DE1476676C3 - Vorrichtung zur Gewinnung von Energie durch Ausnutzung des Temperaturgefälles zwischen verschiedenen Schichten des Meeres - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Gewinnung von Energie durch Ausnutzung des Temperaturgefälles zwischen verschiedenen Schichten des Meeres, bestehend aus einem Verdampfer für das bei den Temperaturen des Meerwassers einen über Atmosphärendruck liegenden Dampfdruck und eine wesentlich größere Dampfdichte als Wasser aufweisende Betriebsmittel, einem Kondensator zum .Verdichten des dampfförmigen Betriebsmittels, einem entsprechenden Pump- und Leitungssystem und einem durch Dampfexpansion betriebenen Energieerzeuger, wobei der Verdampfer und der Kondensator jeweils aus einem Wärmeaustauscher mit mehreren getrennten Strömungskanälen für das Betriebsmittel und für das Warm- bzw. Kaltwasser bestehen.

Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art (US-PS 62 520) ist der Kondensator im Meer in kältere Wasserschichten abgesenkt, um eine Kondensation des Betriebsmittels zu erzielen. Hierbei ergeben sich jedoch Druckunterschiede zwischen dem das Betriebsmittel bzw. den Betriebsmitteldampf aufnehmenden Raum des Kondensators und dem umgebenden Wasser, so daß die Wände des Kondensators eine erhebliche Wandstärke haben müssen, um eine ausreichende Festigkeit gegen diese Druckdifferenz zu erzielen. Dies hat einen verhältnismäßig schlechten Wärmeübergang zur Folge.

Bei einer anderen bekannten Vorrichtung (DT-PS 4 57 085) sind Kondensator und Verdampfer an bzw. über dem Meeresspiegel angeordnet, und das kalte Tiefenwasser sowie das warme Oberflächenwasser werden ihnen über entsprechende Leitungen und Pumpvorrichtungen zugeführt.

Wegen des stets verhältnismäßig geringen Temperaturunterschiedes zwischen Tiefen- und Oberflächenwasser müssen die als Kondensator bzw. Verdampfer eingesetzten Wärmeaustauscher sehr große Ausmaße haben, "damit die erforderlichen Wassermengen hindurch geleitet-werden können.· Bei Verwendung eines Betriebsmittels mit superatmosphärischem Dampfdruck bei Betriebstemperatur herrscht darüber hinaus in den Wärmeaustauschern ein beträchtliches Druckgefälle, so daß auch hier für einen sicheren Dauerbetrieb erhebliche Wandstärken erforderlich sind, welche nicht nur den Bau der Wärmeaustauscher ganz entscheidend verteuern, sondern den Wärmeaustausch auch stark beeinträchtigen.

Es ist demgegenüber Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Art so auszugestalten, daß ein möglichst guter Wärmeaustausch zwischen dem Meerwasser und dem Betriebsmittel erreicht wird.

Hierzu zeichnet sich eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß dadurch aus, daß der Verdampfer und der Kondensator jeweils in einer Meerestiefe angeordnet sind, in der der Wasserdruck dem Dampfdruck des Betriebsmittels bei der Warmbzw. Kaltwassertemperatur entspricht, und daß die Strömungskanäle oder Gruppen von Strömungskanälen des Verdampfers und des Kondensators voneinander getrennt und jeweils an als Energieerzeuger dienenden Turbinen angeschlossen sind.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist somit der Wasserdruck dem Dampfdruck des Betriebsmittels im Kondensator und dem Verdampfer angepaßt, so daß die Druckdifferenz zwischen dem Wasser und dem Betriebsmittel minimal ist und dadurch Kondensator und Verdampfer nur eine geringe Wandstärke benötigen, wodurch der Wärmeübergang gefördert ist. Darüber hinaus werden eventuell noch vorhandene geringe Druckunterschiede zwischen Betriebsmittel und Meerwasser durch die Kanäle ausgeglichen, die alle auf einer etwas anderen Wassertiefe liegen und damit besonders genau an die Druckverhältnisse angepaßt werden können.
Somit werden die Wände der Kanäle für das Betriebsmittel praktisch nicht druckbelastet und können eine sehr geringe Wandstärke haben.

