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WO2004106649A1 - Vorrichtung zur gewinnung von wasser aus atmosphärischer luft - Google Patents

Vorrichtung zur gewinnung von wasser aus atmosphärischer luft Download PDF

Info

Publication number
WO2004106649A1
WO2004106649A1 PCT/DE2004/001102 DE2004001102W WO2004106649A1 WO 2004106649 A1 WO2004106649 A1 WO 2004106649A1 DE 2004001102 W DE2004001102 W DE 2004001102W WO 2004106649 A1 WO2004106649 A1 WO 2004106649A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
guide element
water
brine solution
brine
absorbent
Prior art date
Application number
PCT/DE2004/001102
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Frank Thielow
Original Assignee
Logos-Innovationen Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Logos-Innovationen Gmbh filed Critical Logos-Innovationen Gmbh
Priority to US10/558,238 priority Critical patent/US7722706B2/en
Priority to EP04738571A priority patent/EP1629157A1/de
Priority to AU2004243388A priority patent/AU2004243388B2/en
Priority to BRPI0410729-2A priority patent/BRPI0410729A/pt
Publication of WO2004106649A1 publication Critical patent/WO2004106649A1/de
Priority to EGNA2005000760 priority patent/EG24147A/xx

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/26—Drying gases or vapours
    • B01D53/263—Drying gases or vapours by absorption
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/26—Drying gases or vapours
    • B01D53/28—Selection of materials for use as drying agents
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E03—WATER SUPPLY; SEWERAGE
    • E03B—INSTALLATIONS OR METHODS FOR OBTAINING, COLLECTING, OR DISTRIBUTING WATER
    • E03B3/00—Methods or installations for obtaining or collecting drinking water or tap water
    • E03B3/28—Methods or installations for obtaining or collecting drinking water or tap water from humid air
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A20/00—Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use

Definitions

  • the invention relates to a device for extracting water from atmospheric air according to the preamble of claim 1.
  • condensers for obtaining condensable water from atmospheric air with a coolable cold store are already known, the relatively humid atmospheric air being cooled below the dew point (cf. DE-PS-28 10 241, DD 285 142 A5).
  • devices which bind atmospheric water in an absorption phase by means of an adsorptive or absorptive material such as a salt, for example sodium chloride, or the like.
  • a salt for example sodium chloride, or the like.
  • the salt or the corresponding brine solution is generally stored in a liquid container, the water level or the upper side of the salt or brine, viewed in the vertical direction, is to be regarded as a water-adsorbing or absorbing surface.
  • this salt-water solution or brine is dehumidified to obtain the drinking water and the salt is made available again for absorption (see, for example, DE-PS 2 660 068, DE 198 50 557 AI).
  • a disadvantage of these methods and devices is the comparatively large construction volume or the relatively low yield of drinking water per unit volume of the brine.
  • the object of the invention is a device for extracting water from atmospheric air with a flowable adsorbent or absorbent, in particular a brine solution with a hygroscopic salt for the adsorption or absorption of the water, the adsorption at least along an adsorption or absorption path or absorption is provided to propose a high yield of (drinking) water per unit volume of the building or the absorbent / adsorbent and possibly stabilize the process.
  • a device is characterized in that the flowable adsorbent or absorbent essentially at least along the adsorption or absorption section on a guide element or an adhesive rail for guiding the adsorbent or absorbent, in particular on a predefinable path, is arranged.
  • a guide element With the aid of a guide element according to the invention, the assembly and also adhesion or adhesion to the guide element are realized, so that disadvantageous blowing during the flow through the adsorption or absorption section is largely prevented by the action of wind.
  • an adjustment or movement / flow of the adsorbent or absorbent is provided along the adsorption or absorption section, so that guiding or guiding the adsorbent or absorbing the movement or flow is realized.
  • the adsorbent or absorbent is guided or guided in at least two, advantageously in three directions oriented orthogonally to one another. This means that, especially in the case of a guide element oriented at least in one direction, largely vertically, the adsorbent or absorbent is guided in the so-called Y direction due to gravity. Furthermore, the adsorbent or absorbent is guided or guided at least in the so-called X direction and / or in the so-called Z direction by means of the guide element.
  • the Y, X and Z directions are each arranged orthogonally to one another in a generally known manner.
  • the adsorbent or absorbent is also guided or guided in addition to the Y direction and also in the X direction or in the Z direction.
  • the adsorbent or absorbent is also guided or guided in addition to the Y direction and in the X direction and in the Z direction.
  • the adsorbent or absorbent is advantageously guided or formed on an outer surface or on the outside and / or as a sheathing of the guide element. This will allows an advantageous contact with the atmospheric air.
  • an adhesion element with an adhesion surface for adhesion of the flowable adsorbent or absorbent is provided at least along the adsorption or absorption section.
  • the adsorbent or absorbent adheres to the adhesive element in such a way that it cannot be removed from the adhesive element or is blown away, inter alia by wind power or the like.
  • the adhesion element or guide element can be designed to be largely rectilinear as well as corrugated, bent and / or kinked, so that flexible adaptation to a wide variety of conditions or framework conditions can be achieved.
  • a largely precisely defined path of the adsorbent or absorbent is achieved during the absorption of water from the air, the path of the adhesive element or guide element essentially corresponding to this or being predetermined by it.
  • an adverse change in the adsorption or absorption path of the adsorbent or absorbent is effectively prevented without great effort, so that the best possible water absorption is realized.
  • the adhesive element or the adhesive rail or the guide element is advantageously designed as a cord and / or rope and / or wire and / or braid and / or chain and / or tube and / or rod and / or rod.
  • an adhesion element or guide element that is particularly easy to manufacture or assemble can be realized.
  • the adsorbent or adsorbent can be arranged in the form of a (partial) sheathing around the adhesion element or guide element, so that a particularly large water-actively adsorbing or absorbing surface is realized. This will make one possible large, actively water-absorbing surface of the brine solution.
  • the adhesion element or guide element or the adhesive rail can be designed as a U-shaped and / or V-shaped element or rail.
  • the adsorbent / absorbent or the brine solution is arranged at least on the adhesive rail or on the adhesive element / guide element as a liquid film or liquid wetting. This enables a comparatively large-area water-absorbing surface to be realized. In addition, an advantageous ratio of liquid volume to the actively water-absorbing liquid surface is achieved. This leads to a particularly effective water extraction by the device according to the invention.
  • the larger the water-absorbing surface of the brine solution the more advantageous or larger the water absorption and / or the efficiency of the device according to the invention.
  • the aim is to maximize the water-absorbing surface of the brine solution, in particular per unit volume.
  • the adhesive element / guide element or the adhesive rail preferably has at least one distributor element for the area-wide distribution or for increasing the surface area of the brine solution.
  • the distributor element is designed as a spherical and / or cube and / or cone and / or oval and / or cuboid and / or polygonal body.
  • a body arranged on the adhesive element or guide element or on the adhesive rail is flowed around by the absorbent / adsorbent or the brine solution, so that its or its surface area is decisively enlarged and thus the water absorption is improved.
  • the distributor element advantageously comprises a net and / or a fleece and / or a braid and / or a leather skin and / or hairs and / or fibers and / or pores and / or grooves and / or craters and / or hollows.
  • a net and / or a fleece and / or a braid and / or a leather skin and / or hairs and / or fibers and / or pores and / or grooves and / or craters and / or hollows for example, in the case of a nonwoven, fabric, leather or the like, the large-area design of the surface according to the invention is advantageously realized in particular by means of capillary forces and / or surface effects, etc.
  • the distributor element can e.g. made of plastic, clay and / or glass.
  • the distributor element or the body can be glued, sprayed on, pressed on, or comparably simply fixed onto the adhesion element or guide element. Spacers such as sleeves or the like may possibly be provided between two distributor elements.
  • the distributor element is realized as a porous, sponge-like or comparable permeable body.
  • the surface of the distributor element can possibly be roughened or made microporous.
  • the adhesion element or guide element is designed as a so-called pearl cord with numerous bodies. With a correspondingly large number of bodies which are arranged along the guide element, an advantageously simple surface enlargement can be achieved.
  • the adhesive element or guide element or the adhesive rail may be designed with advantageous guide structures, in particular as a rod with numerous furrows and / or grooves and / or grooves oriented in the direction of the rod axis.
  • a e.g. Correspondingly grooved rod also has a comparatively large surface area and is also easy to manufacture, e.g. as an injection molded or deep drawn element.
  • the guide structures improve the guidance or adhesion of the adsorbent / absorbent to the guide element according to the invention.
  • the adhesion element or guide element or the adhesive rail can be designed with advantageous guide structures, in particular as a corrugated plate with numerous corrugations and / or grooves and / or grooves.
  • a corresponding plate can be produced at least as easily and also has a relatively large surface area.
  • the shafts and / or furrows and / or grooves and / or grooves may have depressions and / or bulges and / or humps or the like, so that the surface of the corresponding guide element is additionally enlarged, which leads to an even better water absorption by the adsorbent / Absorbent leads.
  • the body, troughs, bulges or cusps of the adhesion element or guide element according to the invention extend the adsorption / absorption section and thus advantageously the dwell time of the Adsorbent / Absorbens, which results in an improved water absorption of the device.
  • advantageous measures or elements which enlarge the surface can also be used according to the invention.
  • the transport direction of the adsorbent or absorbent along the adhesive element or guide element or the adhesive rail is preferably oriented essentially in the vertical direction. This allows the flowable adsorbent / absorbent or the brine solution to be transported advantageously along the adsorption path by means of gravity. This measure enables a particularly simple operation of the device according to the invention.
  • a plurality of vertically or horizontally oriented adhesion elements or guide elements are arranged next to one another in the horizontal direction.
  • Numerous distributor elements are preferably arranged one above the other in the vertical direction.
  • the brine solution flows along the surface of the adhesion element or guide element, one distributor element or body according to the invention being flowed over by the adsorbent / absorbent or the brine solution.
  • brine drops for transporting the brine solution are at least provided along the adsorption or absorption path.
  • the brine solution for example from at least one brine storage device, preferably arranged in the upper region of the device according to the invention, drips on the adhesive element / guide element or the numerous adhesive elements / guide elements with as many drops as possible, which drip along the adhesive element or guide element slide down.
  • the brine of the brine storage is generally designed as an almost saturated brine solution.
  • the water-absorbing surface of the brine solution advantageously comprises at least the droplet surface.
  • this advantageous measure results in a significant increase in the water-absorbing surface, which further improves the yield and the efficiency of the device according to the invention.
  • At least one metering unit with at least one metering opening for metering the brine drops into a guide element.
  • the brine solution is metered in, in particular from the brine store, by means of the metering opening of the adhesion element or guide element.
  • a dosing unit, especially together with a control or Control unit a largely automated operation of the device according to the invention.
  • sensors and actuators are to be provided, which eats at least one air humidity, temperature, flow rate, brine concentration, flow rate, an air pressure and / or brine pressure.
  • the metering unit has at least one pressure generating unit for pressurizing the brine solution arranged in a brine store.
  • an appropriate Pressure generating unit such as a pump, for example, the brine solution in the brine storage can be pressurized in such a way that the metered amount of brine solution can be adapted, in particular, to the air humidity.
  • the metering is preferably carried out in such a way that the brine solution delivers numerous drops in a pulsed manner through numerous metering openings to a correspondingly large number of adhesion elements or guide elements.
  • the pressure generating unit acts on the brine solution in pulsed or alternating fashion with a high and a lower pressure. This ensures that largely individual drops slide down the adhesion elements or guide elements one behind the other and thus form an advantageously large, active surface or slide from distributor element to distributor element, in particular from body to body, according to the invention.
  • the number of brine drops per unit of time is adapted to the relative humidity of the atmospheric air, the more brine drops being generated or the higher the atmospheric humidity, the more the adhesive elements / guide elements are added.
  • This adaptation in particular the regulation of the pressure generated by the pressure generating unit, can advantageously be combined with a wind energy generating unit such as a wind turbine or the like.
  • At least one air filter is provided for filtering the atmospheric air flowing into the device.
  • This can at least partially prevent or reduce contamination of the adsorbent by dust, flying sand or the like, which enables the device according to the invention to operate more smoothly.
  • the air filter preferably has flow openings, the flow openings having a smaller cross-sectional area than the cross-sectional area of the metering openings.
  • the brine solution flowing down along the adhesion element / guide element or the distributor element generally / automatically cleans it of dirt such as dust deposits, flying sand, etc., whereby a self-cleaning system can be implemented. This further increases the operational safety of the system.
  • a holding device of the adhesion elements or guide elements advantageously has at least one support column.
  • the adhesion elements or guide elements are preferably arranged in at least one flow element designed as a wing, the wing in particular being pivotable with the holding device or about an axis of rotation.
  • Two wing elements are preferably provided which can be rotated about an axis of rotation and / or holding device or support column arranged therebetween.
  • the support column is arranged in the central area of the system or in the area of an axis of rotation. If necessary, the support column is designed as an extrusion element, as a result of which a relatively economical design of the holding device can be implemented.
  • the system or the blades can be designed to be pivotable depending on the wind direction.
  • an advantageous control unit in particular with a wind direction detection element.
  • a wind direction detection element For example, in the case of relatively large wind strengths such as during a storm, etc., this can place the system or the wing (s) with a comparatively small, in particular closed cross-sectional area in the wind. If the wind strength is relatively low or there is almost no wind, the system or the wing (s) must be placed in the wind with a comparatively large cross-sectional area through which the air can flow.
  • the brine solution is preferably supplied from the brine reservoir with a first, in particular almost saturated, salt concentration of the adhesion element or guide element.
  • the holding device in particular the support column, comprises the brine store.
  • at least one discharge element is provided for discharging the brine solution with a second salt concentration, the second salt concentration being substantially smaller than the first salt concentration.
  • a plurality of adhesion elements or guide elements are serially flowed through or acted upon by the brine solution and stored or collected with the second salt concentration in a collecting element or second brine storage.
  • the series-connected adhesion elements or guide elements form an advantageous module at least with the brine feed and the collecting element.
  • several modules are provided, possibly arranged one above the other and / or next to one another when viewed in the vertical direction.
  • the modules are advantageously connected in parallel or through which brine solution flows.
  • the modules or individual brine solutions are generally brought together, the brine solutions of the individual modules intermixing and possibly being stored temporarily in a supply store.
  • At least one concentration unit is preferably provided for concentrating the brine solution from the second salt concentration to the first salt concentration.
  • the desorption of the water is at least partially implemented. With the help of this measure, advantageous water or drinking water is separated from the brine solution and can be used or recycled. The water obtained in this way is often used as drinking and / or irrigation water.
