DE19632272A1 - Vorrichtung zur Wassergewinnung - Google Patents
Vorrichtung zur WassergewinnungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Wassergewinnung.
Die Erfindung ist insbesondere für Gebiete relativ starker Sonneneinstrahlung
und beispielsweise für Trockengebiete geeignet.
In Trockengebieten, wie sie beispielsweise durch die Wüstenregionen der
Erde gebildet werden, stellt die Wasserversorgung der Bevölkerung ein
zentrales Problem dar. Dies gilt insbesondere für abgelegene, dünn besiedelte
Regionen, wenn dort aufgrund anhaltender Trockenheit nicht mehr ausrei
chend Wasser zur Eigenversorgung der Bevölkerung zur Verfügung steht.
DE 32 17 560 beschreibt ein Verfahren zur Trinkwasserversorgung von
Wüstenländern, wonach in der Arktis oder Antarktis treibende Eisberge in
wasserdichte, flexible Umhüllungen eingepackt und mittels Schleppern in das
Zielland transportiert werden. Nachteilig an diesem Verfahren ist, daß
insbesondere bei der Versorgung dünn besiedelter Wüstenregionen verhältnis
mäßig hohe Kosten für den Weitertransport des Wassers über Land ent
stehen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu
schaffen, die eine Versorgung mit Wasser, insbesondere Trinkwasser, bei
umweltgerechtem Einsatz von Energie ermöglicht.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist vorgesehen, daß die Vorrichtung zur Wasser
gewinnung eine photovoltaische Elemente aufweisende Energiequelle, ein von
der Energiequelle betriebenes Kühlaggregat, mindestens einen von dem
Kühlaggregat gekühlten, in Kontakt mit der Umgebungsluft stehenden Kühl
körper und einem Auffangbehältnis zum Sammeln des an dem Kühlkörper
gebildeten Kondensats aufweist.
Diese Vorrichtung ermöglicht es, Trinkwasser unmittelbar dort, wo Sonnen
energie zur Verfügung steht, zu gewinnen, wodurch die Kosten für einen
Antransport von Wasser erheblich gesenkt werden können oder vollständig
entfallen. Wesentlich für die Erfindung ist, daß der in der Luft vorhandene
Wasserdampfanteil zur Wassergewinnung genutzt wird, wobei es sich günstig
auswirkt, daß in Trockengebieten in der Regel eine intensive Sonnenein
strahlung vorhanden ist, wodurch die für die Kühlung des Kühlkörpers
erforderliche Energie in der Regel allein von den photovoltaischen Elementen
bereitgestellt werden kann, so daß die erfindungsgemäße Vorrichtung grund
sätzlich keine weitere externe Energiequelle benötigt.
Vorzugsweise stehen das Kühlaggregat und der Kühlkörper über einen
Kühlmittelkreislauf thermisch miteinander in Verbindung. In diesem Fall
kennzeichnet sich eine erste bevorzugte Ausführungsform dadurch, daß der
Kühlmittelkreislauf einen von dem Kühlaggregat gekühlten Kühlmittelspeicher
behälter, eine Kühlmittelpumpe, den vom Kühlmittel gekühlten Kühlkörper
sowie Kühlmittelrohrleitungen zur Verbindung dieser Elemente enthält.
Wenn das Kühlmittelspeichervolumen des Kühlmittelspeicherbehälters so
bemessen ist, daß sich im Betrieb stets ein Großteil des im Kühlmittel
kreislauf enthaltenen Kühlmittels im Kühlmittelspeicherbehälter befindet, wirkt
der Kühlmittelspeicherbehälter aufgrund des in ihm gespeicherten vergleichs
weise großen Kältevorrats als Kältepuffer, der das Gesamtsystem unempfind
lich gegen äußere Einflüsse, wie beispielsweise zeitliche Schwankungen der
Sonneneinstrahlung oder der Außentemperatur, macht.
Eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei der
ebenfalls ein Kühlmittelkreislauf zur Kühlung des Kühlkörpers eingesetzt
wird, kennzeichnet sich dadurch, daß das Kühlaggregat als ein Durchlaufküh
ler ausgebildet ist. Der Vorteil dieser zweiten Ausführungsform besteht
darin, daß eine verhältnismäßig geringe Menge an Kühlmittel benötigt wird,
wodurch sich das Gewicht und die Baugröße der Vorrichtung erheblich
reduzieren lassen.
Bei beiden Ausführungsformen ist die Kühlmittelpumpe vorzugsweise ablauf
seitig des von dem Kühlmittel gekühlten Kühlkörpers angeordnet, wodurch
erreicht wird, daß die von der Kühlmittelpumpe an das Kühlmittel abgegebe
ne Wärme nicht zu einer Temperaturerhöhung des Kühlkörpers führen kann.
Zweckmäßigerweise ist der Kühlkörper aus meanderförmig verlaufenden
Rohrleitungen aufgebaut und/oder in der Form eines Radiators ausgebildet.
Ein derart gestalteter Kühlkörper weist eine große Kühloberfläche auf,
wodurch eine entsprechend hohe Kondensatgewinnung ermöglicht wird.
Vorzugsweise weist die Vorrichtung zur Wassergewinnung eine Energiespei
chereinrichtung zur temporären Speicherung des von den photovoltaischen
Elementen der Energiequelle erzeugten elektrischen Stroms auf. Die Energie
speichereinrichtung ermöglicht eine Speicherung von Überschußenergie wäh
rend Zeiten starker Sonneneinstrahlung, wobei die gespeicherte Energie
während Zeiten schwacher Sonneneinstrahlung oder nachts zur Ergänzung
und Unterstützung der photovoltaischen Elementen oder sogar zur alleinigen
Energieversorgung des Kühlaggregats verwendet wird, wodurch die Flexibili
tät der erfindungsgemäßen Vorrichtung insbesondere auch unter dem Aspekt,
daß bei schwacher Sonneneinstrahlung oder nachts oft eine höhere Luftfeuch
tigkeit vorliegt und somit eine effektivere Wassergewinnung möglich ist,
wesentlich erhöht wird. Die Energiespeichereinrichtung kann beispielsweise
durch eine elektrische Speicherbatterie oder auch durch eine Brennstoffzelle,
einen Wasserstoffspeicher sowie insbesondere eine elektrolytische Wasser
zerlegungseinrichtung zur Gewinnung des Wasserstoffs realisiert sein.
Insbesondere unter dem Gesichtspunkt eines Notbetriebs oder auch dann,
wenn im Falle der ersten praktischen Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung eine möglichst rasche Abkühlung des Kühlmittelspeicherbehälters
bei einer Erst-Inbetriebnahme ermöglicht sein soll, ist es bevorzugt, daß die
Energiequelle mit einem zu den photovoltaischen Elementen zuschaltbaren
Dieselgenerator ausgestattet ist.
Die Zielsetzung der Erfindung wird weiter durch das Vorsehen einer Steuer
einrichtung gemäß den in den Ansprüchen 13 und 14 angegebenen Maßnah
men gefördert. Diese Steuereinrichtung ermöglicht anhand einer Überwachung
der Kühlmitteltemperatur und/oder des Kühlmitteldurchsatzes stets einen
besonders leistungsfähigen Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei
auch Maßnahmen wie das Ausrichten der photovoltaischen Elemente in
Abhängigkeit von der Einfallrichtung der Sonne oder die Steuerung der
Energiespeichereinrichtung und gegebenenfalls das Zuschalten des Dieselgene
rators von der Steuereinrichtung überwacht beziehungsweise angeordnet
werden können.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann sowohl als stationäre Station wie
auch als mobile Einheit insbesondere in Verbindung mit einem Lastkraftwa
gen realisiert sein. Ferner ist auch daran gedacht, die erfindungsgemäße
Vorrichtung als tragbare Einheit auszulegen, wobei dies im Falle der ersten
praktischen Ausführungsform aus Gewichtsgründen eine Beschränkung der
verwendeten Kühlmittelmenge erforderlich macht. Neben der zweiten prakti
schen Ausführungsform, die in der Regel eine geringere Kühlmittelmenge als
die erste Ausführungsform benötigt, ist insbesondere im Fall einer tragbaren
Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine dritte praktische
Ausführungsform dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung als Kühl
aggregat ein Peltier-Element aufweist, das mit dem Kühlkörper in unmittel
barem thermischen Kontakt steht.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprü
chen angegeben.
Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise anhand der Zeichnung
beschrieben; in dieser zeigt:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer ersten praktischen Ausführungs
form der Erfindung mit einem Kühlmittelspeicherbehälter,
Fig. 2 eine schematische Darstellung des Kühlmittelkreislauf einer zweiten
praktischen Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 3 eine schematische Darstellung einer dritten praktischen Ausführungs
form der Erfindung, die insbesondere für den tragbaren Gebrauch
geeignet ist, und
Fig. 4 eine Ausführungsvariante einer Steuereinrichtung der erfindungs
gemäßen Vorrichtung.
Nach Fig. 1 umfaßt ein Kühlmittelkreislauf 1 einen Kühlmittelspeicherbehäl
ter 2, einen mit im wesentlichen senkrecht ausgerichteten Kühlflächen
versehenen Kühlkörper 3 sowie eine stromabwärts des Kühlkörpers 3 an
geordnete Kühlmittelpumpe 4, die das Kühlmittel 5 durch Rohrleitungen 6,
7, 8 des Kühlmittelkreislaus pumpt.
Unterhalb der Kühlflächen des Kühlkörpers 3 befindet sich ein Auffangbe
hältnis 9 zum Sammeln der sich an den Kühlflächen des Kühlkörpers 3
niederschlagenden Luftfeuchtigkeit als Kondenswasser 10. Oberhalb des
Auffangbehältnisses 9 ist ein Solarpanel (photovoltaische Elemente) 11 in Art
eines Daches angeordnet und verhindert, daß das gesammelte Kondenswasser
10 einer direkten Sonnenbestrahlung ausgesetzt ist. Ferner können weitere
geeignete Maßnahmen, wie beispielsweise Dampfsperren, Kühlung des
Kondenswassers 10 im Auffangbehältnis oder sofortiges Abpumpen des
aufgefangenen Kondenswassers 10 in einen weiteren, abdampfdichten Behälter
getroffen sein, um eine Verdampfung des gesammelten Kondenswassers 10
zu verhindern, wobei jedoch stets eine ausreichende Umströmung der Kühl
flächen mit Umgebungsluft sichergestellt sein muß.
Neben dem Solarpanel 11, das sich auch an anderer Stelle befinden kann,
ist in der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung ein zweites Solarpanel 12 vorhan
den, und je nach der benötigten Leistung der Anlage können weitere Solar
panels vorgesehen sein. Die Solarpanels 11, 12 stehen über elektrische
Leitungen 13, 14 mit einer Steuereinrichtung 15 in Verbindung, die ihrer
seits mit einer Speicherbatterie 16, einem im Kühlmittelspeicherbehälter 2
untergebrachten Kühlaggregat 17 sowie der Kühlmittelpumpe 4 in elektrischer
Verbindung steht.
In der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform ist die erfindungsgemäße
Vorrichtung als stationäres Modul teilweise unterhalb der Erd- bzw. Wüsten
oberfläche 18 angeordnet, wobei auch andere, freistehende Ausführungs
varianten ohne weiteres möglich sind.
Anstelle der Speicherbatterie 16 kann ein Energiespeicher auf Basis einer
Wasserstoffspeichereinrichtung und einer den gespeicherten Wasserstoff in
elektrische Energie umwandelnden Brennstoffzelle vorgesehen sein, wobei der
Wasserstoff über eine elektrolytische Zerlegung von Wasser erzeugt werden
kann. Es ist jedoch auch möglich, daß die Solarpanels 11, 12 direkt mit
dem Kühlaggregat 17 und der Kühlmittelpumpe 4 in Verbindung stehen, so
daß auf die Steuereinrichtung 15 und/oder die Speicherbatterie 16 verzichtet
werden kann.
