DE19742259A1 - Verfahren zur Energieerzeugung - Google Patents

Verfahren zur Energieerzeugung

Info

Publication number
DE19742259A1
DE19742259A1 DE1997142259 DE19742259A DE19742259A1 DE 19742259 A1 DE19742259 A1 DE 19742259A1 DE 1997142259 DE1997142259 DE 1997142259 DE 19742259 A DE19742259 A DE 19742259A DE 19742259 A1 DE19742259 A1 DE 19742259A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
motor
pump
solution
water
pressure
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE1997142259
Other languages
English (en)
Inventor
Jochen Dr Ing Schmidt-Luesmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SCHMIDT LUESMANN JOCHEN DR ING
Original Assignee
SCHMIDT LUESMANN JOCHEN DR ING
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SCHMIDT LUESMANN JOCHEN DR ING filed Critical SCHMIDT LUESMANN JOCHEN DR ING
Priority to DE1997142259 priority Critical patent/DE19742259A1/de
Publication of DE19742259A1 publication Critical patent/DE19742259A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03BMACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B17/00Other machines or engines
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/20Hydro energy

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
  • Other Liquid Machine Or Engine Such As Wave Power Use (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Energieer­ zeugung aus Flüssigkeiten. Ferner betrifft sie eine Vorrichtung zur Durchführung eines derartigen Ver­ fahrens.
Zu den heute bereits in größerem Umfang genutzten regenerativen Energiequellen zählt neben der Wind- und Sonnenenergie auch die Wasserkraft, bei der die poten­ tielle oder kinetische Energie des Wassers zur Er­ zeugung mechanischer und/oder elektrischer Leistung ausgenutzt wird.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Energieerzeugung anzugeben, bei dem zwar ebenfalls Wasser als nahezu beliebig verfügbare Ressource ausge­ nutzt werden kann, das aber auch dann anwendbar ist, wenn dieses Wasser nicht den hinreichenden Energie­ inhalt in Form von Höhenunterschied oder Fließge­ schwindigkeit aufweist, um hieraus die gewünschte Antriebsleistung zum Betrieb beispielsweise einer Turbine oder eines Wasserrades zu gewinnen. Ferner soll durch die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung eines derartigen Verfahrens bereitgestellt werden.
Die Erfindung löst die erste Aufgabe durch ein Ver­ fahren, bei dem eine Lösung höherer Konzentration eines Agens in einem Lösungsmittel durch eine nur für das Lösungsmittel durchlässige Membran von einer Lösung niedrigerer Konzentration getrennt und der sich in der Lösung höherer Konzentration aufbauende osmotische Druck zur Vortriebserzeugung genutzt wird, wobei beide Lösungen kontinuierlich zugeführt werden.
Das Phänomen des osmotischen Drucks, der sich immer dann aufbauen kann, wenn eine halbdurchlässige oder semipermeable Membran zwar die Diffusion eines Lösungs­ mittels, nicht aber eines darin gelösten Stoffes zuläßt, ist seit langem bekannt und kann unter anderem mit Hilfe einer sogenannten Pfefferschen Zelle sichtbar gemacht werden. Es ist in seiner Umkehrung darüber hinaus aus der sogenannten Umkehrosmose bekannt, bei der mittels einer geeigneten semipermeablen Membran und unter dem Einsatz zusätzlicher Energie Trinkwasser aus Meerwasser gewonnen wird. Das erfindungsgemäße Ver­ fahren ermöglicht es, den osmotischen Druck, der sich beispielsweise zwischen salzhaltigem Meerwasser und Wasser mit geringerem Salzgehalt bzw. praktisch salz­ freiem Fluß oder Frischwasser einstellt, zur Energie­ erzeugung auszunutzen. Dabei resultieren bereits aus geringen Konzentrationsunterschieden hohe Drücke. So ergibt sich allein aus dem Konzentrationsunterschied zwischen Meerwasser mit einem Salzgehalt von etwa 3.5 Prozent und reinem Frischwasser ein Druck von knapp 30 bar.
