichen vollständig gesättigt ist, wird einem ersten Kondensator C1 zugeführt.
In dem Kondensator C1 wird die Prozessluft mittels des in dem ersten Kühl-/Heizkreislauf zirkulierenden Prozessmediums abgekühlt. Die Temperatur des in dem ersten Kühl-/Heizkreislauf zirkulierenden Prozessmediums ist wesentlich geringer als die Temperatur der Prozessluft, die in den Kondensator C1 eintritt. Ein in dem Kondensator C1 angeordneter Wärmetauscher (nicht gezeigt), durch den das Prozessmedium fließt, kühlt die Prozessluft, so dass sich die Sättigungskonzentration des Wasserdampfs in der Prozessluft verringert. Ein Teil des in der Prozessluft befindlichen Wasserdampfs fällt dadurch als Destillat aus. Zugleich wird das Prozessmedium durch die Prozessluft und die anfallende Kondensationswärme in dem ersten Kondensator C1 erwärmt. Das Prozessmedium wird mit einer möglichst geringen Temperatur aus dem Prozessmedium-Speicher, hier aus den beispielhaft illustrierten Speichertanks S1 bis S13, bereitgestellt. Das durch den Kondensator C1 gewonnene erwärmte Prozessmedium stellt die zum Betrieb des Vorwärmers PrH notwenige Wärmeenergie bereit.
Das in dem ersten Kühl-/Heizkreislauf zirkulierende Prozessmedium wird mit einer möglichst niedrigen Temperatur aus dem Speicher entnommen und nach Durchgang durch den ersten Kondensator C1 und den Vorwärmer PrH mit einer erhöhten Temperatur in den Speicher zurückgespeist. Während des Betriebs der Anlage zur Gewinnung von Destillat erwärmt sich somit das in dem Speicher bereitgestellte Prozessmedium. Die Kapazität des Speichers ist derart ausgelegt, dass während des Betriebs der Anlage zur Gewinnung von Destillat das Prozessmedium mit der gewünschten niedrigen Temperatur aus dem Speicher entnommen werden kann, während zugleich das in den Speicher zurückgespeiste Prozessmedium mit erhöhter Temperatur gespeichert wird. Die in den Speicher eingespeiste Wärmeenergie aufgrund der Rückspeisung des Prozessmediums mit erhöhter Temperatur wird für den Nachtbetrieb, während dem kein Destillat gewonnen wird verwendet. Die Funktionsweise wird anhand der nachfolgenden Beschreibung des Tag- und Nachtbetriebs am Beispiel der Ausführungsformen verständlich werden.
Die Prozessluft, die den ersten Kondensator C1 verlässt, wird anschließend durch einen oder mehrere weitere Kondensatoren, wie zum Beispiel Kondensatoren C2, C3, und/oder einen oder mehrere Wärmetauscher, wie zum Beispiel Wärmetauscher WT, geführt.
In dem zweiten Kondensator C2 wird die Prozessluft mittels des in einem zweiten Kühl-/Heizkreislauf zirkulierenden Prozessmediums abgekühlt. Die Temperatur des in dem zweiten Kühl-/Heizkreislauf zirkulierenden Prozessmediums ist geringer als die Temperatur der Prozessluft, die in den Kondensator C2 eintritt. Ein in dem Kondensator C2 angeordneter Wärmetauscher (nicht gezeigt), durch den das Prozessmedium fließt, kühlt die dem zweiten Kondensator C2 zugeführte Prozessluft, so dass sich die Sättigungskonzentration des Wasserdampfs in der Prozessluft verringert. Ein Teil des in der Prozessluft befindlichen Wasserdampfs fällt dadurch als Destillat aus. Zugleich wird das Prozessmedium durch die Prozessluft und die anfallende Kondensationswärme in dem zweiten Kondensator C2 erwärmt. Das Prozessmedium des zweiten Kühl-/Heizkreislauf wird mit einer möglichst geringen Temperatur bevorzugt ebenfalls aus dem Prozessmedium-Speicher, hier aus den beispielhaft illustrierten Speichertanks S1 bis S13, bereitgestellt. Das durch den zweiten Kondensator C2 gewonnene erwärmte Prozessmedium stellt die zum Betrieb des nachgeschalteten Wärmetauschers WT notwenige Wärmeenergie bereit. Das aus dem zweiten Kondensator C2 austretende Prozessmedium wird hierzu dem Wärmetauscher WT zugeführt. Das in dem zweiten Kondensator C2 anfallende Destillat wird mittels eines Wasserabscheiders WA, der dem zweiten Kondensator nachfolgend angeordnet ist entnommen.
Bei der Kondensation von Wasserdampf wird eine erhebliche Menge von Kondensationsenergie frei. Die freiwerdende Kondensationsenergie wird von dem Prozessmedium in dem zweiten Kühl-/Heizkreislauf aufgenommen und dem nachfolgenden Wärmetauscher WT zugeführt. Da die absolute Wasserdampfmenge durch die Kondensatoren C1 und C2 beträchtlich ist und somit auch die Wärmekapazität der Prozessluft verringert wurde, kann die von dem Prozessmedium des zweiten Kühl-/Heizkreislaufs aufgenommene Wärmeenergie verwendet werden, um neben der Prozessluft auch zusätzlich in den Strom der Prozessluft zugeführte Außenluft aufzuwärmen. Die zusätzliche Außenluft wird bevorzugt unmittelbar vor dem Wärmetauscher WT in den Prozessluftstrom eingespeist. Das Luftgemisch wird anschließend durch den Wärmetauscher WT, dem das Prozessmedium des zweiten Kühl-/Heizkreislaufs zugeführt wird, erwärmt.
Zur weiteren Optimierung der Energiebilanz der Anlage wird weiterhin ein sogenannter Kugelkondensator als dritter Kondensator C3 in die Anlage integriert. Entsprechend der in 1b dargestellten Ausführungsform kann der Kugelkondensator C3 beispielsweise zwischen dem Wasserabscheider WA und der Außenluftzuführung vor dem Wärmetauscher in dem Prozessluftstrom angeordnet werden. Alternative und/oder zusätzlich kann der Kugelkondensator C3 auch parallel zu der Anordnung aus dem zweitem Kondensator C2, dem Wasserabscheider WA und dem Wärmetauscher WT angeordnet werden, wie dies beispielhaft in 2b illustriert ist. Hierzu wird der aus dem ersten Kondensator C1 austretende Prozessluftstrom in zwei Ströme geteilt. Der erste Teilprozessluftstrom wird durch die Anordnung aus dem zweitem Kondensator C2, dem Wasserabscheider WA und dem Wärmetauscher WT geführt.