Es ist zwar auch bereits eine Vorrichtung bekannt (FR-Zusatzpatentschrift 69 980), bei der Kondensator und Verdampfer in einer solchen Wassertiefe angeordnet werden, daß die entstehende Druckdifferenz verringert wird. Diese bekannte Vorrichtung besteht jedoch im wesentlichen aus einem Körper, dessen Teile zur Anpassung an den Umgebungsdruck entlang einer

Senkrechten verschiebbar sind, und der verhältnismäßig kompliziert aufgebaut ist. Insbesondere weist diese bekannte Vorrichtung keine voneinander getrennten Kanäle für das Betriebsmittel im Verdampfer und im Kondensator auf, so daß sich eine vollkommene Angleichung an den Umgebungsdruck nicht erzielen läßt.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung können die Kanäle für das Betriebsmittel jeweils senkrecht zu den Wasserkanälen verlaufen. ■

Um zu verhindern, daß die dünnen Wände der Kanä-Ie durch eine plötzliche Druckänderung zerstört werden, können zwischen den Wasserkanälen und den Kanälen für das Betriebsmittel Entlastungsventile vorgesehen sein.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung können der Verdampfer und/oder der Kondensator schräg im Wasser angeordnet sein, so daß ein Ende der Wasserkanäle höher liegt als das andere Ende, wodurch erreicht wird, daß der Wasserdruck an den Wänden der waagerecht verlaufenden Betriebsmittelkanäle nach unten zunimmt.Bei auftretenden kleinen Dampfdruckunterschieden wird das Betriebsmittel mit dem höchsten Dampfdruck durch die untersten Kanäle geführt.

Als Betriebsmittel für die erfindungsgemäße Vorrichtung kann beispielsweise Propylen, Dichlordifluormethan, Monochlordifluormethan, Monobromtrifluormethan, Monochlortrifluormethan-Butan oder Isobutan und vorzugsweise Propan verwendet werden.

Die niedrigsiedenden Kohlenwasserstoffe und Halogen-Kohlenwasserstoffe sind leichter kondensierbar als die bisher verwendeten Betriebsmittel und wirken bei Wassereinbruch nicht korrodierend. Außerdem sind sie nicht mit dem Wasser mischbar, so daß das eingedrungene Wasser ohne Schwierigkeiten wieder abgetrennt und entfernt werden kann.

Zur näheren Erläuterung der vorliegenden Erfindung sollen die Zeichnungen dienen. Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung der schwimmenden Energiegewinnungsanlage mit den wesentlichen Teilen in vereinfachter Form im Aufriß,

F i g. 2 eine schematische Ansicht in einem größeren Maßstab mit weiteren Einzelheiten der Anlage,

F i g. 3 eine Draufsicht auf einen Wärmeaustauscher, der für den Verdampfer oder für den Kondensator der vorliegenden Anlage Verwendung finden kann, wobei einzelne Teile weggebrochen sind,

F i g. 4 eine Seitenansicht des Wärmeaustauschers gemäß F i g. 3.

Die F i g. 1 zeigt in vereinfachter schematischer Darstellung die schwimmfähige Energiegewinnungsanlage mit den wesentlichen Merkmalen der vorliegenden Erfindung. Zu der Anlage gehört ein schwimmfähiger Schiffskörper 10, dessen oberer Teil sich oberhalb des Meeresspiegels 12 befindet und an welchem ein nach unten ragender, im Wasser befindlicher offener Rahmen 14 für die Montage der unter der Meeresoberfläche 12 liegenden Teile dient. Der Schiffskörper besitzt Seitenwände 16 sowie einen Boden 18, wobei innerhalb des von diesen Flächen gebildeten Raumes eine oder mehrere Turbinen 20, ein von der Turbine 20 angetriebener Elektrogenerator 22 und ein Aufenthaltsraum für die Bedienungsmannschaft vorgesehen sind. Der untere Teil des Schiffskörpers 10 ist mit einem Ballasttank 24 sowie einem Pumpsystem 26 zum Füllen oder Entleeren des Tanks 24 mit Seewasser ausgerüstet, um die Eintauchtiefe des Schiffskörpers 10 regulieren zu können.