Die Lösung der weiteren Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit einer Vorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 4. Die Vorrichtung nach der Er­ findung weist dabei den Vorteil auf, daß sie sich ins­ besondere für dezentrale Energieerzeugungsanlagen eignet und dabei beispielsweise für Schöpfwerke einge­ setzt werden kann, die im Küstenbereich zur Ent­ wässerung dienen und die bisher erhebliche Mengen an elektrischer Energie verbrauchen. Die Standorte der­ artiger Anlagen sind in besonderem Maße geeignet, um die aus dem Salzgehalt des Meerwassers resultierende Energie durch die Ausnutzung des osmotischen Drucks auszubeuten. Hinzu kommt in diesem Fall ein günstiges zeitliches Zusammentreffen zwischen Energieanforderung und Energieanfall, da hohe Leistungen von derartigen Schöpfwerken immer dann gefordert werden, wenn auch der Wasserstand auf der Seeseite hoch ist. Daneben ist die erfindungsgemäße Vorrichtung selbstverständlich für jede andere Anwendung einsetzbar, bei der Lösungen unterschiedlicher Konzentration in großen Mengen zur Verfügung stehen und bei der eine Trennung mittels Membran möglich ist.
Nachfolgend soll die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher er­ läutert werden. Die Figur zeigt eine Prinzipskizze einer auch als Osmosemotor zu bezeichnende Vorrichtung nach der Erfindung. Diese Vorrichtung besteht aus einer Pumpe 1, einem mit der Pumpe verbundenen Membrantank 2 sowie einem diesem nachgeschalteten Motor 3, der über eine gemeinsame Antriebswelle 4 direkt mit der Pumpe 1 gekoppelt ist.
Der Membrantank 2 ist in einen Niederdruckbereich 5 und einen Bereich höheren Druckes, im folgenden als Druck­ raum 6 bezeichnet, unterteilt, wobei die beiden Bereiche 5,6 durch eine semipermeable Membran, in der Figur gestrichelt dargestellt, voneinander getrennt sind. Die semipermeable Membran besteht in Fall des hier dargestellten Ausführungsbeispiels aus Rohrbündeln 7, deren Wände aus semipermeablen Membranen bestehen und die parallel zueinander angeordnet sind. Zwischen den Rohrbündeln 7 sind im Druckraum 6 Umlenkbleche 8 angeordnet. Neben einem Zu- und Abfluß 9, 10 im Druck­ raum 6 ist der Membrantank 2 in seinem Niederdruck­ bereich 5 mit einem weiteren Zulauf 11 versehen. Ver­ vollständigt wird die Anordnung bei dem hier darge­ stellten Ausführungsbeispiel durch einen Generator 12, der ebenfalls auf der gemeinsamen Welle 4 von Pumpe 1 und Motor 3 angeordnet ist.
Die Strömungspfade der zum Betrieb des Osmosemotors benötigten Medien, in diesem Fall Meerwasser und Frischwasser, sind jeweils durch Pfeile gekennzeichnet, wobei die stärkeren Pfeile den Weg des durch die Pumpe 1 geförderten Meerwassers und des den Motor 3 an­ treibenden Mischwassers kennzeichnen, während das zuge­ führte Frischwasser durch dünnere Pfeile symbolisiert ist.
Sowohl die Pumpe 1 als auch der Motor 3 sind als Ver­ drängermaschinen ausgebildet, beispielsweise als Zahn­ radpumpen oder Kolbenmaschinen. Wichtig dabei ist, daß die Pumpe 1 ein geringeres Verdrängungsvolumen aufweist als der Motor 3. Die Pumpe 1 fördert über den Zufluß 9 Salzwasser in den Druckraum 6 des Membrantanks 2. Zugleich strömt über den Zulauf 11 Wasser geringeren Salzgehaltes in den Niederdruckbereich 5 des Membran­ tanks 2. Von hier aus diffundiert dieses Wasser durch die von den semipermeable Membranen gebildeten Wände der Rohrbündel 7 in den Druckraum 6.
Die Umlenkbleche 8 bewirken aufgrund der entstehenden Turbulenzen eine gute Durchmischung der in diesem Raum entstehenden Lösung, deren Salzgehalt geringer als der des kontinuierlich zugeführten Salzwassers ist. Dieses Mischwasser strömt über den Abfluß 10 zum Motor 3, wobei dieser Volumenstrom infolge des osmotischen Effektes der Membranen größer ist als der von der Pumpe 1 in den Druckraum 6 geförderte. Da sich die Pumpe 1 und der Motor 3 auf gleichem Druckniveau befinden, wird durch diesen Effekt an der gemeinsamen Welle 4 Energie freigesetzt, die zum Antrieb des Generators 12 genutzt wird. Da durch die ständige Diffusion des Frischwassers aus dem Niederdruckbereich 5 in den Druckraum 6 in ersterem gegenüber der Umgebung ein Unterdruck ent­ steht, strömt das für die Aufrechterhaltung des Prozesses erforderliche Frischwasser selbsttätig nach, ohne daß hierzu eine eigene Fördereinrichtung erforder­ lich wäre.
Der Wirkungsgrad der vorangehend beschriebenen An­ ordnung ist unter anderem abhängig vom Verhältnis der Hubvolumina von Pumpe 1 und Motor 3. Die sich ein­ stellende Konzentration des Salzes im Druckraum 6 ist diesem Verhältnis proportional, sofern sich das nach­ strömende Meerwasser vollständig durchmischt. Bei einem Hubvolumen des Motors von 180 Litern und einem Hub­ volumenverhältnis Pumpe/Motor von 0.9 läßt sich mit einer derartigen Anordnung ein Wirkungsgrad von etwa 0.5 erreichen. Damit läßt sich aus einem Kubikmeter Frischwasser ein Energiegewinn von 1500 kJ erzielen, wofür 9 Kubikmeter Meerwasser bewegt werden müssen.

