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Verfahren zur Ausnutzung der Temperaturunterschiede von in der Natur
vorkommenden Wassermassen. Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ausnutzung der
Temperaturunterschiede von in der Natur vorkommenden Wassermassen mittels eines
Energieumformers. Es ist bereits vorgeschlagen worden, zur Energiegewinnung zwei
Temperaturquellen anzuwenden, und zwar eine kalte für den Kondensator und eine warme
für den Verdampfer, wobei zur Ausnutzung der Wärmernengen mit ,geringen Temperaturunterschieden
niedrig siedende Flüssigkeiten angewendet werden, deren Dämpfe in einem Motor arbeitleistend
expandieren. Mittels besonderer Vorkehrungen, u. a. eines Speicherbehälters, suchte
man hierbei einen kontinuierlichen Betrieb der Kraftmaschine mittels der beiden
Temperaturquellen zu erzielen. Es wurde also vorausgesetzt, daß mindestens zeitweilig
die zum Betrieb des Motors nötige Temperaturspanne nicht vorhanden ist. Weiter hat
man vorgeschlagen, den Temperaturunterschied zwischen kalten und warmen -Meeresströmungen
in solchen Motoren nutzbar zu machen.
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Der praktischen Ausführung solcher Anlagen steht aber entgegen, daß
sowohl bei größerer räumlicher Entfernung der Orte mit verschiedener Temperatur,
wie es bei einigermaßen ' gleichbleibenden 'Keeresströmungen mit nennenswert
verschiedenen. Temperaturen immer der Fall ist, als auch bei zeitlicher Verschiedenheit
des Vorhandenseins der beiden Temperaturen die Größe der Anlagen und damit ihre
Kosten zu hohe werden. Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß nur in dem
Falle, wenn die beiden Bedingungen zeitlichen Gleichbleibens und geringer räumlicher
Entfernung der natürlichen Temperaturquellen erfüllt sind, eine wirtschaftliche
Lösung möglich ist und daß die Erfüllung dieser beiden Bedingungen dann besteht,
wenn man die im Meer in gewissen Gebieten dauernd vorhandenen Ternperaturunterschiede
der senkrecht mit Ab-
stand übereinanderliegenden Wasserschichten ausnutzt.
Das neue Verfahren besteht darin, daß an den Meeresstellen, die in geringem senkrechten
Abstand übereinander Wasserschichten von erheblichen Temperaturunterschieden haben,
der Energieumformer in der Nähe der Meeresoberfläche angeordnet und mit seiner Hochtemperaturseite
mit dem Meeresoberflächenwasser in Berührung gebracht wird, währen#d seiner Tieftemperaturseite
mit Hilfe von Rohrleitungen und Pumpvorrichtungen Wasser der kalten Tiefenschichten
des Meeres zugeführt wird. Da dadurch, daß der Energieumformer dort angeordnet wird,
wo das Meereswasser in geringem lotrechten Abstand dauernd Wasserschichten von erheblichem
Temperaturunterschied hat, ergibt sich der Vorteil einer gleichbleibenden Temperaturquelle,
wodurch diejenigen Bestandteile der Anlage, wie Speicherbehälter usw., welche diese
praktisch unbrauchbar machen, in Wegfall kommen. Ferner ergibt sich dadurch, daß
die verschiedene Temperatur an der Anordnungsstelle des
Energieumformers
in geringem lotrechten Ab-3tande vorhanden ist, der wesentliche Vorteil einer kurzen
Leitun- von der kalten Tiefwasserstelle zur Cberfläche und im Zusam-,nenhang damit
auch eine geringe Pumpkraft. Da der ganze Energieumformer, nämlich der Verdampfer
und der Kondensator, an ein und derselben Küstenstelle vereinigt ist, fallen auch
alle Fernleitungen und damit die Notwendigkeit des Schutzes 'gegen Wärmtverluste
fort. Das kalte Tiefenwasser des LKeeres wird von der in ge ringem Abstand unter
der Meeresoberfläche liegenden Stell' mit geringer Pumparbeit zu der an bzw. über
dem Meeresspiegel liegenden "Anlage angesaugt, wobei die Leitung, da ihre Wandung
ungefähr unter gleichem Innen- und Außendruck des Wassers '_s%teht, verhältnismäßig
dünnwandig und leicht ausgeführt werden kann.
