Kombination mit einer Anlage zur Entsalzung von Salzwasser gemäss Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und ein System zur Nutzung von Wärmeenergie aus Sonnenstrahlung gemäss Patentanspruch 6.

Ein Verfahren und eine Anlage zur Entsalzung von

Salzwasser mit Speicherung und Nutzung von Wärmeenergie ist in der WO2004/048273 AI offenbart. Gemäss dem in dieser Schrift beschriebenen Verfahren wird das

salzhaltige Wasser durch einen Wärmetauscher geleitet, der sich in einem Becken mit einer Salzlauge befindet. Die Salzlauge ist aus verschiedenen Wasserschichten gebildet, die im Becken übereinanderliegen. Jede Wasserschicht weist einen höheren Salzgehalt als eine darüber befindliche Schicht auf. Die Salzlauge wird durch Sonnenenergie erhitzt. Der Wärmetauscher wird in zumindest einer der tiefsten Wasserschichten aufgestellt, die eine hohe

Temperatur aufweisen. Das salzhaltige Wasser, das im

Wärmetauscher erhitzt wurde, wird durch einen Verdampfer geleitet, damit zumindest ein Teil des salzhaltigen

Wassers verdampft.

Gemäss der Gebrauchsmusterschrift CN203360035U umfasst ein Solarbeckenteil einen Solarbecken-Beckenkörper (1) und einen Boden-Wärmeübertrager (2) . Das Solarbecken ist von oben nach unten nacheinander in eine obere

Gegenstromschicht (3), eine Nicht-Gegenstrom-Schicht (4) und eine untere Gegenstromschicht (5) unterteilt. Der Nicht-Gegenstrom-Schicht (4) und der unteren

Gegenstromschicht (5) wird jeweils konzentriertes

Meerwasser von der oberen Gegenstromschicht (3) zugeführt, der oberen Gegenstromschicht (3) wird Süßwasser zugeführt. Der Meerwasserentsalzungsteil umfasst eine Vakuumpumpe (6), einen Kondensator (7), einen Dampf-Wasser-Abscheider (8), einen Süßwassersammler (9), ein Süßwasserbecken (10), eine Sprühvorrichtung (11), einen Verdampfer (12) und ein Becken für konzentriertes Meerwasser (13) . Nachteilig an der vorliegenden Anlage ist die Tatsache, dass das

Solarbecken von der Meerwasserentsalzung nicht vollständig entkoppelt ist. Daher ist eine Regelung der Temperaturen und Konzentrationen in den einzelnen Flüssigkeitsschichten gemäss CN203360035U erschwert, da dem Solarbecken- Beckenkörper (1) ein Süsswasserstrom unbekannter

Temperatur vom Süsswasserbecken (10) zugeführt wird.

Ein weiterer Nachteil dieser vorbekannten Anlage ist die Tatsache, dass für die Meerwasserentsalzung ein sogenannter Fallfilmverdampfer zum Einsatz kommt, dessen Energieausbeute sich als nicht optimal herausgestellt hat.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht nun darin, ein Verfahren und ein System zu schaffen, welche es ermöglichen, die Energieausbeute zu erhöhen.

Gelöst werden diese Aufgaben durch ein Verfahren gemäss den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie einem System gemäss den Merkmalen des Patentanspruchs 9.

Ein Verfahren zur Nutzung von Wärmeenergie aus

Sonnenstrahlung gemäss der Erfindung umfasst die folgenden Verfahrensschritte :

- Aufnahme von Wärme durch ein mit einer Flüssigkeit gefülltes Becken, welches eine Oberfläche aufweist, die der Sonnenstrahlung ausgesetzt ist,

- Ausbilden einer Mehrzahl von Flüssigkeitsschichten, wobei sich die Dichte einer Flüssigkeitsschicht von der Dichte jeder benachbarten Flüssigkeitsschicht

unterscheidet,

- Speichern der Wärme in zumindest einer der

Flüssigkeitsschichten, wobei sich die Temperatur zumindest einer der Flüssigkeitsschichten durch die Aufnahme der Wärme erhöht,

- Übertragen der Wärme zumindest einer der

Flüssigkeitsschichten durch einen Wärmetauscher auf ein Wärmeträgerfluid. Jede der Flüssigkeitsschichten der Flüssigkeit steht über ein fluidleitendes

Verbindungselement mit einer Behälteranordnung in

Verbindung, wobei die Behälteranordnung Flüssigkeit enthält, die der Flüssigkeit im Becken zugeführt werden kann oder Flüssigkeit aus dem Becken aufnehmen kann. Der Wärmetauscher kann in der untersten oder zumindest

teilweise in der untersten Flüssigkeitsschicht angeordnet sein.

Die Verbindung jeder der Flüssigkeitsschichten mit der Behälteranordnung ermöglicht eine präzise Regelung der Temperaturen und Zusammensetzungen jeder der

Flüssigkeitsschichten, wodurch die Energieausbeute

optimiert werden kann.

Die Flüssigkeit kann einen Zusatzstoff enthalten. Die Flüssigkeit kann in zumindest einer der

Flüssigkeitsschichten einen Zusatzstoff enthalten. Der Zusatzstoff kann ein Element aus der Gruppe der Feststoffe oder Flüssigkeiten enthalten. Zumindest eine der

Flüssigkeitsschichten kann einen Kohlenwasserstoff oder eine Kohlenwasserstoffverbindung enthalten, insbesondere einen gesättigten Kohlenwasserstoff oder eine Verbindung, enthaltend einen gesättigten Kohlenwasserstoff, enthalten. Als Kohlenwasserstoff kann zumindest ein Element der

Gruppe der Alkane, Cycloalkane, Alkene, Alkine oder der aromatischen Kohlenwasserstoffe, beispielsweise Benzole, Phenole, Verwendung finden. Die Flüssigkeit kann ein Salz enthalten. Zumindest eine der Flüssigkeitsschichten kann ein Salz enthalten. Als Salz kann insbesondere

Natriumchlorid zum Einsatz kommen.