Wie vorstehend bereits beschrieben wird das Prozessmedium des zweiten Kühl-/Heizkreislaufs dem Prozessmedium-Speicher entnommen und nach Durchgang durch den Zweiten Kondensator C2, in dem das Prozessmedium in einem Wärmetauscher zur Kühlung verwendet wird, und dem Wärmetauscher WT, in dem das Prozessmedium zur Erwärmung der Luft dient, in den Prozessmedium-Speicher zurückgeführt. Die Kapazität des Speichers ist derart ausgelegt, dass während des Betriebs der Anlage zur Gewinnung von Destillat das Prozessmedium für den ersten und den zweiten Kühl-/Heizkreislauf mit der gewünschten niedrigen Temperatur aus dem Speicher entnommen werden kann, während zugleich das in den Speicher zurückgespeiste Prozessmedium, das in den beiden Kühl-/Heizkreisläufen zirkuliert, mit erhöhter Temperatur gespeichert wird. Die in den Speicher eingespeiste Wärmeenergie aufgrund der Rückspeisung des Prozessmediums mit erhöhter Temperatur wird für den Nachtbetrieb, während dem kein Destillat gewonnen wird, zur Erzeugung von elektrischem Strom verwendet wobei das in dem Speicher befindliche Prozessmedium gekühlt wird.
Der zweite Teilprozessluftstrom wird dem Kugelkondensator C3 zugeführt. In dem Kugelkondensator C3 wird der Luftstrom einem Unterdruck ausgesetzt, der aus der Vergrößerung des Querschnitts resultiert, durch den die Prozessluft strömt. Durch den sich einstellenden Unterdruck wird ebenfalls eine Verringerung der Sättigungskonzentration der Prozessluft in dem Kugelkondensator C3 erreicht, so dass ebenfalls Wasserdampf in Form von Destillat in dem Kugelkondensator C3 kondensiert. Das Destillat schlägt sich auf in dem Kugelkondensator C3 angeordneten Abflussflächen nieder, von dem das Destillat abfließt, bevor es wieder verdampfen kann. Dementsprechend benötig der Kugelkondensator C3 keinen Wärmetauscher. Die bei der Kondensation frei werdende Kondensationswärme bewirkt ein Wiederaufheizen der Prozessluft, die den Kugelkondensator C3 verlasst. Da die absolute Wasserdampfmenge, die von der Prozessluft getragen wird, in dem Kugelkondensator C3 wesentlich reduziert wird, verringert sich auch deren Wärmekapazität. Das heißt, dass die den Kugelkondensator C3 austretende Prozessluft eine höhere Temperatur aufweist als die in den Kugelkondensator C3 eintretende Prozessluft.
Wie ferner in der in 2b beispielhaft dargestellten Ausführungsform gezeigt, kann bei einer Anlage mit zwei Prozessluftströmen die zusätzlich zugeführte Außenluft ebenfalls nach dem Kugelkondensator C3 dem Prozessluftstrom zugeführt werden.
Das Kondensationswasser, das in dem ersten Kondensator C1, dem zweiten Kondensator C2 bzw. dem Wasserabscheider WA und dem Kugelkondensator C3 ausfällt bzw. kondensiert, ist reines Wasser und damit frei von jeglichem Salz und/oder jeglichen Verunreinigungen, die in der Sole, die in den Vorwärmer PrH bzw. dem Kollektor SC eingebracht wurden, vorhanden waren. Das gewonnen Destillat wird bevorzugt in eine Wasserentnahme zusammengeführt.
Der zweite Kühl-/Heizkreislauf kann entweder direkt mit dem ersten Kühl-/Heizkreislauf bzw. dem Prozessmedium-Speicher verbunden sein (wie in den 1b und 2b gezeigt) oder alternativ über einen weiteren Wärmetauscher (nicht gezeigt) mit dem ersten Kühl-/Heizkreislauf bzw. dem Prozessmedium-Speicher gekoppelt werden.
Die durch den Wärmetauscher WT bzw. den Kugelkondensator C3 strömende Prozessluft wird anschließend einem Kamin K zugeführt. Die Strömungsgeschwindigkeit der Prozessluft wird im Wesentlichen durch die Höhe des Kamins K, d. h. der Druckdifferent zwischen dem Druck der Prozessluft am Fuß des Kamins K und Luftdruck der Außenluft an der Kaminspitze, und der Temperaturdifferent zwischen der Temperatur der Prozessluft und der Temperatur der Außenluft an der Kaminspitze bestimmt. In dem Kamin K ist eine Windkraftanlage bzw. Windrad WR angeordnet, das durch die durch den Kamin strömende Prozessluft angetrieben wird. Durch Kopplung der Windkraftanlage WR mit einem elektrischen Generator kann elektrischer Strom erzeugt werden.

Der Kugelkondensator C3 gemäß einer Ausführungsform ist beispielhaft in 3 dargestellt. Zur Illustration der Funktionsweise des Kugelkondensator C3 soll angenommen werden, dass ein Prozessluftstrom von ungefähr 360.000 m³/h mit einer Temperatur von ungefähr 40°C dem Kugelkondensator C3 zugeführt wird. Die Prozessluft ist im Wesentlichen vollständig mit Wasserdampf gesättigt, d. h. die Prozessluft trägt eine absolute Wasserdampfmasse von ungefähr 40 g/m³. Die weiteren Parameter bei der Querschnittposition „D-D” können der nachfolgenden Tabelle entnommen werden.

		Position	Position	Position	Position
		„D-D”	„C-C”	„B-B”	„A-A”
Temperatur	°C	40	10,9	10,9	38
Luftdruck	mbar	10.000	9.070	9.070	10.000
Durchmesser	m	3,569	3,747	3,747	10
Fläche	m²	10	11,02	11,02	79
rel. Feuchte	%	100%	100%	100%	3%
Wassergehalt	kg/m³	0,050	0,010	0,010	0,001
Luftmenge	m³/s	360.000	360.000	360.000	2.835.000
Wassermenge	kg/h	18.000	3.600	3.600	3.600

Diese Prozessluft tritt in den Kugelkondensator C3 ein. Resultierend aus der Vergrößerung des von der Prozessluft durchströmten Querschnitts in dem Kugelkondensator C3 gegenüber dem zuführenden Rohr (vgl. Position „D-D”; für den Durchmesser D_R des zuführenden Rohres wurde eine Abmessung von D_R ≈ 3,57 m und für den Durchmesser D_K des Kugelkondensator C3 wurde eine Abmessung von D_K ≈ 3,75 m angenommen) stellt sich ein Unterdruck und eine Temperaturreduktion der Prozessluft ein, die eine Verringerung der Sättigungskonzentration der Prozessluft in dem Kugelkondensator C3 bewirkt, so dass Wasserdampf in Form von Destillat in dem Kugelkondensator C3 kondensiert. Die Parameter des in dem Kugelkondensator C3 ablaufenden Prozesses sind an den beispielhaften Querschnittpositionen „C-C” und „B-B” in der Tabelle aufgeführt.
