DE102018129328A1

DE102018129328A1 - Meerwasserentsalzungsanlage und Verfahren zum Gewinnen von Süßwasser aus Meerwasser

Info

Publication number: DE102018129328A1
Application number: DE102018129328.3A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2018-11-21
Filing date: 2018-11-21
Publication date: 2020-05-28

Abstract

Vorgeschlagen wird ein Verfahren zum Gewinnen von Süßwasser aus Meerwasser, beinhaltend: a) ein optionales Ausbringen von Meerwasser in Tropfenform innerhalb eines abgeschlossenen, einer Sonneneinstrahlung (S) ausgesetzten Luftraums (3) oberhalb einer Meerwasseroberfläche (6) in einem Meerwasser-Ausbringbereich (MA); b) Erzeugen eines Luftwirbels in dem geschlossenen Luftraum (3), durch welchen Luftwirbel eine Luftströmung entlang der Meerwasseroberfläche (6) und entlang dem Meerwasser-Ausbringbereich (MA) oder durch den Meerwasser-Ausbringbereich (MA) zu einer Kondensat-Auffangeinrichtung (16) geleitet wird; c) Erzeugen eines relativ kühleren Bereichs (Z) an der Kondensat-Auffangeinrichtung (16), insbesondere durch Abschattung (4) gegenüber der Sonneneinstrahlung (S), zum Auskondensieren von durch die Luftströmung transportierter Feuchtigkeit; d) Auffangen eines Kondensats in der Kondensat-Auffangeinrichtung (16); und e) Ableiten des Kondensats aus der Kondensat-Auffangeinrichtung (16). Außerdem vorgeschlagen wird eine zur Verfahrensdurchführung geeignete Meerwasserentsalzungsanlage (1).

Description

Die Erfindung betrifft eine Meerwasserentsalzungsanlage gemäß Anspruch 1.
Außerdem betrifft die Anmeldung ein Verfahren zum Gewinnen von Süßwasser aus Meerwasser gemäß Anspruch 19.
Meerwasserentsalzung ist die Gewinnung von Trinkwasser und Betriebswasser (Süßwasser) für Industrie oder Kraftwerksanlagen aus Meerwasser durch die Verringerung des Salzgehaltes. Hierbei können unterschiedliche Prozesse zum Einsatz kommen, die Salz und Materialien aus dem Wasser entfernen.
Wenn im Rahmen der folgenden Beschreibung von „Meerwasser“ die Rede ist, schließt dies ganz allgemein die Verringerung des Salz- und/oder Mineraliengehalts von Wasser mit ein. Bei dem zu behandelnden Wasser handelt es sich vorzugsweise um „echtes“ Meerwasser oder um Brackwasser. Ganz allgemein gesprochen handelt es sich bei der erfindungsgemäßen Meerwasserentsalzungsanlage um eine Anlage zur Verringerung des Salz- und/oder Mineraliengehaltes eines Stoffgemisches mit einer Schmelztemperatur bis 50°C, bevorzugt bis 10°C, besonders bevorzugt bis 2°C, insbesondere zur Verringerung des Salz- und/oder Mineraliengehalts von Wasser, besonders bevorzugt von Meerwasser und/oder Brackwasser, zur Gewinnung von Süßwasser.
Insbesondere im Nahen Osten ist die energieintensive Gewinnung von Trink- und Betriebswasser unter Verwendung fossiler Energieträger wie Schweröl oder Erdgas weit verbreitet. Weltweit haben sich eine Reihe von Techniken der Meerwasserentsalzung etabliert, zu denen mehrstufige Entspannungsverdampfung (ein thermisches Verfahren mit hohem Energieverbrauch), Umkehrosmose und Membrandestillation gehören. Speziell bei der Umkehrosmose muss ein hoher Aufwand zur Reinigung der eingesetzten Membranen betrieben werden, bei denen man mit Belagsbildung zu kämpfen hat. Um mineralische Ablagerungen, biologische Ablagerungen und kolloidale Partikel zu entfernen, ist eine Spülung der Membranen mit chemischen Reinigern erforderlich. Insbesondere werden Verkrustungshemmer, wie Polyphosphorsäure und Polymaleinsäure, sowie Biozide und Chlor gegen Bakterien eingesetzt. Diese Reinigungsmittel sind nicht umweltverträglich und müssen separiert oder vor Rückführung ins Meer aufwendig behandelt werden. Sofern dies nicht geschieht, sind schwere Umweltschäden die Folge.
Es besteht daher grundsätzlich Bedarf an Techniken und Anlagen zur Meerwasserentsalzung, die mit verringertem Energieaufwand und ohne schädliche Chemikalien betrieben werden können.
In diesem Zusammenhang ist in der DE 10 2008 013 598 A1 eine Anlage zur Verringerung des Salz- und Mineraliengehalts von Wasser, insbesondere von Meerwasser und/oder Brackwasser, zur Gewinnung von Süßwasser beschrieben, die ohne zusätzlichen Energieaufwand und schädliche Chemikalien auskommt und in einer durch Sonnenenergie betriebenen Verdunstungseinrichtung für die angestrebte Verringerung des Salz- und/oder Mineraliengehalts von Wasser sorgt. Die Verdunstungseinrichtung ist durch eine gegenüber der Atmosphäre im Wesentlichen abgeschlossene, pneumatische Struktur begrenzt bzw. gebildet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Meerwasserentsalzungsanlage der aus DE 10 2008 013 598 grundsätzlich bekannten Art hinsichtlich ihrer Effizienz und praktischen Verwendbarkeit vorteilhaft weiterzubilden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Meerwasserentsalzungsanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Verfahren zum Gewinnen von Süßwasser aus Meerwasser mit den Merkmalen des Anspruchs 19.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind jeweils Gegenstand von Unteransprüchen.
Eine erfindungsgemäße Meerwasserentsalzungsanlage weist auf: ein Meerwasserreservoir mit einer Meerwasseroberfläche; eine abgesehen von Luft-Ein- und Austrittsöffnungen hermetisch abgeschlossene Hülle, vorzugsweise Kuppel, die oberhalb der Meerwasseroberfläche einen Luftraum definiert, welche Hülle abgesehen von wenigstens einem Abschattungsbereich für Sonnenlicht durchlässig ist, welcher Abschattungsbereich eine Abschattungszone innerhalb der Hülle definiert; optional eine innerhalb der Hülle angeordnete Meerwasser-Ausbringvorrichtung, die zum Ausbringen von Meerwasser aus dem Meerwasserreservoir in Tropfenform in den Luftraum in einem Meerwasser-Ausbringbereich ausgebildet ist; eine zumindest teilweise in der Abschattungszone angeordnete Kondensat-Auffangeinrichtung, die mit einer Kondensat-Abführleitung zum Abführen eines Kondensats aus der Hülle fluidleitend verbunden ist; wenigstens eine Luft-Leitanordnung innerhalb der Hülle, welche Luft-Leitanordnung derart ausgebildet ist, dass zumindest bei Sonneneinstrahlung innerhalb der Hülle ein Luftwirbel ausgebildet oder ausbildbar ist, durch den eine Luftströmung entlang der Meerwasseroberfläche und, optional, entlang dem Meerwasser-Ausbringbereich oder durch den Meerwasser-Ausbringbereich zu der Kondensat-Auffangeinrichtung geleitet oder leitbar ist.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Gewinnen von Süßwasser aus Meerwasser beinhaltet: a) optional ein Ausbringen von Meerwasser in Tropfenform innerhalb eines abgeschlossenen, einer Sonneneinstrahlung ausgesetzten Luftraums oberhalb einer Meerwasseroberfläche; b) Erzeugen eines Luftwirbels in dem geschlossenen Luftraum, durch welchen Luftwirbel eine Luftströmung entlang der Meerwasseroberfläche und entlang dem Meerwasser-Ausbringbereich oder durch den Meerwasser-Ausbringbereich zu einer Kondensat-Auffangeinrichtung geleitet wird; c) Erzeugen eines relativ kühleren Bereichs an der Kondensat-Auffangeinrichtung, insbesondere durch Abschattung gegenüber der Sonneneinstrahlung, zum Auskondensieren von durch die Luftströmung transportierter Feuchtigkeit; d) Auffangen eines Kondensats in der Kondensat-Auffangeinrichtung; e) Ableiten des Kondensats aus der Kondensat-Auffangeinrichtung.