Der nach unten ragende Rahmen 14 dient in erster Linie zur Befestigung des Verdampfers und des Kondensators zum Verdampfen und Kondensieren des zum Antrieb der Turbine 20 verwendeten Mediums. Weiterhin ist an dem Rahmen ein nach unten führendes Zugangsrohr 28 angebracht, welches bis an das untere Ende des Rahmens reicht. Das untere Ende des Zugangsrohres 28 ist verschlossen und mit einer Bilgen-Pumpe 29 verbunden, während das obere Ende mit dem Innenraum des Schiffskörpers 10 in Verbindung steht, so daß Arbeiter oder Material durch das Rohr nach unten gelangen können. Druckkammern 30 mit Ausgängen in das Meer sind in bestimmtem Abstand längs des Zugangsrohres 28 angeordnet, so daß Taucher in dem Rohr herabsteigen und an verschiedenen Tiefen in das Wasser gelangen und Wartungsarbeiten vornehmen können. Das Rohr 28 dient ferner zur Aufnahme eines elektrischen Kabels 32, welches von dem Generator 22 nach unten durch das verschlossene Ende des Rohres 28 und von dort zur Küste oder zu einer anderen Abnehmerstelle führt.

Das System für das Betriebsmittel, im vorliegenden Fall Propan, urnfäßt· einen Verdampfer 34 in Form eines Wärmeaustauschers, in welchem warmes Oberflächenwasser flüssiges Propan zum Sieden bringt. Propan siedet bei einer Temperatur von 25° C (der typischen Oberflächenwassertemperatur in tropischem Klima) bei einem Druck, welcher dem Wasserdruck in 84 m unter Meeresspiegel entspricht. In der gezeigten Anlage ist der Verdampfer 34 deshalb in 84 m Tiefe an dem Rahmen 14 befestigt, so daß der Druck in den Wasserkanälen des Austauschers gleich dem Druck in den Propankanälen ist. Das warme Seewasser wird von einem Punkt nahe der Meeresoberfläche durch ein Warmwasserzuleitungsrohr 36 von großem Durchmesser zu dem Verdampfer 34 geleitet, wobei das Rohr aus verschiedenen Abschnitten 36a, 366 und 36c besteht, welche durch Gelenke 38 miteinander verbunden sind. Der unterste Abschnitt 36a ist an dem Rahmen 14 befestigt und enthält eine Pumpe 40 zum Fördern des warmen Seewassers zum Verdampfer, von dem das Wasser zu einem nach oben zeigenden erweiterten Diffusor 42 gelangt, welcher das Wasser wieder an das Meer zurück abgibt. Der oberste Abschnitt 36c endet unmittelbar unterhalb der Wasseroberfläche 12 neben dem Schiffskörper 10 und wird durch einen Schwimmkörper 44 getragen.

Weiterhin gehört zu der Anlage ein aus einem Wärmeaustauscher bestehender Kondensator 46, welcher in einer Tiefe von 53 m an dem Rahmen 14 befestigt ist, so daß der Wasserdruck 6,45 kg/cm³ beträgt. Das Propan wird bei einer Temperatur von 10° C (der typischen Temperatur des Tiefseewassers in tropischem Klima) bei diesem Druck kondensiert, so daß der Druck zu beiden Seiten der Trennwände des Wärmeaustauschers gleich ist. Das kalte Tiefseewasser wird dem ' Kondensator 46 durch ein langes, nach unten reichendes Rohr 48 zugeführt, welches von dem Rahmen 14 getragen wird und mit einer Pumpe 50 versehen ist. Das untere Ende des Rohres 48 reicht von dem Rahmen aus in eine Tiefe von beispielsweise 600 m hinunter. Nach dem Durchgang durch den Kondensator 46 wird das Meerwasser durch einen nach unten gerichteten Auslaß 52 wieder an das Meer abgegeben. Das kondensierte Propan verläßt den Kondensator 46 durch eine nach unten reichende Leitung 54, welche eine Pumpe 56 zum Fördern der Flüssigkeit durch die Kanäle des Propanverdampfers 34 enthält. Von dem Verdampfer 34 gelangt der Propandampf nach oben durch

eine Leitung 58 zu der Turbine 20, wo er zur Erzeugung mechanischer Arbeit und damit zum Betreiben des Generators 22 entspannt wird. Der entspannte Propandampf kehrt durch die Leitung 60 zu dem Propankondensator zurück.