  • the concentration unit advantageously comprises at least one mechanical filter, sieve or the like, as a result of which dirt or particles, in particular in the flow direction, are effectively removed or retained before the concentration stage.
  • the concentration unit may have at least one cyclone and / or a semipermeable membrane for extracting the water or drinking water.
  • the concentration unit preferably comprises at least one evaporator for at least partially evaporating the brine solution. In this case, there is in particular a coolable one
  • Condensation unit provided for condensing the water vapor and extracting the water.
  • an evaporator has the particular advantage that, in arid or semi-arid regions, thermal energy or solar energy is available in a simple manner in sufficient quantity and using tried and tested techniques. Corresponding energy stores in a wide variety of variants are often used here.
  • the active atmospheric water can be significantly enlarged absorbing surface can be achieved, which leads to a decisive improvement in the yield per unit volume of the device.
  • a much larger throughput or flow rate of atmospheric air quantity per unit time can possibly be realized, so that the yield per unit time can be increased accordingly. This leads to a considerable increase in the efficiency or economy of the device according to the invention.
  • a skin for sheathing or for protecting the device and / or the adhesion elements / guide elements or modules is preferably at least partially designed as a skin which can be oriented in a wind direction. This measure can be used to adapt to unfavorable atmospheric conditions such as storms, etc.
  • at least part of the skin is made up of numerous, rotatably mounted slats. These slats are generally aligned in the wind direction, so that the wind or the air to be dehumidified can be advantageously steered.
  • a rotatably mounted outer skin with a / a generally immovable adsorption / absorption area or adsorption / absorption section can also be used.
  • the outer skin can advantageously have flaps which can be aligned with the wind flow and which can be closed or opened for the sorption section.
  • the device has a largely equal flow depth, so that when flowing through, the moist air generally flows over a comparable number of or equally wide adhesive rails over the entire cross section.
  • the skin preferably has flaps or wing elements which, as collecting elements, direct atmospheric air into the device according to the invention.
  • the adhesion elements or wing elements can be designed such that they close one side of the device in the case of adverse climatic conditions. For example, in the event of a sandstorm or the like, in particular together with the skin, protection of the adhesive rails, air filters, etc. from impairments can be achieved. As already described above, these can optionally be aligned in the direction of the wind flow.
  • At least one air control unit is advantageously provided for the controlled inflow of air to at least one guide element.
  • Relatively moist air can hereby generally be supplied to the guide elements, in particular when the wind is calm or wind speeds are too low, so that the water production is further improved.
  • the adhesion element / guide element or the adhesive rail is designed as a flat fabric, mesh or the like in particular.
  • This allows existing elements, preferably commercially available fabrics such as fabric panels, nets, etc., to be used.
  • these fabrics or nets can consist of plastic fibers and / or if necessary also of natural fibers.
  • a particularly flat adhesion element or guide element with countless individual longitudinal and transverse rails as well as nodes can be realized, whereby a particularly large, active surface of the adsorbent / absorbent or brine solution is realized.
  • the individual threads of the fabrics or nets can be formed in such a way that the brine solution, as far as possible, by means of capillary forces or the like full-surface wetting of the adhesive element or guide element guaranteed.
  • the distributor element may be designed as a fabric, mesh or the like, which is arranged in particular on a plate according to the invention, e.g. on the back and / or front of the plate.
  • a layer-like adhesive element or guide element can be realized.
  • three layers are provided, two outer fabric or mesh layers and an inner, stabilizing, optionally shaping layer arranged between them, which e.g. made of metal, plastic, etc.
  • a heat exchanger may be provided in an inner layer, which reduces the enthalpy of reaction released, e.g. which provides desorption.
  • an adhesive element / guide element or an adhesive rail can have at least one branching element or a switch, so that in the direction of flow of the adsorbent / absorbent or the brine solution, a single-lane, two or more-lane adhesive element or guide element is formed.
  • a single-lane, two or more-lane adhesive element or guide element is formed.
  • the cross-section of the device according to the invention viewed in the vertical direction may have a broadening from top to bottom, so that the cross-sectional area of the area of the adhesion / guide element or adhesion / guide elements is adapted to the increase in volume of the brine solution.
  • the cross-sectional area has the shape of a cone, truncated cone, triangle, trapezoid, etc., at least in the region of the adhesion element or guide element. It is conceivable that a largely horizontally oriented disc is used as the branching element.
  • a branching element or switch can be implemented particularly easily. For example, two guide elements or fabric webs or nets are fixed to one another or sewn together. Optionally, at different heights of the device, ie after different sticks in the direction of the flow, guide elements or nets or fabric webs are fixed or sewn onto a largely continuous fabric web or web.
  • Flat adhesive elements or guide elements such as plates, fabrics or nets can advantageously be oriented at least during the adsorption / absorption phase in the direction or somewhat angled to the air flowing through. As a result, the air flowing through can flow past both the front and the back of the plate, fabric web or network and release water to the brine solution.
  • hygroscopic salt of the brine solution e.g. Sodium chloride, potassium acetate or lithium chloride.
  • the advantageous lithium chloride can partially remove water from atmospheric air. still absorb at up to approx. 12% humidity.
  • lithium chloride absorbs water from the atmospheric air even when the salt is covered with water or brine. The absorption of the atmospheric water by the brine solution ends with a salt to water ratio of about one to four weight units.
  • At least one heat exchanger unit for using thermal energy for desorption is provided in a device according to the preamble of claim 1 to achieve the object of the invention.
  • the thermal energy of the atmospheric air and / or the enthalpy of reaction of the adsorption / absorption is determined by means of the heat exchanger for the concentration unit or used the evaporator, power supply of the device or the like.
  • At least one heat exchanger can be arranged between two adhesive element / guide element plates, within an adhesive rail rod and / or around numerous adhesive elements / guide elements or adhesive rails, in particular in the area of the outer skin of the device.
  • a fluid or liquid i.e. flowable absorbent used.
  • a correspondingly flowable or liquid absorbent or brine solutions with different salt concentrations are distinguished by a particularly simple means of transportation.
  • commercially available transport devices such as pumps or the like can be used to actively transport the brine solution.
  • a flexible adhesion element or guide element in particular a cord, rope, wire, fabric, etc.
  • the device is adjustable in height and / or width educated.
  • the device according to the invention can, if necessary, in particular for mobile applications during the transport phase, be designed to be foldable, foldable or foldable.
  • the device may be designed as a telescopic device, e.g. currently known tent trailers for cars, etc.
  • the liquid or brine solution is stored or arranged in a liquid store or on / above a wall of the liquid store.
  • the brine liquid is also arranged on the outside or below the wall of the liquid reservoir, so that the water-absorbing surface is advantageously large.
  • the water-absorbing surface corresponds to approximately 30% or 50% or 80% of one side surface or the entire wall.
  • the water-absorbing surface of the brine solution or brine liquid advantageously extends at least over almost an entire side surface or the entire wall. This creates the largest possible surface of the brine solution that actively absorbs water.
  • the larger the water-absorbing surface of the brine solution the more advantageous or larger the water absorption and / or the efficiency of the device according to the invention.
  • the aim is to maximize the water-absorbing surface of the brine solution, in particular per unit volume.
  • the brine solution is designed as a liquid film or liquid wetting at least on one or preferably on both side surfaces of the liquid store. This enables a comparatively large-area water-absorbing surface to be realized.
  • an advantageous ratio of liquid volume to the actively water-absorbing liquid surface is achieved. This leads to a particularly effective water extraction by the device according to the invention.
  • the water-absorbing surface of the brine solution to be provided on opposite sides of the wall of the liquid reservoir is realized by an overflow or brine solution overflowing over an edge and / or end face of the wall and flowing along the outer wall.
  • the wall has numerous flow openings for flowing through the brine solution from a first side to the side of the wall opposite this. This measure advantageously forms a large-area water-absorbing surface, in particular in the form of a liquid film, on the side opposite the first side.
  • the wall is designed as a grid, a perforated plate, a net, a fleece, a mesh, a membrane and / or a leather skin.
  • Corresponding designs of the wall realize a correspondingly advantageous water-absorbing surface in a particularly simple manner.
  • the large-area design of the surface according to the invention is advantageously realized primarily by means of capillary forces, surface effects, etc.
  • a distributor element for the flat distribution of the brine solution is advantageously realized.
  • the distributor element is designed as a grid, a perforated plate, a net, a fleece, a mesh, a membrane and / or a leather skin.
  • the layered or layered wall is layered with the distributor element.
  • the distributor element is detachably or non-releasably fixed, in particular, to the wall. Possibly at least one distributor element is arranged on the two opposite sides of the wall according to the invention.
  • the liquid storage device can often be designed as a vessel, container or the like at least partially enclosing the brine solution.
  • the liquid reservoir is essentially designed as a flat, largely flat or flat disk.
  • the brine solution is realized, among other things, by means of its surface tension, capillary forces or the like.
  • the storage on the top side viewed in the vertical direction takes place primarily through the surface tension or flowability of the brine solution.
  • a relatively large-area, water-absorbing surface is formed in a particularly simple manner.
  • the water-absorbing surface according to the invention can correspond to approximately twice the area of one side of the wall or approximately the entire wall area, for example including the end faces.
  • a liquid storage device designed as a disk can minimize the construction volume required or can per the water-absorbing surface Maximize volume.
  • the brine solution can preferably be designed as a liquid film or wetting on all sides, for example both above and below the disk.
  • the wall of the store can at least partially consist of porous, in particular sintered material, so that the volume enclosed or formed by the wall is realized as a store.
  • devices according to the invention can be integrated in a commercial container for trucks, ships, etc., especially for mobile applications.
  • a part of the container can at least be extended or 'are (width or height) is designed adjustable so that the adsorption / absorption path during the sorption phase in comparison with the downtime of the plant is advantageously extended.
  • mobile systems for the (drinking) water supply after natural disasters, accidents or other impairments or destruction of the general water supply can be used very flexibly locally and in terms of time.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a device according to the invention with pearl-string-like adhesive rails
  • Figure 2 is a schematic, perspective
  • Figure 3 is a schematic, perspective
  • FIG. 4 shows a schematic illustration of an adhesive rail designed as a perforated plate with balls according to the invention
  • FIG. 5 shows a schematic top view of three system variants of a device according to the invention
  • FIG. 6 shows a schematic, perspective illustration of a further system variant according to the invention.
  • FIG. 7 shows a schematic top view of the plant variants according to FIG. 6,
  • FIG. 8 shows a schematic, perspective illustration of a guide element designed as a fabric provided with tensioning elements according to the invention
  • FIG. 9 shows schematic views of a further device according to the invention with pearl-string-like adhesive rails which has grooved beads
  • FIG. 10 shows schematic arrangements of different pearl-string-like adhesive rails according to the invention
  • FIG. 11 shows schematic top views of a further device according to the invention at different wind strengths
  • Figure 12 is a schematic plan view of a
  • FIG. 11 alternative device according to the invention at different wind speeds
  • Figure 13 is a schematic plan view of an alternative to Figure 11 or 12 device according to the invention at different wind speeds.
  • FIG. 1 shows a device according to the invention with a plurality of adhesion elements / guide elements 1 or adhesive rails 1 designed as a pearl cord 1.
  • the entire system can be designed and / or combined, for example, in a comparable manner with the system or the system according to the device or application 103 09 110.6 specified in the prior art.
  • the almost saturated brine solution 3 is stored in an upper brine store 2.
  • the brine solution 3, such as LiCl is filled into the store 2 through a first inlet 4.
  • a pressurized medium for example compressed air or the like, is connected to the brine solution 3.
  • the pressure generating unit not shown in particular, generates a pulse-like overpressure in the store 2, so that the brine solution 3 passes through metering openings 6, for example as drops, and flows downward through the adhesion elements 1 or guide elements 1 into an adsorption / absorption area 7 the adhesion elements 1 or guide elements 1 are guided downwards.
  • the adsorption / absorption area 7 forms the adsorption / absorption section 7 the absorption of water from the atmospheric air 8 takes place.
  • Some dehumidified air 9 flows out of the device.
  • the adhesive rails 1 have distributor elements 10 or bodies 10 which ensure an enlargement of the active, water-absorbing surface of the brine solution 3.
  • the pearl cords 1 or guide elements 1 are e.g. fixed or tensioned by means of springs 11, so that the exact alignment or stabilization of the guide elements 1 is ensured even at very high flow velocities of the air 8, 9. Without a more detailed illustration, a guide element 1 can also only be clamped at the top or bottom with a spring 11.
  • the beads 10 or body 10 can be formed as balls, ovals, etc. and can be provided with or without grooves, depressions, fibers, hairs, pores, etc. for better adhesion of the brine solution 3. Alternatively or in combination, they can also be roughened or microporous.
  • the bodies 10 can be formed from plastic, clay, silica gel, metal, ceramic and / or glass. The exact design of the body 10 can be used to adjust the dwell time of the brine solution 1 on its surface.
  • a second brine reservoir 12 is provided in the lower area of the device for storing or collecting the brine solution 13, which is somewhat diluted by the water absorption.
  • the memory 12 thus collects the brine solution 13 of the numerous adhesive rails 1 and passes this 13 on to an concentrating unit, such as an evaporator, membrane unit, cyclone, etc., which is not shown in detail, by means of an outlet 14. If necessary, a pump can advantageously be used for this.
  • the brine solution 13 is at least partially freed of dirt particles in particular in front of the concentration unit by means of a fine filter or the like.
  • the device has air filters 15 that largely retain particles such as dust, flying sand, etc. or filter them out of the air 8.
  • the pore width of the air filter 15 is advantageously smaller than the width of the passage between the guide elements 1 and the opening 6. This measure largely prevents the opening 6 from clogging.
  • FIG. 2 shows an adhesive rail designed as a corrugated rod 16.
  • the rod 16 has numerous furrows 17 in which brine solution 3 flowing down is guided.
  • the furrows 17 also have a plurality of curvatures 18 which increase the active surface area and lead to an extension of the absorption path or increase the dwell time in the absorption region 7.
  • a part of a heat exchanger 23 is provided within the rod 16 and removes the heat of reaction released for the desorption.
  • FIG. 3 shows a corrugated plate 19 which has numerous grooves 17 in which the brine solution 3 is guided.
  • the grooves 17 in turn have curvatures 18 so that the active surface is increased and the residence time of the solution in the absorption area is increased or the flow rate is advantageously reduced.
  • the air 8 flows largely along the plate 19, so that the brine solution 3, which preferably flows down on both sides of the plate 19, can absorb water.
  • Corresponding flat adhesion elements 19 or guide elements 19 can generally be aligned or rotated in the respective wind direction.
