DE102019006618A1 - Modular hydropower-driven solar vacuum evaporation process for water purification and treatment and the production of drinking and service water from seawater and salty brackish water - Google Patents

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Abstract

Der weltweit zunehmende Bedarf und Trink- und Brauchwasser vor dem Hintergrund abnehmender fossiler Energie-Ressourcen macht die Entwicklung neuer effizienter auch dezentral einsetzbarer Wasserreinigungs- und produktionsverfahren unter Nutzung regenerativer Energie-quellen dringend notwendig.
Sowohl die bekannten thermischen Verfahren als auch die Membran-Verfahren benötigen relativ viel Energie und machen verfahrensbedingt mehrere Prozessschritte wie insbes. eine z.T. aufwendige mechanisch-physikalische Vorreinigung nötig, die im Falle der Membran-Verfahren den Einsatz von chemischen Hilfsmitteln erfordert.
Mit der dargelegten Erfindung wird ein modular skalierbares Trink- und Brauchwasser-Produktions-verfahren vorgestellt, dass ausschließlich mit regenerativen, natürlich vorkommenden Energie-quellen wirtschaftlich betrieben werden kann.
Das Verfahren basiert auf einer kontinuierlich betriebenen Niedertemperatur-Verdampfung (4) bei Temperaturen von 35-65 °C bei einem Unterdruck von 10-400 mbar zur signifikanten Reduzierung der notwendigen Wärmeenergie, die aus der Sonnenstrahlung mittels hocheffizienter Absorber bezogen wird, die direkt von dem zu verdampfenden Wasser in einem Film von 1-5 mm überströmt werden.
Das Verfahren nutzt insbs. Windenergie durch direkte Wandlung in mechanische Pumpleistung. Für den kontinuierlichen Betrieb wird Wasser in einem Höhen-Speicher (2) deponiert, das über Triebleitungen die Vakuum- und Förderpumpen direkt antreibt.
Je nach Umgebungsbedingungen (Aussentemperatur, Strahlungsintensität und Sonnentagesstunden) ist eine spezifische Produktionsleistung von 0,1 - 0,3[m3 / (Tag × m2)] je m2 installierter Verdampfer-Fläche erzielbar.

Figure DE102019006618A1_0000
The worldwide increasing demand for drinking and service water against the background of decreasing fossil energy resources makes the development of new, efficient, decentralized water purification and production processes using regenerative energy sources urgently necessary.
Both the known thermal processes and the membrane processes require a relatively large amount of energy and, due to the process, make several process steps such as, in particular, a sometimes complex mechanical-physical pre-cleaning necessary, which in the case of the membrane process requires the use of chemical auxiliaries.
With the presented invention, a modularly scalable drinking and industrial water production process is presented that can only be operated economically with regenerative, naturally occurring energy sources.
The process is based on a continuously operated low-temperature evaporation (4) at temperatures of 35-65 ° C at a negative pressure of 10-400 mbar to significantly reduce the necessary heat energy, which is obtained from solar radiation by means of highly efficient absorbers, which are directly from the The water to be evaporated is overflowed in a film of 1-5 mm.
The process uses esp. Wind energy through direct conversion into mechanical pump power. For continuous operation, water is deposited in an altitude storage tank (2) that drives the vacuum and feed pumps directly via drive lines.
Depending on the ambient conditions (outside temperature, radiation intensity and daytime hours of sunshine), a specific production output of 0.1-0.3 [m 3 / (day × m 2 )] per m 2 of installed evaporator area can be achieved.
Figure DE102019006618A1_0000

Description

Stand der TechnikState of the art

Die weiter zunehmende Weltbevölkerung und Industrialisierung bedingt einen stetig wachsenden Bedarf an Trink- und Brauchwasser, der naturgemäß nicht allein aus natürlichen Süßwasser-quellen gedeckt werden kann und die in ariden Regionen klimabedingt nicht in ausreichendem Umfang existieren. Die Nutzung des mit Abstand weltgrößten Wasserreservoirs der Ozeane ist daher von zentraler Bedeutung, wobei die begrenzten fossilen Energievorkommen die Verwendung nachhaltiger Entsalzungstechnologien zwingend erforderlich macht, die ausschließlich mit Sonnen- und Windenergie oder auch mit Erdwärme oder den Gezeitenkräften betrieben werden können.The ever increasing world population and industrialization result in a steadily growing demand for drinking and service water, which naturally cannot be met from natural freshwater sources alone and which, due to the climate, do not exist in sufficient quantities in arid regions. The use of the world's largest water reservoir, the oceans, is therefore of central importance, whereby the limited fossil energy resources make the use of sustainable desalination technologies absolutely necessary, which can be operated exclusively with solar and wind energy or also with geothermal energy or tidal forces.

Die Umkehrosmose (RO) stellt bis heute eine bedeutende und vielfach angewendete Kerntechnologie für die Entsalzung und Wasseraufbereitung dar. Wie auch andere Membranbasierten Verfahren macht die RO grundsätzlich hohe Investitionskosten durch die Anwendung mehrstufiger Vor- und Nachbehandlungen unter Einsatz von Chemikalien (Fällungsmittel, Membran-Flashen, etc.) als auch einen hohen Energieeinsatz insbes. für die notwendigen hohen Anströmdrücke der RO-Module nötig. In der Regel ist bei Großanlagen sogar der Bau eines eigenen Kraftwerkes unumgänglich. Darüber hinaus ist eine stoffliche Verwertung der Salzkonzentrate (Birne) oder deren Rückführung in das Meer wegen enthaltener Chemikalienreste problematisch. Aussalzeffekte (anorganic Fouling, Scaling) und die Bildung von Biofilmen (Bio-Fouling) stellen bei der RO und der vorgeschalteten Partikel-Abscheidung (Mikro- bzw. Ultrafiltration) zusätzliche Heraus-forderungen bzgl. der Standzeiten und Reinigung der Membran-Module dar.Reverse osmosis (RO) is still an important and widely used core technology for desalination and water treatment. Like other membrane-based processes, RO basically makes high investment costs through the use of multi-stage pre- and post-treatments using chemicals (precipitants, membrane flashing , etc.) as well as a high energy consumption, especially for the necessary high flow pressures of the RO modules. As a rule, even building your own power plant is unavoidable for large-scale systems. In addition, recycling the salt concentrates (pear) or returning them to the sea is problematic because of the chemical residues they contain. Salting-out effects (inorganic fouling, scaling) and the formation of biofilms (bio-fouling) represent additional challenges with regard to the service life and cleaning of the membrane modules with RO and the upstream particle separation (micro- or ultrafiltration).

Membran-Destillation (z.B. Fraunhofer MEMDIS, Solar Spring Solar MD) und neuartige Graphitbasierte Nano-Membranen (z.B. Uni Manchester, Deutsch-Israelische ForschungsGemeinschaft, etc.) beinhalten grundsätzlich ähnliche Herausforderungen wie die RO beinhalten.Membrane distillation (e.g. Fraunhofer MEMDIS, Solar Spring Solar MD) and novel graphite-based nano-membranes (e.g. University of Manchester, German-Israeli Research Association, etc.) basically pose similar challenges as the RO.

