Beschreibung

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur solaren Erzeugung von Trinkwasser aus einer Wasser- Feststoff- Lösung.

Stand der Technik

Wasser ist eine Grundvoraussetzung für das Leben: ohne Regen keine Trinkwasserversorgung, keine Landwirtschaft, keine Gewäs ^¬ ser mit Fischen zum Verzehr, keine Flüsse zum Gütertransport, keine Industrie. Letztere benötigt für alle Produktionsvorgänge viel Wasser, was geklärt in den Kreislauf zurückgeführt wird. Wasser (H ₂ 0) ist eine chemische Verbindung aus den Elementen Sauerstoff (0) und Wasserstoff (H) . Wasser ist die einzige che ^¬ mische Verbindung auf der Erde, die in der Natur als Flüssig ^¬ keit, als Festkörper und als Gas vorkommt. Die Bezeichnung Was ^¬ ser wird dabei für den flüssigen Aggregatzustand verwendet. Im festen Zustand spricht man von Eis, im gasförmigen Zustand von Wasserdampf . Die solare Erzeugung von trinkbarem Wasser (Trinkwasser) aus einer Wasser- Feststoff-Lösung, insbesondere Meerwasser oder Brackwasser, ist wohlbekannt, beispielsweise aus der DE 36 12 188 AI. Als solare Erzeugung eines Produktes wird in diesem Text eine Produktion unter Einsatz von direkter solarer thermaler oder Strahlungsenergie bezeichnet. Dabei wird zumindest ein Teil der solaren Energie von einem Absorber absorbiert und in andere Energieformen gewandelt. Als Süßwasser bezeichnet man Wasser mit weniger als 1000 ppm gelösten salzartigen Feststoffen. Üblicherweise ist Süßwasser trinkbar. Der Anteil von Süßwasser am natürlichen Wasservorkommen der Erde beträgt je nach Schätzung nur 2,6 bis 3,5 Prozent. Auf der Erde stellt das Meerwasser der Ozeane das häufigste

Salzwasservorkommen und gleichzeitig auch die größte Wassermenge überhaupt dar. Der durchschnittliche Salzgehalt der Meere liegt bei 3,5 %. Das im Meerwasser gelöste Salz ist hauptsäch ^¬ lich Natriumchlorid. Speisesalz, Kochsalz oder Tafelsalz (um- gangssprachlich einfach „Salz") ist das in der Küche für die menschliche Ernährung verwendete Salz. Es besteht hauptsächlich aus Natriumchlorid.

Bei der Gewinnung von handelsüblichem Speisesalz aus Meer- wasser verbleiben sowohl im Steinsalz als auch im Meersalz 1 % bis 3 % andere Salze und bei unbehandeltem Meersalz noch eine Restfeuchte von bis zu 5 % Wasser. Im Handel ist vorwiegend ge ^¬ reinigtes, raffiniertes Salz. Zur Verbesserung von Eigenschaf ^¬ ten (Hygroskopie, Rieselfähigkeit) können noch geringe Mengen anderer Stoffe hinzugefügt werden.

Eine bekannte Technik zur Nutzung von Meerwasser oder anderem Wasser, in dem salzartige Feststoffe gelöst sind, zur Er- zeugung von trinkbarem Wasser beinhaltet die Destillation. Bei der Destillation wird zunächst ein Ausgangsgemisch zum Sieden gebracht . Der entstehende Dampf, der sich aus den verschiedenen flüchtigen Komponenten der zu trennenden Lösung zusammensetzt, wird in einem Kondensator durch Abkühlen wieder verflüssigt. Ein Kondensator in der Verfahrenstechnik dient der physikalischen Kondensation. Darunter versteht man das Übergehen eines Stoffes vom gasförmigen in den flüssigen Aggregatzustand . Kondensatoren dienen in Wärmekraftmaschinen und in Kälteanlagen zur Verflüssigung des Abdampfes oder des dampfförmigen Kältemittels.