Eine erfindungsgemäße Meerwasserentsalzungsanlage umfasst demgemäß zunächst ein Meerwasserreservoir, bei dem das enthaltende Meerwasser eine Meerwasseroberfläche ausbildet. Oberhalb des Meerwasserreservoirs bzw. der genannten Meerwasseroberfläche ist eine vorzugsweise kuppelförmige Hülle vorgesehen, die einen Luftraum definiert, der in an sich bekannter Weise gegenüber einer Umgebung (der Atmosphäre) im Wesentlichen hermetisch abgeschlossen ist. Die Hülle ist grundsätzlich für Sonnenlicht durchlässig, um die in dem Luftraum enthaltene Luft ohne Rückgriff auf insbesondere fossile Energieträger allein durch Sonneneinstrahlung aufheizen zu können. Allerdings ist ein sogenannter Abschattungsbereich vorgesehen, in dem die Hülle für Sonnenlicht undurchlässig ist. Dieser Abschattungsbereich definiert innerhalb der Hülle eine Abschattungszone, in welcher die Luft innerhalb des Luftraums durch Sonneneinstrahlung weniger stark aufgeheizt wird.
Optional ist innerhalb der Hülle eine Meerwasser-Ausbringvorrichtung angeordnet, die zum Ausbringen von Meerwasser aus dem Meerwasserreservoir in Tropfenform in dem Luftraum ausgebildet ist. Dieses Aufbringen erfolgt in einem sog. Meerwasser-Ausbringbereich. Durch den Begriff „optional“ wird zum Ausdruck gebracht, dass eine erfindungsgemäße Meerwasserentsalzungsanlage grundsätzlich auch ohne eine solche Meerwasser-Ausbringvorrichtung funktionsfähig ist. Allerdings erhöht eine derartige Meerwasser-Ausbringvorrichtung die Effizienz der Meerwasserentsalzungsanlage stark.
Zum Ausbringen von Meerwasser in Tropfenform kann in einfacher Weise vorgesehen sein, das Meerwasser ähnlich wie bei einer Dusche herabregnen zu lassen. Vorzugsweise wird dabei ein flächiger, wasserfallartiger Tropfenvorhang ausgebildet, worauf später noch genauer eingegangen wird. Die Erfindung ist jedoch nicht auf ein derartiges Ausbringen von Meerwasser beschränkt. Auch ein Zerstäuben von Meerwasser mittels Düsen oder dgl. kommt grundsätzlich in Betracht, wobei dann die Tropfengröße verkleinert sein kann, was ebenfalls zur Effizienzsteigerung der Anlage beitragen kann.
Zumindest teilweise innerhalb der (relativ kühleren) Abschattungszone ist die Kondensat-Auffangeinrichtung angeordnet. Die Tatsache, dass sich die Kondensat-Auffangeinrichtung zumindest teilweise in der Abschattungszone befindet, trägt zu einer erhöhten Effizienz der Kondensatbildung bei. Durch die Kondensat-Abführleitung ist es möglich, an bzw. in der Kondensat-Auffangeinrichtung anfallendes Kondensat (Süßwasser) aus der Hülle abzuführen und in der jeweils beabsichtigten Form als Trink- oder Prozesswasser zu nutzen.
Damit die erfindungsgemäße Meerwasserentsalzungsanlage effizient arbeiten kann, ist innerhalb der Hülle wenigstens eine Luft-Leitanordnung vorgesehen, die derart ausgebildet ist, dass zumindest bei Sonneneinstrahlung innerhalb der Hülle ein Luftwirbel ausgebildet oder ausbildbar ist, durch den eine Luftströmung entlang der Meerwasseroberfläche geleitet oder leitbar ist. An der Meerwasseroberfläche interagiert die strömende Luft mit dem Meerwasser, um Feuchtigkeit aufzunehmen, welche dann zusammen mit der Luft zu der Kondensat-Auffangeinrichtung gelangt, um dort zu kondensieren. Wenn zusätzlich die beschriebene, optionale Meerwasser-Ausbringvorrichtung vorhanden ist, kann die beschriebene Luft-Leitanordnung weiterhin dazu ausgebildet sein, die Luftströmung auch entlang dem Meerwasser-Ausbringbereich oder durch diesen hindurch zu leiten. Hierdurch wird die Feuchtigkeitsaufnahme der strömenden Luft vergrößert.
Auf diese Weise ergibt sich ohne den Einsatz fossiler Energieträger oder schädlicher Chemikalien eine effizient arbeitende Meerwasserentsalzungsanlage, die grundsätzlich nach Art einer Miniatur-Atmosphäre arbeitet. Die vorstehend detailliert erläuterten Merkmale tragen dazu bei, die Effizienz einer derartigen Miniatur-Atmosphäre zur Süßwassererzeugung zu optimieren.
Im Zuge einer ersten Weiterbildung der erfindungsgemäßen Meerwasserentsalzungsanlage kann vorgesehen sein, dass die wenigstens eine Luft-Leitanordnung eine erste Luft-Leitstruktur umfasst, die zur Aufnahme von Luft im Bereich der Kondensat-Auffangeinrichtung ausgebildet ist und durch welche die aufgenommene Luft an der Hülle entlang in Richtung Meerwasseroberfläche geleitet oder leitbar ist. Die aufgenommene Luft hat an der Kondensat-Auffangeinrichtung einen großen Teil ihrer Feuchtigkeit verloren und kann durch das beschriebene Leiten entlang der Hülle stark aufgeheizt werden, sodass sie anschließend als heiße, trockene Luft wieder auf die Meerwasseroberfläche trifft, sodass sie besonders prädestiniert zur Aufnahme größerer Feuchtigkeitsmengen ist. Hierdurch lässt sich die Effizienz der Meerwasserentsalzungsanlage weiter steigern.
Eine andere Weiterbildung der erfindungsgemäßen Meerwasserentsalzungsanlage sieht vor, dass die wenigstens eine Luft-Leitanordnung eine zweite Luft-Leitstruktur umfasst, die oberhalb der Meerwasseroberfläche und beabstandet zu der Hülle angeordnet und die dazu ausgebildet ist, eine erste Luftströmung oberhalb der Meerwasseroberfläche von einer zweiten Luftströmung entlang der Hülle zu trennen. Bei der genannten ersten Luftströmung handelt es sich vorzugsweise um solche strömende Luftmassen, die zunächst nicht bis zu der Kondensat-Auffangeinrichtung gelangt sind und deshalb die aufgenommene Feuchtigkeit noch nicht abgegeben haben. Damit die erste Luftströmung oberhalb der Meerwasseroberfläche nicht gestört wird, ist die genannte zweite Luft-Leitstruktur vorgesehen, um die zweite Luftströmung von der ersten Luftströmung zu trennen.
In Weiterbildung dieser Idee kann zusätzlich noch vorgesehen sein, dass die zweite Luft-Leitstruktur, zumindest an ihrer der Hülle zugekehrten Seite, einen hohen Absorptionsgrad für die durch Hülle einfallende Sonneneinstrahlung aufweist. Bevorzugt liegt der genannte Absorptionsgrad über 0,5, höchst vorzugsweise sogar bei oder nahe dem idealen Wert 1. Auf diese Weise heizt sich die zweite Luft-Leitstruktur bei Sonneneinstrahlung stark auf und kann dazu beitragen, die vorstehend erwähnte zweite Luftströmung zu erwärmen. Dadurch sinkt die relative Luftfeuchtigkeit, und die genannte Luftströmung kann im weiteren Verlauf zur Aufnahme von weiterer Feuchtigkeit an der Meerwasseroberfläche und/oder in dem Meerwasser-Ausbringbereich genutzt werden.
Bei einer äußerst bevorzugten Weiterbildung der erfindungsgemäßen Meerwasserentsalzungsanlage ist vorgesehen, dass die Luft-Leitanordnung derart ausgebildet ist, dass die Luftströmung entweder durch die erste Luft-Leitstruktur oder durch die zweite Luft-Leitstruktur geleitet oder leitbar ist. Es erfolgt also eine Trennung der Luftströmungen, je nachdem, ob diese an der Kondensat-Auffangeinrichtung ihre Feuchtigkeit bereits abgegeben haben oder nicht. So lässt sich beispielsweise vermeiden, dass durch Vermischung der relativ kühlen Luft, die ihre Feuchtigkeit an der Kondensat-Auffangeinrichtung abgegeben hat, mit derjenigen Luftströmung, für die dies nicht der Fall ist, ein Auskondensieren von Feuchtigkeit an einem hierfür ungeeigneten Ort innerhalb der Anlage erfolgt.