Neben der RO haben Multi Stage Flash bzw. Mulit Effect Distillation Verfahren (MSF, MED) zunehmend an Bedeutung gewonnen und es existieren bereits zahlreiche Großanlagen (z.B. MEH-TVC Jebel Ali, Makkah-Taif, etc.), die jedoch noch fossile Energieträger verwenden. Bauformbedingt ist die technische Dimensionierung von MSF und MED zumeist auf Großanlagen beschränkt. Grundsätzlicher Vorteil der MSF und MED ist neben der robusten und zuverlässigen thermischen Verfahrenstechnik die erzeugte Wasserqualität und das Fehlen chemischer Hilfsmittelreste.In addition to RO, multi-stage flash and multi-effect distillation processes (MSF, MED) have become increasingly important and there are already numerous large-scale systems (e.g. MEH-TVC Jebel Ali, Makkah-Taif, etc.) that still use fossil fuels . Due to the design, the technical dimensioning of MSF and MED is mostly limited to large systems. In addition to the robust and reliable thermal process technology, the fundamental advantage of the MSF and MED is the water quality produced and the lack of chemical residues.

Solar-betriebene MED Entwicklungen unter Verwendung direkt durchströmte Vakuumröhren-(Abu Dhabi) und Parabolrinnen-Kollektoren (Almeria) als auch das solar-gestützte MSF Projekt AQUASOL konnten im Testbetrieb gute Ergebnisse bzgl. der flächenspezifischen Produktionsleistung sowie den operativen Kosten erzielen.Solar-powered MED developments using direct flow vacuum tube (Abu Dhabi) and parabolic trough collectors (Almeria) as well as the solar-supported MSF project AQUASOL were able to achieve good results in test operation with regard to area-specific production output and operating costs.

Solar-betriebene Multi Effect Humidification / Dehumidification Verfahren (MEH) sind vielversprechende Ansätze für nachhaltige und modular konzipierbare und robuste Technologien (z.B. Fraunhofer DESOL und SODESSA), die durch den Einsatz modifizierter Parabolspiegel-Kollektorsysteme oder auch Solar-Thermie Verfahren weiter optimiert werden können.Solar-powered multi-effect humidification / dehumidification processes (MEH) are promising approaches for sustainable and modularly conceivable and robust technologies (e.g. Fraunhofer DESOL and SODESSA), which can be further optimized through the use of modified parabolic mirror collector systems or solar thermal processes.

Allen in der Literatur beschriebenen Verfahren ist gemeinsam, dass nur der Betrieb nur teilweise mittels Einsatz von regenerativen Energieformen wie im Falle von Solar-Absorbern zur Erwärmung des zu verdampfenden Wassers erfolgt oder Photovoltaik Solar-Module eingesetzt werden, um elektrische Energie zu erzeugen für den Antrieb der Pumpen und dass dieser Antrieb stets elektrisch erfolgt mit den damit einhergehenden Wirkungsgradverlusten im Vergleich zu einem direkten Antrieb mittels mechanischer Energie.All the methods described in the literature have in common that the operation is only partially carried out by using regenerative forms of energy, as in the case of solar absorbers to heat the water to be evaporated, or photovoltaic solar modules are used to generate electrical energy for the drive of the pumps and that this drive is always electrical with the associated loss of efficiency compared to a direct drive using mechanical energy.

Grundsätzlich erzielen die bekannten Verdampfungsverfahren, die unter Vakuum arbeiten, relativ gute Trennergebnisse und Wirkungsgrade. Jedoch weisen diese Verfahren relativ hohe Energiekosten auf, da das zu erzeugenden Vakuum mit elektrisch betriebenen Pumpen erzeugt wird, die wiederum zumeist mit fossilen Energieträgern in konventionellen Kraftwerk-Konzepten erzeugt wird. Ansätze zur Nutzung von z.B. photovoltaisch oder mittels Solar-Thermie erzeugtem Strom zum Betrieb der Vakuumpumpen weisen gegenüber dem erfindungsgemäßen Verfahren insbesondere prinzipiell den Nachteil auf, relativ hohe Investitionskosten bezogen auf die produzierte Wassermenge nach sich zu ziehen bei gleichzeitig reduziertem Gesamt-Wirkungsgrad bezüglich Energie-Ausbeute.In principle, the known evaporation processes that work under vacuum achieve relatively good separation results and efficiencies. However, these methods have relatively high energy costs, since the vacuum to be generated is generated with electrically operated pumps, which in turn are mostly generated with fossil fuels in conventional power plant concepts. Approaches to the use of, for example, photovoltaic or solar thermal power to operate the vacuum pumps have the disadvantage compared to the method according to the invention, in particular, in principle, that they entail relatively high investment costs based on the amount of water produced while at the same time reducing the overall efficiency with regard to energy yield .

Bei den Membran-Verfahren sind verschiedene energie-intensive Prozessschritte der Membranstufe vorzuschalten, die zudem meist den Einsatz von chemischen Hilfsmitteln und Zusatzstoffen wie z.B. Fällungs- und Flockungsmittel, oder auch Membran-Reinigungsmittel nötig machen und die entstehenden Reststoff-Fraktionen und Rückstände aufwendig aufbereitet und / oder gesondert entsorgt werden müssen.In the membrane process, various energy-intensive process steps must be added upstream of the membrane stage, which also usually require the use of chemical auxiliaries and additives such as precipitants and flocculants, or membrane cleaning agents, and the resulting residual material fractions and residues are elaborately prepared and processed / or must be disposed of separately.

Auch ist allen bekannten Verfahren gemeinsam, dass die Konstruktionsformen der verwendeten Apparate eine einfache regelmäßige in kurzen Intervallen und schnell durchführbare Reinigung der Austauschflächen und Reaktorräume zumeist nicht oder nur in eingeschränktem Maße möglich ist oder aber die Abschaltung ganzer Anlagen- bzw. Prozessabschnitte und der damit verbundenen anschließenden Wieder-Inbetriebnahmeprozess erforderlich ist. Der Aufrechterhaltung der vollen Funktionsfähigkeit der Austausch- bzw. Reaktorflächen kommt aufgrund der generell im Bereich der Meerwasser-Entsalzung zu beobachtenden Ablagerung von Salzen bzw. Mineralen und auch insbesondere von organischen Stoffen und / oder biologisch aktiven Organismen ein besondere Bedeutung zu, um eine für die Wasserversorgung nötige hohe Anlagenverfügbarkeit und Anlagenstandzeiten zu erzielen.What is common to all known methods is that the construction forms of the apparatus used allow simple, regular cleaning of the devices that can be carried out quickly and at short intervals Exchange areas and reactor rooms are mostly not possible or only possible to a limited extent, or the shutdown of entire plant or process sections and the associated re-commissioning process is necessary. Maintaining the full functionality of the exchange or reactor surfaces is of particular importance due to the generally observed deposits of salts or minerals and also in particular of organic substances and / or biologically active organisms in the area of seawater desalination To achieve the high system availability and system service life required for water supply.

