WO2014072365A1

WO2014072365A1 - Verfahren und vorrichtung zur solarthermischen energiegewinnung

Info

Publication number: WO2014072365A1
Application number: PCT/EP2013/073203
Authority: WO
Inventors: Christian Müller; Otto Machhammer; Peter Zehner
Original assignee: Basf Se
Priority date: 2012-11-08
Filing date: 2013-11-07
Publication date: 2014-05-15

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur solarthermischen Energiegewinnung, bei dem ein Umschalten zwischen Tag- und Nachtbetrieb möglich ist, sowie eine Vorrichtung zur solarthermischen Energiegewinnung. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere die Verwendung des Verfahrens bzw. der Vorrichtung zur Gewinnung von Trink- oder Brauchwasser. Die Vorrichtung umfasst einen Solarwärmespeicher (9) und einen Solarkollektor (4) mit einer für Wärmestrahlung durchlässigen Abdeckung (3). Der Solarkollektor (4) und der Solarwärmespecher (9) sind durch eine schwimmende oder fest verankerte, wärmeisolierende Trenneinrichtung (5) voneinander getrennt. Die Vorrichtung lässt sich für die Trinkwassergewinnung nutzen.

Description

VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUR SOLARTHERMISCHEN

ENERGIEGEWINNUNG

Beschreibung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur solarthermischen Energiegewinnung, bei dem ein Umschalten zwischen Tag- und Nachtbetrieb möglich ist, sowie eine Vorrichtung zur solarthermischen Energiegewinnung. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere die Verwendung des Verfahrens bzw. der Vorrichtung zur Gewinnung von Trink- oder Brauchwasser.

Angesichts steigender Preise und weltweit schwindender Ressourcen wird der nachhaltige Umgang mit Energie immer wichtiger. Der wachsende Energiebedarf bei begrenzten natürlichen Ressourcen stellt Energieversorger, Industrie und Verbraucher vor die Aufgabe, Energie möglichst effizient und umweltfreundlich zu nutzen. Dabei betrifft die Energieeffizienz alle Formen der Energieumwandlung. Insbesondere Solarenergie gewinnt auch angesichts der von der Politik forcierten Energiewende immer mehr an Bedeutung.

Der weltweite Energiebedarf macht einen Bruchteil der Energie der auf die Erdoberflä- che auftreffenden Sonnenstrahlung aus. Selbst unter Berücksichtigung der erheblichen Schwankungen je nach Breitengrad, Höhenlage und Witterung weist Solarenergie somit das größte Potenzial der erneuerbaren Energien auf. Um sich dieser Energiequelle zu bedienen, stehen vor allem Photovoltaik, i.e. Umwandlung von Sonnenenergie in elektrische Energie, und Solarthermie, i.e. Umwandlung von Sonnenenergie in thermi- sehe Energie, zur Verfügung.

Thermische Solaranlagen bzw. solarthermische Kollektoren werden im privaten Bereich vorrangig im Rahmen der Haustechnik zur Warmwassererzeugung, Gebäudeheizung und -klimatisierung verwendet. Im industriellen Bereich werden in der Regel An- lagen mit mehr als 20 m² Kollektorfläche zur Produktion von Prozesswärme im Temperaturbereich bis 100 °C oder etwas darüber, zum Beispiel zur Beschleunigung biologischer und chemischer Prozesse bei der Biomasseverarbeitung oder in der chemischen Industrie oder zur Aufheizung von Luft, betrieben. Ein großtechnischer Einsatz findet in thermischen Solarkraftwerken statt. Die meisten dieser Anlagen verwenden konzentrierende Kollektoren zur Fokussierung der Sonnenstrahlen auf einen Absorber-Punkt oder eine Absorber-Linie, in dem bzw. der Temperaturen von etwa 400 °C bis über 1000 °C erreicht werden können. Diese Wärme wird anschließend entweder als industrielle Prozesswärme genutzt oder über Generatoren in Strom umgewandelt (solarthermische Stromerzeugung). Ein Beispiel sind Solartürme, bei denen einzelne Flachspiegel der Sonne nachgeführt werden, so dass das Licht an der Spitze eines Turmes auf den eigentlichen Absorber konzentriert wird. Durch dieses Verfahren können Temperaturen von mehr als 1000 °C erzeugt werden. Als Wärmeträgermedium werden Luft, Öle oder flüssiges Natrium verwendet. Da konzentrierende Anlagen auf direkte Sonneneinstrahlung angewiesen sind, werden sie nur in sonnenreichen und trockenen Regionen eingesetzt.

Aus dem Stand der Technik ist weiterhin ein so genannter Solarteich, englisch Salinity Gradient Solar Pond, der auch als Solar Pond bezeichnet wird, bekannt. Dabei handelt es sich um ein mit Salzwasser gefülltes Becken, das als Kollektor und Speicher für Sonnenwärme genutzt wird. Die Speicherwirkung beruht auf einer stabilen Temperaturschichtung des Salzwassers, die sich aufgrund der Dichte-, Temperatur- und Konzentrationsgefälle zwischen Grund und Oberfläche des Beckens nutzen lässt. Nachteilig an solchen Solarteichen sind die geringe Speicherdichte und der damit verbundene hohe Platzbedarf. Außerdem beruht die Wirkung eines solchen Solarteiches auf einem vergleichsweise hohen Salzgehalt des Wassers und ist nicht für Süß- und Brackwasser anwendbar.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein einfaches und effizientes Verfahren zur Energiegewinnung aus Solarstrahlung zur Verfügung zu stellen, das geringe Anforderungen an den Standort stellt, insbesondere im Hinblick auf Platzbedarf und verfügbare Wasserqualität. Zudem soll es sich auf einfache Art und Weise in andere Prozesse für diverse Einsatzbereiche, insbesondere zur Gewinnung von Trink- oder Brauchwasser, integrieren lassen. Das Verfahren soll weder eine aufwändige und teure Rohwasservorbehandlung noch einen hohen Investitionsaufwand benötigen. Zudem soll es für den Einsatz in entlegenen Gebieten oder in Entwicklungsländern geeignet sein. Eine entsprechende Vorrichtung soll mit preiswerten Materialien zu fertigen und dennoch im Betrieb zuverlässig und unempfindlich gegen Fouling bzw. Scaling sein.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur solarthermischen Energiegewinnung gelöst, bei dem ein Umschalten zwischen Tag- und Nacht-Betrieb möglich ist. Im Tagbetrieb wird a) eine Solarflüssigkeit kontinuierlich bereitstellt,

b) der bereitgestellten Solarflüssigkeit mittels Solarthermie Wärmeenergie zugeführt, wobei sich die Solarflüssigkeit erwärmt,

c) ein Teil der in Schritt b) erwärmten Solarflüssigkeit als Heizmedium abgezogen, d) der verbleibende Teil der in Schritt b) erwärmten Solarflüssigkeit in einer Speichervorrichtung gespeichert, und

e) kältere Solarflüssigkeit durch den zu speichernden Teil der erwärmten Solarflüssigkeit aus dieser Speichervorrichtung verdrängt.

Im Nachtbetrieb wird f) die gleiche Solarflüssigkeit wie in Schritt a) im Tagbetrieb kontinuierlich bereitstellt,

g) die bereitgestellte Solarflüssigkeit in die Speichervorrichtung eingeleitet,

so dass

h) die in Schritt d) erhaltene, erwärmte und gespeicherte Solarflüssigkeit aus der Speichervorrichtung verdrängt und

j) als Heizmedium abgezogen wird.

Unter solarthermischer Energieerzeugung, hier und im Folgenden auch kurz als Solar- thermie bezeichnet, versteht man die Umwandlung von Sonnenstrahlungsenergie in nutzbare thermische Energie, d. h. in Wärme.

Tagbetrieb bezeichnet im Rahmen der vorliegenden Erfindung die Zeiten, zu denen die Solarstrahlung intensiv genug ist, um der Solarflüssigkeit effizient Wärmeenergie zuzuführen. Nachtbetrieb bezeichnet im Rahmen der vorliegenden Erfindung dagegen die Zeiten, zu denen die Solarstrahlung zu gering ist, um der Solarflüssigkeit effizient Wärmeenergie zuzuführen.

Die Effizienz der Wärmezuführung lässt sich anhand des Wirkungsgrades beurteilen. Der Wirkungsgrad gibt an, welcher Anteil der einfallenden Solarstrahlungsleistung in nutzbare Wärmeleistung umgesetzt werden kann. Er ist keine Konstante, sondern abhängig von der jeweiligen Strahlungsleistung der Sonne, die wiederum von der Tagesund Jahreszeit abhängig ist. Zudem spielt die Temperaturdifferenz zwischen der Solarflüssigkeit und der Umgebung eine Rolle. Der über den Tagbetrieb gemittelte Wirkungsgrad beträgt beispielsweise mindestens 40 %, vorzugsweise mindestens 50 %.

Unter einer Solarflüssigkeit wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein flüssiger Wärmeträger verstanden, der Sonnenenergie in Form von Wärme aufnehmen, speichern und wieder abgeben kann. Mittels der Solarflüssigkeit kann Wärme von einem Ort höherer Temperatur zu einem Ort niedrigerer Temperatur transportiert werden. Die verwendete Solarflüssigkeit kann somit auch als Heizmedium verwendet werden. Be- vorzugt ist die verwendete Solarflüssigkeit biologisch unbedenklich, nicht giftig, nicht ätzend und nicht reizend.