Bei einer wieder anderen Weiterbildung der erfindungsgemäßen Meerwasserentsalzungsanlage kann vorgesehen sein, dass die erste Luft-Leitstruktur und die zweite Luft-Leitstruktur einen gemeinsamen Mündungsbereich aufweisen, sodass die jeweils geleiteten Luftströmungen wieder vereinigt oder vereinigbar sind. Diese Vereinigung geschieht vorzugsweise vor einem Auftreffen auf die Meerwasseroberfläche. Nach dem Vorstehenden sind die beiden Luftströmungen durch Sonneneinstrahlung innerhalb der Anlage vor ihrem Zusammentreffen jeweils stark erwärmt worden, sodass insgesamt eine warme bis heiße und relativ trockene Luftströmung auf die Meerwasseroberfläche trifft und dort Feuchtigkeit aufnehmen kann.
Vorzugsweise ist in Weiterbildung der erfindungsgemäßen Meerwasserentsalzungsanlage die Hülle durch eine aufblasbare pneumatische Struktur gebildet, wie sie grundsätzlich auch aus dem Stand der Technik bereits bekannt ist. Eine solche Struktur ist leicht zu fertigen und aufgrund ihres geringen Gewichts bzw. ihrer im nicht aufgeblasenen Zustand geringen Größe auch leicht zu transportieren. Sie kommt grundsätzlich ohne metallische Bauteile aus, die im Betrieb einer Meerwasserentsalzungsanlage schädlichen Korrosionsangriffen ausgesetzt wären.
Bei entsprechender Weiterbildung weist die Hülle vorzugsweise eine äußere, optisch transparente, zumindest teilweise flexible Wandung auf, die vorzugsweise transparent für elektromagnetische Strahlung in einem Wellenlängenbereich < 600 nm ausgebildet ist. Dazu kommt vorteilhafterweise eine innere, ebenfalls optisch transparente, zumindest teilweise flexible Wandung, wobei zwischen der äußeren Wandung und der inneren Wandung ein Zwischenraum definiert ist, welcher Zwischenraum mit einem fluiden Medium, vorzugsweise Luft, beaufschlagbar ausgebildet ist, um die genannte pneumatische Struktur zu bilden.
Durch die angesprochene Transparenz, zumindest im genannten Wellenlängenbereich, ist sichergestellt, dass ein (sichtbarer) Lichtanteil der Sonneneinstrahlung in die Hülle eindringen kann, Infrarotstrahlung die Hülle anschließend jedoch nicht wieder verlassen kann (Treibhauseffekt), um die Effizienz der Meerwasserentsalzung weiter zu steigern.
Eine andere Weiterbildung der erfindungsgemäßen Meerwasserentsalzungsanlage sieht vor, dass das Meerwasserreservoir als Becken an Land oder auf einer festen, insbesondere schwimmenden oder aufgeständerten Plattform ausgebildet und von der Hülle überspannt ist. Auf diese Weise lassen sich stationäre Meerwasserentsalzungsanlagen herstellen, insbesondere an Land und vorzugsweise in Küstennähe.
Eine alternative, besondere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Meerwasserentsalzungsanlage sieht dagegen vor, dass die Hülle als ringsum geschlossene, schwimmfähige Struktur ausgebildet ist, insbesondere kugelförmig, welche Struktur in ihrem Innenraum sowohl das Meerwasserreservoir als auch den Luftraum ausbildet. Eine derart ausgebildete Meerwasserentsalzungsanlage kann also einfach schwimmend auf der Wasseroberfläche angeordnet werden, was den baulichen Aufwand erheblich reduziert. Vorzugsweise weist eine solche Meerwasserentsalzungsanlage zusätzlich noch Antriebsmittel zum Bewegen der Struktur in dem Wasser auf. Dazu können natürlich noch Befestigungs- oder Verankerungsmittel kommen, um eine solche schwimmende Meerwasserentsalzungsanlage gegenüber Wind und Wellen sowie Strömungen sichern zu können.
Wenn die Hülle als pneumatische Struktur, wie beschrieben, ausgebildet ist, ergibt sich der besondere Vorteil, dass es in einfacher Art und Weise möglich ist, aus Salz und/oder Mineralien gebildete Verkrustungen ablösen zu können, welche Verkrustungen ansonsten die Effizienz der Meerwasserentsalzungsanlage schmälern könnten. Insbesondere durch Modulation des Druckes des fluiden Mediums innerhalb der pneumatischen Struktur kann es möglich sein, derartige Verkrustungen aufzubrechen und abzusprengen. Unter Umständen reicht es dazu schon aus, die pneumatische Struktur, die im Betrieb immer einem gewissen Druckverlust unterliegt, in regelmäßigen Zeitabständen mit einem Nachfülldruck zu beaufschlagen. Dadurch dehnt sich die gesamte Struktur aus, und etwaige Verkrustungen werden einfach abgesprengt. Selbstverständlich können zusätzlich noch weitere elektrische, mechanische oder elektromechanische Einrichtungen vorgesehen sein, um etwaige Verkrustungen zu entfernen, insbesondere elektrische Heizdrähte oder dergleichen. Eine andere Möglichkeit stellen Ausdehnungskörper her, die bei Sonneneinstrahlung aufgrund ihrer Erwärmung ihre Größe ändern und so zu einem Absprengen von Verkrustungen beitragen.
Bei einer wieder anderen Weiterbildung der erfindungsgemäßen Meerwasserentsalzungsanlage kann vorgesehen sein, dass innerhalb der Hülle, vorzugsweise dem als Meerwasserreservoir dienenden Teil der Hülle, schwingungsdämpfende Strukturen vorhanden sind, vorzugsweise in Form von Netzen oder dergleichen. Auf diese Weise kann insbesondere bei schwimmenden Meerwasserentsalzungsanlagen sichergestellt sein, dass Wind und Wellen nicht zu übermäßigen Schwingungen innerhalb der Meerwasserentsalzungsanlage und zu deren Zerstörung führen.
Um jederzeit frisches Meerwasser von außerhalb der Hülle zu dem Meerwasserreservoir zuführen zu können, sieht eine andere Weiterbildung der erfindungsgemäßen Meerwasserentsalzungsanlage vor, dass diese eine Meerwasser-Zuführeinrichtung aufweist. Eine solche Meerwasser-Zuführeinrichtung umfasst vorteilhafterweise zumindest entsprechende Leitungen und Fördermittel (Pumpmittel).
Im Rahmen einer anderen Weiterbildung der erfindungsgemäßen Meerwasserentsalzungsanlage kann vorgesehen sein, dass diese eine Salz-Abführeinrichtung aufweist, die dazu ausgebildet und eingerichtet ist, Salzablagerungen und/oder aufkonzentriertes Salzwasser auf dem Meerwasserreservoir abzuführen. Wenn hier von Salz die Rede ist, sind damit auch immer alle möglichen anderen Formen von mineralischen Ablagerungen gemeint.
Durch die Gewinnung von Süßwasser innerhalb der Meerwasserentsalzungsanlage steigt mit der Zeit das der Salzgehalt im Meerwasserreservoir an, wodurch es auch dort zu Salzablagerungen kommen kann. Da in einer erfindungsgemä-ßen Meerwasserentsalzungsanlage keinerlei Chemikalien oder sonstige schädliche Stoffe eingesetzt werden, kann das Salz entnommen und weiterverwendet werden, insbesondere sogar als Speisesalz. Dazu wird entweder das aufkonzentrierte Salzwasser aus dem Meerwasserreservoir entnommen und abgeführt, oder es erfolgt entsprechend eine Förderung der darin gebildeten Salzablagerungen. Das Salz bzw. dessen Vorstufen wird/werden vorzugsweise außerhalb der Meerwasserentsalzungsanlage aufbereitet, beispielsweise gereinigt und getrocknet, und dann der weiteren Verwertung zugeführt.
Im Rahmen einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass das Meerwasser in dem optionalen Schritt a) aus einem abgeschlossenen, bei Bedarf nachfüllbaren Meerwasserreservoir entnommen wird und dass weiterhin in dem Meerwasserreservoir angesammeltes Salz aus dem Meerwasserreservoir abgeführt und weiterverarbeitet wird, insbesondere gereinigt und/oder getrocknet.
