WO2024088894A1 - Reinwassergewinnungsanlage - Google Patents

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WO2024088894A1
WO2024088894A1 PCT/EP2023/079245 EP2023079245W WO2024088894A1 WO 2024088894 A1 WO2024088894 A1 WO 2024088894A1 EP 2023079245 W EP2023079245 W EP 2023079245W WO 2024088894 A1 WO2024088894 A1 WO 2024088894A1
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water
pure water
water surface
designed
modules
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PCT/EP2023/079245
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French (fr)
Inventor
Heinz Raubacher
Original Assignee
Heinz Raubacher
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Publication date
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/02—Treatment of water, waste water, or sewage by heating
    • C02F1/04—Treatment of water, waste water, or sewage by heating by distillation or evaporation
    • C02F1/14—Treatment of water, waste water, or sewage by heating by distillation or evaporation using solar energy
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D1/00—Evaporating
    • B01D1/0005—Evaporating devices suitable for floating on water
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D1/00—Evaporating
    • B01D1/0011—Heating features
    • B01D1/0029—Use of radiation
    • B01D1/0035—Solar energy
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2103/00—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated
    • C02F2103/08—Seawater, e.g. for desalination
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2201/00—Apparatus for treatment of water, waste water or sewage
    • C02F2201/002—Construction details of the apparatus
    • C02F2201/007—Modular design
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2201/00—Apparatus for treatment of water, waste water or sewage
    • C02F2201/009—Apparatus with independent power supply, e.g. solar cells, windpower, fuel cells

Definitions

  • the invention relates to a pure water production plant with a water evaporation device that can be arranged floating on a water surface, in particular a sea water surface, which has a concentrator system for condensing and directing solar rays onto a water surface area within the floating frame arrangement and a water supply device arranged between the water surface and the water surface area exposed to the concentrated solar rays, which is designed for the metered supply of water from the water surface into the irradiated water surface area, so that water is evaporated in the irradiated water surface area by the thermal energy of the concentrated solar rays, wherein the pure water production plant further has a discharge device by means of which the evaporated water can be fed to a pure water collection point, in particular via a condensation device, and has at least one mechanically and functionally integrated hydrogen production device and/or a photovoltaic device.
  • a pure water production plant in combination with a plant for generating electrical energy from solar energy and an electrolysis device for producing hydrogen is specified in US 2005 / 0 109
  • a supply device for salt water has a floating body with dark, preferably black absorbent material, from which the absorbed water can evaporate and is then collected via an annular channel.
  • DE 20 2017 002 541 U1 also shows a pure water production plant with a desalination device. This has a transparent cover in a hemispherical or cylindrical shape and an evaporation or collecting tray as a freshwater reservoir, which is attached to floating material.
  • DE 27 30 839 A1 shows a device for the economical concentration and collection of solar energy with a movable lens arrangement.
  • a device for generating condensate and a photovoltaic arrangement are also mentioned.
  • DE 10 2008 045 610 A1 contains an arrangement for obtaining pure water from natural or industrial water using heat, whereby the formation of condensate and the conversion of this condensate into water is intensified. In this process, inlet water enters the interior of a floating structure, where it is evaporated.
  • WO 2019 / 223 838 A1 presents a device for providing fresh water from sea water, wherein an evaporation tank with inlet and outlet is provided.
  • Another pure water production system is specified in CN 102923801 A.
  • water is evaporated for desalination using solar heat over a surface of sea water, which is held in a water tank surrounded by a frame, and fed to a condensation device.
  • the solar radiation supplied is bundled onto the water in the tank using a concentrator system with a biconvex mirror arrangement. Pure water for further use is obtained from the evaporated water vapor using the condensation device.
  • the present invention is based on the object of providing a pure water production plant according to the preamble of claim 1, which offers easily adaptable application possibilities with efficient use of solar energy.
  • the pure water production system is composed of several modules that are held together by means of a floating frame arrangement, wherein at least one module is designed as an A-type that comprises a water evaporation device, and at least one further module is designed as a B-type that comprises a photovoltaic device, or is designed as a C-type that comprises a hydrogen production device, or that several further modules are present, of which at least one is designed as a B-type module and at least one as a C-type module.
  • the modular design with the various modules and frames adapted to each other allows for the creation of systems with pure water extraction, especially from sea water, and with the use of pure water in connection with the electrical see energy generation and/or hydrogen production (if necessary in conjunction with another electrical energy source such as wind energy) advantageously tailored to the local and climatic conditions of the site of use. CO2 emissions are avoided.
  • the water supply device arranged between the water surface and the irradiated water surface area creates a barrier between the large volume of water containing the water surface and the relatively small volume containing the irradiated water surface area, via which a metered water supply is achieved in the small volume, whereby the heating of the water and the associated evaporation is accelerated compared to direct irradiation of the water surface.
  • the water supply device is advantageously designed such that the amount of water supplied to the small volume corresponds at least approximately to the amount of water evaporated or evaporable in the water surface area.
  • the small volume is also advantageously designed so that the radiated heat energy effectively heats the water in the small volume to achieve the highest possible evaporation rate (e.g. by at least 10 Kelvin above the temperature of the water surface below, for example to 60 °C to 70 °C, with maximum solar radiation).
  • Water that is not needed for hydrogen production can be used to supply drinking water or for irrigation purposes.
  • the concentrator system serves to heat the water volume in the area of the water surface and can, for example, also be formed by a pipe system itself that carries the (at least partially) water quantity to be evaporated.
  • the water supply device also advantageously has a heat-insulating structure.
  • the metered water supply or replenishment can be passively self-regulating (e.g. via a float valve arrangement or capillary action) or actively controlled or regulated, whereby an actuator device, e.g. in a valve arrangement, is controlled.
  • the module arrangement offers advantageous design and usage options in that the floating frame arrangement is at least partially tubular for conducting evaporated water to the clean water collection point, whereby several pipes arranged vertically one above the other can also be present at least partially, and in that the floating frame arrangement has a partial frame per module and/or further in that the floating frame arrangement is at least partially made of translucent plastic material, for example acrylic glass that is resistant to sea water and the effects of UV radiation, and/or is provided with light-bundling elements such as converging lenses or a mirror structure or mirror coating.
  • the frame is used simultaneously for the evaporation system and water absorption system or pipe system in addition to its support and coupling function.
  • the translucent tubes can be coated black on the inside, e.g. with a film or paint, on the side facing away from the sun to absorb the heat radiation and/or can be lined with heat insulation on the side facing away from the sun.
  • a further advantageous embodiment of the pure water extraction system is that the floating frame arrangement has at least one hollow tube, particularly in its geodetically upper region, provided with through-openings through which the water vapor of the evaporated water can be sucked out to obtain the pure water.
  • the air enriched with the evaporated water vapor can be advantageously sucked out via the tube and fed to the condensation device via the pipe system itself or the sieve-like or grid-like through-openings in the upper region of the hollow tube(s), which are particularly stable.
  • the suction device consists in particular of a vacuum suction pump, which is operated, for example, by means of electrical energy generated by solar energy (photovoltaics) and/or wind energy (wind generator).
  • the concentrator system having at least one converging lens arrangement and/or at least one converging mirror arrangement for condensing the sun's rays by bundling them.
  • the concentrator system can be designed or installed so that it can track the position of the sun depending on the time of day or, if applicable, the season, in order to generate as much heat energy as possible.
  • the converging lens arrangement can advantageously be designed as a step lens arrangement or Fresnel lens arrangement so that as little material as possible is required for its construction.
  • An advantageous embodiment for further use consists in that the pure water production plant comprises the hydrogen production device for producing hydrogen from the evaporated water or the pure water obtained by electrolysis.
  • the photovoltaic device for providing electrical energy, in particular for operating a suction unit of the suction device and/or the hydrogen production device.
  • Electrical energy can additionally or alternatively also be generated by means of a wind turbine (correspondingly lightly constructed), which is arranged in particular on a support device on the floating frame and which can supply electrical energy even when there is little or no sunlight.
  • the electrical energy can advantageously be stored in a storage system that is also provided, if not required for operation. Generators that generate electrical energy from the wave movement of the surrounding water are also conceivable for additional electrical energy generation. Small amounts of energy are sufficient, for example, to operate a low-power suction device.
  • An advantageous embodiment consists in that the water supply device has a valve arrangement which prevents water from flowing back from the irradiated water surface area to the water surface.
  • a further advantageous embodiment consists in that a water suction layer is provided or wick-like elements are provided for transporting water from the water surface upwards into the irradiated water surface area by capillary action and that the concentrator system is arranged relative to the geodetically upper side of the water suction layer during use in such a way that water sucked in is evaporated or vaporized by the thermal energy of the supplied or condensed solar rays.
  • the evaporation of water can be increased by means of the heat energy obtained from the condensed solar radiation provided in the area of the surface of the water absorption layer compared to direct radiation onto the water surface, since cooling effects due to the volume of water underneath are significantly reduced.
  • the water supply is self-regulated to a certain extent, since the amount of water supplied by the capillary effect also depends on the heat supply depending on the time of day and the amount of evaporation caused by it.
  • the water absorption layer can be tailored to the expected (e.g. a medium) degree of evaporation in order to achieve the most efficient possible pure water extraction, whereby the thickness of the water absorption layer (e.g.
  • the choice of material and/or the capillary arrangement, design, size and density can be optimized in particular to achieve optimal water transport to the surface.
  • sponge-like or flowing material or fabric made of artificial and/or natural substances (especially fibers) can be used to form the relevant cavities or pores or channels for the capillary effect and to create the mat-like
  • the suction layer can be rigid or more or less flexible. The water can be fed into the surface area of the water suction layer in a controlled manner. This also creates a calm evaporation zone.