Insbesondere kann die Flüssigkeit im Becken eine unterste Flüssigkeitsschicht umfassen. Die unterste

Flüssigkeitsschicht ist oberhalb und unmittelbar

angrenzend an den Boden des Beckens angeordnet. An die unterste Flüssigkeitsschicht kann eine erste

Flüssigkeitsschicht anschliessen. Die erste

Flüssigkeitsschicht kann die Oberfläche der Flüssigkeit enthalten. Die unterste Flüssigkeitsschicht kann einen Gehalt an Zusatzstoff aufweisen, der grösser ist als der Gehalt an Zusatzstoff in einer ersten Flüssigkeitsschicht, wobei die erste Flüssigkeitsschicht oberhalb der untersten Flüssigkeitsschicht angeordnet ist. Die unterste

Flüssigkeitsschicht kann einen Gehalt an Zusatzstoff, insbesondere einen Salzgehalt und/oder Feststoffgehalt von mindestens 24% aufweisen.

Die erste Flüssigkeitsschicht kann einen Gehalt an

Zusatzstoff, insbesondere Salzgehalt und/oder

Feststoffgehalt aufweisen, der kleiner als Gehalt an

Zusatzstoff, insbesondere der Salzgehalt und/oder

Feststoffgehalt der untersten Flüssigkeitsschicht ist. Insbesondere kann die erste Flüssigkeitsschicht einen Gehalt an Zusatzstoff von maximal 4% aufweisen. An die unterste Flüssigkeitsschicht kann eine zweite Flüssigkeitsschicht anschliessen. Die zweite

Flüssigkeitsschicht kann zwischen der ersten

Flüssigkeitsschicht und der untersten Flüssigkeitsschicht angeordnet sein. Insbesondere kann die zweite

Flüssigkeitsschicht einen kleineren Gehalt an Zusatzstoff als die unterste Flüssigkeitsschicht aufweisen und einen grösseren Gehalt an Zusatzstoff als die erste

Flüssigkeitsschicht aufweisen. Nach einem

Ausführungsbeispiel kann die zweite Flüssigkeitsschicht einen Gehalt an Zusatzstoff von bis zu 12% aufweisen. Sämtliche Angaben sind hierbei als Volums% zu verstehen.

Eine dritte Flüssigkeitsschicht kann vorgesehen sein, wobei die dritte Flüssigkeitsschicht zwischen der zweiten Flüssigkeitsschicht und er untersten Flüssigkeitsschicht angeordnet ist. Insbesondere kann die dritte

Flüssigkeitsschicht einen kleineren Gehalt an Zusatzstoff als die unterste Flüssigkeitsschicht aufweisen und einen grösseren Gehalt an Zusatzstoff als die zweite

Flüssigkeitsschicht aufweisen. Insbesondere kann die dritte Flüssigkeitsschicht Gehalt an Zusatzstoff von 15% bis einschliesslich 30% aufweisen.

Eine vierte Flüssigkeitsschicht kann vorgesehen sein, wobei die vierte Flüssigkeitsschicht zwischen der dritten Flüssigkeitsschicht und er untersten Flüssigkeitsschicht angeordnet ist. Insbesondere kann die vierte Flüssigkeitsschicht einen kleineren Gehalt an Zusatzstoff als die unterste Flüssigkeitsschicht aufweisen und einen grösseren Gehalt an Zusatzstoff als die zweite

Flüssigkeitsschicht aufweisen.

Die Anzahl der Flüssigkeitsschichten im Becken kann variieren. Die Höhe jeder Flüssigkeitsschicht kann

variiert werden. Die Höhe jeder Flüssigkeitsschicht kann bis zu 1 m betragen.

Nach einem Ausführungsbeispiel kann die Höhe der untersten Flüssigkeitsschicht im Bereich von 0.6 bis 1.0 m liegen, die Höhe der ersten Flüssigkeitsschicht, welche die

Flüssigkeitsoberfläche ausbildet, kann im Bereich 0.6 bis 1.0 m liegen. Die Höhe der zweiten Flüssigkeitsschicht, welche gegebenenfalls zwischen der ersten

Flüssigkeitsschicht und der untersten Flüssigkeitsschicht angeordnet ist, kann im Bereich 0.6 bis 1.0 m liegen.

Gegebenenfalls kann eine dritte Flüssigkeitsschicht zwischen der zweiten Flüssigkeitsschicht und der untersten Flüssigkeitsschicht angeordnet sein. Die Höhe der dritten Flüssigkeitsschicht kann im Bereich 0.095 bis 0.15 m liegen.

Nach einem Ausführungsbeispiel ist eine unterste

Flüssigkeitsschicht vorgesehen, deren Höhe im Bereich von 0.6 bis 1.0 m liegt, deren Gehalt an Zusatzstoff,

insbesondere deren Salzgehalt und/oder deren Feststoffgehalt mindestens 24% beträgt, sowie eine erste Flüssigkeitsschicht, deren Höhe im Bereich 0.6 bis 1.0 m liegt, deren Gehalt an Zusatzstoff maximal 4% beträgt, sowie eine zweite Flüssigkeitsschicht, deren Höhe im

Bereich 0.6 bis 1.0 m liegt, deren Gehalt an Zusatzstoff maximal 12% beträgt, sowie eine dritte

Flüssigkeitsschicht, deren Höhe im Bereich 0.095 bis 0.15 m liegt, deren Gehalt an Zusatzstoff von 15% bis

einschliesslich 30% beträgt.

Nach einem Ausführungsbeispiel kann die Behälteranordnung mit einer Flüssigkeitsquelle verbunden sein. Insbesondere kann die Flüssigkeitsquelle eine Flüssigkeit enthalten, deren Zusammensetzung oder Temperatur sich von der

Zusammensetzung oder Temperatur der Flüssigkeitsschicht unterscheidet, mit der sie in fluidleitender Verbindung steht .