Weiter oben wurde bereits darauf hingewiesen, dass bei einer äußerst bevorzugten Weiterbildung der erfindungsgemäßen Meerwasserentsalzungsanlage die (optionale) Meerwasser-Ausbringvorrichtung dazu ausgebildet sein kann, in den Meerwasser-Ausbringbereich wenigstens einen wasserfallartigen Tropfenvorhang in dem Luftraum zu erzeugen. Untersuchungen des Inhabers/Anmelders haben ergeben, dass ein solcher Vorhang in besonders günstiger Weise mit den innerhalb der Anlage erzeugten Luftströmungen interagiert, wobei diese eine große Menge Feuchtigkeit aus dem ausgebrachten Meerwasser aufnehmen. Gerade die Ausbringung in Form eines wasserfallartigen Tropfenvorhangs hat sich hierbei als besonders effizient erwiesen.
Vorteilhafterweise ist bei einer anderen Weiterbildung der erfindungsgemäßen Meerwasserentsalzungsanlage die Kondensat-Auffangeinrichtung in Form einer vorzugsweise zentral innerhalb der Hülle angeordneten Säule ausgebildet, wobei die Erfindung selbstverständlich nicht auf eine solche zentrale Anordnung und/oder auf eine Säulenform der Kondensat-Auffangeinrichtung beschränkt ist. Allerdings hat sich die vorstehend beschriebene Ausgestaltung als besonders vorteilhaft erwiesen.
Im Inneren der genannten Säule kann die Kondensat-Abführleitung vorgesehen sein, wobei die Säule mit ihrer Spitze in der Abschattungszone angeordnet sein kann und an ihrer Spitze eine konkave Ausformung zum Auffangen des Kondensats aufweist. Diese konkave Ausformung kann kelchartig, auch über die Säule hinaus, erweitert sein, um einen möglichst großen Kondensat-Auffangbereich zu definieren. Vorteilhafterweise ist die genannte Ausformung fluidleitend mit der Kondensat-Abführleitung verbunden, um innerhalb der Ausformung anfallendes Kondensat über die Kondensat-Abführleitung abführen zu können.
Eine andere Funktion der genannten Säule besteht bei einer entsprechenden Weiterbildung der Meerwasserentsalzungsanlage darin, in einem äußeren Bereich der Säule, welcher äußere Bereich zu dem Luftraum hin angeordnet ist, die Meerwasser-Ausbringvorrichtung zu platzieren. Vorteilhafterweise verlaufen entsprechende (Meerwasser-)Leitungen innerhalb der Säule. Die Säule weist an ihrer Oberfläche in dem genannten äußeren Bereich Öffnungen (Löcher, vorzugsweise ähnlich einem Duschkopf) auf, aus denen das Meerwasser ausgebracht wird.
Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn die Säule bei einer entsprechenden Weiterbildung der erfindungsgemäßen Meerwasserentsalzungsanlage in einem äußeren Bereich zu dem Luftraum hin tailliert ausgebildet ist. Diese Taillierung kann sich bis hinunter auf die Meerwasseroberfläche erstrecken. Dabei kann der Meerwasser-Ausbringbereich vorteilhafterweise zumindest abschnittsweise mit dem taillierten Bereich zusammenfallen. Auf diese Weise ist in einfacher Form sichergestellt, dass das ausgebrachte Meerwasser nicht flächig an der Säule herunterläuft, sondern einen von der Säule beabstandeten Tropfenvorhang oder dergleichen ausbilden kann. Dies hat sich für die angestrebte Feuchtigkeitsaufnahme als besonders gut geeignet erwiesen. Außerdem wird so das Entstehen von Ablagerungen an der Säule vermieden.
Als äußerst vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn bei einer entsprechenden Weiterbildung der erfindungsgemäßen Meerwasserentsalzungsanlage die Kondensat-Auffangeinrichtung als in dem Meerwasserreservoir schwimmfähige Struktur ausgebildet ist, vorzugsweise ebenfalls als pneumatische Struktur. Bei einer entsprechenden Weiterbildung der erfindungsgemäßen Meerwasserentsalzungsanlage kann demnach vorgesehen sein, dass die genannte Säule als pneumatische Struktur ausgebildet ist, die in dem Meerwasserreservoir schwimmt und an ihrer aus dem Meerwasserreservoir aufragenden Spitze die Kondensat-Auffangeinrichtung ausbildet.
Der Fachmann erkennt leicht, dass die vorstehend beschriebene, erfindungsgemäße Meerwasserentsalzungsanlage mit ihren bevorzugten Weiterbildungen in vielfältiger Weise für den praktischen Einsatz optimiert werden kann. Nachfolgend sei kurz auf einige besonders vielversprechende Optimierungsansätze näher eingegangen:

Die Hülle kann in dem Abschattungsbereich eine photovoltaische Einrichtung (Solarzellen) aufweisen, deren gewonnene (elektrische) Energie zum Betreiben von verschiedenen elektrischen Verbrauchern der Meerwasserentsalzungsanlage nutzbar ist. Insbesondere kommen als Verbraucher erste Fördermittel zum Abführen des Kondensats aus der Hülle, zweite Fördermittel zum Ausbringen von Meerwasser aus dem Meerwasserreservoir in Tropfenform in den Luftraum, Antriebsmittel zum Bewegen einer schwimmenden Meerwasserentsalzungsanlage oder dritte Fördermittel zum Abführen von Salzablagerungen und/oder von Salzwasser aus dem Meerwasserreservoir in Betracht. Auch das (Nach-)Füllen der pneumatischen Struktur(en) kann auf diese Weise - durch Betreiben entsprechender Fördermittel - bewerkstelligt werden.
Darüber hinaus können im Inneren der Hülle Gebläse oder Ventilatoren vorgesehen sein, um die Luftströmungen insbesondere bei geringer Sonneneinstrahlung zu beschleunigen bzw. aufrechtzuerhalten. Auch derartige Einrichtungen stellen elektrische Verbraucher dar, die über die mittels Fotovoltaik gewonnene elektrische Energie betrieben werden können.

Selbstverständlich ist die Erfindung nicht darauf beschränkt, elektrische Energie zum Betreiben von Verbrauchern ausschließlich mittels Photovoltaik zu gewinnen. Beim Vorhandensein entsprechender Meeresströmungen können auch diese dazu verwendet werden, elektrische Energie für die Meerwasserentsalzungsanlage zu gewinnen. Gleiches gilt für eine Nutzung von Windenergie.
An der Innenseite der Hülle könnte teildurchlässige Spiegel oder Beschichtungen angebracht werden, um eine höhere Effizienz der Anlage zu gewährleisten, da noch mehr eingestrahlte Sonnenenergie in der Anlage verbleiben würde.
An der Meerwasseroberfläche könnten poröse Strukturen oder dergleichen angeordnet werden, um die mit der Luft interagierende Meerwasseroberfläche zu vergrößern. Dadurch kann die Effizienz der Feuchtigkeitsaufnahme noch gesteigert werden. Ein ähnlicher Effekt ergibt sich auch bereits im normalen Betrieb der Anlage, weil die mit relativ hoher Geschwindigkeit an der Meerwasseroberfläche entlangströmende Luft dort zu einer Gischtbildung führen kann, was ebenfalls zur Erhöhung der Effizienz der Feuchtigkeitsaufnahme beiträgt.
Weil sich der Salzgehalt im Meerwasserreservoir mit der Zeit ändert und insbesondere gegenüber frischem Meerwasser erhöht, können semipermeable Membranen oder dergleichen im Bereich der Hülle eingesetzt werden, um ein quasi selbstständiges Nachströmen von frischem Meerwasser zu gewährleisten.
Weitere Eigenschaften und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen.

1 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Meerwasserentsalzungsanlage im Querschnitt;
2 zeigt eine erste Variante der Meerwasserentsalzungsanlage aus 1; und
3 zeigt eine zweite Variante der Meerwasserentsalzungsanlage aus 1.