Im Kontext der Erfindung liegt das Ausgangsgemisch für die Destillation als Wasser-Feststoff-Lösung, insbesondere als Meerwasser vor. Die nötige Energie zur Destillation wird im Kontext der Erfindung unmittelbar von der Sonne geliefert und wird von der Lösung mittels einer oder mehrerer Erwärmungseinrichtungen absorbiert. Erwärmungseinrichtungen beinhalten grundsätzlich Wärmetauscher sowie, bei direkter Nutzung von Solarenergie, Absorbereinrichtungen, kurz auch als Absorber bezeichnet .

Es sind bereits verschiedene Absorbertypen bekannt, von de- nen die wichtigsten nachfolgend kurz beschrieben werden.

Flächen- oder Plattenabsorber

Der Absorber hat die Form einer Platte (zum Beispiel im Flachkollektor) , um bei möglichst kleinem Volumen der Sonne eine möglichst große Oberfläche zuwenden zu können. Dabei wird das Trägermedium in gängigen Systemen durch Kupferrohre geführt, auf welche die Kollektorplatte zur optimalen Wärmeüber- tragung angelötet ist. Eine andere Bauform sind miteinander verlötete profilierte Kupferplatten, deren Profilzwischenraum vom Trägermedium direkt durchströmt wird. Röhrenabsorber oder Vakuumröhrenkollektor

Röhrenabsorber und Vakuumröhrenkollektoren erreichen gegenüber Flachkollektoren gleicher Größe wesentlich höhere Betriebstemperaturen und eignen sich dadurch auch zur Erzeugung industrieller Prozesswärme. Die Absorbertemperatur und somit auch die Flüssigkeitstemperatur kann je nach Konstruktion und Anwendung bis zu 350 °C erreichen.

Die oben beschriebenen sowie weitere Absorber werden im Stand der Technik insbesondere in Solarfarmkraftwerken verwendet .

Das Kollektorfeld eines Solarfarmkraftwerkes besteht aus vielen parallel geschalteten Parabolrinnen- oder Fresnel- Kollektoren, so genannten Linienkonzentratoren. Die Zusammenschaltung von Paraboloidanlagen zu einem großen Kollektorfeld ist möglich, gegenüber Linienkonzentratoren jedoch sehr aufwändig. Parabolrinnenanlagen werden bereits kommerziell betrieben. Im Kollektorfeld wird ein Wärmeträgermedium erhitzt, entweder Thermoöl oder überhitzter Wasserdampf. Bei Thermoölanlagen sind Temperaturen von bis zu 390 °C erreichbar, die in einem Wärmeüberträger zur Dampferzeugung genutzt werden. Die Direktdampferzeugung (DISS = Direct Solar Steam) kommt ohne solche Wärme ^¬ überträger aus, da der überhitzte Wasserdampf direkt in den Ab- sorberrohren erzeugt wird. Damit sind Temperaturen von über

500°C möglich. Wegen seiner hohen Verdampfungswärme kann Wasser in Form von Wasserdampf zum Antrieb von Dampfmaschinen und Dampfturbinen sowie zur Beheizung von chemischen Produktionsan- lagen benutzt werden. Der Wasserdampf wird anschließend wie in einem Dampfkraftwerk einer zentral angeordneten Dampfturbine zugeführt, die an einen Generator gekoppelt ist. Wasserstoff gilt als Energieträger der Zukunft. Wasserstoff als Energieträger verursacht keine schädlichen Emissionen, insbesondere kein Kohlendioxid, wenn er aus erneuerbaren Energien wie Wind, Sonne oder Biomasse gewonnen wird. Derzeit erfolgt die Wasserstoffherstellung fast ausschließlich aus fossilen Primärenergien, vorrangig Erdgas.