Insbesondere kann das fluidleitende Verbindungselement die Leitungen umfassen, welche vom Becken in den Behälter führen beziehungsweise vom Behälter in das Becken führen. Jede der Leitungen steht gemäss diesem Ausführungsbeispiel mit je einer Flüssigkeitsschicht in fluidleitender

Verbindung. Hierdurch können die Eigenschaften jeder der Flüssigkeitsschichten jederzeit genau eingestellt werden. Beispielsweise kann die Dichte oder die Temperatur jeder der Flüssigkeitsschichten genau eingestellt werden. Der Behälter kann einen Wärmetauscher enthalten. Der Behälter kann Mittel zur Änderung der chemischen Zusammensetzung der betreffenden Flüssigkeitsschicht enthalten.

Mittels der Leitungen kann somit zu jedem TagesZeitpunkt die optimale Temperatur oder Zusammensetzung jeder der Flüssigkeitsschichten überraschend präzise geregelt werden. Insbesondere ist jede der Flüssigkeitsschichten mit je einer Leitung verbunden. Das Verfahren kann in besonders vorteilhafter Weise betrieben werden, wenn die Flüssigkeit mindestens vier Flüssigkeitsschichten enthält.

Das Wärmeträgerfluid kann bei Bedarf zur Beheizung

verwendet werden. Beispielsweise kann das Wärmeträgerfluid in eine Anlage, beispielsweise eine

Wärmerückgewinnungsanlage oder eine

Meerwasserentsalzungsanlage eingespeist werden.

Insbesondere kann die Anlage eine Anlage aus der Gruppe einer mehrstufigen Flashverdampferanlage (MSF) , einer mehrstufigen Destillationsanlage (MED) , einer thermischen Dampfkompression (TVC) oder einer mechanischen

Dampfkompression (MVC) umfassen.

Ein System zur Nutzung von Wärmeenergie aus

Sonnenstrahlung gemäss der Erfindung umfasst ein Becken, welches mit einer Flüssigkeit befüllt ist. Die Flüssigkeit weist eine Oberfläche zur Aufnahme von Wärme von

Sonnenstrahlung auf. Die Flüssigkeit umfasst eine Mehrzahl von Flüssigkeitsschichten, wobei sich die Dichte jeder Flüssigkeitsschicht von der Dichte jeder benachbarten Flüssigkeitsschicht unterscheidet .

Die Wärme kann in zumindest einer der

Flüssigkeitsschichten speicherbar sein, wobei sich die Temperatur zumindest einer der Flüssigkeitsschichten durch die Aufnahme der Wärme erhöht. In der Flüssigkeit ist ein Wärmetauscher angeordnet, sodass die Wärme zumindest einer der Flüssigkeitsschichten durch den Wärmetauscher auf ein Wärmeträgerfluid übertragbar ist. Jede der

Flüssigkeitsschichten steht über ein fluidleitendes

Verbindungselement in fluidleitender Verbindung mit einer Behälteranordnung. Die Behälteranordnung enthält

Flüssigkeit, die der Flüssigkeit im Becken zugeführt werden oder kann Flüssigkeit aus dem Becken aufnehmen.

Das Wärmeträgerfluid wird durch den Wärmetauscher

geleitet, wobei es gemäss einem Ausführungsbeispiel nicht in Kontakt mit der den Wärmetauscher umgebenden

Flüssigkeitsschicht kommt. Zwischen der

Flüssigkeitsschicht und dem Wärmeträgerfluid befindet sich daher gemäss diesem Ausführungsbeispiel eine Trennwand. Diese Trennwand ist vorteilhaferweise aus einem Werkstoff mit hoher Wärmeleitfähigkeit ausgebildet. Der Werkstoff kann insbesondere ein Element der Gruppe bestehend aus Titan oder einer Titanlegierung enthalten. Der Werkstoff kann einen Verbundwerkstoff, insbesondere einen Fasern enthaltenden Verbundwerkstoff umfassen. Insbesondere kann der Verbundwerkstoff ein Element aus der Gruppe der glasfaserverstärkten oder kohlenstofffaserverstärkten Verbundwerkstoffe enthalten. Beispielsweise wird das Wärmeträgerfluid in Rohren geführt, welche die Trennwand ausbilden.

Nach einem Ausführungsbeispiel kann die Behälteranordnung mindestens einen Behälter umfassen. Das fluidleitende Verbindungselement kann mindestens eine Leitung umfassen, sodass jede der Flüssigkeitsschichten mit einem der

Behälter über die Leitung in Verbindung ist oder in

Verbindung steht.

Zumindest einer der Behälter kann mit einer

Flüssigkeitsquelle verbindbar sein.

Das fluidleitende Verbindungselement kann somit eine

Leitung umfassen, durch welche Flüssigkeit in den Behälter leitbar ist und eine Leitung umfassen, durch welche

Flüssigkeit aus dem Behälter in das Becken einleitbar ist. Insbesondere kann das fluidleitende Verbindungselement aus den Leitungen bestehen. Insbesondere können die Leitungen je eine Zufuhrleitung vom Behälter zum Becken und je eine Ablaufleitung vom Becken zum Behälter umfassen. Jede der Flüssigkeitsschichten kann mit je einer Leitung verbunden sein. Zumindest ein Teil der Flüssigkeitsschichten kann

Zusatzstoff enthalten. Der Gehalt an Zusatzstoff der untersten Flüssigkeitsschicht kann grösser sein als der Gehalt an Zusatzstoff zumindest einer darüber liegenden Flüssigkeitsschicht.

Nach einem Ausführungsbeispiel kann das System zur

Beheizung, zur Entsalzung, zur Kühlung, zur Trocknung oder zur Energieerzeugung, insbesondere zur Erzeugung von Strom oder Wärmeenergie verwendet werden. Insbesondere ist das Wärmeträgerfluid zum Betrieb einer

Wärmerückgewinnungsanlage einsetzbar .