In 1 ist eine erfindungsgemäße Meerwasserentsalzungsanlage schematisch und im Querschnitt dargestellt. Die Meerwasserentsalzungsanlage ist insgesamt mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet. Die Meerwasserentsalzungsanlage 1 besitzt insgesamt eine sphärische Geometrie und umfasst zunächst eine geschlossene Hülle 2, die als pneumatische Struktur ausgebildet ist, worauf an anderer Stelle bereits detailliert eingegangen wurde. Die Hülle 2 ist - abgesehen von Luft-Ein- und Austrittsöffnungen - gegenüber der Umgebung hermetisch abgeschlossen und bildet in ihrem Inneren einen Luftraum 3 aus. Sie für Sonnenlicht zumindest größtenteils durchlässig, sodass in ihrem Inneren eine Aufheizung durch Sonneneinstrahlung stattfinden kann. Im oberen Bereich der Hülle 2 ist bei Bezugszeichen 4 ein Abschattungsbereich angeordnet, in dem die Hülle 2 für Sonnenlicht im Wesentlichen undurchlässig ist. In diesem Abschattungsbereich 4 können beispielsweise photovoltaische Elemente (Solarzellen; nicht gezeigt) angeordnet sein, vorzugsweise außen auf der Hülle 2, deren gewonnene elektrische Energie zum Betreiben von Verbrauchern der Meerwasserentsalzungsanlage 1 verwendet werden kann, worauf weiter unten noch genauer eingegangen wird. Der Abschattungsbereich 4 definiert innerhalb der Hülle 2 eine Abschattungszone, die mit dem Bezugszeichen Z bezeichnet ist. In diesem Bereich Z wird sich der Innenraum der Hülle weniger stark aufgrund eintreffender Sonnenstrahlung S erwärmen. Innerhalb der Hülle 2 befindet sich ein Meerwasserreservoir 5 mit einer entsprechenden Meerwasseroberfläche 6. Die gesamte Meerwasserentsalzungsanlage 1 ist vorzugsweise schwimmfähig ausgebildet und schwimmt im Meer oder Ozean 7, dessen Oberfläche mit Bezugszeichen 8 bezeichnet ist, deren Niveau von einem Niveau der Meerwasseroberfläche 6 innerhalb der Hülle abweichen kann.
In der Hülle 2 ist eine Meerwasser-Ausbringvorrichtung angeordnet, die zum Ausbringen von Meerwasser aus dem Meerwasserreservoir 5 in Tropfenform in den Luftraum 3 in einem Meerwasser-Ausbringbereich MA ausgebildet ist. Die genannten Meerwasser-Ausbringvorrichtung umfasst gemäß 1 folgende Elemente: Bezugszeichen 9 bezeichnet ein Fördermittel in Form einer Pumpe oder dergleichen, welches dazu ausgebildet ist, frisches Meerwasser (Rohwasser) aus dem Meer 7 in das Meerwasserreservoir 5 zu fördern. Dazu steht das Fördermittel 9 in fluidleitender Wirkverbindung mit einer Leitung 10. In diese Leitung 10 kann bei Bezugszeichen 11 ein weiteres Fördermittel integriert sein. Vorzugsweise kann sowohl das Fördermittel 9 als auch das weitere Fördermittel 11 mittels elektrischer Energie betrieben werden, die durch die angesprochenen Solarzellen im Abschattungsbereich 4 gewonnen wird. Stromabwärts des weiteren Fördermittels 11 ist eine weitere Leitung 12 vorgesehen, die sich an oder in einer zentral innerhalb der Hülle 2 bzw. des Luftraums 3 angeordneten, säulenförmigen Struktur 13 (Turm oder Säule) über die Meerwasseroberfläche 6 hinaus nach oben in Richtung der Hülle 2 erstreckt. Auf diese säulenförmige Struktur 13 wird weiter unten noch genauer eingegangen. Die Leitung 12 erstreckt sich zunächst in oder an der Struktur 13 nach oben, wie vorstehend beschrieben, und mündet an deren Außenseite in einer Vielzahl von Öffnungen 14, von denen in 1 nur einige wenige explizit bezeichnet sind. Das geförderte Meerwasser tritt in diesem Bereich aus und bildet einen die säulenförmige Struktur 13 umgebenden, wasserfallartigen Tropfenvorhang 15 in dem Meerwasser-Ausbringbereich MA.
Die säulenförmige Struktur 13 ist an ihrem aus dem Meerwasserreservoir 5 aufragenden freien Ende als Kondensat-Auffangeinrichtung ausgebildet und weist zu diesem Zweck eine (blüten-)kelchartig erweiterte, konkave Formgebung auf. In 1 ist die Kondensat-Auffangeinrichtung mit dem Bezugszeichen 16 bezeichnet. Sie steht in fluidleitender Wirkverbindung mit einer Kondensat-Abführleitung 17, die zum Abführen eines Kondensats (in Form von Süßwasser) aus der Hülle 2 ausgebildet ist (entsprechende Fördermittel können vorhanden sein, sind jedoch nicht dargestellt). Bezugszeichen 18 bezeichnet eine weitere Leitung zum Abführen von aufkonzentriertem Salzwasser und/oder Salzrückständen aus dem Meerwasserreservoir 5, welche Leitung 18 in einem Bodenbereich des Meerwasserreservoirs 5 mit einem hierfür geeigneten Fördermittel 19 in fluidleitender Wirkverbindung steht. Bezugszeichen 20 bezeichnet weitere Einrichtungen im unterem Bereich der Hülle 2, außerhalb derselben; hierbei kann es sich beispielsweise um Verankerungsmittel zum Verankern der Meerwasserentsalzungsanlage 1 auf dem Meeresgrund (nicht gezeigt) handeln oder um Antriebsmittel zum Bewegen der Meerwasserentsalzungsanlage 1 in bzw. auf dem Wasser. Auch derartige Antriebsmittel können mithilfe elektrischer Energie betrieben werden, die durch Solarzellen in dem Abschattungsbereich 4 gewonnen wird.
Bezugszeichen h bezeichnet ein Niveau der Meerwasseroberfläche 6 innerhalb der Hülle 2 und kann - ohne Beschränkung - etwa 10 m betragen.
Im oberen Bereich der Hülle sind gemäß 1 diverse Luft-Leitstrukturen angeordnet, die gemeinsam eine Luft-Leitanordnung bilden. Hierauf soll nun genauer eingegangen werden.
Die genannte Luft-Leitanordnung ist dazu ausgebildet sicherzustellen, dass zumindest bei Sonneneinstrahlung S innerhalb der Hülle 2 ein Luftwirbel ausgebildet oder ausbildbar ist, durch den eine Luftströmung entlang der Meerwasseroberfläche 6 und entlang dem Meerwasser-Ausbringbereich bzw. durch den Meerwasser-Ausbringbereich MA, sofern vorhanden, zu der Kondensat-Auffangeinrichtung 16 geleitet wird oder leitbar ist. Zu diesem Zweck dient einerseits die Hülle 2 selbst, die die genannte Luftströmung bzw. den Luftwirbel nach au-ßen hin begrenzt. Eine weitere Begrenzungsfläche stellt die Meerwasseroberfläche 6 dar, die die Luftströmung bzw. den Luftwirbel nach unten begrenzt. Auf der Innenseite ist die Luftströmung bzw. der Luftwirbel durch die säulenförmige Struktur 13 begrenzt. Im oberen Bereich der Hülle befinden sich zusätzlich noch zwei weitere Luft-Leitstrukturen, die in 1 mit dem Bezugszeichen 21 bzw. 22 bezeichnet sind. Eine erste Luft-Leitstruktur 22 ist im Querschnitt gemäß 1 derart ausgebildet, dass sie sich von einem rohrförmigen Kanal direkt oberhalb der Kondensat-Auffangeinrichtung 16 graduell immer stärker erweitert, bis sich in ihrem Randbereich im Wesentlichen parallel zu der Hülle 2 mit einem gewissen Abstand zu dieser erstreckt. In dem genannten rohrförmigen Teil der ersten Luft-Leitstruktur 21 ist bei Bezugszeichen 23 ein Fördermittel in Form eines (Saug-)Gebläses für einen mittels der ersten Luft-Leitstruktur 21 geführten Luftstrom angeordnet. Auch dieses kann wie alle anderen Verbraucher innerhalb der Meerwasserentsalzungsanlage 1 mit elektrischer Energie versorgt werden, wie bereits beschrieben.
Die zweite Luft-Leitstruktur 22 ist nach Art eines innerhalb der Hülle 2 umlaufenden Kragens ausgebildet, der oberhalb der Meerwasseroberfläche 6 und beabstandet zu der Hülle 2 angeordnet ist. Sie erstreckt sich, wie gezeigt, ausgehend von der Hülle bis fast in den Bereich der Kondensat-Auffangeinrichtung 16, wobei allerdings zwischen der säulenförmigen Struktur 13 bzw. der Kondensat-Auffangeinrichtung 16 und der zweiten Luft-Leitstruktur 22 ein gewisser Abstand verbleibt, durch den eine Luftströmung hindurchtreten kann. Die zweite Luft-Leitstruktur 22 ist im Querschnitt etwa diskusförmig ausgebildet und im Bereich ihres von der säulenförmigen Struktur 13 abgewandten Randes direkt oder indirekt von innen an der Hülle 2 befestigt. Zwischen der zweiten Luft-Leitstruktur 22 und der ersten Luft-Leitstruktur 21 verbleibt ein lichter Freiraum 24, der sich nach außen zur Hülle 2 hin verengt, bis er sich bei Bezugszeichen 25 in einem gemeinsamen Mündungsbereich mit dem Freiraum zwischen der ersten Luft-Leitstruktur 21 und der Hülle 2 vereinigt. Dies geschieht gemäß der Ausgestaltung in 1 oberhalb der Meerwasseroberfläche 6.