F i g. 2 zeigt die Einzelheiten der erfindungsgemäßen Anlage, wobei zur Vereinfachung der die einzelnen Tei¹ Ie tragende Rahmen 14 weggelassen ist. Innerhalb des Schiffskörpers sind vier einstufige Turbinen 20 angeordnet, welche an einer Welle liegen und über diese den Generator 22 antreiben. Jede der Turbinen 20 ist über eine getrennte Leitung 58 mit einer getrennten Gruppe von Strömungskanälen im Verdampfer 34 verbunden. Der letztere ist schräg angeordnet und weist ein einfaches, direkt durchgehendes System von Wasserkanälen auf, welche vom höher gelegenen Einlaßende zum niedriger gelegenen Auslaßende führen. Die Propankanäle sind rechtwinklig zu der Wasserströmungsrichtung angeordnet und bestehen aus vier nebeneinanderliegenden Gruppen A, B, C und D, welche sich über-die ganze Länge der Wasserkanäle erstrekken-. Eine Ausbildungsform des Verdampfers ist in den F i g. 3 und 4 gezeigt und wird im folgenden noch näher beschrieben.

Die Schrägstellung des Propanverdampfers 34 dient dazu, den Propandampfdruck in den Kanälen A, B, C und D so weit wie möglich mit dem Wasserdruck in den entsprechenden Teilen des Wasserkanals in Übereinstimmung zu bringen. Das Ausmaß und die Richtung der Neigung werden durch die Temperatur des ankommenden Wassers, den Druckabfall im Wasserstrom beim Durchströmen des Verdampfers und die Eintauchtiefe des Verdampfers bestimmt. Die letztere beeinflußt dabei selbstverständlich sowohl den inneren Wasserdruck als auch den äußeren hydrostatischen Druck, welcher auf den Verdampfer einwirkt. Bei der gezeigten Ausführungsform stehen die Propankanäle A mit dem wärmsten Wasser in Austausch, so daß in diesen Kanälen der Siededampfdruck etwas höher als in den Kanälen B, C und D sein wird, wo die Wässertemperatur bereits etwas niedriger ist. Da der Wasserdruck in den Kanälen wegen der Reibungsverluste absinkt, wird die Schrägstellung dieser Kanäle nach unten in Richtung auf ihr Auslaßende zu einer Angleichung des internen Wasserdruckes an den Propandampfdruck in den Kanälen B, C und D führen. Der Wasserdruck am Auslaßende des Verdampfers wird unter den äußeren statischen Wasserdruck fallen, da das trichterförmig erweiterte Ende des Auslasses 42 einen Teil der kinetischen Energie der Strömung in Druck umwandelt und der statische Druck am Auslaß 42 dem äußeren Wasserdruck gleich sein muß. Unter bestimmten Bedingungen, d. h. bei bestimmter Wassertemperatur und bestimmten Reibungsverlusten, kann es jedoch unter Umständen wünschenswert sein, den Verdampfer 34 in umgekehrter Richtung schräg anzuordnen.

Der Propankondensator 46 besteht ebenfalls aus einem einzigen Satz von nach unten geneigten, direkt durchlaufenden Wasserströmungskanälen und vier Gruppen von senkrecht dazu verlaufenden Propankanälen A, B, C und D, welche nebeneinander längs der Länge der Wasserkanäle angeordnet sind. Bei dieser Anordnung nimmt jedes System von Propanströmungskanälen das Propan von einer Turbine auf, welche ihrerseits das Propan von einer entsprechenden Gruppe von Kanälen des Verdampfers 34 erhalten hat. Bei der Kondensatorkonstruktion befindet sich jedoch das System D der Strömungskanäle, welches das Propan mit dem niedrigsten Dampfdruck aufnimmt, am oberen Ende des Kondensators.