Aufgabe Aufgabe der Erfindung ist es, ein integriertes System von

Solarenergieabsorbern, thermodynamischer Maschinen und Energiewandlungsprozessen zu schaffen, um aus einer Wasser-Feststoff- Lösung, insbesondere Meerwasser, unter der Einwirkung von Solarenergie die Produkte Trinkwasser, Wasserstoffgas und Sauer- stoffgas sowie Feststoff im festen Aggregatzustand, insbesonde ^¬ re Meersalz, zu erzeugen.

Lösung Diese Aufgabe wird durch die Erfindungen mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindungen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet. Der Wortlaut sämtlicher Ansprüche wird hiermit durch Bezugnahme zum Inhalt dieser Beschreibung gemacht. Die Erfindungen umfassen auch alle sinnvollen und insbesondere alle erwähnten Kombinati ^¬ onen von unabhängigen und/oder abhängigen Ansprüchen. Im Folgenden werden einzelne Verfahrensschritte näher be ^¬ schrieben. Die Schritte müssen nicht notwendigerweise in der angegebenen Reihenfolge durchgeführt werden, und das zu schil ^¬ dernde Verfahren kann auch weitere, nicht genannte Schritte aufweisen.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur solaren Erzeugung von Trinkwasser aus einer Wasser-Feststoff-Lösung umfasst folgende Schritte :

- Bereitstellen der Wasser-Feststoff-Lösung

- Absorbieren von Solarenergie durch die Lösung

- aus der Lösung thermische Gewinnung von Wasserdampf und von einem wässrigen Lösungskonzentrat mit erhöhter Konzentrati ^¬ on des Feststoffs

- Trennung von Wasserdampf und wässrigem Lösungskonzentrat

- Wandlung von thermischer Energie des Wasserdampfs in me ^¬ chanische Energie und Wandlung der mechanischen Energie in elektrische Energie sowie Kondensieren des Wasserdampfs zur Ge ^¬ winnung von destilliertem trinkbaren Wasser

- Verwendung der elektrischen Energie zur elektrolytischen

Zersetzung des wässrigen Lösungskonzentrats zur Gewinnung von Wasserstoffgas und Sauerstoffgas .

Das erfindungsgemäße Verfahren beinhaltet vorteilhaft eine Mehrschritt-Erwärmung der Wasser-Feststoff-Lösung zur Gewinnung von Wasserdampf und Lösungskonzentrat sowie anschließend die Gewinnung von elektrischer Energie aus der thermischen Energie des Wasserdampfs. Vorteilhaft wird unmittelbar mittels der elektrischen Energie aus dem Lösungskonzentrat Wasserstoffgas und Sauerstoffgas erzeugt.

Als Elektrolyse wird im Kontext der Erfindung Wasserelektro ^¬ lyse verstanden, das heißt die Zerlegung von Wasser in Wasser- Stoff und Sauerstoff mit Hilfe eines elektrischen Stromes. Die wichtigste Anwendung dieser Elektrolyse ist die Gewinnung von Wasserstoff, die allerdings bisher technisch nur genutzt wird, wenn günstige elektrische Energie zur Verfügung steht, da an- dernfalls andere Herstellungsmethoden günstiger sind, z. B.

ausgehend von Erdöl oder Kohle. Wenn diese Rohstoffe und Ener ^¬ gieträger knapp werden, könnte die Wasserelektrolyse im Rahmen der WasserstoffWirtschaft , die Wasserstoff als Energieträger nutzt, bedeutsam werden.

Wasserelektrolyse kann beispielsweise mittels eines Hofmann- sche Wasserzersetzungsapparats erfolgen. Nach dem Anlegen einer Gleichspannung an den Platinelektroden oder Kohleelektroden findet eine Gasentwicklung an Kathode und Anode statt.