Claims (7)

1. Verfahren zur Energieerzeugung aus Flüssigkeiten, dadurch gekennzeichnet, daß eine Lösung höherer Konzentration eines Agens in einem Lösungsmittel durch eine nur für das Lösungsmittel durchlässige Membran von einer Lösung niedrigerer Konzentration getrennt und der sich in der Lösung höherer Konzen­ tration aufbauende osmotische Druck zur Vortriebs­ erzeugung genutzt wird, wobei beide Lösungen konti­ nuierlich zugeführt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Agens im wesentlichen aus Salzen in wässriger Lösung und das Lösungsmittel aus Wasser besteht.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lösung höherer Konzentration aus Meerwasser und die Lösung niedrigerer Konzentration aus Frischwasser besteht.
4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine Pumpe (1) zur Förderung der Lösung höherer Konzentration, einem über eine gemeinsame Welle (4) mit der Pumpe (1) gekoppelten Motor (3) sowie einem zwischen beiden angeordneten Membrantank (2), in dem ein Niederdruckbereich (5) und ein Bereich höheren Druckes (6) durch eine semipermeable Membran voneinander getrennt sind, wobei der Bereich höheren Druckes (6) mit der Pumpe (1) sowie mit dem Motor (3) verbunden ist und wobei der Niederdruckbereich (5) über einen Zulauf (11) für die Lösung niedrigerer Konzentration verfügt.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der Niederdruckbereich (5) und der Bereich höheren Druckes (6) durch Rohrbündel (7) vonein­ ander getrennt sind, deren Wände von semipermeablen Membranen gebildet werden.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich­ net, daß das Innere der Rohrbündel von der Lösung niedrigerer Konzentration durchströmt wird.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß auf der gemeinsamen Welle (4) vom Pumpe (1) und Motor (3) ein Generator (12) angeordnet ist.
DE1997142259 1997-09-25 1997-09-25 Verfahren zur Energieerzeugung Withdrawn DE19742259A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE1997142259 DE19742259A1 (de) 1997-09-25 1997-09-25 Verfahren zur Energieerzeugung

