DE10255320B4

DE10255320B4 - Verfahren zum Betreiben einer Brüdenverdichter-Windenergieanlage

Info

Publication number: DE10255320B4
Application number: DE10255320A
Authority: DE
Inventors: Sönke Siegfriedsen; Tomas Witte
Original assignee: AERODYN ENERGIESYSTEME GmbH
Current assignee: AERODYN ENERGIESYSTEME GmbH
Priority date: 2001-05-30
Filing date: 2002-11-27
Publication date: 2004-09-09
Anticipated expiration: 2022-11-28
Also published as: DE10255320A1

Abstract

Verfahren zum Betreiben einer zur Wasseraufbereitung dienenden Brüdenverdichter-Windenergieanlage nach Patent 101 26 222 dadurch gekennzeichnet, das dem aufzubereitenden Wasser Wärme zugeführt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Brüdenverdichter-Windenergieanlage, wie sie aus der DE 101 26 222 C2 bekannt ist.
In den nächsten Jahren und Jahrzehnten wird der Trinkwasserbedarf in vielen Regionen der Welt weiter stark ansteigen. Da dieses notwendige Wasser nicht vollständig aus natürlichen Quellen gedeckt werden kann, wird der Meerwasserentsalzung in der Zukunft eine stark ansteigende Bedeutung zukommen. Zur Schonung der fossilen Energieressourcen wird auch der Einsatz von regenerativen Energiequellen verstärkt Einzug in die Erzeugung von Trinkwasser halten. Da Wassermangel vornämlich in Ländern mit höherer Sonneneinstrahlung eintreten wird, ist eine Kombination einer Brüdenverdichter-Windenergieanlage mit der Solarenergienutzung sinnvoll.

Bei der Anlage, wie in der DE 101 26 222 C2 beschrieben, stellt die Energiequelle Wind den Antrieb für den thermischen Prozess zur Trennung von Wasser und Salz dar. Aufgrund des fluktuierenden Auftretens des Windes läuft dieser Prozess phasenweise nicht in einem optimalen Betriebspunkt. Ursachen für diese Abweichungen sind:

– Beim Anfahren eines Prozesses muss die Anlage erst auf Prozesstemperatur gefahren werden, ehe die eingebrachte mechanische Energie optimal zur Trennung eingesetzt werden kann. Je kälter die Anlagentemperatur ist, im Extremfall ein kompletter Kaltstart mit Umgebungstemperatur, umso länger benötigt der Anfahrprozess.
– Windgeschwindigkeiten unterhalb der nutzbaren Grenze führen auch bei kurzzeitigem Auftreten zum Abkühlen des Salzwassers und der Bauteile der Entsalzungsanlage mit den vorab geschilderten Nachteilen.
– Auch kurzfristige Leistungssteigerungen der Windenergieanlage durch einen Anstieg der Windgeschwindigkeit können aufgrund der Trägheit des thermischen Prozesses nicht augenblicklich in eine vermehrte Produktion von Frischwasser umgewandelt werden, da die für die höhere eingebrachte Leistung (Drehzahl des Verdichters) nötige Dampfdichte nicht gegeben ist. Die Anlage muss in diesem Fall abgeregelt werden, um Überdrehzahlen zu vermeiden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Betrieb der in der DE 101 26 222 C2 beschriebenen Anlage zu verbessern.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst, die Unteransprüche geben vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung an.

In Stillstands- und Teillastzeiten kann durch eine solar oder wie auch immer geartete Einbringung von Wärme die Bauteile der Verdampferanlage und das im Prozess verweilende und für den Prozess bereitgestellte Wasser auf einem möglichst hohen Temperaturniveau gehalten werden. Das Temperaturniveau sollte dabei möglichst die Prozesstemperatur sein, um bei einem erneuten Anlauf der Windenergieanlage den Anfahrprozess der Entsalzungsanlage zu verkürzen oder gar ganz entfallen zu lassen. Neben der Einbringung thermischer Energie kann es durchaus sinnvoll sein, elektrische Energie zum Antrieb von Pumpen der Anlage zuzuführen, um damit über das temperierte Wasser auch die Anlagenkomponenten zu erwärmen. Dabei können auch gesonderte Heizrohre zur gleichmäßigen Verteilung der thermischen Energie vorgesehen werden. Der Antrieb der Pumpen erfolgt dabei über die WEA im Teillastbetrieb oder über zusätzliche Photovoltaik-Module, die für den Antrieb der Pumpen elektrische Energie bereitstellen.

Während des Betriebes kann bei kurzfristigen Steigerungen der Windgeschwindigkeiten zusätzlich thermische Energie dem Prozess zugeführt werden, damit die durch die Erhöhung der Temperatur des zugeführten Salzwassers bedingt größere Dampfdichte des Brüden eine schnellere Umsetzung der größeren eingebrachten mechanischen Energie ermöglicht. Wie beim Anfahren müsste der Prozess ohne Einbringung zusätzlicher thermischer Energie aufgrund seiner Trägheit erst durch die Einbringung mechanischer Energie über den Verdichter auf den neuen Betriebspunkt mit einem thermischen Gleichgewicht und größerer Wasserproduktion gebracht werden. Diese Zeit wird durch die eingebrachte thermische Energie verkürzt und die Wasserproduktion effektiver and das diskontinuierliche Auftreten der Windenergie angepasst.

Durch eine Vorerwärmung des in den Prozess einfließenden Wassers durch die Nutzung der Sonnenenergie mit Hilfe von Kollektoren kann die Ausbeute an Trinkwasser aus der Brüdenverdichter-Windenergieanlage zusätzlich deutlich gesteigert werden. Diese Kombination bietet sich vor allem in sonnenreichen Gebieten dieser Erde an.

Die Erfindung wird anhand beiliegender Zeichnung erläutert, in der ein Ausführungsbeispiel einer derartigen Anlage wiedergegeben ist.
Die einen – nicht dargestellten – Brüdenverdichter ausnehmende Windenergieanlage 10 ist über ein Vor- und Rücklaufsystem 12 mit Solarkollektoren 14 versehen, die das aufzubereitende Wasser in dem Brüdenverdichter und/oder die Komponenten des Brüdenverdichters auf die optimale Betriebstemperatur bringen bzw. auf der optimalen Betriebstemperatur halten.

Claims

Verfahren zum Betreiben einer zur Wasseraufbereitung dienenden Brüdenverdichter-Windenergieanlage nach Patent 101 26 222 dadurch gekennzeichnet, das dem aufzubereitenden Wasser Wärme zugeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, das die zugeführte Wärme durch Solarkollektoren aus Sonnenenergie gewonnen ist.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, das die Wärme durch Kollektorflächen bereitgestellt wird, die an dem Turm der Windenergieanlage montiert sind.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, das die zugeführte Wärme bei dem Betrieb der Anlage entstehende Reibungswärme ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, das die zugeführte Wärme ohm'sche Wärme ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, das die zugeführte Wärme in einer Kraft-Wärme-Kopplungsanlage erzeugte Wärme ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, das die zugeführte Wärme durch eine dem Prozess zugeführte Substanzerzeugt wird, die eine exotherme Reaktion verursacht.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, das die zugeführte Wärme Erdwärme ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, das die zugeführte Wärme Abwärme aus einer Industrieanlage oder von einem Kraftwerk ist.