  • the brine 2 is preferably metered into the adhesion elements / guide elements or adhesive rails 1, 16, 19 as drops 3 and flows downward into the reservoir 12 due to the gravity of the path predetermined by the adhesive rails. For reasons of clarity, no drops are shown.
  • Air 8 with a certain air humidity flows past or along the adhesive elements / guide elements 1, 16, 19, the hygroscopic brine 3 partially absorbing the water contained in the air 8 and thus being diluted by the dehumidification of the air 8.
  • the salt concentration represents the ratio of an amount of salt per unit volume (unit: g / cm 3 ).
  • Lithium chloride is preferably used as the salt, which can remove water from the air 8 up to a humidity of approx. 12%.
  • lithium chloride can absorb water up to a ratio of one part by weight of salt to four parts by weight of water.
  • the water vapor of the air 8 is absorbed on a surface of the brine 3. Because of the relatively large area of the adhesive element / guide elements 1, 16, 19 and the comparatively small storage volume of the latter, an advantageous surface-volume ratio is realized, so that the absorption of the water takes place particularly efficiently.
  • the brine 3 is stored here as a comparatively thin liquid film or wetting on the surface of the adhesive element / guide elements 1, 16, 19 or body 10. If necessary, the brine solution 3 is temporarily stored within a porous or permeable adhesion element / guide element 1, 16, 19 or body 10.
  • the surface F 3 of the drops is designed as an active, water-absorbing surface, so that the absorption is further improved.
  • the rod 16 or the plate 19 or the body 10 may each have a nonwoven, etc., not shown.
  • the brine solution 3 is distributed as uniformly as possible over the entire surface. This ensures that the water-absorbing surface is realized as large as possible.
  • the device according to FIG. 1 or 6 can have a roof without a more detailed illustration.
  • Commercially available elements for the generation of solar energy or energy supply for the device can already be provided on the roof, for example photovoltaic elements and / or solar collectors.
  • any rain water that may accumulate can advantageously be collected by means of the roof and fed to a water reservoir (not shown).
  • the roof which is designed, for example, as a pulpit or the like, may include a viewing platform, a restaurant, a technology and / or control room.
  • the brine solution may possibly contain 3 additives e.g. to prevent verkeiung, to influence the surface tension, etc.
  • the brine 3, 13 is generally circulated or recirculated and the water taken up is advantageously separated from the brine 3, in particular by means of an evaporator and / or cyclone, as it passes along the adhesive elements / guide elements 1, 16, 19.
  • the air 8 can be flowed through the device by means of natural flow or movement or along the adhesion elements / guide elements 1, 16, 19 and / or by means of at least one advantageous pressure or flow generation unit such as a fan, a turbine, a blower or the like flow.
  • at least one flow control device is preferably to be provided.
  • FIG. 4 shows a further variant, not to scale, of a guide element 22, FIG. 4a showing a top view of a spherical plane and FIG. 4b a sectional side view of several spherical planes.
  • This adhesive element 22 or guide element 22 is implemented as a multi-interrupted row of balls 22, the balls 24 being arranged in space by plates 25.
  • the Balls 24 are arranged or fixed on a largely planar plate 25 aligned in an almost horizontal plane with numerous holes 20 or punched-outs 20.
  • the holes 20 have webs 21, by means of which the balls 24 can be fixed. For example, the balls 24 are pressed and / or glued into the holes 20.
  • the air 8 can flow through the free space between the ball 24.
  • the brine solution 3 is guided along the adhesion elements 1 or guide elements 1 by means of the balls 24 and distributed over the ball surface, so that, in particular, a significant increase in the active surface is achieved.
  • the comparatively small vertical distances between two spherical planes and the spherical shape ensure that the brine drops 3 dripping from a sphere 24 meet a sphere 24 arranged underneath and thus the vertical guidance according to the invention is realized.
  • FIG 5 three variants of the construction of a device according to the invention are shown in a schematic plan view.
  • the device has a rectangular cross section.
  • the outer skin advantageously has rotatable flaps 26 which e.g. can be used both to close the side walls in climatically unfavorable conditions such as sandstorms, etc. and to direct or collect the air currents.
  • Corresponding systems are advantageously mounted so that they can be rotated about a vertical axis 27, in particular in the case of flat adhesion elements or guide elements such as vertically arranged plates, fabric webs, etc.
  • round cross sections of the sorption region are provided, both round (see FIG. 5b) and square (see FIG. 5c) outer skins are realizable.
  • the shape of the flaps 26 is adapted to the design of the outer skin. Especially with these two variants, the outer skin can be rotated together with the flaps 26 and the absorption area can be made immobile if necessary.
  • FIGS. 6 and 7. This essentially comprises two wings 28 and a support column 29. Numerous adhesion elements / guide elements or adhesive rails according to the invention are present in the structures 28 designated as wings 28.
  • the wings 28 have a depth of a few centimeters to a few meters and / or a width or a height of possibly several meters.
  • the wings may have closure flaps or the like, for example comparable to those from FIG. 5 and / or as lamella-like strips, etc.
  • the system or the wings 28 are advantageously rotatably mounted with or around the column 29 or axis 27.
  • a pivoting range of approximately 90 ° is preferably provided, so that (inflowing) air 8 can flow in relation to a cross-sectional area 30 of the vanes 28 almost perpendicularly or parallel to the vanes 28.
  • the vertical direction of inflow is advantageously provided in the operating case of dehumidification of the air 8 and, in the case of very high wind speeds, the parallel flow orientation of the vanes 28.
  • an (acute) angular alignment of the vanes 28 to the wind direction may be advantageous.
  • the outer ends are advantageously designed to be streamlined or have corresponding wind deflection or wind deflection elements.
  • FIG. 8 Shown in sections.
  • the adhesive element 31 or guide element 31 is designed here as a fabric 31 which is traversed or fixed with tensioning elements 32.
  • the mesh is designed here as a fabric 31 which is traversed or fixed with tensioning elements 32.
  • the tensioning elements 32 are e.g. designed as tensioning ropes or wire ropes, rods or the like, which partially penetrate the fabric 31 and / or rest against the fabric 31 or support / fix it laterally.
  • the fabric 31 may be between two opposing elements
  • the tensioning elements 32 are advantageously fixed at the bottom and also at the top or braced in the directions Z without a more detailed illustration.
  • tensioning elements 32 braced under tension it is advantageous that these can optionally be at least partially flexible or elastic. As a result, these are comparatively easy to assemble and / or can be made thin, although they still ensure advantageous lateral stabilization of the fabric 31 by means of the bracing. In this way, comparatively elastic or flexible fabrics 31 can be used in particular.
  • FIG. 9 shows a further variant of the invention, the bodies 10 being designed as balls 10 with grooves 33.
  • the grooves 33 are preferably realized in a spiral, which is particularly evident in the top view in FIG. 9c.
  • a spin or the like of the flowing down adsorbent or absorbent can be generated, so that a relatively strong wind does not blow the brine solution exclusively onto one side of the body.
  • FIG. 9a shows a “pearl necklace” with bodies 10 which have rectilinear grooves 33.
  • FIG. 9b shows a section through a body 10 with grooves 33.
  • guide elements 1 with different bodies 10 arranged as blocks A, B, C, D are shown by way of example.
  • essentially spherical bodies 10 are listed by way of example.
  • the bodies 10 of the block A have an oval cross section.
  • the bodies 10 of the block B are arranged asymmetrically on the guide element 1.
  • the bodies 10 of the block C are of different sizes.
  • the bodies 10 and the guide element 1 of the block D are produced using a rolling process and preferably have cross sections with different widths.
  • helical or helical guide rails 1 can be produced in particular in the latter variant.
  • guide elements 1 or body 10 can be used with any structure or shape and / or can be manufactured with any manufacturing method.
  • bodies 10 which have a cross section with different dimensions and / or are arranged asymmetrically on the guide element 1 and / or are of different sizes, it is particularly advantageous that the brine solution mixes in an advantageous manner when it flows down. This further improves the absorption / adsorption of the atmospheric water.
  • the guide element 1 advantageously comprises a mixing structure for mixing the absorbent / adsorbent at least during the absorption / adsorption phase or on the absorption / adsorption path. If necessary, the mixed structure is formed in the manner mentioned above.
  • a lower density of the guide elements 1 than on the windward side of the device of the invention or the wing 28 is provided.
  • this can be used to adapt to changing atmospheric humidity levels due to water extraction.
  • the comparatively densely arranged guide elements 1 can collect brine drops that may have drifted away on the side facing away from the wind.
  • a catch device for drifted brine is advantageously provided on the side of the device of the invention or the wing 28 facing away from the wind. This increases the efficiency of the device of the invention and also reduces environmental degradation due to blown brine.
  • the safety gear may be implemented in the manner mentioned above.
  • FIGS. 11 to 13 show different variants of adjustable or changeable blades 28 for the device according to the invention in the case of wind a, b, c (storm or strong wind: a; medium wind: b; weak wind or calm) : c) shown schematically.
  • the blades are advantageously adaptable to both the wind direction and the wind strength.
  • the cross-sectional area of the vanes 28 through which the wind flows can be made relatively small, and when the wind is weak, it is made relatively large.
  • the vanes 28 can be aligned in the wind direction by turning and / or by turning the column 29.
  • the variant according to FIG. 11 has wings 28 which are rotatably fixed to the column 29 by means of a joint or hinge.
  • the column 29 is preferably rotatably mounted.
  • the wings 28 are rotatably fixed to the column 29 by means of a joint or hinge and also have wing sections which are rotatably fixed to one another by means of a joint or hinge.
  • the rotatability of the column 29 can optionally be dispensed with.
  • the wings 28 are formed from wing sections which are displaceable or adjustable relative to one another.
  • these are wings 28 in the manner of a sliding door or the like.
  • the column 29 is preferably rotatably mounted in this variant.
  • the wings 28 can be guided or supported on the floor in certain applications.
  • the entire device according to the invention or the so-called “alpha spring system” can be largely optimally adapted to the local climatic and energy conditions by means of computer-controlled measurement and process control.
  • sensors are at least for detecting a temperature and / or one Pressure and / or humidity and / or flow rate and / or wind direction and / or strength and / or Ready for operation of individual elements of the device, etc. provided.

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Abstract

Es wird eine Vorrichtung zur Gewinnung von Wasser aus atmosphärischer Luft (8) mit einem fliessfähigen Adsorbens bzw. Absorbens, insbesondere einer Solelösung (3) mit einem hygroskopischen Salz zur Adsorption bzw. Absorption des Wassers, wobei wenigstens entlang einer Adsorptions- bzw. Absorptionsstrecke (7) die Adsorption bzw. Absorption vorgesehen ist, vorgeschlagen, die bei einer hohen Ausbeute an (Trink-)Wasser pro Volumeneinheit des Baus bzw. des Absorbens/Adsorbens (3) eine Verringerung des Montageaufwandes und eine Stabilisierung des Prozesses realisiert. Dies wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass das fliessfähige Adsorbens (3, 13) bzw. Absorbens (3, 13) mindestens entlang der Adsorptions- bzw. Absorptionsstrecke (7) im Wesentlichen an einem Führungselement (1, 16, 19, 22, 24) zum Führen des Adsorbens (3) bzw. Absorbens (3) insbesondere auf einer vorgebbaren Bahn angeordnet ist.

Description

"Vorrichtung zur Gewinnung von Wasser aus atmosphärischer Luft"
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Gewinnung von Wasser aus atmosphärischer Luft nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
An vielen Orten der Erde, besonders in halbariden oder ariden Gebieten wie z.B. in Teilen Israels, Ägyptens,- der Sahelzone oder zahlreichen Heißwüsten, die in einer deutlichen Entfernung zum Meer liegen, sind zumindest ganzjährig keine Trinkwasservorräte vorhanden. Neben dem Transport von Trinkwasser besteht hier lediglich die Möglichkeit, dieses aus feuchter Luft bereitzustellen.
In vielfacher Weise sind bereits Kondensatoren zur Gewinnung von kondensierbarem Wasser aus atmosphärischer Luft mit einem kühlbaren Kältespeicher bekann, wobei die relativ feuchte atmosphärische Luft unter den Taupunkt abgekühlt wird (vgl. DE-PS-28 10 241, DD 285 142 A5) .
Darüber hinaus sind auch Vorrichtungen bekannt, die mittels eines adsorptiven bzw. absorptiven Materials wie einem Salz, z.B. Natriumchlorid, oder dergleichen atmosphärisches Wasser in einer Absorptionsphase binden. Hierbei wird das Salz bzw. die entsprechende Solelösung im Allgemeinen in einem Flüssigkeitsbehälter aufbewahrt, wobei der Wasserspiegel bzw. die in vertikaler Richtung betrachtet obere Seite des Salzes bzw. der Sole als Wasser adsorbierende bzw. absorbierende Oberfläche anzusehen ist. In einer Desorptionsphase wird diese Salz-Wasser-Lösung bzw. Sole zur Gewinnung des Trinkwassers entfeuchtet und das Salz wieder für die Absorption zur Verfügung gestellt (vgl. z.B. DE-PS 2 660 068, DE 198 50 557 AI) .
Nachteilig bei diesen Verfahren bzw. Vorrichtungen ist jedoch das vergleichsweise große Bauvolumen bzw. die relativ geringe Ausbeute an Trinkwasser pro Volumeneinheit der Sole.
Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, eine Vorrichtung zur Gewinnung von Wasser aus atmosphärischer Luft mit einem fließfähigen Adsorbens bzw. Absorbens, insbesondere einer Solelösung mit einem hygroskopischen Salz zur Adsorption bzw. Absorption des Wassers, wobei wenigstens entlang einer Adsorptions- bzw. Absorptionsstrecke die Adsorption bzw. Absorption vorgesehen ist, vorzuschlagen, die eine hohe Ausbeute an (Trink-) Wasser pro Volumeneinheit des Baus bzw. des Absorbens/Adsorbens und möglicherweise eine Stabilisierung des Prozesses realisiert.
Diese Aufgabe wird, ausgehend von einer Vorrichtung der einleitend genannten Art, durch die kennzeichnenden Merkmale der Anspruches 1 gelöst.
Durch die in den ünteransprüchen genannten Maßnahmen sind vorteilhafte Ausführungen und Weiterbildungen der Erfindung möglich.