  • Salt and dirt-repellent material can be selected, an easy-to-clean or self-cleaning coating can be formed on the underside of the water suction layer, or a water-permeable (e.g. perforated) coating can be attached in an interchangeable manner.
  • an easy-to-clean or self-cleaning coating can be formed on the underside of the water suction layer, or a water-permeable (e.g. perforated) coating can be attached in an interchangeable manner.
  • the water absorption layer is designed as a mat-like layer which rests on the water surface during use or is partially immersed in it over its thickness, has cavities acting as capillaries, which is carried on the water surface in a self-floating manner and/or by being connected to the floating frame arrangement.
  • fresh water can be additionally supplied to the water surface area via a supply system.
  • a tracking device by means of which the concentrator system can track the position of the sun in order to generate the highest possible radiation density on the irradiated water surface area.
  • the tracking device is designed at least to track the position of the sun depending on the time of day, but can also be designed to track the position of the sun depending on the season for more precise alignment and even more effective use of the radiation power.
  • a control device is advantageously provided for tracking. With this, the tracking depending on the time of day can be carried out azimuthally and the tracking depending on the season can be carried out according to the elevation or the height angle.
  • a further advantageous embodiment for operation is that solar modules of the photovoltaic device, which are exposed to solar radiation alone or in addition, can be tracked to the position of the sun by means of the tracking device.
  • the tracking device has a circularly curved hydraulic cylinder as a drive system, at least for the time-of-day-dependent sun position tracking.
  • a circular hydraulic cylinder or rotary piston machine is shown, for example, in DE 102007 001 021 B4. It can be made of corrosion-resistant material and/or durable plastic.
  • a design of the pure water production plant that is advantageous in terms of solar radiation conditions (such as duration of sunshine throughout the year, geographical location) and local or spatial conditions and, where appropriate, also in terms of performance or power requirements is achieved by having modules that are at least partially similar or dissimilar in geometry and/or function.
  • An advantageous adaptation option for this is a modular system for constructing a pure water production plant, wherein several composable modules of an A type are present for constructing the water evaporation device and/or several composable modules of a B type are present for constructing a photovoltaic device, wherein it can advantageously also be provided that several modules of a C type are also present for constructing a hydrogen production device, and wherein at least two modules of different types are present.
  • Fig. 1 is a schematic cross-sectional view of a pure water production plant with a water evaporation device
  • Fig. 2 shows a pure water production plant composed of several modules in a schematic view
  • Fig. 3 an embodiment of a tracking device for the pure water production plant with connected components in a schematic view
  • Fig. 4 a schematically illustrated module, for example of an A-type (function of a water evaporation device),
  • Fig. 5 shows a schematic representation of a corner area of a module, for example of an A-type.
  • a pure water production system 1 shown as an example in Fig. 1 has a floating frame arrangement 2 which is also used as a support frame for a concentrator system 3 for incident solar rays 8 held thereon by means of a support system, wherein the floating frame arrangement 2 is designed to float on the water surface 11, for example a seawater surface.
  • a water supply device 12 is arranged in the area of the water surface 11 surrounded by the floating frame arrangement 2.
  • the water supply device 12 is designed as a water suction layer 4, which is designed to float on or partially over its thickness into the water surface and/or is held on the floating frame 2 by means of suitable fastening means.
  • the (geodetically) upper side of the water supply device 12, for example the water intake layer 4, suction layer 4 is spaced from the incident side of the concentrator system 3 facing the sun and the rear side thereof facing away from it in such a way that the sun rays 8 condensed or bundled by the concentrator system 3 are distributed as widely as possible over the area of the upper side of the water supply device 12 or the water suction layer 4.
  • the concentrator system 3 and the water supply device 12 as well as the water suction layer 4 form essential components of a water evaporation device 10, wherein the water supply device 12 or water suction layer 4 functions as a transport system for the water from the water surface 11 (in particular sea surface or lake) into the surface area of the water suction layer 4 by means of capillary action.
  • the water supply device 12 can be designed as an arrangement with a valve device 120, via which water is supplied from the water surface 11 in a metered manner in accordance with the radiation power supplied to the irradiated water surface area or the radiation energy supplied over time for the most effective evaporation possible.
  • the concentrator system 3 which has elements that condense or focus the incident sun rays 8, such as a converging lens arrangement (e.g. in the form of Fresnel lenses) and/or a converging mirror arrangement, is spaced and positioned with respect to the top of the water supply device 12 or water suction layer 4 in such a way that its surface is close to or in the focal point of the converging lens or mirror elements, so that in the area of the surface, i.e. also slightly below it (in the direction of thickness, e.g.
  • the number of lens or mirror elements that concentrate the sun rays 8 is advantageous for bringing about the most effective evaporation of the water transported in, in coordination with the transport properties and also the heat conduction properties of the water supply device 12 or the Water absorption layer 4.
  • the impact points of the main rays (not necessarily the focus points) of the bundled beams of rays are advantageously distributed largely evenly on the surface of the irradiated water surface area or the water absorption layer 4, so that as far as possible a locally homogeneous heat distribution is achieved in the area of the surface of the irradiated water surface area or the water absorption layer 4.
  • the uniformity of the heat distribution depends, among other things (in addition to the distance and concentration of the compressed beams of rays), also on the thermal conductivity of the water absorption layer 4, such as a corresponding plastic material, thermally conductive, porous ceramic material, possibly also metallic material (e.g. when using a wire mesh at least in the area of the surface of the water supply device 12 such as the water absorption layer 4) or also natural fiber material or a material combination of such materials, whereby a suitable metered supply is produced, for example by capillary action.
  • the floating frame 2 is advantageously equipped at least partially with buoyant, in particular inherently stable, hollow tubes 20 through which the water vapor 9 of the evaporated water is sucked out.
  • a dome-shaped collecting screen can be provided to collect the water vapor, to which a suction unit 6 is connected.
  • the water vapor is passed through a condensation device 7 and the condensate that forms is collected as pure water.
  • the hollow tubes 20 are provided in their (geodetic) upper area with, for example, sieve-like or grid-like openings through which the air enriched with the water vapor 9 is sucked out, as shown in Fig. 1 with the broad arrows. is identified. Condensation water that has already formed in the hollow tubes 20 (due to the cooling effect of the surrounding water volume) can also be collected and used to produce pure water.
  • the floating frame arrangement with the transparent hollow tubes forms at least part of the concentrator system for collecting the sun's rays or the heat energy supplied by them.
  • the pure water production system 1 advantageously has a tracking device 13, which is constructed, for example, as shown in Fig. 3.
  • the tracking device 13 is used in particular to track the concentrator system 3 according to the position of the sun over the course of the day.
  • tracking adapted to the height of the sun's position over the course of the year can also be provided.
  • a (geodetically) horizontally arranged first hydraulic cylinder 130 in a circular design is provided, while for the seasonal course of the sun's position, a second circular hydraulic cylinder 131 arranged in a plane perpendicular to the plane of the first hydraulic cylinder 130 is provided for tracking.
  • Circular hydraulic cylinders of this type are shown in the DE 10 2007 001 021 B4 mentioned at the beginning.
  • they are made of a material that is suitable for use in water, for example salt water, which is corrosion-resistant, for example made of durable plastic, or are provided with a moisture-proof encapsulation.
  • the tracking device 13, with the drive system designed in this way, for example, has a control device for tracking, in particular a regulating device for precise tracking according to the position of the sun.
  • a photovoltaic device 5 is advantageously present, which is attached, for example, to the floating frame arrangement 2 by means of a supporting structure or which is assigned its own module 14, for example with its own partial floating frame arrangement.
  • a wind power plant or wind turbine small design
  • the pure water production plant 1 can also comprise suitable storage components for storing electrical energy.
  • the pure water production plant 1 is provided with a hydrogen production device 40 which generates hydrogen from the pure water obtained on the basis of electrolysis, wherein the electrical energy is also provided by the photovoltaic device 5 or the additional electrical energy sources.
  • the pure water production plant 1 can be designed to have a correspondingly large area or can be cascadable from a large number of smaller (e.g. rectangular or square) pure water production plants 1, which are composed, for example, of individual modules 14, as shown schematically in Fig. 2.
  • the pure water production system 1 can be composed of several similar and/or dissimilar modules 14, which can be kept as components of a modular system, for example. Similar modules 14 correspond in their structural and geometric design and have the same function, whereas dissimilar modules 14 differ in their structural design, geometry and/or function. Modules 14 of an A type, for example, correspond in their function to the water evaporation device 10 and are provided with an adapter device in order to be assembled from several modules of this type as an enlarged, more powerful water evaporation device 10 compared to their individual application. Modules 14 of a B type correspond in their function to a photovoltaic device 7 and have adapter devices. devices in order to assemble them into a larger, more powerful photovoltaic device 7 from several modules of this type.
  • Modules 14 of a C type correspond in their function to a hydrogen production device 40 and have adapter devices in order to assemble them into a larger, more powerful hydrogen production device 40 from several modules of this type. It is also possible to assemble a more or less large and differently geometrically shaped pure water production system 1 from at least two modules 14 of different types, so that the user can assemble a pure water production system 1 that is advantageous for him depending on his needs and local conditions.
  • the modules 14 can, for example, be rectangular in shape, of the same length and width, and be assembled in a row along their long sides via the adapter device and surrounded by a common floating frame arrangement 2.
  • each module 14 is provided with its own floating frame arrangement 2 and the floating frames are provided with adapter devices so that the modules 14 can be connected to one another via their floating frames.
  • the adapter devices have mechanical connecting elements for quick coupling to one another and can also be designed such that they include a functional coupling, e.g. for energy transfer.
  • a water evaporation device 10 with at least one module 14 of type A in combination with at least one module 14 of type B can advantageously be supplied with power as a photovoltaic device 7.
