WO2024028222A1 - Salzkraftwerk - Google Patents

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WO2024028222A1
WO2024028222A1 PCT/EP2023/071001 EP2023071001W WO2024028222A1 WO 2024028222 A1 WO2024028222 A1 WO 2024028222A1 EP 2023071001 W EP2023071001 W EP 2023071001W WO 2024028222 A1 WO2024028222 A1 WO 2024028222A1
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WO
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pressure
salt
power plant
osmosis membrane
silo
Prior art date
Application number
PCT/EP2023/071001
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English (en)
French (fr)
Inventor
Heinz Georg RUSSWURM
Georg Béla Husz
Original Assignee
Russwurm Heinz Georg
Husz Georg Bela
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Filing date
Publication date
Application filed by Russwurm Heinz Georg, Husz Georg Bela filed Critical Russwurm Heinz Georg
Publication of WO2024028222A1 publication Critical patent/WO2024028222A1/de

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03G—SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS; MECHANICAL-POWER PRODUCING DEVICES OR MECHANISMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR OR USING ENERGY SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03G7/00—Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for
    • F03G7/008—Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for characterised by the actuating element
    • F03G7/015—Actuators using the difference in osmotic pressure between fluids
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03G—SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS; MECHANICAL-POWER PRODUCING DEVICES OR MECHANISMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR OR USING ENERGY SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03G7/00—Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for
    • F03G7/025—Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for characterised by its use
    • F03G7/0252—Motors; Energy harvesting or waste energy recovery

Definitions

  • the invention relates to a salt power plant and more precisely to a salt power plant based on potential differences between incoming water of various qualities, whereby the increasingly scarce resource of fresh water does not represent an absolute necessity, since the inflow of sea water or dirty water on the one hand and on the other hand Salt solution with the highest possible concentration, on the other hand, can be viewed as advantageously sustainable.
  • the invention further relates to a method for operating a salt power plant.
  • a salt power plant is presented based on a potential difference between incoming water on the one hand and a salt solution on the other hand.
  • the salt power plant has a first inflow chamber with a water inlet and a first antechamber, which is located between the first inflow chamber and a first pressure silo.
  • the first pressure silo should be able to be closed in a pressure-tight manner except for its fluid connection to the first antechamber.
  • the salt power plant has at least a first inlet slider, which is arranged between the first inflow chamber and the first antechamber, so that the first inflow chamber can be fluidly separated from the first antechamber, and has a first osmosis membrane unit, which is located within of the first pressure silo and lies between the first antechamber and an interior of the first pressure silo. This is the first Osmosis membrane unit can be removed from the interior of the first pressure silo in a direction opposite to a direction to the first antechamber.
  • first pressure silo and the first osmosis membrane unit can be filled with free-flowing salt, and the first osmosis membrane unit is in a pressure-producing state below a water level of the inflowing water.
  • first pressure silo can be filled with the saline solution.
  • the fluid connection from the water inlet via the first inflow chamber and the first antechamber to the first osmosis membrane unit is filterless.
  • a first outlet connection can be present in an upper region of the first pressure silo.
  • a method for operating the above-mentioned salt power plant includes filling the first pressure silo with free-flowing salt through the first upper airtight opening of the first pressure silo, so that the first osmosis membrane unit is completely covered with the salt, as well as venting the first pressure silo and opening the first outlet connection .
  • the method includes opening the at least first inlet slide, so that a continuous inflow of water is caused into the first antechamber.
  • the proposed system - i.e. the salt power plant - can be very low-maintenance and can therefore be used advantageously in regions with neglected infrastructure. This particularly includes, but is not limited to, coastal strips of non-industrialized countries. However, it is also possible to use the proposed salt power plant near a salt mine inland, provided there is enough inflowing water.
  • the salt power plant Since the salt power plant requires little maintenance and has few moving parts, it can also be easily operated by assistants.
  • the salt power plant itself can be a nucleus for other infrastructures, as no external energy supply is required. Necessary components such as pumps, controls and valves can preferably be operated hydraulically. Alternatively or in mixed operation, the required units can also be operated with electricity. This can be generated by a generator connected to the salt power plant.
  • a characteristic of the system is that the salt bed is created directly above the osmosis membrane.
  • the salt can initially (i.e. in a start-up phase) be crystalline on the osmosis membrane or the osmosis membrane unit, whereby a saturated salt solution lies directly on the membrane surface.
  • the water diffusing in from the antechamber dilutes the existing salt solution and rises due to the lower density and subsequently, when the power plant has “started up”, due to the flow conditions in the pressure silo.
  • the incoming water creates the pressure necessary to operate the salt power plant.
  • the osmosis membrane itself or the space directly above it can be designed in such a way that the smallest turbulences occur in the flow without hindering the overall flow too much. This means brine and permeate are mixed more quickly and the effectiveness of the osmosis process is improved.
  • the durability of the osmosis membrane can be increased, for example by local cross-currents on the osmosis membrane.
  • the salt power plant can be operated by semi-skilled personnel without high-level training.
  • the salt power plant is CCh neutral during operation.
  • no significant waste products are generated during recycling, such as filter material, electronic scrap, toxic substances, etc., which further contributes to a cost-effective and sustainable overall approach and to low reprocessing and disposal costs.
  • the proposed salt power plant can be used regardless of the climate. If solar energy is not sufficient to dry the “used” salt, vacuum evaporators can also be used. These would have the additional advantage that pure water introduced into the system circuit through the osmosis membrane unit could be used beneficially - e.g. as useful or drinking water.
  • the salt power plant is completely scalable. It not only works on a small scale, but also allows large-scale use. In small systems in arid and semi-arid areas, the simplest evaporation devices can be used to regenerate the salt - such as saline basins.
  • the salt power plant can be adapted even in the smallest form so that it can be used, for example, for the production of hydrogen in small businesses or individual households (single-family houses or apartment blocks). Hydrogen could be produced for direct consumption or refueling of vehicles (family cars, bus companies) or for heating systems and thus supply the operators self-sufficiently. Ship drives and salt power engines for e.g. pier cranes and the like could also be implemented. In the future, an appropriately adapted salt power plant could even be conceivable for space travel (e.g. water supply for lunar stations).
  • Salt power plants are not only CO2 neutral but can also act as CO2 sinks.
  • the salt power plant is deliberately not designed as a high-tech concept, but on the contrary is designed to be comparatively inexpensive in terms of construction and construction. It has been designed to be simple, with low operating costs, easy to operate and maintain. In addition, all components can be recycled.
  • the first osmosis membrane unit can be arranged essentially horizontally, and the first osmosis membrane unit can have a surface that is at least ten times larger than a cross section of a direct fluid connection between the first antechamber and the interior of the first pressure silo. Since the size of the osmosis membrane surface has a significant influence on the energy turnover of the salt power plant, special ones are required Precautions are advantageous that make it possible to keep an effective surface between little saline water in the antechamber and highly concentrated saline water in the pressure silo as large as possible, but in particular significantly larger than a direct physical connection between containers that hold the water with the different ones Has salt concentrations.
  • the first osmosis membrane unit has a surface area that is between ten times and 100 times larger than a cross section of the direct fluid connection between the first antechamber and the interior of the first pressure silo; it can be even larger, for example 200 times, 300 times and more.
  • the first osmosis membrane unit can have a substantially funnel-shaped support structure, and a first osmosis membrane can be located above the funnel-shaped support structure in order to have a larger surface than the cross section of the direct fluid connection between the first antechamber and the interior of the first pressure silo.
  • the first osmosis membrane can in particular be placed in a meandering manner over the essentially funnel-shaped support structure, tensioned or secured in some other way.
  • the support structure and the osmosis membrane are integrated into one another, that is, for example, that the support structure is equally formed by the osmosis membrane, so that a self-supporting structure - i.e., a self-supporting osmosis membrane with a much larger surface area than that clear passage in which it is inserted - is created.
  • the first osmosis membrane unit can have a support structure in which a plurality of tubular individual osmosis membranes arranged parallel to one another can be arranged.
  • This has the advantage of a particularly high inherent stability, in which a funnel-shaped structure is not absolutely necessary.
  • the tubular single osmosis membranes, which are combined into one unit, result in a very large surface area that can be viewed as a self-supporting structure, so to speak. Nonetheless, not only can the single osmosis membranes be arranged directly next to one another to form a box-like structure, but the tubular membranes can be arranged overall to form virtually any surface shape through the entirety of all ends of their respective tubes.
  • a core osmosis membrane unit which essentially has the osmosis membrane including the support structure, with a support frame, for example in the form of a circumferential enclosure, can help ensure that the osmosis membrane unit can be easily removed from the lower one area of the pressure silos must be removed or reinserted. Stop points or holding brackets can also be attached to this (see Fig. 4).
  • the interior of the first pressure silo can be filled with salt through a first upper airtight sealable opening of the first pressure silo. If necessary, the osmosis membrane can be removed - if necessary - through this or another airtight opening and replaced with a new one. If such an exchange is not necessary, salt can be refilled in the first pressure silo through the upper airtight opening - for example in the form of a large flap that can be opened outwards - in order to make the concentration gradient with respect to the two sides of the osmosis membrane as simple as possible to design.
  • the first silo can also be emptied through the opening mentioned or another, so that the osmosis membrane unit can be easily replaced.
  • the replaced osmosis membrane unit is subsequently reprocessed and is therefore available again for its next use.
  • the salt power plant can have a second inflow chamber, which can be fluidly separated from the first antechamber by a second inlet slide. If both inflow chambers - in particular the first and second inflow chambers - lie on different sides under the first antechamber, an inflow channel can result which has the first antechamber as an integral part. In this way, it can be possible to generate a higher water throughput of water with a low salt content - for example sea water - which could increase the effectiveness of the salt power plant.
  • the salt power plant can have a second antechamber, which is located between the first inflow chamber and a second pressure silo, wherein the pressure silo can be closed in a pressure-tight manner except for its fluid connection to the second antechamber.
  • At least one second inlet slide which is arranged between the first inflow chamber and the second antechamber, so that the first inflow chamber can be fluidly separated from the second antechamber - in particular the interior in each case - and a second osmosis Membrane unit available be, which is located within the second pressure silo and which can lie between the second antechamber and an interior of the second pressure silo.
  • the second osmosis membrane unit can be removable from the interior of the second pressure silo in a direction opposite to a direction to the second antechamber.
  • the second pressure silo and the second osmosis membrane unit can be filled with free-flowing salt; and the second osmosis membrane unit in a pressure producing state should be below a water level of the inflowing water.
  • the second pressure silo can be filled with the saline solution.
  • the fluid connection from the water inlet via the first inflow chamber and the second antechamber to the second osmosis membrane unit can be filterless.
  • a second outlet connection - for example in the form of a pipe connection with a shut-off valve - can be present in an upper area of the second pressure silo.
  • the suction chamber, the antechamber and the second osmosis unit can therefore be fluidly connected to one another in this order.
  • the salt power plant there can also be a pressure-tight, closed fluid connection between the first outlet connection and a salt power plant, which converts excess pressure in the first pressure silo into kinetic energy - e.g. rotational energy.
  • kinetic energy e.g. rotational energy
  • the energy generated by the salt power plant can be stored as potential energy during idle times of the salt power plant by pumps that can be driven by the salt power plant. This is possible, for example, by pumping water from a lower level into a higher basin, so that the kinetic energy from the salt power plant can be stored as potential energy. This is possible with both the first pressure silo and the second pressure silo.
  • the salt power plant can be a single-stroke piston machine, a double-stroke piston machine, or a turbine.
  • Other alternative simple power machines are conceivable, for example for driving a generator to generate electricity, for electrolysis, which in turn can be used to produce hydrogen.
  • an automatic - or semi-automatic - loading system for the salt in the pressure silo can also be provided.
  • the salt power plant can additionally have a first ventilation unit which is connected to the first pressure silo and/or a second ventilation unit which is connected to the second pressure silo.
  • a first ventilation unit which is connected to the first pressure silo
  • a second ventilation unit which is connected to the second pressure silo.
  • Such ventilation systems can advantageously be provided in an upper area of the pressure silo. Since it makes sense for trouble-free operation of the salt power plant if there is no air but only salt solution in the pressure silo, the ventilation units should be located as high as possible on the pressure silo - possibly even directly at the top point of the outlet connection. The same applies to the second pressure silo.
  • the venting valve of the venting unit is located in a pressure-tight closing slide of the pressure silo. This means that the system can be vented effectively - if necessary fully automatically.
  • the salt power plant can additionally have an evaporation unit that collects the salt solution that leaves the salt power plant.
  • the used salt can be regenerated from the concentrated salt solution. After drying more or less well, it is then available again for filling the pressure silo.
  • the positive aspect that can be highlighted is that the entire energy input can be used to operate the power plant using all of the solar energy per square meter. Additional external energy would not be required.
  • the first inflow chamber at the water inlet can have a grid - or several in different spatial directions. Preliminary and main grids are conceivable, which are essentially vertically oriented.