Dementsprechend zeichnet sich eine erfindungsgemäße Vorrichtung dadurch aus, dass das fließfähige Adsorbens bzw. Absorbens mindestens entlang der Adsorptions- bzw. Absorptionsstrecke im Wesentlichen an einem Führungselement bzw. einer Haftschiene zum Führen des Adsorbens bzw. Absorbens, insbesondere auf einer vorgebbaren Bahn, angeordnet ist. Mit Hilfe eines erfindungsgemäßen Fύhrungselement wird die Montage als auch ein Haftung bzw. Adhäsion am Führungselement verwirklicht, so dass ein nachteiliges Verblasen während des Durchströmens der Adsorptions- bzw. Absorptionsstrecke durch Windeinwirkung weitestgehend verhindert wird.
Im Allgemeinen ist ein Verstellen bzw. Bewegen/Fließen des Adsorbens bzw. Absorbens entlang der Adsorptions- bzw. Absorptionsstrecke vorgesehen, so dass ein Führen bzw. Leiten des Adsorbens bzw. Absorbens der Bewegung bzw. des Fließens realisiert wird.
Unter Führung im Sinn der Erfindung wird verstanden, dass das Adsorbens bzw. Absorbens mindestens in zwei, vorteilhafterweise in drei orthogonal zueinander gerichteten Richtungen geführt bzw. geleitet wird. Das heißt, dass vor allem bei einem zumindest in eine Richtung, weitgehend vertikal ausgerichteten Führungselement aufgrund der Schwerkraft eine Führung des Adsorbens bzw. Absorbens in die sogenannte Y-Richtung erfolgt. Weiterhin wird mittels des Führungselementes das Adsorbens bzw. Absorbens mindestens in die sogenannte X-Richtung und/oder in die sogenannte Z- Richtung geführt bzw. geleitet. Die Y-, X- bzw. Z-Richtungen sind hierbei jeweils orthogonal, in allgemein bekannter Weise zueinander angeordnet. Beispielsweise wird das Adsorbens bzw. Absorbens bei einem nahezu vertikal ausgerichteten und flächenhaften Führungselement im oben genannten Sinn neben der Y-Richtung zudem auch in die X-Richtung oder in die Z- Richtung geführt bzw. geleitet. Bei einem z.B. nahezu vertikal ausgerichteten, linienhaften Führungselement wie einem Stab, Seil, etc. wird das Adsorbens bzw. Absorbens neben der Y-Richtung zudem auch in die X-Richtung und in die Z-Richtung geführt bzw. geleitet.
Vorteilhafterweise wird das Adsorbens bzw. Absorbens an einer Außenfläche bzw. außen und/oder als Ummantelung des Führungselementes geführt bzw. ausgebildet. Hierdurch wird ein vorteilhafter Kontakt mit der atmosphärischen Luft ermöglicht .
Gegebenenfalls ist ein Adhäsionselement mit einer Adhäsionsfläche zur Adhäsion des fließfähigen Adsorbens bzw. Absorbens mindestens entlang der Adsorptions- bzw. Absorptionsstrecke vorgesehen. Hierdurch haftet das Adsorbens bzw. Absorbens am Adhäsionselement derart an, so dass es unter anderem durch Windkraft oder dergleichen nicht vom Adhäsionselement entfernbar ist bzw. weggeblasen wird.
Generell kann das Adhäsionselement bzw. Führungselement weitgehend geradlinig als auch gewellt, gebogen und/oder geknickt ausgebildet werden, so dass eine flexible Anpassung an unterschiedlichste Verhältnisse bzw. Rahmenbedingungen realisiert werden kann.
Mit Hilfe dieser Maßnahme wird gemäß der Erfindung eine weitestgehend genau definierte Bahn des Adsorbens bzw. Absorbens während der Wasseraufnahme aus der Luft erreicht, wobei die Bahn des Adhäsionselementes bzw. Führungselementes diesem im Wesentlichen entspricht bzw. von diesem vorgegeben wird. Hierdurch wird ohne großem Aufwand eine nachteilige Veränderung der Adsorptions- bzw. Absorptionsstrecke des Adsorbens bzw. Absorbens wirkungsvoll verhindert, so dass eine möglichst optimale Wasseraufnahme realisiert wird.
Das Adhäsionselement bzw. die Haftschiene bzw. das Führungselement ist in vorteilhafter Weise als Schnur und/oder Seil und/oder Draht und/oder Geflecht und/oder Kette und/oder Rohr und/oder Stab und/oder Stange ausgebildet. Hierdurch kann ein besonders einfach herzustellendes bzw. montierbares Adhäsionselement bzw. Führungselement verwirklicht werden. Das Adsorbens bzw. Adsorbens kann in Form einer (Teil-) ümmantelung um das Adhäsionselement bzw. Führungselement herum angeordnet werden, so dass eine besonders große Wasser aktiv adsorbierende bzw. absorbierende Oberfläche realisiert wird. Hierdurch wird eine möglichst große, aktiv das Wasser absorbierende Oberfläche der Solelösung erzeugt.
In einer besonderen Variante der Erfindung kann das Adhäsionselement bzw. Führungselement bzw. die Haftschiene als ü- und/oder V-förmiges Element bzw. Schiene ausgebildet werden. Mit Hilfe dieser Variante der Erfindung kann eine besonders exakte Lenkung des Adsorbens bzw. Absorbens auf der vorgebebenen Bahn während der Adsorption/Adsorption realisiert werden.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das Adsorbens/Absorbens bzw. die Solelösung wenigstens an der Haftschiene bzw. am Adhäsionselement/Führungselement als Flüssigkeitsfilm bzw. Flüssigkeitsbenetzung angeordnet. Hierdurch wird eine vergleichsweise großflächige Wasser absorbierende Oberfläche realisierbar. Darüber hinaus wird ein vorteilhaftes Verhältnis von Flüssigkeitsvolumen zur aktiv Wasser absorbierenden Flüssigkeitsoberfläche erreicht. Dies führt zu einer besonders effektiven Wassergewinnung durch die Vorrichtung gemäß der Erfindung.
Generell besteht der Zusammenhang, dass je größer die Wasser absorbierende Oberfläche der Solelösung ist, desto vorteilhafter bzw. größer ist die Wasserabsorption und/oder die Effizienz der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Im Allgemeinen ist eine Maximierung der Wasser absorbierenden Oberfläche der Solelösung insbesondere pro Volumeneinheit anzustreben.
Vorzugsweise weist das Adhäsionselement/Führungselement bzw. die Haftschiene wenigstens ein Verteilerelement zum flächigen Verteilen bzw. zur Oberflächenvergrößerung der Solelösung auf. Hiermit kann die flächige Ausbildung des Flüssigkeitsfilms bzw. der Benetzung der Wand vorteilhaft verwirklicht werden. Entsprechende Ausführungen des Adhäsionselementes bzw. Führungselementes realisieren auf besonders einfache Weise eine entsprechend vorteilhafte Wasser absorbierende Oberfläche.
In einer besonderen Weiterbildung der Erfindung ist das Verteilerelement als kugel- und/oder Würfel- und/oder kegel- und/oder oval- und/oder quader- und/oder polygon-förmiger Körper ausgebildet. Ein derartiger am Adhäsionselement bzw. Führungselement bzw. an der Haftschiene angeordneter Körper wird vom Absorbens/Adsorbens bzw. der Solelösung umströmt, so dass dessen bzw. deren Oberfläche entscheidend vergrößert und somit die Wasseraufnahme verbessert wird.
Vorteilhafterweise umfasst das Verteilerelement ein Netz und/oder ein Vlies und/oder ein Geflecht und/oder eine Lederhaut und/oder Härchen und/oder Fasern und/oder Poren und/oder Rillen und/oder Krater und/oder Mulden. Beispielsweise bei einem Vlies, Gewebe, Leder oder dergleichen wird die großflächige Ausführung der Oberfläche gemäß der Erfindung insbesondere mittels Kapillarkräften und/oder Oberflächeneffekten, etc. vorteilhaft realisiert.
Das Verteilerelement kann z.B. aus Kunststoff, Ton und/oder Glas bestehen. Beispielsweise kann das Verteilerelement bzw. die Körper auf das Adhäsionselement bzw. Führungselement aufgeklebt, aufgespritzt, aufgepresst oder vergleichbar einfach fixiert werden. Möglicherweise sind zwischen zwei Verteilerelemente Abstandshalter wie Hülsen oder dergleichen vorgesehen.
Gegebenenfalls ist das Verteilerelement als poröser, schwammartiger oder vergleichbar durchlässig ausgebildeter Körper realisiert. Möglicherweise kann die Oberfläche des Verteilerelements aufgeraut oder mikroporös ausgestaltet werden. Generell ist vorteilhaft, eine Anpassung des Adhäsionselementes bzw. Führungselementes und/oder des Verteilerelements an das Adsorbens/Absorbens bzw. die Solelösung zu realisieren, z.B. an die Viskosität, Oberflächenspannung, etc.. In einer vorteilhaften Variante der Erfindung ist das Adhäsionselement bzw. Führungselement als sogenannte Perlenschnur mit zahlreichen Körpern ausgebildet. Mit entsprechend zahlreichen Körpern, die entlang dem Führungselement angeordnet sind, kann eine vorteilhaft einfache Oberflächenvergrößerung verwirklicht erden.
Möglicherweise ist das Adhäsionselement bzw. Führungselement bzw. die Haftschiene mit vorteilhaften Führungsstrukturen, insbesondere als Stab mit zahlreichen, in Richtung der Stabachse ausgerichteten Furchen und/oder Nuten und/oder Rillen, ausgebildet. Ein z.B. entsprechend gefurchter Stab weist ebenfalls eine vergleichsweise große Oberfläche auf und ist zudem auch einfach herstellbar, z.B. als spritzgegossenes oder tiefgezogenes Element. Darüber hinaus verbessern die Führungsstrukturen die Führung bzw. Haftung des Adsorbens/Absorbens am Führungselement gemäß der Erfindung.
Vor allem alternativ hierzu kann das Adhäsionselement bzw. Führungselement bzw. die Haftschiene mit vorteilhaften Führungsstrukturen, insbesondere als gewellte .Platte mit zahlreichen Wellen und/oder Nuten und/oder Rillen ausgebildet werden. Eine entsprechende Platte kann mindestens genauso einfach hergestellt werden und weist zudem auch eine relativ große Oberfläche auf.
Generell können die Wellen und/oder Furchen und/oder Nuten und/oder Rillen Mulden und/oder Wölbungen und/oder Höcker oder dergleichen aufweisen, so dass die Oberfläche des entsprechenden Führungselementes zusätzlich vergrößert wird, was zu einer noch besseren Wasseraufnahme durch das Adsorbens/Absorbens führt.
Darüber hinaus verlängern die erfindungsgemäßen Körper, Mulden, Wölbungen bzw. Höcker des Adhäsionselement bzw. Führungselementes die Adsorptions-/Absorptions.strecke und somit vorteilhafterweise die Verweilzeit des Adsorbens/Absorbens, was in einer verbesserten Wasseraufnahme der Vorrichtung resultiert. Prinzipiell sind auch andere, alternative und/oder weitere, vorteilhafte Oberflächen vergrößernde Maßnahmen bzw. Elemente gemäß der Erfindung einsetzbar.
In bevorzugter Weise ist die Transportrichtung des Adsorbens bzw. Absorbens entlang dem Adhäsionselement bzw. Führungselement bzw. der Haftschiene im Wesentlichen in vertikaler Richtung ausgerichtet. Hiermit kann ein vorteilhaftes Transportieren des fliesfähigen Adsorbens/Absorbens bzw. der Solelösung entlang der Adsorptionsstrecke mittels der Schwerkraft realisiert werden. Diese Maßnahme ermöglicht ein besonders einfaches Betreiben der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
In einer besonderen Variante der Erfindung sind zahlreiche Adhäsionselemente bzw. Führungselemente bzw. Haftschienen vorgesehen. Hierdurch kann die Wasser absorbierende Oberfläche gemäß der Erfindung in besonders starkem Maß bzw. einfacher Weise vorteilhaft vergrößert werden.
Gegebenenfalls sind mehrere vertikal oder horizontal ausgerichtete Adhäsionselemente bzw. Führungselemente in horizontaler Richtung nebeneinander angeordnet. Vorzugsweise sind zahlreiche Verteilerelemente in vertikaler Richtung übereinander angeordnet. Hierdurch ist eine vorteilhafte Kaskade realisierbar, wobei die Solelösung von einem ersten Verteilerelement zu einem darunter angeordneten zweiten Verteilerelement, u.s.w. mittels der Schwerkraft fließt bzw. transportiert wird. Beispielsweise fließt die Solelösung entlang der Oberfläche des Adhäsionselementes bzw. Führungselementes, wobei ein Verteilerelement bzw. erfindungsgemäßer Körper nach dem anderen vom Adsorbens/Absorbens bzw. der Solelösung überströmt wird.
In einer besonderen Weiterbildung der Erfindung sind Soletropfen zum Transportieren der Solelösung wenigstens entlang der Adsorptions- bzw. Absorptionsstrecke vorgesehen. Dies kann unter anderem bedeuten, dass die Solelösung z.B. von wenigstens einem, vorzugsweise im oberen Bereich der erfindungsgemäßen Vorrichtung angeordneten Solespeicher auf dem Adhäsionselement/Führungselement bzw. den zahlreichen Adhäsionselementen/Führungselementen mit möglichst vielen' Tropfen tropft, die entlang dem Adhäsionselement bzw. Führungselement nach unten gleiten. Die Sole des Solespeichers ist im Allgemeinen als eine nahezu gesättigte Solelösung ausgebildet.
In vorteilhafter Weise umfasst bei den erfindungsgemäßen Varianten die Wasser absorbierende Oberfläche der Solelösung wenigstens die Tropfenoberfläche. Beispielsweise bei mehreren Millionen Tropfen pro Kubikmeter ergibt sich mit dieser vorteilhaften Maßnahme eine deutliche Vergrößerung der Wasser absorbierenden Oberfläche, was die Ausbeute bzw. die Effizienz der erfindungsgemäßen Vorrichtung weiter verbessert.
Vorzugsweise ist wenigstens eine Dosiereinheit mit mindestens einer Dosieröffnung zum Zudosieren der Soletropfen zu einem Führungselement vorhanden. Hierbei wird insbesondere aus dem Solespeicher die Solelösung mittels der Dosieröffnung des Adhäsionselementes bzw. Führungselementes zudosiert. Eine Dosiereinheit ermöglicht vor allem zusammen mrt einer Steuerbzw. Regeleinheit eine weitgehend automatisierte Betriebsweise der Vorrichtung gemäß der Erfindung. Hierfür sind in vorteilhafter Weise unterschiedlichste Sensoren und Aktuatoren vorzusehen, die wenigstens eine Luftfeuchtigkeit, Temperatur, Durchflussmenge, Sole-Konzentration, Strömungsgeschwindigkeit, einen Luftdruck und/oder Soledruck isst .
