DE-102023127710-B4 - Meerwasserentsalzungsmodul mit gesteuertem Zufluss und Anordnung von Meerwasserentsalzungsmodulen

Abstract

Meerwasserentsalzungsmodul (0) mit einem Verdampfer (1), mit einem Meerwasserzufluss (3) zum Führen von frischem Meerwasser zum Verdampfer (1) und mit einem Wasserablauf (5) zum Abführen von nicht-verdampftem Wasser aus dem Verdampfer (1), wobei am Meerwasserzufluss (3) ein mit einer Steuereinheit (7) verbundenes Ventil (9) angeordnet ist, um die Zufuhr von frischem Meerwasser zum Verdampfer (1) zu dosieren, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (7) dazu ausgeführt ist, das Ventil (9) abhängig von dem Temperaturzustand des Wassers im Verdampfer (1) anzusteuern, und einen Druckzylinder (15) und eine Feder (17) umfasst, wobei die Feder (17) mit dem Ventil (9) verbunden ist, wobei das Meerwasserentsalzungsmodul (0) zum Schwimmen auf Meerwasser ausgeführt ist.

Inventors

• Anton Leonhard Shu

Assignees

• Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V.

Dates

Publication Date

20260507

Application Date

20231011

Claims (8)

1. Meerwasserentsalzungsmodul (0) mit einem Verdampfer (1), mit einem Meerwasserzufluss (3) zum Führen von frischem Meerwasser zum Verdampfer (1) und mit einem Wasserablauf (5) zum Abführen von nicht-verdampftem Wasser aus dem Verdampfer (1), wobei am Meerwasserzufluss (3) ein mit einer Steuereinheit (7) verbundenes Ventil (9) angeordnet ist, um die Zufuhr von frischem Meerwasser zum Verdampfer (1) zu dosieren, dadurch gekennzeichnet , dass die Steuereinheit (7) dazu ausgeführt ist, das Ventil (9) abhängig von dem Temperaturzustand des Wassers im Verdampfer (1) anzusteuern, und einen Druckzylinder (15) und eine Feder (17) umfasst, wobei die Feder (17) mit dem Ventil (9) verbunden ist, wobei das Meerwasserentsalzungsmodul (0) zum Schwimmen auf Meerwasser ausgeführt ist.
2. Meerwasserentsalzungsmodul (0) nach Anspruch 1 , weiterhin aufweisend eine Strömungsumkehrungssperre (11), die dazu ausgeführt ist, eine Strömung vom Wasserablauf (5) durch den Meerwasserzufluss (3) in das umgebende Meerwasser zu verhindern.
3. Meerwasserentsalzungsmodul (0) nach Anspruch 2 , wobei die Strömungsumkehrungssperre (11) ein Rückschlagventil und/oder eine Membran umfasst.
4. Meerwasserentsalzungsmodul (0) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuereinheit (7) dazu ausgeführt ist, das Ventil (9) beim Überschreiten einer vorgegebenen Temperatur des im Verdampfer (1) befindlichen Wassers oder eines Elements des Verdampfers (1) zur Zufuhr von frischem Meerwasser weiter zu öffnen und beim Unterschreiten der vorgegebenen Temperatur weiter zu schließen.
5. Meerwasserentsalzungsmodul (0) nach Anspruch 4 , wobei das Ventil (9) dazu ausgeführt ist, die Zufuhr von frischem Meerwasser zum Verdampfer (1) wahlweise zu ermöglichen oder gänzlich zu verhindern, und wobei die Steuereinheit (7) dazu ausgeführt ist, das Ventil (9) beim Überschreiten der vorgegebenen Temperatur des im Verdampfer (1) befindlichen Wassers oder des Elements des Verdampfers (1) zur Zufuhr von frischem Meerwasser vollständig zu öffnen und beim Unterschreiten der vorgegebenen Temperatur vollständig zu schließen.
6. Meerwasserentsalzungsmodul (0) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Verdampfer (1) in einem Gehäuse angeordnet ist, wobei der Meerwasserzufluss (3) durch eine Öffnung im Gehäuse ausgebildet ist und wobei das Gehäuse zum Ausführen von Schwingungen, anregbar durch Wind und/oder Wellen, ausgeführt ist und der Meerwasserzufluss (3) so angeordnet ist, dass beim Ausführen von Schwingungen des Gehäuses frisches Meerwasser in das Gehäuse zum Verdampfer (1) läuft.
7. Anordnung aus einer Vielzahl von Meerwasserentsalzungsmodulen (0) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein erstes Meerwasserentsalzungsmodul (0) mit seinem Auslass (19) für entsalztes Wasser an den Meerwasserzufluss (3) eines zweiten Meerwasserentsalzungsmoduls (0) angeschlossen ist, sodass eine Reihenschaltung von mehreren Meerwasserentsalzungsmodulen (0) erhalten wird.