Das Wärmeträgerfluid kann eine eine salzhaltige

Flüssigkeit umfassen, insbesondere Salzwasser. Die

salzhaltige Flüssigkeit, die im Wärmetauscher erwärmt worden ist, kann durch einen Verdampfer geleitet werden, um zumindest ein Teil der salzhaltigen Flüssigkeit zu verdampfen. Das Kondensat kann zur Gewinnung des Salzes einer Weiterverarbeitung zugeführt werden. Die verdampfte Flüssigkeit kann in einem Kondensator wieder kondensiert werden. Wenn es sich bei der Flüssigkeit um Wasser

handelt, ist als Produkt entsalztes Wasser erhältlich, das als Prozesswasser oder Trink- oder Brauchwasser verwendet werden kann. Gegebenenfalls können dem Wasser

Zusatzstoffe, beispielsweise Spurenmineralien in einer Remineralisierungsanlage, zugesetzt werden, sodass das Wasser als Trinkwasser zum Einsatz kommen kann. Ohne Zusatzstoffe kann das Wasser als destilliertes Wasser auf den Markt kommen.

Das Kühlmittel, welches zum Betrieb des Kondensators verwendet wird, kann das Wärmeträgerfluid sein, welches beim Durchlauf durch den Kondensator vorgewärmt wird und anschliessend im Wärmetauscher weiter aufgeheizt wird.

Das Verfahren sowie das zugehörige System ermöglichen eine Speicherung von thermischer Energie, die aus

Sonneneinstrahlung über längere Zeiträume gewonnen werden kann. Unter einem längeren Zeitraum wird eine Stunde bis ungefähr 10 Stunden verstanden. Die Speicherung erfolgt durch eine Flüssigkeit, die durch die Sonneneinstrahlung erwärmt wird. Somit ist die Speicherung als Langzeit- Energiespeicher konzipiert. Die gespeicherte thermische Energie kann durch Verwendung des Wärmeträgerfluids in einer Wärmerückgewinnungsanlage genutzt werden.

Für die Speicherung der thermischen Energie ist nur ein Becken beliebiger Abmessungen erforderlich, wobei das Becken mit einer Flüssigkeit gefüllt ist, die mehrere

Flüssigkeitsschichten enthält. Dabei können insbesondere drei bis vier Flüssigkeitsschichten übereinander liegen, wobei jede Schicht eine höhere Dichte als eine darüber befindliche Schicht aufweist. Die Investitionskosten für die Herstellung eines derartigen Systems sind daher gering, Betriebskosten fallen nicht an. Erst wenn die gespeicherte Energie dem System entnommen werden soll, werden weitere Bauelemente benötigt. Im einfachsten Fall kann ein ärmeträgerfluid in einem in der Flüssigkeit angeordneten Wärmetauscher erwärmt werden. Das

Wärmeträgerfluid steht für eine beliebige

Weiterverarbeitung zur Verfügung. Das System kann daher in einer Vielzahl von Anwendungen zum Einsatz kommen, beispielsweise zur Beheizung, Entsalzung, Kühlung,

Trocknung oder zur Energieerzeugung. Anhand eines illustrierten Ausführungsbeispiels wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Schema des erfindungsgemässen Systems, Fig. 2 ein Schema eines ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemässen Systems mit Wärmerückgewinnung,

Fig. 3 ein Schema eines zweiten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemässen Systems mit Wärmerückgewinnung,

Fig. 4 ein Schema eines dritten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemässen Systems mit Wärmerückgewinnung.

Das in Fig. 1 gezeigte System zur Nutzung von Wärmeenergie aus Sonnenstrahlung umfasst ein Becken 1. Das Becken 1 ist mit einer Flüssigkeit 2 befüllt, wobei die Flüssigkeit 2 eine Oberfläche zur Aufnahme von Wärme von Sonnenstrahlung aufweist, wobei die Flüssigkeit eine

Mehrzahl von Flüssigkeitsschichten 21, 22, 23, 24 umfasst. Die Dichte jeder Flüssigkeitsschicht unterscheidet sich von der Dichte jeder benachbarten Flüssigkeitsschicht, wobei Wärme in zumindest einer der Flüssigkeitsschichten speicherbar ist, wobei sich die Temperatur zumindest einer der Flüssigkeitsschichten durch die Aufnahme der Wärme erhöht, wobei in der Flüssigkeit ein Wärmetauscher 5 angeordnet ist, sodass die Wärme zumindest einer der

Flüssigkeitsschichten durch den Wärmetauscher 5 auf ein Wärmeträgerfluid 51 übertragbar ist.

Nahe der Oberseite des Beckens 1 mündet ein fluidleitendes Verbindungselement 3 in das Becken 1, durch welches eine Flüssigkeit, beispielsweise salzhaltiges Wasser,

insbesondere Meerwasser, in das Becken 1 fHessen kann. Der Wärmetauscher 5 ist gemäss dem vorliegenden

Ausführungsbeispiel im Becken 1 auf oder nahe dessen Boden in der untersten Flüssigkeitsschicht 24 oder den untersten Flüssigkeitsschichten 23, 24 angeordnet. Diesem

Wärmetauscher 5 kann das Wärmeträgerfluid 51 über eine Leitung 6 zugeführt werden.

Zumindest eine der Flüssigkeitsschichten 21, 22, 23, 24 steht in fluidleitender Verbindung mit einer

Behälteranordnung 60. Diese Behälteranordnung 60 enthält je einen Behälter 61, 62, 63, 64, wobei der Behälter 61 über die Leitung 31 mit der ersten Flüssigkeitsschicht 21 verbunden ist, wobei der Behälter 62 über die Leitung 32 mit der zweiten Flüssigkeitsschicht 22 verbunden ist, wobei der Behälter 63 über die Leitung 33 mit der dritten Flüssigkeitsschicht 23 verbunden ist, wobei der Behälter 64 über die Leitung 34 mit der vierten Flüssigkeitsschicht 24 verbunden ist. Jeder der Behälter 31, 32, 33, 34 enthält Flüssigkeit, die der entsprechenden

Flüssigkeitsschicht 21, 22, 23, 24 zugeführt werden kann oder Flüssigkeit von der entsprechenden

Flüssigkeitsschicht aufnehmen kann.