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist die Dosiereinheit wenigstens eine Druckerzeugungseinheit zum Druck beaufschlagen der in einem Solespeicher angeordneten Solelösung auf. Mit Hilfe einer entsprechenden Druckerzeugungseinheit, wie z.B. einer Pumpe, kann beispielsweise die Solelösung im Solespeicher derart mit Druck beaufschlagt werden, dass die zudosierte Menge an Solelösung an insbesondere die Luftfeuchtigkeit anpassbar ist .
Vorzugsweise erfolgt die Zudosierung in der Weise, dass die Solelösung gepulst zahlreiche Tropfen durch zahlreiche Dosieröffnungen an entsprechend zahlreiche Adhäsionselemente bzw. Führungselemente abgibt. Hierfür beaufschlagt die Druckerzeugungseinheit die Solelösung pulsartig bzw. wechselnd mit einem hohen und einem niedrigeren Druck. Dies gewährleistet, dass weitgehend einzelne Tropfen hintereinander die Adhäsionselemente bzw. Führungselemente heruntergleiten und somit eine vorteilhaft große, aktive Oberfläche bilden bzw. von Verteilerelement zu Verteilerelement, insbesondere von Körper zu Körper gemäß der Erfindung gleiten.
Beispielsweise wird eine Anpassung der Anzahl der Soletropfen pro Zeiteinheit an die relative Feuchtigkeit der atmosphärischen Luft realisiert, wobei die je mehr Soletropfen erzeugt bzw. den Adhäsionselementen/ Führungselementen zudosiert werden, je höher die Luftfeuchtigkeit ist. Vorteilhafterweise kann diese Anpassung, insbesondere der Regelung des von der Druckerzeugungseinheit generierten Drucks mit einer Windenergieerzeugungseinheit wie einem Windrad oder dergleichen kombiniert werden.
In einer besonderen Weiterbildung der Erfindung ist wenigstens ein Luftfilter zum Filtern der in die Vorrichtung einströmenden atmosphärischen Luft vorgesehen. Hiermit kann wenigstens teilweise eine Verunreinigung des Adsorbens/ Absorbens durch Staub, Flugsand oder dergleichen verhindert bzw. reduziert werden, was eine störungsfreiere Betriebsweise der Vorrichtung gemäß der Erfindung ermöglicht. Vorzugsweise weist der Luftfilter Durchströmungsöffnungen auf, wobei die Durchströmungsöffnungen eine kleinere Querschnittsfläche aufweisen als die Querschnittsfläche der Dosieröffnungen. Mit Hilfe dieser Maßnahme kann eine Beeinträchtigung bzw. Verstopfung der Dosieröffnungen durch mit der atmosphärischen Luft eingebrachter Partikel wie Flugsand oder dergleichen weitestgehend vermieden werden. Dies erhöht entscheidend die Betriebssicherheit der erfindungsgemäßen Vorrichtung, ohne nennenswerten Aufwand. Diese Maßnahme ist auch bei einer Vorrichtung gemäß der Anmeldung 103 09 110.6 der Anmelderin von besonderem Vorteil.
Grundsätzlich wird durch die entlang dem Adhäsionselement/ Führungselement bzw. dem Verteilerelement hinunterfließende Solelösung diese/dies im Allgemeinen automatisch von Verschmutzungen wie Staubablagerungen, Flugsand, etc. gereinigt, wodurch ein selbstreinigendes System verwirklichbar ist Dies erhöht die Betriebsicherheit der Anlage zusätzlich.
Vorteilhafterweise weist eine Haltevorrichtung der Adhäsionselemente bzw. Führungselemente wenigstens eine Tragsäule auf. Vorzugsweise sind die Adhäsionselemente bzw. Führungselemente in wenigstens einem als Flügel ausgebildeten Durchströmungselement angeordnet, wobei insbesondere der Flügel mit der Haltevorrichtung bzw. um eine Drehachse verschwenkbar ist. Vorzugsweise sind zwei Flügelelemente vorgesehen, die um eine dazwischen angeordnete Drehachse und/oder Haltevorrichtung bzw. Tragsäule drehbar sind.
Beispielsweise wird die Tragsäule im mittleren Bereich der Anlage bzw. im Bereich einer Drehachse angeordnet. Gegebenenfalls wird die Tragsäule als Strangpresselement ausgebildet, wodurch eine relativ wirtschaftlich günstige Ausführung der Haltevorrichtung umgesetzt werden kann.
Grundsätzlich kann die Anlage bzw. die Flügel in Abhängigkeit der Windrichtung verschwenkbar ausgebildet werden. Hierfür ist eine vorteilhafte Kontrolleinheit insbesondere mit einem Windrichtungs-Erfassungselement vorhanden. Diese kann beispielsweise bei relativ großen Windstärken wie bei Sturm, etc. die Anlage bzw. der/die Flügel mit einer vergleichsweise kleinen, insbesondere geschlossenen Querschnittsfläche in den Wind stellen. Bei relativ geringen Windstärken bzw. bei nahezu Windstille ist die Anlage bzw. der/die Flügel mit einer vergleichsweise großen, durchströmbaren Querschnittsfläche in den Wind zu stellen.
Vorzugsweise wird die Solelösung mit einer ersten, insbesondere nahezu gesättigten Salzkonzentration des Adhäsionselementes bzw. Führungselementes aus dem Solespeicher zugeführt. Beispielsweise umfasst die Haltevorrichtung, insbesondere die Tragsäule den Solespeicher. In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist mindestens ein Abfuhrelement zum Abführen der Solelösung mit einer zweiten Salzkonzentration vorgesehen, wobei die zweite Salzkonzentration wesentlich kleiner als die erste Salzkonzentration ist.
Gegebenenfalls werden mehrere Adhäsionselemente bzw. Führungselemente seriell von der Solelösung durchströmt bzw. beaufschlagt und in einem Sammelelement bzw. zweiten Solespeicher mit der zweiten Salzkonzentration gespeichert bzw. gesammelt. Die seriell verschalteten Adhäsionselemente bzw. Führungselemente bilden mindestens mit der Solezuführung und dem Sammelelement ein vorteilhaftes Modul. Vorteilhafterweise sind mehrere Module vorgesehen, gegebenenfalls in vertikaler Richtung betrachtet übereinander und/oder nebeneinander angeordnet. Die Module sind in vorteilhafter Weise parallel verschaltet bzw. von Solelösung durchflössen. Hierbei werden die Module bzw. einzelnen Solelösungen im Allgemeinen zusammengeführt, wobei sich die Solelösungen der einzelnen Module vermischen und gegebenenfalls in einem Vorratspeicher zwischengespeichert werden. Vorzugsweise ist wenigstens eine Aufkonzentriereinheit zum Aufkonzentrieren der Solelösung von der zweiten Salzkonzentration auf die erste Salzkonzentration vorgesehen. Beispielsweise wird hierbei wenigstens teilweise die Desorption des Wassers realisiert. Mit Hilfe dieser Maßnahme wird aus der Solelösung vorteilhaftes Wasser bzw. Trinkwasser abgetrennt und einer Verwendung bzw. Verwertung zuführbar. Häufig wird das hierdurch gewonnene Wasser als Trink- und/oder Bewässerungswasser verwendet.
In vorteilhafter Weise umfasst die Aufkonzentriereinheit wenigstens einen mechanischen Filter, Sieb oder dergleichen, wodurch Verschmutzungen bzw. Partikel insbesondere in Strömungsrichtung vor der Aufkonzentrierstufe wirkungsvoll entfernt bzw. zurückgehalten werden.
Gegebenenfalls weist die Aufkonzentriereinheit wenigstens einen Zyklon und/oder eine semipermeable Membran zum Gewinnen des Wassers bzw. Trinkwassers auf. Vorzugsweise umfasst die Aufkonzentriereinheit wenigstens einen Verdampfer zum wenigstens teilweisen Verdampfen der Solelösung. Hierbei ist insbesondere eine gegebenenfalls kühlbare
Kondensationseinheit zum Kondensieren des Wasserdampfes und Gewinnen des Wassers vorgesehen.
Die Verwendung eines Verdampfers weist insbesondere den Vorteil auf, dass in ariden bzw. halbariden Gegenden besonders einfach Wärmeenergie bzw. Solarenergie in ausreichender Menge und mit vielfach bewährten Techniken zur Verfügung steht. Häufig werden hierbei entsprechende Energiespeicher in unterschiedlichsten Varianten eingesetzt.
Generell kann z.B. ein weitgehend durchgehender Tag- und/oder Nachtbetrieb der Vorrichtung gemäß der Erfindung realisiert werden.
Grundsätzlich kann mit Hilfe der Erfindung eine deutliche Vergrößerung der aktiv das atmosphärische Wasser absorbierenden Oberfläche erreicht werden, was zu einer entscheidenden Verbesserung der Ausbeute pro Volumeneinheit der Vorrichtung führt. Möglicherweise ist ein wesentlich größerer Durchsatz bzw. Durchfluss an atmosphärischer Luftmenge pro Zeiteinheit realisierbar, so dass die Ausbeute pro Zeiteinheit entsprechend erhöht werden kann. Dies führt zu einer erheblichen Steigerung der Effizienz bzw. Wirtschaftlichkeit der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Vorzugsweise ist eine Haut zur Ummantelung bzw. zum Schutz der Vorrichtung und/oder der Adhäsionselemente/ Führungselemente bzw. Module wenigstens teilweise als in eine Windrichtung ausrichtbare Haut ausgebildet. Mit dieser Maßnahme kann eine Anpassung an ungünstige atmosphärische Bedingungen wie Sturm, etc. verwirklicht werden. Beispielsweise ist wenigstens ein Teil der Haut aus zahlreichen, drehbar gelagerten Lamellen realisiert. Diese Lammellen werden im Allgemeinen in die Windrichtung ausgerichtet, so dass eine vorteilhafte Lenkung des Windes bzw. der zu entfeuchtenden Luft realisierbar ist.
Alternativ oder in Kombination hierzu kann auch eine drehbar gelagerte Außenhaut mit einem/einer im Allgemeinen unbeweglichem Adsorptions-/Absorptionsbereich bzw. Adsorptions-/Absorptionsstrecke. Hierbei kann die Außenhaut in vorteilhafter Weise der Windströmung ausrichtbare, die Sorptionsstrecke verschließbare bzw. Offenbare Klappen aufweisen.
In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist die Vorrichtung über den Querschnitt betrachtet eine weitgehend gleiche Durchströmungstiefe auf, so dass die feuchte Luft beim Durchströmen im Allgemeinen über den gesamten Querschnitt an vergleichbar gleich vielen bzw. gleich breiten Haftschienen vorbeiströmt. Hierdurch wird die Luft innerhalb der erfindungsgemäßen Vorrichtung vergleichsweise gleichmäßig entfeuchtet. Vorzugweise weist die Haut Klappen bzw. Flügelelemente auf, die als Sammelelemente atmosphärische Luft in die Vorrichtung gemäß der Erfindung lenken. Gegebenenfalls können die Adhäsionselemente bzw. Flügelelemente derart ausgebildet werden, dass diese eine Seite der Vorrichtung bei nachteiligen klimatischen Bedingungen verschließen. Beispielsweise kann hierdurch bei Sandsturm oder dergleichen insbesondere zusammen mit der Haut ein Schutz der Haftschienen, Luftfilter, etc. vor Beeinträchtigungen realisiert werden. Wie bereits oben beschrieben können diese gegebenenfalls in Richtung der Windströmung ausgerichtet werden.
Vorteilhafterweise ist wenigstens eine Luftsteuereinheit zum gesteuerten Anströmen von Luft zu wenigstens eines Führungselementes vorgesehen. Hiermit kann im Allgemeinen bezogen auf die natürliche Windanströmung zusätzlich relativ feuchte Luft den Führungselementen zugeführt werden, insbesondere bei Windstille oder zu geringen Windgeschwindigkeiten, so dass die Wassergewinnung weiter verbessert wird.
In einer vorteilhaften Variante der Erfindung ist das Adhäsionselement/Führungselement bzw. die Haftschiene als insbesondere flächiges Gewebe, Netz oder dergleichen ausgebildet. Hiermit kann auf bereits vorhandene Elemente, vorzugsweise handelsübliche Gewebe wie Stoffbahnen, Netze, etc. zurückgegriffen werden. Beispielsweise können diese Gewebe oder Netze aus Kunststofffasern und/oder gegebenenfalls auch aus Naturfasern bestehen. Mit dieser erfindungsgemäßen Variante kann ein besonders flächenhaftes Adhäsionselement bzw. Führungselement mit unzähligen einzelnen Längs- und Querschienen sowie Knotenpunkten realisiert werden, womit besonders große, aktive Oberfläche des Adsorbens/Absorbens bzw. Solelösung verwirklicht wird. Hierbei können die einzelnen Fäden der Gewebe bzw. Netze derart ausgebildet werden, dass die Solelösung, mittels Kapillarkräften oder dergleichen eine weitestgehend vollflächige Benetzung des Adhäsionselementes bzw. Führungselementes gewährleistet.
Möglicherweise ist das Verteilerelement als Gewebe, Netz oder dergleichen ausgebildet, das insbesondere auf einer erfindungsgemäßen Platte angeordnet ist, z.B. auf der Rück- und/oder Vorderseite der Platte. Hierdurch kann ein schichtartiges Adhäsionselement bzw. Führungselement verwirklicht werden. Beispielsweise sind drei Schichten vorgesehen, zwei äußere Gewebe- bzw. Netzschichten und eine dazwischen angeordnete, innere, stabilisierende, gegebenenfalls formgebende Schicht, die z.B. aus Metall, Kunststoff, etc. besteht. Möglicherweise ist in einer inneren Schicht ein Wärmetauscher vorgesehen, der die frei werdende Reaktionsenthalpie z.B. der Desorption zur Verfügung stellt.
