DE3509599A1

DE3509599A1 - Vorrichtung zur ausnutzung der kondensationswaerme von wasserdampf zwecks erzeugung elektrischer energie

Info

Publication number: DE3509599A1
Application number: DE19853509599
Authority: DE
Inventors: Arnold 6405 Eichenzell Grimm
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1985-03-16
Filing date: 1985-03-16
Publication date: 1986-09-18

Description

EYER & LINSER PATENTANWÄLTE 3509599

PATENTANWÄLTE; DIPL.-ING. ECKHARDT EYER + PHYSIKER HEINZ LINSER

ROBERT-BOSCH-STR. 12A D-6O72 DREIEICH

Anmelder:

Arnold Grimm
Krautgarten 12

6405 Eichenzell

Vorrichtung zur Ausnutzung der Kondensationswärme von Wasserdampf zwecks Erzeugung elektrischer Energie

iSINAL '

•^«RIGINAt.

GM 8083

BKSCIIKLIBUNi;:

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ausnutzung der Kondensat ionswärmc¹ von Wasserdampf zwecks Erzeugung el okt rischer Energie mit Hilfe¹ eines Lu f t -SL römungskanals.

Vorrichtungen zur Gewinnung von Trinkwasser aus salzhaltigem Wasser mittels der Solaienergie gewinnen insbesondere in wasserarmen und sonnenreichen Gebieten mehr und mehr an Bedeutung. Hierbei geht es nicht nur um die Gewinnung von Trinkwasser, sondern auch um die Erzeugung von salzfreiem oder salzarmen Wasser für die Bewässung des Bodens.

Für die Trinkwassergewinnung aus salzhaltigem Wasser werden zur Zeit verschiedene Systeme angewandt, beispielsweise solche, welche das Prinzip der Verdampfung anwenden.

Der Anteil solcher Anlagen beträgt zur Zeit ca. 88% der Gesamtgewinnung. Bei diesen bekannten Anlagen wird Salzwasser durch Erhitzung zum Verdampfen gebracht. Der Dampf nimmt das Salz und andere Mineralien nicht auf und über einen Kondensator kondensiert der Dampf wieder zu Wasser.

Dieses bekannte System weist jedoch eine Reihe von Nachteilen auf. So sind bei diesem System hohe Energie- und sehr hohe Materialaufwendungen erforderlich, und die Kondensationswärme geht bei diesem System völlig verl oren.

In einer Parallelanmeldung des Anmelders wird eine Vorrichtung zur Gewinnung von destilliertem Wasser oder Trinkwasser aus salzhaltigem oder verunreinigtem Wasser, insbesondere Meerwasser, vorgeschlagen, welche aus einem für Sonnenstrahlung, insbesondere Wärmestrahlung durchlässigen und vom salzhaltigen Wasser durchströmten Röhrensystem besteht.

BAD GRlGiMAL

GM 8083

Hierbei wird das salzhaltige Wasser zur Verdampfung gebracht um das SaI2; oder die Verunreinigungen aus dem Wasser zu enLfernen. Das verdampfte Wasser wird zur Verwendung als Trinkwasser oder zur Bewässerung des Bodens nach der Verdampfung wieder kondensiert. Hierbei werden erhebliche Energiemengen wieder frei, welche bisher nicht weiter verwertet wurden.

Dies trifft auch für weitere bereits bekannte Anlagen bzw. Verfahren ähnlicher Art zu, welche zur Trinkwassererzeugung das Salz- oder Meerwasser zur Verdampfung bringen.

Ein solches bekanntes Verfahren ist beispielsweise das Solarverfahren. Hierbei wird durch die Sonneneinstrahlung, zusätzlich unterstützt durch Reflektoren, ein metallener Absorber im Brennpunkt der Reflektoren, erhitzt. Diese hohe Wärmeenergie wird durch ein Wärmeträgermedium abgeführt und zum Verdampfer gepumpt. Im Verdampfen" erfolgt dann die Verdampfung des salzhaltigen Wasser.

Diese Solaranlagen weisen die folgenden Nachteile auf:
In der Absorberumluft tritt eine hohe Warmekonvektion auf , wodurch große Energiemengen der Atmosphäre als Verlust energie zugeführt werden. Bei zunehmender Windstärke nimmt somit die Wärmeleistung ,ih und bei einer Windstärke, welche etwa bei ^r) Beaufort liegt, ist keine Energiegewinnung mehr möglich, da die Wärmekonveklion zu hoch ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde die bei solchen Anlagen bisher an die Umwelt abgegebene Energie auszuwerten und die bei der Kondensation des Wasserdampfes zu Wasser freiwerdende Energie in elektrische Energie umzuwandeln.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß ein Kondensator und ein Wärmetauscher in einem definierten Abstand voneinander in einen Luft-Sl ι ömungskaal angeordnet sind, und daß sich im StröinungskanaL ein Windgenerator befindet.