  • a pure water production plant 1 with a more or less large water evaporation device 10 or a more or less large photovoltaic device 7 can be used.
  • a pure water production plant can also be put together that is adapted to the course of a coastline, which extends more or less in length or width and also in suitable form.
  • modules 14 of different geometric shapes and/or sizes, such as triangular, rectangular, square, hexagonal or other shapes, are advantageously provided, which can be put together like a mosaic or puzzle, for example.
  • an arrangement of aprons can be provided around the pure water production plant 1.
  • the pure water production plant 1, in particular the water supply device 12, such as the water suction layer 4, is provided with easily cleanable materials, in particular on the surface facing the salt water, or with a replaceable coating that is water-permeable at required locations.
  • Fig. 4 shows a schematic representation of a module 14 with a square external geometry, for example an A-type module with the function of a water evaporation device.
  • a module 14 with a square external geometry for example an A-type module with the function of a water evaporation device.
  • one side of the module is directed essentially to the east 0, so that the clockwise adjoining sides are directed south S, west W and north N accordingly.
  • transparent hollow tubes 20 or, if appropriate, tube sections movably coupled to one another via intermediate parts run parallel to the relevant module side or in the direction of the relevant side of the floating frame arrangement 2 and thus at right angles to the east direction, so that large areas of heat radiation are absorbed by the hollow tubes 20, which are advantageously made of acrylic glass and which in this design form part of the solar radiation concentrator system.
  • the aim is to capture and couple the heat energy provided by the sun as effectively as possible in order to evaporate or heat the warmed sea water volume under the water surface area in question as effectively as possible. to evaporate.
  • the diameter of the hollow tubes 20 is in the range between approximately 10 cm and 80 cm with a wall thickness of the highly transparent wall, in particular made of acrylic glass, of approximately 1 mm or several millimeters, which results in a light transmittance of between 80% and 95% of the incident solar radiation, and temperatures of between 50 °C and 80 °C, for example between 60 °C and 70 °C, are achieved inside the hollow tube 20 for a relatively high degree of evaporation.
  • the hollow tubes 20 can be provided with a black inner coating 200 and/or have a heat insulation layer made of heat-insulating material in order to keep the heat as well as possible inside the hollow tube 20.
  • Evaporated water can then be discharged through the interior of the hollow tube by means of the suction device and, in particular condensed, collected in the collection device as pure water.
  • the suction device If a tube system is provided with several tube sections, the connecting areas in the form of the intermediate parts are provided with suitable passages for the air loaded with water vapor to flow through.
  • the heat insulation layer which is preferably arranged inside the hollow tubes 20 and can have a thickness of about 0.5 cm to 10 cm, leads to a reduction in the internal air volume of the hollow tubes, whereby the internal air volume can heat up accordingly quickly.
  • Fig. 4 further shows, in the relevant edge area of the module 14, for example, several hollow tubes 20, 20', 20" running horizontally along the relevant module side are arranged vertically or slightly diagonally to one another in order to absorb as much solar radiation as possible in their tube interior and to evaporate any water present there using the heat generated.
  • Sea water can be introduced into the lower hollow tube 20 of the tube system via a water supply device 12 of the structure described above.
  • Water to be evaporated can be introduced into the hollow tubes 20', 20" arranged above, for example via low-power pumps or passively, e.g. via capillary action, such as wick elements. be directed, for example in accordance with the degree of evaporation under the relevant active control or self-regulating.
  • the air laden with water vapor can then be discharged by means of the discharge device as described above and, in particular after condensation, collected.
  • the tube system can be used to advantage from solar radiation coming in from the east 0 after sunrise.
  • the tube system can be set up on the west side W to use solar radiation coming in from the west before sunset.
  • solar radiation coming in from the southern sky is used via a tube arrangement with horizontal tubes running perpendicular to the southern direction of incidence S, which in this case is arranged at right angles to the south direction S.
  • the arrangement of the hollow tubes 20 arranged transversely or at right angles to the south direction S is advantageously distributed completely or largely completely over the entire module surface of the relevant module 14 enclosed by the floating frame arrangement 2, wherein the hollow tubes 20 are made in the manner described above to be translucent, in particular made of acrylic glass, advantageously coated black on the inside and optionally thermally insulated, and are supplied with water to be evaporated via a water supply device constructed in the manner described above.
  • the floating frame arrangements 2 of these modules can also be equipped with a tube system, as is used for the east and west sides of the A-type modules (e.g. also on the south side).
  • the floating frame arrangement 2 of the B and C module types can also be used for the extraction of pure water from the pure water extraction system in addition to its load-bearing function.
  • the tube system of a floating frame arrangement supporting the entire system can be designed accordingly.
  • Fig. 5 shows an example of a corner area of a module 14, for example of the A type, with hollow tubes 20 formed from several tube sections of a length L via movable connecting areas.
  • Water to be evaporated is supplied to the interior of the hollow tubes, for example via a valve device 120 or, for example, by means of capillary action.
  • a walkway 21 is arranged at least in sections around the outside of the floating frame arrangement 2.
  • the walkway 21 can also be at least partially transparent (e.g. using acrylic glass) and provided with hollow spaces in order to heat up water to be evaporated or sea water held therein using solar energy and to use it to produce pure water after evaporation.
  • FIG. 5 shows an example of an anchor 15, as is the case, for example. B. in all four corner areas, can be used to anchor the relevant modules 14 or the pure water production system to several modules 14. Similarly, modules 14 of other geometric shapes can also be anchored in a suitable location, e.g. a bay.

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Reinwassergewinnungsanlage (1) mit einer auf einer Wasserfläche (11), insbesondere Meerwasserfläche, schwimmend anordenbaren Wasserverdunstungsvorrichtung (10), die ein Konzentratorsystem (3) zum Verdichten und Leiten von Sonnenstrahlen (8) auf einen Wasserflächenbereich (11) innerhalb der Schwimmrahmenanordnung (2) und eine zwischen der Wasserfläche (11) und dem von den konzentrierten Sonnenstrahlen beaufschlagten Wasserflächenbereich (11') angeordnete Wasserzuführvorrichtung (12) aufweist, die zum dosierten Zuführen von Wasser von der Wasserfläche (11) in den bestrahlten Wasserflächenbereich (11') ausgebildet ist, so dass in dem bestrahlten Wasserflächenbereich (11') durch die Wärmeenergie der konzentrierten Sonnenstrahlen (8') Wasser verdunstet wird, wobei die Reinwassergewinnungsanlage (1) weiterhin eine Ableitvorrichtung aufweist, mittels der das verdunstete Wasser, insbesondere über eine Kondensationsvorrichtung (7), einer Reinwassersammelstelle zuführbar ist, und zumindest eine mechanisch und funktional eingebundene Wasserstoffgewinnungsvorrichtung (40) und/oder eine Photovoltaikvorrichtung (7) aufweist. Die Reinwassergewinnungsanlage (1) ist aus mehreren Modulen (14) zusammengesetzt, die mittels einer Schwimmrahmenanordnung (2) zusammengehalten sind, wobei zumindest ein Modul als A-Typ ausgestaltet ist, das eine Wasserverdunstungsvorrichtung (10) umfasst, und mindestens ein weiteres Modul als B-Typ ausgestattet ist, das eine Photovoltaikvorrichtung (7) umfasst, oder als C-Typ ausgestaltet ist, das eine Wasserstoffgewinnungsvorrichtung (40) umfasst, oder dass mehrere weitere Module vorhanden sind, von denen zumindest eines als Modul des B-Typs und zumindest eins als Modul des C-Typs ausgestaltet sind (Fig. 1).

Description

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Rei n wassergewi nnungsanlage
Die Erfindung bezieht sich auf eine Reinwassergewinnungsanlage mit einer auf einer Wasserfläche, insbesondere Meerwasserfläche, schwimmend anordenbaren Wasserverdunstungsvorrichtung, die ein Konzentratorsystem zum Verdichten und Leiten von Sonnenstrahlen auf einen Wasserflächenbereich innerhalb der Schwimmrah- men-anordnung und eine zwischen der Wasserfläche und dem von den konzentrierten Sonnenstrahlen beaufschlagten Wasserflächenbereich angeordnete Wasserzuführvorrichtung aufweist, die zum dosierten Zuführen von Wasser von der Wasserfläche in den bestrahlten Wasserflächenbereich ausgebildet ist, so dass in dem bestrahlten Wasserflächenbereich durch die Wärmeenergie der konzentrierten Sonnenstrahlen Wasser verdunstet wird, wobei die Reinwassergewinnungsanlage weiterhin eine Ableitvorrichtung aufweist, mittels der das verdunstete Wasser, insbesondere über eine Kondensationsvorrichtung, einer Reinwassersammelstelle zuführbar ist, und zumindest eine mechanisch und funktional eingebundene Wasserstoffgewinnungsvorrichtung und/oder eine Photovoltaikvorrichtung aufweist. Eine Reinwassergewinnungsanlage in Kombination mit einer Anlage zur Gewinnung elektrischer Energie aus Solarenergie und einer Elektrolysevorrichtung zur Gewinnung von Wasserstoff ist in der US 2005 / 0 109 604 A1 angegeben. Eine solche Anlage ist relativ aufwendig im Aufbau und in der Anwendung.
Die DE 203 12 656 U1 zeigt eine Reinwassergewinnungsanlage mit einer solaren Entsalzungsanlage. Eine Zuführvorrichtung für Salzwasser weist einen Schwimmkörper mit dunklem, vorzugsweise schwarzem aufsaugendem Material auf, von dem das aufgesogene Wasser verdunsten kann, welches danach über eine ringförmige Rinne gesammelt wird.