Grundsätzlich kann ein Adhäsionselement/Führungselement bzw. eine Haftschiene wenigstens ein Verzweigungselement bzw. eine Weiche aufweisen, so dass in Strömungsrichtung des Adsorbens/ Absorbens bzw. der Solelösung aus einer einbahnigen, ein zwei oder mehrbahniges Adhäsionselement bzw. Führungselement gebildet wird. Hiermit kann eine vorteilhafte Anpassung an die längs der Adsorptions-/ Absoptionsstrecke vorhandene, durch die Wasseraufnahme resultierende Volumenzunahme der Solelösung verwirklicht werden. Möglicherweise weist der in die vertikale Richtung betrachtete Querschnitt der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine Verbreiterung von oben nach unten auf, so dass die Querschnittsfläche des Bereichs des Adhäsions-/Führungselementes bzw. Adhäsions-/ Führungselemente an die Volumenzunahme der Solelösung angepasst ist. Zum Beispiel weist die Querschnittsfläche zumindest im Bereich des Adhäsionselementes bzw. Führungselementes die Form eines Kegels, Kegelstumpfs, Dreiecks, Trapezes, etc. auf. Es ist denkbar, dass als Verzweigungselement eine weitgehend horizontal ausgerichtete Scheibe verwendet wird. Bei der Variante der Erfindung, bei der als Adhäsionselement bzw. Führungselement ein Gewebe, Netz, etc. verwendet wird, kann ein Verzweigungselement bzw. Weiche ganz besonders einfach realisiert werden. Beispielsweise werden zwei Führungselemente bzw. Gewebebahnen oder Netze aneinander fixiert bzw. miteinander vernäht. Gegebenenfalls werden in unterschiedlichen Höhen der Vorrichtung, d.h. nach unterschiedlichen Stecken in Richtung der Strömung, Führungselemente bzw. Netze bzw. Gewebebahnen an eine weitgehend durchgehende Gewebebahn oder Netz fixiert bzw. angenäht .
Vorteilhafterweise können flächige Adhäsionselemente bzw. Führungselemente wie Platten, Gewebe bzw. Netze mindestens während der Adsorptions-/Absorptionsphase in Richtung oder etwas abgewinkelt zu der durchströmenden Luft ausgerichtet werden. Hierdurch kann die durchströmende Luft sowohl an der Vorder- als auch an der Rückseite der Platte, Gewebebahn bzw. Netz vorbeiströmen und Wasser an die Solelösung abgeben.
Generell stehen als hygroskopisches Salz der Solelösung unterschiedlichste Stoffe zur Auswahl, z.B. Natriumchlorid, Kaliumacetat oder Lithiumchlorid. Das vorteilhafte Lithiumchlorid kann Wasser aus atmosphärischer Luft z.T. noch bei bis zu ca. 12% Luftfeuchtigkeit absorbieren. Zudem nimmt Lithiumchlorid Wasser aus der atmosphärischen Luft selbst bei einer Überdeckung des Salzes mit Wasser bzw. Solelösung auf. Die Absorption des atmosphärischen Wassers durch die Solelösung endet hierbei bei einem Verhältnis Salz zu Wasser von etwa eins zu vier Gewichtseinheiten.
Vorteilhafterweise ist bei einer Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zur Lösung der Aufgabe der Erfindung wenigstens eine Wärmetauschereinheit zur Verwendung von Wärmeenergie für die Desorption vorgesehen. Beispielsweise wird die Wärmeenergie der atmosphärischen Luft und/oder der Reaktionsenthalpie der Adsorption/Absorption mittels des Wärmetauschers für die Aufkonzentriereinheit bzw. den Verdampfer, Energieversorgung der Vorrichtung oder dergleichen verwendet. Hiermit kann ein vorteilhaftes Energiemanagementsystem verwirklicht werden, so dass lediglich sehr wenig Fremdenergie mittels Wind, Sonne, eines Netzanschlusses ans öffentliche Netz, BHKWs, etc. der Vorrichtung gemäß der Erfindung zugeführt werden braucht.
Beispielsweise kann wenigstens ein Wärmetauscher zwischen zwei Adhäsionselement-/Führungselement-Platten, innerhalb eines Haftschienenstabes und/oder um zahlreiche Adhäsionselemente/Führungselemente bzw. Haftschienen herum, insbesondere im Bereich der Außenhaut der Vorrichtung angeordnet werden.
Grundsätzlich wird in der Vorrichtung gemäß der Erfindung möglichst ausschließlich ein fluides bzw. flüssiges, d.h. fließfähiges Absorbens verwendet. Ein entsprechend fließfähiges bzw. flüssiges Absorbens bzw. Solelösungen mit unterschiedlichen Salzkonzentrationen zeichnen sich durch eine besonders einfache Transportmöglichkeit aus. Beispielsweise können zum aktiven Transport der Solelösung handelsübliche Transportvorrichtungen wie Pumpen oder dergleichen verwendet werden.
In einer vorteilhaften Ausführungsform gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zur Lösung der Aufgabe der Erfindung ist ein flexibles Adhäsionselement bzw. Führungselement, insbesondere eine Schnur, Seil, Draht, Gewebe, etc., vorgesehen und/oder ist die Vorrichtung höhen- und/oder breitenverstellbar ausgebildet. Hiermit kann die Vorrichtung gemäß der Erfindung bei Bedarf, insbesondere für mobile Anwendungen während der Transportphase, zusammenklappbar, zusammenfaltbar oder zusammenlegbar ausgebildet werden. Möglicherweise ist die Vorrichtung als teleskopierbare Vorrichtung ausgebildet, wie z.B. derzeit bekannte Zeltanhänger für PKWs, etc..
Möglicherweise wird ein Flüssigkeitsspeicher für das Adsorbens bzw. Absorbens, insbesondere die Solelösung, verwendet, wobei in vorteilhafter weise eine Wasser absorbierende bzw. adsobierende Oberfläche der Solelösung wenigstens auf zwei sich gegenüberliegenden Seiten einer Wand des Flüssigkeitsspeichers angeordnet ist. Mit Hilfe dieser Maßnahme wird eine deutliche Vergrößerung der aktiv das atmosphärische Wasser absorbierenden Oberfläche erreicht, was zu einer Verbesserung der Ausbeute pro Volumeneinheit der Vorrichtung führt. Möglicherweise ist ein wesentlich größerer Durchsatz bzw. Durchfluss an atmosphärischer Luftmenge pro Zeiteinheit realisierbar als beim Stand der Technik, so dass die Ausbeute pro Zeiteinheit entsprechend erhöht werden kann. Dies führt zu einer erheblichen Steigerung der Effizienz bzw. Wirtschaftlichkeit der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Beispielsweise ist die Flüssigkeit bzw. Solelösung in einem Flüssigkeitsspeicher bzw. auf/oberhalb einer Wand des Flüssigkeitsspeichers gespeichert bzw. angeordnet. Hierbei ist die Soleflüssigkeit zudem auch auf der Außenseite bzw. unterhalb der Wand des Flüssigkeitsspeichers angeordnet, so dass die Wasser absorbierende Oberfläche vorteilhaft großflächig ist.
Gegebenenfalls entspricht die Wasser absorbierende Oberfläche ca. 30% oder 50% oder 80% einer Seitenfläche bzw. der gesamten Wand. Vorteilhafterweise erstreckt sich die Wasser absorbierende Oberfläche der Solelösung bzw. Soleflüssigkeit wenigstens über nahezu eine gesamte Seitenfläche bzw. der gesamten Wand. Hierdurch wird eine möglichst große, aktiv das Wasser absorbierende Oberfläche der Solelösung erzeugt. Generell besteht der Zusammenhang, dass je größer die Wasser absorbierende Oberfläche der Solelösung ist, desto vorteilhafter bzw. größer ist die Wasserabsorption und/oder die Effizienz der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Im Allgemeinen ist eine Maximierung der Wasser absorbierenden Oberfläche der Solelösung insbesondere pro Volumeneinheit anzustreben. In einer besonderen Weiterbildung der Erfindung ist die Solelösung als Flüssigkeitsfilm bzw. Flüssigkeitsbenetzung wenigstens an einer der bzw. vorzugsweise an beiden Seitenflächen des Flüssigkeitsspeichers ausgebildet. Hierdurch wird eine vergleichsweise großflächige Wasser absorbierende Oberfläche realisierbar. Darüber hinaus wird ein vorteilhaftes Verhältnis von Flüssigkeitsvolumen zur aktiv Wasser absorbierenden Flüssigkeitsoberfläche erreicht. Dies führt zu einer besonders effektiven Wassergewinnung durch die Vorrichtung gemäß der Erfindung.
Gegebenenfalls wird die erfindungsgemäße, Wasser absorbierende, auf sich gegenüberliegende Seiten der Wand des Flüssigkeitsspeichers vorzusehende Oberfläche der Solelösung durch einen Überlauf bzw. über eine Kante und/oder Stirnseite der Wand überlaufende und an der Außenwand entlang fließende Solelösung verwirklicht. Alternativ oder in Kombination hierzu weist die Wand zahlreiche Durchströmungsöffnungen zum Durchströmen der Solelösung von einer ersten Seite zur dieser gegenüberliegenden Seite der Wand auf. Mit dieser Maßnahme wird in vorteilhafter Weise eine großflächige, insbesondere als Flüssigkeitsfilm ausgebildete Wasser absorbierende Oberfläche auf der der ersten Seite gegenüberliegenden Seite ausgebildet .
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Wand als ein Gitter, ein Lochblech, ein Netz, ein Vlies, ein Geflecht, eine Membran und/oder eine Lederhaut ausgebildet. Entsprechende Ausführungen der Wand realisieren auf besonders einfache Weise eine entsprechend vorteilhafte Wasser absorbierende Oberfläche. Beispielsweise bei einem Vlies, Gewebe, Leder oder dergleichen wird die großflächige Ausführung der Oberfläche gemäß der Erfindung vor allem mittels Kapillarkräften, Oberflächeneffekten, etc. vorteilhaft realisiert.
Vorteilhafterweise ist wenigstens auf einer Seite, z.B. auf der Außenseite und/oder Unterseite der Wand des Flüssigkeitsspeichers ein Verteilerelement zum flächigen Verteilen der Solelösung angeordnet. Hierdurch wird die flächige Ausbildung des Flüssigkeitsfilms bzw.- der Benetzung der Wand vorteilhaft verwirklicht.
Alternativ oder in Kombination zur entsprechend ausgebildeten Wand des Flüssigkeitsspeichers ist das Verteilerelement als ein Gitter, ein Lochblech, ein Netz, ein Vlies, ein Geflecht, eine Membran und/oder eine Lederhaut ausgebildet. Gegebenenfalls ist eine Schichtung der bzw. schichtartigen Wand mit dem Verteilerelement realisiert. Beispielsweise ist das Verteilerelement lösbar oder unlösbar insbesondere flächig an der Wand fixiert. Möglicherweise ist jeweils wenigstens ein Verteilerelement auf den beiden sich gegenüberliegenden Seiten der Wand gemäß der Erfindung angeordnet.
Häufig kann der Flüssigkeitsspeicher als ein die Solelösung wenigstens teilweise umschließendes Gefäß, Behälter oder dergleichen ausgebildet werden. Vorteilhafterweise ist der Flüssigkeitsspeicher im Wesentlichen als plane, weitgehend ebene bzw. flache Scheibe ausgebildet. Hierbei wird die Speicherung der Solelösung unter anderem mittels deren Oberflächenspannung, Kapillarkräften oder dergleichen verwirklicht. Beispielsweise erfolgt die Speicherung auf der in vertikaler Richtung betrachteten Oberseite vorwiegend durch die Oberflächenspannung bzw. Fließfähigkeit der Solelösung.
Bei einem als Scheibe ausgebildeten Flüssigkeitsspeicher wird in besonders einfacher Weise eine relativ großflächige, Wasser absorbierende Oberfläche ausgebildet. Hierbei kann die erfindungsgemäße Wasser absorbierende Oberfläche etwa dem Zweifachen der Fläche einer Seite der Wand bzw. etwa der gesamten Wandfläche z.B. einschließlich Stirnseiten entsprechen. Zudem kann ein als Scheibe ausgebildeter Flüssigkeitsspeicher das beanspruchte Bauvolumen minimieren bzw. kann die Wasser absorbierende Oberfläche pro Volumeneinheit maximieren. Hierbei kann die Solelösung vorzugsweise als Flüssigkeitsfilm bzw. Benetzung auf allen Seiten, z.B. sowohl oberhalb als auch unterhalb der Scheibe ausgebildet werden.
Grundsätzlich kann die Wand des Speichers wenigstens teilweise aus porösem, insbesondere gesintertem Material bestehen, so dass das von der Wand eingeschlossene bzw. ausgebildete Volumen als Speicher realisiert ist.
Generell können gerade für mobile Anwendungen erfindungsgemäße Vorrichtungen in einem z.B. handelsüblichen Container für LKWs, Schiffe, etc. integriert werden. Beispielsweise kann wenigstens ein Teil des Containers ausfahrbar bzw. (breiten- bzw. höhen-) verstellbar ausgebildet' werden, so dass die Adsorptions-/Absorptionsstrecke während der Sorptionsphase im Vergleich zum Stillstand der Anlage vorteilhaft verlängerbar ist. Beispielsweise können entsprechend mobile Anlagen für die (Trink-) Wasserversorgung nach Naturkatastrophen, Unglücken oder sonstigen Beeinträchtigungen bzw. Zerstörungen der allgemeinen Wasserversorgung lokal und zeitlich sehr flexibel eingesetzt werden.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird anhand der Figuren nachfolgend näher erläutert.
Im Einzelnen zeigen:
Figur 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung gemäß der Erfindung mit perlschnurartigen Haftschienen,
Figur 2 eine schematische, perspektivische
Darstellung eines als gefurchter Stab ausgebildeten Haftschiene gemäß der Erfindung,
Figur 3 eine schematische, perspektivische
Darstellung einer als gewellte Scheibe ausgebildeten Haftschiene gemäß der Erfindung,
Figur 4 eine schematische Darstellung einer als Lochplatte mit Kugeln ausgebildeten Haftschiene gemäß der Erfindung,
Figur 5 eine schematische Draufsicht dreier Anlagenvarianten einer Vorrichtung gemäß der Erfindung,
Figur 6 eine schematische, perspektivische Darstellung einer weiteren Anlagenvariante gemäß der Erfindung,
Figur 7 eine schematische Draufsicht der Anlagenvarianten gemäß Figur 6,
Figur 8 eine schematische, perspektivische Darstellung eines als mit Spannelementen versehenen Gewebe ausgebildeten Führungselementes gemäß der Erfindung,
Figur 9 schematische Ansichten einer weiteren Vorrichtung gemäß der Erfindung mit perlschnurartigen Haftschienen, die gerillte Perlen aufweist,
Figur 10 schematische Anordnungen unterschiedlicher perlschnurartiger Haftschienen gemäß der Erfindung, Figur 11 .schematische Draufsichten einer weiteren Vorrichtung gemäß der Erfindung bei unterschiedlichen Windstärken,
Figur 12 schematische Draufsichten einer zu
Figur 11 alternativen Vorrichtung gemäß der Erfindung bei unterschiedlichen Windstärken und
Figur 13 schematische Draufsichten einer zu Figur 11 oder 12 alternativen Vorrichtung gemäß der Erfindung bei unterschiedlichen Windstärken.
