DE3022016A1 - Meerwasser-entsalzungsanlage mit niedertemperatur-dampfkraftwerk - Google Patents

Meerwasser-entsalzungsanlage mit niedertemperatur-dampfkraftwerk

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DE3022016A1
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Helmuth Dipl.-Ing. 8000 München Beutel
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STEIDLE IRENE 8000 MUENCHEN DE
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STEIDLE IRENE 8000 MUENCHEN DE
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Description

BEZEICHNUNG: Meerwasser-Entsalzungsanlage mit Niedertemperatur-Dampfkraftwerk
BESCHREIBUNG: Es gibt verschiedene Systeme zur Meerwasserentsalzung. Eines der bedeutenden Systeme arbeitet nach dem Prinzip der Verdampfung von Wasser zu Wasserdampf aus der Sohle und '"!ckkondensation des salzfreien Wassers.
Eine wichtige Variante ^avon stellt die vielstufige Verdampferanlage dar, die in der nä\ ,,stfol genden Stufe die Abwärme von der vorhergehenden bei entsprechend niedrigerem Druck- und Temperaturniveau ausnutzt.
Unabhängig davon gibt es Fiäne zur Realisierung von sogenannten meeresthermischen Kraftwerken, die die geringen Temperaturdifferenzen von warmen tropischen Oberflächengewässern zu kalten Tiefengewässern mi* ca. ΔΤ = 25 0C - 5 0C = 20 K in einem thermodynamisehen Dampfkreislauf zur Energieerzeugung ausnutzen sollen. Dabei gibt es geschlossene Systeme mit einem sekundären Kreislaufmittel wie Ammoniak oder Propan, das bei derartigen Temperaturen technisch brauchbare Volumina und Drücke liefert, insbesondere für die Turbinen. Eine zweite Art sollte im sogenannten offenen System das Meerwasser im Unterdruck direkt verdampfen und über Turbinen leiten, sowie anschließend mit eingesprühtem Kaltwasser wieder kondensieren. Letzteres Verfahren war aber aus praktischen und technischen Gründen bisher entweder nicht realisierbar oder unwirtschaftlich.
ErfindungsgciTiäß soll das letztere Verfahren wirtschaftlich werden, wenn das zu verdampfende Meerwasser relativ langsam und wie bei Entsalzungsanlagen praktisch ohne Salzgehalt verdampft und nach den Turbinen nicht mit eingespritztem Meerwasser, sondern in einem separaten Kühler kondensiert und so als Süßwasser gewonnen wird. Dabei wird dann nicht nur Kraftwerksenergie, sondern gleichzeitig wertvolles Süßwasser erzeugt, was die Anlagen wesentlich wirtschaftlicher werden läßt. Hiermit entsteht erstmals eine autonome Meerwaster-Entsalzungsanlage mit integriertem Nieder temperatur-Dampf kraftwerk.
Erfindungsgemäß soll ähnliche Anlage auch an Land arbeiten können, wobei die benötigte Wärmemenge durch einen Warmluft-Solarkollektor beigestellt wird. Dieser Warmluft-Solarkollektor soll erfindungsgemäß den Erdboden als Absorberfläche benutzen, während die transparente Abdeckung durch Plastikfolien oder Glasabdeckung gebildet wird. Dabei
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entsteht ein Warmluftstrom, der die Umgebungsluft ansaugt und um ca. 20 - 40 K erwärmt. Diese Warmluft gibt die Wärme in einem Wärmetauscher an das zu verdampfende Wasser ab, welches dann bei Unterdruck wie bei bekannten Meerwasserentsalzungs-Verdampferanl agen verdampfen kann. Der Warmluftstrom wird mit einem Aufwindkamin durch den Luft/Wasser-Wärmetauscher gedruckt, der z.B. oben auf dem Kamin angeordnet wird. Dadurch ergibt sich eine mit Solarenergie betriebene Entsalzungsanlage, die wegen der niedrigen Kosten z.B. des Kollektors von ca. 50,-- DM/m2 jeder anderen mit Solarenergie betriebenen Entsalzungsanlagen auf dem Land wirtschaftlich überlegen ist.