Das Destillat, es fallen in dem hier beispielhaft illustrierten Prozess ungefähr 14.400 kg/h bzw. ungefähr 14,4 m³/h an, wird zentral in der Mittenebene des Kugelkondensators C3 nach unten herausgeführt. Die Kondensationswärme, es fällt eine Energie von ungefähr 9.072 kWh pro Stunde an, verbleibt jedoch in dem Kugelkondensator C3. Das heißt, dass die Prozessluft, die den Kugelkondensator C3 verlässt, eine Temperatur von ungefähr 74°C und einen Wasserdampfgehalt von ungefähr 10 g/m³ aufweist. In diese trockene und erwärmte Prozessluft kann nun Außenluft (mit einer Temperatur von ungefähr 20°C) zugespeist werden, nämlich ungefähr 2,475·10⁶ m³/h. Die weiteren Parameter bei der Querschnittposition „D-D” können der Tabelle entnommen werden.
Hierfür wurde ferner angenommen, dass der Kamin eine Höhe von ungefähr 198 m aufweist, so dass die Prozessluft mit einer Geschwindigkeit von ungefähr 10 m/s den Kamin durchströmt. Wird die Prozessluft zum Antrieb einer in dem Luftstrom angeordneten Windkraftanlage WR genutzt, kann Strom mit einer Leistung von ungefähr 39 kW erzeugt werden.
In einer alternative Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anlage kann bei geeigneter Auslegung des Kugelkondensators C3 auf den zweiten Kondensator C2 und den Wärmetauscher WT (und somit auch auf den zweiten Kühl-/Heizkreislauf) verzichtet werden. In dieser Ausführungsform fällt das in dem zweiten Kondensator C2 ausfallende Destillat zusätzlich in dem Kugelkondensator C3 aus. Dementsprechend steht in dem Kugelkondensator C3 mehr Energie aus der Kondensation des Wasserdampfs bereit, die zu einer stärkeren Erwärmung der Prozessluft führt. Dementsprechend ist ein nachgeschalteter Wärmetauscher zur Erwärmung der Prozessluft nicht erforderlich.
Es soll in diesem Zusammenhang verstanden werden, dass eine erfindungsgemäße Anlage bzw. das der Erfindung zugrunde liegende Prinzip zum Betrieb einer erfindungsgemäßen Anlage nicht auf die in dieser Anmeldung konkret beschriebenen Betriebsparameter eingeschränkt zu verstehen ist.
Nachtbetrieb
Die 1c und 1d bzw. den 2c und 2d, die jeweils den ersten und zweiten Teil der beispielhaften Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Anlage schematisch illustrieren, zeigen die Konfiguration der Anlagen für den Nachtbetrieb.
Wie bereits vorstehend angesprochen, ist es zur Funktion der Anlage notwendig, dass das Prozessmedium mit einer vorbestimmten niedrigen Temperatur aus dem Prozessmedium-Speicher bereitgestellt wird, während das in den Prozessmedium-Speicher zurückgeführte Prozessmedium eine erhöhte Temperatur aufweist. Um das während des Tagebetriebs bei der Gewinnung von Destillat erwärmte Prozessmedium auf die erforderliche niedrige Temperatur zurück zu kühlen, wird ein Nachtbetrieb für die erfindungsgemäße Anlage vorgeschlagen. Im Nachtbetrieb werden der erste und der zweite Kühl-/Heizkreislauf zusammengeschaltet, so dass Prozessluft, die die erfindungsgemäße Anlage durchströmt im Gegenstromprinzip durch das aus dem Speicher entnommenen Prozessmedium erwärmt wird. Das aus dem Speicher entnommene Prozessmedium, das die durch den Tagbetrieb erhöhte Temperatur aufweist, wird zunächst durch den Wärmetauscher WT, weiter durch den zweiten Kondensator C2, nachfolgend durch den ersten Kondensator C1 und schließlich durch den Vorwärmer PrH geleitet. Wenn das Prozessmedium den Vorwärmer PrH verlässt, hat das Prozessmedium die für den Tagbetrieb erforderliche Temperatur angenommen und wird in den Speicher zurück geführt. Alternativ kann auch die Durchleitung des Prozessmediums durch den ersten Kondensator C1 und anschließend durch den Vorwärmer PrH bereits ausreichen, um die Prozessluft zu erwärmen und das Prozessmedium auf die Temperatur für den Tagbetrieb zu kühlen.
Funktionsweise der Anlage im Tagbetrieb anhand eines ersten Ausführungsbeispiels
Nachfolgend werden Betriebsparameter einer beispielhaften, erfindungsgemäßen Ausführungsform der Anlage zum besseren Verständnis des Prozessablaufs illustrativ ausgeführt. Die beispielhaften Betriebsparameter für den Tagbetrieb können den 1a und 1b entnommen werden. Es soll jedoch in diesem Zusammenhang verstanden werden, dass eine erfindungsgemäße Anlage bzw. das der Erfindung zugrunde liegende Prinzip zum Betrieb einer erfindungsgemäßen Anlage nicht auf die nachfolgend dargestellten Betriebsparameter eingeschränkt zu verstehen ist. Insbesondere illustrieren die nachfolgend dargestellten Betriebsparameter eine Anlage zur Gewinnung von ungefähr 100 m³/h. Es soll insbesondere verstanden werden, dass das erfindungsgemäße Prinzip sich ebenso auf Anlagen mit einer geringeren oder mit einer höheren Ausbeute von Destillat anwenden lässt.
Ungefähr 200 m³/h Sole wird mit einer Temperatur von zum Beispiel ungefähr 30°C dem Reservoir entnommen. Die dem Reservoir entnommene Sole wird mittels eines Wärmetauschers, der durch die zurückzuführende angereicherte Sole mit einer Temperatur von ungefähr 80°C und einem Fluss von ungefähr 88 m³/h durchflossen wird, auf eine Temperatur von 45°C erwärmt und dem Vorwärmer PrH zugeführt.