Auch die DE 20 2017 002 541 U1 zeigt eine Reinwassergewinnungsanlage mit einer Entsalzungsvorrichtung. Diese weist eine transparente Abdeckung in halbkugelförmiger oder zylindrischer Form auf und eine Verdampfungs- bzw. Auffangwanne als Süßwasserreservoir, welche auf schwimmfähigem Material angebracht ist.
Die DE 27 30 839 A1 zeigt eine Einrichtung zur wirtschaftlichen Konzentration und Auffangung von Sonnenenergie mit einer bewegbaren Linsenanordnung. Dabei sind auch eine Vorrichtung zur Erzeugung von Kondensat und eine Photovoltaikanord- nung genannt.
Die DE 10 2008 045 610 A1 hat eine Anordnung zur Gewinnung von reinem Wasser aus Natur- oder Brauchwasser mittels Wärme zum Inhalt, wobei eine Kondensatbildung und die Umsetzung dieses Kondensats in Wasser intensiviert wird. Dabei tritt in den Innenraum eines schwimmenden Baukörpers Zulaufwasser ein, welches dort verdampft wird.
In der WO 2019 / 223 838 A1 ist eine Vorrichtung zur Bereitstellung von Süßwasser aus Meerwasser vorgestellt, wobei ein Verdunstungsbehälter mit Zulauf und Ablauf vorgesehen sind. Eine weitere Reinwassergewinnungsanlage ist in der CN 102923801 A angegeben. Bei dieser bekannten Reinwassergewinnungsanlage wird über einer Fläche von Meerwasser, welches in einem von einem Rahmen umgrenzten Wassertank aufgenommen wird, mittels Sonnenwärme Wasser zur Entsalzung verdampft und einer Kondensationsvorrichtung zugeführt. Um auf der Wasseroberfläche für die Verdunstung eine erhöhte Wärmeenergie bereit zu stellen, wird die zugeführte Sonnenstrahlung mittels eines eine bikonvexe Spiegelanordnung aufweisenden Konzentratorsystems gebündelt auf das in dem Tank befindliche Wasser geführt. Aus dem verdunsteten Wasserdampf wird mittels der Kondensationsvorrichtung Reinwasser für die weitere Verwendung gewonnen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Reinwassergewinnungsanlage gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bereit zu stellen, welche gut anpassbare Einsatzmöglichkeiten mit effizienter Nutzung von Sonnenenergie bietet.
Diese Aufgabe wird bei einer Reinwassergewinnungsanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, dass die Reinwassergewinnungsanlage aus mehreren Modulen zusammengesetzt ist, die mittels einer Schwimmrahmenanordnung zusammengehalten sind, wobei zumindest ein Modul als A-Typ ausgestaltet ist, das eine Wasserverdunstungsvorrichtung umfasst, und mindestens ein weiteres Modul als B-Typ ausgestaltet ist, das eine Photovoltaikvor- richtung umfasst, oder als C-Typ ausgestaltet ist, das eine Wasserstoffgewinnungsvorrichtung umfasst, oder dass mehrere weitere Module vorhanden sind, von denen zumindest eines als Modul des B-Typs und zumindest eins als Modul des C-Typs ausgestaltet sind.
Durch den modularen Aufbau mit den verschiedenen Modulen und einander angepassten Rahmen lassen sich Anlagen mit Reinwassergewinnung, insbesondere aus Meerwasser, und mit Nutzung des Reinwassers im Zusammenhang mit der elektri- sehen Energiegewinnung und/oder Wasserstofferzeugung (gegebenenfalls in Verbindung mit einer anderen elektrischen Energiequelle wie z. B. aus Windenergie) vorteilhaft auf die örtlichen und klimatischen Gegebenheiten des Einsatzortes abstimmen. Ein CO2-Ausstoß wird vermieden. Beispielsweise wird durch die zwischen der Wasserfläche und dem bestrahlten Wasserflächenbereich angeordnete Wasserzuführvorrichtung zwischen dem die Wasserfläche aufweisenden großen Wasservolumen und dem den bestrahlten Wasserflächenbereich aufweisenden relativ kleinen Volumen eine Barriere gebildet, über die eine dosierte Wasserzuführung in das kleine Volumen erreicht wird, wodurch die Erwärmung des Wassers und damit einhergehende Verdunstung im Vergleich zu einer direkten Bestrahlung der Wasserfläche beschleunigt wird. Dabei ist die Wasserzuführvorrichtung vorteilhaft so ausgebildet, dass die dem kleinen Volumen zugeführte Wassermenge zumindest in etwa der verdunsteten bzw. verdunstbaren Wassermenge in dem Wasserflächenbereich entspricht. Auch ist das kleine Volumen vorteilhaft so abgestimmt, dass die eingestrahlte Wärmeenergie das Wasser in dem kleinen Volumen zum Erreichen einer möglichst hohen Verdunstungsmenge effektiv aufwärmt (z. B. um mindestens 10 Kelvin über die Temperatur der darunter liegenden Wasserfläche, beispielsweise auf 60 °C bis 70 °C, bei maximaler Sonneneinstrahlung). Wasser, das nicht für die Wasserstoffgewinnung benötigt wird, kann zur Trinkwasserversorgung oder für Bewässerungszwecke genutzt werden. Das Konzentratorsystem dient der Aufwärmung des Wasservolumens im Bereich der Wasserfläche und kann z. B. auch durch ein Röhrensystem selbst gebildet sein, das die (zumindest teilweise) zu verdunstende Wassermenge führt.
Die Wasserzuführvorrichtung hat dazu weiterhin vorteilhaft einen wärmeisolierenden Aufbau. Die dosierte Wasserzuführung bzw. -nachführung kann dabei passiv selbstregulierend (z. B. über eine Schwimmerventilanordnung oder Kapillarwirkung) oder aktiv gesteuert oder geregelt erfolgen, wobei eine Aktuatorvorrichtung, z. B. in einer Ventilanordnung, angesteuert wird. Die Modulanordnung bietet vorteilhafte Gestaltungs- und Nutzungsmöglichkeiten dadurch, dass die Schwimmrahmenanordnung zumindest abschnittsweise rohrförmig zum Durchleiten verdunsteten Wassers zu der Reinwassersammelstelle ausgebildet ist, wobei auch mehrere vertikal übereinander angeordnete Rohre zumindest abschnittsweise vorhanden sein können, und dass die Schwimmrahmenanordnung pro Modul einen Teilrahmen aufweist und/oder weiterhin dadurch, dass die Schwimmrahmenanordnung zumindest abschnittsweise aus lichtdurchlässigem Kunststoffmatenal, beispielsweise gegen Meerwasser und die Einwirkung von UV-Strahlung beständiges Acrylglas, ausgebildet und/oder mit lichtbündelnden Elementen, wie Sammellinsen oder einer Spiegelstruktur bzw. Spiegelbeschichtung, versehen ist. Der Rahmen wird dabei gleichzeitig für das Verdampfungssystem und Wasseraufnahmesystem bzw. Leitungssystem neben seiner Trage- und Kopplungsfunktion genutzt. Die lichtdurchlässigen Röhren können zur Absorption der Wärmestrahlung auf ihrer der Sonne abgewandten bzw. unteren Seite, vorzugsweise innen, schwarz, z. B. mit einer Folie oder einem Anstrich beschichtet sein und/oder auf ihrer der Sonne abgewandten Seite wärmeisolierend ausgekleidet sein.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Reinwassergewinnungsanlage besteht darin, dass die Schwimmrahmenanordnung mindestens eine, insbesondere in ihrem geodätisch oberen Bereich, mit Durchtrittsöffnungen versehene Hohlröhre aufweist, durch die der Wasserdampf des verdunsteten Wassers zur Gewinnung des Reinwassers absaugbar ist. Über das Rohrsystem selbst oder die z. B. siebartigen bzw. gitterartigen Durchtrittsöffnungen in ihrem oberen Bereich der insbesondere eigenstabilen Hohlröhre(n) lässt sich die mit dem verdunsteten Wasserdampf angereicherte Luft vorteilhaft über die Röhre absaugen und der Kondensationsvorrichtung zuführen. Die Absaugvorrichtung besteht insbesondere in einer Vakuumansaugpumpe, die z. B. mittels durch Sonnenenergie (Photovoltaik) und/oder Windenergie (Windgenerator) gewonnener elektrischer Energie betrieben wird. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungsvarianten der Reinwassergewinnungsanlage bestehen darin, dass das Konzentratorsystem zum Verdichten der Sonnenstrahlen durch Bündelung mindestens eine Sammellinsenanordnung und/oder mindestens eine Sammelspiegelanordnung aufweist. Dabei kann das Konzentratorsystem zur möglichst hohen Wärmeenergiegewinnung dem tageszeitabhängigen bzw. gegebenenfalls jahreszeitabhängigen Sonnenstand nachführbar ausgebildet bzw. installiert sein. Die Sammellinsenanordnung kann vorteilhaft als Stufenlinsenanordnung bzw. Fresnellinsenanordnung ausgebildet sein, so dass möglichst wenig Material für ihren Aufbau benötigt wird.
Eine für eine weitere Verwendung vorteilhafte Ausbildung besteht darin, dass die Reinwassergewinnungsanlage die Wasserstoffgewinnungsvorrichtung zum Gewinnen von Wasserstoff aus dem verdunsteten Wasser bzw. dem gewonnenen Reinwasser durch Elektrolyse umfasst.