Insbesondere handelt es sich bei der Solarflüssigkeit im Wesentlichen um Wasser. Wasser ist aufgrund seiner hohen spezifischen Wärmekapazität bzw. seiner hohen spezifischen Verdampfungsenthalpie ein sehr guter Wärmeträger. Zudem sorgen die niedrigen Albedowerte von Wasseroberflächen für eine gute Absorption der Solarstrahlung. Wasser kann sowohl in offenen als auch in geschlossenen Systemen eingesetzt werden. Bei dem als Solarflüssigkeit verwendeten Wasser kann es sich um Wasser beliebiger Herkunft handeln. Besonders bevorzugt wird natürlich vorkommendes Wasser wie Meerwasser, Brackwasser, Oberflächenwasser aus Seen, Flüssen etc., Abwasser aus anderen Prozessen oder Gemische daraus verwendet. Gegebenenfalls kann das Wasser mit verschiedenen Additiven versetzt werden, die die physikalischen, chemischen und/oder rheologischen Eigenschaften für den jeweiligen Anwendungsfall verbessern.

In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens weist das als Solarflüssigkeit bereitgestellte Wasser eine Salinität im Bereich von 0,5 % bis 30,0 % auf.

Unter Salinität wird hier und im Folgenden der Salzgehalt verstanden. Die Salinität wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung in Prozent angegeben. Eine Salinität von 1 % entspricht 10 g Salz pro 1 kg Solarflüssigkeit. Der Salzgehalt natürlich vorkommenden Wassers, wie beispielsweise in Flüssen, Salzseen, Meeren etc., schwankt ebenso wie der Salzgehalt von Industrieabwässern. Beispielsweise geeignet für den Einsatz im erfindungsgemäßen Verfahren sind Brackwasser, Meerwasser, Industrieabwasser oder Mischungen daraus. Das in dem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzte Salzwasser weist beispielsweise eine Salinität von wenigstens 0,5 %, besonders bevorzugt von wenigstens 3 %, und höchstens 30 % auf.

Vorzugsweise enthält das erfindungsgemäß als Solarflüssigkeit eingesetzte Salzwasser zu mindestens 1 Gew.-%, bezogen auf den Gesamtgehalt an Salz, Salze von einwertigen Kationen und einwertigen Anionen. Bevorzugt sind die einwertigen Kationen ausgewählt unter Li⁺, Na⁺, K⁺, Nh und Mischungen davon. Bevorzugt sind die einwertigen Anionen ausgewählt unter F-, Ch, Br, |- und Mischungen davon. Besonders bevorzugt enthält das erfindungsgemäß eingesetzte Salzwasser zu mindestens 50 Gew.- %, speziell zu mindestens 75 Gew.-% und insbesondere zu mindestens 90 Gew.-% NaCI. Das erfindungsgemäß eingesetzte Salzwasser kann gewünschtenfalls Salze von zwei-, drei- und/oder höherwertigen Kationen und/oder Anionen aufweisen. Dazu zählen insbesondere die in dem eingesetzten Wasser enthaltenen Anteile an üblichen Ionen. Bei der Bereitstellung von Salzwasser für das erfindungsgemäße Verfahren ist gegebenenfalls eine Vorbehandlung des Salzwassers vorzusehen. Dabei kann es sich um eine mechanische Vorreinigung handeln, bei der das Salzwasser vorab von Feststoffen befreit wird. Das Abtrennen von Feststoffen aus dem Salzwasser kann beispielsweise mittels Filtration oder in einem Hydrozyklon erfolgen. Es kann auch eine chemische und/oder biologische Vorbehandlung erfolgen, um beispielsweise das Wachstum von Algen, Keimen etc. zu verringern oder zu vermeiden.

In einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist das als Solarflüssigkeit bereitgestellte Wasser durch Schwebstoffe verunreinigt.

Bei der Bereitstellung von durch Schwebstoffe verunreinigtem Wasser für das erfindungsgemäße Verfahren ist gegebenenfalls eine Vorbehandlung des Wassers vorzusehen. Dabei kann es sich um eine mechanische Vorreinigung handeln, bei der das verunreinigte Wasser vorab von groben Feststoffen befreit wird. Das Abtrennen von groben Feststoffen aus dem Salzwasser kann beispielsweise mittels Sieben oder Rechen erfolgen. Es kann auch eine chemische und/oder biologische Vorbehandlung erfolgen, um beispielsweise das Wachstum von Algen, Keimen etc. zu verringern oder zu vermeiden. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist das als Solarflüssigkeit bereitgestellte Wasser durch Mikroorganismen, insbesondere Bakterien verunreinigt. Das als Solarflüssigkeit verwendete Wasser kann alternativ oder zusätzlich zu Salzen Verunreinigungen in Form organischer Verbindungen, wie beispielsweise Bakterien, Viren, Pilze, Sporen u. ä., enthalten.

Bei der Bereitstellung von mikrobiell verunreinigtem Wasser für das erfindungsgemäße Verfahren ist gegebenenfalls eine Vorbehandlung des Wassers vorzusehen. Dabei kann es sich um eine mechanische Vorreinigung handeln, bei der das mikrobiell verunreinigte Wasser vorab von Feststoffen befreit wird. Das Abtrennen von Feststoffen aus dem mikrobiell verunreinigten Wasser kann beispielsweise mittels Filtration oder in einem Hydrozyklon erfolgen.

In einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Solarflüssigkeit bei der Erwärmung mittels Solarthermie gegenüber der Umgebung wärmei- solierend abgedeckt, so dass ein Energieeintrag in die Solarflüssigkeit durch Strahlung möglich ist.

Um die eingetragene Wärme unabhängig von der aktuellen Sonneneinstrahlung nutzen zu können, wird sie in einer Speichervorrichtung gespeichert. Bei der Speichervorrichtung, auch als Speicher oder Reservoir bezeichnet, handelt es sich um einen natürlichen oder künstlichen Speicher für Solarflüssigkeit, insbesondere für Oberflächen-, Regen-, Nutz- und/oder Trinkwasser. Wichtige Merkmale der Speichervorrichtung sind Speicherkapazität und Wärmeverluste. Die Speicherkapazität ist proportional zum Speichervolumen, zur Wärmekapazität des Speichermediums und zur nutzbaren Temperaturdifferenz. Als Speichermedium dient die Solarflüssigkeit, insbesondere Wasser. Der Nutzungsgrad des Speichers wird aus dem Verhältnis der gespeicherten nutzbaren Energie und der dem Speicher zugefügten Energie ermittelt. Bei herkömmlichen Speichervorrichtungen sinkt der Nutzungsgrad mit der Zeit, weil Wärme an die Umge- bung abgegeben wird. Die Wärmeverluste sind abhängig von der Oberfläche des Speichers, dem Wandmaterial und seiner Dicke, der Temperaturdifferenz zwischen Speichermedium und Umgebung. Die Energiespeicherdichte beschreibt die maximal ladbare Energie (Wärmekapazität) eines Speichers, bezogen auf sein Volumen (bzw. auf seine Masse) unter gegebenen Bedingungen.

Um die Wärmeverluste zu minimieren, kann die Speichervorrichtung wärmegedämmt ausgeführt sein. Die Speichervorrichtung wird bevorzugt für ein hohes Temperaturniveau ausgelegt, da die Solarflüssigkeit vor allem im Sommer und in heißen Gebieten Temperaturen von über 90 °C erreicht.

In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die Füllhöhe der Speichervorrichtung gesteuert werden.

Über die Füllhöhe lässt sich das Volumen der Speichervorrichtung steuern. Damit wie- derum lässt sich die Speicherkapazität unter Berücksichtigung weiterer Parameter, wie z. B. Wärmeeintrag, Heizwärmebedarf und/oder Energiespeicherdichte, einstellen.

Das Volumen der Speichervorrichtung wird beispielsweise im Bereich von 10^-2 m³ bis 10⁵ m³ eingestellt. Dabei weist die Speichervorrichtung beispielsweise ein Verhältnis von Oberfläche zu Volumen im Bereich von 0,1 nr¹ bis 600 nr¹ auf.

In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die Füllhöhe des wärmeabsorbierenden Bereiches gesteuert werden. Der wärmeabsorbierende Bereich bezeichnet hier und im Folgenden den Bereich, in dem einfallenden Sonnenstrahlen auf die Solarflüssigkeit treffen und von dieser absorbiert werden. Im wärmeabsorbierenden Bereich heizt sich die Solarflüssigkeit auf. Geeigneter Weise ist der wärmeabsorbierende Bereich gegenüber der Umgebung wärme- isolierend abgedeckt. Insbesondere handelt es sich um einen wärmeabsorbierenden Bereich mit offenem Flüssigkeitskreislauf, der von der zu erwärmenden Solarflüssigkeit durchströmt wird.

Über die Füllhöhe lässt sich das Volumen des wärmeabsorbierenden Bereiches steu- ern. Damit wiederum lässt sich die Temperatur der Solarflüssigkeit vor Eintritt in die

Speichervorrichtung unter Berücksichtigung weiterer Parameter, wie z. B. der Intensität der Solarstrahlung und/oder Heizwärmebedarf, einstellen.

Der wärmeabsorbierende Bereich weist bevorzugt eine maximale Füllhöhe im Bereich von 1 mm bis 500 mm auf.

In einer speziellen Ausführungsform sind die Speichervorrichtung und der wärmeabsorbierende Bereich durch einen wärmeisolierenden Schwimmkörper voneinander getrennt. Damit lassen sich die Volumina des wärmeabsorbierenden Bereiches und der Speichervorrichtung in direkter Abhängigkeit voneinander regeln.

Das Verhältnis der Volumina von wärmeabsorbierendem Bereich zu Speichervorrichtung liegt im Tagbetrieb gemäß einer geeigneten Ausführungsform im Bereich von 1 : 5 bis 1 : 500.

In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann das Volumen des wärmeabsorbierenden Bereiches im Nachtbetrieb minimiert werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens weist der wärmeabsorbierende Bereich im Tagbetrieb eine Füllhöhe von nicht weniger als 1 mm der Solarflüssigkeit auf.