Durch den Vorwärmer PrH, der mit dem vorstehend beschriebenen Kühl-/Heizkreislauf verbunden ist strömt Außenluft mit zum Beispiel ungefähr 30°C ein. Die einströmende Außenluft wird in dem Vorwärmer PrH durch das Prozessmedium des ersten Kühl- und Heizkreislaufs auf ungefähr 77°C erwärmt und im Wesentlichen vollständig mit Wasserdampf gesättigt, d. h. die relative Luftfeuchtigkeit der in dem Vorwärmer PrH erzeugten Prozessluft beträgt im Wesentlichen nahezu 100% bei einer Temperatur von ca. 77°C. Der Wasserdampf wird aus der dem Vorwärmer PrH zugeführten Sole verdunstet. Um dies zu erreichen, wird dem Vorwärmer PrH durch den ersten Kühl-/Heizkreislauf das in diesem zirkulierende Prozessmedium mit einer Temperatur von ungefähr 79°C und einem Fluss von ungefähr 1490 m³/h zugeführt. Das Prozessmedium verlässt den Vorwärmer PrH mit einer Temperatur von ungefähr 33°C und wird dem Prozessmedium-Speicher (z. B. den Speichertanks S1 bis S13) zur Speicherung darin rückgeführt.
Die Prozessluft mit einer Temperatur von 77°C und mit Wesentlichen nahezu 100% relativer Luftfeuchtigkeit trägt einen Wassergehalt von ungefähr 260 g/m³. Bei der illustrierten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anlage wird eine Prozessluftmenge von ungefähr 351.000 m³/h angenommen, die den Vorwärmer PrH durchströmt.
In dem nachfolgenden Solarfeld bzw. Solarkollektor SC wird die Temperatur der Prozessluft auf 80°C erhöht. Das Solarfeld bzw. der Solarkollektor SC weist hierzu bevorzugt eine Fläche von ungefähr 11.200 m² auf, auf die die Sonne mit einer Wärmeleistung von ungefähr 7.400 kW einstrahlt. Die eingestrahlte Leistung ist ausreichend für die Erwärmung der Luft auf 80°C und das Verdampfen von Wasser aus der Sole, um eine im Wesentlichen vollständige Sättigung der Prozessluft mit Wasserdampf zu erreichen. Durch weitere Zufuhr von Sole (Solekreislauf) wird in dem Solarfeld bzw. Solarkollektor SC sichergestellt, dass die auf eine Temperatur von 80°C erwärmte Prozessluft weiterhin im Wesentlichen vollständig mit Wasserdampf gesättigt ist, d. h. der Wassergehalt der Prozessluft beträgt beim Verlassen des Solarfelds bzw. Solarkollektors SC im Wesentlichen ungefähr 290 g/m³.
In dem ersten Kondensator 1 wird die Prozessluft durch Kühlung mit Hilfe des ersten Kühl-/Heizkreislaufs, der das Prozessmedium mit einer Temperatur von ungefähr 26°C aus dem Prozessmedium-Speicher (Speichertanks S1 bis S13) zuführt, auf eine Temperatur von ungefähr 40°C abgekühlt. Das Prozessmedium des ersten Kühl-/Heizkreislaufs verlässt den ersten Kondensator C1 mit einer Temperatur von ca. 79°C.
Durch die Reduzierung der Temperatur der Prozessluft von ungefähr 80°C auf 40°C fällt nun der Wasserdampf bis zum Erreichen der Sättigungskonzentration bei einer Temperatur von 40°C aus. Wie vorstehend bereits bemerkt, beträgt der Wassergehalt der im Wesentlichen vollständig mit Wasserdampf gesättigten Prozessluft bei einer Temperatur von ungefähr 80°C ungefähr 290 g/m³. Die Sättigungskonzentration von Wasserdampf bei einer Temperatur von 40°C, das ist die Temperatur, mit der die Prozessluft den ersten Kondensator C1 verlässt, beträgt ungefähr 50 g/m³. Die Differenzt, d. h. 290 g/m³–50 g/m³ = 240 g/m³ fällt als Destillat, d. h. als reines Wasser, aus. Berücksichtig man weiterhin, dass ein Prozessluftstrom von ungefähr 410.00 m³/h (bedingt durch die Wärmeausdehnung der Prozessluft), die in den ersten Kondensator C1 einströmt, fallen in dem ersten Kondensator ungefähr 100 m³/h reines Wasser als Destillat aus.
In dem nachfolgenden zweiten Kondensator C2 wird die Prozessluft auf eine Temperatur von ungefähr 30°C abgekühlt. Die Sättigungskonzentration von Wasserdampf bei einer Temperatur von 30°C beträgt ungefähr 30 g/m³. D. h. es fallen in dem zweiten Kondensator C2 ungefähr weitere 7 m³/h reines Wasser als Destillat aus, die durch den Wasserabscheider herausgeführt werden. Durch den zweiten Kühl-/Heizkreislauf wird dem zweiten Kondensator C2 zur Kühlung das Prozessmedium mit einer Temperatur von ungefähr 26°C und einem Fluss von ungefähr 900 m³/h aus dem Speicher zugeführt. Das Prozessmedium verlässt den Kondensator C2 mit einer Temperatur von ungefähr 39°C.
Die Prozessluft, die den Wasserabscheider WA nach dem zweiten Kondensator C2 verlässt, wird dem Kugelkondensator C3 zugeführt. Entsprechend dem vorstehend beschriebenen Wirkprinzip fallen in dem des Kugelkondensator C3 weitere ungefähr 4,4 m³/h Destillat aus. Die austretende Prozessluft erwärmt sich hierbei auf ungefähr 40,5°C. Der Prozessluft wird eine Menge von ungefähr 2.600.000 m³/h Außenluft (mit ungefähr 30°C) zugeführt, so dass die so erhaltene Prozessluft eine Temperatur von ungefähr 33°C bei einem Fluss von ungefähr 3.000.000 m³/h aufweist.
Mit dem Wärmetauscher WT, der durch die in dem Kondensator C2 anfallende Wärmeenergie betrieben wird, wird die Prozessluft wiederum auf ca. 40°C (d. h. ungefähr 10°C über der Außentemperatur von ungefähr 30°C) erwärmt.
Diese Prozessluft wird schließlich dem Kamin K, der eine Höhe von ungefähr 155 m und einen Durchmesser von ungefähr 9–10 m aufweist, zugeführt, durch den die Prozessluft mit einer Geschwindigkeit von ungefähr 10–12 m/s strömt. Durch die in dem Kamin K vorgesehene Windkraftanlage WR, die mit einem Generator (nicht gezeigt) zum Stromerzeugen über eine Welle gekoppelt ist, kann elektrischer Strom mit einer zu erwartenden Leistung im Bereich von ungefähr 42 kW erzeugt werden.
