Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
METHOD AND DEVICE FOR COOLING AN ELECTROLYSIS UNIT AND FOR WATER TREATMENT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2018/130385
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for cooling an electrolysis unit and for water treatment, comprising the steps: leading a moist air stream having a first molar quantity of water into an evaporator unit, leading untreated water into the evaporation unit in countercurrent with the moist air stream, a temperature prevailing in the evaporator unit which corresponds at most to the boiling temperature of the water, evaporating pure water out of the untreated water into the moist air stream, separating a second molar quantity of the pure water out of the moist air stream in a water treatment unit, wherein a third molar quantity of water remaining in the air following the separation of the second molar quantity is greater than the first molar quantity.

Inventors:
HANEBUTH MARC (DE)
REINER ANDREAS (DE)
STRAUB JOCHEN (DE)
ZIEGMANN MARKUS (DE)
Application Number:
PCT/EP2017/083428
Publication Date:
July 19, 2018
Filing Date:
December 19, 2017
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
SIEMENS AG (DE)
International Classes:
B01D1/00; B01D1/16; B01D3/34; B01D5/00; C02F1/04; C02F1/12; C02F1/16
Domestic Patent References:
WO2003068358A12003-08-21
WO2012156646A12012-11-22
Foreign References:
US20050230238A12005-10-20
DE2534621A11976-03-04
Other References:
None
Download PDF:
Claims:
Patentansprüche

1. Verfahren zum Kühlen einer Elektrolyse und zur Wasseraufbereitung mit folgenden Schritten:

- Führen von feuchter Luft (FL) mit einer ersten Molmenge Wasser in eine Verdunstereinheit (2),

Führen von Rohwasser (RW) in die Verdunstereinheit (2) im Gegenstrom zur feuchten Luft (FL) , wobei in der Verdunstereinheit (2) eine Temperatur herrscht, die maximal der Siedetemperatur des Wassers entspricht,

Verdunsten von reinem Wasser (W) aus dem Rohwasser (RW) in die feuchte Luft (FL) , wobei sich das Rohwasser (RW) ab¬ kühlt,

Führen des abgekühlten Rohwassers (RWK) in einen Wärmetau- scher (7) und Führen eines Fluidstroms (9) der Elektroly¬ seeinheit (20) in den Wärmetauscher (7), wobei Wärme von dem Fluidstrom (9) auf das Rohwasser (RWW) übertragen wird,

Führen der feuchten Luft mit dem reinen Wasser (FLW) in eine Wasseraufbereitungseinheit (3) und Abtrennen einer zweiten Molmenge des reinen Wassers aus dem feuchten Luft¬ strom mit Wasser (FLW) in der Wasseraufbereitungsseinheit (3) , wobei eine nach der Abtrennung der zweiten Molmenge Wasser in der Luft verbleibende dritte Molmenge größer als die erste Molmenge Wasser ist,

Zurückführen des vorgewärmten Rohwassers (RWW) in die Verdunstereinheit (2),

Zurückführen des abgekühlten Fluidstroms (10) in die

Elektrolyseeinheit (20).

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Temperatur in der Verdunstereinheit (2) in einem Bereich von wenigstens 40°C bis maximal 55°C liegt. 3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei als Wasseraufbereitungseinheit ein Kondenser (3) , eine Ab¬ sorptionseinheit oder eine Adsorptionseinheit verwendet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei als Adsorptionsmittel Kieselgel, ein Zeolith oder ein Molsieb verwendet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, wobei die Regeneration des Adsorptionsmittels druck- und/oder temperaturgetrieben durchgeführt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 3, wobei der Kondenser (3) mittels eines Wärmemediums betrieben wird, welches mittels Umgebungs- luft gekühlt wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zweite Molmenge reinen Wassers wenigstens teilweise als Edukt in den Elektrolyseur (20) geführt wird.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Verdunstereinheit (2) bei einem niedrigeren Druck als die Wasseraufbereitungseinheit (3) betrieben wird. 9. Vorrichtung (1) zur Wassergewinnung und Wasseraufbereitung zum Durchführen eines Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 umfassend eine Verdunstereinheit (2) geeignet zum Ver¬ dunsten von reinem Wasser (W) aus Rohwasser (RW) in einen feuchten Luftstrom (FL) und eine Wasseraufbereitungseinheit (3) geeignet zum Abtrennen des reinen Wassers (W) aus der feuchten Luft (FLW) .

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, mit einem ersten Wärmetauscher (7) geeignet zum Erwärmen des Rohwassers (RW) mittels der Abwärme eines Elektrolyseurs (20) vor dem Führen in die Verdunstereinheit (2).