Erfindungsgemäß kann der erzeugte Dampf auch über Turbinen weiter expandiert v/erden und erzeugt dann noch mechanische Energie, die nach dem Versorgen der eigenen Anlage zum Antrieb der Pumpen, auch externe Energie abgibt. Damit entsteht eine weitere wirtschaftlichere Meerwasser-Entsalzungsanlage mit Niedertemperatur-Dampfkraftwerk, die außer Süßwasser noch Energie liefert.
Soll nur der eigene Energieverbrauch der Anlage für eine er.ergieautarke Entsalzungsanlage erzeugt v/erden, kann erfindungsgemäß auch der Luftkol1ektor mit einer bekannten Meerwasserentsalzungs-Verdampferanlage und mit einem Aufwindkraftv/erk gekoppelt werden. Dabei v/ird ein möglichst hoher Aufwindkamin verv/endet, der eine mit einer Luftturbine ausnutzbare Strömungsgeschv/indigkeit der im Kamin aufsteigenden Warmluft erzeugt. Die erzeugte mechanische Energie beträgt aber nur bis maximal etwa 1 % der von der Sonne eingestrahlten thermischen Warmluftenergie, sodaß bei Ausnutzung der in den Kollektor eingestrahlten Energie von z.B. 30 % im Entsalzungsverdampfer, gerade der Eigenbedarf der Anlage für Pumpen u.s.w. gedeckt werden kann.
Erfindungsgemäß kann überschüssige mechanische Energie der vorgenanter. Kraftwerksvarianten auch dazu verwendet v/erden, bei einem besonderen Süßwasserbedarf zusätzliche Entsalzungsanlagen z.B. nach dem Prinzip der Brüdenkompression oder umgekehrten Osmose anzutreiben. Bezogen auf das erzeugte Süßwasser ergeben sich dadurch die wirtschaftlichsten mit Solarenergie betriebenen Entsalzungsanlagen.
Erfindungsgemaß kann auch bei dem Solarkollektor aer dem Erdboden als Absorber benutzt die Erdbodenmasse selbst als Energiespeicher benutzt werden, ura den Tagbetrieb der Anlage mit Solarbetrieb auf
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den Nachtbetrieb mit reduzierter mittlerer Leistung auszudehnen. Dabei kann die eigentliche Entsalzungsanlage auf kleinere Leistungen ausgelegt, preiswerter hergestellt und letztlich wirtschaftlicher betrieben werden»
Erfindungsgemäß kann bei dem Solarkollektor auf Luft als primäres Wärmeträgermedium und einen Luft/Wasser-Wärmetauscher verzichtet werden und das Wasser direkt am Absorberboden entlang geführt werden.Dafür können transparente Plastikschläuche oder flache,transparent abgedekte Wasserbecken verwendung finden, deren transparete Abdeckung eine Verdunstung verhindert aber eine entsprechende Erwärmung zuläßt,Derartige Wasseroecken oder Plastikschläuche können an der Unterseite geschwärtzt und/oder zum Erdboden isoliert sein und die gesamte Energie zum direkten Erwärmen des Wassers vorsehen. Oder es besteht keine unterseitige Isolierung und/oder Schwärzung, sondern gegebenenfalls nur eine Schwärzung des Bodens, um einen T>il der Energie über die Erwärmung der Erdbodenmasse in den Nachtbetrieb zu verschieben.
Eine zusätzliche transparente Überdachung wie beim Luftkollektor kann angewandt werden, um die Abstrahlungs- und Konvektionsverluste zu reduzieren. Das erwärmte Wasser oder Salzwasser kann in Wasserbecken unter dem Kollektor ebenfalls als Energiespeicher zum kontinuierlichen Tag/Nacht-Betrib herangezogen werden.
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Claims (11)