CM 8083

In Weiterbildung dor Erfindung sind dor Kondensator und der Wärmelauscher integrale Bestandteile einer Vorrichtung zur Gewinnung von destilliertem Wasser oder Trinkwasser aus salzhaltigem Wasser, insbesondere Meerwasser, mit Hilfe von Solaronorgie.

Nach der Erfindung ist der Windkanal unterirdisch angeordnet und horizontal ausgebildet, wobei die Zu- und AblufLkanäle vertikal vorlaufen.

In vorteilhafter Weise ist. der Windkanal als VenLuri-Düse ausgebildet..

In einer vorteilhaften Ausführungsiorm der Erfindung sind der Wärmetauscher zur Vorwärmung des salzhaltigen Wassers im vertikalen Abluftteil des Windkanals und der Kondensator zur Kondensation des destillierten Wassers im horizontalen Teil des Windkanals angeordnet, zwischen denen sich der Windgerierator befindet.

Pie Erfindung wird anhand von Zeichnungen näher erläutert. Hierbei /.ei gen:

FIGUR 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Destillation von salzhal I ige*iWassor , und

I-'UiIlR 1! eine scheinal i s< ho Darstellung des Windkanals nach der Erfindung .

Die Figur 1 zeigt die schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung zur Destillation von salzhaltigem Wasser. Über eine nicht näher dargestellte Pumpe wird das salzhaltige Wasser angesaugt und über eine in Figur 2 dargestellte Leitung dem Wärmetauscher 47 zugeführt und wird über das in Figur 1 dargestellte Ventil 29 in das Verteilerrohr A und in die Absorberröhren 1 gepumpt.

BAD GRIGINAL

GM 8083

Durch eine Dosieranlage 30 wird die erforderliche Menge schwarzer Partikel aus Kunststoff oder aus anorganischen Stoffen dem Salzwasser beigefügt, um die auftreffende Sonnenstrahlung zu absorbieren. Hierdurch erwärmen sich die Partikel und geben ihre Wärme durch Wärmeleitung unmittelbar an das Salzwasser ab, welches hierdurch aul seine Verdampfungstemperatur gebracht wird und verdampft. Der so entstehende Dampf strömt durch das Sammelrohr 22 und die Leitung 44 zum Kondensator 43 und erwärmt dabei die Lull im LuIt-Strömungskana1 49,42,50 gemäß Figur 2.

Durch die Vorwärmung des Salzwassers im Wärmetauscher 47, welcher ebenfalls im Luft-Strömungskanal 49,42,50 angeordnet ist, wird der im Wasser enthaltene Sauerstoff weitestgehend entzogen. Dieser Entgasungsvorgang mindert die Aggressivität des Salzwassers gegen Metalle.

Der in dem Kondensator 43 zu Wasser kondensierte Dampf wird zu einem nicht näher dargestellten Zwischenspeicher weitergeleitet.

1st zur Absorption der Sonnenstrahlung ein magnetisierbarer Stoff eingesetzt worden, wobei die einzelnen Partikel dieses Stoffes nur eine vernachlässigbar geringe Remanenz haben dürfen, werden die Partikel mit Hilfe einer Magnettrommel 38 aus der Sole extrahiert.

Die Sole fließt dann über eine Rinne 39 ab und die magnetisierbaren Partikel werden durch Knlmagnetisieren der Trommel und einem Schaber 40 von der Trommel entfernt.

Nach der Erfindung isl der Luftsl römiings-Schacht 4⁽),42,5Ο im Erdreich angeordnet. Nachdem sich das den Schacht umgebende Erdreich erwärmt hat, erfolgt keine weitere hohe Temperaturabfuhr, sondern das Erdreich dient jetzt als ein Speicher und Wärmeisolator.

BAD GRSGSNAL

GM 8083

Kin weiterer wesentlicher Vorteil der Erfindung ist das geringe statische Problem im Vergleich zum Aufwindkraftwerk.

Das Rohrsystem 42 wird aus handelsüblichen Betonrohren hergestellt.