Mit Hilfe der beispielhaft beschriebenen Anlage gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform können ungefähr 110 m³/h reines Wasser in Form von Destillat produziert werden. Das beschrieben erfindungsgemäße Prinzip lässt sich auf Anlagen verschiedener und bedarfsgerecht angepasster Anlagen übertragen. Ein wirtschaftlicher Betrieb des erfindungsgemäßen Prinzips lasst sich auf Anlagen mit einer Kapazität im Bereich von ungefähr 10 m³ pro Tag bis 1000 m³ pro Tag anwenden.
Funktionsweise der Anlage im Nachtbetrieb
Vorstehend wurde der Tagbetrieb einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anlage ausführlich dargestellt. Die beispielhaften Betriebsparameter für den Tagbetrieb können den 1c und 1d entnommen werden. Der Fachmann wird aus der vorstehenden Beschreibung unmittelbar verstehen, dass der vorstehend beschriebene Tagbetrieb ein Bereitstellen des Prozessmediums mit einer Temperatur von ungefähr 26°C an dem ersten Kondensator C1 erfordert. Das Prozessmedium zirkuliert in dem ersten Kühl-/Heizkreislauf durch den ersten Kondensator C1 und den Vorwärmer PrH bevor es wieder in den Prozessmedium-Speicher (Speicher S1 bis S13) mit einer Temperatur von ungefähr 33°C zurückgeführt wird. Ferner zirkuliert das Prozessmedium in dem zweiten Kühl-/Heizkreislauf durch den zweiten Kondensator C2 und den Wärmetauscher WT bevor es wieder in den Prozessmedium-Speicher (Speicher S1 bis S13) mit einer Temperatur von ebenfalls ungefähr 33°C zurückgeführt wird. D. h. das in dem Prozessmedium-Speicher bereitgestellte Prozessmedium wird während des Tagbetriebs kontinuierlich erwärmt.
Die Reduzierung des in dem Prozessmedium-Speicher gespeicherten Prozessmediums auf die gewünschte Temperatur von ungefähr 26°C erfolgt im Nachtbetrieb der Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anlage. Vorteilhafterweise wird während des Nachtbetriebs ausschließlich Strom erzeugt. Die Außenluft, die eine Temperatur von ungefähr 20°C aufweist, wird in dem Vorwärmer PrH, dem ersten Kondensator C1, dem zweiten Kondensator C2 und dem Wärmetauscher WT, die im Gegenstromprinzip von dem Prozessmedium durchströmt werden, auf ungefähr 30°C, d. h. ungefähr 10°C über der Temperatur der Außenluft, erwärmt. Hierbei wird davon ausgegangen, dass das Prozessmedium durch den Prozessmedium-Speicher (Speichertanks S1 bis S13) mit einer Temperatur von ungefähr 33°C bereitgestellt wird. Das Prozessmedium gibt gespeicherte Wärme an die durchströmende Prozessluft ab, so dass das Prozessmedium mit der gewünschten Temperatur von ungefähr 26°C in den Prozessmedium-Speicher (Speichertanks S1 bis S13) zurückgespeist wird. Der Durchsatz von Prozessluft durch die Anlage im Nachtbetrieb beträgt ungefähr 1.765.000 m³/h. Getrieben durch den Temperaturunterschied zwischen der Prozessluft und der Außenluft an der Spitze des Kamins K und dem Druckunterschied zwischen Prozessluft und Außenluft an der Spitze des Kamins K (resultierend aus der Höhe des Kamins K) kann mit Hilfe der Windkraftanlage, die in dem Kamin K angeordnet ist, elektrischer Strom mit einer zu erwartenden Leistung im Bereich von ungefähr 25 kW erzeugt werden.
Auf eine Sättigung der Prozessluft mit Wasserdampf und die Gewinnung von Destillat muss im Nachtbrieb verzichtet werden.
Funktionsweise der Anlage im Tagbetrieb anhand eines ersten Ausführungsbeispiels
Nachfolgend werden Betriebsparameter einer weiteren beispielhaften, erfindungsgemäßen Ausführungsform der Anlage zum besseren Verständnis des Prozessablaufs illustrativ ausgeführt. Die beispielhaften Betriebsparameter für den Tagbetrieb können den 2a und 2b entnommen werden. Es soll jedoch in diesem Zusammenhang verstanden werden, dass eine erfindungsgemäße Anlage bzw. das der Erfindung zugrunde liegende Prinzip zum Betrieb einer erfindungsgemäßen Anlage nicht auf die nachfolgend dargestellten Betriebsparameter eingeschränkt zu verstehen ist. Insbesondere illustrieren die nachfolgend dargestellten Betriebsparameter eine Anlage zur Gewinnung von ungefähr 100 m³/h. Es soll insbesondere verstanden werden, dass das erfindungsgemäße Prinzip sich ebenso auf Anlagen mit einer geringeren oder mit einer höheren Ausbeute von Destillat anwenden lässt.
Ungefähr 200 m³/h Sole wird mit einer Temperatur von zum Beispiel ungefähr 30°C dem Reservoir entnommen. Die dem Reservoir entnommene Sole wird mittels eines Wärmetauschers, der durch die zurückzuführende angereicherte Sole mit einer Temperatur von ungefähr 80°C und einem Fluss von ungefähr 87 m³/h durchflossen wird, auf eine Temperatur von 45°C erwärmt und dem Vorwärmer PrH zugeführt.
Durch den Vorwärmer PrH, der mit dem vorstehend beschriebenen Kühl-/Heizkreislauf verbunden ist strömt Außenluft mit zum Beispiel ungefähr 30°C ein. Die einströmende Außenluft wird in dem Vorwärmer PrH durch das Prozessmedium des ersten Kühl- und Heizkreislaufs auf ungefähr 77°C erwärmt und im Wesentlichen vollständig mit Wasserdampf gesättigt, d. h. die relative Luftfeuchtigkeit der in dem Vorwärmer PrH erzeugen Prozessluft beträgt im Wesentlichen nahezu 100% bei einer Temperatur von ca. 77°C. Der Wasserdampf wird aus der dem Vorwärmer PrH zugeführten Sole verdunstet. Um dies zu erreichen, wird dem Vorwärmer PrH durch den ersten Kühl-/Heizkreislauf das in diesem zirkulierende Prozessmedium mit einer Temperatur von ungefähr 79°C und einem Fluss von ungefähr 1200 m³/h zugeführt. Das Prozessmedium verlasst den Vorwärmer PrH mit einer Temperatur von ungefähr 33°C und wird dem Prozessmedium-Speicher (z. B. den Speichertanks S1 bis S13) zur Speicherung darin rückgeführt.