Beschreibungdescription

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine zuverlässige, robuste und modular skalierbare und mit möglichst wenigen Prozessschritten auskommende Wassereinigung und -aufbereitung und Produktion von Trink- und Brauchwasser mittels Entsalzung von Meer- und Brackwasser unter ausschließlicher Nutzung von regenerativen Energiequellen zu realisieren.The invention is based on the object of realizing a reliable, robust and modularly scalable water purification and treatment and production of drinking and service water that requires as few process steps as possible by means of desalination of sea and brackish water using only regenerative energy sources.

Die Erfindung basiert auf einer kontinuierlichen Niedertemperatur-Verdampfung des Salzwasser unter einem Vakuum von zwischen 10 - 400 mbar, vorzugsweise bei 35 - 65 °C durchzuführen, bei der die Siedetemperatur bei dem jeweils eingestelltem Unterdruck stets unterschritten wird, um den Wirkungsgrad der Trennaufgabe möglichst hoch halten zu können durch den weitgehenden Ausschluss eines Übergangs der im zu verdampfenden Wasser wie z.B. Meerwasser oder salzhaltigem Brackwasser enthaltenden hydratisierten Ionen und / oder auch anderer gelöster und/oder suspendierter unerwünschter Fremdstoffe wie z.B. Partikel biologischer Herkunft und / oder Zellen zu gewährleisten, die eine höhere Übergangs- und Durchtritts-Energie für den Übergang in die Dampfphase gegenüber des Wassermoleküls benötigen. Gleichzeitig wird mit Unterschreitung der jeweiligen Siedetemperatur die Ausbildung von Dampfblasen an der Wärmetauscher-Oberfläche und / oder in dem zu verdampfenden Wasserfilm vermieden, die zu einer Verschlechterung des Verdampferwirkungsgrad aufgrund der niedrigeren Wärmeleitfähigkeit der Dampfphase gegenüber flüssigem Wasser führen würde.The invention is based on continuous low-temperature evaporation of the salt water under a vacuum of between 10-400 mbar, preferably at 35-65 ° C, at which the boiling temperature is always below the respective set negative pressure in order to keep the efficiency of the separation task as high as possible to be able to keep through the extensive exclusion of a transition of the hydrated ions contained in the water to be evaporated such as sea water or salty brackish water and / or other dissolved and / or suspended undesirable foreign substances such as particles of biological origin and / or cells to ensure that a higher Transition and penetration energy for the transition into the vapor phase compared to the water molecule. At the same time, when the respective boiling temperature is not reached, the formation of vapor bubbles on the heat exchanger surface and / or in the water film to be evaporated is avoided, which would lead to a deterioration in the evaporator efficiency due to the lower thermal conductivity of the vapor phase compared to liquid water.

1 zeigt die schematische Darstellung des erfindungsgemäßen modularen Wasserkraftangetriebenes Solar Vakuum-Verdampfungsverfahren zur Wassereinigung und -aufbereitung und Herstellung von Trink- und Brauchwasser. 1 shows the schematic representation of the modular hydropower-driven solar vacuum evaporation process according to the invention for water purification and treatment and the production of drinking and industrial water.

Erfindungsgemäß wird der Verdampfer 4 in Form eines horizontal zu positionierenden Dünnfilm-Verdampfers mit einer rechteckigen Grundfläche ausgeführt, bei dem das zu verdampfenden Wasser kontinuierlich in einem Film von zwischen 1-5mm Dicke über bodenseitig im Verdampfer angebrachte Wärmetauscher-Platten geführt wird. Der Durchfluss des zu verdampfenden Wassers erfolgt erfindungsgemäß ausschließlich durch die Gravitationskraft der Erde passiv angetrieben. Durch die Wahl eines dünnen Wasserfilms von wenigen Millimetern ähnlich wie bei kommerziell erhältlichen Dünnfilm- und Fallstrom-Verdampfern z.B. für die chemische und pharmazeutische Industrie wird eine ausreichend kurze Strecke für die schnelle Wärmeübertragung von der Absorber-Oberfläche der Wärmetauscher-Platten auf das Verdampfungsgut Wasser durch Konvektion zusammen mit der hohen Durchmischung aufgrund der Strömungsverhältnisse an der von dem zu verdampfenden Wasser überströmten Wärmetauscher-Oberfläche gewährleistet.According to the invention, the evaporator 4th designed in the form of a horizontally positioned thin-film evaporator with a rectangular base, in which the water to be evaporated is continuously fed in a film between 1-5mm thick over heat exchanger plates attached to the bottom of the evaporator. According to the invention, the flow of the water to be evaporated takes place passively driven exclusively by the gravitational force of the earth. By choosing a thin water film of a few millimeters, similar to commercially available thin-film and downdraft evaporators, e.g. for the chemical and pharmaceutical industries, a sufficiently short distance is achieved for the rapid transfer of heat from the absorber surface of the heat exchanger plates to the water to be evaporated Convection is guaranteed together with the high degree of mixing due to the flow conditions on the heat exchanger surface over which the water to be evaporated flows.

Erfindungsgemäß wird das Verdampfer-Modul 4 in Form eines flachen zwischen 5 - 15 cm hohen rechteckigem modular parallel und / oder seriell verschaltbaren Moduls ausgelegt. Je nach zu erwartenden Umgebungsbedingungen und beträgt die durchflossene Verdampfer-Länge zwischen 1,5 - 4 m. Je nach zu erzielendem Gesamtdurchsatz der Anlage und den topografischen Bedingungen des Aufstellungsortes werden die Module vorzugsweise in einer Breite zwischen 5 - 25 m gefertigt und parallel bzgl. des Gesamtdurchflusses verschaltet, um die angestrebten Anlagengesamtleistung von 100 - >100.000 m3/Tag zu erzielen. Die Verdampfer-Module inkl. der Rohr-Anschlüsse werden erfindungsgemäß aus kommerziell erhältlichem nicht-rostenden Stahlblech gefertigt.According to the invention, the evaporator module 4th designed in the form of a flat 5-15 cm high rectangular module that can be connected in parallel and / or in series. Depending on the expected ambient conditions, the evaporator length that flows through is between 1.5 - 4 m.Depending on the total throughput to be achieved by the system and the topographical conditions of the installation site, the modules are preferably manufactured in a width between 5 - 25 m and parallel or of the total flow is interconnected in order to achieve the desired total system output of 100 -> 100,000 m 3 / day. According to the invention, the evaporator modules including the pipe connections are manufactured from commercially available stainless steel sheet.