Zumindest einer der Behälter 61, 62, 63, 64 kann mit einer Flüssigkeitsquelle verbunden sein oder verbunden werden, was zeichnerisch nicht dargestellt ist. Das fluidleitende Verbindungselement 3 zwischen

Behälteranordnung 60 und Becken 1 umfasst in diesem

Ausführungsbeispiel die Leitungen 31, 32, 33, 34, durch welche Flüssigkeit in den entsprechenden Behälter 61, 62, 63, 64 leitbar ist und eine Leitung durch welche

Flüssigkeit aus dem Behälter in das Becken einleitbar ist. Die Anzahl der Leitungen entspricht insbesondere der

Anzahl Flüssigkeitsschichten. Wenn ein System aus zwei Flüssigkeitsschichten besteht, sind nur die Leitungen 31, 34 erforderlich sowie die Behälter 61, 64. Wenn ein System aus drei Flüssigkeitsschichten besteht, sind die Leitungen 31, 32, 34 erforderlich sowie die Behälter 61, 62, 64. Fig. 2 zeigt ein Schema des erfindungsgemässen Systems, welches für eine Wärmerückgewinnungsanlage zum Einsatz kommt. Gemäss dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist insbesondere das Wärmeträgerfluid 51 zum Betrieb einer Wärmerückgewinnungsanlage einsetzbar.

Das Wärmeträgerfluid 51 kann für die Anwendung in einer Entsalzungsanlage Salzwasser enthalten, welches dem

Wärmetauscher 5 über eine Leitung 6 zugeführt wird. Das Wärmeträgerfluid kann im Wärmetauscher 5 erwärmt werden. Das Wärmeträgerfluid 51 wird von einem Reservoir 4 in die Leitung 6 eingespeist.

Nach einem Ausführungsbeispiel kann für diesen Zweck eine Pumpe 7 im Reservoir 4 angeordnet sein, die an ein Ende der Leitung 6 angeschlossen ist, wenngleich natürlich auch andere Mittel zum Pumpen des Wärmeträgerfluids 51 vom Reservoir 4 zum Wärmetauscher 5 zum Einsatz kommen können.

An einen Auslass des Wärmetauschers 5 ist eine Leitung 8 angeschlossen, durch die das Wärmeträgerfluid 51, das durch den Wärmetauscher 5 geleitet wird, einem Verdampfer 9 zugeführt werden kann. Vorzugsweise wird ein so

genannter Niedrigtemperaturverdampfer genutzt, durch den an den Verdampfer geleitetes Wärmeträgerfluid ab einer Temperatur von 30° Celsius verdampft werden kann. In einem Ausführungsbeispiel ist ein zweiter Wärmetauscher 10 in der Leitung 8 angeordnet, durch den das vom

Wärmetauscher 5 einfliessende Wärmeträgerfluid 51

zusätzlich erwärmt werden kann. Der zweite Wärmetauscher 10 kann ein Element aus der Gruppe der Durchflusserhitzer oder Absorber enthalten. Das Wärmeträgerfluid 51 wird in den Verdampfer 9 eingespeist. Alternativ oder in Ergänzung kann dem Verdampfer 9 ein Gas 29, insbesondere ein

Heissgas, beispielsweise Heissluft oder Heissdampf zugeführt werden, um das Wärmeträgerfluid zu verdampfen oder zu bewegen. Der dampfförmige Anteil 52 des

Wärmeträgerfluids 51 wird vom Kopf des Verdampfers 9 in die Leitung 11 eingespeist und gelangt über die Leitung 11 in den Kondensator 12. Der flüssige Anteil 53 des

Wärmeträgerfluids sammelt sich im Sumpf des Verdampfers 9 und wird über eine Abflussleitung 17 aus dem Verdampfer abgezogen.

Dieser flüssige Anteil des Wärmeträgerfluids kann eine erhöhte Konzentration an Substanzen enthalten, die bei den im Verdampfer herrschenden Temperaturen und Drücken nicht verdampft werden können. Wenn das Wärmeträgerfluid eine salzhaltige Flüssigkeit ist, enthält der flüssige Anteil des Wärmeträgerfluids eine ein Bezug auf den Einsatzstrom erhöhte Konzentration an Salzen. Dieser flüssige Anteil des Wärmeträgerfluids kann weiteren Verarbeitungsschritten zugeführt werden, die beispielsweise eine Salzgewinnung umfassen können.

Ein Ventilator 13 kann zur Förderung des Gases 29 in den Verdampfer angeordnet sein. Das Gas 29 kann insbesondere in einem Kreislauf geführt werden. Das Gas kann im

Kondensator 12 abgekühlt werden und kann über ein nicht dargestelltes Heizelement vor dem Eintritt in den

Verdampfer 9 vorgewärmt werden.

Zum Kühlen des dem Kondensator 12 zugeführten

dampfförmigen Anteils 52 des Wärmeträgerfluids sowie dem im Kreislauf geführten Gas 29 kann eine Kühleinheit 14 mit dem Kondensator 12 verbunden sein. Die Kühleinheit 14 kann insbesondere im Kondensator 12 angeordnet sein. Die

Kühleinheit 14 kann mit Wärmeträgerfluid 51 betrieben werden. Das Wärmeträgerfluid 51 kann vor Eintritt in den Wärmetauscher 5 in der Kühleinheit 14 vorgewärmt werden. Im Bodenbereich des Kondensators 12 ist eine Leitung 16 vorgesehen, durch die der im Kondensator 12 kondensierte dampfförmige Anteil des Wärmeträgerfluids 51 als Kondensat 54 abfHessen kann. Die Leitung 16 kann in einen

Aufnahmebehälter 55 zur Aufnahme und gegebenenfalls

Weiterbehandlung des Kondensats 54 geführt werden.