Die Prozessluft mit einer Temperatur von 77°C und mit Wesentlichen nahezu 100% relativer Luftfeuchtigkeit trägt einen Wassergehalt von ungefähr 260 g/m³. Bei der illustrierten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anlage wird eine Prozessluftmenge von ungefähr 351.000 m³/h angenommen, die den Vorwärmer PrH durchströmt.
In dem nachfolgenden Solarfeld bzw. Solarkollektor SC wird die Temperatur der Prozessluft auf 80°C erhöht. Das Solarfeld bzw. der Solarkollektor SC weist hierzu bevorzugt eine Fläche von ungefähr 11.200 m² auf, auf die die Sonne mit einer Wärmeleistung von ungefähr 7.400 kW einstrahlt. Die eingestrahlte Leistung ist ausreichend für die Erwärmung der Luft auf 80°C und das Verdampfen von Wasser aus der Sole, um eine im Wesentlichen vollständige Sättigung der Prozessluft mit Wasserdampf zu erreichen. Durch weitere Zufuhr von Sole (Solekreislauf) wird in dem Solarfeld bzw. Solarkollektor SC sichergestellt, dass die auf eine Temperatur von 80°C erwärmte Prozessluft weiterhin im Wesentlichen vollständig mit Wasserdampf gesättigt ist, d. h. der Wassergehalt der Prozessluft beträgt beim Verlassen des Solarfelds bzw. Solarkollektors SC im Wesentlichen ungefähr 290 g/m³.
In dem ersten Kondensator 1 wird die Prozessluft durch Kühlung mit Hilfe des ersten Kühl-/Heizkreislaufs, der das Prozessmedium mit einer Temperatur von ungefähr 26°C aus dem Prozessmedium-Speicher (Speichertanks S1 bis S13) zuführt, auf eine Temperatur von ungefähr 40°C abgekühlt. Das Prozessmedium des ersten Kühl-/Heizkreislaufs verlasst den ersten Kondensator C1 mit einer Temperatur von ca. 79,5°C.
Durch die Reduzierung der Temperatur der Prozessluft von ungefähr 80°C auf 40°C fällt nun der Wasserdampf bis zum Erreichen der Sättigungskonzentration bei einer Temperatur von 40°C aus. Wie vorstehend bereits bemerkt, beträgt der Wassergehalt der im Wesentlichen vollständig mit Wasserdampf gesättigten Prozessluft bei einer Temperatur von ungefähr 80°C ungefähr 290 g/m³. Die Sättigungskonzentration von Wasserdampf bei einer Temperatur von 40°C, das ist die Temperatur, mit der die Prozessluft den ersten Kondensator C1 verlässt, beträgt ungefähr 50 g/m³. Die Differenzt, d. h. 290 g/m³–50 g/m³ = 240 g/m³ fällt als Destillat, d. h. als reines Wasser, aus. Berücksichtig man weiterhin, dass ein Prozessluftstrom von ungefähr 410.00 m³/h (bedingt durch die Wärmeausdehnung der Prozessluft), die in den ersten Kondensator C1 einströmt, fallen in dem ersten Kondensator ungefähr 100 m³/h reines Wasser als Destillat aus. Die Prozessluft wird nach dem ersten Kondensator C1 in zwei Teilströme geteilt.
In dem ersten Teilstrom wird in dem nachfolgenden zweiten Kondensator C2 die Prozessluft auf eine Temperatur von ungefähr 28°C abgekühlt. Die Sättigungskonzentration von Wasserdampf bei einer Temperatur von 28°C beträgt ungefähr 25 g/m³. D. h. es fallen in dem zweiten Kondensator C2 ungefähr weitere 12,5 m³/h reines Wasser als Destillat aus, die durch den Wasserabscheider herausgeführt werden. Durch den zweiten Kühl-/Heizkreislauf wird dem zweiten Kondensator C2 zur Kühlung das Prozessmedium mit einer Temperatur von ungefähr 26°C und einem Fluss von ungefähr 500 m³/h aus dem Speicher zugeführt. Das Prozessmedium verlässt den Kondensator C2 mit einer Temperatur von ungefähr 29°C. Die Prozessluft, die den Wasserabscheider WA nach dem zweiten Kondensator C2 verlässt, wird dem Wärmetauscher WT zugeführt, der durch die in dem Kondensator C2 anfallende Wärmeenergie betrieben. Zusätzlich wird zu der Prozessluft des ersten Teilstroms Außenluft mit einer Temperatur von ungefähr 30°C zugeführt. Die so erhaltene Prozessluft wird durch den Wärmetauscher WT wiederum auf ca. 38°C (d. h. ungefähr 8°C über der Außentemperatur von ungefähr 30°C) erwärmt. Das Prozessmedium verlässt den Wärmetauscher WT mit einer Temperatur von ungefähr 29°C und wird in den Speicher zurück geführt.
In dem zweiten Teilstrom wird die Prozessluft mit einer Temperatur von ungefähr 40°C dem Kugelkondensator C3 zugeführt. In dem Kugelkondensator C3 fällt ungefähr 12,5 m³/h Destillat aus. Die Prozessluft verlässt den Kugelkondensator C3 mit ungefähr 50°C. Zusätzlich wird zu der Prozessluft des zweiten Teilstroms ebenfalls Außenluft mit einer Temperatur von ungefähr 30°C zugeführt. Die so erhaltene Prozessluft hat eine Temperatur von ca. 38°C (d. h. ungefähr 8°C über der Außentemperatur von ungefähr 30°C). Die Summe der zusätzlich zugeführten Außenluft zu dem ersten und dem zweiten Prozessluflteilstrom beträgt von 2.280.00 m³/h.
Diese Prozessluft des ersten und zweiten Teilstroms, die nun einen Gesamtfluss von ungefähr 2.643.00 m³/h und eine Temperatur von ungefähr 38°C aufweist, wird schließlich dem Kamin K, der eine Höhe von ungefähr 200 m und einen Durchmesser von ungefähr 10 m aufweist, zugeführt, durch den die Prozessluft mit einer Geschwindigkeit von ungefähr 10 m/s strömt. Durch das in dem Kamin K vorgesehene Windkraftanlage WR, das mit einem Generator (nicht gezeigt) zur Stromerzeugen über eine Welle gekoppelt ist, kann elektrischer Strom mit einer zu erwartenden Leistung im Bereich von ungefähr 37 kW erzeugt werden.