Erfindungsgemäß wird die konstruktive Aufstellvorrichtung der Verdampfer-Module 4 mit einem motor-angetriebenen Stellorgan (z.B. Spindel) versehen, um den Neigungswinkel des bzw. der Module über eine zentrale Steuerung variieren zu können, die es erlaubt, die Strömungsgeschwindigkeit und / oder die Verweilzeit des zu verdampfenden Wasser im Verdampfer-Raum schnell und verzögerungsfrei zuverlässig regeln zu können.According to the invention, the structural erection device of the evaporator modules 4th provided with a motor-driven actuator (e.g. spindle) in order to be able to vary the angle of inclination of the module or modules via a central controller, which allows the flow rate and / or the residence time of the water to be evaporated in the evaporator chamber to be adjusted quickly and without delay to be able to regulate reliably.

Die Aufstellvorrichtung wird erfindungsgemäß in Form eines Metall-Ständerwerkes aus handelsüblichen Materialien so ausgeführt, dass der sichere Anlagenbetrieb bei den statisch zu erwartenden Lasten und der dynamischen Belastung im Volllast- und Dauerbetrieb stets gewährleistet bleibt und eine Verankerung am Boden mittels Verschraubung an Fundament-Platten so vorgenommen wird, dass evtl. im Aufstellungsgebiet theoretisch aufkommende Windlasten und Erschütterungen durch lokal maximal auftretende Erdbeben den Betrieb nicht beeinträchtigen und keine Gefahr durch lokale Ablösungen anzunehmen ist.The erection device is designed according to the invention in the form of a metal stud frame made of commercially available materials so that the safe system operation is always guaranteed with the static loads to be expected and the dynamic load in full load and continuous operation and anchoring on the ground by means of screwing to foundation plates it is ensured that any theoretically occurring wind loads and vibrations in the installation area due to maximum local earthquakes do not affect the operation and no risk from local detachments is to be assumed.

Die erfindungsgemäße konstruktive Aufstellvorrichtung mit integrierter Verstellbarkeit des Neigungswinkels der Verdampfer-Module 4 erlaubt eine einfache, automatisch steuerbare und reproduzierbare Einstellung und Regelung der Verweilzeit und der Strömungsgeschwindigkeit des zu verdampfenden Wassers über der Absorber-Oberfläche, wodurch die sich die Prozessparameter des Verdampfungsvorgangs zusammen mit der Vakuumpumpen-seitigen Regulierung des Vakuums zuverlässig einstellen lassen. Damit kann der gewünschte Verdampfer-Wirkungsgrad auch bei Auftreten naturbedingter Schwankungen der Strahlungsintensität der einfallenden Sonnenstrahlung, der Wasser-Eingangstemperatur, des evtl. variierendem Salzgehaltes und -zusammensetzung sowie bei Schwankungen der Außenluft-Temperatur und -feuchte zuverlässig erreicht werden.The constructive installation device according to the invention with integrated adjustability of the angle of inclination of the evaporator modules 4th allows a simple, automatically controllable and reproducible setting and regulation of the dwell time and the flow rate of the water to be evaporated over the absorber surface, whereby the process parameters of the evaporation process can be reliably set together with the vacuum pump-side regulation of the vacuum. This means that the desired evaporator efficiency can be reliably achieved even if there are natural fluctuations in the radiation intensity of the incident solar radiation, the water inlet temperature, the possibly varying salt content and composition as well as fluctuations in the outside air temperature and humidity.

Erfindungsgemäß wird die durchströmte Verdampfer-Länge so ausgelegt, dass eine Gesamt-Verdampfungsrate von 65 - 85 % erreicht wird, wobei die Verweilzeit des zu verdampfenden Wasser im Verdampfer-Raum je nach Umgebungsbedingungen (vgl. [007]) zwischen 0,5 - 3,5 Minuten bzw. die Strömungsgeschwindigkeit des zu verdampfenden Wassers im Verdampfer-Raum zwischen 1 - 2,5 m/min eingestellt wird.According to the invention, the evaporator length through which the air flows is designed so that a total evaporation rate of 65-85% is achieved, the residence time of the water to be evaporated in the evaporator chamber being between 0.5-3 , 5 minutes or the flow rate of the water to be evaporated in the evaporator room is set between 1 - 2.5 m / min.

Erfindungsgemäß wird der Verdampfer 4 mit einer für die einfallende Sonnenstrahlung hochtransparenten Abdeckung aus eingerahmten Glasplatten versehen. Dabei wird erfindungsgemäß ein kommerziell verfügbares hochtransparentes, entspiegeltes und kratzfestes Spezialglas verwendet in Anlehnung an die in modernen Vakuumröhren Solar-Kollektoren verwendeten Gläsern. Die Glasabdeckung erfolgt durch eine vakuumdichte Einfassung des Deckglases aus kommerziell erhältlichem nicht-rostenden gefertigten Stahlblech-Rahmen-konstruktion unter Verwendung von kommerziell erhältlichem witterungs- und UV-Licht stabilem Dichtungsmaterial.According to the invention, the evaporator 4th provided with a cover made of framed glass plates that is highly transparent to the incident solar radiation. According to the invention, a commercially available, highly transparent, anti-reflective and scratch-resistant special glass is used based on the glasses used in modern vacuum tube solar collectors. The glass is covered by a vacuum-tight enclosure of the cover glass made of commercially available stainless steel frame construction using commercially available weatherproof and UV-light-stable sealing material.

Erfindungsgemäß werden rechteckige Wärmetauscher-Platten als Absorber verwendet, die sich durch Absorption der einfallenden Sonnenstrahlung möglich schnell und hoch erhitzen und die indirektem Kontakt von dem zu verdampfenden Wasser überströmt werden.According to the invention, rectangular heat exchanger plates are used as absorbers, which heat up as quickly and to a high degree as possible through absorption of the incident solar radiation and over which the water to be evaporated flows through indirect contact.

Erfindungsgemäß werden mit Titan-Nitrid bzw. Titan-Nitrid-Oxid, oder evtl. auch mit anderen oder Übergangsmetall-Nitride oder -oxide beschichtete Platten als Absorber für die Sonnenstrahlung und gleichzeitiger Wärmetauscher zur Erwärmung des überströmenden Wasser eingesetzt.According to the invention, plates coated with titanium nitride or titanium nitride oxide, or possibly also with other or transition metal nitrides or oxides, are used as absorbers for solar radiation and, at the same time, heat exchangers for heating the overflowing water.