Dabei wird das Wasser in seine beiden Bestandteile Sauer ^¬ stoff und Wasserstoff zerlegt, wobei Knallgas entstehen kann. Knallgas ist eine detonationsfähige Mischung von gasförmigem Wasserstoff (H ₂ ) und Sauerstoff (0 ₂ ) · Beim Kontakt mit offenem Feuer (Glut oder Funken) erfolgt die sogenannte Knallgasreakti ^¬ on. Durch kontrollierte Verbrennung an einer Mischdüse kann eine kontinuierliche Knallgasflamme generiert werden. Zur besse ^¬ ren Stromleitung wird oft die Lösung mit einer Säure, einer Lauge oder speziellen Additiven versehen. Auch Kochsalz (NaCl) ist geeignet, welches wiederum im Meerwasser vorliegt.

Vorteilhaft kann mittels der Elektrolyse Feststoff in festem Aggregatzustand erzeugt werden. Vorteilhaft erfolgt die Erzeugung des Wasserstoff- und

Sauerstoffgases und des Feststoffes in einem einzigen Schritt, wobei der Feststoff zumindest nach Trocknung im festen Zustand vorliegt . Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur solaren Erzeugung von Trinkwasser aus einer Wasser-Feststofflösung umfasst einen Speicherbehälter zum Bereitstellen der Lösung mit gelöstem

Feststoff, eine mittels einer Kaltwasserleitung mit dem Spei ^¬ cherbehälter verbundenen solaren Vor-Erwärmungseinrichtung für aus dem Speicherbehälter zugeführte Lösung, einen mittels einer Warmwasserleitung mit der Vor-Erwärmungseinrichtung verbundenen Verdampfungsraum zur Gewinnung von Wasserdampf und wässrigen Lösungskonzentrat aus zugeführter Lösung mittels einer Hochtemperatur-Erwärmungseinrichtung, wobei der Verdampfungsraum über eine Dampfleitung mit einer von dem gewonnen Wasserdampf angetriebenen Wärmekraftmaschine verbunden ist, und eine mittels einer Dampfleitung mit der Wärmekraftmaschine verbundenen Kon- densatoreinrichtung für die Gewinnung von destilliertem trinkbarem Wasser aus zugeführtem Dampf. Der Verdampfungsraum ist über eine Leitung für Lösungskonzentrat mit einer Elektrolyse ^¬ vorrichtung zur Gewinnung von Wasserstoffgas und Sauerstoffgas verbunden, die von einem von der Wärmekraftmaschine angetriebe- nen elektrischen Generator über elektrische Leitungen mit elektrischer Leistung versorgt ist. Erfindungsgemäß kann die Vor-Erwärmungsvorrichtung und die Hochtemperatur- Erwärmungsvorrichtung auch integriert ausgebildet sein. Die erfindungsgemäße Vorrichtung weißt die gleichen Vorteile auf wie das erfindungsgemäße Verfahren.

Eine Ausführungsform der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die Kondensatoreinrichtung im Speicherbehälter ange- ordnet ist und bezogen auf frische, kalte Lösung als Wärmetau ^¬ scher fungiert, wodurch die im Wasserdampf stromab der Wärmekraftmaschine noch vorhandene Wärmeenergie zur Erwärmung von frischer, kalter Lösung eingesetzt werden kann. Eine weitere Ausführungsform der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die Kondensatoreinrichtung als Spiralkondensator ausgebildet ist, wodurch der Wärmeaustausch zwischen dem Wasserdampf und der Lösung optimiert wird.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung zeichnet sich zweckmäßigerweise dadurch aus, dass die Vor-Wärmeeinrichtung als Flachkollektor ausgebildet ist. Derartige Kollektoren sind relativ einfach für die Erreichung niedriger Temperaturen optimierbar .

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die Hochtemperaturerwärmungseinrichtung als Röhrenkollektor oder Vakuumröhrenkollektor, Flächen- und Plattenabsorber, Photovoltaikkollektor, Hybridabsorber oder Hohlspiegeleinrichtung ausgebildet ist, die relativ einfach jeweils für hohe Temperaturen oberhalb des Siedepunktes von Wasser op ^¬ timierbar sind.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die Wärmekraftmaschine als Dampfturbine, Dampfmaschine oder Sterlingmotor ausgebildet ist, die jeweils mit hohem Wirkungsgrad die Wandlung von thermischer Energie in mechanische Energie ermöglichen.