8. Anordnung nach Anspruch 7 , weiterhin aufweisend eine Überwachungseinheit, die dazu ausgeführt ist, den Salzgehalt an einer vorgegebenen Stelle der Anordnung zu überwachen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Meerwasserentsalzungsmodul mit einem Verdampfer sowie eine Anordnung aus einer Vielzahl von Meerwasserentsalzungsmodulen. Im Stand der Technik ist es bekannt, Meerwasser dadurch zu entsalzen, dass dieses verdampft wird, dabei das Salz zurückbleibt und das verdampfte Wasser durch Kondensation wieder in den flüssigen Zustand zurück überführt wird. Eine solche Verdampfung kann mittels auf dem Meer schwimmender Einheiten durchgeführt werden, insbesondere indem Sonnenenergie als Energiequelle zur Verdampfung des Wassers verwendet wird. Die JP 2001129538 A betrifft in diesem Zusammenhang einen Verdampfer mit einem Ansaugabschnitt, der in eine Flüssigkeitsquelle eingetaucht ist, einem leitfähigen Medium zum Führen der aus dem Ansaugabschnitt entnommenen Flüssigkeit und einem Verdampfungsabschnitt, dem die Flüssigkeit aus dem leitfähigen Medium zugeführt wird. Außerdem ist eine Solarpumpe vorgesehen, bestehend aus einer Vorrichtung und einer Rückgewinnungsvorrichtung, die die im Verdampfer verdampfte Flüssigkeit kondensiert und zurückgewinnt. In der JP 2001129538 A sind insbesondere ein nach oben halboffen geöffneter Verdampfer gezeigt, eine nach unten halboffen geöffnete Oberfläche, um Flüssigkeit zu kondensieren, die Verwendung einer halbdurchlässigen Membran, ein unten liegender Wasserfilter und ein Pumpmechanismus, der durch Verdampfung des innen liegenden Wassers angetrieben wird. Die DE 10 2005 005 008 A1 betrifft eine Anlage zur Destillation von Flüssigkeiten mit einem Verdampfer und einem der direkten Brüdenverdichtung dienenden Verdichter, wobei die Energie zum Betrieb des Verdichters und der anderen Aggregate aus der Umwandlung von Wärmeenergie bereitgestellt wird. Als Verdichter für die Brüden wird ein Strahlverdichter eingesetzt. Die CH 712 868 A2 betrifft eine Meerwasserentsalzungs- und Dekontaminierungsanlage, die mit Solarenergie betrieben wird. Sie besteht hauptsächlich aus einem kompakten Inputbereich, einem Verdampfungs-, einem Unterdruck-, einem Verdichtungs- und Kondensations-, einem Destillat- und einem Schlackenteil. Das angewandte Verdampfungssystem arbeitet im Unterdruckverfahren. Über den Unterdruck wird eine tiefere Verdampfungstemperatur erreicht, was den Einsatz eines kostengünstigen solaren Thermo-Kollektors ermöglicht. Die Verdampfungsenergie erzeugt ein solarer Thermo-Kollektor. Diese Solarenergie wird verstärkt mit einer Wärmerückgewinnungsanlage. Die Integration von Verdampfung und Kondensation ermöglicht es, den Unterdruck dauernd mit geringem energetischem Aufwand aufrechtzuerhalten, was die gesamte Anlage zur Deckung des Trink- und Brauchwasserbedarfs interessant macht. Die Anlage ist so ausgelegt, dass mit regulierter Durchflussgeschwindigkeit des aufzubereitenden Wassers die gewünschte Konzentration an Sole-Abwasser hergestellt wird. Die DE 1 642 481 A betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Süßwassergewinnung aus Meerwasser. Dabei wird in einen unter hohem Druck stehenden heißen Gasstrom Meerwasser zur Verdampfung eingedüst, wobei aus einem oberen Teil eines Verdampfungsraums ein Dampf-Gasgemisch und aus einem unteren Teil des Verdampfungsraumes die ausfallenden Salze und mineralischen Bestandteile teils flüssig, teils fest oder in Wasser konzentriert abgezogen werden, worauf das Gas-Dampfgemisch unter Arbeitsleistung ein- oder mehrstufig entspannt und schließlich Süßwasser durch Kühlung aus dem Gemisch auskondensiert wird. Alternative Ausführungen von schwimmenden Entsalzungsmodulen sind im Stand der Technik bekannt: Beispielsweise betrifft die CN 111689540 A ein schwimmendes Entsalzungsmodul, das auf den Kapillareffekt aufbaut, ferner betrifft die CN 113149105 A ein schwimmendes Entsalzungsmodul, bei dem der Tag/Nacht-Temperaturunterschied benutzt wird, um das Meerwasser zu entsalzen. Wird ein Verdampfer eingesetzt, verdampft kontinuierlich im Inneren des Entsalzungsmoduls Wasser. Dadurch erhöht sich die Salzkonzentration im nichtverdampften, verbliebenen Meerwasser, der residualen Flüssigkeit. Für einen kontinuierlichen Betrieb des Entsalzungsmoduls muss diese residuale Flüssigkeit kontinuierlich durch frisches Meerwasser mit entsprechend geringerem Salzgehalt ausgetauscht werden. Bei dauerhafter passiver Durchspülung mit Meerwasser wird die Verdampferoberfläche jedoch kontinuierlich gekühlt, und es kann sich somit keine oder nur erschwert eine erhöhte Temperatur aufbauen, die die Verdampfung verursacht. Aufgabe der Erfindung ist es, dieses Problem zu lösen und ein kostengünstig herstellbares, schwimmfähiges Meerwasserentsalzungsmodul bereitzustellen. Die Erfindung ergibt sich aus den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Meerwasserentsalzungsmodul mit einem Verdampfer, mit einem Meerwasserzufluss zum Führen von frischem Meerwasser zum Verdampfer und mit einem Wasserablauf zum Abführen von nicht-verdampfte