Gegebenenfalls kann zwischen dem Kondensator 12 und dem Aufnahmebehälter 55 eine Pumpe vorgesehen sein. Wenn das ärmeträgerfluid 51 eine salzhaltige Flüssigkeit umfasst, wurde dieser salzhaltigen Flüssigkeit im

Verdampfer 9 das Salz entzogen, sodass das Kondensat 54 vom Salz gereinigt ist. Wenn es sich beim Wärmeträgerfluid um salzhaltiges Wasser handelt, handelt es sich beim

Kondensat um destilliertes Wasser. Diesem destillierten Wasser können zur weiteren Verwendung Zusatzstoffe

zugesetzt werden. Hierzu kann beispielsweise ein

Remineralisierungsbehälter 56 vorgesehen sein.

Das Becken 1 wird vorzugsweise in den Boden gegraben, wenngleich es auch vorstellbar ist, dass solch ein Becken auf der Oberfläche gebaut wird. Das Becken 1 hat

vorzugsweise eine Tiefe von mindestens 1,5 m. Das Becken 1 kann eine Tiefe von maximal 3 m aufweisen. Insbesondere kann die Gesamthöhe des Beckens im Bereich von 2.5 m bis 3.5 m liegen, besonders bevorzugt ungefähr 3 m betragen. Die aufwärts gerichteten Wände des Beckens 1 können einen Neigungswinkel von ungefähr 45° aufweisen. Das Becken kann eine Oberfläche von mindestens 8000 m ² aufweisen. Der Boden und/oder die Wände des Beckens können mit einer Folie bedeckt sein, insbesondere einer schwarzen Folie. Die Folie ist vorzugsweise flüssigkeitsundurchlässig.

Wenn das System in Betrieb genommen werden soll, wird das Becken 1 zuerst mit Flüssigkeit 2 gefüllt. Der Wärmetauscher 5 wird dabei vollständig von der Flüssigkeit bedeckt. Die Oberfläche der Flüssigkeit liegt oberhalb des fluidleitenden Verbindungselements 3. Das fluidleitende Verbindungselement kann zumindest eine der Leitungen 31, 32, 33, 34 enthalten. Die Zusammensetzung der Flüssigkeit kann durch Zufuhr oder Entnahme von Flüssigkeit aus jeder Flüssigkeitsschicht durch die Leitungen 31, 32, 33, 34 verändert werden. Jeder der Behälter 61, 62, 63, 64 kann eine Flüssigkeit unterschiedlicher Zusammensetzung

enthalten. In jedem der Behälter können der darin

befindlichen Flüssigkeit auch Zusatzstoffe beigegeben werden, sodass die Zusammensetzung jeder

Flüssigkeitsschicht 21, 22, 23, 24 einstellbar ist. Wenn das mit der Flüssigkeit 2 befüllte Becken 1 der

Bestrahlung durch die Sonne ausgesetzt wird, bewirkt der der Wärmeeintrag einen Anstieg der Temperatur zumindest in der untersten Flüssigkeitsschicht 24, welche die höchste Dichte, beispielsweise durch den höchsten Gehalt an

Zusatzstoffen, insbesondere den höchsten Salzgehalt hat. Die Temperatur dieser Flüssigkeitsschicht wird

beibehalten, solange kein Wärmetausch erfolgt.

Es hat sich gezeigt, dass die Temperatur in der

bodennächsten Schicht, gemäss der Fig. 1 oder 2 der vierten Flüssigkeitsschicht 24, ungefähr um ca. 1°C pro Tag ansteigen kann und dass eine Temperatur von bis zu 80°C in der bodennächsten Flüssigkeitsschicht 24 erreicht werden kann.

Wenn ein Wärmeträgerfluid 51 durch den Wärmetauscher 5 geführt wird, findet ein Wärmeaustausch zwischen der untersten oder bodennächsten Flüssigkeitsschicht 24, in welcher sich der Wärmetauscher 5 befindet, und dem

Wärmeträgerfluid 51 statt. Diese Beschreibung wurde für die in den Zeichnungen dargestellten vier Flüssigkeitsschichten erstellt. Dem Fachmann ist aber unmittelbar ersichtlich, dass diese Beschreibung für ein System mit zwei, drei, fünf oder mehr Flüssigkeitsschichten in entsprechender Weise gilt.

In der Praxis ist es ersichtlich geworden, dass sehr stabile Grenzflächen zwischen den verschiedenen

Flüssigkeitsschichten durch die unterschiedlichen Dichten der jeweiligen Flüssigkeitsschichten gebildet werden.

Wenn die Flüssigkeitsschichten eine salzhaltige

Flüssigkeit enthalten, weist jede der

Flüssigkeitsschichten eine unterschiedliche

Salzkonzentration auf. Zwischen benachbarten

Flüssigkeitsschichten bilden sich stabile Grenzflächen aus. Diese Grenzflächen bilden sich automatisch wieder, selbst wenn sie durch äussere Einflüsse gestört werden. Die erste Flüssigkeitsschicht 21, die gegebenenfalls vorhandene zweite Flüssigkeitsschicht 22 sowie die dritte Flüssigkeitsschicht 23 können Isolationsschichten

ausbilden. Die erste Flüssigkeitsschicht 21 kann als optische Sperrschicht ausgebildet sein, durch welche zwar die Sonnenstrahlung in Richtung der unteren

Flüssigkeitsschichten geleitet wird, an deren Unterseite zumindest ein Teil der Rückstrahlung reflektiert wird, sodass die Strahlung wiederum in die unterste

Flüssigkeitsschicht 24 eingeleitet wird. Zusätzlich kann ein Zusatzstoff, der zumindest in der untersten

Flüssigkeitsschicht 24 enthalten ist, zu einer Absorption der Strahlung beitragen, sodass der Wärmeeintrag erhöht werden kann.

Der Energiebedarf für den Betrieb der Pumpen und den zweiten Wärmetauscher 10 oder die Erzeugung des Heissgases 29 wird vorzugsweise aus erneuerbaren Ressourcen, wie Wind, Sonne, Wasser gewonnen. Beispielsweise kann ein Windrad, Solarkollektoren oder dergleichen zum Einsatz kommen. Zur Notstromversorgung oder Pufferung kann eine Energiespeicheranlage vorgesehen sein.