  • grates may be cleanable by one or more tide cleaners.
  • a scraper is guided along the grid in such a way that the grid is cleaned independently.
  • the scraper can be moved by means of a float that follows the tides and a corresponding guide, as is conceivable according to a further embodiment of the salt power plant.
  • the tidal cleaner may include a float and a scraper, which may be mechanically connected to each other such that the scraper is movable over an external surface of the grid in accordance with a tidal water level, thereby causing cleaning of the grid.
  • joints, joint rods and gears can be used between the scraper and the float.
  • a few embodiments are also explicitly mentioned with regard to the operation - or a corresponding method.
  • the method already mentioned can additionally have a parallel operation or an alternating operation of the first pressure silo and the second pressure silo in a pressure-generating state.
  • the method can involve filling the first pressure silo with free-flowing salt through the first upper airtight opening of the first pressure silo, so that the first osmosis membrane unit is completely covered with the salt Venting the first pressure silo, opening the first outlet connection, and opening the at least first inlet slide, so that a continuous inflow of water is caused into the first antechamber.
  • This sequence allows the osmosis power plant with a pressure silo to be started up again after additional salt filling.
  • the following can be advantageous for an alternating operation of two pressure silos: (i) operating two pressure silos in parallel over time, (ii) closing the at least one first inlet slide, (iii) closing the first outlet port, (iv) opening the first closable opening of the first pressure silo, and (v) filling the first pressure silo with salt through the first upper airtight closable opening of the first pressure silo.
  • the pressure generation in the second pressure silo continues without interruption.
  • the second pressure silo can be filled with salt again, etc.
  • more than two pressure silos can also be used in parallel.
  • the first osmosis membrane unit can be replaced via the first upper airtight sealable opening of the first pressure silo. This can happen when filling with salt. The same applies to the second osmosis membrane unit in the second pressure silo.
  • a more or less continuous operation of a salt power plant can take place, which can be used, for example, to generate electricity.
  • Fig. 1 shows a cross-sectional representation of an exemplary embodiment of the salt power plant according to the invention based on a potential difference between inflowing water on the one hand and a salt solution on the other.
  • Fig. 2 shows a cross-sectional perspective view of a first pressure silo in combination with a corresponding second pressure silo.
  • Fig. 3 shows the osmosis membrane unit in greater detail.
  • Fig. 4 shows a detailed view of the lower area of a pressure silo.
  • Fig. 5 shows a method for operating a salt power plant.
  • Fig. 6 shows a method for operating a salt power plant with two pressure silos.
  • Fig. 7 schematically shows a variety of possible applications of the salt power plant.
  • salt power plant here describes an energy generation system that works on the basis of osmotic pressure differences. More or less continuously flowing water is led to a first (lower or outer) surface of an osmosis membrane, on the other (upper or inner) surface of which a highly concentrated salt solution is present. This results in an osmotic flow of water through the osmosis membrane, which creates excess pressure on the side of the membrane where the highly concentrated salt solution is present, which can be converted from pressure into rotational energy, for example in a power plant.
  • fluid water here describes water with a low or no salt concentration, which is supplied to the first side of the osmosis membrane.
  • the supply can take place in particular autonomously through the normal flow of seawater near the coast.
  • salt solution essentially refers to the contents of a pressure silo. Salt is poured into this in large quantities, resulting in a highly concentrated salt solution. This is in contact with one of the surfaces - especially the upper one - the osmosis membrane.
  • first inflow chamber describes the chamber into which inflowing water first enters. The inflow can be directed through an inflow grid (not shown). At the exit of the first inflow chamber, an antechamber of the salt power plant can be connected. The antechamber can connect to a second inflow chamber on at least one second side. This results in an inflow channel consisting of the first inflow chamber, the second inflow chamber with the antechamber in between.
  • the antechamber is round or semicircular (instead of rectangular)
  • the first inflow chamber and the second inflow chamber can at least partially merge into one another.
  • a round or semi-circular inlet slide would then be recommended to seal off the antechambers from the inflow chambers.
  • pre-chamber describes the part of the water inflow path into or through the salt power plant that lies directly in front of the osmosis membrane unit. From here the water passes through the osmosis membrane into the pressure silo under osmotic pressure.
  • the term 'pressure silo' describes a cavity that can be closed on all sides and is only interrupted in (at least) one place by an osmosis membrane - for example in the lower area.
  • the osmotic pressure can escape from the pressure silo via a closable outlet opening.
  • fluid connection describes a connection between cavities through which a fluid can flow more or less barrier-free. This can also include the presence of an osmosis membrane within the fluid connection.
  • the term 'inlet slide' here describes a bulkhead which can separate an inlet chamber from the antechamber in the closed state.
  • fluidally separable describes here that the inflow from one cavity into another cavity can be deliberately interrupted. This means that the fluid connection can be interrupted.
  • osmosis membrane unit describes a unit that has at least one osmosis membrane.
  • the osmosis membrane unit can have a support structure on which the osmosis membrane is located.
  • the osmosis membrane can, for example, be laid or tensioned in a meandering shape over a meandering support structure.
  • the osmosis membrane unit can also be a variety of tubular Have osmosis membranes that are more or less self-supporting.
  • the osmosis membrane unit has a common support frame with which the entire osmosis membrane unit can be moved, for example to exchange it for a new or reprocessed osmosis membrane unit in a pressure silo. Basically, the osmosis membrane only allows pure water to flow from the antechamber into the pressure silo.
  • 'funnel-shaped support structure' describes that the support structure mentioned - at least in the lower region of the support structure - is a funnel shape, so that the free-flowing salt continuously slides into the osmosis membrane unit.
  • free-flowing salt describes salt in a crystalline state, so that the salt is pourable or free-flowing. Typically it can be NaCl. However, admixtures of other salts or completely different salts are also conceivable.
  • the term 'pressure-producing state' describes here that an overpressure occurs in a pressure silo due to different salt concentrations on different sides of the osmosis membrane used and an inflow of water from the antechamber into the pressure silo. The excess pressure can be released from the pressure silo through an outlet connection for further use.
  • the term 'outlet connection' is typically, but not necessarily, located in the upper area of the pressure silo. Through the outlet connection, water can be released from the pressure silo based on the osmotic pressure in the pressure silo. This water can then contain a high concentration of salt.
  • the salt solution in the pressure silo is preferably a saturated or highly concentrated salt solution.
  • the salt can be a naturally occurring salt, for example NaCl, but this does not have to be in pure form. Salt mixtures are also possible.
  • the salt power plant 100 has a first inflow chamber 102 with a water inlet 104.
  • This can be equipped with a grid, preferably vertical, and a tidal cleaner.
  • the water inlet should be constantly below a surrounding water level 120 (represented symbolically) - regardless of whether it is low or high water, whether it is low or high tide.
  • the salt power plant 100 also has a first antechamber 106.
  • Filters can optionally be provided in the antechamber. However, they are not absolutely necessary.
  • the filters can be sand filters and/or other pre-filter modules of different fineness/mesh.
  • the antechamber 106 is located between the first inflow chamber 102 and a first pressure silo 108.
  • the antechamber 106 is shown below the pressure silo 108 in this exemplary embodiment. Other positionings - such as lateral positioning at the lower end of the pressure silo 118 - are also conceivable.
  • the pressure silo itself can be rectangular, round or semi-circular when viewed from above. A specific form is not mandatory.
  • the lower part of the pressure silo 108 should be designed so that an osmosis membrane unit 114 can be removably accommodated. It is advantageous that the first pressure silo 108 can be closed pressure-tight (airtight and watertight) except for its fluid connection 110 with the first antechamber 106.
  • the salt power plant 100 additionally has at least one first inlet slide 112, which is arranged between the first inflow chamber 102 and the first antechamber 106, so that the first inflow chamber 102 can be fluidly separated from the first antechamber 106. If - as shown in Figure 1 - a second inflow chamber 128 is present, a second inflow slide 130 should also be provided. It should also be noted that the inflow chambers 102, 128 should advantageously be closed at the top and bottom.
  • the advantage of the second inflow chamber 128 with a second water inlet is that the antechamber 106 is flushed through significantly better by incoming water can be done without a concentration of salt in the antechamber 106 if, for example, seawater is used as inflowing water.
  • the power plant 100 further has a first osmosis membrane unit 114, which is located within the first pressure silo 108 and lies between the first antechamber 106 and an interior 116 of the first pressure silo 108, the first osmosis membrane unit 114 can be removed from the interior of the first pressure silo 108 in a direction opposite to a direction to the first antechamber 106.
  • the osmosis membrane unit 114 can be removed from the pressure-tight flap 126 upwards from the pressure silo 108.
  • the first pressure silo 108 and the first osmosis membrane unit 114 can be filled with free-flowing salt.
  • the first pressure silo 108 is typically filled with salt from above via the closable opening 126, so that the pressure silo 108 is largely filled with salt and this also rests directly on the osmosis membrane unit 114.
  • the first osmosis membrane unit 114 lies in an operating or pressure-producing state below the water level 120 of the inflowing water and the first pressure silo 108 is largely or completely filled with the - preferably saturated - salt solution. It is also advantageous that there is no air or any other gas in the pressure silo 108.
  • Another advantage that has emerged during operation is that the fluid connection 110 from the water inlet 104 via the first inflow chamber 102 and the first antechamber 106 to the first osmosis membrane unit 114 is filterless. This can significantly reduce the risk of concentration upstream of the osmosis membrane unit 114, is structurally simpler, generates less maintenance costs and also enables a reduction in the initial energy costs required to put the salt power plant 100 into productive operation.
  • a first outlet connection 122 - for example a pipe connection with a shut-off valve - is provided in an upper region of the first pressure silo 108. From here it can, for example, be sent to a salt engine or salt power plant (not shown) for conversion into kinetic, For example, rotational energy can be converted. This allows an electric generator to be driven, the electricity produced from which can be used for a variety of different applications. One of these would be the production of hydrogen through electrolysis.
  • the effective surface of the osmosis membrane of the osmosis unit is at least 10 times larger than a cross section 124 of the direct fluid connection of a direct fluid connection between the first antechamber 106 and the interior of the first pressure silo 108.
  • the ratio from cross section to surface can also be much larger, for example 1:100 or even 1:1000. This can be achieved, among other things, by the first osmosis membrane unit 114 having an essentially funnel-shaped support structure (as shown in FIG.
  • a first osmosis membrane is located above the funnel-shaped support structure in order to have a larger surface area than said cross section 124 of the direct fluid connection between the first antechamber 106 and the interior of the first pressure silo 108.
  • FIG. 2 shows a cross-sectional, perspective view of a first pressure silo 108 with the first antechamber 106 and the other details already described in FIG. 1 as well as a second second pressure silo shown in the rear area of FIG. 2 with associated further components, which are not all visible in the perspective view, but are provided symmetrically to the first pressure silo 108.
  • first inflow chamber 102 as well as the second inflow chamber 128 can be used both for the first pressure silo 108 and for the second pressure silo 208 or the two associated antechambers. Otherwise, the two pressure silos 108 and 208 can be constructed more or less symmetrically. You can also clearly see the pressure-tight sealable opening 226 of the second pressure silo 208, above which an exchange osmosis membrane unit 214 is shown. This can be inserted into the second pressure silo 208 through the opening 226 in the event of a necessary replacement.
  • the two pressure silos 108, 208 enable the salt power plant to operate continuously and generate pressure. If one of the two pressure silos is filled with salt or the respective osmosis membrane unit needs to be replaced and the upper opening 126, 226 is opened for this purpose, the second pressure silo can continue to be operated without any problems. This would require additional valves and slides connected to the outlet openings 122, 222, which are opened or closed in a sensible order depending on the inflow slides 112, 212.
  • 3 shows the osmosis membrane unit 114 in greater detail. The size of the actual osmosis membrane, which is shown on the meandering support structure 302 of the unit 114, for example, significantly influences the efficiency of the salt power plant. The possibility of making the support structure 302 meander-shaped, on which the actual osmosis membrane then flies up from the direction of the pressure silo, is just one of several possibilities.
  • Another possibility is to provide a comparatively large plurality of tubular individual osmosis membranes arranged parallel to one another. These do not necessarily have to be arranged in a funnel shape. Other orientations are also conceivable. However, the aim of this arrangement is also to create the largest possible area of one or more osmosis membrane layers between the respective antechamber 106, 206 and the interior of the respective pressure silo 108, 208.
  • the brackets 304 shown in the upper region of the osmosis membrane unit 114 can be used on the one hand for lifting the osmosis membrane unit 114 out of the pressure silo, but on the other hand can also be used for locking it within the pressure silo.
  • FIG. 4 again shows a detailed view 400 of the lower region of the pressure silo 108, the locked osmosis membrane unit 114, the antechamber 106 below the osmosis membrane unit 114, the inflow chamber 102 and the second inflow chamber 128 as well as the inflow slides 112,130.
  • This figure also shows the function of the tidal cleaner 402, which consists of a float 404 that floats on the water surface 120.