Als Kühlmittel kann eine Wasser-Glycol-Mischung verwendet werden. Bei
einem Teil Wasser auf zwei Teile Glycol können Temperaturen von unter
-20°C im Kühlmittelspeicherbehälter 2 erreicht werden, ohne daß das Kühl
mittel 5 gefriert. Anstelle von Glycol kann auch ein Alkohol oder ein
anderes den Gefrierpunkt von Wasser herabsetzendes Mittel verwendet
werden.
Die in dem Kühlmittelspeicherbehälter 2 gespeicherte Kühlmittelmenge kann
relativ groß sein und 2-4 m³ umfassen. Je größer die Kühlmittelspeicherbe
hälter 2 gespeicherte Kühlmittelmenge ist, desto geringer ist die thermische
Belastung des Kühlmittels 5 im Kühlmittelspeicherbehälter 2 durch den
Zufluß des zurückströmenden erwärmten Kühlmittels 5 aus der Rohrleitung
8.
Zum Betreiben des Kühlaggregats 17 sowie der Pumpe 4 wird bei einer
Kühlmittelmenge von 2-4 m³ eine Gesamtleistung von etwa 2 kW benötigt.
Bei einer derart großen Kühlmittelmenge ist die erfindungsgemäße Vorrich
tung grundsätzlich als stationäre Vorrichtung konzipiert, und zwar auch
deshalb, weil davon auszugehen ist, daß zur erstmaligen Abkühlung der
Kühlflüssigkeit im Kühlmittelspeicherbehälter auf Betriebstemperatur mehrere
Tage oder sogar Wochen vergehen können.
Es ist jedoch auch ein Einsatz der Kühlvorrichtung als mobile Station,
beispielsweise als Aufbau auf einem Lastkraftwagen möglich, wobei die
Solarpanels am Aufbau des Lastkraftwagens angebracht sind und zur Sonne
hin ausrichtbar sein können. Die Kühlmittelmenge ist in diesem Fall geringer
und es kann vorgesehen sein, daß ein Teil der für die Kühlung erforderli
chen Energie insbesondere bei erstmaliger Inbetriebnahme zusätzlich durch
einen Generator des Lastkraftwagens erzeugt wird.
Die Wirkungsweise der in Fig. 1 beschriebenen Vorrichtung ist wie folgt:
Bei erstmaliger Inbetriebnahme der Vorrichtung wird zunächst das Kühlmittel 5 im Kühlmittelspeicherbehälter 2 auf Betriebstemperatur abgekühlt, wobei die Kühlmittelpumpe 4 in dieser Phase nicht arbeitet, um ein schnelleres Abkühlen zu ermöglichen. Nach dem Erreichen der Betriebstemperatur geht die Vorrichtung in den Dauerbetriebszustand über. Der Dauerbetriebszustand kann sowohl als kontinuierlicher Betrieb oder auch als Intervallbetrieb realisiert sein. Im Fall des kontinuierlichen Betriebs arbeitet die Kühlmittel pumpe 4 ständig, so daß der Kühlkörper stets eine mehr oder weniger konstante Temperatur aufweist. Dabei wird der Kühlmitteldurchsatz der Kühlmittelpumpe 4 sowie die Kühlleistung des Kühlaggregats 17 so einge stellt, daß die Temperatur der Kühlflächen des Kühlkörpers 3 höher als 0°C ist, um ein Ausfrieren der sich an den Kühlflächen 3 niederschlagenden Luftfeuchtigkeit zu vermeiden. Die an den Kühlflächen abgeschiedene Luft feuchtigkeit rinnt in Form von Wassertropfen an den Kühlflächen herunter und wird im Auffangbehältnis 9 als Kondenswasser 10 gesammelt.