In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist der wärmeabsorbierende Bereich gegenüber der Speichervorrichtung so isoliert, dass Wärmeübertragung zwischen diesen Bereichen im Wesentlichen nur durch den Eintrag der Solarflüssigkeit stattfinden kann. Durch eine solche Isolierung werden auch die Wärmeverluste im Nachtbetrieb minimiert. In der Regel wird die solar gewonnene Wärme im oberen Teil der Speichervorrichtung eingebracht. Um Wärmeverluste zu minimieren, wird der wärmeabsorbierende Bereich in vorteilhafter Weise direkt über der Speichervorrichtung angeordnet, wobei der wärmeabsorbierende Bereich und die Speichervorrichtung durch eine wärmeisolierende Einrichtung voneinander getrennt sind.

In einer geeigneten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Solarflüssigkeit bei Durchströmen der Speichervorrichtung zwei- oder mehrfach umgelenkt.

Beispielsweise wird die Strömung zwei- bis zehnmal, bevorzugt vier- bis sechsmal umgelenkt. Die Umlenkung erfolgt jeweils im Bereich von 90° bis 180°. Durch eine solche mehrmalige Strömungsumlenkung soll einer stabilen Temperaturschichtung in der Solarflüssigkeit (Thermokline) entgegengewirkt werden. Diese Ausführungsform ist insbe- sondere bei der Verwendung von Salzwasser als Solarflüssigkeit geeignet.

In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die in den Schritten c) und j) als Heizmedium abgezogene Solarflüssigkeit einer Einrichtung zum Auskoppeln von Nutzwärme zuführt.

Unter dem Auskoppeln von Nutzwärme wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung die Energieübertragung über mindestens eine thermodynamische Systemgrenze hinweg verstanden. Die Energieübertragung erfolgt aufgrund eines Temperaturgradienten, so dass man von zwischen den thermisch gekoppelten Systemen ausgetauschter Wärme spricht. Eine geeignete Einrichtung zum Auskoppeln von Nutzenergie ist ganz allgemein ein Wärmeübertrager.

In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die in Schritt d) verdrängte Solarflüssigkeit nach Verlassen der Speichervorrichtung zumin- dest teilweise in Schritt b) zurückgeführt. Dazu wird die aus der Speichervorrichtung entnommene Solarflüssigkeit in den wärmeabsorbierenden Bereich zurückgeführt. So lässt sich die Temperatur der Solarflüssigkeit in der Speichervorrichtung und damit die zur Verfügung stehende Nutzwärme erhöhen. In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Füllstand der Speichervorrichtung in Abhängigkeit von der Temperatur der Solarflüssigkeit geregelt. Gegenstand der Erfindung ist auch die Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens in einem Prozess zur Gewinnung von Trinkwasser und/oder Brauchwasser aus Salzwasser.

Alternativ kann das erfindungsgemäße Verfahren in einem Prozess zur Gewinnung von Trinkwasser und/oder Brauchwasser aus verunreinigtem Wasser verwendet werden.

Die vorliegende Erfindung betrifft ebenfalls ein kontinuierliches Verfahren zur Gewinnung von Reinwasser aus Rohwasser, bei dem man i) ein Rohwasser bereitstellt, das wenigstens eine nicht verdampfbare Komponente enthält,

ii) das bereitgestellte Rohwasser als Kühlmedium in einen Wärmeübertrager leitet, iii) dem im Wärmeübertrager erwärmten Rohwasser zusätzlich Wärme mit einem erfindungsgemäßen Verfahren zur solarthermischen Energiegewinnung zuführt, iv) das Rohwasser aus Schritt iii) einer Verdunstungszone zuführt,

v) ein für Wasserdampf geeignetes Trägergas bereitstellt,

vi) das Trägergas in der Verdunstungszone mit dem Rohwasser im Gegenstrom in Kontakt bringt, wobei das Trägergas Wasserdampf aus dem Rohwasser aufnimmt,

vii) das in Schritt vi) erhaltene und an der wenigstens einen nicht verdampfbaren Komponente angereicherte Rohwasser aus der Verdunstungszone abzieht, viii) das mit Wasserdampf beladene Trägergas aus der Verdunstungszone dem Wärmeübertrager zuführt und im Gegenstrom zum Rohwasser abkühlt, wobei der im Trägergas enthaltene Wasserdampf teilweise auskondensiert, ix) das an Wasserdampf abgereicherte Trägergas aus dem Wärmeübertrager ausleitet,

x) den auskondensierten Wasserdampf aus dem Wärmeübertrager als Reinwasser abzieht.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Gewinnung von Reinwasser aus Rohwasser dient der Entfernung wenigstens einer unerwünschten, unter den Verfahrensbedingungen nicht verdampfbaren Verunreinigung aus einem Rohwasser-Feed. Dabei wird ein an der/den unerwünschten Komponente(n) abgereichertes Reinwasser erhalten. Zusätzlich wird ein an der/den unerwünschten Komponente(n) angereichertes Rohwasser erhalten.

Das erfindungsgemäß eingesetzte Rohwasser kann wenigstens eine nicht verdampfbare Komponente in gelöster oder nicht gelöster Form enthalten. Die im Rohwasser enthaltenen, nicht verdampfbaren Komponenten können organische oder anorganische Stoffe sein. Die im Rohwasser enthaltenen, nicht verdampfbaren Komponenten können unter Standardbedingungen (20 °C, 1 atm) flüssig oder fest sein. Die nicht verdampfbaren Komponenten zeichnen sich in der Regel durch einen sehr niedrigen Dampfdruck aus. Nicht gelöste, feste, nicht verdampfbare Komponenten liegen vorzugsweise im Rohwasser suspendiert vor. Nicht gelöste, flüssige, nicht verdampfbare Komponenten liegen vorzugsweise im Rohwasser emulgiert vor.

Nicht verdampfbare Komponenten, die durch das erfindungsgemäße Verfahren ent- fernt werden können, sind z. B. größere Feststoffe, Schwimm stoffe, Schwebstoffe, Öle, Fette, von Ölen und Fetten verschiedene organische Verunreinigungen, Mikroorganismen, Salze, etc. und Mischungen davon.

Da das erfindungsgemäße Verfahren eine Verdampfung des Rohwassers umfasst, eignet es sich sowohl zur Herstellung von Trinkwasser als auch von Brauchwasser für diverse Einsatzbereiche. Gegebenenfalls zusätzlich erforderliche Maßnahmen, wie die Ergänzung von gelösten Salzen in einer physiologisch verträglichen Menge zur Bereitung von Trinkwasser, liegen im Können des Fachmanns. In einer speziellen Ausführungsform dient das erfindungsgemäße Verfahren zur Gewinnung von Süßwasser aus Salzwasser.

Als Salzwasser bezeichnet man üblicherweise eine Lösung von Salzen in Wasser, z. B. Meerwasser, Brackwasser, salzhaltiges Fluss- oder Quellwasser oder mit Salz beladenes Abwasser. Der Salzgehalt natürlich vorkommenden Wassers, wie beispielsweise in Flüssen, Salzseen, Meeren etc., schwankt ebenso wie der Salzgehalt von Industrieabwässern. Besonders geeignet für den Einsatz im erfindungsgemäßen Verfahren sind Brackwasser, Meerwasser, salzhaltiges Quellwasser, Industrieabwasser oder Mischungen daraus. Das in dem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzte Salzwasser weist beispielsweise einen Salzgehalt von wenigstens 0,5 %, bevorzugt von wenigstens 3 % auf. Bevorzugt wird Salzwasser mit einem Salzgehalt von höchstens 20 % eingesetzt, beispielsweise mit einem Salzgehalt im Bereich von 1 bis 10 %, bevorzugt im Bereich von 3 bis 5 %. Bei der Bereitstellung von Salzwasser für das erfindungsgemäße Verfahren ist gegebenenfalls eine Vorbehandlung des Salzwassers vorzusehen. Dabei kann es sich um eine mechanische Vorreinigung handeln, bei der das Salzwasser vor Eintritt in den Wärmeübertrager von Feststoffen befreit wird. Das Abtrennen von Feststoffen aus dem Salzwasser kann beispielsweise mittels Filtration oder in einem Hydrozyklon erfolgen. In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird salzhaltiges Oberflächenwasser verwendet. In dieser Ausgestaltung kann gegebenenfalls die physikalische Filterwirkung des Untergrundes des Oberflächengewäs- sers, beispielsweise des Seeuntergrundes, des Meeresbodens etc., zur Vorreinigung des Rohwassers genutzt werden. Insbesondere die Filterwirkung von sandigen Untergründen lässt sich in vorteilhafter Weise nutzen.

Zu diesem Zweck kann beispielsweise ein geeignetes Rohr für die Rohwasserzufüh- rung von einem Punkt innerhalb des Gewässers mit ausreichendem Abstand vom Ufer im Untergrund verlegt werden. Im Bereich des wasserüberfluteten Bereiches des Gewässers ist das Rohr dazu porös ausgeführt. So kann ein Blockieren der Rohwasserzuführung vermieden und gleichzeitig ein Rohwasser mit einem geringen Gehalt an Feststoffen bereitgestellt werden.

Es kann auch eine chemische und/oder biologische Vorbehandlung erfolgen, um beispielsweise das Wachstum von Algen, Keimen etc. zu verringern oder zu vermeiden.