Die Oberfläche der Flüssigkeit 2 kann einen Wellenbrecher aufweisen, beispielsweise mit einer Folie bedeckt sein, um die Bildung von ungewünschten Wellen an der Oberfläche des Beckens 1 zu verhindern. eiterhin können Sensoren zum Messen der Temperatur in den verschiedenen Flüssigkeitsschichten des Beckens und/oder Messeinrichtungen zum Messen des Salzgehaltes in den verschiedenen Flüssigkeitsschichten vorgesehen sein.

Weiterhin können auch Messeinrichtungen zum Messen der Lufttemperatur und, falls ein Windrad benutzt wird, zum Messen der Windgeschwindigkeit, vorgesehen sein. Die verschiedenen Sensoren und Messinstrumente können mit einer zentralen Kontrolleinheit zur Kontrolle des

Betriebes des Systems, z.B. zum Aktivieren der Pumpen, zur Regelung des Betriebs des Windrades, z.B. Einstellen der Flügel des Windrades und Aktivieren und/oder Deaktivieren des Windrades, verbunden sein.

Nach einem in Fig. 3 dargestellten zweiten

Ausführungsbeispiel eines Systems gemäss der Erfindung wird das Wärmeträgerfluid, welches das Becken 1 über die Leitung 8 verlässt, einer mehrstufigen

Flashverdampferanlage 25 (MSF) zugeführt. Die

Fliessrichtung des Wärmeträgerfluids verläuft entgegen der Fliessrichtung in Fig. 2. Eine mehrstufige

Flashverdampferanlage 25 ist eine Anlage, in welcher eine mehrstufige Flash-Verdampfung eines Zulaufs von

salzhaltigem Wasser, beispielsweise eines

Meerwasserzulaufs 26 erfolgt. Eine derartige mehrstufige Flashverdampferanlage 25 umfasst einen Gegenstromwärmetauscher 40, der eine Mehrzahl von

Wärmetauscherkammern 45, 46, 47, 48 umfassen kann, die in Serie angeordnet sind, sowie einen Erhitzer 27. Jede der Wärmetauscherkammern enthält einen Wärmetauscher 35, 36, 37, 38. Die Anzahl der Wärmetauscherkammern beträgt in diesem Ausführungsbeispiel vier, es ist aber möglich, eine geringere oder auch eine grössere Anzahl von

Wärmetauscherkammern zu verwenden. Der MeerwasserZulauf 26 wird als Wärmeträgerfluid durch die Wärmetauscher 35, 36, 37, 38 geführt und wird als vorgewärmter Meerwasserstrom 30 in einem Erhitzer 27 aufgeheizt und in die

Wärmetauscherkammer 45 als erhitzter Meerwasserstrom 39 zurückgeführt. In der Wärmetauscherkammer 45 verdampft der erhitzte Meerwasserstrom 39 und erwärmt den im

Wärmetauscher 35 fliessenden Meerwasserzulauf 26, der den Wärmetauscher 35 und den Gegenstromwärmetauscher 40 als vorgewärmter Meerwasserstrom 30 verläset. Der erhitzte Meerwasserstrom 39 verdampft in der ersten Stufe des Gegenstromwärmetauschers 40 teilweise.

Für den Betrieb des Erhitzers 27 kann das Wärmeträgerfluid 28 zum Einsatz kommen, welches das Becken 1 verlässt. Die Leitung 8 liefert somit das Wärmeträgerfluid 28 für den Erhitzer 27.

In jeder der Stufen des Gegenstromwärmetauschers 40 verdampft ein Teil des erhitzten Meerwasserstroms 39. Der sich bildende Dampf steigt in der Wärmetauscherkammer 45 auf, kondensiert an den Wänden des Wärmetauschers 35 und kann in einem Sammler 42 gesammelt werden. Das Kondensat kann als Süsswasserstrom 41 der Wärmetauscherkammer 45 entnommen werden. Der nicht verdampfende Anteil des erhitzten Meerwasserstroms 39 kann durch eine Wandöffnung 43 der Kaitimertrennwand 42 der Wärmetauscherkammer 45 in die Wärmetauscherkammer 46 gelangen. Die

Wärmetauscherkammer bildet die zweite Stufe des

Gegenstromwärmetauschers 40 aus.

Der erhitzte Meerwasserstrom 39 fliesst von der zweiten Stufe des Gegenstromwärmetauschers in die dritte Stufe, das heisst, in die Wärmetauscherkammer 47, und von der dritten Stufe in die vierte Stufe, d.h. in die

Wärmetauscherkammer 48, wobei der in jeder Stufe

aufsteigende Dampf mit dem sich zunehmend abkühlenden Meerwasserzulauf 26 in Kontakt kommt, weil der

MeerwasserZulauf 26 im Gegenstromwärmetauscher 40 im Gegenstrom zum erhitzten Meerwasserstrom 39 geführt wird.

Fig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel für ein System, welches eine mehrstufige Destillationsanlage 18 (MED) zur Meerwasserentsalzung umfasst. Das Wärmeträgerfluid 28, welches durch einen Wärmetauscher 5 gemäss einem der vorherigen Ausführungsbeispiele strömt, kann der

mehrstufigen Destillationsanlage 18 über die Leitung 8 zugeführt werden. In der Leitung 8 kann zusätzlich ein Erhitzer angeordnet werden, wenn die Temperatur des

Wärmeträgerfluids 28 für den Betrieb der mehrstufigen Destillationsanlage 18 nicht ausreichend hoch ist, was zeichnerisch nicht dargestellt ist. Die mehrstufige