Für den Betrieb und die Nutzung der Reinwassergewinnungsanlage ist des Weiteren vorteilhaft vorgesehen, dass sie zum Bereitstellen elektrischer Energie die Photovol- taikvorrichtung aufweist, insbesondere zum Betreiben eines Saugaggregats der Ab- saugvorrichtung und/oder der Wasserstoffgewinnungsvorrichtung. Elektrische Energie kann zusätzlich oder alternativ auch mittels einer insbesondere an einer Tragevorrichtung auf dem Schwimmrahmen angeordneten (entsprechend leicht gebauten) Windkraftanlage gewonnen werden, die auch bei geringer oder fehlender Sonneneinstrahlung elektrische Energie liefern kann. Die elektrische Energie kann vorteilhaft, soweit nicht zum Betrieb benötigt, in einem ebenfalls vorgesehenen Speichersystem gespeichert werden. Zur zusätzlichen Gewinnung elektrischer Energie sind zudem Generatoren denkbar, die aus der Wellenbewegung des umgebenden Wassers elektrische Energie erzeugen. Dabei reichen z. B. zum Betrieb einer Absaugvorrichtung geringer Leistung geringe Energiemengen aus. Eine vorteilhafte Ausgestaltung besteht darin, dass die Wasserzuführvorrichtung eine Ventilanordnung aufweist, die ein Zurückfließen von Wasser aus dem bestrahlten Wasserflächenbereich zur Wasserfläche hin verhindert.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung besteht darin, dass zum Transport von Wasser von der Wasserfläche durch Kapillarwirkung nach oben in den bestrahlten Wasserflächenbereich eine Wasseransaugschicht vorhanden ist oder dochtartige Elemente vorhanden sind und dass das Konzentratorsystem relativ zu der geodätisch oberen Seite der Wasseransaugschicht bei der Anwendung so angeordnet ist, dass durch die Wärmeenergie der zugeführten bzw. verdichteten Sonnenstrahlen angesaugtes Wasser verdunstet bzw. verdampft wird.
Mittels der so mit der Wasseransaugschicht ausgebildeten Reinwassergewinnungsanlage lässt sich die Verdunstung des Wassers mittels der im Bereich der Oberfläche der Wasseransaugschicht bereitgestellten, aus der verdichteten Sonnenstrahlung gewonnenen Wärmeenergie gegenüber einer direkten Einstrahlung auf die Wasseroberfläche steigern, da Kühlungseffekte durch das darunter befindliche Wasservolumen wesentlich reduziert sind. Gleichzeitig ergibt sich in gewisser Weise eine Selbstregulierung der Wasserzufuhr, da die Menge des durch die Kapillarwirkung zugeführten Wassers auch von der tageszeitabhängigen Wärmezufuhr und der dadurch bewirkten Verdunstungsmenge abhängt. Die Wasseransaugschicht lässt sich in ihren Wassertransporteigenschaften auf den zu erwartenden (z. B. einen mittleren) Verdunstungsgrad abstimmen, um eine möglichst effiziente Reinwassergewinnung zu erzielen, wobei insbesondere die Dicke der Wasseransaugschicht (z. B. zwischen 1 cm und 1 dm oder mehreren dm), die Materialwahl und/oder die Kapillaranordnung, -ausbildung, -große, -dichte zum Erreichen eines optimalen Wassertransports zur Oberfläche optimiert werden kann. Beispielsweise lässt sich schwammartiges oder fließartiges Material bzw. Gewirk aus künstlicher und/oder natürlicher Substanz (insbesondere Fasern) verwenden, um betreffende Hohlräume bzw. Poren oder Kanäle für die Kapillarwirkung auszubilden und die mattenartige Ansaugschicht kann starr oder mehr oder weniger flexibel ausgebildet werden. Das Wasser lässt sich so dosiert in den Oberflächenbereich der Wasseransaugschicht führen. Dadurch wird gleichzeitig eine beruhigte Verdunstungszone bewirkt. Dabei kann Salz und Schmutz abweisendes Material gewählt bzw. eine leicht zu reinigende bzw. sich selbstreinigende Beschichtung an der Unterseite der Wasseransaugschicht ausgebildet oder eine wasserdurchlässige (z. B. perforierte) Beschichtung austauschbar angebracht sein.
Verschiedene vorteilhafte Ausgestaltungen für die Anwendung bestehen ferner darin, dass die Wasseransaugschicht als eine auf der Wasserfläche bei Anwendung aufliegende oder über ihre Dicke teilweise in diese eintauchende, als Kapillaren wirkende Hohlräume aufweisende mattenartige Schicht ausgebildet ist, die selbstschwimmend und/oder unter Anbindung an die Schwimmrahmenanordnung auf der Wasserfläche getragen ist.
Für einen durchgängigen Betrieb der Wasserstoffgewinnungsvorrichtung bei unterschiedlichen Wetterlagen ist weiterhin von Vorteil, dass dem Wasserflächenbereich ergänzend über ein Zuleitungssystem Süßwasser zuführbar ist.
Für eine effiziente Ausnutzung vorhandener Sonnenstrahlung ist vorteilhaft vorgesehen, dass sie eine Nachführvorrichtung aufweist, mittels deren das Konzentratorsystem dem Sonnenstand zum Erzeugen einer möglichst hohen Strahlungsdichte auf den bestrahlten Wasserflächenbereich nachführbar ist. Dabei ist die Nachführvorrichtung zumindest zur Nachführung des tageszeitabhängigen Sonnenstands ausgebildet, kann zur genaueren Ausrichtung und noch effektiveren Nutzung der Strahlungsleistung zusätzlich jedoch auch zur Nachführung des jahreszeitabhängigen Sonnenstands ausgebildet sein. Zur Nachführung ist vorteilhaft eine Regelungsvorrichtung vorgesehen. Mit dieser kann die tageszeitabhängige Nachführung azimutal und die jahreszeitabhängige Nachführung entsprechend der Elevation bzw. dem Höhenwinkel erfolgen. Dabei besteht eine für den Betrieb weitere vorteilhafte Ausgestaltung darin, dass mittels der Nachführvorrichtung allein oder zusätzlich mit Sonnenstrahlung beaufschlagte Solarmodule der Photovoltaikvorrichtung dem Sonnenstand nachführbar sind.
Eine für den Aufbau und die Funktion vorteilhafte Ausführung besteht darin, dass die Nachführvorrichtung als Antriebssystem zumindest für die tageszeitabhängige Sonnenstandsnachführung einen kreisförmig gebogenen Hydraulikzylinder aufweist. Ein derartiger kreisförmiger Hydraulikzylinder bzw. eine Kreiskolbenmaschine ist z. B. in der DE 102007 001 021 B4 gezeigt. Sie kann aus korrosionsbeständigem Material und/oder widerstandsfähigem Kunststoff ausgebildet sein.
Eine hinsichtlich Sonneneinstrahlungsverhältnissen (wie Sonnenscheindauer über das Jahr, geografische Lage) und örtlichen bzw. räumlichen Gegebenheiten sowie gegebenenfalls auch hinsichtlich Leistungsfähigkeit bzw. Leistungsbedarf vorteilhafte Auslegung der Reinwassergewinnungsanlage wird dadurch erhalten, dass sie zumindest teilweise in Geometrie und/oder Funktion gleichartige oder ungleichartige Module aufweist.
Eine vorteilhafte Anpassungsmöglichkeit dafür bietet ein Baukastensystem zum Aufbau einer Reinwassergewinnungsanlage, wobei mehrere zusammensetzbare Module eines A-Typs zum Aufbau der Wasserverdunstungsvorrichtung vorhanden sind und/oder dass mehrere zusammensetzbare Module eines B-Typs zum Aufbau einer Photovoltaikvorrichtung vorhanden sind, wobei vorteilhaft des Weiteren vorgesehen sein kann, dass auch mehrere Module eines C-Typs zum Aufbau einer Wasserstoffgewinnungsvorrichtung vorhanden sind, und wobei mindestens zwei Module verschiedenen Typs vorhanden sind.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt: Fig. 1 eine schematische Querschnittsansicht einer Reinwassergewinnungsanlage mit einer Wasserverdunstungsvorrichtung,
Fig. 2 eine aus mehreren Modulen zusammengesetzte Reinwassergewinnungsanlage in schematischer Ansicht,
Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel einer Nachführvorrichtung für die Reinwassergewinnungsanlage mit angeschlossenen Komponenten in schematischer Ansicht,
Fig. 4 ein schematisch dargestelltes Modul beispielsweise eines A-Typs (Funktion einer Wasserverdunstungsvorrichtung),
Fig. 5 in schematischer Darstellung einen Eckbereich eines Moduls beispielsweise eines A-Typs.
Eine in Fig. 1 beispielhaft gezeigte erfindungsgemäße Reinwassergewinnungsanlage 1 weist eine Schwimmrahmenanordnung 2 auf, die auch als Tragrahmen für ein daran mittels eines Trägersystems gehaltenes Konzentratorsystem 3 für einfallende Sonnenstrahlen 8 genutzt wird, wobei die Schwimmrahmenanordnung 2 auf der Wasserfläche 11 , beispielsweise einer Meerwasserfläche, schwimmend ausgebildet ist. In dem von der Schwimmrahmenanordnung 2 umgebenen Bereich der Wasserfläche 11 ist eine Wasserzuführvorrichtung 12 angeordnet.