  • the tidal cleaner 402 also includes a linkage 406 or the like and a scraper 408.
  • the scraper 408 moves up and down in comparison to the inlet grille 410 to the extent that the float 404 moves on the lowering tide in the rhythm of ebb and flow / rising water surface 120 moves.
  • FIG. 5 shows a method 500 for operating a salt power plant, such as the salt power plant 100 of FIG. 1.
  • the method has a series of steps that can be described as follows:
  • the salt power plant In order for the salt power plant to be able to deliver a corresponding pressure at the upper outlet connection 122, it is additionally necessary to vent the first pressure silo 108, 504. This can be done using a vent valve (not shown) in the upper area of the pressure silo. After venting, the first outlet port can be opened, 506. Shortly afterwards or virtually simultaneously, the at least first inlet slide 112 can be opened, 508, so that a continuous inflow of water begins into the first antechamber.
  • FIG. 6 shows a method 600 for operating a salt power plant, such as the salt power plant 200 with two pressure silos.
  • the method 600 shown in simplified form, provides for parallel operation, 602, of the first pressure silo and the second pressure silo in a pressure-generating state. If, for example, it turns out that salt in the first pressure silo needs to be refilled or that the osmosis membrane unit needs to be replaced, the method sees a closing, 604, of the at least one first inlet slide (possibly also the second inlet slide) and a closing, 606, the first outlet port.
  • the first closable opening of the first pressure silo is then opened, 608, and then the first pressure silo is filled with salt, 610, through the first upper airtight opening of the first pressure silo.
  • the first pressure silo can then go back into productive operation.
  • the second pressure silo can then either be filled with salt in a comparable manner or the osmosis membrane unit can be replaced. In this way, continuous pressure-generating operation is possible by alternating the pressure silos.
  • a larger number of comparable pressure silos can also be operated with associated peripheral units, such as an associated osmosis membrane unit.
  • the salt solution that escapes from the outlet connection from the pressure silo in order to be converted into pressure energy into rotational energy or other forms of energy in a salt power plant, such as a single-stroke piston machine, a double-stroke piston machine, or a turbine, is subsequently converted into a Drying station can be transported or managed.
  • the water can be removed from the salt solution (evaporate), in particular through direct sunlight, so that the salt, which is then crystalline again, can be fed back to the pressure silo (s) in a circular process in order to continuously maintain the osmotic pressure.
  • the salt solution evaporate
  • the salt which is then crystalline again
  • the energy that is generated in the form of pressure in the salt power plant 100 can be converted into kinetic energy 702. From an environmental point of view, this energy can be used directly for water purification 704. If necessary, this can be done using water reverse osmosis 706 (water-RO).
  • hydrogen 708 can be obtained by generating electricity 710 from the kinetic energy (using generators) using electrolysis. It is also possible to use the energy generated by the salt power plant to generate heat 712.
  • Various possibilities are conceivable, such as burning hydrogen or converting electrical energy into thermal energy.
  • A: Starting the SKW: i. Close inlet slide; ii. Close the pressure or outlet connection of the pressure silo; iii. Open pressure relief outlet ( overflow, not shown); iv. Open the airtight opening on the pressure silo; v. Fill the pressure silo, including the osmosis membrane unit located therein, with salt and water (e.g. also sea and/or dirty water; vi. Close the airtight sealable opening; vii. Close the pressure relief outlet; viii. Open the outlet connection; and ix. Open the inlet slide (the system can automatically be vented),
  • salt and water e.g. also sea and/or dirty water
  • B Refill salt: i. Close inlet slide; ii. Close the outlet port of the pressure silo; iii. Open pressure relief outlet; iv. Open airtight lockable opening; v. Fill the pressure silo including the osmosis membrane unit inside with salt (brine already present); vi. Close airtight lockable opening; vii. Close pressure relief outlet: viii. Open outlet port; and ix. Open the inlet slide (the system vents automatically).
  • C Replace osmosis membrane unit (only if salt in the pressure silo is used up): i. Close inlet slide; ii. Close the outlet port of the pressure silo; iii. Open pressure relief outlet; iv. Open airtight lockable opening; v. Remove osmosis membrane unit; vi. Insert new osmosis membrane unit; vii. Fill the pressure silo including the new osmosis membrane unit inside with salt and a starting amount of water; viii. Close airtight lockable opening; ix. Close pressure relief outlet; x. Open outlet port; and xi. Open the inlet slide (the system vents automatically).

Abstract

Es wird ein Salzkraftwerk basierend auf einer Potenzialdifferenz zwischen zufließendem Wasser und einer hochkonzentrierten Salzlösung beschrieben. Das Salzkraftwerk weist eine Zustromkammer, eine Vorkammer auf, die sich zwischen der Zustromkammer und einem Drucksilo befindet, wobei das Drucksilo bis auf seine fluidale Verbindung mit der Vorkammer druckdicht verschließbar ist. Es gibt einen Zulaufschieber zwischen der Zustromkammer und der Vorkammer. Das Salzkraftwerk weist weiterhin eine Osmose-Membran-Einheit auf, die sich innerhalb des Drucksilos befindet und zwischen der Vorkammer und einem Innenraum des Drucksilos liegt. Dabei sind das Drucksilo und die Osmose-Membran-Einheit mit rieselfähigem Salz befüllbar, und die Osmose-Membran-Einheit liegt in einem druckproduzierenden Zustand unterhalb eines Wasserspiegels des zuströmenden Wassers. Das Drucksilo ist mit der Salzlösung gefüllt, und die Fluidverbindung von dem Wassereinlass ist über die Zustromkammer und die Vorkammern bis zur Osmose-Membran-Einheit filterlos. Außerdem ist ein Auslassanschluss in einem oberen Bereich des Drucksilos vorgesehen.

Description

B E S C H R E I B U N G
SALZKRAFTWERK
Gebiet der Erfindung
[0001] Die Erfindung bezieht sich auf ein Salzkraftwerk und genauer auf ein Salzkraftwerk basierend auf Potentialdifferenzen zwischen zufließendem Wasser unterschiedlichster Qualitäten, wobei die zunehmend immer knapper werdende Ressource Süßwasser keine zwingende Notwendigkeit darstellt, da gerade der Zustrom von Meer- bzw. Schmutzwasser einerseits und einer Salzlösung möglichst hoher Konzentration andererseits als vorteilhaft nachhaltig zu betrachten sind. Die Erfindung bezieht sich ferner auf ein Verfahren zum Betreiben eines Salzkraftwerkes.
Technischer Hintergrund
[0002] Alternative, zukunftsweisende und in diesem Zusammenhang vor allem CO2 emmisionsneutrale Energieerzeugung gewinnt schon seit längerer Zeit zunehmend an Bedeutung. Neben den diversen Prototypen zur Energiegewinnung durch z.B. Meereswellen- und Gezeitenenergie sind vor allem Windkraft- und Solaranlagen - insbesondere Fotovoltaik, Solarthermie - zunehmend in den Focus des Interesses geraten. Die derzeit zur Verfügung stehenden Entwicklungen zur Energiegewinnung durch Osmoseanlagen sind in den bisherigen Auslegungen noch nicht ausreichend effektiv und verlangen für den Betrieb zumeist einen Zugang sowohl zu Süßwasser - z.B. Flussdeltas - bei gleichzeitigem Zugang zu Meerwasser. Zudem erfordern diese Systeme Zugang zu vorhandener Industrie-typischer Infrastruktur, wie z.B. einen Anschluss an bestehende oder zu installierende Stromnetze. Zudem sinkt der Gesamtwirkungsgrad dieser Anlagen durch den zwangsläufigen Einsatz komplexer Vor- und Feinfiltersysteme signifikant. Dies, da die zurzeit eingesetzten Osmose-Membran-Designs nur durch die Beaufschlagung mit reinstem Wasser eine vertretbare Lebensdauer erreichen können.
[0003] Zudem verlangen all diese Systeme elektronische Sensor- und Computersysteme, die sowohl durch Cyber-Kriminalität als auch EMPs (elektromagnetische Pulse) - beispielsweise durch Sonneneruptionen - angreifbar sind, was in Krisenzeiten zu Energieengpässe führen kann. [0004] Weiter nachteilig bei bekannten Systemen ist, dass nicht die komplette pro Quadratmeter eingestrahlte Sonnenenergie ohne den Einsatz kosten- und wartungsintensiver Fotovoltaik-Anlagen oder solarthermischer Einrichtungen genutzt werden. Außerdem fehlt es an einer Verknüpfung von Energiegewinnung und Trinkwassergewinnung bei den bekannten Systemen, insbesondere wenn Salz- oder Schmutzwasser für den Betrieb des Osmosekraftwerkes genutzt werden.
[0005] Ein weiterer Nachteil der bisher bekannten Ansätze für Osmose-Systeme besteht häufig darin, dass Industrieländer-typische Infrastrukturen und Betriebs-Know-how vorhanden sein müssen, um diese Systeme effizient zu betreiben. Auf der anderen Seite stehen praktisch nur Systeme zur Verfügung, die für eine geringe Energieerzeugung ausgelegt sind.
[0006] Somit besteht ein Bedarf dafür, die Unzulänglichkeiten der bestehenden Lösungen zu adressieren, und insbesondere dafür ein Osmose-System zur Energiegewinnung in größerem Stil bereitzustellen, ohne dass komplexe Infrastrukturen und Betriebs-Know-how erforderlich sein müssen.
ÜBERSICHT ÜBER DIE ERFINDUNG
[0007] Diese Aufgabe wird durch das hier vorgeschlagene Salzkraftwerk und das entsprechende Verfahren zu dessen Betrieb entsprechend den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Weitere Ausgestaltungen werden durch die jeweils abhängigen Ansprüche beschrieben.
[0008] Entsprechend einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Salzkraftwerk basierend auf einer Potenzialdifferenz zwischen zufließendem Wasser einerseits und einer Salzlösung andererseits vorgestellt. Das Salzkraftwerk weist dabei eine erste Zustromkammer mit einem Wassereinlass und eine erste Vorkammer, die sich zwischen der ersten Zustromkammer und einem ersten Drucksilo befindet, auf. Dabei sollte das erste Drucksilo bis auf seine fluidale Verbindung mit der ersten Vorkammer druckdicht verschließbar sein.
[0009] Weiterhin weist das Salzkraftwerk mindestens einen ersten Zulaufschieber auf, der zwischen der ersten Zustromkammer und der ersten Vorkammer angeordnet ist, sodass die erste Zustromkammer von der ersten Vorkammer fluidal trennbar ist, und eine erste Osmose- Membran-Einheit aufweist, die sich innerhalb des ersten Drucksilos befindet und zwischen der ersten Vorkammer und einem Innenraum des ersten Drucksilos liegt. Dabei ist die erste Osmose-Membran-Einheit aus dem Inneren des ersten Drucksilos in eine Richtung entgegengesetzt zu einer Richtung zur ersten Vorkammer entfernbar.
[0010] Außerdem sind das erste Drucksilo und die erste Osmose-Membran-Einheit mit rieselfähigem Salz befüllbar, und die erste Osmose-Membran-Einheit liegt in einem druckproduzierenden Zustand unterhalb eines Wasserspiegels des zuströmenden Wassers. Außerdem kann das erste Drucksilo mit der Salzlösung gefüllt sein.
[0011] Weiterhin gilt für das Salzkraftwerk, dass die Fluidverbindung von dem Wassereinlass über die erste Zustromkammer und die erste Vorkammer bis zur ersten Osmose-Membran- Einheit filterlos ist. Zusätzlich kann ein erster Auslassanschluss in einem oberen Bereich des ersten Drucksilos vorhanden sein.
[0012] Entsprechend einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung, wird ein Verfahren zum Betreiben des oben genannten Salzkraftwerkes vorgestellt. Das Verfahren weist ein Befüllen des ersten Drucksilos mit rieselfähigem Salz durch die erste obere luftdicht verschließbare Öffnung des ersten Drucksilos auf, sodass die erste Osmose-Membran-Einheit komplett mit dem Salz bedeckt ist, sowie ein Entlüften des ersten Drucksilos und ein Öffnen des ersten Auslassanschluss.
[0013] Darüber hinaus weist das Verfahren ein Öffnen des mindestens ersten Zulaufschiebers auf, sodass ein kontinuierlicher Wasserzustrom in die erste Vorkammer verursacht wird.
[0014] Das vorgeschlagene Salzkraftwerk basierend auf einer Potenzialdifferenz zwischen zufließendem Wasser einerseits und einer Salzlösung andererseits weist mehrere Vorteile und technische Effekte auf, die auch entsprechend für das zugehörige System gelten können:
[0015] Das vorgeschlagene System - d.h., das Salzkraftwerk - kann sehr wartungsarm sein und sich deshalb in infrastrukturmäßig vernachlässigten Regionen vorteilhaft einsetzen lassen. Hierzu zählen insbesondere Küstenstreifen von Nicht-Industriestaaten, ohne hierauf beschränkt zu sein. Allerdings ist es auch möglich, das vorgeschlagene Salzkraftwerk in der Nähe einer Saline im Landesinneren einzusetzen, vorausgesetzt genügend zuströmendes Wasser ist vorhanden.