Mit Hilfe der beispielhaft beschriebenen Anlage gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform können ungefähr 110 m³/h reines Wasser in Form von Destillat produziert werden. Das beschrieben erfindungsgemäße Prinzip lässt sich auf Anlagen verschiedener und bedarfsgerecht angepasster Anlagen übertragen. Ein wirtschaftlicher Betrieb des erfindungsgemäßen Prinzips lässt sich auf Anlagen mit einer Kapazität im Bereich von ungefähr 10 m³ pro Tag bis 1000 m³ pro Tag anwenden.
Funktionsweise der Anlage im Nachtbetrieb
Vorstehend wurde der Tagbetrieb einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anlage ausführlich dargestellt. Die beispielhaften Betriebsparameter für den Tagbetrieb können den 2c und 2d entnommen werden. Der Fachmann wird aus der vorstehenden Beschreibung unmittelbar verstehen, dass der vorstehend beschriebene Tagbetrieb ein Bereitstellen des Prozessmediums mit einer Temperatur von ungefähr 26°C an dem ersten Kondensator C1 erfordert. Das Prozessmedium zirkuliert in dem ersten Kühl-/Heizkreislauf durch den ersten Kondensator C1 und den Vorwärmer PrH bevor es wieder in den Prozessmedium-Speicher (Speicher S1 bis S13) mit einer Temperatur von ungefähr 33°C zurückgeführt wird. Ferner zirkuliert das Prozessmedium in dem zweiten Kühl-/Heizkreislauf durch den zweiten Kondensator C2 und den Wärmetauscher WT bevor es wieder in den Prozessmedium-Speicher (Speicher S1 bis S13) mit einer Temperatur von ebenfalls ungefähr 29°C zurückgeführt wird. D. h. das in dem Prozessmedium-Speicher bereitgestellte Prozessmedium wird während des Tagbetriebs kontinuierlich erwärmt.
Die Reduzierung des in dem Prozessmedium-Speicher gespeicherten Prozessmediums auf die gewünschte Temperatur von ungefähr 26°C erfolgt im Nachtbetrieb der Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anlage. Vorteilhafterweise wird während des Nachtbetriebs ausschließlich Strom erzeugt. Die Außenluft, die eine Temperatur von ungefähr 20°C aufweist, wird in dem Vorwärmer PrH und dem ersten Kondensator C1, die im Gegenstromprinzip von dem Prozessmedium durchströmt werden, auf ungefähr 32°C, d. h. ungefähr 12°C über der Temperatur der Außenluft, erwärmt. Hierbei wird davon ausgegangen, dass das Prozessmedium durch den Prozessmedium-Speicher (Speichertanks S1 bis S13) mit einer Temperatur von ungefähr 33°C bereitgestellt wird. Das Prozessmedium gibt gespeicherte Wärme an die durchströmende Prozessluft ab, so dass das Prozessmedium mit der gewünschten Temperatur von ungefähr 26°C in den Prozessmedium-Speicher (Speichertanks S1 bis S13) zurückgespeist wird. Der Durchsatz von Prozessluft durch die Anlage im Nachtbetrieb beträgt ungefähr 2.320.000 m³/h. Getrieben durch den Temperaturunterschied zwischen der Prozessluft und der Außenluft an der Spitze des Kamins K und dem Druckunterschied zwischen Prozessluft und Außenluft an der Spitze des Kamins K (resultierend aus der Höhe des Kamins K) kann mit Hilfe der Windkraftanlage, die in dem Kamin K angeordnet ist, elektrischer Strom mit einer zu erwartenden Leistung im Bereich von ungefähr 32 kW erzeugt werden.
Auf eine Sättigung der Prozessluft mit Wasserdampf und die Gewinnung von Destillat muss im Nachtbrieb verzichtet werden. Von dem zweiten Kondensator C2 und dem Wärmetauscher WT, die durch den zweiten Kühl-/Heizkreislauf mit Prozessmedium versorgt werden, wird im Nachtbetrieb kein Gebrauch gemacht. Diese werden lediglich von der Prozessluft durchströmt. Selbiges trifft auf den Kugelkondensator C3 zu.
Vorteile des Wirkprinzips der erfindungsgemäßen Anlage
Die Anlage ist ausgelegt sowohl im Tagbetrieb als auch im Nachtbetrieb elektrischen Strom zu erzeugen. Der Nachtbetrieb wird durch die in dem Prozessmedium-Speicher gespeicherte Wärmeenergie betrieben.
Sowohl der erste Kondensator C1, der zweite Kondensatoren C2 und der Kugelkondensator C3 als auch der Wärmetauscher WT kommen nicht in Kontakt mit der Sole, die ansonsten aufgrund des Salzgehaltes aggressiv und korrosiv auf diese Komponenten einwirken könnte.
Eine erfindungsgemäße Anlage ist ab einem Rohölpreis von ungefähr 70 USD/Barrel kostengünstiger betreibbar. Der Einsatz fossiler Brennstoffe bzw. elektrischer Energie bei der vorgeschlagenen erfindungsgemäßen Anlage ist wesentlich geringer als für im Stand der Technik bekannte Öl/Gas-Verdampfer-Anlagen.
Die Konstruktion der erfindungsgemäßen Anlage ist im Wesentlichen einfach und übersichtlich. Entsprechend geschultes lokales Personal ist in die Lage in Eigenregie zu betreiben. Wesentliche Teile der Anlage weisen geringe konstruktive und fertigungstechnische Erfordernisse auf, so dass lokale Firmen beim Bau und beim Betrieb der erfindungsgemäßen Anlage beteiligt werden können. Komponenten, die für den Bau der erfindungsgemäßen Anlage können lokal beschafft und/oder hergestellt werden.

PrH:: Vorwärmer;
SC:: Solarkollektor bzw. Solarfeld;
S1...S3:: Prozessmedium-Speicher/Speichertanks;
WT:: Wärmetauscher;
WA:: Wasserabscheider;
C1:: Kondensator 1;
C2:: Kondensator 2;
C3:: Kondensator 3, Kugelkondensator;
K:: Aufwindkamin;
WR:: Windkraftmaschine bzw. Windrad.