Insbesondere Titan-Nitrid und Titan-Nitrid-Oxid Beschichtungen sind technisch gut untersucht und entwickelt und zeichnen sich durch eine hohe Absorptions-Kapazität als auch durch eine hohe mechanische und chemische Stabilität wie auch hohe Korrosionsbeständigkeit aus, was für den Einsatz bei der Meerwasser-Verdampfung sehr bedeutsam ist. Zudem sind Titan-Nitride und -oxide chemisch unbedenklich bezüglich einer möglichen Kontaminierung des zu verdampfenden Wasser und gelten als lebensmittelecht und sind zudem als Beschichtung inzwischen kommerziell einfach und kostengünstig herzustellen (vgl. TINOX).Titanium-nitride and titanium-nitride-oxide coatings in particular have been technically well investigated and developed and are characterized by a high absorption capacity as well as high mechanical and chemical stability as well as high corrosion resistance, which is ideal for use in seawater evaporation is very significant. In addition, titanium nitrides and oxides are chemically harmless with regard to possible contamination of the water to be evaporated and are considered food-safe and are now commercially easy and inexpensive to manufacture as a coating (see TINOX).

Erfindungsgemäß erfolgt die Beschichtung der Wärmetauscher-Platten mit dem AbsorberMaterial derartig, dass eine definierte Oberflächen-Rauigkeit und -struktur der Absorber-Oberfläche entsteht. Dadurch wird eine Erhöhung der Austauschoberfläche sowohl bzgl. der Absorption der einfallenden Sonnenstrahlung und gleichzeitig bzgl. des Wärmeübergangs auf das zu verdampfende Wasser erzielt. Gleichzeitig wird durch die definiert erhöhte Rauigkeit der Absorber-Oberflächenstruktur einer Erhöhung des mikroskopischen Turbulenzgrades des Wasserfilms erzielt, der zu einer signifikanten Erhöhung der Durchmischung und damit zu einem beschleunigtem Wärmeübergang innerhalb des zu verdampfenden Wasser führt. Die Rauigkeit der Absorber-Oberfläche (Ra bzw. Rz) wird erfindungsgemäß auf Werte von > 10 µm definiert.According to the invention, the coating of the heat exchanger plates with the absorber material takes place in such a way that a defined surface roughness and structure of the absorber surface is created. This increases the exchange surface both with regard to the absorption of the incident solar radiation and at the same time with regard to the heat transfer to the water to be evaporated. At the same time, the defined increased roughness of the absorber surface structure increases the microscopic degree of turbulence of the water film, which leads to a significant increase in mixing and thus to accelerated heat transfer within the water to be evaporated. The roughness of the absorber surface (R a or R z ) is defined according to the invention to values of> 10 μm.

Erfindungsgemäß werden die Wärmetauscher-Platten passgenau dimensioniert, um ohne Zwischenraumbildung auf die Bodenplatte des Verdampfer-Moduls positioniert werden zu können und ohne Verwendung und Einsatz von Dichtmitteln oder Dichtmaterialien den kontinuierlichen Durchfluss des zu verdampfenden Wasser durch den Verdampfer-Raum ohne Ausbildung von Toträumen und / oder den Wasserfilm beeinträchtigenden störenden Turbulenzen zu erlauben.According to the invention, the heat exchanger plates are precisely dimensioned in order to be able to be positioned on the base plate of the evaporator module without forming a gap and to ensure the continuous flow of the water to be evaporated through the evaporator space without the formation of dead spaces and / or or to allow disruptive turbulence that adversely affects the water film.

Je nach Auslegung der Gesamtanlage und der einzelnen Verdampfer-Module sind die Wärmetauscher-Platten so zu dimensionieren, dass eine Breite und Länge von jeweils 2 m nicht überschritten wird. Dadurch wird gewährleistet, dass die Wärmetauscher-Platten durch das Bedien- bzw. Hilfspersonal händisch ohne motorisierte oder hydraulische Hilfsvorrichtungen jeweils einzeln aus dem Verdampfer-Modul zwecks Reinigungs- und Wartungsarbeiten schnell und unkompliziert entnommen und wieder eingesetzt werden können. Dazu wird an jede Wärmetauscher-Platte jeweils ein in Metall auszuführender Haken an der Oberseite angebracht, um mittels eines einfachen Werkzeuges (z.B. Zange) aus der Position im Verdampfer-Modul entnommen und wieder eingesetzt werden zu können.Depending on the design of the overall system and the individual evaporator modules, the heat exchanger plates must be dimensioned so that a width and length of 2 m each is not exceeded. This ensures that the heat exchanger plates can be removed and reinserted quickly and easily by the operating or auxiliary personnel without motorized or hydraulic auxiliary devices for the purpose of cleaning and maintenance work. For this purpose, a metal hook is attached to the top of each heat exchanger plate so that it can be removed from the position in the evaporator module and reinserted using a simple tool (e.g. pliers).

Erfindungsgemäß erfolgt die vakuumdichte Abdeckung des Verdampfer-Moduls 4 durch in einen Metallrahmen befestigtes Spezialglas, der mittels einer Schnell-Spannvorrichtung mit dem Rahmen des Verdampfer-Moduls verbunden ist und ein wiederholbares schnelles und unkompliziertes Öffnen und vakuumdichtes Wieder-Verschließen ermöglicht.According to the invention, the vacuum-tight covering of the evaporator module takes place 4th through special glass fastened in a metal frame, which by means of a quick-clamping device is connected to the frame of the evaporator module and enables repeatable, quick and uncomplicated opening and vacuum-tight reclosing.

Dadurch ist eine einfache manuelle mechanische Reinigung der Wärmetauscher-Platten und der darauf befindlichen Absorber-Oberfläche sowie des Verdampfer-Innenraums möglich, die eine sehr effiziente und kostengünstige permanente Vorbeugung gegen Fouling- und Scaling-Effekte darstellt und gleichzeitig eine stetige Kontrolle der vollen Funktionsfähigkeit jedes einzelnen Moduls erlaubt. Die Abschaltung eines einzelnen Moduls für den ca. 10-minütigen Reinigungs- und Kontrollprozess kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahrens durch eine automatisierte Ventilsteuerung modulweise erfolgen, ohne den Gesamtprozess zu beeinträchtigen oder zu unterbrechen zu müssen.This enables simple manual mechanical cleaning of the heat exchanger plates and the absorber surface on them as well as the interior of the evaporator, which is a very efficient and cost-effective permanent prevention of fouling and scaling effects and at the same time a constant control of the full functionality of each single module. With the method according to the invention, an individual module can be switched off for the approx. 10-minute cleaning and control process by means of an automated valve control, without impairing or having to interrupt the overall process.

Erfindungsgemäß wird der erzeugte Wasserdampf vorzugsweise in einem Rohrbündel-Kondensator 6 kondensiert und anschließend einer wasser-angetriebenen Süßwasser Förderpumpe 7 zugeführt zwecks Weiterleitung in eine Süß- bzw. Nutzwasser-Speicher Vorrichtung. Der Rohrbündel-Wärmetauscher sowie die enthaltenen Rohranschlüsse wird vorzugsweise aus rostfreiem Edelstahl oder auch teilweise aus anderen metallischen nichtrostenden Legierungen wie z.B. Messing gefertigt.According to the invention, the water vapor generated is preferably in a tube bundle condenser 6th condensed and then a water-powered fresh water feed pump 7th supplied for the purpose of forwarding to a fresh or industrial water storage device. The tube bundle heat exchanger and the tube connections it contains are preferably made of rust-free high-grade steel or also partly of other metallic, rust-proof alloys such as brass.