[0016] Da das Salzkraftwerk wartungsarm ist und wenige bewegliche Teile hat, kann es auch von Hilfskräften leicht betrieben werden. Das Salzkraftwerk selbst kann dabei eine Keimzelle für weitere Infrastrukturen darstellen, da keine externe Energiezufuhr erforderlich ist. Notwendige Komponenten wie Pumpen, Steuerungen und Ventile können vorzugsweise hydraulisch betätigt werden. Alternativ oder auch in einem gemischten Betrieb können die erforderlichen Aggregate auch mit Strom betrieben werden. Dieser kann von einem an das Salzkraftwerk angeschlossenen Generator erzeugt werden.
[0017] Im Gegensatz zu anderen Ansätzen besteht einen Charakteristik des Systems darin, dass die Salzsohle direkt über der Osmose-Membrane entsteht. Das Salz kann anfänglich (d.h. in einer Anlaufphase) kristallin auf der Osmose-Membrane bzw. der Osmose-Memran- Einheit liegen, wodurch eine gesättigte Salzlösung direkt an der Membran-Oberfläche anliegt. Das von der Vorkammer eindiffundierende Wasser verdünnt die vorhandene Salzlösung und steigt aufgrund der geringeren Dichte und in weiterer Folge, wenn das Kraftwerk „angelaufen“ ist, aufgrund der Strömungsverhältnisse im Drucksilo auf. Das einströmende Wasser erzeugt den für den Betrieb des Salzkraftwerkes notwendigen Druck. Die Osmose-Membrane selbst bzw. der Raum direkt über ihr kann so gestaltet sein, dass es zu kleinsten Verwirbelungen im Strömungsverlauf kommt, ohne dadurch die Gesamtströmung zu sehr zu behindern. So werden Lake und Permeat schneller durchmischt und die Effektivität des Osmose-Vorganges verbessert. Außerdem kann so die Haltbarkeit der Osmose-Membrane z.B. durch lokale Querströmungen an der Osmose-Membrane vergrößert werden.
[0018] Es stellt sich nach dem Anlaufen schließlich ein dynamisches Fließgleichgewicht ein, wobei der Salzgehalt der Salzlösung bis nahe an die Löslichkeitsgrenze steigen kann. In diesem Fall erreichte man einen maximal möglichen Druck im Drucksilo bei niedrigster Durchstromgeschwindigkeit.
[0019] Sobald die Konzentration der Salzlake im Drucksilo sinkt, verringert sich bei konstantem Druck zwangsläufig die Durchstromgeschwindigkeit, wodurch die gelöste Salzmenge und dadurch die Konzentration wieder steigen. Das System regelt sich also selbst, sobald das gewünschte Verhältnis zwischen Druck und Strömungsgeschwindigkeit - beispielsweise über ein Ventil - definiert wurde.
[0020] Als weitere vorteilhafte Eigenschaften des Salzkraftwerkes lassen sich Folgende nennen: Für den Anlauf des Salzkraftwerkes ist kein Süßwasser erforderlich, da das Salzkraftwerk alle erforderlichen Ressourcen selbst erzeugt, bzw. diese ohnehin vorhanden sind (Meerwasser, Sonne), und es ist keine externe Infrastruktur in Form von Strom, Gas, oder Süßwasser erforderlich. Filtersysteme sind auch nicht erforderlich, was die Betriebs- bzw. Wartungskosten niedrig hält. Außerdem kann auf eine Pumpeninfrastruktur verzichtet werden, da keine Filter durchströmt werden müssen. Bei der Stromerzeugung kann auf aufwändige Turbinen - wie Pelton-, Kaplan- oder Francisturbinen - verzichtet werden. Einfachste Technologien reichen aus. Auch Initialenergie (fossil, atomar, Wind, Sonne) zum Anfahren ist nicht erforderlich. Auf aufwändige und störanfällige Steuerungselektronik kann verzichtet werden, sodass das Salzkraftwerk bei entsprechender Auslegung vor Cyberangriffen geschützt ist, wodurch die Energieversorgungssicherheit nicht auf diesem Wege unterbunden werden kann.
[0021] Darüber hinaus kann das Salzkraftwerk durch angelerntes Personal ohne hochkarätige Ausbildung betrieben werden. Außerdem ist das Salzkraftwerk im Betrieb CCh-neutral. Ergänzend fallen keine wesentlichen Abfallprodukte beim Recycling an, wie z.B. Filtermaterial, Elektronikschrott, giftige Substanzen, etc., was weiterhin zu einer kostengünstigen und nachhaltigen Gesamtbetrachtung und zu geringen Wiederaufbereitungs- und Entsorgungskosten beiträgt.
[0022] Weiterhin lässt sich auch erwähnen, dass das vorgeschlagene Salzkraftwerk klimaunabhängig eingesetzt werden kann. Wenn die Sonnenenergie zu Trocknung des „verbrauchten“ Salzes nicht ausreicht, lassen sich z.B. auch Vakuumverdampfer einsetzen. Diese hätten den zusätzlichen Vorteil, dass durch die Osmose-Membran-Einheit in den Systemkreislauf eingebrachte Reinwasser nutzbringend eingesetzt werden könnte - z.B. als Nutz- oder Trinkwasser. Außerdem ist das Salzkraftwerk komplett skalierbar. Es arbeitet nicht nur im kleinen Maßstab, sondern erlaubt auch einen Großanlageneinsatz. Dabei können in Kleinstanlagen in ariden und semiariden Gebieten einfachste Verdunstungseinrichtungen zur Regeneration des Salzes - wie Saline-Becken - eingesetzt werden.
[0023] Ergänzend sei noch erwähnt, dass das Salzkraftwerk auch in kleinster Form so adaptiert werden kann, dass es beispielsweise für ein Produktion von Wasserstoff in Kleinbetrieben oder Einzelhaushalten (Einfamilienhäuser oder auch Wohnblocks) einsetzbar ist. So könnte Wasserstoff zum direkten Verbrauch bzw. zur Betankung von Fahrzeugen (Familienauto, Busunternehmen) oder auch für Heizungsanlagen erzeugt werden und so die Betreiber autark versorgen. Genauso wären auch Schiffsantriebe und Salzkraftmotoren für z.B. Molenkräne und ähnliches realisierbar. Zukünftig kann ein entsprechend adaptiertes Salzkraftwerk sogar für die Raumfahrt (z.B. Wasserversorgung für Mondstationen) denkbar sein.
[0024] Je nach Einsatzort, wie in ariden und semiariden Gebieten, kann die komplette pro Quadratmeter einstrahlende Sonnenenergie ohne den Einsatz kosten- und wartungsintensiver Fotovoltaik Anlagen oder solarthermischer Einrichtungen genutzt werden. Dies bedeutet nicht, dass nicht auch in solchen Erdteilen mit gemäßigten Klimata durch den Einsatz zielführender (z.B. Vakuum-)-Verdunstungsanlagen oder sonstiger vorteilhafter Verdunstungskombinationen die Trennung des Salzes vom Wasser aus der Salzlake erfolgen kann. Bemerkenswert an geeigneten Verdunstungseinrichtungen der unterschiedlich auslegbaren Verdunstungsanlagen ist, dass das ursprünglich aus dem Meer durch eine Osmose-Membran-Einheit extrahierte Reinstwasser folglich als (Neben- oder auch Haupt-)produkt anfallen kann. Setzt man dieses (neben einer möglichen Aufbereitung durch Zugabe relevanter Mineralstoffe zu Trinkwasser) gerade in ariden und semiariden landwirtschaftlichen Gebieten zur Bewässerung ein, wird dadurch die derzeit zumeist auftretende Versalzung besagter Flächen verhindert. So haben die derzeit - wie zum Beispiel im arabischen Raum - eingesetzten Wässer oft Leitwerte zwischen 300pS und 500pS, wodurch eine Versalzung der Böden vorprogrammiert ist.
[0025] Dadurch, dass das aus dem Meer- oder Schmutzwasser je nach Verdunstungssystem reine-Wasser als Neben- oder Hauptprodukt anfallen kann, ist es möglich, bei entsprechend groß ausgelegten Salzkraftwerken, großflächig Biomasse zu produzieren, die wiederum CO2 bindet. Somit sind Salzkraftwerke nicht nur CO2 neutral sondern können auch als CO2-Senken fungieren.
[0026] Durch den modularen Aufbau des Salzkraftwerkes ist dieses in seiner Größe wiederum sehr leicht an die gegebenen Anforderungen anzupassen. So können Klein- und Kleinstsalzkraftwerke kleine abgelegene Dörfer, die durch die Bewohner betrieben werden können, oder aber als sehr große Anlagen zur Versorgung ganzer Regionen ausgelegt sein.
[0027] Das Salzkraftwerk ist in seiner innovativen Grundidee ganz bewusst nicht als Hochtechnologiekonzept ausgelegt, sondern in Konstruktion und Aufbau ganz im Gegenteil vergleichsweise günstig gestaltet. Es wurde so konzipiert, dass es in Folge simpel, mit geringen Betriebskosten, einfach zu betreiben und zu warten ist. Außerdem lassen sich sämtliche Komponenten wiederverwerten.
[0028] Im Folgenden werden weitere Ausführungsbeispiele beschrieben.
[0029] Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des Salzkraftwerkes kann die erste Osmose-Membran-Einheit im Wesentlichen horizontal angeordnet sein, und die erste Osmose-Membran-Einheit kann eine Oberfläche aufweisen, die mindestens zehn Mal größer ist, als ein Querschnitt einer direkten Fluidverbindung zwischen der ersten Vorkammer und dem Inneren des ersten Drucksilos. Da die Größe der Osmose-Membranoberfläche einen wesentlichen Einfluss auf den Energieumsatz des Salzkraftwerkes hat, sind besondere Vorkehrungen vorteilhaft, die es ermöglichen, eine effektive Oberfläche zwischen wenig salzhaltigem Wasser in der Vorkammer und hochkonzentriert-salzhaltigem Wasser im Drucksilo so groß wie möglich zu halten, insbesondere aber deutlich größer, als eine direkte physische Verbindung zwischen Behältern, welche das Wasser mit den unterschiedlichen Salzkonzentrationen aufweist. In einem realen Fall kann es durchaus sein, dass die erste Osmose-Membran-Einheit eine Oberfläche aufweist, die zwischen zehn Mal bis 100 Mal größer ist, als ein Querschnitt der direkten Fluidverbindung zwischen der ersten Vorkammer und dem Inneren des ersten Drucksilos; sie kann sogar noch größer sein, zum Beispiel 200 Mal, 300 Mal und mehr.
[0030] Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Salzkraftwerkes kann die erste Osmose-Membran-Einheit eine im Wesentlichen trichterförmige Trägerstruktur aufweisen, und eine erste Osmose-Membrane kann sich dazu über der trichterförmigen Trägerstruktur befinden, um so eine größere Oberfläche aufzuweisen als der Querschnitt der direkten Fluidverbindung zwischen der ersten Vorkammer und dem Inneren des ersten Drucksilos. Dabei kann die erste Osmose-Membrane insbesondere mäanderförmig über die im Wesentlichen trichterförmige Trägerstruktur gelegt, gespannt oder sonst wie befestigt sein. Außerdem ist es möglich, dass die Trägerstruktur und die Osmose-Membrane ineinander integriert sind, dass also beispielsweise die Trägerstruktur gleichermaßen durch die Osmose- Membrane gebildet wird, sodass eine selbsttragende Struktur - d.h., eine selbsttragende Osmose-Membrane mit einer viel größeren Oberfläche als der lichte Durchgang in dem sie eingesetzt ist - entsteht.
[0031] Gemäß einer anderen, alternativen aber dennoch vorteilhaften Ausführungsform des Salzkraftwerkes kann die erste Osmose-Membran-Einheit eine Trägerstruktur aufweisen, in der eine Mehrzahl von parallel zueinander angeordneten rohrförmigen Einzelosmose- Membranen angeordnet sein können. Dies hat den Vorteil einer besonders hohen Eigenstabilität, in der eine trichterförmige Struktur nicht unbedingt erforderlich ist. Durch die rohrförmigen Einzelosmose-Membranen, die zu einer Einheit zusammengefasst sind, ergibt sich eine sehr große Oberfläche, die gewissermaßen als selbsttragende Struktur betrachtet werden kann. Nichtsdestotrotz können die Einzelosmose-Membranen nicht nur direkt nebeneinander angeordnet sein, sodass sich eine kastenartige Struktur ergibt, sondern die rohrförmigen Membranen können insgesamt so angeordnet sein, dass sie praktisch jede beliebige Oberflächenform durch die Gesamtheit aller Enden ihrer jeweiligen Rohre bilden. Ein Umgeben einer Kern-Osmose-Membran-Einheit, die im Wesentlichen die Osmose-Membrane samt Trägerstruktur aufweist, mit einem Tragegerüst, z.B. in Form einer umlaufenden Einfassung kann dazu beitragen, dass die Osmose-Membran-Einheit leicht aus dem unteren Bereich der Drucksilos zu entfernen bzw. wieder einzusetzen ist. Hieran können auch Haltepunkte oder Haltebügel angebracht sein (vgl. Fig. 4).