Bei Süßwasser handelt es sich im Gegensatz zu Salzwasser um denjenigen Anteil des auf der Erde frei verfügbaren, also nicht z. B. in Pflanzen gebundenen Wassers, in dem keine oder nur in geringem Maße Salze gelöst sind. Salzarmes Wasser mit einem Salzgehalt von weniger als 0,1 % wird unabhängig von seinem Aggregatzustand als Süßwasser bezeichnet. Süßwasser soll im Rahmen der vorliegenden Erfindung sowohl Betriebswasser als auch Trinkwasser umfassen. Bei Betriebswasser (auch als Brauch- oder Nutzwasser bezeichnet) handelt es sich um Wasser, das einer spezifischen technischen, gewerblichen, landwirtschaftlichen oder hauswirtschaftlichen Anwendung dient. Betriebswasser ist anders als Trinkwasser nicht für den menschlichen Genuss vorgesehen, sollte je- doch einer gewissen Mindesthygiene entsprechen. In jedem Fall muss es den technologischen Anforderungen des jeweiligen Prozesses genügen. Prozesswasser ist eine zum Betrieb oder für die Aufrechterhaltung eines industriellen Prozesses notwendige Art von Brauchwasser. Häufig ist in diesen Anwendungsfällen der Salzgehalt des verwendeten Süßwassers kritisch. Trinkwasser dagegen erfordert hohe Qualitätsanforde- rungen, so dass es für den menschlichen Gebrauch geeignet ist, insbesondere zum Trinken und zur Zubereitung von Speisen. Ein gewisser Salzgehalt ist bei der Verwendung als Trinkwasser notwendig, so dass sich der erforderliche Salzgehalt von Trinkwasser erfindungsgemäß einstellen lässt. Das erfindungsgemäß erhaltene Süßwasser enthält vorzugsweise einen Salzgehalt von maximal 0,1 %, bevorzugt im Bereich von 0,01 bis 0,05 %. Der Restsalzgehalt ist z. B. auf im Verlauf der Verdunstung (Schritt vi)) aus dem Salzwasser mitgerissene Tröpfchen zurückzuführen.

Das im erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzte Trägergas nimmt durch Temperaturerhöhung Wasserdampf auf und gibt ihn anschließend durch Temperaturabsenkung wieder ab. Das mit Wasserdampf angereicherte bzw. gesättigte Trägergas wird im Folgenden auch als Brüden bezeichnet. Als Trägergas eignen sich prinzipiell alle unter den Betriebsbedingungen des erfindungsgemäßen Verfahrens gasförmigen Stoffe und Stoffgemische. Dazu zählen z. B. Luft, Kohlendioxid und Stickstoff sowie Mischungen daraus. In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens handelt es sich bei dem Trägergas um Luft. Der Wassergehalt des bereitgestellten Trägergases überschreitet bevorzugt nicht 70 Vol.-%. Er liegt beispielsweise im Be- reich von 10 Vol.-% bis 45 Vol.-%, bevorzugt im Bereich von 20 Vol.-% bis 35 Vol.-%.

In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen kontinuierlichen Verfahrens zur Gewinnung von Reinwasser aus Rohwasser wird das an Wasser abgerei- cherte Trägergas in die Verdunstungszone zurückgeführt. In einer geeigneten Ausge- staltung kann das Trägergas mittels natürlicher Konvektion durch die Verdunstungszone und die Kondensationszone transportiert werden. In einer bevorzugten Ausführungsform wird der Transport des Trägergases durch die Verdunstungszone und die Kondensationszone durch einen mechanischen Antrieb unterstützt. Beispiele für geeignete mechanische Antriebe sind Lüfter, Gebläse, Fächer, Propellerantriebe u. ä. Besonders bevorzugt handelt es sich bei dem mechanischen Antrieb um ein Radialgebläse.

In Schritt ii) bzw. viii) wird zur Kondensation von Reinwasser, speziell von Süßwasser, ein geeigneter Gegenstrom-Wärmeübertrager eingesetzt. Für das erfindungsgemäße Verfahren geeignete Wärmeübertrager, bei denen ein Medium eine Flüssigkeit und das andere Medium ein Gas ist, können sich hinsichtlich der Wärmekapazität je Volumen der Medien sehr stark unterscheiden. In der Regel muss - bezogen auf das Volumen - mehr Gas als Flüssigkeit den Wärmeübertrager durchströmen. In einer geeigneten Ausführung wird daher das Rohwasser, speziell das Salzwasser, als flüssiges Kühlmit- tel in Rohren geführt. In einer ebenfalls geeigneten Ausführungsform ist die Austauschfläche auf der Gasseite mit Oberflächen vergrößernden Konstruktionen, wie z. B. Kühlrippen oder Blechen, versehen. Bei dem Wärmeübertrager handelt es sich beispielsweise um einen Rohr-, Rohrbündel-, Platten- oder Mikrowärmetauscher. Der Wärmeübertrager ist bevorzugt aus einem leicht verfügbaren Material, wie beispielsweise Stahl, korrosionsbeständigen Metalllegierungen, beschichteten Werkstoffen, Kunststoffen oder Kombinationen daraus.

Da die dem Gas zugewandte Austauschfläche nur mit verdampftem und somit für mög- liehe Korrosion eher unkritischem Reinwasser in Berührung kommt, kann diese Austauschfläche aus kostengünstigen Materialien bestehen, z. B. aus Weißblech oder aus Materialien, wie sie für kommerziell erhältliche Luftkühler verwendet werden. Das gilt speziell für ein Entsalzungsverfahren, in dem die dem Gas zugewandte Austauschfläche nur mit entsalztem Wasser in Berührung kommt.

Für den Bereich des Wärmeübertragers, der mit dem korrosiven Rohwasser, speziell Salzwasser, in Kontakt kommt, werden in der Regel korrosionsbeständige Materialien eingesetzt. Derartige Materialien sind dem Fachmann bekannt. Dazu zählen Metalle, wie Edelstähle, Bronzen etc. Bevorzugt wird für den Wärmeübertrager ein nicht korro- sionsbeständiges, aber preiswertes Metall eingesetzt und die von Salzwasser berührten Bereiche des Wärmeübertragers beschichtet, beispielsweise mit einem korrosionsbeständigen Kunststoff, Oxiden oder Keramiken. Die Beschichtung wird in günstiger Weise so gewählt, dass sie einen möglichst geringen Wärmeleitwiderstand hat und zudem gegenüber Ablagerungen, Scaling bzw. Fouling resistent ist.

In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung werden herkömmliche Doppelstegplatten als Wärmeübertrager angeordnet. Der Wärmeübertrager lässt sich dann beispielsweise aus jeweils einem Paar paralleler Doppelstegplatten gestalten. Dabei wird das Rohwasser jeweils zwischen den beiden ein Paar bildenden Doppelstegplatten hin- durchgeführt wird, während das mit Wasser beladene Trägergas die Doppelstegplatten durchströmt.

Die verwendeten Doppelstegplatten sind vorzugsweise aus einem Kunststoff, insbesondere aus einem kostengünstigen Kunststoff, wie beispielsweise Polyvinylchlorid, ausgeführt.

Alternativ dazu ist es auch möglich, ein nicht korrosionsbeständiges, aber billiges Material im Wärmeübertrager einzusetzen, der dann in kürzeren Intervallen ausgetauscht wird.

Die Auswahl, Dimensionierung und Auslegung von geeigneten Wärmeübertragern ist dem Fachmann bekannt. In Schritt vii) wird das in Schritt vi) erhaltene aufkonzentrierte Rohwasser aus der Verdunstungszone abgezogen. Das in Schritt vii) abgezogene Rohwasser ist in der Regel um maximal 25 °C, bevorzugt um maximal 15 °C und insbesondere um maximal 5 °C wärmer als das bereitgestellte Rohwasser. Daher kann es direkt in ein Gewässer oder eine entsprechende Aufbereitungseinrichtung abgelassen werden. Ist das aufkonzentrierte Rohwasser gegenüber dem bereitgestellten Rohwasser um mindestens 10 °C, bevorzugt um mindestens 20 °C und insbesondere um mindestens 30 °C wärmer, kann eine Vorwärmung des bereitgestellten Rohwassers vor Eintritt in den Wärmeübertrager in Schritt b) mit dem aufkonzentrierten Rohwasser aus Schritt g) vorge- sehen werden. Dazu kann ein für Rohwasserströme, speziell für Salzwasserströme, geeigneter Wärmeübertrager oder eine andere geeignete Einrichtung verwendet werden.

Soll das erfindungsgemäß erhaltene Reinwasser (d. h. bei einem Entsalzungsverfah- ren das Süßwasser) für die weitere Verwendung weitestgehend entsalzt sein, beispielsweise mit einem Salzgehalt von höchstens 0,01 %, kann optional ein Tröpfchenabscheider vor dem Eintritt des beladenen Trägergases in den Wärmeübertrager zur Kondensation in Schritt vii) vorgesehen werden. In einer geeigneten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das in Schritt x) erhaltene Reinwasser (Süßwasser) einem oder mehreren Aufbereitungs- schritt(en) unterzogen, um Trinkwasser zu erhalten.

Trinkwasser ist Süßwasser mit einem hohen Reinheitsgrad, so dass es für den menschlichen Gebrauch, insbesondere zum Trinken und zur Zubereitung von Speisen, geeignet ist. Trinkwasser darf keine Krankheiten erregenden Mikroorganismen enthalten und sollte eine Mindestkonzentration an Mineralstoffen enthalten. Die Wasseraufbereitung hängt von der Güte des Rohwassers, im vorliegenden Fall des nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltenen Süßwassers, ab. Die Aufbereitungsverfah- ren richten sich nach den im Roh- bzw. Süßwasser enthaltenen und zu entfernenden Stoffen. Die für die Gewinnung von Trinkwasser geeigneten, üblichen chemischen und/oder physikalischen Aufbereitungsmethoden sind dem Fachmann bekannt.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch eine Vorrichtung zur solarthermischen Energiegewinnung, die eine Einrichtung zur Zuführung einer Solarflüssigkeit;

einen Solarkollektor mit einer wärmeisolierenden Abdeckung, die im Wesentlichen durchlässig für Solarstrahlung ist; einen Solarwärmespeicher;

eine wärmeisolierende Einrichtung, die den Solarkollektor und den Solarwärmespeicher voneinander trennt; und

eine Einrichtung zur Entnahme der aufgeheizten Solarflüssigkeit; umfasst. Dabei ist der Solarkollektor direkt über dem Solarwärmespeicher angeordnet.