Bei dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Wasserzuführvorrichtung 12 als Wasseransaugschicht 4 ausgebildet, die auf der oder teilweise über ihre Dicke in die Wasseroberfläche eintauchend selbst schwimmend ausgebildet und/oder an dem Schwimmrahmen 2 mittels geeigneter Befestigungsmittel gehalten ist. Die (geodätisch) obere Seite der Wasserzuführvorrichtung 12, beispielsweise der Wasseran- saugschicht 4, ist von der der Sonne zugewandten Einfallseite des Konzentratorsystems 3 abgewandten Rückseite desselben so beabstandet, dass die durch das Konzentratorsystem 3 verdichteten bzw. gebündelten Sonnenstrahlen 8 möglichst vollflächig verteilt auf den Bereich der Oberseite der Wasserzuführvorrichtung 12 bzw. der Wasseransaugschicht 4 gelenkt werden. Das Konzentratorsystem 3 und die Wasser- zuführvorrichtung 12 wie der Wasseransaugschicht 4 bilden wesentliche Komponenten einer Wasserverdunstungsvorrichtung 10, wobei die Wasserzuführvorrichtung 12 bzw. Wasseransaugschicht 4 als Transportsystem für das Wasser von der Wasserfläche 11 (insbesondere Meerfläche oder See) in den Oberflächenbereich der Wasseransaugschicht 4 mittels Kapillarwirkung fungiert. Alternativ zu der gezeigten Wasseransaugschicht 4 kann die Wasserzuführvorrichtung 12 als eine Anordnung mit einer Ventilvorrichtung 120 ausgebildet sein, über die von der Wasserfläche 11 Wasser dosiert in Abstimmung auf die dem bestrahlten Wasserflächenbereich zugeleitete Strahlungsleistung bzw. über die Zeit zugeführte Strahlungsenergie zu einer möglichst effektiven Verdunstung zugeführt wird.
Das Konzentratorsystem 3, das die einfallenden Sonnenstrahlen 8 verdichtende bzw. bündelnde Elemente, wie eine Sammellinsenanordnung (z. B. in Ausbildung mit Fresnellinsen) und/oder Sammelspiegelanordnung, aufweist, ist bezüglich der Oberseite der Wasserzuführvorrichtung 12 bzw. Wasseransaugschicht 4 so beabstandet und positioniert, dass deren Oberfläche nahe dem oder im Fokuspunkt der bündelnden Linsen- bzw. Spiegelelemente liegt, sodass im Bereich der Oberfläche, d. h. auch noch etwas unterhalb derselben (in Dickenrichtung z. B. um die Hälfte, ein Drittel oder ein Viertel der Dicke unterhalb der Oberfläche) eine deutliche Erwärmung des zur Oberfläche transportierten Wassers für eine möglichst effektive Verdunstung erzielt wird, jedenfalls eine wesentlich stärkere Verdunstung als ohne Konzentratorsystem. Die Anzahl der die Sonnenstrahlen 8 konzentrierenden Linsen- bzw. Spiegelelemente ist dabei vorteilhaft zum Bewirken einer möglichst effektiven Verdunstung des herantransportierten Wassers in Abstimmung auf die Transporteigenschaften und auch Wärmeleiteigenschaften der Wasserzuführvorrichtung 12 bzw. der Wasseransaugschicht 4 abgestimmt. Vorteilhaft liegen die Auftreffpunkte der Hauptstrahlen (nicht unbedingt der Fokuspunkte) der gebündelten Strahlenbündel weitgehend gleichmäßig verteilt auf der Oberfläche des bestrahlten Wasserflächenbereichs bzw. der Wasseransaugschicht 4, sodass eine möglichst weitgehend örtlich homogene Wärmeverteilung im Bereich der Oberfläche des bestrahlten Wasseroberflächenbereichs bzw. der Wasseransaugschicht 4 erreicht wird. Dabei hängt die Gleichmäßigkeit der Wärmeverteilung u. a. (neben dem Abstand und der Konzentration der verdichteten Strahlenbündel) auch von der Wärmeleitfähigkeit der Wasseransaugschicht 4 ab, wie z. B. entsprechendem Kunststoffmaterial, wärmeleitfähigem, porösem Keramikmaterial, evtl, auch metallischem Material (z. B. bei Verwendung eines Drahtgewirks zumindest im Bereich der Oberfläche der Wasserzuführvorrich- tung 12 wie der Wasseransaugschicht 4) oder auch natürlichem Fasermaterial oder einer Materialkombination aus solchen Materialien ab, wobei eine geeignete dosierte Zuführung wie z. B. durch Kapillarwirkung hergestellt ist.
Das an der Oberfläche der Wasserzuführvorrichtung 12 wie der Wasseransaugschicht 4 verdunstete bzw. verdampfte Wasser steigt insbesondere in dem Bereich unterhalb des Konzentratorsystems 3 auf und wird aus diesem Raum mittels einer Saugvorrichtung, die ein Saugaggregat 6 aufweist, abgesaugt. Zu diesem Zweck ist vorteilhaft z. B. der Schwimmrahmen 2 zumindest teilweise mittels schwimmfähiger, insbesondere eigenstabiler, Hohlröhren 20 ausgestattet, über die der Wasserdampf 9 des verdunsteten Wassers abgesaugt wird. Zusätzlich oder alternativ kann, wie Fig. 3 zeigt, zum Sammeln des Wasserdampfs ein kuppelförmiger Auffangschirm vorhanden sein, an die ein Saugaggregat 6 angeschlossen ist.
Zur Gewinnung des Reinwassers wird der Wasserdampf über eine Kondensationsvorrichtung 7 geführt und das sich bildende Kondenswasser als Reinwasser gesammelt. Die Hohlröhren 20 sind in ihrem (geodätisch) oberen Bereich mit z. B. siebartigen oder gitterartigen Durchtrittsöffnungen versehen, durch die die mit dem Wasserdampf 9 angereicherte Luft abgesaugt wird, wie in der Fig. 1 mit den breiten Pfeilen kenntlich gemacht ist. Auch bereits in den Hohlröhren 20 (durch Kühlwirkung des umgebenden Wasservolumens) entstehendes Kondenswasser kann gesammelt und für die Reinwassergewinnung genutzt werden. Dabei bildet die Schwimmrahmenanordnung mit den transparenten Hohlröhren zumindest einen Teil des Konzentratorsystems zum Sammeln der Sonnenstrahlen bzw. der von dieser zugeführten Wärmenergie.
Um eine möglichst große Energieausbeute aus Sonneneinstrahlung zu erreichen, weist die Reinwassergewinnungsanlage 1 vorteilhaft eine Nachführvorrichtung 13 auf, die beispielsweise entsprechend Fig. 3 aufgebaut ist. Die Nachführvorrichtung 13 dient insbesondere zum Nachführen des Konzentratorsystems 3 gemäß dem Sonnenstand über den Tagesverlauf. Zusätzlich kann auch eine der Höhe des Sonnenstands über den Jahresverlauf angepasste Nachführung vorgesehen sein. Für die tageszeitabhängige Nachführung ist z. B. ein (geodätisch) horizontal angeordneter erster Hydraulikzylinder 130 in kreisförmiger Ausbildung vorhanden, während für den jahreszeitabhängigen Verlauf des Sonnenstands zur Nachführung ein zur Ebene des ersten Hydraulikzylinders 130 in senkrechter Ebene angeordneter zweiter kreisförmiger Hydraulikzylinder 131 vorgesehen ist. Damit kann eine Nachführung in Azimutalrichtung und gegebenenfalls Elevationsrichtung erfolgen. Derartige kreisförmige Hydraulikzylinder sind in der eingangs genannten DE 10 2007 001 021 B4 gezeigt. Vorliegend sind sie aus zum Einsatz im Wasser, beispielsweise Salzwasser, entsprechend korrosionsbeständigem Material, beispielsweise aus widerstandsfähigem Kunststoff, ausgebildet oder mit einer feuchtigkeitsdichten Umkapselung versehen. Die Nachführvorrichtung 13, mit dem z. B. so ausgebildeten Antriebssystem, weist zur Nachführung eine Steuerungseinrichtung, insbesondere Regelungseinrichtung zur genauen Nachführung gemäß dem Sonnenstand auf.
Um elektrische Energie beispielsweise zum Betreiben des Saugaggregats 6 bereit zu stellen, ist vorteilhaft eine Photovoltaikvorrichtung 5 vorhanden, die beispielsweise an der Schwimmrahmenanordnung 2 mittels einer Tragkonstruktion angebracht ist oder der ein eigenes Modul 14 zugeordnet ist, beispielsweise mit einer eigenen Teil- Schwimmrahmenanordnung. Auch kann alternativ oder zusätzlich zur Gewinnung elektrischer Energie eine Windkraftanlage bzw. Windturbine (kleiner Bauart) insbesondere an der Schwimmrahmenanordnung 2 installiert sein und zum Speichern elektrischer Energie kann die Reinwassergewinnungsanlage 1 zudem geeignete Speicherkomponenten umfassen.
Vorteilhaft ist die Reinwassergewinnungsanlage 1 mit einer Wasserstoffgewinnungsvorrichtung 40 versehen, die auf Basis der Elektrolyse aus dem gewonnenen Reinwasser Wasserstoff erzeugt, wobei die elektrische Energie ebenfalls von der Photo- voltaikvorrichtung 5 bzw. den zusätzlichen elektrischen Energiequellen bereitgestellt wird.
Für eine Reinwassergewinnung bzw. auch Wasserstoffgewinnung in größerem Maßstab kann die Reinwassergewinnungsanlage 1 entsprechend großflächig ausgebildet oder kaskadierbar aus einer Vielzahl von kleineren (z. B. rechteckigen oder quadratischen) Reinwassergewinnungsanlagen 1 ausgestaltet werden, die z. B. aus einzelnen Modulen 14 zusammengesetzt ist, wie Fig. 2 schematisch zeigt.