[0032] Gemäß einer ergänzenden, vorteilhaften Ausführungsform des Salzkraftwerkes kann das Innere des ersten Drucksilos durch eine erste obere luftdicht verschließbare Öffnung des ersten Drucksilos mit Salz befüllbar sein. Gegebenenfalls kann durch diese oder eine weitere luftdicht verschließbare Öffnung die Osmose-Membrane - falls erforderlich - entfernt und durch eine neue ersetzt werden. Falls ein derartiger Austausch nicht erforderlich sein sollte, kann beim ersten Drucksilo durch die obere luftdicht verschließbare Öffnung - beispielsweise in Form einer großen, nach außen zu öffnenden Klappe - Salz nachgefüllt werden, um so das Konzentrationsgefälle hinsichtlich der beiden Seiten der Osmose-Membrane möglichst einfach zu gestalten. Zusätzlich ist es möglich, dass durch die genannte Öffnung oder eine andere das erste Silo auch entleert werden kann, sodass sich die Osmose-Membran-Einheit problemlos austauschen lässt. Die ausgetauschte Osmose-Membran-Einheit wird in Folge wieder aufbereitet und steht so für ihren nächsten Einsatz erneut zur Verfügung.
[0033] Gemäß einer weiter entwickelten Ausführungsform, kann das Salzkraftwerk eine zweite Zustromkammer, die von der ersten Vorkammer durch einen zweiten Zulaufschieber fluidal trennbar ist, aufweisen. Wenn beide Zustromkammern - insbesondere die erste und die zweite Zustromkammer - auf unterschiedlichen Seiten unter der ersten Vorkammer liegen, kann sich ein Zustromkanal ergeben, welcher die erste Vorkammer als integralen Bestandteil aufweist. Auf diese Weise kann es gelingen, einen höheren Wasserdurchsatz von Wasser mit einem geringen Salzgehalt - zum Beispiel Meerwasser- zu erzeugen, wodurch die Effektivität des Salzkraftwerkes erhöht werden könnte. Für den Fall, dass ein nur geringer Wasserdurchsatz in der ersten Vorkammer vorläge, könnte es sich ergeben, dass der Salzgehalt in der Vorkammer kontinuierlich steigt (wegen zu geringen Wasseraustausches), was zur Folge hätte, dass der Osmose-Druck im ersten Silo über die Zeit geringer würde.
[0034] Gemäß einer erweiterten Ausführungsform kann das Salzkraftwerk eine zweite Vorkammer, die sich zwischen der ersten Zustromkammer und einem zweiten Drucksilo befindet, aufweisen, wobei das Drucksilo bis auf seine fluidale Verbindung mit der zweiten Vorkammer druckdicht verschließbar sein kann.
[0035] In dieser oder einer anderen Ausführungsform kann auch mindestens ein zweiter Zulaufschieber, der zwischen der ersten Zustromkammer und der zweiten Vorkammer angeordnet ist, sodass die erste Zustromkammer von der zweiten Vorkammer fluidal trennbar ist - insbesondere das jeweils Innere - und eine zweite Osmose-Membran-Einheit vorhanden sein, die sich innerhalb des zweiten Drucksilos befindet und die zwischen der zweiten Vorkammer und einem Innenraum des zweiten Drucksilos liegen kann. Dabei kann die zweite Osmose-Membran-Einheit aus dem Inneren des zweiten Drucksilos in eine Richtung entgegengesetzt zu einer Richtung zur zweiten Vorkammer entfernbar sein.
[0036] Ergänzend können - in dieser oder einen anderen Ausführungsform - das zweite Drucksilo und die zweite Osmose-Membran-Einheit mit rieselfähigem Salz befüllbar sein; und die zweite Osmose-Membran-Einheit in einem druckproduzierenden Zustand sollte unterhalb eines Wasserspiegels des zuströmenden Wassers liegen. Außerdem kann das zweite Drucksilo mit der Salzlösung gefüllt sein. Dabei kann die Fluidverbindung von dem Wassereinlass über die erste Zustromkammer und die zweite Vorkammer bis zur zweiten Osmose- Membran-Einheit filterlos sein. Außerdem kann ein zweiter Auslassanschluss - z.B. in Form eines Rohranschlusses mit Absperrventil - in einem oberen Bereich des zweiten Drucksilos vorhanden sein. Somit können die Ansaugkammer, die Vorkammer und die zweite Osmose- Einheit in dieser Reihenfolge fluidal miteinander verbindbar sein.
[0037] Insbesondere der Verzicht auf normalerweise vorhandene Filtersysteme kann eine sogenannte Aufkonzentration - d.h., eine kontinuierliche Erhöhung der Salzkonzentration - wirksam verhindern. Zusätzlich ist eine filterlose Konstruktion mechanisch einfacher und erfordert weniger Wartung. Außerdem fallen hierdurch die Initialenergiekosten - d.h. die Energie, die erforderlich ist, um den Osmose-Prozess zu initiieren - vollständig weg.
[0038] Gemäß einer weiteren eleganten Ausführungsform des Salzkraftwerkes kann dieses zusätzlich eine druckdichte, geschlossene Fluidverbindung zwischen dem ersten Auslassanschluss und einer Salzkraftanlage, die einen Überdruck in dem ersten Drucksilo in Bewegungsenergie - z.B. Rotationsenergie - umsetzt, vorhanden sein. Entsprechendes gilt auch für das zweite Drucksilo.
[0039] Auf diese Weise wird es elegant möglich, die Energie, die von dem Salzkraftwerk erzeugt wird, in Leerlaufzeiten des Salzkraftwerkes durch Pumpen, die mit der Salzkraftanlage angetrieben werden können, als potentielle Energie gespeichert werden. Dies ist zum Beispiel dadurch möglich, dass Wasser von einem niedrigeren Niveau in ein höheres gelegenes Becken gepumpt wird, sodass die kinetische Energie aus dem Salzkraftwerk als potenzielle Energie speicherbar ist. Dies ist sowohl mit dem ersten Drucksilo wie auch mit dem zweiten Drucksilo möglich. [0040] Gemäß einer ergänzenden Ausführungsform des Verfahrens des Salzkraftwerkes kann die Salzkraftanlage eine Einzelhubkolbenmaschine, eine Doppelhubkolbenmaschine, oder eine Turbine sein. Andere alternative einfache Kraftmaschinen sind denkbar, etwa zum Antrieb eines Generators zur Stromerzeugung, zur Elektrolyse, die wiederum zur Wasserstoff- Herstellung nutzbar ist. Auf diese Weise ließe sich elegant auch in bisher unerschlossenen Regionen eine Energieerzeugung für jegliche Art der Nutzung installieren, die nur durch Sonnenergie und Salz aus dem Meer angetrieben würde und somit kostengünstig betreibbar wäre. Außerdem wäre nur ein geringer Wartungsaufwand nötig, der sich praktisch nur auf den regelmäßigen Austausch der Osmose-Membrane beschränkt.
[0041] Um den Autonomitätsgrad des Salzkraftwerkes weiter zu erhöhen, kann außerdem ein automatisches - oder semiautomatisches - Beschickungssystem für das Salz vim Drucksilo vorgesehen werden.
[0042] Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann das Salzkraftwerk zusätzlich eine erste Entlüftungseinheit, die mit dem ersten Drucksilo verbunden ist und/oder eine zweite Entlüftungseinheit aufweisen, die mit dem zweiten Drucksilo verbunden ist. Derartige Entlüftungsanlagen können vorteilhafterweise in einem oberen Bereich des Drucksilos vorgesehen werden. Da es für einen problemlosen Betrieb des Salzkraftwerkes sinnvoll ist, wenn sich keine Luft, sondern ausschließlich Salzlösung in dem Drucksilo befindet, sollten sich die Entlüftungseinheiten möglichst weit oben am Drucksilo - evtl, sogar direkt am obersten Punkt des Auslassanschlusses - befinden. Entsprechendes gilt für das zweite Drucksilo.
[0043] In einem möglichen Ausführungsbeispiel befindet sich das Entlüftungsventil der Entlüftungseinheit in einem druckdicht verschließbaren Verschlussschieber des Drucksilos. So kann das System - ggfs. auch vollautomatisch - effektiv entlüftet werden.
[0044] Gemäß einer weiteren, ergänzenden Ausführungsform kann das Salzkraftwerk zusätzlich eine Verdunstungseinheit aufweisen, die die Salzlösung, die die Salzkraftanlage verlässt, auffängt. In der Verdunstungseinheit kann das verbrauchte Salz aus der konzentrierten Salzlösung wieder regeneriert werden. Damit steht es nach einer mehr oder weniger guten T rocknung wieder für die Befüllung des Drucksilos zur Verfügung. Insbesondere der positive Aspekt, dass der gesamte Energieeintrag für den Betrieb des Kraftwerkes unter Ausnutzung der gesamten pro Quadratmeter auftreffenden Sonnenenergie genutzt werden kann, lässt sich herausheben. Zusätzliche externe Energie wäre nicht erforderlich. [0045] Gemäß einer interessanten Ausführungsform des Salzkraftwerkes kann die erste Zustromkammer am Wassereinlass ein Gitter - oder mehrere in unterschiedliche Raumrichtungen - aufweisen. Dabei sind Vor- und Hauptgitter denkbar, die im Wesentlichen vertikal orientiert sind. Diese Gitter können durch einen oder mehrere Gezeitenreiniger reinigbar sein. Dabei wird ein Schaber so entlang des Gitters geführt, dass das Gitter selbstständig gereinigt wird. Dazu kann der Schaber mittels eines Schwimmers, der den Gezeiten folgt, und einer entsprechenden Führung bewegt werden, wie dies gemäß einer weiteren Ausführungsform des Salzkraftwerkes denkbar ist. Wie erwähnt, kann der Gezeitenreiniger einen Schwimmer und einen Schaber aufweisen, die mechanisch so miteinander verbunden sein können, dass der Schaber entsprechend einem gezeitenabhängigen Wasserstand über eine äußere Oberfläche des Gitters führbar ist, sodass eine Reinigung des Gitters verursacht wird. Zusätzlich können zwischen dem Schaber und dem Schwimmer Gelenke, Gelenkstangen und Getriebe zum Einsatz kommen.
[0046] Auch hinsichtlich des Betriebes - bzw. eines entsprechenden Verfahrens - seien ein paar Ausführungsformen explizit erwähnt. Das bereits genannte Verfahren kann zusätzlich ein paralleles Betreiben oder einen alternierenden Betrieb des ersten Drucksilos und des zweiten Drucksilos in einem druckerzeugenden Zustand aufweisen.
[0047] Gemäß einem Ausführungsbeispiel des Verfahrens zum Betreiben eines Salzkraftwerkes kann das Verfahren ein Befüllen des ersten Drucksilos mit rieselfähigem Salz durch die erste obere luftdicht verschließbare Öffnung des ersten Drucksilos, sodass die erste Osmose- Membran-Einheit komplett mit dem Salz bedeckt ist, ein Entlüften des ersten Drucksilos, ein Öffnen des ersten Auslassanschlusses, und ein Öffnen des mindestens ersten Zulaufschiebers, sodass ein kontinuierlicher Wasserzustrom in die erste Vorkammer verursacht wird, aufweisen. Durch diese Reihenfolge kann das Osmosekraftwerk mit einem Drucksilo nach einer ergänzenden Salzfüllung wieder angefahren werden.
[0048] Insbesondere kann Folgendes bei einem alternierenden Betrieb von zwei Drucksilos vorteilhaft sein: (i) zeitlich paralleles Betreiben von zwei Drucksilos, (ii) Schließen des mindestens einen ersten Zulaufschiebers, (iii) Schließen des ersten Auslassanschlusses, (iv) Öffnen der ersten verschließbaren Öffnung des ersten Drucksilos, und (v) Befüllen des ersten Drucksilos mit Salz durch die erste obere luftdicht verschließbare Öffnung des ersten Drucksilos. Dabei läuft die Druckerzeugung im zweiten Drucksilo unterbrechungsfrei weiter. Wenn das erste Drucksilo wieder in einen produktiven Einsatz gebracht wurde, kann das zweite Drucksilo wieder mit Salz gefüllt werden, usw. Vorteilhafterweise können auch mehr als zwei Drucksilos parallel eingesetzt werden. [0049] Gemäß eines weiterhin ergänzenden Ausführungsbeispiels des Verfahrens kann das Austauschen der ersten Osmose-Membran-Einheit über die erste obere luftdicht verschließbare Öffnung des ersten Drucksilos erfolgen. Dies kann anlässlich einer Befüllung mit Salz geschehen. Entsprechendes gilt für die zweite Osmose-Membran-Einheit in dem zweiten Drucksilo.