Die zweite Luft-Leitstruktur 22 ist vorzugsweise zumindest an ihrer der Hülle 2 zugewandten Oberseite in einem Material ausgebildet, welches einen hohen Absorptionsgrad für durch die Hülle 2 einfallende Sonneneinstrahlung S aufweist. Vorzugsweise liegt dieser Absorptionsgrad über 0,5, höchst vorzugsweise sogar nah bei dem theoretischen Optimalwert 1.
Bezugszeichen 26 bezeichnet Luft-Zuführleitungen, die sich von außerhalb der Hülle 2 bis zu der zweiten Luft-Leitstruktur 22 bzw. bis in den angesprochenen Kragen hinein erstrecken. Zusätzlich weist die zweite Luft-Leitstruktur 22 bzw. der Kragen bei Bezugszeichen 27 Luftauslässe zum Innenraum der Hülle 2 bzw. Luftraum 3 auf. Die zweite Luft-Leitstruktur 22 bzw. der Kragen ist entsprechend als Hohlkörper ausgebildet, sodass (Außen-)Luft über den Einlass 26 und den Auslass 27 in den Luftraum 3 einleitbar ist.
Vorzugsweise ist die gesamte Meerwasserentsalzungsanlage 1 zumindest gemäß 1 hinsichtlich der Hülle 2 der Luft-Leitanordnung und der säulenförmigen Struktur 13 rotationssymmetrisch aufgebaut.
Es sei nun noch etwas genauer auf die Ausgestaltung der säulenförmigen Struktur 13 eingegangen. Diese ist - wie bereits angesprochen - vorzugsweise rotationssymmetrisch ausgebildet und weist an ihrer Spitze die bereits beschriebene Kondensat-Auffangeinrichtung 16 auf. Von dort aus ist sie nach unten, das heißt in Richtung der Meerwasseroberfläche 6, tailliert ausgebildet, wie dargestellt, besitzt also einen von oben nach unten zumindest bereichsweise abnehmenden Umfang oder Durchmesser. Dies trägt zur Ausbildung des bereits beschriebenen Tropfenvorhangs 15 bei, weil das im Bereich MA ausgebrachte Meerwasser nicht an der säulenförmigen Struktur 13 herabläuft, sondern frei davor herunterfällt. Unterhalb der Meerwasseroberfläche 6 verbreitert sich die säulenförmige Struktur 13 wieder und bildet im Querschnitt wurzelartige Enden aus, um die (schwimmende) säulenförmige Struktur 13 im Meerwasserreservoir 5 zu stabilisieren. Vorzugsweise, jedoch ohne Beschränkung, ist die säulenförmige Struktur 13 ansonsten nicht wesentlich mit der Hülle 2 verbunden.
Vorzugsweise besteht die säulenförmige Struktur 13, wie auch die Hülle 2 selbst, aus einem aufblasbaren, pneumatischen Material, das heißt aus einem mehrlagigen Material, wobei zwischen zwei Lagen dieses Materials ein Überdruck ausbildbar und (dauerhaft) beibehaltbar ist, wie dies dem Fachmann an sich hinreichend bekannt ist.
Die an der Meerwasseroberfläche 6 in 1 eingezeichneten Kreise 6a symbolisieren Gischt, die sich im Betrieb aufgrund der relativ hohen Luftströmungsgeschwindigkeiten innerhalb der Hülle 2 an der Meerwasseroberfläche 6 ausbilden kann.
Es sei nun anhand der gestrichelten Pfeile im rechten Teil der 1 auf die zu erwartenden Luftströmungen innerhalb der Hülle 2 näher eingegangen. Wie bereits besprochen, wird der Hülle 2 Frischluft über die Einlässe 26 und Auslässe 27 in vorzugsweise vorgewärmter Form zugeführt. Dies ist in 1 nicht explizit dargestellt. Die relativ warme Luft, welche hinsichtlich einer möglichen Feuchtigkeitsaufnahme noch nicht gesättigt ist, strömt anschließend gemäß Pfeil ① in Richtung der Meerwasseroberfläche 6 und dann gemäß Pfeil ② an dieser entlang, wodurch Gischt 6a erzeugt und die Luft mit Feuchtigkeit angereichert wird. Anschließend steigt die Luft in dem (optionalen) Meerwasser-Ausbringbereich MA an der säulenförmigen Struktur 13 hoch, wobei sie weitere Feuchtigkeit aufnimmt, vgl. Pfeil ③. Am Durchtritt zwischen dem oberen Ende der säulenförmigen Struktur 13 und dem freien Ende der zweiten Luft-Leitstruktur 22 angelangt, kann die warme, feuchte Luft entweder zu der Kondensat-Auffangeinrichtung 16 strömen (Pfeil ④ oder in den Freiraum 24 zwischen zweiter Luft-Leitstruktur 22 und erster Luft-Leitstruktur 21 (Pfeil ⑤). Die Kondensat-Auffangeinrichtung 16 ist aufgrund ihrer Lage in der Abschattungszone Z und auch aufgrund des durch die Leitung 12 zugeführten relativ kalten Meerwassers insgesamt relativ kühl, sodass die im Luftstrom ④ enthaltene Feuchtigkeit in der Kondensat-Auffangeinrichtung zumindest teilweise auskondensiert und über die Kondensat-Abführleitung 17 abgeführt werden kann. Die relativ kühle, relativ trockene Luft steigt gemäß Pfeil ⑥, gegebenenfalls unterstützt durch das Gebläse 23, weiter auf und strömt dann gemäß Pfeil ⑦ zwischen Hülle 2 und erster Luft-Leitstruktur 21 zurück in Richtung Meerwasseroberfläche 6, wobei sie durch die Sonneneinstrahlung S erwärmt wird. Bei Bezugszeichen 25 vereinigt sich die Luftströmung ⑦ mit der bereits erwähnten Luftströmung ⑤ und einer weiteren Luftströmung ⑧, die unterhalb der zweiten Luft-Leitstruktur 22 nach außen in Richtung Hülle 2 zurückgeführt wurde. Auf diese Weise ist innerhalb der Hülle 2 ein Luftwirbel ausgebildet, der aufgrund der Sonneneinstrahlung S, gegebenenfalls unterstützt durch das Gebläse 23, grundsätzlich selbsterhaltend ist und der es ermöglicht, Feuchtigkeit aus dem Meerwasserreservoir 5 aufzunehmen und daraus bei Bezugszeichen 16 Süßwasser zu gewinnen. Dieser Effekt wird dadurch noch verstärkt, dass der Luftstrom ⑤ aufgrund der beschriebenen Ausgestaltung der zweiten Luft-Leitstruktur 22 beim Zurückströmen Richtung der Mündung bei Bezugszeichen 25 ebenfalls stark erwärmt wird, sodass bei Bezugszeichen 25 ein relativ trockener, heißer Luftstrom resultiert, der anschließend in der Lage ist, ein großes Maß an Feuchtigkeit beim Überströmen der Meerwasseroberfläche 6 aufzunehmen. Wie der Fachmann leicht erkennt, bildet sich gemäß der Querschnittsdarstellung in 1 ein entsprechendes Luftströmungssystem auch auf der linken Seite der dargestellten Meerwasserentsalzungsanlage 1 aus. Aufgrund der rotationssymmetrischen Ausgestaltung derselben ergibt sich insgesamt ein etwa torusförmiges, komplexes Strömungssystem.
Besonders vorteilhaft bei der beschriebenen Meerwasserentsalzungsanlage ist, dass diese vollständig ohne chemische Zusätze bei der Meerwasserentsalzung auskommt. Als primäre Energiequelle wird einzig und allein Sonnenenergie gemäß der Sonneneinstrahlung S verwendet; zusätzliche Energiequellen, insbesondere fossiler Art, sind nicht erforderlich.