Eine Dampfmaschine im engeren Sinne ist eine Kolben- Wärmekraftmaschine. Sie erzeugt in einem Dampferzeuger, der als Bestandteil der Maschine gilt, durch Verbrennung Dampf und wan- delt die im Dampf enthaltene Wärmeenergie (auch Druckenergie) mittels Kolben in mechanische Arbeit um. Dampfmaschinen sind Wärmekraftmaschinen mit äußerer Verbrennung, was sie von Verbrennungsmotoren unterscheidet. Als Dampfmaschine im weiteren Sinne kann auch jede andere Maschine verstanden werden, die durch Dampf direkt oder indirekt angetrieben wird. Dies sind sowohl Kraftmaschinen wie die Dampfturbine, als auch dampfgetriebene Arbeitsmaschinen. Manch ^¬ mal werden auch dampfgetriebene Transport- und Verkehrsmittel, Landmaschinen und sogar einige Apparate als Dampfmaschine be ^¬ zeichnet .

Im Sterlingmotor wird ein hermetisch abgeschlossenes Arbeitsmedium (meistens ein Gas wie Helium) durch von außen zugeführte Energie in einem abgeschlossenen Raum (Zylinder) erhitzt und in einem anderen abgeschlossenen Raum (Zylinder) gekühlt. Das Gas pendelt zwischen diesen beiden Räumen und wechselt da ^¬ bei ständig seine Temperatur. Es ist somit ein geschlossener Kreisprozess , der mit einer beliebigen externen Wärmequelle be ^¬ trieben werden kann. Die Temperaturänderung bewirkt eine Expansion beziehungsweise Kompression des Arbeitsmediums, die in Be ^¬ wegung umgewandelt wird.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass der elektrische Generator zweckmäßigerweise als Gleichstromgenerator ausgebildet ist. Eine weitere Ausführungsform der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die Elektrolysevorrichtung, Auffang- und Kompressor-Einrichtungen für Wasserstoffgas und Sauerstoffgas um- fasst, womit eine Speicherung der chemischen Energie für die spätere Verwendung an von der Elektrolysevorrichtung entfernt liegenden Gegenden erfolgen kann.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass ein Photovoltaikkollektor, Hybridabsorber o- der ein Windkraftgenerator vorgesehen ist, der mit der Elektrolysevorrichtung direkt verbunden ist und diese mit elektrischer Leistung versorgt, womit ein flexiblerer Einsatz in Abhängigkeit von Bedarfsspitzen an Wasserstoff- und Sauerstoffgas mög- lieh ist.

Unter Photovoltaik versteht man die direkte Umwandlung von Lichtenergie, meist aus Sonnenlicht, in elektrische Energie mittels Solarzellen. Seit 1958 wird sie in der Raumfahrt ge- nutzt. Inzwischen wird sie überwiegend auf der Erde zur Strom ^¬ erzeugung eingesetzt und findet unter anderem Anwendung auf Dachflächen, bei Parkscheinautomaten, in Taschenrechnern, an Schallschutzwänden und auf Freiflächen. PV/T- oder auch PVT-Systeme kombinieren Photovoltaik (PV) mit thermischer (T) Nutzung der Sonnenenergie. Die PV-Zellen - besonders die aus kristallinem Silizium - haben jedoch mit steigender Temperatur sinkende Wirkungsgrade. Daher sind besonders Niedertemperatursysteme für PVT geeignet.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungs ^¬ beschreibung. Die Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren schematisch dargestellt. Gleiche Bezugsziffern in den einzelnen Figuren bezeichnen dabei gleiche oder funktions- gleiche bzw. hinsichtlich ihrer Funktionen einander entsprechende Elemente. Die Figuren zeigen lediglich Beispiele und sind nicht beschränkend zu verstehen. Die Zeichnungen, die Be ^¬ schreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.