Der Grund für diese Anordnung liegt darin, daß das Propan mit dem niedristen Dampfdruck mit dem kältesten verfügbaren Wasser kondensiert werden soll. Wie beim Verdampfer 34 gleicht auch beim Kondensator 46 die Abschrägung den inneren Wasserdruck an den Propandampfdruck an. Anders als bei dem Verdampfer 34 sollte jedoch der Kondensator 46 immer so schräggestellt sein, daß der Wasserauslaß tiefer als der Wassereinlaß liegt.

Als Sicherheit gegen ein zufälliges Ansteigen des Druckunterschieds an den Wärmeaustauscherkanälen des Verdampfers 34 und des Kondensators 46 auf eine Höhe, bei welcher die Trennwände reißen wurden, können Überdruckventile vorgesehen werden, um den Wasser- und Propandruck in diesen Teilen der Anlage auszugleichen. Ein Überdruckventil 60 zwischen dem Wasserzuleitungsrohr 36 zu dem Verdampfer 34 und dem System von Propankanälen A öffnet sich bei Erreichen " eines vorherbestimmten Propandpuekes- und gibt dabei Propan^an die Wasserseite des Verdampfers 34 ab. Ein ähnliches Überdruckventil 62 ist zwischen den Propankanälen D und dem Abflußteil des Wasserrohres vorgesehen, um Wasser an die Propankanäle abzugeben, wenn der Wasserdruck zu hoch wird. Ähnliche Ventile sind normalerweise zum Ausgleich für möglicherweise gefährliche Druckdifferenzen an den anderen Kanälen sowohl im Verdampfer 34 als auch im Kondensator 46 vorgesehen.

Bei den Propanleitungen zwischen dem Kondensator 46 und dem Verdampfer 34 sind die Austrittsenden der einzelnen Propankanäle A, B, C und D des Kondensators mit getrennten Abflußleitungen 54a verbunden, welche ihrerseits mit der die Pumpe 56 enthaltenden Hauptleitung 54 in Verbindung stehen. Die Leitungen von den unter niedrigerem Druck stehenden Kanälen B, Cund D sind mit der Leitung von den unter höherem Druck stehenden Kanälen A über U-Fallen 64 verbunden, um ein Zurückströmen der Flüssigkeit von den höheren zu den niedrigeren Propankanälen zu verhindern. Die Hauptleitung 54 teilt sich vor Erreichen des Verdampfers 34 in vier Zweige, wobei jede Zweigleitung mit dem Einlaßende einer der Kanalleitungen A, B, C, D verbunden ist. Einzelleitungen 58 sind von den Auslaßenden der Kanäle zu den verschiedenen Turbinen 20 geführt.

Die Propanseite des Verdampfers 34 ist zusätzlich mit einer Ablaßvorrichtung zum Entfernen von allem in die Propankanäle eingedrungenen Wasser sowie zum Ablassen von überschüssigem Propan versehen. Dazu gehört eine Hauptleitung 66, in welche die Flüssigkeit von den unteren Enden der einzelnen Kanäle A, B und C durch getrennte Leitungen 66a gelangt. Die Leitungen von den Kanälen B, C und D sind mit der Leitung von den Kanälen A über U-Fallen 68 verbunden, um ein Zurückströmen zu verhindern. Das Abflußsystem enthält ferner einen Scheidetank 70, zu dessen Mitte die Flüssigkeit in der Leitung 66 durch eine Pumpe 72 gefördert wird. Alles in die Propanseite des Verdampfers eingedrungene Wasser wird bei der im Tank 70 herrschenden Temperatur nicht verdampft und setzt sich deshalb am Boden ab, von wo es durch die mit einem Ventil versehene Leitung 74 abgegeben werden kann. Flüssiges Propan wird oben an dem Tank 70 entnommen und in die Leitung 54 hinter der Pumpe 56 durch die Leitung 76 eingespeist.

In den Propankreislauf eindringendes Wasser kann

gleichzeitig gelöste Luft oder andere Gase einschleppen. Diese wird allmählich in das System gelangen und sich dabei in dem Kondensator sammeln, wodurch die Leistung des Kondensators vermindert wird. Zur Entfernung dieser Gase ist ein Spültank 78 vorgesehen, welcher innerhalb des schwimmenden Schiffskörpers 10 angeordnet ist. Eine Leitung 80 führt von der Oberseite der Propankanäle des Kondensators 46 zum Boden des Tanks 78 und leitet die nicht kondensierbaren Gase ab, welche leichter als Propandampf sind. Die Gase können oben aus dem Tank 78 durch eine Leitung 82 mit Ventilen 84 und 86 abgelassen werden.