Vorzugsweise sind neben der Hülle 2 und der säulenförmigen Struktur 13 insbesondere auch die Luft-Leitstrukturen 21, 22 als pneumatische, aufblasbare Strukturen ausgebildet. Neben der einfachen und kostengünstigen Herstellbarkeit bzw. Handhabbarkeit hat dies zum einen den Vorteil, dass keine metallischen Strukturen vorhanden sind, die durch korrosive Schadeinwirkung des in der Anlage enthaltenen Meersalzes in Mitleidenschaft gezogen werden könnten. Darüber hinaus beobachtet man bei Meeresentsalzungsanlagen der beschriebenen Art im Betrieb mehr oder weniger große Mengen an Salzablagerungen an bzw. auf allen vorhandenen Strukturen. Während diese bei starren Strukturen, insbesondere aus Metall, in aufwendiger Art und Weise (manuell) entfernt werden müssten, sind die beschriebenen pneumatischen Strukturen flexibel, sodass unter Umständen eine einfache (pulsförmige) Druckbeaufschlagung der genannten Strukturen ausreicht, um etwaige Salzverkrustungen aufzusprengen und abzulösen.
Das sich im Meerwasserreservoir 5 ansammelnde Salz kann in der bereits beschriebenen Art und Weise gewonnen und anschließend weiterverarbeitet werden, aufgrund der fehlenden chemischen Verunreinigungen insbesondere auch als Speisesalz oder dergleichen.
1 beschreibt eine bevorzugte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Meerwasserentsalzungsanlage 1, bei der die Hülle 2 als kugelförmige pneumatische Struktur ausgebildet ist. Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf derartige geometrische Ausgestaltungen beschränkt, wie der Fachmann leicht erkennt. Insbesondere sind auch abgeflachte, das heißt linsenförmige oder diskusförmige Hüllen für eine erfindungsgemäße Meerwasserentsalzungsanlage 1 geeignet. Grundsätzlich kommen auch beliebige andere Formgebungen (Freiformen) infrage.
Die Hülle muss nicht vollständig aus einem pneumatischen Material gebildet sein. Insbesondere kommt in Weiterbildung der anhand von 1 beschriebenen Meerwasserentsalzungsanlage 1 in Betracht, die Hülle 2 in Form einer Kuppel oder Halle auszubilden, die auf einem festen Untergrund, wie dem Erdboden oder einer Plattform aufgesetzt und gegenüber dem Erdboden oder der Plattform hermetisch abgedichtet ist. Das Meerwasserreservoir 5 könnte dann nach Art einer Kuhle, einer Vertiefung oder eines Beckens in dem festen Untergrund bzw. der Plattform ausgebildet sein. Über das Fördermittel 9 und die Leitung 10 wäre eine solche modifizierte Meerwasserentsalzungsanlage dann entsprechend mit einer Quelle für frisches Meerwasser zu verbinden. Dies kann grundsätzlich auch über größere Distanzen hinweg geschehen, wobei vorteilhafterweise darauf geachtet werden sollte, dass zum Betreiben der Fördermittel 9 nach wie vor keine fossilen Energieträger verwendet werden müssen, obwohl selbstverständlich auch dies im Bereich der Erfindung liegt.
Der Fachmann erkennt leicht, dass noch weitere Modifikationen für die anhand von 1 beschriebene Meerwasserentsalzungsanlage 1 möglich sind. Beispielsweise kann diese im Randbereich der Hülle 2, vorzugsweise unterhalb der Wasserlinie bei Bezugszeichen 8, seitlich hervorragende Stabilisierungselemente 28 aufweisen. Dies ist in 1 nur im rechten Teil der Abbildung dargestellt; vorzugsweise sind solche Stabilisierungselemente 28 jedoch rund umlaufend ausgebildet.
Auf andere Weiterbildungen der in 1 Meerwasserentsalzungsanlage 1 wird nun anhand der weiteren Figuren genauer eingegangen, wobei jeweils nur die gegenüber 1 maßgeblichen Änderungen explizit beschrieben sind. Entsprechend sind aus Gründen der Übersichtlichkeit in den 2 ff. auch nur diejenigen Bezugszeichen angegeben, die zur Erläuterung der genannten Unterschiede von Bedeutung sind.
Gemäß der Ausgestaltung in 2 ist bei Bezugszeichen 29 ein nur schematisch (ohne dazugehörige Fördermittel) dargestellter Wärmetauscher vorgesehen, der bei Bezugszeichen 31 dazu ausgebildet ist, die säulenförmige Struktur 13 im dem gezeigten Bereich zu kühlen, um die Kondensationswirkung zu verbessern. Der Wärmetauscher 29 ist vorzugsweise möglichst tief innerhalb des Meerwasserreservoirs 5 angeordnet, weil dort die Wassertemperatur am niedrigsten ist. Bei (nicht gezeigter) alternativer Anordnung des Wärmetauschers (oder eines anderen Wärmetauschers) in einem oberflächennahmen Bereich des Meerwasserreservoirs 5 bestünde auch die Möglichkeit, das im Bereich MA ausgebrachte Meerwasser vorzuwärmen. Durch Vorwärmung des auszubringenden Wassers lässt sich eine verbesserte Feuchtigkeitsaufnahme durch die anhand von 1 beschriebene Luftströmung erreichen. Zusätzlich kann der Wärmetauscher 29 über eine Leitung 30 mit einem weiteren Wärmetauscher 32 in Wirkverbindung stehen, welcher weitere Wärmetauscher vorzugsweise im Abschattungsbereich 4 oben auf der Hülle 2 oberhalb der Abschattungszone Z bzw. der Kondensat-Auffangeinrichtung 16 angeordnet ist. Wärmetauscher 32 trägt so einerseits zur Abschattung innerhalb der Hülle 2 bei; außerdem sorgt er für eine aktive Kühlung in diesem Bereich, um die Kondensationsleistung weiter zu verbessern.
Bei der Ausgestaltung gemäß 3 ist bei Bezugszeichen 32 zusätzlich oder alternativ ein weiterer Wärmetauscher vorgesehen, der in einem tieferen Bereich des Meerwasserreservoirs 5 angeordnet ist. Dort sind die Temperaturen des in der Hülle enthaltenen Meerwassers am niedrigsten, sodass der Wärmetauscher 32 dazu einsetzbar ist, von außerhalb der Hülle 2 gefördertes, über die Leitung 10 geleitetes Meerwasser zunächst abzukühlen, bevor es in die säulenförmige Struktur 13 geleitet wird. Dies sorgt für eine verbesserte Kühlung der säulenförmigen Struktur 13, insbesondere im Bereich der Kondensat-Auffangeinrichtung 16, um dort die Kondensation von Süßwasser zu fördern.
Bei Bezugszeichen 33 ist eine schwingungsdämpfende Struktur in Form eines Netzes dargestellt, die im unteren, als Meerwasserreservoir 5 dienenden Teil der Hülle angeordnet ist. Derartige oder vergleichbare Strukturen sorgen dafür, dass die Meerwasserentsalzungsanlage 1 nicht durch Wind, Wellen oder sonstige Witterungseinflüsse in Schwingungen gerät, was ansonsten zu Beschädigungen der gesamten Meerwasserentsalzungsanlage 1 führen könnte.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102008013598 A1 [0007]
DE 102008013598 [0008]

Claims

Meerwasserentsalzungsanlage (1), aufweisend: - ein Meerwasserreservoir (5) mit einer Meerwasseroberfläche (6); - eine abgesehen von Luft-Ein- und Austrittsöffnungen (26) hermetisch abgeschlossene Hülle (2), vorzugsweise Kuppel, die oberhalb der Meerwasseroberfläche (6) einen Luftraum (3) definiert, welche Hülle (2) abgesehen von wenigstens einem Abschattungsbereich (4) für Sonnenlicht durchlässig ist, welcher Abschattungsbereich (4) eine Abschattungszone (Z) innerhalb der Hülle (2) definiert; - optional eine innerhalb der Hülle (2) angeordnete Meerwasser-Ausbringvorrichtung, die zum Ausbringen von Meerwasser aus dem Meerwasserreservoir (5) in Tropfenform in den Luftraum (3) in einem Meerwasser-Ausbringbereich (MA) ausgebildet ist; - eine zumindest teilweise in der Abschattungszone (Z) angeordnete Kondensat-Auffangeinrichtung (16), die mit einer Kondensat-Abführleitung (17) zum Abführen eines Kondensats aus der Hülle (2) fluidleitend verbunden ist; - wenigstens eine Luft-Leitanordnung innerhalb der Hülle (2), welche Luft-Leitanordnung derart ausgebildet ist, dass zumindest bei Sonneneinstrahlung innerhalb der Hülle (2) ein Luftwirbel ausgebildet oder ausbildbar ist, durch den eine Luftströmung entlang der Meerwasseroberfläche (6) und, optional, entlang dem Meerwasser-Ausbringbereich (MA) oder durch den Meerwasser-Ausbringbereich (MA) zu der Kondensat-Auffangeinrichtung (16) geleitet oder leitbar ist.