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Das neue Verfahren erhält besondere Bedeutung-in den Fällen, wo eine
Bewegung des Meereswassers mit einer Komponente , in Richtung des Erdrneridians
-jörhandeii ist. In diesen Fällen tritt an einer. Seite infolge der Erdrotation
eine Zusammendrängung der Temp#raturniveaus ein. In der Floridastraße, in der eine
§iid-Nord-Bew'- egung, des Wassers Bast eht; ' hat man beispiels-,veise'an
der nordamerikanis-chen Küsie -die Erscheinung, daß d#s warme Oberflä(#ieiiwässer
vom kalten tiefenwasser nur durch einen Höhenunterschied von 2,oo in und weniger
getrennt ist. In solchen Fällen steht oft ein- Temperaturunterschied pra
- ktisch beliebig großer Wassermengen von 2o' in wenigen ioo'm senkrechtem
Abstand zur Verfügung.` Auch andere Meere, wie der Golf von Guinea und das Karolinenmeer,
zeigen so rasches Absinken ,der Temperatur mit der Tiefe. Zur Ausäutzung der Temperaturunterschiede
können insbesondere ortsfeste Küstenstationen oder aber auch schwimmende Stationen
benutzt werden. Als Mittel zur Ausnutzung können z.- B. Thermobatterien oder umkehrbare
galvanische Elemente mit hohem Temperaturkoeffizienten der elektromotorischen Kraft
in Betracht kommen, welche in Berührung mit dem Kaltwasser geladen (oder entladen)
und in Btrührung mit dem Warmwasser entladen (oder geladen) werden. Von größerer
Bedeutung ist die Ausnutzung durch Dampfmaschinen (Turbinen), die statt mit Wasser
mit einem Arbeitsmittel von höherer Dampf--3pannung arbeiten. In Betracht kommen
hierfür schweflige Säure, Ammoniak, Chlor und andere Stoffe, vor allem aber Kohlensäure,
deren Dampfdruckverhältnisse den Bau sehr gedrungener Anlagen mit kleinen Querschnitcen
und hohen Drucken gestatten.
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- Das- -Betriebsmittel kann in Rohrleitungen mit dem Oberflächenwasser
und andererseits zur Kondensation mit dem Tiefenwasser in Berührung gebracht werden.
Es kann sich zu diesem Zwecke z. B. in Kesseln und geschlossenen Kondensatoren befinden,
die von den Heiß- und Kaltwassermengen um- oder durchspült werden. Hierzu wird das
Tiefen--wasser in einer schlauch- oder rohrartigen Leitung emporgehoben. Da die
Druckunterschiede innen und außen sehr gering sind, kann' ihre Festigkeit --
* . und dem-. , gering sein entsprechend ihr Gewicht in den Grenzen
ge--halten werden, welche technisch die Möglichkeit geben, die Leitung bei einer
Länge von über 2oo in -ohne Gefährdung der Stabilität und, Sicherheit auch an einem
Fahrzeug anzubringen. Vorteilhaft kann man die Leitung unter dem Schwerpunkt des
Fahrzeuges senkrecht von dem Schiffskörper herabhängen lassen. Sie hat dann gleichzeitig
eine stabilisierende Wirkung. Wird das Warmwasser senkrecht zu der Abflußrichtung
des Kalt--wassers, von beiden Seiten angesaugt und entgegengesetzt dem Abfluß des
Kaltwassers ausgestoßen, so übt die Bewegung der Wassermassen keinen Antrieb auf
den Schiff skörper aus, Andererseits kann das Schiff z. B. in der Strömung an seinem
Ort erhalten 'werden, wenn die-Abfluß- bzw. Ansaugrichtung des Kraftwassers entsprechend
geande-rt werden. Dabei ist natürlich -iu berücksichtigen, daß'Ansaug- und Ausstoßrichtung--des
Warmwassers möglichst verschieden und die erstere auch möglichst abweichend vonder
Ausflußrichtung des Kaltwassers sein muß, um einer Kühlung des Warmwassers vor dem
Eintritt in die Maschinen vorzubeugen. Auch wird man das Wasser, das bequemer heranzubringen
ist, in größeren Mengen verwenden und einer geringeren Temperaturänderung unterziehen
als das Wasser, welches, 'wie im Beispiel das Kaltwasser, über größere Entfernung
herangebracht werden muß.
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Die Maschinen (Turbinen) können zum Antrieb von Dynamornaschinen dienen.
Bei schwimmenden Stationen wird die elektrische Energie durch ein Kabel oder in
Form elektrischer Wellen weitergeleitet. Sie kann aber auch an Ort und Stelle zur
Erzeugung ch-emischer Produkte, von Brennstoffen (Wasserstoff), Oxydation und Reduktion
organischer Stoffe, zur Gewinnung von Gold und Jod us-,v. aus dem Meerwasser und
besonders zur Bindung von Luftstickstoff dienen. Zu diesem Zwecke können schwimmende
Stationen Einrichtungen zum gefahrlosen Löschen der Produkteerhalten, insbesondere
wird man durch doppelte Schiffskörper oder U-förmigen Bau der Schiff skörper gesicherte
Anlagen für die Leichter schaffen.