Bei erstmaliger Inbetriebnahme der Vorrichtung wird zunächst das Kühlmittel 5 im Kühlmittelspeicherbehälter 2 auf Betriebstemperatur abgekühlt, wobei die Kühlmittelpumpe 4 in dieser Phase nicht arbeitet, um ein schnelleres Abkühlen zu ermöglichen. Nach dem Erreichen der Betriebstemperatur geht die Vorrichtung in den Dauerbetriebszustand über. Der Dauerbetriebszustand kann sowohl als kontinuierlicher Betrieb oder auch als Intervallbetrieb realisiert sein. Im Fall des kontinuierlichen Betriebs arbeitet die Kühlmittel pumpe 4 ständig, so daß der Kühlkörper stets eine mehr oder weniger konstante Temperatur aufweist. Dabei wird der Kühlmitteldurchsatz der Kühlmittelpumpe 4 sowie die Kühlleistung des Kühlaggregats 17 so einge stellt, daß die Temperatur der Kühlflächen des Kühlkörpers 3 höher als 0°C ist, um ein Ausfrieren der sich an den Kühlflächen 3 niederschlagenden Luftfeuchtigkeit zu vermeiden. Die an den Kühlflächen abgeschiedene Luft feuchtigkeit rinnt in Form von Wassertropfen an den Kühlflächen herunter und wird im Auffangbehältnis 9 als Kondenswasser 10 gesammelt.
Im Intervallbetrieb wird die Kühlmittelpumpe 4 zum Beispiel regelmäßig für
eine bestimmte Abtauzeitdauer ausgeschaltet, das heißt der Kühlmitteldurch
fluß unterbrochen. Dies führt zu einer Erwärmung der Kühlflächen des
Kühlkörpers 3, die in dieser Zeit abtauen. Der Vorteil des Intervallbetriebs
besteht darin, daß die Kühlflächen außerhalb der Abtauzeitdauer auf einer
Temperatur von unter 0°C gehalten werden können, wobei durch das
Ausfrieren der Luftfeuchtigkeit auf den Kühlflächen eine sehr effektive
Kondensatbildung ermöglicht wird. Es hat sich gezeigt, daß ein Intervall
betrieb mit etwa 15-minütiger Abtauzeitdauer günstige Wassersammelbedin
gungen herbeiführt.
Fig. 2 zeigt den Kühlmittelkreislauf 1 einer zweiten praktischen Ausfüh
rungsform der vorliegenden Erfindung, wobei Teile, die denjenigen in Fig.
1 entsprechen, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind. Anstelle
eines Kühlmittelspeicherbehälters weist der in Fig. 2 dargestellte Kühlmittel
kreislauf 1 einen Durchlaufkühler 19 auf, der mit einem Kühlaggregat 17 in
thermischem Kontakt steht. Dieser Kühlmittelkreislauf 1 benötigt nur eine
geringere Menge an Kühlmittel, wodurch das Gewicht und die Baugröße
einer solchen Anlage erheblich gesenkt werden können, und auch eine
schnellere Inbetriebnahme ermöglicht wird. Der in Fig. 2 dargestellte Kühl
mittelkreislauf 1 ist somit insbesondere für den mobilen Einsatz geeignet.
Obwohl grundsätzlich ein Kühlmittelkreislauf zur temperaturmäßigen Anbin
dung des Kühlkörpers 3 an das Kühlaggregat 17 vorgesehen ist, ist in Fig.
3 eine Anordnung dargestellt, in der das Kühlaggregat 17′ unmittelbar an
dem Kühlkörper 3 angebracht ist, und die Wärmeübertragung über einen
Festkörperkontakt erfolgt. Das Kühlaggregat kann als Peltier-Element 17′
ausgebildet sein und weist einen elektrischen Leitungsanschluß 14′ auf, über
den es direkt von den Solarpanels oder auch über eine Steuereinrichtung 15,
wie in Fig. 1 dargestellt, elektrische Leistung erhält.
Fig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Steuereinrichtung 15 nach der
Erfindung. Die Steuereinrichtung 15 weist einen Leistungs-Eingangsanschluß
20, einen Leistungs-Eingangs/Ausgangsanschluß 21 und zwei Leistungs-Aus
gangsanschlüsse 22, 23 auf. Der Leistungs-Eingangsanschluß 20 steht
elektrisch mit dem Solarpanel (photovoltaische Elemente) 11, 12 in Ver
bindung, während der Leistungs-Eingangs/Ausgangsanschluß 21 an die
Speicherbatterie 16 angeschlossen ist. Über den ersten Leistungs-Ausgangs
anschluß 22 wird das Kühlaggregat 17 mit elektrischem Strom versorgt,
während die Kühlmittelpumpe 4 an dem zweiten Leistungs-Ausgangsanschluß
23 angeschlossen ist.