Im Einzelnen zeigt beispielhaft: Figur 1

Komponenten des Verfahrens und der Vorrichtung und Ihre Stoff-und Energiekopplung.

Figur 2

Die Allgemeine Kombination der Komponenten von Figur 1 in dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Vorrichtung .

Figur 3

Eine konkrete Ausführungsform zur Verwirklichung des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Im Folgenden werden zunächst die allgemeinen Komponenten des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt, wobei als Komponenten auch die Eingangsgrößen Energie und Rohstoff sowie die Produkte Trinkwasser, Energie und Feststoff in festem Aggregatzustand bezeichnet werden.

In der Figur 1 sind zur Übersicht die wichtigsten Komponenten der Erfindung mit einer Absorbereinrichtung 1, einer ther- modynamische Maschine 2 zur Energieumwandlung dargestellt, wo ^¬ bei von der Sonne 3 zur Verfügung gestellte Solarenergie ge- nutzt wird um aus Salzwasser 4 mittels spezifischer Prozesse 5 als Produkte 6 Trinkwasser, Wasserstoffgas , Sauerstoffgas und Feststoff (Salz) zu gewinnen. In Figur 1 sind Stoff- und Energietransport zwischen den Komponenten durch nicht mit Bezugs ^¬ zeichen versehene Pfeilen angedeutet.

Die Absorbereinrichtungen 3 können als Flächen- und Plattenabsorber, Röhrenkollektoren, Vakuumröhrenkollektoren, Photovol- taikkollektoren, Hybridabsorber jeweils ggf. mit Spiegeln ver- sehen, ausgebildet sein. Auch weitere Absorbertypen sind dem Fachmann bekannt und sind von der Erfindung umfasst.

Die thermodynamischen Maschinen 2 zur Energiewandlung können als Dampfmaschinen, Dampfturbinen, Sterlingmotoren und Destillen ausgebildet sein. Auch andere thermodynamische Maschinen sind dem Fachmann bekannt und werden von der Erfindung umfasst.

Erfindungsgemäß werden Prozesse 5 verwendet, die die Destil- lation, Kondensation, und Elektrolyse umfassen.

In Figur 2 sind die in Figur 1 allgemein angegebenen Komponenten in einer konkreten Zusammenstellung dargestellt, wobei Energie- und Stofftransporte nunmehr ebenfalls konkret angege- ben sind. Hierbei bezeichnen la einen Transport von Wärmeenergie, 2a einen Transport von elektrischer Energie, 2b einen

Transport von Wärmeenergie und Wasserdampf, 2c einen Salzlö ^¬ sungstransport, 3a einen Transport von thermischer und Strah ^¬ lungsenergie .

Ferner sind die produzierten Erzeugnisse 6a Salz, 6b Trinkwasser, 6c Wasserstoffgas , 6d Sauerstoffgas bezeichnet.

In Figur 3 ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung für die Erzeugung von Trinkwasser aus Meerwasser näher beschrieben .