Unter einem Solarkollektor, auch als Sonnenkollektor bezeichnet, wird allgemein eine Vorrichtung zur Sammlung der im Sonnenlicht enthaltenen Energie verstanden. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist damit ein thermischer Solarkollektor gemeint, der mit der absorbierten Sonnenenergie eine Solarflüssigkeit aufheizt. Bevorzugt ist der Solarkollektor ein offenes System, bei dem der Solarkollektor direkt von der zu erwärmenden Solarflüssigkeit durchströmt wird. Die wärmeisolierende Abdeckung ist in der Regel aus einem transparenten Material. Es ist vorzugsweise ausgewählt unter Glas, Kunststofffolie, lose aneinander liegenden Kunststoffformkörpern, wie beispielsweise Bällen, Polymergel oder ähnlichem.

Die durch die wärmeisolierende Abdeckung einfallenden Sonnenstrahlen treffen im Solarkollektor auf die Oberfläche der Solarflüssigkeit. Beim Auftreffen der Sonnenstrahlen wird nahezu der gesamte Spektralbereich des Lichtes absorbiert. Die Wärme wird auf die durchfließende Solarflüssigkeit übertragen. Konvektive Wärmeabgabe der aufgeheizten Solarflüssigkeit an die Umgebung wird durch die wärmeisolierende Abdeckung minimiert. Wärme, die aufgrund der Eigentemperatur des Solarkollektors bzw. der Solarflüssigkeit durch Emission wieder abgestrahlt wird, kann zumindest teilweise, bevorzugt größtenteils ebenfalls durch die wärmeisolierende Abdeckung zurückgehalten werden. Über die Solarflüssigkeit wird die Wärmeenergie in den Solarwärmespeicher transportiert. Der Solarwärmespeicher ist im Wesentlichen ein Becken. Dabei kann es sich entweder um ein Becken natürlichen Ursprungs, ein künstlich angelegtes Becken oder einen offenen oder geschlossenen Behälter handeln. In der Regel handelt es sich bei dem Solarwärmespeicher um einen Kurzzeitspeicher, bei dem diskontinuierlich Wärme anfällt, die gespeichert und wieder abgegeben wird, so dass er die Wärme nur für wenige Stunden oder Tage speichert. Das Speichervolumen muss daher so dimensioniert sein, dass eine ausreichende Menge erwärmter Solarflüssigkeit in der Regel für vier Stunden bis vier Tage, bevorzugt für sechs Stunden bis zwei Tage, insbesondere für 12 bis 36 Stunden aufgenommen und bei Nutztemperatur bereitgestellt werden kann. Handelt es sich bei dem Solarflüssigkeit um Wasser, so kann der Solarwärmespeicher als liegender oder stehender Wasserbehälter ausgeführt werden.

Geeignete Materialien für die Wandung des Solarwärmespeichers sind in der Regel ausgewählt unter Stahl, Edelstahl, temperaturbeständigem Kunststoff wie beispielsweise Polypropylen, Polyethylen, PUR, Kombinationen daraus und Sandwichelementen.

In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist der Solarwärmespeicher im seitlichen und unteren Bereich wenigstens teilweise gegenüber der Umgebung isoliert. Dadurch sollen Wärmeverluste, besonders im Nachtbetrieb und bei längeren Speicherzeiten, minimiert werden. Geeignete Dämmstoffe sind beispielsweise Schaumstoffe, wie zum Beispiel Schaumstoffe aus Polystyrol, Polyethylen, Polypropylen, Melaminharz, oder Kombinationen daraus. Handelt es sich bei dem Solarwärmespeicher um ein Becken natürlichen Ursprungs, so kann selbstverständlich eine natürliche Dämmung durch Sand, Kies, Erdreich, etc. alternativ oder zusätzlich genutzt werden. Gegebenenfalls kann in diesem Fall die Wandung des Solarwärmespeichers aus einer wasserdichten (Kunststoff-)Folie bestehen, die ein Versickern der aufgeheizten Solarflüssigkeit in der natürlichen Dämmung verhindert. In der Regel wird der Solarwärmespeicher drucklos betrieben. In diesem Fall wird der Solarwärmespeicher bei Temperaturen bis maximal 100 °C betrieben. Bei einem drucklosen Speicher nimmt der Solarwärmespeicher selbst die durch die Erwärmung entstehende Volumenänderung der Solarflüssigkeit auf. Es kann auch ein Druckspeicher verwendet werden. Wird ein Druckspeicher verwendet, muss die Volumenände- rung aufgrund der Wärmedehnung des Wassers durch eine entsprechende Druckhaltung aufgenommen bzw. abgeführt werden.

Die Auswahl geeigneter Materialien und die Dimensionierung solcher Solarwärmespeicher liegen im Können des Fachmanns.

Wird die erfindungsgemäße Vorrichtung in eine Anlage, beispielsweise zur Gewinnung von Brauch- oder Trinkwasser, integriert, so kann ein druckloser Speicher gegebenenfalls auch als Druckhalteeinrichtung für diese Anlage genutzt werden. Voraussetzung hierfür ist, dass sich der Wasserspiegel des Solarwärmespeichers auf dem hydrostati- sehen Nullpunkt der Anlage befindet.

Der Solarkollektor ist direkt über Solarwärmespeicher so angeordnet, dass der Solarkollektor und der Solarwärmespeicher durch die wärmeisolierende Einrichtung von einander getrennt sind. Durch eine solche Anordnung lassen sich in vorteilhafter Weise Energieverluste sowohl durch Leitungen als auch durch die im Nachtbetrieb freiwerdende Wärme der Solarflüssigkeit minimieren.

Insbesondere handelt es sich bei der Solarflüssigkeit im Wesentlichen um Wasser. Bei dem Wasser kann es sich um Wasser beliebiger Herkunft handeln. Besonders bevorzugt wird natürlich vorkommendes Wasser wie Meerwasser, Brackwasser, salzhaltiges Quellwasser, Oberflächenwasser aus Seen, Flüssen etc., Abwasser aus anderen Prozessen oder Gemische daraus verwendet. Gegebenenfalls kann das Wasser mit verschiedenen Additiven versetzt werden, die die physikalischen, chemischen und/oder Theologischen Eigenschaften für den jeweiligen Anwendungsfall verbessern.

Das Wasser weist bevorzugt eine Salinität im Bereich von 0,5 % bis 30,0 % auf und/oder ist durch Schwebstoffe und/oder durch Mikroorganismen verunreinigt. Das als Solarflüssigkeit verwendete Wasser kann Verunreinigungen in Form organischer Verbindungen oder Mikroorganismen, wie beispielsweise Bakterien, Viren, Pilze, Sporen u. ä., enthalten. Bei der Bereitstellung von Salzwasser und/oder verunreinigtem Wasser für das erfindungsgemäße Verfahren ist gegebenenfalls eine Vorbehandlung des Wassers vorzusehen. Dabei kann es sich um eine mechanische Vorreinigung handeln, bei der das Wasser vorab von Feststoffen befreit wird. Das Abtrennen von Feststoffen aus Salzwasser kann beispielsweise mittels Filtration oder in einem Hydrozyklon erfolgen. Es kann auch eine chemische und/oder biologische Vorbehandlung erfolgen, um beispielsweise das Wachstum von Algen, Keimen etc. zu verringern oder zu vermeiden.

Die Einrichtung zur Zuführung der Solarflüssigkeit in die Vorrichtung umfasst eine Zuleitung aus einem bereits vorhandenen, natürlichen oder künstlich angelegten Reservoir der Solarflüssigkeit und ein geeignetes Fördermittel, beispielsweise eine Pumpe oder eine Förderschnecke, wie z. B. eine archimedische Schraube. Sofern es sich bei der Solarflüssigkeit um Wasser handelt, kann das Reservoir ein fließendes Gewässer, z. B. ein Fluss oder Kanal, oder ein stehendes Gewässer, z. B. ein See oder ein Sammelbecken, sein. Es kann ein oberirdisches Gewässer, wie ein Binnengewässer oder ein Meer, oder auch ein unterirdisches Gewässer sein.