Ferner weist die Steuereinrichtung 15 einen Ansteuerausgang 24 auf, über
den ein in Fig. 4 nicht dargestellter Stellmotor die Winkelstellung α des
Solarpanels 11 beziehungsweise 12 verändern kann.
Der Steuereinrichtung 15 werden über die Steuereingänge 25, 26, 27, 28 die
folgenden Eingangsgrößen mitgeteilt: Ladezustand Q der Speicherbatterie 16
(Steuereingang 25); Temperatur T₁ des Kühlmittels im Kühlmittelspeicherbe
hälter 2 (Steuereingang 26); Temperatur T₂ des Kühlkörpers 3 (Steuerein
gang 27); und Kühlmitteldurchsatz D (Steuereingang 28).
Im folgenden wird die Wirkungsweise der Steuereinrichtung 15 beschrieben,
die durch einen Mikroprozessor mit einem zugeordneten Steuerungsprogramm
gebildet sein kann.
Die Steuereinrichtung 15 ermittelt aufgrund der Eingangsgrößen T₁ und T₂
sowie einer vorgegebenen Betriebstemperatur den Leistungsbedarf des Kühl
aggregats 17 sowie den unter diesen Bedingungen optimalen Kühlmitteldurch
satz Dopt. Wenn von den Solarpanels 11, 12 über den Leistungs-Eingangs
anschluß 20 eine ausreichende Leistung zur Verfügung steht, wird dem
Leistungs-Ausgangsanschluß 22 eine Leistung entsprechend des ermittelten
Leistungsbedarfs des Kühlaggregats 17 zugeführt und ein weiterer Teil der
zur Verfügung stehenden Leistung wird benutzt, um die Kühlmittelpumpe 4
in einer Weise zu betreiben, daß sich im Kühlmittelkreislauf 1 der optimale
Kühlmitteldurchsatz Dopt, einstellt. Sollte unter diesen Bedingungen noch
Überschußleistung von den Solarpanels 11, 12 zur Verfügung stehen, wird
diese über den Leistungs-Eingangs/Ausgangsanschluß 21 der Speicherbatterie
16 gemäß ihrem aktuellen Ladezustand Q zugeführt, wobei die Speicherbatte
rie 16 aufgeladen wird.
Wenn andererseits die von den Solarpanels 11, 12 gelieferte Leistung nicht
zur Versorgung des Kühlaggregats 17 gemäß seinem ermittelten Leistungs
bedarf ausreicht, stellt die Speicherbatterie 16 Zusatzleistung zur Verfügung,
sofern ihr Ladezustand Q dies erlaubt. Falls die Speicherbatterie 16 entladen
ist, kann auch in nicht dargestellter Art und Weise die Zuschaltung eines
Dieselgenerators vorgesehen sein. Durch diese Steuerung können Schwankun
gen der am Leistungs-Eingangsanschluß 20 zur Verfügung stehenden Ein
gangsleistung, wie sie beispielsweise durch den Tag/Nachtrhythmus vorgege
ben sind, aufgefangen beziehungsweise ausgeglichen werden, wodurch ein
kontinuierlicher Betrieb der erfindungsgemäßen Anlage ermöglicht wird, und
ferner kann durch die Überwachung des Ladezustands Q der Speicherbatterie
16 eine Tiefentladung oder eine Überladung der Speicherbatterie 16 ver
mieden werden.
Die Regelung der Winkelstellung α der Solarpanels kann in Abhängigkeit
von der dem Leistungs-Eingangsanschluß 20 zugeführten Leistung erfolgen,
wodurch mittels der Steuervorrichtung 15 stets eine bestmögliche Ausnutzung
der eingestrahlten Sonnenenergie erzielt wird.
Die Steuereinrichtung 15 kann von einem Mikroprozessor gesteuert sein,
wobei diese Steuerung sowohl die beschriebenen Funktionen der Steuer
einrichtung 15 ausführt, als auch unterschiedliche Programmabläufe, beispiels
weise für eine erste Inbetriebnahme, einen Intervallbetrieb oder einen Dauer
betrieb zur Verfügung stellt.