Dabei kann die Reinwassergewinnungsanlage 1 aus mehreren gleichartigen und/oder ungleichartigen Modulen 14 zusammengesetzt sein, die z. B. als Komponenten eines Baukastensystems vorgehalten werden können. Gleichartige Module 14 entsprechen sich dabei in ihrem konstruktiven und geometrischen Aufbau und besitzen gleiche Funktion, wogegen ungleichartige Module 14 sich im konstruktiven Aufbau, ihrer Geometrie und/oder ihrer Funktion unterscheiden. Module 14 eines A- Typs z. B. entsprechen in ihrer Funktion der Wasserverdunstungsvorrichtung 10 und sind mit einer Adaptereinrichtung versehen, um sie als eine vergrößerte, leistungsfähigere Wasserverdunstungsvorrichtung 10 verglichen mit ihrer Einzelanwendung aus mehreren Modulen dieses Typs zusammenzusetzen. Module 14 eines B-Typs entsprechen in ihrer Funktion einer Photovoltaikvorrichtung 7 und besitzen Adapterein- richtungen, um sie zu einer größeren, leistungsfähigeren Photovoltaikvorrichtung 7 aus mehreren Modulen dieses Typs zusammenzusetzen. Module 14 eines C-Typs entsprechen in ihrer Funktion einer Wasserstoffgewinnungsvorrichtung 40 und besitzen Adaptereinrichtungen, um sie zu einer größeren, leistungsfähigeren Wasserstoffgewinnungsvorrichtung 40 aus mehreren Modulen dieses Typs zusammenzusetzen. Auch besteht die Möglichkeit einer mehr oder weniger großen und unterschiedlich geometrisch geformten Reinwassergewinnungsanlage 1 aus mindestens zwei Modulen 14 verschiedener Typen zusammenzusetzen, so dass der Anwender je nach Bedarf und örtlichen Gegebenheiten eine für ihn vorteilhafte Reinwassergewinnungsanlage 1 zusammenstellen kann.
Wie Fig. 2 zeigt, können die Module 14 z. B. Rechteckform gleicher Länge und Breite besitzen und in einer Reihe entlang ihrer Längsseiten über die Adaptereinrichtung zusammengesetzt und von einer gemeinsamen Schwimmrahmenanordnung 2 umgeben sein. Eine vorteilhafte Ausbildung besteht auch darin, dass jedes Modul 14 mit einer eigenen Schwimmrahmenanordnung 2 versehen ist und die Schwimmrahmen mit Adaptereinrichtungen versehen sind, so dass die Module 14 über ihre Schwimmrahmen miteinander verbindbar sind. Die Adaptereinrichtungen weisen mechanische Verbindungselemente zur schnellen Kopplung miteinander auf und können zudem auch so ausgebildet sein, dass sie eine funktionsgerechte Kopplung z. B. für die Energieübertragung umfassen. Somit kann z. B. eine Wasserverdunstungsvorrichtung 10 mit mindestens einem Modul 14 des A-Typs in Kombination mit mindestens einem Modul 14 des B-Typs als Photovoltaikvorrichtung 7 vorteilhaft mit Strom versorgt werden. Je nach Intensität der Sonneneinstrahlung z. B. in Abhängigkeit von der geometrischen Breite kann somit eine Reinwassergewinnungsanlage 1 mit einer mehr oder weniger großen Wasserverdunstungsvorrichtung 10 oder einer mehr oder weniger großen Photovoltaikvorrichtung 7 zur Anwendung kommen. In einer Meeresbucht oder benachbart einer Industrieanlage kann auch eine an den Verlauf einer Küstenlinie angepasste Reinwassergewinnungsanlage zusammengestellt werden, die sich mehr oder weniger in die Länge oder Breite erstreckt und auch in geeigneter Form zusammengesetzt werden kann. Dazu sind vorteilhaft Module 14 unterschiedlicher geometrischer Form und/oder Größe, wie dreieckförmig, rechteckförmig, quadratisch, sechseckförmig oder anderer Form vorgesehen, die z. B. mosaikartig oder puzzleartig zusammengesetzt werden können.
Zur Beruhigung von Wellenbewegungen kann um die Reinwassergewinnungsanlage 1 eine Anordnung von Schürzen vorgesehen werden.
Zum Entfernen oder Reduzieren von Salz- oder Schmutzablagerungen ist die Reinwassergewinnungsanlage 1 , insbesondere die Wasserzuführvorrichtung 12, wie z. B. die Wasseransaugschicht 4, mit leicht reinigbaren Materialien, insbesondere an der dem Salzwasser zugekehrten Oberfläche, oder mit einer austauschbaren, an erforderlichen Stellen wasserdurchlässigen Beschichtung versehen.
Fig. 4 zeigt in schematischer Darstellung ein z. B. in seiner äußeren Geometrie quadratisch gestaltetes Modul 14, beispielsweise ein Modul des A-Typs mit der Funktion einer Wasserverdunstungsvorrichtung. Um möglichst viel Sonnenenergie über den gesamten Tagesverlauf für die Erwärmung des beaufschlagten Wasserflächenbereichs bzw. des betreffenden Wasservolumens zu erhalten, ist eine Seite des Moduls im Wesentlichen nach Osten 0 gerichtet, sodass die im Uhrzeigersinn anschließenden Seiten entsprechend nach Süden S, Westen W und Norden N gerichtet sind. Auf der Ostseite verlaufen transparente Hohlröhren 20 oder gegebenenfalls über Zwischenteile beweglich aneinandergekoppelte Röhrenabschnitte parallel zur betreffenden Modulseite bzw. in Richtung der betreffenden Seite der Schwimmrahmenanordnung 2 und damit rechtwinklig zur Ostrichtung, sodass großflächig Wärmestrahlung von den vorteilhaft aus Acrylglas aufgebauten Hohlröhren 20 aufgenommen wird, die bei dieser Ausführung einen Teil des Konzentratorsystems der Sonnenstrahlung bilden. Dabei geht es ja um eine möglichst gute Erfassung und Einkopplung der von der Sonne gelieferten Wärmeenergie, um das aufgewärmte Meerwasservolumen unter dem betreffenden Wasserflächenbereich möglichst effektiv zu verdunsten bzw. zu verdampfen. Beispielsweise liegt der Durchmesser der Hohlröhren 20 im Bereich zwischen ca. 10 cm und 80 cm bei einer Wandstärke der hochtransparenten Wandung, insbesondere aus Acrylglas, von ca. 1 mm oder mehreren Millimetern, wobei sich z. B. eine Lichtdurchlässigkeit zwischen 80 % und 95 % der auftreffenden Sonnenstrahlung ergibt und im Innern der Hohlröhre 20 z. B. Temperaturen zwischen 50 °C und 80 °C, beispielsweise zwischen 60 °C und 70 °C, für einen relativ hohen Verdunstungsgrad, erreicht werden. Auf der von der Einstrahlrichtung abgewandten Seite können die Hohlröhren 20 mit einer schwarzen Innenbeschichtung 200 versehen sein und/oder eine Wärmeisolationsschicht aus wärmeisolierendem Material aufweisen, um die Wärme möglichst gut im Innern der Hohlröhre 20 zu halten. Verdunstetes Wasser kann dann durch das Innere der Hohlröhre mittels der Absaugvorrichtung abgeführt und, insbesondere kondensiert, in der Sammelvorrichtung als Reinwasser gesammelt werden. Ist ein Röhrensystem mit mehreren Röhrenabschnitten versehen, so sind die Verbindungsbereiche in Form der Zwischenteile zum Durchströmen der mit dem Wasserdampf beladenen Luft in geeigneter Weise mit durchström baren Durchgängen versehen. Die Wärmeisolationsschicht, die vorzugsweise im Innern der Hohlröhren 20 angeordnet ist und z. B. eine Dicke von etwa 0,5 cm bis zu 10 cm aufweisen kann, führt dabei zur Verringerung des Luft- Innenvolumens der Hohlröhren, wodurch sich das Luft-Innenvolumen entsprechend schnell aufwärmen kann.
Wie Fig. 4 weiter zeigt, sind in dem betreffenden Randbereich des Moduls 14 z. B. mehrere horizontal entlang der betreffenden Modulseite verlaufende Hohlröhren 20, 20‘, 20“ in der Vertikalen oder etwas schräg dazu aufeinanderliegend angeordnet, um möglichst viel Sonnenstrahlung in ihrem Rohrinneren aufzunehmen und dort vorhandenes Wasser durch die erzeugte Wärme zu verdunsten. In der unteren Hohlröhre 20 des Röhrensystems kann Meerwasser über eine Wasserzuführvorrichtung 12 des vorstehend beschriebenen Aufbaus eingeleitet werden. In die darüber angeordneten Hohlröhren 20‘, 20“ kann z. B. über Pumpen geringer Leistung oder passiv z. B. über Kapillarwirkung, wie z. B. Dochtelemente, zu verdunstendes Wasser ein- geleitet werden, beispielsweise in Abstimmung auf den Verdunstungsgrad unter betreffender aktiver Regelung oder selbstregulierend. Die mit Wasserdampf beladene Luft kann dann, wie vorstehend beschrieben, mittels der Ableitvorrichtung abgeführt und, insbesondere nach Kondensation, gesammelt werden.
Wie aus Fig. 4 weiter ersichtlich, kann mittels des Röhrensystems bereits nach Sonnenaufgang von Osten 0 einfallende Sonnenstrahlung vorteilhaft genutzt werden. Entsprechend kann das Röhrensystem auf der Westseite W aufgebaut sein, um aus westlicher Richtung vor Sonnenuntergang einfallende Sonnenstrahlung zu nutzen. In der Zwischenzeit über den südlichen Himmel einfallende Sonnenstrahlung wird über eine quer zur südlichen Einfallsrichtung S verlaufende Röhrenanordnung mit horizontalen Röhren genutzt, die vorliegend beispielsweise rechtwinklig zur Südrichtung S angeordnet ist. Um die den wesentlichen Beitrag liefernde Sonneneinstrahlung aus südlicher Richtung möglichst weitgehend zu nutzen, ist die quer bzw. rechtwinklig zur Südrichtung S angeordnete Anordnung der Hohlröhren 20 vorteilhaft vollständig oder weitgehend vollständig über die gesamte von der Schwimmrahmenanordnung 2 eingefasste Modulfläche des betreffenden Moduls 14 verteilt, wobei die Hohlröhren 20 in vorstehend beschriebener Weise lichtdurchlässig, insbesondere aus Acrylglas, vorteilhaft innen schwarz beschichtet und gegebenenfalls wärmeisoliert ausgeführt sind und über eine in vorstehend beschriebener Weise aufgebaute Wasserzuführvorrichtung mit zu verdunstendem Wasser beaufschlagt werden.