Destillationsanlage 18 weist gemäss dem vorliegenden

Ausführungsbeispiel drei Stufen 65, 75, 85 auf, es können aber in gleicher Weise nur zwei Stufen oder mehr als drei Stufen vorgesehen werden. Für die erste Stufe 65 wird ein Behälter 68 vorgesehen, in welchen das Wärmeträgerfluid 28 eingespeist wird. Das Wärmeträgerfluid 28 liegt in

dampfförmigen Zustand vor. Das Wärmeträgerfluid 28 kann durch ein oder mehrere Rohre 69 geführt werden, welche im Inneren des Behälters 68 angeordnet sind. In den Behälter 68 wird auch eine salzhaltige Flüssigkeit, beispielsweise Meerwasser 70 eingespeist. Das Wärmeträgerfluid 28 wird nach erfolgter Wärmeübertragung an das Meerwasser 70 wieder aus dem Behälter 68 entfernt. Das Meerwasser 70 verdampft im Behälter 68 teilweise, sodass ein

dampfförmiger Anteil des Meerwassers den Behälter über eine Dampfleitung 66 verlässt. Ein flüssiger Anteil des Meerwassers sammelt sich im Sumpf des Behälters 68 als Kondensat und kann über eine Kondensatleitung 67 aus dem Behälter 68 ausgetragen werden. Eine Sprühvorrichtung 71 kann im Behälter 68 angeordnet sein, um das Mehrwasser 70 im gesamten Behälterraum zu verteilen, sodass der

Wärmeübergang vom in dem oder den Rohren 69 zirkulierenden Wärmeträgerfluid 28 auf die Meerwassertröpfchen oder den Meerwassernebel oder Meerwasserfilm verbessert werden kann. Das Rohr 69 kann mindestens ein Element aus der Gruppe der Wärmeaustauschelemente enthalten, wie

beispielsweise Rippen, Platten, Bleche, Leitelemente, Umlenkelemente, Stege.

Das Kondensat kann in der Kondensatleitung 67 mittels einer Pumpe 72 in den Behälter 78 gepumpt werden, welcher die zweite Stufe 75 der mehrstufigen Destillationsanlage 18 enthält. Der Dampf wird durch die Dampfleitung 66 in den Behälter 78 eingespeist. Der Dampf wird durch ein Rohr 79 oder eine Rohranordnung durch den Behälter 78 geführt. Der Dampf kann im Rohr 79 teilweise kondensieren. Der kondensierte Dampf im Rohr 79 ist ein

Süsswasserproduktstrom.

Die Kondensatleitung 67 kann zu einer im Behälter 78 angeordneten Sprühvorrichtung 81 führen, welche die

Funktion hat, den im Rohr 79 zirkulierenden Dampf

abzukühlen, sodass der zweiten Stufe 75 der

Süsswasserproduktstrom entnommen werden kann.

Ein Teil des durch die Sprühvorrichtung 81 erzeugten

Sprühnebels verbleibt im dampfförmigen Zustand und verlässt den Behälter 78 über die Dampfleitung 76.

Die Dampfleitung 76 führt zu einem Behälter 88 einer dritten Stufe 85. Die dritte Stufe 85 kann im Wesentlichen gleich aufgebaut sein wie die zweite Stufe 75 und hat die Funktion, den Dampf im Rohr 89 im Behälter 78 weiter abzukühlen, sodass dieser vollständig kondensiert und als Süss asserstrom in die Süsswassersammelleitung 90

eingespeist werden kann. Die sich im Sumpf des Behälters 88 sammelnde salzhaltige Flüssigkeit kann über die

Kondensatleitung 87 aus dem Behälter 88 ausgetragen werden und wieder in den Wärmetauscher 5 eingespeist werden oder einer Weiterverarbeitung, beispielsweise zur

Salzgewinnung, zugeführt werden. Eine Pumpe 83 kann zur Förderung des Kondensats in der Kondensatleitung 87 vorgesehen sein.

Insbesondere wenn zusätzliche thermische Energie in Form von unter Druck stehendem Dampf vorhanden ist, kann das System auch eine thermische Dampfkompressionsanlage (TVC) enthalten. Die thermische Dampfkompressionsanlage kann mit der vorgängig beschriebenen mehrstufigen

Destillationsanlage 18 kombiniert sein. Die Verwendung einer thermischen Dampfkompressionsanlage ist insbesondere dann von Vorteil, wenn Dampf von mindestens 3 bar zur Verfügung steht. Eine mechanische Dampfkompressionsanlage (MVC) kann eingesetzt werden, wenn Dampf zur Verfügung steht, der mittels eines mechanischen Dampfkompressors hergestellt worden ist. Ein mechanischer Dampfkompressor kann beispielsweise mit einem fossilen Brennstoff, insbesondere Diesel betrieben werden.

Für den Fachmann ist offensichtlich, dass viele weitere Modifikationen zusätzlich zu den beschriebenen Ausführungsbeispielen möglich sind, ohne vom erfinderischen Konzept abzuweichen. Der Gegenstand der Erfindung wird somit durch die vorangehende Beschreibung nicht eingeschränkt und ist durch den Schutzbereich bestimmt, der durch die Ansprüche festgelegt ist. Für die Interpretation der Ansprüche oder der Beschreibung ist die breitest mögliche Lesart der Ansprüche massgeblich.

Insbesondere sollen die Begriffe „enthalten" oder

„beinhalten" derart interpretiert werden, dass sie sich auf Elemente, Komponenten oder Schritte in einer nichtausschliesslichen Bedeutung beziehen, wodurch angedeutet werden soll, dass die Elemente, Komponenten oder Schritte vorhanden sein können oder genutzt werden können, dass sie mit anderen Elementen, Komponenten oder Schritten

kombiniert werden können, die nicht explizit erwähnt sind. Wenn die Ansprüche sich auf ein Element oder eine

Komponente aus einer Gruppe beziehen, die aus A, B, C... N Elementen oder Komponenten bestehen kann, soll diese

Formulierung derart interpretiert werden, dass nur ein einziges Element dieser Gruppe erforderlich ist, und nicht eine Kombination von A und N, B und N oder irgendeiner anderen Kombination von zwei oder mehr Elementen oder Komponenten dieser Gruppe.