Bei der Zuleitung handelt es sich im Wesentlichen um eine Rohrleitung. Abhängig von der Bauart des Fördermittels, insbesondere der Pumpe, sind weitere Armaturen, z. B. Absperrarmaturen oder Drosseleinrichtungen, an der Zuleitung vorzusehen. Außerdem ist in der Regel eine mechanische Vorreinigung wie beispielsweise ein Rechen, ein Filter, ein Sieb, ein Hydrozyklon, ein anderer mechanischer Abscheider zur Entfernung von Feststoffen oder eine Kombination daraus erforderlich. Gegebenenfalls kann auch eine chemische und/oder biologische Vorreinigung vorgesehen werden. Insbesondere kann eine Behandlung mit Wirkstoffen vorgesehen werden, die das biologische Wachstum, beispielsweise von Algen, reduzieren. Bei der Vorrichtung zur Entnahme der aufgeheizten Solarflüssigkeit handelt es sich im Wesentlichen um eine Rohrleitung, an der geeignete Armaturen, z. B. Absperrarmaturen oder Drosseleinrichtungen, vorzusehen sind. Gegebenenfalls ist ein geeignetes Fördermittel, beispielsweise eine Pumpe, vorzusehen. Da die zu überwindenden Druckverluste gering und keine groben Feststoffteile in der bereitgestellten Solarflüssigkeit vorhanden sind, kommen für die Förderung der Solarflüssigkeit grundsätzlich alle Bauformen von Pumpen in Frage. Typische Konstruktionen sind Verdrängerpumpen und Kreiselpumpen in korrosionsfesten Ausführungen. Die für die Förderung der Solarflüssigkeit verwendete Pumpe kann mit einem Elektro- motor oder mit einem Verbrennungsmotor, z. B. einem Gas- oder Dieselmotor, angetrieben werden. Der Elektromotor kann in einer bevorzugten Ausgestaltung mit Solarenergie angetrieben werden, z. B. aus lokal installierten Solarzellen. Als Pumpenantrieb eignet sich auch ein Stirlingmotor, der beispielsweise über einen Parabolspiegel mit Sonnenenergie gespeist wird. Die Pumpe kann unter Berücksichtigung der Korrosi- vität der Solarflüssigkeit nach ökonomischen und/oder ökologischen Gesichtspunkten ausgewählt werden. Die Auswahl und Auslegung geeigneter Pumpen ist dem Fachmann bekannt.

Die Rohrleitungen, d. h. Rohre und Armaturen, können aus einem gegenüber der So- larflüssigkeit beständigen, leicht verfügbaren Material, wie beispielsweise Stahl, korrosionsbeständigen Metalllegierungen, beschichteten Werkstoffen, Kunststoffen oder Kombinationen daraus, bestehen. Bevorzugt sind die Rohre aus Kunststoff.

In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Vorrichtung zusätzlich eine Durch- flusseinrichtung im Solarwärmespeicher. Diese Durchflusseinrichtung kann sowohl für die Entnahme von gespeicherter Solarflüssigkeit als auch für die Zuführung von kälterer Solarflüssigkeit genutzt werden kann.

In einer geeigneten Ausgestaltung ist die Durchflusseinrichtung in der unteren Hälfte des Solarwärmespeichers angeordnet.

In einer weiteren geeigneten Ausgestaltung beträgt der Abstand der Entnahmeeinrichtung und der Durchflusseinrichtung innerhalb des Solarwärmespeichers, bestimmt als Länge der gradlinigen Verbindungslinie, mindestens 40 %, vorzugsweise mindestens 50 % des direkten Abstands der am weitesten voneinander entfernten Punkte auf der Innenwand des Solarwärmespeichers, bestimmt als Länge der gradlinigen Verbindungslinie der beiden Punkte. In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die wärmeisolierende Einrichtung ein Schwimmkörper.

In einer alternativen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die wärmeisolierende Einrichtung fest verankert.

Besonders bevorzugt ist die wärmeisolierende Einrichtung auf der dem Solarwärmespeicher zugewandten Seite mit einer Schicht, die Wärmestrahlung reflektiert, ausgestattet. Besonders bevorzugt ist die wärmeisolierende Einrichtung auf der dem Solarkollektor zugewandten Seite mit einer Schicht, die Solarstrahlung absorbiert, ausgestattet.

In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann der Neigungswinkel zwischen der Längsachse der Vorrichtung und der Horizontalen im Bereich von 0° und 90° eingestellt werden kann.

In einer ebenso bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Vorrichtung so ausgerichtet, dass die Solarkollektorebene einen Azimut-Winkel im Bereich von -45° bis +45° aufweist.

Die Energieausbeute einer solarthermischen Anlage hängt ganz allgemein von dem Neigungswinkel des Solarkollektors und dem Azimut-Winkel ab. Die Energieausbeute einer solarthermischen Anlage ist rechnerisch am größten, wenn das Sonnenlicht im rechten Winkel auf den Solarkollektor trifft. Mit den Jahreszeiten ändert sich der Son- nenstand. Ein geringerer Neigungswinkel wirkt sich in der Sommerzeit positiv aus, ein höherer Neigungswinkel sorgt im Winter für bessere Erträge. In der Regel sollte der Neigungswinkel des Solarkollektors im Bereich von 20° bis 60°, bevorzugt im Bereich von 30° bis 45° Grad liegen.

Der Neigungswinkel bezeichnet hier und im Folgenden den Winkel zwischen der Längsachse der Vorrichtung und der Horizontalen. Vereinfachend kann auch die Längsachse der Bodenplatte als Längsachse der Vorrichtung genommen werden Der Azimut-Winkel beschreibt die Abweichung der Kollektorebene aus der Südrichtung. Ein Azimut-Winkel von 0° bedeutet, dass die Kollektorebene nach Süden ausgerichtet heißt. Da die Sonneneinstrahlung während der Mittagszeit am intensivsten ist, sollte die Kollektorebene möglichst nach Süden ausgerichtet sein. Generell gilt, dass eine Solaranlage bei reiner Südausrichtung, entsprechend einem Azimut-Winkel von 0°, die höchsten Energieerträge erbringt. Bei einer Ost- oder Westausrichtung können nur noch bis zu 85% des maximalen Energieertrages erzielt werden. Ein Azimut-Winkel im Bereich von -45° bis +45° entspricht einer südwestlichen bis südöstlichen Ausrichtung.

In einer geeigneten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist der Solarwärmespeicher Einbauten zur Strömungslenkung auf. Geeignete Einbauten verursachen eine Strömungsumlenkung im Bereich von 90° bis 180°. Dadurch soll einer stabilen Temperaturschichtung in der Solarflüssigkeit (Thermokline) entgegengewirkt werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung liegt das Verhältnis der Füllvolumina von Solarkollektor zu Solarwärmespeicher im Bereich von 1 : 5 bis 1 : 500.

In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung hat der Solarwärmespeicher ein maximales Füllvolumen im Bereich von 10^"2 m³ bis 10⁵ m³.

In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung hat der Solarwärmespeicher ein Verhältnis von Oberfläche zu Füllvolumen im Bereich von 0,1 nr¹ bis 600 nr¹.

In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung hat der Solarkollektor eine maximale Füllhöhe im Bereich von 1 mm bis 500 mm.

Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein alternatives Verfahren zur solarthermischen Energiegewinnung, bei dem ein Umschalten zwischen Tag- und Nacht-Betrieb möglich ist, bei dem im Tagbetrieb - eine Solarflüssigkeit kontinuierlich bereitgestellt wird,

der bereitgestellten Solarflüssigkeit mittels Solarthermie Wärmeenergie zugeführt wird, wobei sich die Solarflüssigkeit erwärmt, und

die erwärmte Solarflüssigkeit zumindest teilweise in einer Speichervorrichtung gespeichert wird, und im Nachtbetrieb die erwärmte und gespeicherte Solarflüssigkeit kontinuierlich aus der Speichervorrichtung als Heizmedium abgezogen wird. Die Erwärmung und Speicherung der erwärmten Solarflüssigkeit erfolgt dabei in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.

In einer bevorzugten Ausgestaltung dieses Verfahrens wird im Nachtbetrieb die gleiche Solarflüssigkeit wie im Tagbetrieb kontinuierlich bereitstellt, die bereitgestellte Solarflüssigkeit in die Speichervorrichtung eingeleitet, so dass

die erwärmte und gespeicherte Solarflüssigkeit aus der Speichervorrichtung verdrängt wird und

kontinuierlich als Heizmedium abgezogen wird.

Gegenstand der Erfindung ist auch die Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung und/oder des erfindungsgemäßen, alternativen Verfahrens zur Gewinnung von Trinkwasser und/oder Brauchwasser aus mikrobiell verunreinigtem Wasser.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung und/oder das erfindungsgemäße, alternative Verfahren kann auch zur Gewinnung von Trinkwasser und/oder Brauchwasser aus Salzwasser verwendet werden.

In den Figuren 1 bis 5 sind geeignete und bevorzugte Ausführungsformen erfindungsgemäßer Vorrichtungen dargestellt. Die dargestellten Ausführungsformen dienen der Veranschaulichung und sollen die Erfindung nicht darauf beschränken.

Figur 1 zeigt schematisch eine einfache Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Figur 2 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung im Tagbetrieb.

Figur 3 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung im Nachtbetrieb.

Figur 4 zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit Strömungslenkern.

Figur 5 zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die zur Sonne hin ausgerichtet ist.

In den Figuren werden folgende Bezugszeichen verwendet: 1 Becken

2 Entnahme für aufgeheizte Solarflüssigkeit

3 Abdeckung

4 Solarkollektor

5 wärmeisolierende Einrichtung

6 Zuführung für Solarflüssigkeit in den Solarkollektor

7 Zuleitung für bereitgestellte Solarflüssigkeit

8 Durchflusseinrichtung zur Entnahme bzw. Zuführung von Solarflüssigkeit aus dem bzw. in den (Solarwärme-)Speicher

9 Solarwärmespeicher

10 Strömungslenker.

Bei der in Figur 1 dargestellten Vorrichtung handelt es sich um ein mit Solarflüssigkeit gefülltes Becken (1 ). Für seine äußere Form können geologisch vorhandene Vertiefun- gen oder durch entsprechende Abraumarbeiten geschaffene Formen genutzt werden. Das Becken besteht aus einem Solarkollektor (4), hier und im Folgenden auch als Wärmekollektor bezeichnet, und einem Solarwärmespeicher (9). Das Becken ist isoliert, so dass Wärmeverluste an die Umgebung minimiert werden. Weiterhin ist es so dimensioniert, dass für Zeiten ohne Sonneneinstrahlung ein entsprechendes Speicher- volumen zur Verfügung steht. Der Solarkollektor (4) und der Solarwärmespeicher (9) sind durch eine wärmeisolierende Trenneinrichtung (5) voneinander getrennt. Die Trenneinrichtung (5) kann schwimmend oder fest verankert sein. Der Solarkollektor (4) ist mit einer Abdeckung (3) versehen, die für Wärmestrahlung durchlässig ist. Die Abdeckung (3) ist in der Regel transparent und vermindert Energieverluste, indem sie eine unkontrollierte Verdunstung des Wassers verhindert.