Claims

Vorrichtung zur Entsalzung von Rohwasser, insbesondere Meerwasser, wobei die Vorrichtung umfasst: einen Vorwärmer (PrH), in den Rohwasser eingeleitet wird, wobei in dem Vorwärmer (PrH) nach Eintritt von Außenluft Prozessluft mit erhöhter Temperatur durch ein Wärmeenergie abgebendes Prozessmedium erzeugt wird, die im Wesentlichen mit aus dem Rohwasser verdampftem Wasser gesättigt ist; ein Solarkollektorfeld (SC), dem die im Wesentlichen mit Wasserdampf gesättigte Prozessluft zugeführt wird, wobei in dem Solarkollektorfeld (SC) die Temperatur der Prozessluft durch Sonneneinstrahlung weiter erhöht wird und aus dem Vorwärmer (PrH) überschüssiges Rohwasser zum weiteren Verdampfen von Wasser in das Solarkollektorfeld (SC) eingeleitet wird, wobei die Prozessluft im Wesentlichen mit Wasserdampf gesättigt aus dem Solarkollektorfeld (SC) austritt; einen ersten Kondensator (C1), dem die Prozessluft aus dem Solarkollektorfeld (SC) zugeführt wird und in dem die Prozessluft gekühlt wird, indem Wärmeenergie der Prozessluft über einen Wärmetauscher an das Prozessmedium abgegeben wird, wobei Wasserdampf in dem ersten Kondensator (C1) in Form eines Destillats kondensiert, wobei das die Wärmeenergie aufnehmende Prozessmedium aus einem Speicher (S1, ..., S13) bereitgestellt wird und von dem ersten Kondensator (C1) zu dem Vorwärmer (PrH) zugeführt wird; einen Kugelkondensator (C3), in den Prozessluft aus dem ersten Kondensator (C1) zugeführt wird, wobei in dem Kugelkondensator (C3) durch Druckreduzierung Wasserdampf in Form eines Destillats kondensiert, wobei die Temperatur der aus dem Kugelkondensator (C3) austretenden Prozessluft aufgrund der frei werdenden Kondensationsenergie, die in dem Kugelkondensator von der Prozessluft aufgenommen wird, gegenüber der Temperatur der in den Kugelkondensator (C3) eintretenden Prozessluft erhöht ist, einen Kamin (K), dem die Prozessluft abschließend zugeführt wird, wobei im Kamin oder am Fuß des Kamins eine Windkraftanlage (WR) zur Gewinnung elektrischer Energie angeordnet ist, wobei die Prozessluft aufgrund des Druckunterschied zwischen Druck der in den Kamin (K) eintretenden Prozessluft und dem Druck der Außenluft an der Spitze des Kamins (K) und dem Temperaturunterschied zwischen der in den Kamin (K) eintretenden Temperatur der Prozessluft und der Temperatur der Außenluft an der Spitze des Kamins (K) auf strömt und den Fluss der Prozessluft durch die Anlage antreibt.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Vorrichtung ferner umfasst: mindestens einen weiteren Kugelkondensator (C2), dem die Prozessluft aus dem ersten Kondensator (C1) zugeführt wird und in dem die Prozessluft weiter gekühlt wird, indem Wärmeenergie der Prozessluft über einen Wärmetauscher an das Prozessmedium abgegeben wird, wobei Wasserdampf in dem mindestens einen weiteren Kondensator (C2) in Form eines Destillats kondensiert, wobei das die Wärmeenergie aufnehmende Prozessmedium aus einem Speicher (S1, ..., S13) bereitgestellt wird; einen Wärmetauscher (WT), dem die Prozessluft aus dem mindestens einen weiteren Kugelkondensator (C2) zugeführt wird und in dem die Prozessluft aufgewärmt wird, indem Wärmeenergie des Prozessmediums an die Prozessluft abgegeben wird, wobei das Prozessmedium von dem mindestens einen weiteren Kugelkondensator (C3) zugeführt wird.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei das Prozessmedium in einem ersten Kühl-/Heizkreislauf zirkuliert, der das Prozessmedium aus dem Speicher (S1, ..., S13) zu dem ersten Kondensator (C1), dann zu dem Vorwärmer (PrH) und zurück in den Speicher (S1, ..., S13) führt.
Vorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei das Prozessmedium in einem zweiten Kühl-/Heizkreislauf zirkuliert, der das Prozessmedium aus dem Speicher (S1, ..., S13) zu dem mindestens einen weiteren Kondensator (C2), dann zu dem Wärmetauscher (WT) und zurück in den Speicher (S1, ..., S13) führt.
Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Rohwasser aus einem Reservoir entnommen wird, dem Vorwärmer (PrH) zugeführt wird, dann das nicht verdunstete Rohwasser dem Solarkollektorfeld (SC) zugeführt wird und anschließend zurück in das Reservoir geleitet wird, wobei ein Wärmetauscher in dem Rohwasserkreislauf angeordnet ist, der die von dem Rohwasser in dem Vorwärmer (PrH) und dem Solarkollektorfeld (SC) aufgenommene Wärmeenergie an das aus dem Reservoir entnommene Rohwasser, das dem Vorwärmer (PrH) zugeführt wird, abgibt.
Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Prozessluft nach dem ersten Kondensator (C1) in zwei Teilströme aufgeteilt wird, wobei der erste Teilstrom der Prozessluft durch den mindestens einen weiteren Kugelkondensator (C2) und einen Wärmetauscher (WT) strömt, wobei der zweite Teilstrom der Prozessluft durch den Kugelkondensator (C3) strömt.
Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei in dem Speicher (S1, ..., S13) das Prozessmedium mit einer Anfangstemperatur dem ersten Kondensator (C1) für den Tagbetrieb bereitgestellt wird, wobei das Prozessmedium von dem Vorwärmer (PrH) mit einer gegenüber der Anfangstemperatur erhöhten Temperatur zurück in den Speicher (S1, ..., S13) gespeist wird.
Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei in dem Speicher (S1, ..., S13) das Prozessmedium mit einer Anfangstemperatur dem ersten Kondensator (C1) für den Nachtbetrieb bereitgestellt wird, wobei das Prozessmedium von dem Vorwärmer (PrH) mit einer gegenüber der Anfangstemperatur reduzierten Temperatur zurück in den Speicher (S1, ..., S13) gespeist wird.
Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei in dem Solarkollektorfeld (SC) für die Anreicherung der in dem Kollektorvolumen befindlichen Prozessluft mit Wasserdampf ein oder mehrere Pools, eine oder mehrere Sprüheinrichtungen und/oder eine oder mehrere Sprengereinrichtungen angeordnet sind.
Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Boden des Solarkollektorfelds (SC) mit einer Sonnenstrahlen absorbierenden und/oder Infrarotstrahlung absorbierenden Beschichtung versehen ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 4, wobei der zweite Kühl-/Heizkreislauf ein weiterer Wärmetauscher aufweist, der den zweiten Kühl-/Heizkreislauf mit dem Speicher des Prozessmediums verbindet.