In Figur 1 ist eine Vorrichtung gemäß der Erfindung mit mehreren als Perlenschnur 1 ausgebildeten Adhäsionselementen/ Führungselementen 1 bzw. Haftschienen 1 dargestellt. Hierbei kann die gesamte Anlage beispielsweise in vergleichbarer Weise mit der Anlage bzw. dem System gemäß der im Stand der Technik angeführten Vorrichtung bzw. Anmeldung 103 09 110.6 der Anmelderin ausgebildet und/oder kombiniert werden.
In einem oberen Solespeicher 2 ist die nahezu gesättigte Solelösung 3 gespeichert. Durch einen ersten Einlass 4 wird die Solelösung 3 wie z.B. LiCl in den Speicher 2 eingefüllt. Mittels eines zweiten Einlasses 5 steht ein Druck beaufschlagtes Medium, z.B. Druckluft oder dergleichen, mit der Solelösung 3 in Verbindung. Die nicht näher dargestellte Druckerzeugungseinheit erzeugt insbesondere einen impulsartigen Überdruck im Speicher 2, so dass die Solelösung 3 durch Dosieröffnungen 6 durchtritt, z.B. als Tropfen, und entlang den Adhäsionselementen 1 bzw. Führungselementen 1 nach unten in einen Adsoptions-/ Absorptionsbereich 7 strömen bzw. durch die Adhäsionselemente 1 bzw. Führungselemente 1 nach unten geführt werden. Der Adsoptions-/Absorptionsbereich 7 bildet die Adsoptions-/ Absorptionsstrecke 7., entlang der die Aufnahme von Wasser aus der atmosphärischen Luft 8 stattfindet. Aus der Vorrichtung strömt etwas entfeuchtete Luft 9.
Die Haftschienen 1 weisen Verteilerelemente 10 bzw. Körper 10 auf, die eine Vergrößerung der aktiven, Wasser aufnehmenden Oberfläche der Solelösung 3 gewährleisten. Die Perlenschnüre 1 bzw. Führungselemente 1 sind z.B. mittels Federn 11 fixiert bzw. verspannt, so dass die exakte Ausrichtung bzw. eine Stabilisierung der Führungselemente 1 auch bei sehr hohen Strömungsgeschwindigkeiten der Luft 8, 9 gesichert ist. Ohne nähere Darstellung kann ein Führungselement 1 auch lediglich oben oder unten mit einer Feder 11 verspannt werden.
Die Perlen 10 bzw. Körper 10 können als Kugeln, Ovale, etc. ausgebildet und zur besseren Haftung der Solelösung 3 mit oder ohne Rillen, Mulden, Fasern, Härchen, Poren, etc. versehen werden. Alternativ oder in Kombination hierzu können sie auch aufgeraut oder mikroporös ausgebildet werden. Die Körper 10 können aus Kunststoff, Ton, Silikagel, Metall, Keramik und/oder Glas ausgebildet werden. Die genaue Ausgestaltung der Körper 10 kann zur Anpassung der Verweilzeit der Solelösung 1 auf deren Oberfläche verwendet werden.
Im unteren Bereich der Vorrichtung ist ein zweiter Solespeicher 12 zum Speichern bzw. Auffangen der durch die Wasseraufnahme etwas verdünnten Solelösung 13 vorgesehen. Der Speicher 12 sammelt somit die Solelösung 13 der zahlreichen Haftschienen 1 und gibt diese 13 mittels einem Auslass 14 z.B. an eine nicht näher dargestellte Aufkonzentriereinheit wie ein Verdampfer, Membraneinheit, Zyklon, etc. weiter. Gegebenenfalls kann hierzu eine Pumpe in vorteilhafter Weise eingesetzt werden. Möglicherweise wird die Solelösung 13 insbesondere vor der Aufkonzentriereinheit mittels einem Feinfilter oder dergleichen von Schmutzteilchen wenigstens teilweise befreit. Darüber hinaus weist die Vorrichtung Luftfilter 15 auf, die Partikel wie Staub, Flugsand, u.s.w. weitgehend zurückhalten bzw. aus der Luft 8 herausfiltern. Die Porenweite des Luftfilters 15 ist hierbei in vorteilhafter Weise kleiner als die Weite des Durchlasses zwischen der Führungselemente 1 und der Öffnung 6. Mit dieser Maßnahme wird ein Verstopfen der Öffnung 6 weitestgehend unterbunden.
In Figur 2 ist eine als gefurchter Stab 16 ausgebildete Haftschiene dargestellt. Der Stab 16 weist zahlreiche Furchen 17 auf, in denen herunterströmende Solelösung 3 geführt wird. Die Furchen 17 weisen zudem mehrere Wölbungen 18 auf, die die aktive Oberfläche vergrößern sowie zu einer Verlängerung der Absorptionsstrecke führt bzw. die Verweilzeit im Absorptionsbereich 7 erhöhen. Innerhalb des Stabes 16 ist ein Teil eines Wärmetauschers 23 vorgesehen, der die freiwerdende Reaktionswärme für die Desorption abführt.
In Figur 3 ist eine gewellte Platte 19 dargestellt, die zahlreiche Rillen 17 aufweist, in denen die Solelösung 3 geführt wird. Die Rillen 17 besitzen wiederum Wölbungen 18, so dass die aktive Oberfläche vergrößert sowie die Verweilzeit der Lösung im Absorptionsbereich erhöht bzw. die Fließgeschwindigkeit vorteilhaft verringert wird.
Gemäß Figur 3 wird ersichtlich, dass die Luft 8 weitgehend längs der Platte 19 strömt, so dass die vorzugsweise auf beiden Seiten der Platte 19 herunterströmende Solelösung 3 Wasser aufnehmen kann. Entsprechende flächenhafte Adhäsionselemente 19 bzw. Führungselemente 19 können im Allgemeinen in die jeweilige Windrichtung ausgerichtet bzw. gedreht werden. Die Sole 2 wird den Adhäsionselementen/ Führungselementen bzw. Haftschienen 1, 16, 19 vorzugsweise als Tropfen 3 zudosiert und fließt aufgrund der Schwerkraft der von den Haftschienen vorgegebenen Bahn nach unten in den Speicher 12. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind keine Tropfen eingezeichnet. Luft 8 mit einer gewissen Luftfeuchtigkeit strömt an bzw. längs den Adhäsionselementen/Führungselementen 1, 16, 19 vorbei, wobei die hygroskopische Sole 3 das in der Luft 8 enthaltene Wasser zum Teil absorbiert und somit durch die Entfeuchtung der Luft 8 verdünnt wird. Das heißt, dass eine Salzkonzentration der Sole 3 auf der Absorptionsstrecke aufgrund der Wasseraufnahme sinkt. Die Salzkonzentration stellt das Verhältnis einer Salzmenge pro Volumeneinheit dar (Einheit: g/cm3) . Als Salz wird vorzugsweise Lithiumchlorid verwendet, das bis zu einer Luftfeuchtigkeit von ca. 12% Wasser der Luft 8 entziehen kann. Zudem kann Lithiumchlorid Wasser absorbieren bis zu einem Verhältnis von einem Gewichts-Teil Salz zu vier Gewichts-Teilen Wasser.
Der Wasserdampf der Luft 8 wird an einer Oberfläche der Sole 3 absorbiert. Aufgrund der relativ großen Fläche der Adhäsionselement/Führungselemente 1, 16, 19 und dem vergleichsweise kleinen Speichervolumen dieser wird ein vorteilhaftes Oberflächen-Volumen-Verhältnis realisiert, so dass die Absorption des Wassers besonders effizient erfolgt. Zum Beispiel ist die Sole 3 hierbei als vergleichsweise dünner Flüssigkeitsfilm bzw. Benetzung auf der Oberfläche der Adhäsionselement/Führungselemente 1, 16, 19 bzw. Körper 10 gespeichert. Gegebenenfalls wird innerhalb eines porösen bzw. durchlässigen Adhäsionselementes/Führungselementes 1, 16, 19 bzw. Körper 10 die Solelösung 3 zwischengespeichert. Darüber hinaus wird die Oberfläche F3 der Tropfen als aktive, Wasser absorbierende Oberfläche ausgebildet, so dass die Absorption weiter verbessert wird.
Der Stab 16 bzw. die Platte 19 oder die Körper 10 weisen gegebenenfalls jeweils einen nicht näher dargestellten Vlies, etc. auf. Hierdurch wird die möglichst über die gesamte Fläche eine gleichmäßige Verteilung der Solelösung 3 erreicht. Dies gewährleistet, dass die Wasser absorbierende Oberfläche möglichst großflächig realisiert ist. Generell kann die Vorrichtung gemäß Figur 1 oder 6 ohne nähere Darstellung ein Dach aufweisen. Auf dem Dach können bereits handelsübliche Elemente zur Gewinnung von Sonnenenergie bzw. Energie-Versorgung der Vorrichtung vorgesehen werden, z.B. Photovoltaik-Ele ente und/oder Solarkollektoren. Zudem kann gegebenenfalls anfallendes Regenwasser vorteilhaft mittels dem Dach gesammelt und einem nicht näher dargestellten Wasserspeicher zugeführt werden. Möglicherweise umfasst das Dach, das z.B. als Kanzel oder dergleichen ausgebildet ist, unter anderem eine Aussichtsplattform, ein Restaurant, Technik- und/oder Kontrollraum.
Möglicherweise kann die Solelösung 3 Zusatzstoffe z.B. zur Verhinderung einer Verkei ung, zur Beeinflussung der Oberflächenspannung, etc. aufweisen. Die Sole 3, 13 wird im Allgemeinen im Kreislauf geführt bzw. rezirkuliert und das aufgenommene Wasser wird beim Durchgang entlang der Adhäsionselemente/Führungselemente 1, 16, 19 in vorteilhafter Weise von der Sole 3 insbesondere mittels einem Verdampfer und/oder Zyklon abgetrennt.
Weiterhin kann prinzipiell die Luft 8 mittels natürlicher Strömung bzw. Bewegung durch die Vorrichtung bzw. entlang den Adhäsionselementen/Führungselementen 1, 16, 19 und/oder mittels wenigstens einer vorteilhaften Druck- bzw. Strömungs- Erzeugungseinheit wie ein Ventilator, eine Turbine, ein Gebläse oder dergleichen strömen. Bei der letztgenannten Variante sind in bevorzugter Weise wenigstens eine Strömungslenkvorrichtung vorzusehe .
In Figur 4 ist eine weitere, nicht maßstabsgetreue Variante eines Führungselementes 22 dargestellt, wobei Figur 4a eine Draufsicht auf eine Kugelebene und Figur 4b eine geschnittene Seitenansicht auf mehrere Kugelebenen zeigt. Diese Adhäsionselemente 22 bzw. Führungselemente 22 ist als mehrfach unterbrochene Kugel-Reihe 22 umgesetzt, wobei die Kugeln 24 durch Platten 25 im Raum angeordnet werden. Die Kugeln 24 sind auf einer weitgehend planaren, in nahezu horizontaler Ebene ausgerichtete Platte 25 mit zahlreichen Löchern 20 bzw. Ausstanzungen 20 angeordnet bzw. fixiert. Die Löcher 20 weisen Stege 21 auf, mit Hilfe derer die Kugeln 24 fixierbar sind. Beispielsweise werden die Kugeln 24 in die Löcher 20 eingepresst und/oder eingeklebt.
Die Luft 8 kann bei dieser Variante durch den freien Zwischenraum zwischen den Kugel 24 hindurchströmen. Hierbei wird die Solelösung 3 entlang den Adhäsionselementen 1 bzw. Führungselementen 1 mittels den Kugeln 24 geführt und über die Kugeloberfläche verteilt, so dass insbesondere eine deutliche Vergrößerung der aktiven Oberfläche erreicht wird. Durch die vergleichsweise geringen vertikalen Abstände zwischen zwei Kugel-Ebenen und der Kugelform wird gewährleistet, dass die von einer Kugel 24 abtropfenden Soletropfen 3 auf eine darunter angeordnete Kugel 24 treffen und somit die vertikale Führung gemäß der Erfindung verwirklicht wird.
In Figur 5 sind drei Varianten des Aufbaus einer Vorrichtung gemäß der Erfindung in schematischer Draufsicht gezeigt. Gemäß Variante 5a weist die Vorrichtung einen rechteckigen Querschnitt auf. Die Außenhaut weist hierbei vorteilhafterweise drehbare Klappen 26 auf, die z.B. sowohl zum Verschließen der Seitenwände bei klimatisch ungünstigen Bedingungen wie Sandstürme, etc. als auch zum Lenken bzw. Sammeln der Luftströme verwendet werden können.
Entsprechende Anlagen (vgl. Figuren 5a, 5b, 5c; zum Teil ohne nähere Darstellung) werden in vorteilhafter Weise vor allem bei flächenhaften Adhäsionselementen bzw. Führungselementen wie vertikal angeordneten Platten, Gewebebahnen, etc. um eine vertikale Achse 27 drehbar gelagert.
Gemäß Figuren 5b und 5c sind runde Querschnitte des Sorptionsbereiches vorgesehen, wobei sowohl runde (vgl. Figur 5b) als auch quadratische (vgl. Figur 5c) Außenhäute realisierbar sind. Entsprechend der Ausgestaltung der Außenhaut sind die Klappen 26 in ihrer Form angepasst. Vor allem bei diesen beiden Varianten kann die Außenhaut mit den Klappen 26 zusammen drehbar und der Absorptionsbereich gegebenenfalls unbeweglich ausgebildet werden.
In den Figuren 6 und 7 ist schematisch eine weitere Variante einer Anlage gemäß der Erfindung dargestellt. Diese umfasst im Wesentlichen zwei Flügel 28 und eine Tragsäule 29. In den als Flügel 28 bezeichneten Gebilden 28 sind zahlreiche Adhäsionselemente/Führungselemente bzw. Haftschienen gemäß der Erfindung vorhanden. Beispielsweise weisen die Flügel 28 eine Tiefe von einigen Zentimetern bis einigen Metern und/oder eine Breite bzw. eine Höhe von gegebenenfalls mehreren Metern auf. Möglicherweise weisen die Flügel Verschlussklappen oder dergleichen auf, Zum Beispiel vergleichbar mit denen aus Figur 5 und/oder als lamellenartige Streifen, etc..
Die Anlage bzw. die Flügel 28 sind vorteilhafterweise mit der bzw. um die Säule 29 bzw. Achse 27 drehbar gelagert. Hierbei ist vorzugsweise ein Schwenkbereich von etwa 90° vorgesehen, so dass (einströmende) Luft 8 bezogen auf eine Querschnittsfläche 30 der Flügel 28 nahezu senkrecht oder parallel zu den Flügeln 28 strömen kann.