Eine Anzahl von Propanvorratstanks 88 ist innerhalb des Schiffskörpers untergebracht, um einen Vorrat an flüssigem Propan zur Befüllung des Systems beim Anfahren der Anlage, für Reparaturfälle sowie zum Ausgleich für Leckverluste bereit zu haben. Bei der gezeigten Anordnung sind die Tanks 88 mit dem System über eine mit Ventil versehene Leitung 90 verbunden, welche von dem Gasspültank 78 zum Boden des Tanks 88 führt, sowie, durch eine Leitung 92, welche von der Oberseite des Tanks 88 zu der Leitung 82 zwischen den Ventilen 84 und 86 führt. Die Leitung- 92 enthält einen Kompressor 94 und einen Kondensator 96 zum Abziehen von Propandampf aus dem Kondensator 46 durch die Leitungen 80 und 82 sowie zum Fördern des flüssigen Propans zu dem Tank 88.

Das Kaltwasserzuflußrohr 48 ist in einem Rohr 98 gehalten und weist am oberen Ende ein Filtersieb 102 auf. Oberhalb des Filtersiebs ist die Pumpe 50 befestigt. Direkt unterhalb einer im Rohr 98 vorgesehenen Abdeckung 104 ist am Rohr 98 eine Abzweigung 106 großen Durchmessers angeordnet, welche direkt zu den Einlaßenden der Wasserströmungskanäle des Kondensators 46 führt. Das obere Ende des Rohres 48 wird mit einem Ablenkteil oder Diffusor 107 ausgestattet.

In den F i g. 3 und 4 ist eine vereinfachte Form von Wärmeaustauscher gezeigt, welche für den Verdampfer 34 und den Kondensator 46 geeignet ist. Wie oben bereits beschrieben, wird gemäß vorliegender Erfindung der Verdampfer 34 und der Kondensator 46 in einer solchen Tiefe unterhalb des Meeresspiegels angeordnet, daß der Druck auf beiden Seiten der Trennwände und anderen Teile, welche die Betriebsmittelströmungskanäle A, B, C und D von den Wasserströmungskanälen trennen, ausgeglichen ist. Entsprechend können die Trennwände in diesen Wärmeaustauschern sehr dünn sein. Dies vermindert nicht nur die Herstellungskosten, da weniger Material und leichtere Stützkonstruktionen ausreichen, sondern verbessert auch den Wärmeübergang zwischen den Medien. Diese Faktoren sind für die vorliegende Erfindung von höchster Bedeutung, weil die Temperaturdifferenz zwischen den Medien klein ist und weil enorme Mengen an Meereswasser erforderlich sind, um nutzbare Energie zu gewinnen.

Das Kernstück des Wärmeaustauschers 146 ist wirtschaftlicherweise aus einer Anzahl von gleich großen, dünnen, rechteckigen Flächen 148a, I486, 148c usw. aufgebaut, welche parallel zueinander angeordnet und voneinander durch einen geringen Abstand getrennt sind. Jeder zweite dieser Zwischenräume ist durch längliche parallele Bleche 150 in parallele Wasserströmungskanäle aufgeteilt, welche von einem Ende der Böden 148 bis zum anderen Ende reichen. Die anderen Zwischenräume zwischen den Platten sind durch mit Abstand angeordnete Bleche 152 in senkrecht dazu verlaufende Kanäle aufgeteilt, welche sich quer zu dem Wärmeaustauscherkörper erstrecken. Die Kanäle sind durch besondere Bleche 152' in Gruppen A, B, Cund D aufgeteilt, wobei die Bleche 152' länger als die anderen

sind und deshalb über die Ränder der Flächen hinausragen. Die Enden der Bleche 152' können mit der Innenseite des den Körper 146 umschließenden Gehäuses verbunden werden, wodurch die Ströme in den einzelnen Kanalgruppen voneinander getrennt sind.