Im Tagbetrieb wird über eine Zuführung für Solarflüssigkeit (6) in den Solarkollektor (4) fließendes, relativ kaltes Wasser zwischen Abdeckung (3) und Trenneinrichtung (5) auf Temperaturen im Bereich von 50 °C bis 100 °C erwärmt. Das erwärmte Wasser fließt weiter in den Solarwärmespeicher (9). Dort wird es über Tag gespeichert, kann aber auch teilweise über eine Entnahme (2) als aufgeheizte Solarflüssigkeit abgezogen. Im Nachtbetrieb wird die gespeicherte erwärmte Solarflüssigkeit über die Entnahme (2) aus dem Solarwärmespeicher (9) entnommen.

In den Figuren 2 und 3 wird eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung im Tagbetrieb und im Nachtbetrieb gezeigt. Der Tagbetrieb bezeichnet hierbei Zeiten, zu denen die Sonneneinstrahlung intensiv genug ist, um das Wasser im Solarkollektor (4) auf Temperaturen im Bereich von 50 °C bis 100 °C zu erwärmen. Der Nachtbetrieb bezeichnet dagegen Zeiten, zu denen die Sonneneinstrahlung zu gering ist, um das Wasser im Solarkollektor (4) entsprechend zu erwärmen.

Figur 2 zeigt einen Solarkollektor (4) und einen Solarwärmespeicher (9), die durch eine wärmeisolierende Einrichtung (5) voneinander getrennt in einem isolierten Becken (1 ) angeordnet sind. Die wärmeisolierende Einrichtung (5) ist schwimmend angeordnet. Im Tagbetrieb wird über eine Zuführung (6) Solarflüssigkeit in den Bereich zwischen der Abdeckung (3) und der wärmeisolierenden Einrichtung (5) zugeführt. Dort wird die Solarflüssigkeit auf Temperaturen bis 100 °C erwärmt. Die erwärmte Solarflüssigkeit fließt weiter in den Solarwärmespeicher (9), wo sie gespeichert wird. Da die wärmeisolierende Einrichtung (5) schwimmend angeordnet ist, liegt sie immer direkt auf der gespeicherten, warmen Solarflüssigkeit auf und wird durch deren zunehmende Füllhöhe in gleichem Maße angehoben. Dadurch wird zu jedem Zeitpunkt eine Luftschicht über der Solarflüssigkeit wirksam unterbunden. Über eine Entnahme (2) kann gegebenenfalls ein Teil der erwärmten Solarflüssigkeit direkt als Heizmedium abgezogen werden.

Möglicherweise soll die gespeicherte Solarflüssigkeit auf ein höheres Temperaturniveau gebracht werden, wie beispielsweise im Anfahrzustand oder zu Zeiten mit weniger intensiver Sonneneinstrahlung. Dazu kann aufgeheizte Solarflüssigkeit über eine Durchflusseinrichtung (8) aus dem Solarwärmespeicher (9) im unteren Bereich abgezogen werden und gemeinsam mit der kühleren Solarflüssigkeit, die über die Zuleitung (7) bereitgestellt wird, über die Zuführung (6) in den Solarkollektor (4) eingespeist werden. So kann die Zulauftemperatur der Solarflüssigkeit in den Solarkollektor (4) auf einen höheren Wert eingestellt werden.

Figur 3 zeigt die gleiche Anordnung wie Figur 2 im Nachtbetrieb. Im Nachtbetrieb wird die über die Zuleitung (7) bereitgestellte kühlere Solarflüssigkeit über die Durchflusseinrichtung (8) in den unteren Bereich des Solarwärmespeichers (9) eingespeist. Dabei verdrängt die kühlere Solarflüssigkeit die gespeicherte erwärmte Solarflüssigkeit. Über die Entnahme (2) wird die gespeicherte erwärmte Solarflüssigkeit aus dem Solarwärmespeicher (9) entnommen. Die wärmeisolierende Einrichtung (5) senkt sich im gleichen Maße wieder ab, in dem sich der Füllstand der gespeicherten Solarflüssigkeit absenkt. Mit Beginn des Nachtbetriebes läuft der Solarkollektor leer und bleibt auch während des Nachtbetriebes ungefüllt.

Die Entnahme der gespeicherten Energie aus dem Solarwärmespeicher (9) im Nachtbetrieb kann auf verschiedene Weisen erfolgen: Die erwärmte Solarflüssigkeit kann aus dem Solarwärmespeicher entnommen werden, ohne das abgezogene Volumen durch frische, kühlere Solarflüssigkeit zu ersetzen. Diese Betriebsweise führt zu einer Absenkung des Füllstandes im Solarwärmespeicher. Dementsprechend wird der Füllstand während des Tagbetriebes wieder erhöht. Die Füllstandserhöhung kann temperaturgeregelt erfolgen, das heißt, dass die Erhöhung des Füllstandes in Abhängigkeit von der eingestrahlten Sonnenleistung und der daraus erzielbaren Temperatur der erwärmten Solarflüssigkeit im Ablauf des Solarkollektors in den Solarwärmespeicher erfolgt. Alternativ können die erwärmte Solarflüssigkeit aus dem Solarwärmespeicher entnommen und gleichzeitig das abgezogene Volumen durch frische, kühlere Solarflüssigkeit ersetzt werden. Bei dieser Betriebsweise wird der Füllstand auf einem gleichbleibenden Niveau gehalten. Hierbei ist eine räumliche Trennung der Zuführung für Solarflüssigkeit in den Solarwärmespeicher (8) und der Entnahme für aufgeheizte So- larflüssigkeit (2) zu beachten, um einen direkten Kontakt von zufließender kühler Solarflüssigkeit mit abfließender erwärmter Solarflüssigkeit zu vermeiden. Für diese Betriebsweise sind eine längliche Beckengrundform und/oder strömungsumlenkende Einbauten im Solarwärmespeicher von Vorteil. Eine geeignete Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit Strömungslenkern (10) im Solarwärmespeicher (9) ist beispielsweise in Figur 4 dargestellt. Für die in Figur 4 dargestellte Ausführungsform gelten im Übrigen die Erläuterungen für Figuren 2 und 3.

Weiterhin kann es von Vorteil sein, die Zuführung (8) und die Entnahme (2) wandern zu lassen. Dadurch lassen sich dauerhaft kalte Bereiche im Solarwärmespeicher vermeiden, in denen insbesondere die Gefahr von Veralgung besteht.

Natürlich kommt auch eine Mischfahrweise in Betracht, bei der die im Nachtbetrieb abgezogene Solarflüssigkeit teilweise durch frische Solarflüssigkeit ersetzt wird. In Figur 5 ist eine spezielle Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt, die zur Sonne hin ausgerichtet ist.

Ein Solarkollektor (4) und ein Solarwärmespeicher (9) sind durch eine wärmeisolierende Einrichtung (5) voneinander getrennt in einem isolierten Becken (1 ) angeordnet. Die wärmeisolierende Einrichtung (5) ist dabei fest verankert. Im Tagbetrieb wird über eine Zuführung (6) Solarflüssigkeit in den Bereich zwischen der Abdeckung (3) und der wärmeisolierenden Einrichtung (5) zugeführt. Dort wird die Solarflüssigkeit erwärmt. Die erwärmte Solarflüssigkeit fließt weiter in den Solarwärmespeicher (9), wo sie gespeichert wird. Über eine Entnahme (2) kann ein Teil der erwärmten Solarflüssigkeit direkt als Heizmedium abgezogen werden. Im Nachtbetrieb wird die gespeicherte erwärmte Solarflüssigkeit über die Entnahme (2) aus dem Solarwärmespeicher (9) entnommen, ohne das abgezogene Volumen durch frische Solarflüssigkeit zu ersetzen. Es kommt zu einem allmählichen Leerlaufen des Solarwärmespeichers (9).

Auch in dieser Ausführungsform ist es möglich, die gespeicherte Solarflüssigkeit auf ein höheres Temperaturniveau zu bringen. Dazu kann aufgeheizte Solarflüssigkeit über eine Durchflusseinrichtung (8) aus dem unteren Bereich des Solarwärmespeichers (9) abgezogen werden und gemeinsam mit der kühleren Solarflüssigkeit, die über die Zu- leitung (7) bereitgestellt wird, über die Zuführung (6) in den Solarkollektor (4) eingespeist werden. Die Zulauftemperatur der Solarflüssigkeit in den Solarkollektor (4) kann so auf einem höheren Niveau als dem der über die Zuleitung (7) bereitgestellten Solarflüssigkeit eingestellt werden. In der in Figur 5 dargestellten Ausführungsform kann der Neigungswinkel des Solarkollektors, also der Neigungswinkel zwischen der Längsachse der Bodenplatte des Beckens (1 ) und der Horizontalen im Bereich von 0° bis 90° eingestellt werden. In der Praxis hat sich als ausreichend erwiesen, diesen Winkel, hier und im Folgenden auch als Anstellwinkel bezeichnet, in einem Bereich von 20° bis 60°, insbesondere von 30° bis 45° einstellen zu können. Gegebenenfalls kann der Anstellwinkel während des Betriebes korrigiert werden, so dass eine Anpassung an den Sonnenstand erfolgen kann.

Aus der Figur nicht zu erkennen ist, dass die Vorrichtung so ausgerichtet ist, dass die Solarkollektorebene einen Azimut-Winkel im Bereich von -45° bis +45° aufweist. Das entspricht einer südwestlichen bis südöstlichen Ausrichtung des Solarkollektors (4).