Die senkrechte Einströmungsrichtung wird vorteilhafterweise im Betriebsfall der Entfeuchtung der Luft 8 vorgesehen und im Fall sehr großer Windgeschwindigkeiten die parallele Strömungsausrichtung der Flügel 28. Möglicherweise kann in Abhängigkeit der Windgeschwindigkeit eine (spitz-) winklige Ausrichtung der Flügel 28 zur Windrichtung von Vorteil sein. Die äußeren Enden sind vorteilhafterweise strömungsgünstig ausgebildet bzw. weisen entsprechende Windlenk- bzw. Windleitelemente auf.
Eine weitere, besondere Variante des Adhäsionselementes 31 bzw. Führungselementes 31 gemäß der Erfindung ist in Figur 8 Ausschnittsweise dargestellt. Das Adhäsionselemente 31 bzw. Führungselement 31 ist hierbei als Gewebe 31 ausgebildet, das mit Spannelementen 32 durchzogen bzw. fixiert ist. Das Gewebe
31 besteht im Wesentlichen aus textilem Gewebe 31, einem Netz 31, Faserverbund 31 oder dergleichen. Möglicherweise wird hierbei auf handelsübliche Gewebe 31 zurückgegriffen, so dass eine wirtschaftlich besonders günstige Ausführung realisierbar ist.
Die Spannelemente 32 sind z.B. als Spannseile bzw. Drahtseile, Stäbe oder dergleichen ausgeführt, die zum Teil das Gewebe 31 durchdringen und/oder am Gewebe 31 anliegen bzw. dieses seitlich abstützen/fixieren. Möglicherweise ist das Gewebe 31 zwischen zwei sich gegenüberliegenden Elementen
32 angeordnet. Die Spannelemente 32 sind vorteilhafterweise unten als auch oben fixiert bzw. ohne nähere Darstellung in die Richtungen Z verspannt.
Bei unter Zug verspannten Spannelementen 32 ist von Vorteil, das diese gegebenenfalls wenigstens teilweise flexibel bzw. elastisch ausgebildet werden können. Hierdurch sind diese vergleichsweise einfach montierbar und/oder dünn ausbildbar, wobei diese dennoch mittels der Verspannung eine vorteilhafte seitliche Stabilisierung des Gewebes 31 gewährleisten. Somit kann insbesondere auf vergleichsweise elastische bzw. flexible Gewebe 31 zurückgegriffen werden.
In Figur 9 ist eine weitere Variante der Erfindung dargestellt, wobei die Körper 10 als Kugeln 10 mit Rillen 33 ausgebildet sind. Die Rillen 33 sind vorzugsweise spiralförmig realisiert, was vor allem in der Draufsicht Figur 9c deutlich wird. Hierdurch wird ein Spin oder dergleichen des herabfließenden Adsorbens bzw. Absorbens erzeugbar, so dass ein relativ starker Wind die Solelösung nicht ausschließlich auf eine Seite des Körpers verbläst. Hiermit wird selbst bei vergleichsweise starkem Wind eine relativ große aktive Oberfläche der Solelösung erzeugt, was die Gewinnung des Trinkwassers aus atmosphärischer Luft verbessert. Figur 9a zeigt eine „Perlenkette" mit Körpern 10, die geradlinige Rillen 33 aufweisen. Figur 9b einen Schnitt durch einen Körper 10 mit Rillen 33.
In Figur 10 sind beispielhaft zu Blöcken A, B, C, D angeordnete Führungselemente 1 mit unterschiedlichen Körpern 10 dargestellt. In den oben genannten Varianten der Erfindung sind im Wesentlichen beispielhaft kugelförmige Körper 10 aufgeführt. Die Körper 10 des Blockes A weisen einen ovalen Querschnitt auf. Die Körper 10 des Blocks B sind asymmetrisch am Führungselement 1 angeordnet. Die Körper 10 des Blocks C sind unterschiedlich groß ausgebildet. Die Körper 10 sowie das Führungselement 1 des Blocks D sind mit einem Walzverfahren hergestellt und weisen vorzugsweise Querschnitte mit unterschiedlichen Breiten auf. Beispielsweise können insbesondere bei der letztgenannten Variante wendel- bzw. schraubenförmige Führungsschienen 1 erzeugt werden.
Generell können Führungselemente 1 bzw. Körper 10 mit beliebigen Strukturen bzw. Formen verwendet und/oder mit beliebigen Herstellungsverfahren gefertigt werden. Bei Körpern 10, die einen Querschnitt mit unterschiedlicher Ausdehnung aufweisen, und/oder asymmetrisch am Führungselement 1 angeordnet und/oder unterschiedlich groß ausgebildet sind, ist besonders von Vorteil, dass sich die Solelösung beim Herunterfließen in vorteilhafter Weise durchmischt. Hierdurch wird die Absorption/Adsorption des atmosphärischen Wassers weiter verbessert.
Vorteilhafterweise umfasst das Führungselement 1 eine Mischstruktur zum Durchmischen des Absorbens/Adsorbens wenigstens während der Absorptions-/Adsorptionsphase bzw. auf der Absorptions-/Adsorptionsstrecke. Gegebenenfalls wird die Mischstruktur in der oben genannten Weise ausgebildet.
Grundsätzlich kann es vorteilhaft sein, dass in Richtung der Windströmung unterschiedliche bzw. pro Grundfläche unterschiedlich viele Führungselemente 1 und/oder Blöcke A, B, C, D angeordnet und/oder unterschiedliche Soleströme bzw. unterschiedlich viele Soletropfen pro Zeiteinheit und/oder unterschiedliche Solekonzentrationen vorgesehen sind. Hierdurch ist eine vorteilhafte Anpassung z.B. an die sich ändernden Windstärken und/oder Mengen des in der Luft enthaltenen Wassers realisierbar. Beispielsweise sind bei dem Wind zugewandten Führungselementen 1 vergleichsweise viele und bei dem Wind abgewandten Führungselementen 1 relativ wenige Soletropfen pro Zeiteinheit vorgesehen. Das heißt z.B., vorne fließt relativ viel Sole und hinten relativ wenig Sole pro Zeiteinheit an den Führungselementen 1 bzw. Körpern 10 hinunter.
Vorzugsweise ist auf der Wind zugewandten Seite der Vorrichtung der Erfindung bzw. der Flügel 28 eine geringere Dichte der Führungselemente 1 als auf der Wind abgewandten Seite der Vorrichtung der Erfindung bzw. der Flügel 28 vorgesehen. Hiermit kann einerseits eine Anpassung an sich durch die Wassergewinnung ändernde Luftfeuchtigkeiten realisiert werden. Andererseits können die vergleichsweise dicht angeordneten Führungselemente 1 auf der dem Wind abgewandten Seite gegebenenfalls abgedriftete Soletropfen auffangen.
Vorteilhafterweise ist auf der Wind abgewandten Seite der Vorrichtung der Erfindung bzw. der Flügel 28 eine Fangvorrichtung für abgedriftete Sole vorgesehen. Hiermit wird die Effizienz der Vorrichtung der Erfindung erhöht als auch eine Beeinträchtigung der Umwelt aufgrund verwehter Sole verringert. Möglicherweise wird die Fangvorrichtung in der oben genannten Weise realisiert.
In den Figuren 11 bis 13 sind verschiedene Varianten verstellbarer bzw. veränderbarer Flügel 28 für die Vorrichtung gemäß der Erfindung bei unterschiedlich starkem Wind a, b, c, (Sturm bzw. starker Wind: a; mittlerer Wind: b; schwacher Wind bzw. Windstille: c) schematisch dargestellt. Hierbei sind die Flügel in vorteilhafter Weise sowohl an die Windrichtung als auch an die Windstärke anpasspar. Bei starkem Wind wird die vom Wind durchströmbare Querschnittsfläche der Flügel 28 relativ klein und bei schwachem Wind relativ groß ausgebildet. Andererseits sind die Flügel 28 durch Verdrehen und/oder durch Verdrehen der Säule 29 in Windrichtung ausrichtbar. Durch diese Maßnahmen werden die Flügel 28 insbesondere vor Beschädigungen durch den Wind geschützt.
Die Variante gemäß Figur 11 weist Flügel 28 auf, die mittels eines Gelenkes bzw. Scharniers drehbar an der Säule 29 fixiert sind. Die Säule 29 ist vorzugsweise drehbar gelagert.
Bei der Variante gemäß Figur 12 sind die Flügel 28 mittels eines Gelenkes bzw. Scharniers drehbar an der Säule 29 fixiert und weisen zudem Flügelabschnitte auf, die miteinander mittels eines Gelenkes bzw. Scharniers drehbar fixiert sind. Hierbei kann gegebenenfalls auf die Drehbarkeit der Säule 29 verzichtet werden.
Gemäß der in Figur 13 dargestellten Variante sind die Flügel 28 aus zueinander verschiebbaren bzw. verstellbaren Flügelabschnitten gebildet. Beispielsweise sind dies Flügel 28 in der Art einer Schiebetür oder dergleichen. Die Säule 29 ist bei dieser Variante vorzugsweise drehbar gelagert. Generell können in bestimmten Anwendungsfällen die Flügel 28 am Boden geführt bzw. gestützt werden.
Grundsätzlich kann die gesamte Vorrichtung gemäß der Erfindung bzw. das sogenannte „Alpha-Spring-System" mittels rechnergesteuerten Mess- und Prozesssteuerung weitgehend optimal an die lokalen klimatischen und energetischen Verhältnisse angepasst werden. Hierzu sind insbesondere Sensoren wenigstens zur Erfassung einer Temperatur und/oder eines Drucks und/oder Feuchtigkeit und/oder Durchflussmenge und/oder der Windrichtung und/oder -stärke und/oder Betriebsbereitschaft einzelner Elemente der Vorrichtung, etc. vorgesehen.
Bezugszeichenliste:
1 Haftschiene
2 Speicher
3 Solelösung
4 Einlass
5 Einlass
6 Öffnung
7 Bereich
8 Luft
9 Luft
10 Körper
11 Feder
12 Speicher
13 Solelösung
14 Auslass
15 Luftfilter
16 Stab
17 Furche, Rille
18 Wölbung
19 Platte
20 Loch
21 Steg
22 Haftschiene
23 Wärmetauscher
24 Kugel
25 Platte
26 Klappe
27 Achse
28 Flügel
29 Säule
30 Fläche
31 Gewebe
32 Spannseil
33 Rille
P Druck
Z Zugrichtung

Claims

Ansprüche:
1. Vorrichtung zur Gewinnung von Wasser aus atmosphärischer Luft (8) mit einem fließfähigen Adsorbens (3, 13) bzw. Absorbens (3, 13), insbesondere einer Solelösung (3, 13) mit einem hygroskopischen Salz zur Adsorption bzw. Absorption des Wassers, wobei wenigstens entlang einer Adsorptions- bzw. Absorptionsstrecke (7) die Adsorption bzw. Absorption vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass das fließfähige Adsorbens (3, 13) bzw. Absorbens (3, 13) mindestens entlang der Adsorptions- bzw. Absorptionsstrecke (7) im Wesentlichen an einem Führungselement (1, 16, 19, 22, 24) zum Führen des Adsorbens (3) bzw. Absorbens (3) angeordnet ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungselement (1, 16, 19, 22, 24) als Schnur, Seil, Draht, Geflecht, Kette, Rohr, Stab und/oder Stange ausgebildet ist.
3. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungselement (1, 16, 19, 22, 24) als U- und/oder V-förmiges Führungselement (16, 19) ausgebildet ist.
4. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Solelösung (3) wenigstens am Führungselement (1, 16, 19, 22, 24) als Flüssigkeitsfilm angeordnet ist.
5. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungselement (1, 16, 19, 22, 24) wenigstens ein Verteilerelement (10, 24) zum flächigen Verteilen der Solelösung (3) aufweist.
6. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verteilerelement (10, 24) als kugel-, Würfel-, kegel-, oval-, ei-, quader- und/oder polygon-förmiger Körper (10, 24) ausgebildet ist.
7. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verteilerelement (10, 24) ein Netz, ein Vlies, ein Geflecht, eine Lederhaut, Härchen, Fasern, Poren, Rillen, Krater und/oder Mulden umfasst.
8. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungselement (1, 16, 19, 22, 24) als Perlenschnur (1) mit zahlreichen Körpern (10) ausgebildet ist.
9. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungselement (1, 16, 19, 22, 24) als Stab (16) mit zahlreichen, in Richtung der Stabachse ausgerichteten Furchen (17), Nuten und/oder Rillen ausgebildet ist.
10. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungselement (1, 16, 19, 22, 24) als gewellte Platte (19) mit zahlreichen Wellen (17), Nuten und/oder Rillen ausgebildet ist.
11. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Transportrichtung des Adsorbens (3) bzw. Absorbens (3) entlang dem Führungselement
(1, 16, 19, 22, 24) im Wesentlichen in vertikaler Richtung ausgerichtet ist.
12. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zahlreiche Führungselemente (1, 16, 19, 22, 24) vorgesehen sind.
13. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Soletropfen zum Transportieren der Solelösung (3) wenigstens entlang der Adsorptions- bzw. Absorptionsstrecke (7) vorgesehen sind.
14. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Dosiereinheit
(2) mit mindestens einer Dosieröffnung (6) zum Zudosieren der Solelösung (3) zu dem Führungselement (1, 16, 19, 22, 24) vorhanden ist.
15. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dosiereinheit (2) wenigstens eine Druckerzeugungseinheit zum Druck beaufschlagen der in einem Solespeicher (2) angeordneten Solelösung (3) aufweist.
16. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Wärmetauschereinheit zur Verwendung von Wärmeenergie für die Desorption vorgesehen ist.
17. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung höhen- und/oder breitenverstellbar ausgebildet ist.
18. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung um eine Achse (27) wenigstens teilweise drehbar gelagert ist.
19. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Außenhülle um eine Achse (27) drehbar gelagert ist.
20. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Luftfilter (15) zum Filtern der in die Vorrichtung einströmenden atmosphärischen Luft (8) vorgesehen ist.
21. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftfilter (15) Durchströmungsöffnungen aufweist, wobei die Durchströmungsöffnungen eine kleinere Querschnittsfläche aufweisen als die Querschnittsfläche der Dosieröffnungen (6) .
22. Verfahren zur Gewinnung von Wasser aus atmosphärischer Luft (8) mit einem Adsorbens (3, 13) bzw. Absorbens (3, 13), dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche verwendet wird.
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