Die Erfindung umfasst einen Speicherbehälter 10 zum Bereitstellen einer Lösung mit gelöstem Feststoff, vorzugsweise Meer- wasser. Der Speicherbehälter ist langgestreckt, als rohr- oder fassähnliches Objekt dargestellt, wobei in seinem Innenraum 10a eine Kondensatoreinrichtung angeordnet ist. Im vorliegenden Fall ist dieser als Spiralkondensator 15 ausgebildet. Durch die Wandung 10b des Speicherbehälters 10 sind ein Trinkwasser ^¬ ablauf 10c sowie ein Salzwasserablauf lOd geführt. Der Trink ^¬ wasserablauf 10c ist mit einer Dampfleitung 95 verbunden und kann Trinkwasser einem Trinkwassersystem lOe zuführen. Der Salzwasserablauf lOd ist mit dem mit Salzwasser gefüllten inne ^¬ ren 10a des Behälters 10 verbunden und ferner mit einer Kalt ^¬ wasserleitung lOd mit einem Zulauf 30c einer Vorerwärmungseinrichtung 30 verbunden. Zur Regulierung des Salzwasserzufluss ist in der Leitung 20 eine Pumpe 20a angeordnet. Die Vorwär- meinrichtung 30 ist als Flächenabsorber ausgebildet, in dem eine mäanderförmige Leitung 30a als Wärmetauscher angeordnet ist. Ein Ablauf 30d der Vorerwärmungseinrichtung ist mit einer Warmwasserleitung 35 verbunden, die wiederum mit einem Verdampfungsraum 40 verbunden ist. In der Wasserleitung 35 ist ein op- tionales Ventil 35a angeordnet, mittels dem ggf. ein Rücklauf von Flüssigkeit vom Verdampfungsraum 40 zur Einrichtung 30 verhindert werden kann. Der Verdampfungsraum 40 ist als Behälter mit einer Wandung 40a ausgebildet, durch die ein Zulauf 40b so ^¬ wie ein Ablauf 40c geführt ist. Über den Zulauf 40b wird warmes Wasser von der Einrichtung 30 in den Verdampfungsraum 40 geführt. Der Zulauf zum Röhrenkollektor 40c ist mit einer Wärme ^¬ trägermediumleitung 40d verbunden, in der optional eine Pumpe 40e angeordnet ist. Die Leitung 40d ist mit dem Zulauf 50a ei ^¬ ner Hochtemperaturerwärmungseinrichtung 50 verbunden, die die Vakuumröhrenkollektoren 50c umfasst. Ein Ablauf 50b der Einrichtung 50 ist mit einer Hochtemperaturleitung 55 verbunden, durch die das erhitzte Wärmeträgermedium (Temperatur >100°C) fließt. Das in der Hochtemperaturerwärmungseinrichtung 50 erhitzte Wärmeträgermedium wird in den Verdampfungsraum 40 tansportiert . In einem oberen Bereich des Verdampfungsraums 40 wird die Lösung, gegebenenfalls das Meerwasser, zum Kochen ge ^¬ bracht. Am Deckel des Verdampfungsraums 40 ist über einen

Dampfablauf 40g ein Anschluss an eine Dampfleitung 60 abgeord- net, die mit einer Wärmekraftmaschine 90 verbunden ist und ihr über eine Dampfzufuhr 90a Wasserdampf zuführt. Eine Dampfabfuhr der Maschine 90 ist mit der Dampfleitung 95 verbunden. Zur Erzeugung des Wasserdampfs können weitere, nicht in Figur 3 dar- gestellte, Absorbereinrichtungen vorgesehen sein, die erfindungsgemäß mitumfasst sind.

Die Maschine 90 ist mit einem nicht in Figur 3 gesondert dargestellten elektrischen Generator, beispielsweise einem

Gleichstromgenerator, gekoppelt und treibt diesen an. Der elektrische Generator ist mittels elektrischer Leitungen 90c mit einer Elektrolysevorrichtung 80 verbunden.

Die Elektrolysevorrichtung 80 mit Elektroden 80e umfasst ei- nen Behälter mit einer Wandung 80c, der wässriges Lösungskonzentrat aufnehmen kann. Eine Konzentratzufuhr 80a und eine

Feststoffabfuhr 80b sind durch die Wandung 80c des Behälters 80 geführt. Der Verdampfungsbehälter 40 ist über eine Konzentrat ^¬ leitung 70, in der optional eine Pumpe 70a sowie ein Ventil 70b angeordnet sind, und die Konzentratzufuhr 80a mit der Elektro ^¬ lysevorrichtung 80 verbunden. Die Konzentratabfuhr 80b ist mit einer Entnahmeeinrichtung 80d verbunden, wobei nach Trocknung Feststoff in festem Aggregatzustand gewonnen werden kann. Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird wie folgt betrieben:

Zunächst erfolgt ein Bereitstellen von Salzwasser im Behälter 10 und ein Absorbieren von Solarenergie durch das Salzwas ^¬ ser in den Einrichtungen 30 und 50. Im Verdampfungsraum 40 er- folgt eine thermische Gewinnung von Wasserdampf und wässrigem

Lösungskonzentrat mit erhöhter Konzentration des Feststoffs so ^¬ wie eine Trennung von Wasserdampf und wässrigem Lösungskonzentrat. Mittels der thermodynamischen Maschine 90 erfolgt eine Wandlung von thermischer Energie des Wasserdampfs in mechanische Energie und mittels des Generators eine Wandlung der me ^¬ chanischen Energie in elektrische Energie. Weiter erfolgt ein Kondensieren des Wasserdampfs zur Gewinnung von destilliertem trinkbaren Wasser im Kondensator 15.

Erfindungsgemäß erfolgt in der Elektrolysevorrichtung 80 ei ^¬ ne Verwendung der elektrischen Energie zur elektrolytischen Zersetzung des wässrigen Lösungskonzentrats zur Gewinnung von Wasserstoffgas und Sauerstoffgas . Zusätzlich kann mittels der Elektrolysevorrichtung 80 eine Gewinnung einer Menge des Feststoffs erfolgen. Im Beispiel der Figur 3 dient das Lösungskonzentrat (konzentrierte NaCl-lösung) als Elektrolysemedium. Der Lösungskonzentratabfluss 80b endet im Ablauf 80 d. Hier kann das Konzentrat in einer Auffangeinrichtung gesammelt werden.

Nach einer Trocknungsphase liegt der Feststoff (NaCl)in festem Aggregatzustand vor.

Bezugs zeichen

1 Absorber

la thermischer Energietransport

2 Thermodynamische Maschine, Dampfmaschine, Dampfturbine, Sterlingmotor

2a Transport elektrischer Energie

2b Transport von thermischer Energie und von Wasser

2c Transport wässriger Konzentratlösung

3 Solarenergiequelle (Sonne)

3a Energietransport

4 Lösung mit Feststoff (Salzwasser)

4a Stofftransport

5 Prozesse

5a Kondensation

5b Elektrolyse

6 Erzeugte Produkte

6a Feststoff in festem Aggregatzustand

6b Trinkwasser

6c Wasserstoffgas

6d Sauerstoffgas

10 Speicherbehälter für Lösung mit Feststoff

10a Behälterinnenraum

10b Wandung des Speicherbehälters

10c Trinkwasserablauf

lOd Salzwasserablauf

lOe Trinkwasserspeichersystem

15 Kondensatoreinrichtung, Spiralkondensator

20 Kaltwasserleitung

20a Pumpe

30 Vor-Erwärmungseinrichtung

30a Wärmetauscher b Wandung

c Zulauf

d Ablauf

Warmwasserleitung

a Ventil

Verdampfungsräum

a Wandung

b Zulauf Warmwasser

c Zulauf zum Röhrenkollektor (Wärmeträgermedium)

d Wärmeträgermediumleitung

e Pumpe

f Ablauf vom Röhrenkollektor (Wärmeträgermedium)

g Dampfablauf

Hochtemperatur-Erwärmungseinrichtung, Vakuumwärmekollektora Zulauf Wärmeträgermedium

b Ablauf Wärmeträgermedium

c Röhren

Hochtemperaturleitung Wärmeträgermedium

Dampfleitung

Leitung für wässrige Konzentratlösung

a Pumpe

b Ventil

Elektrolysevorrichtung

a Konzentratzufuhr

b Konzentratabfuhr

c Wandung

d Salzentnahme

e Elektrolyseelektroden

Wärmekraftmaschine, Dampfturbine

a Dampfzufuhr

b Dampfabfuhr

c Elektrische Leitung

Dampfleitung zitierte Literatur zitierte Patentliteratur

DE 36 12 188 AI