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March 2014
Louisa Schmeken
Zur Meerwasserentsalzung mit Mehreffekt-Verdampfern unter Nutzung nichtkonventioneller Energiequellen
Die Entsalzung von Meerwasser kann in trockenen, küstennahen Regionen zur Versorgung mit Trink- und Brauchwasser beitragen. Der große Energiebedarf aller Entsalzungsverfahren wird heute hauptsächlich durch fossile Energieträger gedeckt. Alternativ könnte solare oder geothermische Wärme oder Abwärme aus Brennstoffzellen, Photovoltaik- Anlagen oder Müllverbrennungsanlagen eingesetzt werden. In der vorliegenden Arbeit wurden für ein hierfür besonders geeignetes Entsalzungsverfahren, die Mehreffekt-Verdampfung, Konzepte zur Nutzung nichtkonventioneller Energiequellen erarbeitet und auf ihre technische und ökonomische Umsetzbarkeit geprüft. Für die Untersuchungen wurden Gesamtsysteme und geänderte Anlagenkonfigurationen von Mehreffekt-Verdampfern ausgelegt und ihr Betriebsverhalten unter geänderten Randbedingungen simuliert.
Die Kopplung von Mehreffekt-Verdampfern mit solarthermischen Kraftwerken wurde für Standorte in Israel und Jordanien untersucht. Dieses technisch vielversprechende Konzept ermöglicht die Nutzung solarer Energie für Mehreffekt-Verdampfer großer Kapazität. Durch die hohen Kosten solarthermischer Kraftwerke sind die erreichbaren Wasserkosten noch relativ hoch. Dasselbe gilt für gekoppelte Systeme mit stationären Brennstoffzellen, die dennoch für kleinere Kapazitäten und abgelegene Standorte interessant sein können.
Häufig lässt sich aus nichtkonventionellen Energiequellen warmes Wasser anstelle des üblicherweise eingesetzten Dampfs auskoppeln. Für diesen Fall wurden Vor- und Nachteile einer Beheizung von Mehreffekt-Verdampfern mit warmem Wasser im Vergleich zu einer vorgeschalteten Entspannungskammer aufgezeigt. Bei der Kopplung mit Prozessen mit fluktuierendem Verhalten, z.B. wenn solare Energie genutzt wird, kommt es zu Schwankungen der Energiezufuhr für den Mehreffekt-Verdampfer. Diese lassen sich durch thermische Speicher oder fossile Zufeuerung ausgleichen. Es wird gezeigt, dass sich unter günstigen Randbedingungen der bisher unübliche Teillastbetrieb von Mehreffekt- Verdampfern technisch und wirtschaftlich sinnvoll umsetzen lässt.
Die Kopplung von Mehreffekt-Verdampfern mit solarthermischen Kraftwerken wurde für Standorte in Israel und Jordanien untersucht. Dieses technisch vielversprechende Konzept ermöglicht die Nutzung solarer Energie für Mehreffekt-Verdampfer großer Kapazität. Durch die hohen Kosten solarthermischer Kraftwerke sind die erreichbaren Wasserkosten noch relativ hoch. Dasselbe gilt für gekoppelte Systeme mit stationären Brennstoffzellen, die dennoch für kleinere Kapazitäten und abgelegene Standorte interessant sein können.
Häufig lässt sich aus nichtkonventionellen Energiequellen warmes Wasser anstelle des üblicherweise eingesetzten Dampfs auskoppeln. Für diesen Fall wurden Vor- und Nachteile einer Beheizung von Mehreffekt-Verdampfern mit warmem Wasser im Vergleich zu einer vorgeschalteten Entspannungskammer aufgezeigt. Bei der Kopplung mit Prozessen mit fluktuierendem Verhalten, z.B. wenn solare Energie genutzt wird, kommt es zu Schwankungen der Energiezufuhr für den Mehreffekt-Verdampfer. Diese lassen sich durch thermische Speicher oder fossile Zufeuerung ausgleichen. Es wird gezeigt, dass sich unter günstigen Randbedingungen der bisher unübliche Teillastbetrieb von Mehreffekt- Verdampfern technisch und wirtschaftlich sinnvoll umsetzen lässt.
Keywords: Meerwasserentsalzung; Mehreffekt-Verdampfung
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