Steuereinrichtungen für die in den Fig. 2 und 3 beschriebenen weiteren
Ausführungsformen der Erfindung sind in ihrer Wirkungsweise unmittelbar
vergleichbar mit der in Fig. 1 beschriebenen Steuereinrichtung und ermögli
chen stets eine Maximierung der Wassersammelmenge bei unterschiedlichen
Einsatz- und Umgebungsbedingungen.
Bezugszeichenliste
1 Kühlmittelkreislauf
2 Kühlmittelspeicherbehälter
3 Kühlkörper
4 Kühlmittelpumpe
5 Kühlmittel
6, 7, 8 Rohrleitungen
9 Auffangbehältnis
10 Kondenswasser
11, 12 Solarpannel
13, 14, 14′ elektrische Leitung
15 Steuereinrichtung
16 Speicherbatterie
17 Kühlaggregat
17′ Peltier-Element
18 Wüstenboden
19 Durchlaufkühler
20 Leistungs-Eingangsanschluß
21 Leistungs-Eingangs/Ausgangsanschluß
22 Leistungs-Ausgangsanschluß
23 Leistungs-Ausgangsanschluß
24 Ansteuereingang
25, 26, 27, 28 Steuereingang
T₁ Temperatur des Kühlmittels im Kühlmittelspeicherbehälter
T₂ Temperatur am Kühlkörper
D Kühlmitteldurchsatz
Q Ladezustand der Speicherbatterie
α Winkelstellung des Solarpannels
2 Kühlmittelspeicherbehälter
3 Kühlkörper
4 Kühlmittelpumpe
5 Kühlmittel
6, 7, 8 Rohrleitungen
9 Auffangbehältnis
10 Kondenswasser
11, 12 Solarpannel
13, 14, 14′ elektrische Leitung
15 Steuereinrichtung
16 Speicherbatterie
17 Kühlaggregat
17′ Peltier-Element
18 Wüstenboden
19 Durchlaufkühler
20 Leistungs-Eingangsanschluß
21 Leistungs-Eingangs/Ausgangsanschluß
22 Leistungs-Ausgangsanschluß
23 Leistungs-Ausgangsanschluß
24 Ansteuereingang
25, 26, 27, 28 Steuereingang
T₁ Temperatur des Kühlmittels im Kühlmittelspeicherbehälter
T₂ Temperatur am Kühlkörper
D Kühlmitteldurchsatz
Q Ladezustand der Speicherbatterie
α Winkelstellung des Solarpannels
Claims (18)
1. Vorrichtung zur Wassergewinnung,
gekennzeichnet durch
- - eine photovoltaische Elemente (11, 12) aufweisende Energiequelle
- - ein von der Energiequelle betriebenes Kühlaggregat (17)
- - mindestens einen von dem Kühlaggregat (17) gekühlten, in Kontakt mit der Umgebungsluft stehenden Kühlkörper (3), und
- - ein Auffangbehältnis zum Sammeln des an dem Kühlkörper gebilde ten Kondensats (10).
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühl
aggregat (17) und der Kühlkörper (3) über einen Kühlmittelkreislauf (1)
thermisch in Verbindung stehen.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühl
mittelkreislauf (1) einen von dem Kühlaggregat (17) gekühlten Kühl
mittelspeicherbehälter (2), eine Kühlmittelpumpe (4), den vom Kühlmittel
(5) gekühlten Kühlkörper (3) sowie Kühlmittelrohrleitungen (6, 7, 8)
umfaßt, die den Kühlkörper (3) und die Kühlmittelpumpe (4) mitein
ander verbinden.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühl
mittelspeichervolumen des Kühlmittelspeicherbehälters (2) so bemessen
ist, daß sich im Betrieb stets ein Großteil des im Kühlmittelkreislauf
(1) enthaltenen Kühlmittels (5) im Kühlmittelspeicherbehälter (2) befin
det.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühl
mittelspeichervolumen des Kühlmittelspeicherbehälters (2) 2-4 m³ beträgt.
6. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühl
mittelkreislauf (1) einen von dem Kühlaggregat (17) gekühlten Durch
laufkühler (19), eine Kühlmittelpumpe (4), den von Kühlmittel (5)
gekühlten Kühlkörper (3) sowie Kühlmittelrohrleitungen (6, 7, 8) um
faßt, die den Durchlaufkühler (19), den Kühlkörper (3) und die Kühl
mittelpumpe (4) miteinander verbinden.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeich
net, daß die Kühlmittelpumpe (4) ablaufseitig des von dem Kühlmittel
(5) gekühlten Kühlkörpers (3) angeordnet ist.
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Kühlkörper (3) aus meanderförmig verlaufenden
Rohrleitungen aufgebaut ist und/oder in Form eines Radiators ausgebil
det ist.
9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Vorrichtung eine Energiespeichereinrichtung (16)
zur temporären Speicherung des von der Energiequelle erzeugten elek
trischen Stroms aufweist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Energie
speichereinrichtung durch eine elektrische Speicherbatterie (16) gebildet
ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Energie
speichereinrichtung eine Brennstoffzelle, einen Wasserstoffspeicher sowie
insbesondere eine elektrolytische Wasserzerlegungseinrichtung zur Gewin
nung des Wasserstoffs umfaßt.
12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Energiequelle mit einem zu den photovoltaischen
Elementen (11, 12) zuschaltbaren Dieselgenerator ausgestattet ist.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 12, dadurch gekennzeich
net, daß die Vorrichtung eine Steuereinrichtung (15) zum Ausführen
zumindest einzelner der folgenden Funktionen umfaßt:
- - Erfassen der Temperatur (T₁) des Kühlmittels (5) insbesondere im Kühlmittelspeicherbehälter (5) beziehungsweise ausgangsseitig des Durchlaufkühlers (19),
- - Erfassen des Kühlmitteldurchsatzes (D) im Kühlmittelkreislauf (1),
- - Regeln der Pumpleistung der Kühlmittelpumpe (4) in Abhängigkeit von der erfaßten Kühlmitteltemperatur (T₁) und/oder dem erfaßten Kühlmitteldurchsatz (D),
- - Regeln der Kühlleistung des Kühlaggregats (17) in Abhängigkeit von der erfaßten Kühlmitteltemperatur (T₁) und gegebenenfalls dem erfaßten Kühlmitteldurchsatz (D).
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuer
einrichtung ferner zum Ausführen zumindest einzelner der folgenden
Funktionen ausgelegt ist:
- - Ausrichten der photovoltaischen Elemente (11, 12) in Abhängigkeit von der Einfallrichtung der Sonne,
- - Steuern des Speicherverhaltens der Energiespeichereinrichtung (16) in Abhängigkeit von der von der Energiequelle gelieferten Leistung sowie dem von dem Kühlaggregat (17) benötigten Leistungsbedarf,
- - gegebenenfalls Zuschalten eines Dieselgenerators.
15. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Vorrichtung als mobile Station, insbesondere in
Verbindung mit einem Lastkraftwagen, realisiert ist.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzei
chnet, daß die Vorrichtung als tragbare Anlage ausgelegt ist.
17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Vor
richtung als Kühlaggregat ein Peltier-Element (17′) aufweist, das mit
dem Kühlkörper (3) in unmittelbarem thermischen Kontakt steht.
18. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn
zeichnet, daß mindestens ein Teil der photovoltaischen Elemente (11,
12) den Kühlkörper gegen Sonneneinstrahlung abdeckt.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19632272A DE19632272A1 (de) | 1996-08-09 | 1996-08-09 | Vorrichtung zur Wassergewinnung |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19632272A DE19632272A1 (de) | 1996-08-09 | 1996-08-09 | Vorrichtung zur Wassergewinnung |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19632272A1 true DE19632272A1 (de) | 1998-02-12 |
Family
ID=7802294
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19632272A Withdrawn DE19632272A1 (de) | 1996-08-09 | 1996-08-09 | Vorrichtung zur Wassergewinnung |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19632272A1 (de) |
Cited By (13)
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