[0050] Durch eine geeignete Reihenfolge des Schließens und Öffnens von Schiebern und Ventilen an den beiden Drucksilos sowie dem Wasserzulauf kann ein mehr oder weniger kontinuierlicher Betrieb einer Salzkraftanlage erfolgen, die beispielsweise zur Stromerzeugung eigesetzt werden kann.
[0051] ÜBERSICHT ÜBER DIE FIGUREN
[0052] Es sei darauf hingewiesen, dass Ausführungsbeispiele der Erfindung mit Bezug auf unterschiedliche Implementierungskategorien beschrieben sein können. Insbesondere sind einige Ausführungsbeispiele in Bezug auf ein Verfahren beschrieben, während andere Ausführungsbeispiele im Kontext von entsprechenden Vorrichtungen beschrieben sein können. Unabhängig davon ist es einem Fachmann möglich, aus der hier vorstehenden und nachfolgenden Beschreibung - wenn nicht anderweitig darauf hingewiesen - mögliche Kombinationen der Merkmale des Verfahrens sowie mögliche Merkmalskombinationen mit dem entsprechenden System zu erkennen und zu kombinieren, auch, wenn sie zu unterschiedlichen Anspruchskategorien gehören.
[0053] Bereits oben beschriebene Aspekte sowie zusätzliche Aspekte der vorliegenden Erfindung ergeben sich unter anderem aus den beschriebenen Ausführungsbeispielen und aus den zusätzlichen weiteren, durch Bezug auf die Figuren beschriebenen, konkreten Ausgestaltungen.
[0054] Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden beispielhaft und mit Bezug auf die folgenden Figuren beschrieben:
Fig. 1 stellt eine querschnittartige Darstellung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Salzkraftwerkes basierend auf einer Potenzialdifferenz zwischen zufließendem Wasser einerseits und einer Salzlösung andererseits dar. Fig. 2 zeigt eine querschnittartige perspektivische Darstellung eines ersten Drucksilos in Kombination mit einem korrespondierenden zweiten Drucksilo.
Fig. 3 zeigt die Osmose-Membran-Einheit in größerem Detail.
Fig. 4 zeigt eine Detailansicht des unteren Bereichs eines Drucksilos.
Fig. 5 zeigt ein Verfahren zum Betreiben eines Salzkraftwerkes.
Fig. 6 zeigt ein Verfahren zum Betreiben eines Salzkraftwerkes mit zwei Drucksilos.
Fig. 7 stellt schematisch vielfältige Anwendungsmöglichkeiten des Salzkraftwerkes dar.
Detaillierte Figurenbeschreibung
[0055] Im Kontext dieser Beschreibung sollen Konventionen, Begriffe und/oder Ausdrücke folgendermaßen verstanden werden:
[0056] Der Begriff 'Salzkraftwerk' beschreibt hier ein Energieerzeugungssystem, welches auf der Basis von osmotischen Druckunterschieden arbeitet. Mehr oder weniger kontinuierlich zuströmendes Wasser wird zu einer ersten (unteren oder äußeren) Oberfläche einer Osmose- Membrane geführt, an deren anderen (oberen oder inneren) Oberfläche eine hochkonzentrierte Salzlösung vorhanden ist. Dadurch ergibt sich ein osmotischer Strom von Wasser durch die Osmose-Membrane, wodurch auf der Seite der Membrane, an der die hochkonzentrierte Salzlösung vorhanden ist, ein Überdruck entsteht, der zum Beispiel in einer Kraftanlage von Druck- in Rotationsenergie umgewandelt werden kann.
[0057] Der Begriff 'zufließendes Wasser' beschreibt hier Wasser mit einer geringen oder keiner Salzkonzentration, welches der ersten Seite der Osmose-Membrane zugeführt wird. Bei Meerwasser kann die Zuführung insbesondere autonom durch die normale Strömung des Meerwassers in Küstennähe erfolgen.
[0058] Der Begriff 'Salzlösung' betrifft im Wesentlichen den Inhalt eines Drucksilos. In dieses wird Salz in großen Mengen eingefüllt, sodass sich eine hochkonzentrierte Salzlösung ergibt. Diese steht im Kontakt mit einer der Oberflächen - insbesondere der oberen -der Osmose- Membrane. [0059] Der Begriff 'erste Zustromkammer' beschreibt die Kammer, in die zuströmendes Wasser zuerst eintritt. Der Zustrom kann durch ein Zustromgitter (nicht dargestellt) geleitet werden. Am Ausgang der ersten Zustromkammer, kann sich eine Vorkammer des Salzkraftwerkes anschließen. Die Vorkammer kann an mindestens einer zweiten Seite an eine zweite Zustromkammer anschließen. Damit ergibt sich ein Zustromkanal, bestehend aus der ersten Zustromkammer, der zweiten Zustromkammer mit der dazwischenliegenden Vorkammer. Falls die Vorkammer rund oder halbrund ausgeführt ist (anstelle von rechteckig) können die erste Zustromkammer und die zweite Zustromkammer mindestens teilweise ineinander übergehen. Dann würde sich ein runder oder halbrunder Zulaufschieber anbieten, um die Vorkammern von den Zustromkammern abzuschotten.
[0060] Der Begriff 'Vorkammer' beschreibt den Teil des Wasserzustromweges in bzw. durch das Salzkraftwerk, der direkt vor der Osmose-Membran-Einheit liegt. Von hier aus gelangt das Wasser unter osmotischem Druck durch die Osmose-Membrane in das Drucksilo.
[0061] Der Begriff 'Drucksilo' beschreibt einen an allen Seiten verschließbaren Hohlraum, der nur an (mindestens) einer Stelle durch eine Osmose-Membrane - z.B. im unteren Bereich - unterbrochen ist. Der osmotische Druck kann über eine verschließbare Ausgangsöffnung aus dem Drucksilo entweichen.
[0062] Der Begriff 'fluidale Verbindung' beschreibt eine Verbindung zwischen Hohlräumen, durch die ein Fluid mehr oder weniger barrierefrei strömen kann. Dazu kann auch gehören, dass innerhalb der fluidalen Verbindung eine Osmose-Membrane vorhanden ist.
[0063] Der Begriff 'Zulaufschieber' beschreibt hier ein Schott, welches eine Zulaufkammer von der Vorkammer in geschlossenem Zustand trennen kann.
[0064] Der Begriff 'fluidal trennbar' beschreibt hier, dass der Zustrom von einem Hohlraum in einen anderen Hohlraum bewusst unterbrechbar ist. D.h., dass die fluidale Verbindung unterbrochen werden kann.
[0065] Der Begriff 'Osmose-Membran-Einheit' beschreibt eine Einheit, die mindestens eine Osmose-Membrane aufweist. Zusätzlich kann die Osmose-Membran-Einheit eine Trägerstruktur aufweisen, auf der sich die Osmose-Membrane befindet. Die Osmose-Membran kann zum Beispiel mäanderförmig über eine mäanderförmige Trägerstruktur gelegt oder gespannt sein. Alternativ kann die Osmose-Membran-Einheit auch eine Vielzahl von röhrenförmigen Osmose-Membranen aufweisen, die mehr oder weniger selbsttragend sind. Zusätzlich weist die Osmose-Membran-Einheit ein gemeinsames Trägergestell auf, mit der die gesamte Osmose-Membran-Einheit bewegt werden kann, zum Beispiel zum Austausch gegen eine neue bzw. wieder aufbereitete Osmose-Membran-Einheit in einem Drucksilo. Grundsätzlich lässt die Osmose-Membrane nur reines Wasser von der Vorkammer in das Drucksilo fließen.
[0066] Der Begriff 'trichterförmige Trägerstruktur' beschreibt, dass es sich bei der genannten Trägerstruktur - mindestens im unteren Bereich der Trägerstruktur - um eine Trichterform handelt, sodass das rieselfähige Salz kontinuierlich in die Osmose-Membran-Einheit nach rutscht.
[0067] Der Begriff 'rieselfähiges Salz' beschreibt Salz in einem kristallinen Zustand, so dass das Salz schüttfähig oder rieselfähig ist. Typischerweise kann es sich um NaCI handeln. Allerdings sind Beimischungen anderer Salze oder komplett anderer Salze auch denkbar.
[0068] Der Begriff 'druckproduzierender Zustand' beschreibt hier, dass sich in einem Drucksilo ein Überdruck aufgrund unterschiedlicher Salzkonzentrationen auf unterschiedlichen Seiten der genutzten Osmose-Membrane und ein Wassserzustrom aus der Vorkammer in das Drucksilo einstellt. Der Überdruck kann durch einen Auslassanschluss aus dem Drucksilo zur weiteren Verwendung entlassen werden.
[0069] Der Begriff 'Auslassanschluss' befindet sich typischerweise, aber nicht zwingend, im oberen Bereich des Drucksilos. Durch den Auslassanschluss kann Wasser auf Basis des osmotischen Druckes im Drucksilo aus dem Drucksilo entlassen werden. Dieses Wasser kann dann eine hohe Salzkonzentration enthalten.
[0070] Im Folgenden wird eine detaillierte Beschreibung der Figuren angegeben. Dabei versteht es sich, dass alle Details und Anweisungen in den Figuren schematisch dargestellt sind. Zunächst wird eine flussdiagrammartige Darstellung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Salzkraftwerkes basierend auf einer Potenzialdifferenz zwischen zufließendem Wasser einerseits und einer Salzlösung andererseits dargestellt. Nachfolgend werden weitere Ausführungsbeispiele, bzw. Ausführungsbeispiele für das entsprechende Salzkraftwerk und Verfahren zum Betreiben desselben beschrieben:
[0071] Fig. 1 stellt eine querschnittartige Darstellung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Salzkraftwerkes 100 basierend auf einer Potenzialdifferenz zwischen zufließendem Wasser einerseits und einer Salzlösung andererseits dar. [0072] Dabei kann die Qualität und Beschaffenheit des zufließenden Wassers in weiten Grenzen variieren. Grundsätzlich sind Wasser unterschiedlichster Qualitäten wie Brackwasser, Süßwasser, verschmutztes Wasser, oder auch Seewasser mit einer vergleichsweise geringen Salzkonzentration möglich. Bei der Salzlösung im Drucksilo handelt es sich vorzugsweise um eine gesättigte bzw. hochkonzentrierte Salzlösung. Bei dem Salz kann es sich um natürlich vorkommendes Salz, zum Beispiel NaCI handeln, was aber auch nicht in reiner Form vorliegen muss. Salzgemische sind also auch möglich.
[0073] Das Salzkraftwerk 100 weist eine erste Zustromkammer 102 mit einem Wassereinlass 104 auf. Dieses kann mit einem vorzugsweise senkrechten Gitter und einem Gezeitenreiniger ausgestattet sein. Weiterhin sollte sich der Wassereinlass stetig unter einem umgebenden Wasserspiegel 120 (symbolisch dargestellt) - egal ob Niedrig- oder Hochwasser, egal ob Ebbe oder Flut - befinden.
[0074] Das Salzkraftwerk 100 weist außerdem eine erste Vorkammer 106 auf. Optional können in der Vorkammer Filter vorgesehen sein. Zwingend erforderlich sind sie aber nicht. Bei den Filtern kann es sich um Sandfilter und oder andere Vorfiltermodule unterschiedlicher Feinheit/Mesh handeln. Die Vorkammer 106 befindet sich zwischen der ersten Zustromkammer 102 und einem ersten Drucksilo 108. Die Vorkammer 106 ist in diesem Ausführungsbeispiel unterhalb des Drucksilos 108 dargestellt. Andere Positionierungen - wie eine seitliche Positionierung am unteren Ende des Drucksilos 118 - sind auch denkbar. Das Drucksilo selbst kann - von oben betrachtet -rechteckig oder rund oder auch halbrund sein. Eine bestimmte Form ist nicht zwingend vorgeschrieben. Allerdings sollte der untere Teil des Drucksilos 108 so ausgestaltet sein, dass eine Osmose-Membran-Einheit 114 entfernbar aufgenommen werden kann. Dabei ist es vorteilhaft, dass das erste Drucksilo 108 bis auf seine fluidale Verbindung 110 mit der ersten Vorkammer 106 druckdicht (luftdicht und wasserdicht) verschließbar ist.
[0075] Das Salzkraftwerk 100 weist zusätzlich mindestens einen ersten Zulaufschieber 112 auf, der zwischen der ersten Zustromkammer 102 und der ersten Vorkammer 106 angeordnet ist, sodass die erste Zustromkammer 102 von der ersten Vorkammer 106 fluidal trennbar ist. Wenn - wie in Figur 1 dargestellt - eine zweite Zustromkammer 128 vorhanden ist, sollte auch ein zweiter Zulaufschieber 130 vorgesehen sein. Außerdem sei darauf hingewiesen, dass die Zustromkammern 102, 128 nach oben und unten hin vorteilhafterweise verschlossen sein sollten. Der Vorteil der zweiten Zustromkammer 128 mit einem zweiten Wasserzulauf besteht darin, dass die Vorkammer 106 wesentlich besser von zufließendem Wasser durchspült werden kann, ohne dass es zu einer Aufkonzentration von Salz in der Vorkammer 106 kommen kann, falls beispielsweise Meerwasser als zuströmendes Wasser verwendet wird.