Meerwasserentsalzungsanlage (1) nach Anspruch 1, bei der die wenigstens eine Luft-Leitanordnung eine erste Luft-Leitstruktur (21) umfasst, die zur Aufnahme von Luft im Bereich der Kondensat-Auffangeinrichtung (16) ausgebildet ist und durch welche die aufgenommene Luft an der Hülle (2) entlang in Richtung Meerwasseroberfläche (6) geleitet oder leitbar ist.
Meerwasserentsalzungsanlage (1) nach Anspruch 1 oder 2, bei der die wenigstens eine Luft-Leitanordnung eine zweite Luft-Leitstruktur (22) umfasst, die oberhalb der Meerwasseroberfläche (6) und beabstandet zu der Hülle (2) angeordnet und die dazu ausgebildet ist, eine erste Luftströmung oberhalb der Meerwasseroberfläche (6) von einer zweiten Luftströmung entlang der Hülle (2) zu trennen.
Meerwasserentsalzungsanlage (1) nach Anspruch 3, bei der die zweite Luft-Leitstruktur (22), zumindest an ihrer der Hülle (2) zugekehrten Seite, einen hohen Absorptionsgrad für durch die Hülle (2) einfallende Sonnenstrahlung (S) aufweist, vorzugsweise einen Absorptionsgrad über 0,5, höchst vorzugsweise einen Absorptionsgrad nahe 1.
Meerwasserentsalzungsanlage (1) nach Anspruch 3 oder 4, unter Rückbezug auf Anspruch 2, bei der die Luft-Leitanordnung derart ausgebildet ist, dass die Luftströmung entweder durch die erste Luft-Leitstruktur (21) oder durch die zweite Luft-Leitstruktur (22) geleitet oder leitbar ist.
Meerwasserentsalzungsanlage (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, unter Rückbezug auf Anspruch 2, bei der die die erste Luft-Leitstruktur (21) und die zweite Luft-Leitstruktur (22) einen gemeinsamen Mündungsbereich (25) aufweisen, sodass die jeweils geleiteten Luftströmungen wieder vereinigt oder vereinigbar sind, vorzugsweise vor einem Auftreffen auf die Meerwasseroberfläche (6).
Meerwasserentsalzungsanlage (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der die Hülle (2) durch eine aufblasbare pneumatische Struktur gebildet ist.
Meerwasserentsalzungsanlage (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei der das Meerwasserreservoir (5) als Becken an Land oder auf einer festen, insbesondere schwimmenden Plattform ausgebildet und von der Hülle (2) überspannt ist.
Meerwasserentsalzungsanlage (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei der die Hülle (2) als ringsum geschlossene schwimmfähige Struktur ausgebildet ist, insbesondere kugelförmig, welche Struktur in ihrem Innenraum sowohl das Meerwasserreservoir (5) als auch den Luftraum (3) ausbildet, vorzugsweise mit Antriebsmitteln (20) zum Bewegen der Struktur auf dem oder im Wasser.
Meerwasserentsalzungsanlage (1) nach Anspruch 9, bei der innerhalb der Hülle (2), vorzugsweise in dem als Meerwasserreservoir (5) dienenden Teil der Hülle (2), schwingungsdämpfende Strukturen (33) vorhanden sind, vorzugsweise Netze.
Meerwasserentsalzungsanlage (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 mit einer Meerwasser-Zuführeinrichtung (9, 10) zum Zuführen von Meerwasser zu dem Meerwasserreservoir (5).
Meerwasserentsalzungsanlage (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 mit einer Salz-Abführeinrichtung (18, 19), die dazu ausgebildet und eingerichtet ist, Salzablagerungen und/oder aufkonzentriertes Salzwasser aus dem Meerwasserreservoir (5) abzuführen.
Meerwasserentsalzungsanlage (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, bei der die Hülle (2) in dem Abschattungsbereich (4) eine photovoltaische Einrichtung aufweist, deren gewonnene Energie zum Betreiben von elektrischen Verbrauchern der Meerwasserentsalzungsanlage (1) nutzbar ist, insbesondere für erste Fördermittel zum Abführen des Kondensats aus der Hülle (2), für zweite Fördermittel (11) zum Ausbringen von Meerwasser aus dem Meerwasserreservoir (5) in Tropfenform in den Luftraum (3), für die Antriebsmittel (20) gemäß Anspruch 4 oder für dritte Fördermittel (18) zum Abführen von Salzablagerungen und/oder Salzwasser aus dem Meerwasserreservoir (5).
Meerwasserentsalzungsanlage (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, bei der die Meerwasser-Ausbringvorrichtung dazu ausgebildet ist, in dem Meerwasser-Ausbringbereich (MA) wenigstens einen wasserfallartigen Tropfenvorhang (15) in dem Luftraum (3) zu erzeugen.
Meerwasserentsalzungsanlage (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, bei der die Kondensat-Auffangeinrichtung (16) in Form einer vorzugsweise zentral innerhalb der Hülle (2) angeordneten Säule (13) ausgebildet ist, in deren Innerem die Kondensat-Abführleitung (17) vorgesehen ist, welche Säule (13) mit ihrer Spitze in der Abschattungszone (Z) angeordnet ist und an ihrer Spitze eine konkave Ausformung (16) zum Auffangen des Kondensats aufweist, vorzugsweise kelchartig erweitert, welche Ausformung mit der Kondensat-Abführleitung (17) fluidleitend verbunden ist.
Meerwasserentsalzungsanlage (1) nach Anspruch 15, bei der an der Säule (13) in einem äußeren Bereich zu dem Luftraum (3) hin die Meerwasser-Ausbringvorrichtung angeordnet ist.
Meerwasserentsalzungsanlage (1) nach Anspruch 16, bei der die Säule (13) in einem äußeren Bereich zu dem Luftraum (3) hin tailliert ausgebildet ist, vorzugsweise zumindest bis hinunter auf die Meerwasseroberfläche (6), wobei der Meerwasser-Ausbringbereich (MA) zumindest abschnittweise mit dem taillierten Bereich zusammenfällt.
Meerwasserentsalzungsanlage (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 17, bei der die Säule (13) und/oder die Kondensat-Auffangeinrichtung (16) als in dem Meerwasserreservoir (5) schwimmfähige Struktur ausgebildet ist, vorzugsweise als pneumatische Struktur.
Verfahren zum Gewinnen von Süßwasser aus Meerwasser, beinhaltend: a) optional ein Ausbringen von Meerwasser in Tropfenform innerhalb eines abgeschlossenen, einer Sonneneinstrahlung ausgesetzten Luftraums (3) oberhalb einer Meerwasseroberfläche (6); b) Erzeugen eines Luftwirbels in dem geschlossenen Luftraum (3), durch welchen Luftwirbel eine Luftströmung entlang der Meerwasseroberfläche (6) und entlang dem Meerwasser-Ausbringbereich (MA) oder durch den Meerwasser-Ausbringbereich (MA) zu einer Kondensat-Auffangeinrichtung (16) geleitet wird; c) Erzeugen eines relativ kühleren Bereichs an der Kondensat-Auffangeinrichtung (16), insbesondere durch Abschattung gegenüber der Sonneneinstrahlung, zum Auskondensieren von durch die Luftströmung transportierter Feuchtigkeit; d) Auffangen eines Kondensats in der Kondensat-Auffangeinrichtung (16); e) Ableiten des Kondensats aus der Kondensat-Auffangeinrichtung (16).
Verfahren nach Anspruch 19, bei dem das Meerwasser in dem optionalen Schritt a) aus einem abgeschlossenen, bei Bedarf nachfüllbaren Meerwasserreservoir (5) entnommen wird und bei dem sich in dem Meerwasserreservoir (5) ansammelndes Salz aus dem Meerwasserreservoir (5) abgeführt und weiterverarbeitet wird, insbesondere gereinigt und/oder getrocknet.