Erfindungsgemäß wird der Rohrbündel-Kondensator 6 jeweils für die Kondensation des aus 1 Verdampfer-Modul stammenden Wasserdampf ausgelegt und konstruktiv an derselben Aufstellvorrichtung vorzugsweise modul-unterseitig montiert.According to the invention, the tube bundle condenser 6th each designed for the condensation of the water vapor coming from 1 evaporator module and structurally mounted on the same installation device, preferably on the underside of the module.

Erfindungsgemäß wird als Kühlmedium für die Kondensation des erzeugten Wasserdampfs Rohrbündel-Kondensator 6 das zu verdampfende Wasser zwecks Vorwärmung desselben genutzt.According to the invention, a tube bundle condenser is used as the cooling medium for the condensation of the generated water vapor 6th the water to be evaporated is used for the purpose of preheating the same.

Die Stoffstromführung innerhalb des Rohrbündel-Kondensator 6 erfolgt vorzugsweise im Gegenstromprinzip.The material flow control within the tube bundle condenser 6th preferably takes place on the countercurrent principle.

Erfindungsgemäß werden alle vorgesehenen Vakuumpumpen 5 und Förderpumpen für produziertes Frischwasser 7 bzw. das Verdampfer-Konzentrat oder Sole 8 als wasser-angetriebenen Pumpen konzipiert und eingesetzt. Dazu wird der Elektromotor der Pumpen durch ein in einem dicht abschließenden Gehäuse angebrachtes Laufschaufel bzw. Propellerrad ersetzt, dessen Welle direkt mit der Pumpwelle verbunden ist.According to the invention, all provided vacuum pumps 5 and feed pumps for fresh water produced 7th or the evaporator concentrate or brine 8th designed and used as water-driven pumps. For this purpose, the electric motor of the pumps is replaced by a rotor blade or propeller wheel which is mounted in a tightly sealed housing and whose shaft is directly connected to the pump shaft.

Das Prinzip dieses mechanischen Direktantriebes ist bereits vor mehr als 2000 Jahren erstmals angewendet worden und findet heute in Wasser- und Pumpspeicherkraftwerken zum Antrieb von Stromgeneratoren weltweit erfolgreich Verwendung. Erfindungsgemäß soll die Konstruktion des direkten Wasser-Antriebes der Pumpen sowie die dazugehörige Dimensionierung und Auslegung der Verrohrung auf dem Stand der Technik aus dem Bereich der Wasser- und Pumpspeicher-kraftwerken basieren.The principle of this mechanical direct drive was used for the first time more than 2000 years ago and is now successfully used worldwide in hydropower and pumped storage power plants to drive electricity generators. According to the invention, the construction of the direct water drive of the pumps and the associated dimensioning and layout of the piping should be based on the state of the art from the field of water and pumped storage power plants.

Erfindungsgemäß wird die für den Wasser-Antrieb notwendige Energie aus der potenziellen Energie von in einem Höhenspeicher 2 gespeichertem Wasser genutzt. Die grundlegende Technik bzgl. der Konstruktion und des Betriebes eines solchen Höhenspeichers basiert erfindungsgemäß auf dem Stand der Technik von Wasser- und Pumpspeicherkraftwerken. Vorzugsweise wird zur Errichtung des Höhenspeichers 2 die naturgegebene Topografie am Aufstellungsort genutzt, indem natürlich vorhandene geologische Becken-Formationen entsprechend mit einer geeigneten Staumauer und sofern notwendig, mit einer bodenseitigen Auskleidung zwecks Abdichtung gegen Versickerung des zu speichernden Wasser ausgekleidet wird.According to the invention, the energy required for the water drive is obtained from the potential energy in an altitude storage system 2 used stored water. According to the invention, the basic technology with regard to the construction and operation of such a reservoir is based on the state of the art of water and pumped storage power plants. Preferably used to build the altitude storage 2 The natural topography at the installation site is used by lining the naturally existing geological basin formations with a suitable dam and, if necessary, with a bottom lining to seal against seepage of the water to be stored.

Die Auslegung des Höhenspeichers erfolgt erfindungsgemäß der derart, dass ausreichend Speicher-Kapazität bereit gestellt wird, um den Gesamt-Anlagenbetrieb für mindestens 10 Tage aufrecht halten zu können für den Fall von eventuellem Ausbleiben ausreichenden Windes zum Antrieb der Windpumpe(n) 1.According to the invention, the altitude storage system is designed in such a way that sufficient storage capacity is made available in order to be able to maintain the overall system operation for at least 10 days in the event of a possible lack of sufficient wind to drive the wind pump (s) 1.

Erfindungsgemäß werden zur Förderung des Meerwasser als Antriebsmedium in den Höhen-Speicher Windkraft-angetriebene Windpumpen verwendet. Diese Technologie ist bereits seit über 150 Jahren im Bereich der Entwässerung von Agrar- und Bauland als auch zur Förderung von Grundwasser erfolgreich im Einsatz und hat sich durch ein hohes Maß an Wirtschaftlichkeit und Robustheit ausgezeichnet.According to the invention, wind pumps driven by wind power are used as the drive medium in the altitude storage system for conveying the sea water. This technology has been used successfully for more than 150 years in the area of drainage of agricultural and building land as well as for pumping groundwater and has distinguished itself through a high degree of economic efficiency and robustness.

Erfindungsgemäß soll die Konstruktion der Windkraft-angetrieben Förderpumpe (Windpumpe 1) sowie die dazugehörige Dimensionierung und Auslegung der Verrohrung auf dem Stand der Technik aus dem Bereich der Wasserkraft- und Pumpspeicher-Kraftwerktechnik basieren.According to the invention, the construction of the wind power-driven feed pump (wind pump 1 ) as well as the associated dimensioning and layout of the piping are based on the state of the art from the field of hydropower and pumped storage power plant technology.

Erfindungsgemäß wird die Windpumpe 1 zur Förderung des Wassers in den Höhen-Speicher für einen 24-stündigen Dauerbetrieb ausgelegt und derart dimensioniert, dass der Volllastbetrieb der Gesamtanlage im Sinne einer permanent ausreichend vorhandenen Triebwassermenge im Höhen-Speicher stets gewährleistet ist.According to the invention, the wind pump 1 Designed to pump the water into the high-altitude reservoir for 24-hour continuous operation and dimensioned in such a way that full-load operation of the entire system is always guaranteed in terms of a permanently sufficient amount of head water in the high-altitude reservoir.