[0076] Das Kraftwerk 100 weist weiterhin eine erste Osmose-Membran-Einheit 114 auf, die sich innerhalb des ersten Drucksilos 108 befindet und zwischen der ersten Vorkammer 106 und einem Innenraum 116 des ersten Drucksilos 108 liegt, wobei die erste Osmose-Membran- Einheit 114 aus dem Inneren des ersten Drucksilos 108 in eine Richtung entgegengesetzt zu einer Richtung zur ersten Vorkammer 106 entfernbar ist. Insbesondere kann die Osmose- Membran-Einheit 114 aus der druckdicht verschließbaren Klappe 126 nach oben aus dem Drucksilo 108 entnommen werden. Dies setzt allerdings voraus, dass das normalerweise vorhandene Salz im Inneren 116 des Drucksilos 108 z.B. in Form einer wässerigen Lösung aus einem unteren Bereich des Drucksilos weit gehend abgelassen wurde.
[0077] Für einen produktiven, druckerzeugenden Betrieb ist das erste Drucksilo 108 und die erste Osmose-Membran-Einheit 114 mit rieselfähigem Salz befüllbar. Dazu wird das erste Drucksilo 108 typischerweise über die verschließbare Öffnung 126 von oben mit Salz befüllt, sodass das Drucksilo 108 weitgehend mit Salz gefüllt ist und dieses auch direkt auf der Osmose-Membran-Einheit 114 aufliegt.
[0078] Somit liegt die erste Osmose-Membran-Einheit 114 in einem betriebs- bzw. druckproduzierenden Zustand unterhalb des Wasserspiegels 120 des zuströmenden Wassers und das erste Drucksilo 108 ist mit der - vorzugsweise gesättigten - Salzlösung weitgehend oder komplett gefüllt. Vorteilhaft ist auch, dass sich in dem Drucksilo 108 keine Luft oder ein anderes Gas befindet.
[0079] Als weiterer Vorteil hat sich im Betrieb vorteilhafter Weise ergeben, dass die Fluidverbindung 110 von dem Wassereinlass 104 über die erste Zustromkammer 102 und die erste Vorkammer 106 bis zur ersten Osmose-Membran-Einheit 114 filterlos ist. Dies kann die Gefahr einer Aufkonzentration vor der Osmose-Membran-Einheit 114 signifikant reduzieren, ist konstruktiv einfacher, erzeugt weniger Wartungskosten und ermöglicht auch eine Reduzierung der erforderlichen Initialenergiekosten, um das Salzkraftwerk 100 in den produktiven Betrieb zu versetzen.
[0080] Damit der Überdruck aus dem Inneren 116 des Drucksilos 108 genutzt werden kann, ist ein erster Auslassanschluss 122 - z.B. Rohranschluss mit Absperrventil - in einem oberen Bereich des ersten Drucksilos 108 vorgesehen. Von hier aus kann es beispielsweise an eine Salzkraftmaschine oder Salzkraftanlage (nicht dargestellt) zur Umwandlung in kinetische, beispielsweise Rotationsenergie umgewandelt werden. Hierdurch kann ein elektrischer Generator angetrieben werden, dessen produzierter Strom für eine Vielzahl von unterschiedlichen Einsatzmöglichkeiten verwendbar ist. Eine davon wäre die Produktion von Wasserstoff durch Elektrolyse.
[0081] Außerdem sei erwähnt, dass die effektive Oberfläche der Osmose-Membrane der Osmose-Einheit mindestens 10 mal größer ist, als ein Querschnitt 124 der direkten Fluidverbindung einer direkten Fluidverbindung zwischen der ersten Vorkammer 106 und dem Inneren des ersten Drucksilos 108. Das Verhältnis von Querschnitt zu Oberfläche kann aber auch viel größer sein, z.B. 1 :100 oder sogar 1: 1000. Dies kann unter anderem dadurch erreicht werden, dass die erste Osmose-Membran-Einheit 114 eine im wesentlichen trichterförmige Trägerstruktur (wie in Fig. 3 dargestellt) aufweist, und sich eine erste Osmose- Membrane über der trichterförmigen Trägerstruktur befindet, um so eine größere Oberfläche aufzuweisen als der genannte Querschnitt 124 der direkten Fluidverbindung zwischen der ersten Vorkammer 106 und dem Inneren des ersten Drucksilos 108.
[0082] Fig. 2 zeigt eine querschnittartige, perspektivische Darstellung eines ersten Drucksilos 108 mit der ersten Vorkammer 106 und den weiteren bereits in Fig. 1 beschriebenen Details sowie ein zweites, im hinteren Bereich von Fig. 2 dargestellten zweiten Drucksilos mit zugehörigen weiteren Komponenten, die in der perspektivischen Ansicht nicht alle sichtbar sind, aber symmetrisch zum ersten Drucksilo 108 vorgesehen sind.
[0083] Man erkennt hier, dass die erste Zustromkammer 102 wie auch die zweite Zustromkammer 128 sowohl für das erste Drucksilo 108 wie auch für das zweite Drucksilo 208 bzw. die beiden zugehörigen Vorkammern nutzbar sind. Ansonsten können die beiden Drucksilos 108 und 208 mehr oder weniger symmetrisch aufgebaut werden. Man erkennt auch deutlich die druckdicht verschließbare Öffnung 226 des zweiten Drucksilos 208, über der eine Aus- tausch-Osmose-Membran-Einheit 214 dargestellt ist. Diese kann durch die Öffnung 226 für den Fall eines erforderlichen Austausches in das zweite Drucksilo 208 eingeführt werden.
[0084] Durch die beiden Drucksilos 108, 208 ist ein kontinuierlich druckerzeugender Betrieb des Salzkraftwerkes möglich. Wenn eines der beiden Drucksilos mit Salz befüllt wird oder ein Austausch der jeweiligen Osmose-Membran-Einheit erforderlich ist und dazu die obere Öffnung 126, 226 geöffnet wird, kann das zweite Drucksilo problemlos weiter betrieben werden. Dazu wären weitere Ventile und Schieber im Anschluss an die Auslassöffnungen 122, 222 erforderlich, die in einer sinnvollen Reihenfolge auch abhängig von den Zustromschiebern 112, 212 geöffnet bzw. geschlossen werden. [0085] Fig. 3 zeigt die Osmose-Membran-Einheit 114 in größerem Detail. Die Größe der eigentlichen Osmose-Membrane, die auf der beispielsweise mäanderförmigen Trägerstruktur 302 der Einheit 114 dargestellt ist, beeinflusst die Effizienz des Salzkraftwerkes wesentlich. Die Möglichkeit, die Trägerstruktur 302 meanderförmig zu gestalten, auf der dann die eigentliche Osmose-Membrane aus der Richtung des Drucksilos auffliegt, ist nur eine von mehreren Möglichkeiten.
[0086] Eine andere Möglichkeit (nicht dargestellt) besteht darin, eine vergleichsweise große Mehrzahl von parallel zueinander angeordneten rohrförmigen Einzel-Osmose-Membranen vorzusehen. Diese müssen nicht zwangsläufig trichterförmig angeordnet sein. Auch andere Ausrichtungen sind denkbar. Allerdings ist auch bei dieser Anordnung das Ziel, eine möglichst große Fläche einer oder mehrerer Osmose-Membran-Schichten zwischen der jeweiligen Vorkammer 106, 206 und dem Inneren des jeweiligen Drucksilos 108, 208 zu schaffen.
[0087] Die im oberen Bereich der Osmose- Membran-Einheit 114 dargestellten Bügel 304 können einerseits für ein Herausheben der Osmose-Membran-Einheit 114 aus dem Drucksilo genutzt andererseits aber auch für eine Verriegelung innerhalb des Drucksilos verwendet werden.
[0088] Fig. 4 zeigt nochmals eine Detailansicht 400 des unteren Bereichs des Drucksilos 108, der verriegelten Osmose-Membran-Einheit 114, der Vorkammer 106 unterhalb der Osmose- Membran-Einheit 114, der Zustromkammer 102 und der zweiten Zustromkammer 128 sowie den Zustromschiebern 112,130. In dieser Figur wird auch die Funktion des Gezeitenreinigers 402 sichtbar, der aus einem Schwimmer 404 besteht, der auf der Wasseroberfläche 120 schwimmt. Außerdem gehören zu dem Gezeitenreiniger 402 ein Gestänge 406 o.ä. und ein Schaber 408. Der Schaber 408 bewegt sich im Vergleich zum Einlassgitter 410 in dem Maße auf und ab, wie der Schwimmer 404 sich im Rhythmus von Ebbe und Flut auf der sich absenkenden/steigenden Wasseroberfläche 120 bewegt.
[0089] Fig. 5 zeigt ein Verfahren 500 zum Betreiben eines Salzkraftwerkes, wie beispielsweise das Salzkraftwerk 100 von Fig. 1. Das Verfahren weist eine Reihe von Schritten auf, die folgendermaßen beschrieben werden können:
[0090] Befüllen, 502, des ersten Drucksilos 108 mit rieselfähigem Salz durch die erste obere luftdicht verschließbare Öffnung 126 des ersten Drucksilos 108, sodass die erste Osmose- Membran-Einheit 114 komplett mit dem Salz bzw. der Salzlake (nicht dargestellt) bedeckt ist. [0091] Wenn das Salz eingefüllt ist und die Vorkammer 106 mit Zustromwasser gefüllt ist und gegebenenfalls auch eine Initialwassermenge in dem ersten Drucksilo 108 auf der siloseitigen Seite der Osmose-Membran-Einheit vorhanden ist, setzt die Osmose ein, wobei Wasser durch den Osmose-Effekt der unterschiedlichen Konzentrationen von Salz in der Vorkammer 106 und in dem Drucksilo 108 in das Drucksilo 108 „gesaugt“ wird. Nun wird erkennbar, warum zwei Zustromkammern 102 und 128 sinnvoll sind. Denn hierdurch wird ein guter Wasseraustausch in der Vorkammer 106 durch eine natürliche Wasserbewegung, z.B. in Küstennahe eines Meeres, erreicht.
[0092] Damit das Salzkraftwerk am oberen Auslassanschluss 122 einen entsprechenden Druck abgeben kann, ist es zusätzlich erforderlich, das erste Drucksilo 108 zu entlüften, 504. Dies kann durch ein Entlüftungsventil (nicht dargestellt) im oberen Bereich des Drucksilos erfolgen. Nach der Entlüftung kann der erste Auslassanschluss geöffnet, 506, werden. Kurz danach oder auch quasi gleichzeitig kann ein Öffnen, 508, des mindestens ersten Zulaufschiebers 112 erfolgen, sodass ein kontinuierlicher Wasserzustrom in die erste Vorkammer einsetzt.
[0093] Fig. 6 zeigt ein Verfahren 600 zum Betreiben eines Salzkraftwerkes, wie beispielsweise des Salzkraftwerkes 200 mit zwei Drucksilos. Das vereinfacht dargestellte Verfahren 600 sieht ein paralleles Betreiben, 602, des ersten Drucksilos und des zweiten Drucksilos in einem druckerzeugenden Zustand vor. Wenn sich beispielsweise herausstellt, dass Salz in dem ersten Drucksilos nachgefüllt werden muss oder dass die Osmose-Membran-Einheit auszutauschen ist, sieht das Verfahren ein Schließen, 604, des mindestens einen ersten Zulaufschiebers (ggfs. auch des zweiten Zulaufschiebers) und ein Schließen, 606, des ersten Auslassanschlusses vor. Anschließend erfolgt ein Öffnen, 608, der ersten verschließbaren Öffnung des ersten Drucksilos, und wiederum anschließend ein Befüllen, 610, des ersten Drucksilos mit Salz durch die erste obere luftdicht verschließbare Öffnung des ersten Drucksilos. Im Anschluss daran kann das erste Drucksilo wieder in den produktiven Betrieb gehen. Anschließend kann das zweite Drucksilo in vergleichbarer Weise entweder mit Salz befüllt werden oder es kann die Osmose-Membran-Einheit ausgetauscht werden. Auf diese Weise ist ein kontinuierlicher druckerzeugender Betrieb durch ein Abwechseln der Drucksilos möglich. Ergänzend sei noch erwähnt, dass auch eine größere Anzahl von vergleichbaren Drucksilos mit zugehörigen peripheren Einheiten, wie beispielsweise auch einer zugehörigen Osmose-Membran-Einheit, betrieben werden kann. [0094] Die dargestellten Strukturen, Materialien, Abläufe und Äquivalente aller Mittel und/oder Schritte mit zugehörigen Funktionen in den untenstehenden Ansprüchen sind dazu gedacht, alle Strukturen, Materialien oder Abläufe anzuwenden, wie es durch die Ansprüche ausgedrückt ist.