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE1997142259 DE19742259A1 (de) 1997-09-25 1997-09-25 Verfahren zur Energieerzeugung

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE19742259A1 true DE19742259A1 (de) 1999-04-01

Family

ID=7843545

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE1997142259 Withdrawn DE19742259A1 (de) 1997-09-25 1997-09-25 Verfahren zur Energieerzeugung

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE19742259A1 (de)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010088919A1 (en) * 2009-09-06 2010-08-12 Ahmed Aly Fahmy Elsaid Osmotic energy reservoir
WO2012071994A1 (zh) * 2010-12-04 2012-06-07 广东海洋大学 利用潮汐能驱动的海水淡化及发电的方法与装置
CN110107445A (zh) * 2019-01-17 2019-08-09 上海电机学院 一种基于溶质浓度动力的小型水利发电装置
WO2019238082A1 (zh) * 2018-06-15 2019-12-19 毛靖宇 一种渗透式热能利用方法和装置

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010088919A1 (en) * 2009-09-06 2010-08-12 Ahmed Aly Fahmy Elsaid Osmotic energy reservoir
WO2012071994A1 (zh) * 2010-12-04 2012-06-07 广东海洋大学 利用潮汐能驱动的海水淡化及发电的方法与装置
WO2019238082A1 (zh) * 2018-06-15 2019-12-19 毛靖宇 一种渗透式热能利用方法和装置
CN110107445A (zh) * 2019-01-17 2019-08-09 上海电机学院 一种基于溶质浓度动力的小型水利发电装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Loeb Production of energy from concentrated brines by pressure-retarded osmosis: I. Preliminary technical and economic correlations
DE1442420A1 (de) Verfahren zum Gewinnen eines Produktes aus einer waessrigen Loesung durch umgekehrte Osmose und Vorrichtung zur Ausuebung des Verfahrens
DE2907429A1 (de) Anlage zur aufbereitung von waessern durch umkehr-osmose
DE2754627A1 (de) Rohrfoermige membranfiltrations- vorrichtung
DD267914A5 (de) Verfahren und vorrichtung zur behandlung von fluessigkeiten mittels membranfilteranlage
EP2714243B1 (de) Anlage und verfahren zur aufbereitung von methanhaltigen naturgas
DE2129377A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Aufkonzentrierung von Fluessigkeiten bei der Gasdehydratisierung
DE3025855A1 (de) Vorrichtung zum abpumpen einer oelbohrung mit wechselndem gasgehalt des produkts
DE102014225190A1 (de) Anlage zur Einergiespeicherung und Erzeugung von elektrischem Strom
WO2006128886A2 (de) Trinkwassererzeugungs- und versorgungsschiff
DE19742259A1 (de) Verfahren zur Energieerzeugung
DE2801018A1 (de) Hochdruck-ultrafiltrations-anlage
DE3121968A1 (de) Verfahren zur erzeugung eines druckgefaelles in einem fluid und anlage zur durchfuehrung des verfahrens
DE1503271A1 (de) Verfahren zur Herabsetzung des Stroemungswiderstandes in hydraulischen Anlagen
DE2516371A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur loesung von gasfoermigem sauerstoff in einer fluessigkeit
CN210030126U (zh) 一种高浓盐水深度浓缩的系统
DE3106772A1 (de) Membrantrennverfahren und -anlage
DE2718882C2 (de) Verfahren zur Ultrafiltration von Flüssigkeiten
EP0229970A1 (de) Verfahren und Einrichtung zum Betrieb von Flüssigkeitsströmungsmaschinen
DE10327401A1 (de) Pumpe mit zusätzlicher Fluideinspeisung
CN103603764A (zh) 盐差能分级发电系统及方法
DE102012205674A1 (de) Magneto-hydrodynamische Turbine
DE19647358A1 (de) Tiefsee-Wasser-Entsalzungsanlage
DE2243327A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum innigen vermischen eines gases mit einer fluessigkeit
DE19502440A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Reinigen von Abwasser

Legal Events

Date Code Title Description
8139 Disposal/non-payment of the annual fee