P A T-S.fi'-T Α··Λ*5·"Ρ *R"Ö"-C*H E
1. Heerwasserentsalzungsanlage nach dem Verdampfungsprinzip dadurch gekennzeichnet, daß ein meeresthermisches Kraftwerk eingeschaltet wird, welches den zur Krafterzeugung benötigten Wasserdampf
gleichzeitig zur Süßwassergewinnung heranzieht. \
2. Meerwasserentsalzungsanlage nach dem Verdampfungsprinzip nach 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein meeresthermisches Kraftwerk im
zunächst offenen Meerwasser-Verdampfungsprozess eingeschaltet I wird, welches aber im Kondensatorteil wie ein geschlossener
Prozess mit separatem Kondensator arbeitet und das Kondensat
als Süßwasser abgibt.
3. Heerwasserentsalzungsanlage nach dem Verdampfungsprinzip dadurch gekennzeichnet, daß die benötigten Wärmemengen von einem Solarenergie-Kollektor und/über Wärmetauscher erzeugt werden.
4. Meerwasserentsalzungsanlage nach dem Verdampfungsprinzip nach 3. dadurch gekennzeichnet, daß der Erdboden die Kollektorfläche
darstellt auf welcher unter einer transparenten Abdeckung das
Wärmetransportmedium Luft oder das Meerwasser selbst zirkuliert.
5. Meerwasserentsalzungsanlage nach dem Verdampfungsprinzip nach 3.
und 4. dadurch gekennzeichnet, daß Luft als Primär-Medium die Wärme über einen Wärmetauscher an das zu verdampfende Meerwasser abgibt und über einen Kamin die Durchstrcmungsgeschwindigkeit
erhält.
6. Meerwasserentsalzungsanlage nach dem Verdampfungsprinzip nach 3. bis 5. dadurch gekennzeichnet, daß der Wasserdampf über Turbinen zur Energieerzeugung weiter expandiert und anschließend als Süßwasser kondensiert wird.
7. Meerwasserentsalzungsanlage nach dem Verdampfungsprinzip nach 3. bis 5. dadurch gekennzeichnet, daß eine autonome mechanische
Energieversorgung nach dem Aufwindprinzip über einen hohen Kamin |
- und eine Luftturbine erfolgt, wobei sich der Wärme auskoppelnde
Wärmetauscher am oberen Kaminende befindet.
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IB »
8. Meerwasserentsalzungsanlage nach dem Verdampfungsprinzip nach einem oder mehreren vorgenannten Ansprüchen dadurch gekennzeichnet, daß überschüssige mechanische Energie zum Antrieb weiterer Meerwasserentsalzungsanlagen z.B. nach dem Prinzip der Brüdenkompression oder der umgekehrten Osmose herangezogen wird.
9. Meerwasserentsalzungsanlage nach dem Verdampfungsprinzip nach 3. bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Erdboden unter dem Solarkollektor als thermischer Energiespeicher genutzt wird um auch einen reduzierten Nachtbetrieb der Entsalzungsanlage zu ermöglichen.
10. Meerwasserentsalzungsanlage nach dem Verdampfungsprinzip nach 3. bis 9. dadurch gekennzeichnet, daß das zu erwärmende Wasser direkt am Erdboden unter transparenter Abdeckung oder in Schläuchen geführt wird5mit und ohne Isolation zum Erdboden und mit ode" ohne zusätzlicher transparenter Abdeckung üjer einem Luftzv.ischenraum.
11. Meerwasserentsalzungsanlage nach dem Verdampfungsprinzip nach 3. bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das zu erwärmende Salzwasser in abgedekten Wasserbecken unter dem Kollektor
"■■'■ erwärmt und als Speicher für den kontinuierlichen Tag/Nacht-Betrieb verwendet wird.
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DE3022016A 1980-06-12 1980-06-12 Meerwasser-entsalzungsanlage mit niedertemperatur-dampfkraftwerk Withdrawn DE3022016A1 (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011007292A1 (de) * 2011-04-13 2012-10-18 Reinhold Barth Anlage zur Entsalzung von salzhaltigem Roh- bzw. Brauchwasser

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011007292A1 (de) * 2011-04-13 2012-10-18 Reinhold Barth Anlage zur Entsalzung von salzhaltigem Roh- bzw. Brauchwasser

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