Sobald der Schiffskörper 10 und der Rahmen 14 an einer geeigneten Stelle des Meeres, d. h. in einer-Eosition mit einer wermej3 Wasseroberfläche, z. B. von 25° C, und kaltem Tief wasser, z.B. von 10° C, verankert und zusammengebaut ist, kann die Energiegewinnungsanlage in Betrieb genommen werden, wobei in der folgenden Beschreibung als Arbeitsmedium wieder Propan als Beispiel herangezogen wird.

Der Propandampf aus dem Verdampfer 34 gelangt durch die Leitung 58 zu den Turbinen 20, wo er ent-

spannt wird und mechanische Energie zum Antrieb des Generators 22 abgibt. Die erzeugte Elektrizität wird über das Kabel 32 weitergegeben, welches nach unten durch das Rohr 28 geführt ist. Von den Turbinen 20 gelangt der entspannte Propandampf über die Leitun-

gen 60 zu den getrennten Propankanälen A, B, Cund D des Kondensators 46, wo er bei seinem Sättigungsdampfdruck durch das 10° C kalte, durch die Rohre 48 und 106 mit Hilfe der Pumpe 50 hochgepumpte Wasser kondensiert wird.

Wie oben bereits festgestellt, liegt der Kondensator 46 53 m unter dem Meeresspiegel, so daß der Wasserdruck gleich dem Druck des kondensierenden Propans ist, wodurch der Druck, auf beiden Seiten der Wärmeaustauscherflächen 148a, I486 usw. in dem Kondensator 46 angeglichen wird, wie dies vorstehend bereits beschrieben wurde.

Eine eigene Turbine wird für jeden Propanstrom verwendet, um den Wirkungsgrad des ganzen Systems zu erhöhen. Die Anordnung mit mehreren Turbinen erhöht die je Liter Seewasser gewinnbare Energie bei gegebener Wärmeaustauscheroberfläche bzw. die gewinnbare Energie je Oberflächeneinheit für eine gegebene Wassermenge.

Das in dem Kondensator 46 kondensierte Propan wird mit Hilfe der Pumpe 56 und der Leitung 54 zu den Betriebsmittelströmungskanälen A, B, C und D des Verdampfers 34 zurückgeleitet.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

509 524/139

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Gewinnung von Energie durch Ausnutzung des Temperaturgefälles zwischen verschiedenen Schichten des Meeres, bestehend aus einem Verdampfer für das bei den Temperaturen des Meerwassers einen über Atmosphärendruck liegenden Dampfdruck und eine wesentlich größere Dampfdichte als Wasser aufweisende Betriebsmittel, einem Kondensator zum Verdichten des dampfförmigen Betriebsmittels, einem entsprechenden Pump- und Leitungssystem und einem durch Dampfexpansion betriebenen Energieerzeuger, wobei der Verdampfer und der Kondensator jeweils aus einem Wärmeaustauscher mit mehreren getrennten Strömungskanälen für das Betriebsmittel und das Warm- bzw. Kaltwasser bestehen, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdampfer (34) und der Kondensator (46) in einer Meerestiefe angeordnet sind, in der der Wasserdruck dem .jeweiligen" Dampfdruck des Betriebsmittels bei der Warm- bzw. Kaltwassertemperatur entspricht, und daß die Strömungskanäle oder Gruppen von Strömungskanälen des Verdampfers (34) und des Kondensators (46) voneinander getrennt und jeweils an als Energieerzeuger dienende Turbinen (20) angeschlossen sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle (A, B, C, D) für das Betriebsmittel jeweils senkrecht zu den Wasserkanälen verlaufen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Wasserkanälen und den Kanälen (A, B, C, D) für das Betriebsmittel Entlastungsventile (61,62) vorgesehen sind.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdampfer (34) und/oder der Kondensator (46) schräg im Wasser angeordnet sind, so daß ein Ende der Wasserkanäle höher liegt als das andere Ende.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Betriebsmittel Propylen, Dichlordifluormethan, Monochlordifluormethan, Monobromtrifluormethan, Monochlortrifluormethan-Butan, Isobutan und vorzugsweise Propan ist.