Um auch die Schwimmrahmenanordnung 2 der anderen Module des B-Typs bzw. C- Typs zusätzlich für die Reinwassergewinnung unter Aufwärmung durch die Sonnenstrahlung zu nutzen, können auch bei diesen Modulen die Schwimmrahmenanordnungen 2 mit einem Röhrensystem, wie es bei den Modulen des A-Typs für die Ostseite und Westseite verwendet wird, (z. B. auch auf der Südseite) versehen sein. Damit kann die Schwimmrahmenanordnung 2 auch der Modul-Typen B und C neben der Tragfunktion ebenfalls zur Reinwassergewinnung der Reinwassergewinnungsan- läge beitragen. Entsprechend kann das Röhrensystem einer die Gesamtanlage tragenden Schwimmrahmenanordnung ausgebildet sein.
Fig. 5 zeigt beispielhaft einen Eckbereich eines Moduls 14, beispielsweise des A- Typs, mit aus mehreren Röhrenabschnitten einer Länge L über bewegliche Verbindungsbereiche gebildeten Hohlröhren 20. Dem Innern der Hohlröhren wird beispielsweise über eine Ventilvorrichtung 120 oder z. B. mittels Kapillarwirkung zu verdunstendes Wasser zugeführt. Um die Module z. B. zu Inspektions- oder Wartungszwecken begehen zu können, ist bei diesem Ausführungsbeispiel um die Schwimmrahmenanordnung 2 außen zumindest abschnittsweise ein Laufsteg 21 angeordnet. Der Laufsteg 21 kann dabei ebenfalls (z. B. mittels Acrylglas) zumindest teilweise transparent und mit Hohlräumen versehen sein, um darin aufgenommenes zu verdunstendes Wasser bzw. Meerwasser mittels Sonnenenergie aufzuwärmen und nach Verdunstung für die Reinwassergewinnung zu nutzen. Ein Querschnitt eines Rohrabschnitts mit dem Durchmesser D und einem Ventil zum Einlassen von zu verdunstendem Wasser ist schematisch dargestellt. Fig. 5 zeigt beispielshaft auch einen Anker 15, wie er, z. B. in allen vier Eckbereichen, zum Verankern der betreffenden Module 14 bzw. der Reinwassergewinnungsanlage an mehreren Modulen 14 verwendet werden kann. Ähnlich können auch Module 14 anderer geometrischer Form an geeigneter Stelle z. B. einer Meeresbucht verankert werden.

Claims

Ansprüche
1. Reinwassergewinnungsanlage (1 ) mit einer auf einer Wasserfläche (11 ), insbesondere Meerwasserfläche, schwimmend anordenbaren Wasserverdunstungsvorrichtung (10), die ein Konzentratorsystem (3) zum Verdichten und Leiten von Sonnenstrahlen (8) auf einen Wasserflächenbereich (11) innerhalb der Schwimmrahmenanordnung (2) und eine zwischen der Wasserfläche (11 ) und dem von den konzentrierten Sonnenstrahlen beaufschlagten Wasserflächenbereich (11 ') angeordnete Wasserzuführvorrichtung (12) aufweist, die zum dosierten Zuführen von Wasser von der Wasserfläche (11 ) in den bestrahlten Wasserflächenbereich (1 T) ausgebildet ist, so dass in dem bestrahlten Wasserflächenbereich (1 T) durch die Wärmeenergie der konzentrierten Sonnenstrahlen (8‘) Wasser verdunstet wird, wobei die Reinwassergewinnungsanlage (1 ) weiterhin eine Ableitvorrichtung aufweist, mittels der das verdunstete Wasser, insbesondere über eine Kondensationsvorrichtung (7), einer Reinwassersammelstelle zuführbar ist, und zumindest eine mechanisch und funktional eingebundene Wasserstoffgewinnungsvorrichtung (40) und/oder eine Photovoltaikvor- richtung (7) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinwassergewinnungsanlage (1 ) aus mehreren Modulen (14) zusammengesetzt ist, die mittels einer Schwimmrahmenanordnung (2) zusammengehalten sind, wobei zumindest ein Modul als A-Typ ausgestaltet ist, das eine Wasserverdunstungsvorrichtung (10) umfasst, und mindestens ein weiteres Modul als B-Typ ausgestaltet ist, das eine Photovoltaikvorrichtung (7) umfasst, oder als C-Typ ausgestaltet ist, das eine Wasserstoffgewinnungsvorrichtung (40) umfasst, oder dass mehrere weitere Module vorhanden sind, von denen zumindest eines als Modul des B-Typs und zumindest eins als Modul des C-Typs ausgestaltet sind. Reinwassergewinnungsanlage nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Schwimmrahmenanordnung (2) zumindest abschnittsweise rohrförmig zum Durchleiten verdunsteten Wassers zu der Reinwassersammelstelle ausgebildet ist, wobei auch mehrere vertikal übereinander angeordnete Rohre zumindest abschnittsweise vorhanden sein können, und dass die Schwimmrahmenanordnung (2) pro Modul (14) einen Teilrahmen aufweist. Reinwassergewinnungsanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwimmrahmenanordnung (2) zumindest abschnittsweise aus lichtdurchlässigem Kunststoffmatenal ausgebildet und/oder mit lichtbündelnden Elementen, wie Sammellinsen oder einer Spiegelstruktur bzw. Spiegelbeschichtung, versehen ist. Reinwassergewinnungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwimmrahmenanordnung (2) mindestens eine, insbesondere in ihrem geodätisch oberen Bereich, mit Durchtrittsöffnungen versehene Hohlröhre (20) aufweist, durch die der Wasserdampf (9) des verdunsteten Wassers zur Gewinnung des Reinwassers absaugbar ist. Reinwassergewinnungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Konzentratorsystem (3) zum Verdichten der Sonnenstrahlen durch Bündelung mindestens eine Sammellinsenanordnung (30) und/oder mindestens eine Sammelspiegelanordnung aufweist. Reinwassergewinnungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wasserstoffgewinnungsvorrichtung (40) zum Gewinnen von Wasserstoff aus dem verdunsteten Wasser bzw. dem gewonnenen Reinwasser durch Elektrolyse ausgebildet ist. Reinwassergewinnungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass von der Photovoltaikvorrichtung (7) bereitgestellte elektrische Energie für die Reinwassergewinnungsanlage (1 ) genutzt ist, insbesondere zum Betreiben eines Saugaggregats (6) der Absaugvorrichtung und/oder der Wasserstoffgewinnungsvorrichtung. Reinwassergewinnungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wasserzuführvorrichtung (12) eine Ventilanordnung (120) aufweist, die ein Zurückfließen von Wasser aus dem bestrahlten Wasserflächenbereich zur Wasserfläche (11 ) hin verhindert, und/oder dass zum Transport von Wasser von der Wasserfläche (11 ) durch Kapillarwirkung nach oben in den bestrahlten Wasserflächenbereich die Wasserzuführvorrichtung (12) eine Wasseransaugschicht (4) aufweist, wobei das Konzentratorsystem (3) relativ zu der geodätisch oberen Seite der Wasseransaugschicht bei der Anwendung so angeordnet ist, dass angesaugtes Wasser durch die Wärmeenergie der verdichteten Sonnenstrahlen (8) verdunstet wird. Reinwassergewinnungsanlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Wasseransaugschicht (4) als eine auf der Wasserfläche (11 ) bei Anwendung aufliegende oder über ihre Dicke teilweise in diese eintauchende, als Kapillaren wirkende Hohlräume aufweisende mattenartige Schicht ausgebildet ist, die selbstschwimmend und/oder unter Anbindung an die Schwimmrahmenanordnung (2) auf der Wasserfläche (11 ) getragen ist.
10. Reinwassergewinnungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Wasserflächenbereich ergänzend über ein Zuleitungssystem Süßwasser zuführbar ist.
11 . Reinwassergewinnungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Nachführvorrichtung (13) aufweist, mittels deren zumindest Teile des Konzentratorsystems (3) dem Sonnenstand zum Erzeugen einer möglichst hohen Strahlungsdichte auf den bestrahlten Wasserflächenbereich nachführbar sind, und/oder dass mittels der Nachführvorrichtung (13) auch mit Sonnenstrahlung beaufschlagte Solarmodule der Photovoltaikvorrichtung (7) dem Sonnenstand nachführbar sind.
12. Reinwassergewinnungsanlage nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Nachführvorrichtung (13) als Antriebssystem zumindest für die tageszeitabhängige Sonnenstandsnachführung einen kreisförmig gebogenen Hydraulikzylinder aufweist.
13. Reinwassergewinnungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in ihrer Geometrie gleichartige oder ungleichartige Module (14) vorhanden sind. Baukastensystem zum Aufbau einer Reinwassergewinnungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere zusammensetzbare Module (14) eines A-Typs zum Aufbau der Wasserverdunstungsvorrichtung (10) vorhanden sind und/oder dass mehrere zusammensetzbare Module (14) eines B-Typs zum Aufbau einer Photovoltaikvorrichtung (7) vorhanden sind. Baukastensystem nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass auch mehrere zusammensetzbare Module (14) eines C-Typs zum Aufbau einer Wasserstoffgewinnungsvorrichtung (40) vorhanden sind.
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