Im Gegensatz, zu den bekannten Anlagen wird der in einem Absorber 2 (M^-zeugte Dampf nicht in ein Becken mil einem Wärmetauscher und Kondenator geleitet, sondern zum Kondensator 43 der Stromerzeugungsanlage. üer Dampf wird an der Rohrleitung 44 eingeleitet, kondensiert im Kondensator und wird über das Rohr 45 abgeleitet und wie bisher üblich in einen nicht näher dargestellten Zwischenspeicher geleitet.

Das salzhaltige Wasser wird durch das Rohr 46 eingeleitet, und dem Wärmetauscher 47 zugeführt. Hier nimmt der Wärmetauscher die von dem Kondensator 43 erwärmte Luft auf, kühlt diese ab und erwärmt das eingeführte Salzwasser. Über das Rohr 48 wird das erwärmte Salzwasser in das Absorborsysl ein 2 über das Rohr 4 gepumpt. Ein handelsüblicher und nicht näher dargestellter Entgaser, welcher mit dem Rohr 48 verbunden ist, gibt dann den im Salzwasser enthaltenen Sauerstoff an die Umgebung ab.

Durch die Erwärmung der Luft im Luft-Strömungskanal 49,50 mit Hilfe, des Kondensators 43 auf ca 100° und der Einführung des auf Umgebungstemperatur befindlichen Salzwassers im Wärmetauscher 47 entsteht eine Temperaturdifferenz. Diese erzeugt eine Druckdifferenz und damit ein Energiegefälle zwischen Kondensator und Wärmetauscher. Hierdurch entsteht ein Luftstrom im Rohrsystem 42 zwischen Eintritt 49 und Austritt 50. Dadurch ergibt sich eine Windgeschwindigkeit mit ausreichender Energie, die einen Windgenerator 51 mit höherem Wirkungsgrad als in bisher bekannten Aufwindanlagen betreiben kann.

DAD ORIGINAL

CM 8083

Der Wirkunsgrad von Aufwindanlagen liegt bei max.2%, in der Regel jedoch bei 1%. Die nach der Erfindung vorgeschlagene Vorrichtung dagegen hat einen Wirkungsgrad von mindestens 4%. Bei Aufwindanlagen liegen die Temperaturdifferenzen zwischen der Kinströmseite und der Ausströmseite bei durchschniLllicli 10° Kelvin. Die vorgeschlagene Vorrichtung erreicht dagegen Temperature! i i feren/en von durchschnittlich 60° Kelvin. Um die Temperaturdifferen/.en vun 10° Kelvin bei einem Aufwindkraftwerk zu erreichen, muß der Aufwinds<hachl sehr gut isoliert sein. Durch die unterirdische Anordnung der Vorrichtung ist diese Voraussetzung erfüllt.

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Claims

CM 8083

PATl-NT ANSPRUCHS

1. Vorrichtung zur Ausnutzung der Kondensat ionswärme von Wasserdampf zwecks Erzeugung elektrischer Energie mit Hilfe eines Luft-Strömungskanals, dadurch gekennzeichnel, dail ein Kondensator (43) und ein Wärmetauscher (47) in einem definierten Abstand voneinander in einem Luf t-St römungskanal (49,50) angeordnet sind, und dai3 sich im Strömungskanal ein Windgenerator (51) befindet.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator (43) und der Wärmetauscher (47) integrale Bestandteile einer Vorrichtung zur Gewinnung von destilliertem Wasser oder Trinkwasser aus salzhaltigem Wasser, insbesondere Meerwasser, mit Hilfe von Solaroncrgie sind.

'5. Vorrichtung nach Anspruch 1 odor 2, dadurch gekennzeichnet , daß der

Windkanal (42,49,50) unterirdisch angeordnet und horizontal

ausgebildet ist, wobei die Zu- und Ablul'tkanäle (49,50) vertikal verlaufen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß einn Teil des Windkanals als Venturi-Düse (42) ausgebildet ist.

Vorrichtung nach Anspruch 1, oder einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher (47) zur Vorwärmung des salzhaltigen Wassers im vertikalen Abluftteil des Windkanals und der Kondensator (43) zur Kondensation des destillierten Wassers im horizontalen Teil (42) des Windkanals (49,50) angeordnet sind, zwischen denen sich der Windgenerator (51) befindet.

b. Vorrichtung nach Anspruch 1, oder einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Windkanal (49, 50) aus Bet on besteht.

BAD ORIGINAL