Eine automatische Abschaltung ist nur für den Schadensfall (Not-Aus) oder aber für den Fall von zu hoher anliegender statischer Belastung der Rotoren durch extrem hohe Windstärken vorgesehen analog zum modernen Anlagenbetrieb einer Windkraftanlage zur Stromproduktion.An automatic shutdown is only provided in the event of damage (emergency stop) or in the event of excessive static load on the rotors due to extremely high wind forces, analogous to the modern operation of a wind turbine for electricity production.

Erfindungsgemäß wird zur Vorreinigung und Partikel-Abscheidung des Wassers eine Sandfiltrations-Anlage 3 eingesetzt, die vorzugsweise kontinuierlich betrieben wird und mit einer automatischen Rückspülvorrichtung ausgestattet ist. Dazu wird erfindungsgemäß eine kommerziell verfügbare moderne in Beton gefertigte Anlagentechnik verwendet, die dem Höhenspeicher unmittelbar nachgeschaltet ist und derart anzuordnen ist, dass der Zufluss aus dem Höhen-Speicher mittels Gravitationskraft passiv erfolgen kann.According to the invention, a sand filtration system is used for pre-cleaning and particle separation of the water 3rd used, which is preferably operated continuously and is equipped with an automatic backwash device. For this purpose, according to the invention, a commercially available modern plant technology manufactured in concrete is used, which is connected directly downstream of the altitude reservoir and is to be arranged in such a way that the inflow from the altitude reservoir can take place passively using gravitational force.

Erfindungsgemäß werden die Vakuum- und Förderpumpen antriebsseitig mit der von dem Höhenspeicher 2 und der nachfolgenden Sandfiltration 3 vorgereinigtem Wasser kommenden Triebleitung verbunden, und das aus dem Höhenspeicher stammende Wasser treibt aufgrund des Staudruckes das jeweilige Laufschaufel bzw. Propellerrad des Wasser-Antriebes der Pumpen an.According to the invention, the vacuum and feed pumps are on the drive side with that of the height reservoir 2 and the subsequent sand filtration 3rd connected to pre-cleaned water coming drive line, and the water coming from the reservoir drives the respective blade or propeller wheel of the water drive of the pumps due to the back pressure.

Die Leistungs-Steuerung der einzelnen wasser-angetriebenen Pumpen erfolgt erfindungsgemäß durch eine an jedem Antriebs-Wassereinlass angebrachte Drosselvorrichtung zur spezifischen Regulierung des anliegenden Wasserdrucks für jede Pumpe, dessen Regelung in der zentralen Software-gestützten Anlagen-Steuerung erfolgt.The power control of the individual water-driven pumps is carried out according to the invention by a throttle device attached to each drive water inlet for the specific regulation of the water pressure applied for each pump, which is regulated in the central software-supported system control.

Erfindungsgemäß wird das aus dem Wasser-Antrieb austretende Wasser in einer vorzugsweise abschüssig zu errichtenden Triebwasser-Ablaufleitung in Rohrleitungen größeren Durchmessers abgeführt und entweder erneut der Meerwasser-Windpumpe 1 zugeführt oder über eine Einleitungsvorrichtung zurück in das angrenzende Meer geleitet.According to the invention, the water emerging from the water drive is discharged in a headwater drainage line, which is preferably to be built sloping, in pipes of larger diameter and either again to the seawater wind pump 1 fed or fed back into the adjacent sea via a discharge device.

Erfindungsgemäß wird im Falle einer Auslegung als Meerwasser-Entsalzungsanlage das Verdampfer-Konzentrat bzw. die erzeugte Sole ohne weitere Vorbehandlung zwecks der weiteren Aufkonzentrierung und Entwässerung direkt in Verdunstungsbecken geleitet, wie sie aus dem Bereich der Speise-Salzgewinnung in Salinen-Betrieben seit langem bekannt sind. Die Nutzung des durch diese anschließende Verdunstung des Restwassergehaltes gewonnenen Salzes als Speisesalz ist grundsätzlich möglich, da das erfindungsgemäße Verfahren auf den Einsatz jeglicher chemischer Zusatzstoffe verzichtet und ausschließlich Substanzen im Salz vorzufinden sind, die aus dem Meerwasser stammen.According to the invention, in the case of a seawater desalination system, the evaporator concentrate or the brine produced is passed directly into evaporation basins without further pretreatment for the purpose of further concentration and dehydration, as has long been known from the field of edible salt production in salt works . The use of the salt obtained by this subsequent evaporation of the residual water content as table salt is basically possible, since the method according to the invention dispenses with the use of any chemical additives and only substances are found in the salt that come from seawater.

Für eine weiterführende detaillierte technische Ausführung eines optimierten und spezifisch für die jeweilige Aufgabenstellung auszulegenden Wasser-Antriebes der Wind-, Vakuum- und Förderpumpen sowie zur Ausführung der Absorber-Oberflächenstrukturierung und Absorber-Oberflächen-Materialauswahl behält sich der Anmelder und Erfinder die Beschreibung im Rahmen einer gesonderten Patentanmeldung vor.For a further detailed technical implementation of an optimized and specifically designed water drive of the wind, vacuum and feed pumps as well as for the implementation of the absorber surface structuring and absorber surface material selection, the applicant and inventor reserves the description in the context of a separate patent application.

Claims (15)