[0095] Ergänzend sei erwähnt, dass die Salzlösung, die aus dem Auslassanschluss aus dem Drucksilo entweicht, um in einer Salzkraftanlage, wie beispielsweise einer Einzelhubkolbenmaschine, einer Doppelhubkolbenmaschine, oder einer Turbine, Druckenergie in Rotationsenergie oder andere Energieformen umgewandelt zu werden, anschließend zu einer Trocknungsstation befördert bzw. geleitet werden kann. Hier kann der Salzlösung das Wasser insbesondere durch direkte Sonneneinstrahlung wieder entzogen werden (verdunsten), wodurch das danach wieder kristalline Salz in einem Kreisprozess wieder dem oder den Drucksilo(s) zugeführt werden kann, um den osmotischen Druck kontinuierlich aufrechtzuerhalten. Auf diese Weise werden praktisch nur natürliche Ressourcen zur Energieerzeugung genutzt: auf der einen Seite das zu strömende (Meer-)Wasser und auf der anderen Seite Sonnenenergie, die aus der verbrauchten Salzlösung durch Verdunstung wieder kristallines Salz entstehen lässt.
[0096] Hierdurch sind vielfältige Anwendungsmöglichkeiten 700 gegeben, wie dies in Fig. 7 dargestellt ist. Die Energie, die im Salzkraftwerk 100 in Form von Druck erzeugt wird, kann in kinetische Energie 702 umgewandelt werden. Diese Energie kann umwelttechnisch wertvoll direkt zur Wasserreinigung 704 verwendet werden. Dies kann gegebenenfalls mittels Wasser- Umkehr-Osmose 706 (Wasser-UO) geschehen. Alternativ lässt sich über eine Erzeugung von Strom 710 aus der kinetischen Energie (mittels Generatoren) mittels Elektrolyse Wasserstoff 708 gewinnen. Weiterhin ist es möglich, die durch das Salzkraftwerk erzeugte Energie auch zur Wärmeerzeugung 712 einzusetzen. Verschiedene Möglichkeiten sind denkbar, wie beispielsweise eine Verbrennung des Wasserstoffs oder die Umwandlung von elektrischer Energie in Wärmeenergie.
[0097] Ergänzend sei auf die dargestellte Verbindung vom Drucksilo zu „Wasser direkt“ hingewiesen. Das Wasser kann mittels eines Vakuumverdunsters sowohl mit als auch ohne Zwischenschaltung der Energieerzeugungseinheit 702 gewonnen werden.
[0098] Praxisnähere Verfahren sollen zu Vervollständigung beschrieben werden;
A: Anfahren des SKW: i. Zulaufschieber schließen; ii. Druck- bzw. Auslassanschluss des Drucksilos schließen; iii. Druckentspannungsauslass (= Überlauf, nicht dargestellt) öffnen; iv. Luftdicht verschließbare Öffnung am Drucksilo öffnen; v. Drucksilo inklusive darin befindlicher Osmose-Membran-Einheit mit Salz und Wasser befüllen (z.B. auch Meer und/oder Schmutzwasser; vi. Luftdichte verschließbare Öffnung schließen; vii. Druckentspannungsauslass schließen; viii. Auslassanschluss öffnen; und ix. Zulaufschieber öffnen (das System kann automatisch entlüftet werden),
B: Salz nachfüllen: i. Zulaufschieber schließen; ii. Auslassanschluss des Drucksilos schließen; iii. Druckentspannungsauslass öffnen; iv. Luftdichte verschließbare Öffnung öffnen; v. Drucksilo inklusive darin befindlicher Osmose-Membran-Einheit mit Salz befüllen (Salzlake bereits schon vorhanden); vi. Luftdichte verschließbare Öffnung schließen; vii. Druckentspannungsauslass schließen: viii. Auslassanschluss öffnen; und ix. Zulaufschieber öffnen (das System entlüftet sich automatisch).
C: Osmose-Membran-Einheit tauschen (nur wenn Salz im Drucksilo verbraucht ist): i. Zulaufschieber schließen; ii. Auslassanschluss des Drucksilos schließen; iii. Druckentspannungsauslass öffnen; iv. Luftdichte verschließbare Öffnung öffnen; v. Osmose-Membran-Einheit entnehmen; vi. Neue Osmose-Membran-Einheit einsetzen; vii. Drucksilo inklusive darin befindlicher neuer Osmose-Membran-Einheit mit Salz und einer Startmenge Wasser befüllen; viii. Luftdichte verschließbare Öffnung schließen; ix. Druckentspannungsauslass schließen; x. Auslassanschluss öffnen; und xi. Zulaufschieber öffnen (das System entlüftet sich automatisch).

Claims

PATENTANSPRÜCHE Ein Salzkraftwerk (100) basierend auf einer Potenzialdifferenz zwischen zufließendem Wasser einerseits und einer Salzlösung andererseits, das Salzkraftwerk (100) aufweisend
- eine erste Zustromkammer (102) mit einem Wassereinlass (104)
- eine erste Vorkammer (106), die sich zwischen der ersten Zustromkammer (102) und einem ersten Drucksilo (108) befindet, wobei das erste Drucksilo (108) bis auf seine fluidale Verbindung (110) mit der ersten Vorkammer (106) druckdicht verschließbar ist,
- mindestens einen ersten Zulaufschieber (112), der zwischen der ersten Zustromkammer (102) und der ersten Vorkammer (106) angeordnet ist, sodass die erste Zustromkammer (102) von der ersten Vorkammer (106) fluidal trennbar ist,
- eine erste Osmose-Membran-Einheit (114), die sich innerhalb des ersten Drucksilos (108) befindet und zwischen der ersten Vorkammer (106) und einem Innenraum (116) des ersten Drucksilos (108) liegt, wobei die erste Osmose-Membran-Einheit (114) aus dem Inneren des ersten Drucksilos (108) in eine Richtung (118) entgegengesetzt zu einer Richtung zur ersten Vorkammer (106) entfernbar ist,
- wobei das erste Drucksilo (108) und die erste Osmose-Membran-Einheit (114) mit rieselfähigem Salz befüllbar sind, und wobei die erste Osmose-Membran-Einheit (114) in einem druckproduzierenden Zustand unterhalb eines Wasserspiegels (120) des zuströmenden Wassers liegt und das erste Drucksilo (108) mit der Salzlösung gefüllt ist, wobei die Fluidverbindung von dem Wassereinlass (104) über die erste Zustromkammer (102) und die erste Vorkammern (106) bis zur ersten Osmose-Membran- Einheit (114) filterlos ist, und
- einen ersten Auslassanschluss (122) in einem oberen Bereich des ersten Drucksilos (108). Das Salzkraftwerk (100) gemäß Anspruch 1 ,
- wobei die erste Osmose-Membran-Einheit (114) im Wesentlichen horizontal angeordnet ist und wobei die erste Osmose-Membran-Einheit (114) eine Oberfläche aufweist, die mindestens 10 mal größer ist, als ein Querschnitt (124) einer direkten Fluidverbindung zwischen der ersten Vorkammer (106) und dem Inneren des ersten Drucksilos (108). Das Salzkraftwerk (100) gemäß Anspruch 1 oder 2,
- wobei die erste Osmose-Membran-Einheit (114) eine im wesentlichen trichterförmige Trägerstruktur (302) aufweist, und
- wobei sich eine erste Osmose-Membrane über der trichterförmigen Trägerstruktur (302) befindet, um so eine größere Oberfläche aufzuweisen als der Querschnitt (124) der direkten Fluidverbindung zwischen der ersten Vorkammer (106) und dem Inneren des ersten Drucksilos (108). Das Salzkraftwerk (100) gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die erste Osmose-Membran-Einheit (114) eine Trägerstruktur (302) aufweist, in der eine Mehrzahl von parallel zueinander angeordneten rohrförmigen Einzel-Osmose- Membranen angeordnet ist. Das Salzkraftwerk (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche,
- wobei das Innere des ersten Drucksilos (108) durch eine erste obere luftdicht verschließbare Öffnung (126) des ersten Drucksilos (108) mit Salz befüllbar ist. Das Salzkraftwerk (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, zusätzlich aufweisend
- eine zweite Zustromkammer, die mit der ersten Vorkammer durch einen zweiten Zulaufschieber fluidal trennbar ist. Das Salzkraftwerk (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, zusätzlich aufweisend
- eine zweite Vorkammer, die sich zwischen der ersten Zustromkammer und einem zweiten Drucksilo befindet, wobei das Drucksilo bis auf seine fluidale Verbindung mit der zweiten Vorkammer druckdicht verschließbar ist,
- mindestens einen zweiten Zulaufschieber, der zwischen der ersten Zustromkammer und der zweiten Vorkammer angeordnet ist, sodass die erste Zustromkammer von der zweiten Vorkammer fluidal trennbar ist, - eine zweite Osmose-Membran-Einheit, die sich innerhalb des zweiten Drucksilos befindet und zwischen der zweiten Vorkammer und einem Innenraum des zweiten Drucksilos liegt, wobei die zweite Osmose-Membran-Einheit aus dem Inneren des zweiten Drucksilos in eine Richtung entgegengesetzt zu einer Richtung zur zweiten Vorkammer entfernbar ist,
- wobei das zweite Drucksilo und die zweite Osmose-Membran-Einheit mit rieselfähigem Salz befüllbar sind, und wobei die zweite Osmose-Membran-Einheit in einem druckproduzierenden Zustand unterhalb eines Wasserspiegels des zuströmenden Wassers liegt und das zweite Drucksilo mit der Salzlösung gefüllt ist, wobei die Fluidverbindung von dem Wassereinlass über die erste Zustromkammer und die zweite Vorkammer bis zur zweiten Osmose-Membran-Einheit filterlos ist, und
- einen zweiten Auslassanschluss in einem oberen Bereich des zweiten Drucksilos. wobei die Ansaugkammer, die Vorkammer und die zweite Osmose-Einheit in dieser Reihenfolge fluidal miteinander verbindbar sind. Das Salzkraftwerk (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, zusätzlich aufweisend,
- eine druckdichte, geschlossene Fluidverbindung zwischen dem ersten Auslassanschluss und einer Salzkraftanlage, die einen Überdruck in dem ersten Drucksilo in Bewegungsenergie umsetzt. Das Salzkraftwerk (100) gemäß Anspruch 8, wobei die Salzkraftanlage eine Einzelhubkolbenmaschine, eine Doppelhubkolbenmaschine, oder eine Turbine ist Das Salzkraftwerk (100) gemäß einem der Ansprüche 7 bis 9, zusätzlich aufweisend
- eine erste Entlüftungseinheit, die mit dem ersten Drucksilo verbunden, und/oder eine zweite Entlüftungseinheit, die mit dem zweiten Drucksilo verbunden ist. Das Salzkraftwerk (100) gemäß einem der Ansprüche 9 oder 10 zusätzlich aufweisend
- eine Verdunstungseinheit, die die Salzlösung, die die Salzkraftanlage verlässt, auffängt. Das Salzkraftwerk (100) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die erste Zustromkammer am Wassereinlass ein Gitter aufweist, und wobei das Gitter durch einen Gezeitenreiniger reinigbar ist. Das Salzkraftwerk (100) gemäß Anspruch 12, wobei der Gezeitenreiniger einen Schwimmer und einen Schaber aufweist, die mechanisch so miteinander verbunden sind, dass der Schaber entsprechend einem gezeitenabhängigen Wasserstand über eine äußere Oberfläche des Gitters führbar ist, sodass eine Reinigung des Gitters verursacht wird. Ein Verfahren zum Betreiben eines Salzkraftwerkes gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, das Verfahren aufweisend
- Befüllen des ersten Drucksilos mit rieselfähigem Salz durch die erste obere luftdicht verschließbare Öffnung des ersten Drucksilos, sodass die erste Osmose-Membran- Einheit komplett mit dem Salz bedeckt ist,
- Entlüften des ersten Drucksilos,
- Öffnen des ersten Auslassanschlusses, und
- Öffnen des mindestens ersten Zulaufschiebers, sodass ein kontinuierlicher Wasserzustrom in die erste Vorkammer verursacht wird. Das Verfahren gemäß Anspruch 14, zusätzlich aufweisend
- paralleles Betreiben des ersten Drucksilos und des zweiten Drucksilos in einem druckerzeugenden Zustand,
- Schließen des mindestens einen ersten Zulaufschiebers,
- Schließen des ersten Auslassanschlusses,
- Öffnen der ersten verschließbaren Öffnung des ersten Drucksilos, und
- Befüllen des ersten Drucksilos mit Salz durch die erste obere luftdicht verschließbare Öffnung des ersten Drucksilos. Das Verfahren gemäß Ansprüche 15, zusätzlich aufweisend
- Austauschen der ersten Osmose-Membran-Einheit über die erste obere luftdicht verschließbare Öffnung des ersten Drucksilos.
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