Beispiel: Rundes Becken

Sonnenkollektor-Fläche: 100 m²

Sonnenkollektor- Durchmesser: 1 1 ,3 m

Mittlere Sonneneinstrahlung: 250 W/m²

Mittlere Absorptionsleistung: 0,88 ^* 250 W/m² = 220 W/m²

Wärmeverluste = 20 % der mittleren Absorptionsleistung

Wassertemperatur Zulauf: 55 °C

Wassertemperatur Entnahme: 65 °C Aufheizbare Wassermenge = 36,4 m³/d Mittlere Leistung Sonnenkollektor = 17,6 kW

Claims

Patentansprüche

1 . Verfahren zur solarthermischen Energiegewinnung, bei dem ein Umschalten zwischen Tag- und Nacht-Betrieb möglich ist, wobei im Tagbetrieb a) eine Solarflüssigkeit kontinuierlich bereitgestellt wird,

b) der bereitgestellten Solarflüssigkeit mittels Solarthermie Wärmeenergie zu- geführt wird, wobei sich die Solarflüssigkeit erwärmt,

c) ein Teil der in Schritt b) erwärmten Solarflüssigkeit als Heizmedium abgezogen wird,

d) der verbleibende Teil der in Schritt b) erwärmten Solarflüssigkeit in einer Speichervorrichtung gespeichert wird, und

e) der zu speichernde Teil der erwärmten Solarflüssigkeit kältere Solarflüssigkeit aus dieser Speichervorrichtung verdrängt, und wobei im Nachtbetrieb f) die gleiche Solarflüssigkeit wie in Schritt a) im Tagbetrieb kontinuierlich bereitstellt wird,

g) die bereitgestellte Solarflüssigkeit in die Speichervorrichtung eingeleitet wird, so dass

h) die in Schritt d) erhaltene, erwärmte und gespeicherte Solarflüssigkeit aus der Speichervorrichtung verdrängt wird und

j) als Heizmedium abgezogen wird.

Verfahren nach Anspruch 1 , wobei es sich bei der Solarflüssigkeit im Wesentlichen um Wasser handelt.

Verfahren nach Anspruch 2, wobei die bereitgestellte Solarflüssigkeit eine Salini- tät im Bereich von 0,5 % bis 30,0 % aufweist.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, wobei die bereitgestellte Solar- flüssigkeit durch Schwebstoffe verunreinigt ist.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei die bereitgestellte Solarflüssigkeit durch Mikroorganismen, insbesondere Bakterien verunreinigt ist.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Solarflüssigkeit bei der Erwärmung mittels Solarthermie gegenüber der Umgebung wärmeisolierend abgedeckt ist, so dass ein Energieeintrag in die Solarflüssigkeit durch Strahlung möglich ist.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Füllhöhe der Speichervorrichtung gesteuert werden kann.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Füllhöhe des wärmeab- sorbierenden Bereiches gesteuert werden kann.

9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Volumen des wärmeabsorbierenden Bereiches im Nachtbetrieb minimiert werden kann.

10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei der wärmeabsorbierende Bereich im Tagbetrieb eine Füllhöhe von nicht weniger als 1 mm der Solarflüssigkeit aufweist.

1 1 . Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei der wärmeabsorbierende Bereich gegenüber der Speichervorrichtung so isoliert ist, dass Wärmeübertra- gung zwischen diesen Bereichen im Wesentlichen nur durch den Eintrag der Solarflüssigkeit stattfinden kann.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , wobei die Solarflüssigkeit bei Durchströmen der Speichervorrichtung zwei- oder mehrfach umgelenkt wird.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die in den Schritten c) und j) als Heizmedium abgezogene Solarflüssigkeit einer Einrichtung zum Auskoppeln von Nutzwärme zuführt wird.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die in Schritt d) verdrängte Solarflüssigkeit nach Verlassen der Speichervorrichtung zumindest teilweise in Schritt b) zurückgeführt wird.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei der Füllstand der Speicher- Vorrichtung in Abhängigkeit von der Temperatur der Solarflüssigkeit geregelt wird.

16. Verwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 3 bis 15 in einem Pro- zess zur Gewinnung von Trinkwasser und/oder Brauchwasser aus Salzwasser.

17. Verwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 4 bis 15 in einem Pro- zess zur Gewinnung von Trinkwasser und/oder Brauchwasser aus verunreinigtem Wasser.

Kontinuierliches Verfahren zur Gewinnung von Reinwasser aus Rohwasser, bei dem man i) ein Rohwasser bereitstellt, das wenigstens eine nicht verdampfbare Komponente enthält,

ii) das bereitgestellte Rohwasser als Kühlmedium in einen Wärmeübertrager leitet,

iii) dem im Wärmeübertrager erwärmten Rohwasser zusätzlich Wärme mit einem Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 17 zuführt,

iv) das Rohwasser aus Schritt iii) einer Verdunstungszone zuführt,

v) ein für Wasserdampf geeignetes Trägergas bereitstellt,

vii) das in Schritt vi) erhaltene und an der wenigstens einen nicht verdampfba- ren Komponente angereicherte Rohwasser aus der Verdunstungszone abzieht,

viii) das mit Wasserdampf beladene Trägergas aus der Verdunstungszone dem Wärmeübertrager zuführt und im Gegenstrom zum Rohwasser abkühlt, wobei der im Trägergas enthaltene Wasserdampf teilweise auskondensiert, ix) das an Wasserdampf abgereicherte Trägergas aus dem Wärmeübertrager ausleitet,

Vorrichtung zur solarthermischen Energiegewinnung, umfassend eine Einrichtung zur Zuführung einer Solarflüssigkeit;

einen Solarkollektor mit einer wärmeisolierenden Abdeckung, die im Wesentlichen durchlässig für Solarstrahlung ist;

einen Solarwärmespeicher;

eine Einrichtung zur Entnahme der aufgeheizten Solarflüssigkeit; wobei der Solarkollektor direkt über dem Solarwärmespeicher angeordnet ist.

20 Vorrichtung nach Anspruch 19, zusätzlich umfassend eine Durchflusseinrichtung im Solarwärmespeicher, die sowohl für die Entnahme von gespeicherter Solarflüssigkeit als auch für die Zuführung von kälterer Solarflüssigkeit genutzt werden kann.

21 . Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 oder 20, wobei die wärmeisolierende

Einrichtung ein Schwimmkörper ist.

22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 oder 20, wobei die wärmeisolierende Einrichtung fest verankert ist.

23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 22, wobei die wärmeisolierende Einrichtung auf der dem Solarwärmespeicher zugewandten Seite mit einer Schicht, die Wärmestrahlung reflektiert, ausgestattet ist.

24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 23, wobei die wärmeisolierende Einrichtung auf der dem Solarkollektor zugewandten Seite mit einer Schicht, die

Solarstrahlung absorbiert, ausgestattet ist.

25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 24, wobei der Neigungswinkel zwischen der Längsachse der Vorrichtung und der Horizontalen im Bereich von 0° und 90° eingestellt werden kann.

26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 25, wobei die Vorrichtung so ausgerichtet ist, dass die Solarkollektorebene einen Azimut-Winkel im Bereich von -45° bis +45° aufweist.

27. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 26, wobei der Solarwärmespeicher Einbauten zur Strömungslenkung aufweist.

28. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 27, wobei der Solarwärmespeicher im seitlichen und unteren Bereich wenigstens teilweise gegenüber der Umgebung isoliert ist.

29. Vornchtung nach einem der Ansprüche 19 bis 28, wobei das Verhältnis der Füllvolumina von Solarkollektor zu Solarwärmespeicher im Bereich von 1 : 5 bis 1 : 500 liegt.

30. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 29, wobei der Solarwärmespeicher ein maximales Füllvolumen im Bereich von 10^"2 m³ bis 10⁵ m³ hat.

31 . Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 30, wobei der Solarwärmespeicher ein Verhältnis von Oberfläche zu Füllvolumen im Bereich von 0,1 nr¹ bis 600 nr¹ hat.

32. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 31 , wobei der Solarkollektor eine maximale Füllhöhe im Bereich von 1 mm bis 500 mm hat.

33. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 32, wobei es sich bei der Solarflüssigkeit im Wesentlichen um Wasser handelt.

34. Verfahren zur solarthermischen Energiegewinnung, bei dem ein Umschalten zwischen Tag- und Nacht-Betrieb möglich ist, wobei im Tagbetrieb eine Solarflüssigkeit kontinuierlich bereitgestellt wird,

die erwärmte Solarflüssigkeit zumindest teilweise in einer Speichervorrichtung gespeichert wird, und wobei im Nachtbetrieb die erwärmte und gespeicherte Solarflüssigkeit kontinuierlich aus der Speichervorrichtung als Heizmedium abgezogen wird; und bei dem die Erwärmung und Speicherung der erwärmten Solarflüssigkeit in einer Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 19 bis 33 erfolgt.

35. Verfahren nach Anspruch 34, bei dem im Nachtbetrieb die gleiche Solarflüssigkeit wie im Tagbetrieb kontinuierlich bereitstellt wird, die bereitgestellte Solarflüssigkeit in die Speichervorrichtung eingeleitet wird, so dass

- kontinuierlich als Heizmedium abgezogen wird.

36. Verwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 33 oder des Verfahrens nach einem der Ansprüche 34 oder 35 zur Gewinnung von Trinkwasser und/oder Brauchwasser aus mikrobiell verunreinigtem Wasser.

37. Verwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 33 oder des Verfahrens nach einem der Ansprüche 34 oder 35 zur Gewinnung von Trinkwasser und/oder Brauchwasser aus Salzwasser.