Modular skalierbares Solar Vakuum-Verdampfungsverfahren zur Wasserreinigung und - aufbereitung und Herstellung von Trink- und Brauchwasser aus Meerwasser und salzhaltigem Brackwasser, dadurch gekennzeichnet, dass die benötigten Energie für den Anlagenbetrieb ausschließlich aus regenerativen und natürlich vorkommenden Energiequellen bezogen wird.Modular, scalable solar vacuum evaporation process for water purification and treatment and production of drinking and service water from sea water and salty brackish water, characterized in that the energy required for the system operation is obtained exclusively from regenerative and naturally occurring energy sources. Solar Vakuum-Verdampfungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdampfungseinheit 4 als modularer kontinuierlich betriebener Reaktor ausgelegt und gestaltet ist.Solar vacuum evaporation process according to Claim 1 , characterized in that the evaporation unit 4 is designed and designed as a modular, continuously operated reactor. Solar Vakuum-Verdampfungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die benötigte Gesamt-Verdampfungswärme (Phasenübergang + Phasengrenzflächen-Durchtritts-energie, etc.) durch Absorption von natürlicher Sonnenstrahlung erfolgt und / oder durch Nutzung und / oder zusätzliche Nutzung von natürlich vorkommenden Wärmequellen wie z.B. Erwärme oder aus anderen Quellen eine technisch im Verfahren umgesetzte Vor- und/ oder Erwärmung des Verdampfungsgutes erfolgen kann.Solar vacuum evaporation process according to Claim 1 , characterized in that the total heat of evaporation required (phase transition + phase boundary energy, etc.) occurs through the absorption of natural solar radiation and / or through the use and / or additional use of naturally occurring heat sources such as heat or from other sources technically implemented in the process pre-heating and / or heating of the evaporation material can take place. Solar Vakuum-Verdampfungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die lokal am jeweiligen Ort im Verdampfer-Raum spezifischen Verdampfungs-Temperatur durch Erzeugung eines definierten und permanenten Unterdrucks über der Oberfläche des Verdampfungsgutes gegenüber der jeweiligen spezifischen Verdampfungstemperatur des Verdampfungsgutes bei Normalbedingungen (20 °C; 1013 mbar) herabgesetzt wird.Solar vacuum evaporation process according to Claim 1 , characterized in that the local specific evaporation temperature at the respective location in the evaporator room is reduced by generating a defined and permanent negative pressure over the surface of the evaporation material compared to the respective specific evaporation temperature of the evaporation material under normal conditions (20 ° C; 1013 mbar). Solar Vakuum-Verdampfungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verdampfungsgut durch einen direkten Kontakt mit der Oberfläche von im Verdampfer-Raum boden-seitig angebrachten Absorber-Platten für die einfallende Sonnen-strahlung erwärmt wird.Solar vacuum evaporation method according to one of the preceding claims, characterized in that the evaporation material is heated for the incident solar radiation by direct contact with the surface of absorber plates attached to the bottom of the evaporator room. Solar Vakuum-Verdampfungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Absorber-Oberfläche eine definierte und technisch gestaltete Geometrie und Rauigkeit mit einer mittleren Rauigkeit von Ra bzw. Rz > 10 µm aufweisen kann.Solar vacuum evaporation method according to one of the preceding claims, characterized in that the absorber surface can have a defined and technically designed geometry and roughness with an average roughness of R a or R z > 10 µm. Solar Vakuum-Verdampfungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der kontinuierliche Verdampfungs-Prozess des Verdampfungsgutes unterhalb der Siedetemperatur erfolgen kann, die für den jeweils eingestellten Unterdruck über der Oberfläche des Verdampfungsgutes gilt.Solar vacuum evaporation method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the continuous evaporation process of the material to be evaporated can take place below the boiling temperature, which applies to the respective set negative pressure above the surface of the material to be evaporated. Solar Vakuum-Verdampfungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdampfungs-Einheit 4 kontinuierlich von dem Verdampfungsgut in Form eines kontinuierlichen Films (Dünnschicht) von kleiner 5 mm Filmdicke makroskopisch laminar durchströmt wird.Solar vacuum evaporation method according to one of the preceding claims, characterized in that the evaporation unit 4 is continuously flown through by the evaporation material in the form of a continuous film (thin layer) of less than 5 mm film thickness, macroscopically laminar. Solar Vakuum-Verdampfungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegung des Verdampfungsgutes durch den Verdampfer passiv erfolgt aufgrund des Wirkens der Gravitationskraft der Erde hervorgerufen durch eine definiert geneigte horizontale Aufstellung und Positionierung der Verdampfer-Oberfläche.Solar vacuum evaporation method according to one of the preceding claims, characterized in that the movement of the material to be evaporated through the evaporator takes place passively due to the action of the gravitational force of the earth caused by a defined inclined horizontal installation and positioning of the evaporator surface. Solar Vakuum-Verdampfungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verweilzeit des Verdampfungutes im Verdampfer-Raum und / oder die lokale Strömungsgeschwindigkeit des Verdampfungsgutes an der Absorber-Oberfläche mittels an der Aufstellungsvorrichtung der Verdampfer-Einheit angebrachten motorangetriebener definierter Einstellung des Neigungswinkels des Verdampfers eingestellt werden kann.Solar vacuum evaporation method according to one of the preceding claims, characterized in that the residence time of the evaporation material in the evaporator space and / or the local flow rate of the evaporation material on the absorber surface by means of a motor-driven, defined setting of the angle of inclination attached to the installation device of the evaporator unit Evaporator can be adjusted. Solar Vakuum-Verdampfungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdampfer derart gestaltet und im Gesamtanlagen-Verbund verschaltet ist, dass eine separate Abschaltung einzelner Verdampfer-Einheiten ohne Unterbrechung und Beeinträchtigung der übrigen Verdampfer-Einheiten möglich ist, um eine schnelle und einfache Entnahme und Wiedereinbau der Absorber-Platten für Reinigungs- und Wartungsarbeiten zu ermöglichen.Solar vacuum evaporation method according to one of the preceding claims, characterized in that the evaporator is designed and connected in the overall system network that a separate shutdown of individual evaporator units is possible without interruption and impairment of the other evaporator units in order to achieve fast and allow easy removal and reinstallation of the absorber panels for cleaning and maintenance work. Solar Vakuum-Verdampfungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung des Unterdrucks im Verdampfer-Raum direkt Wasserkraft-angetriebene Vakuumpumpen verwendet werden können.Solar vacuum evaporation method according to one of the preceding claims, characterized in that vacuum pumps driven directly by water power can be used to generate the negative pressure in the evaporator space. Solar Vakuum-Verdampfungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Förderung der einzelnen Prozess-Ströme inkl. des Verdampfungsgutes, des Triebmittels (Wasser) sowie der Verdampfungsprodukte und - konzentrate direkt Wasserkraft-angetriebene Förderpumpen verwendet werden können.Solar vacuum evaporation process according to one of the preceding claims, characterized in that direct water-powered feed pumps can be used to convey the individual process flows including the evaporation material, the propellant (water) and the evaporation products and concentrates. Solar Vakuum-Verdampfungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die gemäß Anspruch 12 und 13 benötigte Wasserkraft in Form von potenzieller in Wasser gespeicherter Energie, das analog zu Pumpspeicher-Kraftwerken mechanisch in ein Höhen-Speicher 2 gepumpt und dort bis zur Verwendung gespeichert wird, zur Nutzung gebracht wird, in dem dieses höhen-gespeicherte Wasser durch sog. Triebleitungen dem Wasser-Antrieb der jeweiligen Verbraucher / Pumpen zugeführt wird und dort die gespeicherte potenzielle Energie in Form von Wasserdruck überträgt.Solar vacuum evaporation method according to one of the preceding claims, characterized in that the according to Claim 12 and 13th Required hydropower in the form of potential energy stored in water, which, analogous to pumped storage power plants, is mechanically pumped into an altitude storage facility 2 and stored there until it is used, in which this altitude-stored water is used through so-called drive lines Water drive is supplied to the respective consumer / pump and there transfers the stored potential energy in the form of water pressure. Solar Vakuum-Verdampfungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die für die Förderung des Antriebmittels Wasser in den Höhen-Speicher 2 benötigte Primär-Energie mittels direkt Windkraft-angetriebene oder auch durch natürlich vorkommende mechanische Gezeitenkräfte- oder durch Meereswellen-angetriebener Pumpen erfolgt.Solar vacuum evaporation method according to one of the preceding claims, characterized in that the primary energy required for conveying the drive means water into the altitude storage tank 2 by means of pumps driven directly by wind power or also by naturally occurring mechanical tidal forces or by sea waves-driven pumps he follows.
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