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 oder 10, wobei der erste Wärmetauscher (7) ein Flüssig-Flüssig-Wärmetauscher ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei die Verdunstereinheit (2) eine Packung oder Füllkörper umfasst.

Description:
Beschreibung

Verfahren und Vorrichtung zur Kühlung einer Elektrolyseeinheit und zur Wasseraufbereitung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Kühlung einer Elektrolyseeinheit und zur Wasseraufbereitung mittels einer Verdunstereinheit. Die Nachfrage nach Strom schwankt im tagezeitlichen Verlauf stark. Auch die Stromerzeugung schwankt mit zunehmendem Anteil an Strom aus erneuerbaren Energien während des Tagesverlaufs. Um ein Überangebot an Strom in Zeiten mit viel Sonne und starkem Wind bei niedriger Nachfrage nach Strom ausglei- chen zu können, benötigt man regelbare Kraftwerke oder Spei ¬ cher, um diese Energie zu speichern.

Eine der derzeitig angedachten Lösungen ist das Umwandeln von elektrischer Energie in Wertprodukte, die insbesondere als Plattformchemikalien oder Synthesegas, welches Kohlenstoffmo- noxid und Wasserstoff umfasst, dienen können. Eine mögliche Technik zur Umwandlung der elektrischen Energie in Wertprodukte stellt die Elektrolyse dar. Die Elektrolyse von Wasser zu Wasserstoff und Sauerstoff stellt eine im Stand der Technik bekannte Methode dar. Der Eduktstrom der Wasserelektrolyse sollte entsalzenes Wasser darstellen. Weiterhin muss die in der Elektrolyse anfallende Abwärme abgeführt werden, sodass ein stabiles und robustes Kühlkonzept für die Elektrolyse benötigt wird.

Insbesondere in tropischen und subtropischen Regionen, in denen eine große Menge Sonnenenergie zur Verfügung steht, stellt das Kühlkonzept eine Herausforderung dar. Die Abwärme der Elektrolyse fällt typischerweise in einem Temperaturbe ¬ reich zwischen 60 °C und 100° C, insbesondere zwischen 60 °C und 80 °C, an, was eine Kühlung bei Umgebungstemperaturen von bis zu 50° nachteilig erschwert, da die Temperaturdifferenz zwischen der Wärmequelle Elektrolyse und der Umgebungsluft so gering ist, dass nachteilig sehr große Wärmetauscher mit ho ¬ hem Energiebedarf und hohen Investitionskosten benötigt werden. Weiterhin werden große Volumenströme an Kühlmedien bei diesen Temperaturen benötigt, was nachteilig einen hohen Energieverbrauch bei Pumpen und Gebläsen zur Folge hat.

Bei einer Druck-Elektrolyse kann zusätzlich das Wasser nicht direkt aus dem Elektrolysekreislauf in einen Luftkühler ge ¬ führt werden, da hier in der Elektrolyseeinheit hohe Drücke herrschen. Typischerweise beträgt der Druck wenigstens

30 bar. Ein Luftkühler muss daher für hohe Drücke ausgelegt sein, was ihn nachteilig aufwendig zu gestalten und daher teuer macht.

Alternativ wird im Stand der Technik der Druck-Elektrolyse zunächst die Abwärme der Elektrolyse mit einem Wärmetauscher auf ein flüssiges Kühlmedium übertragen, welches nicht unter Druck steht. Dieses Kühlmedium wird daraufhin in einen Luftkühler geleitet, in dem es abkühlt. Nachteiligerweise muss die geringe Temperaturdifferenz zwischen der Wärmequelle Elektrolyse und der Umgebungsluft bei diesem Kühlprozess zum einen für das Übertragen der Wärme von der Elektrolyse auf das flüssige Kühlmedium und für das Übertragen der Wärme von dem flüssigen Kühlmedium auf die Umgebungsluft ausreichen. Auch hier sind nachteilig sehr große Wärmetauscher nötig, um die Elektrolyse ausreichend kühlen zu können.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, welche energieeffizientes Kühlen der Elektrolyseeinheit und ein Entsalzen des Wassers ermöglicht .

Die Aufgabe wird mit einem Verfahren gemäß Anspruch 1 und einer Vorrichtung gemäß Anspruch 9 gelöst.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Kühlung einer Elektrolyse ¬ einheit und zur Wasseraufbereitung umfasst mehrere Schritte. Feuchte Luft mit einer ersten Molmenge an Wasser wird in eine Verdunstereinheit geführt. Rohwasser wird in die Verdunster ¬ einheit im Gegenstrom zur feuchten Luft geführt. Dabei herrschen in der Verdunstereinheit maximal Temperaturen im Be ¬ reich der Siedetemperatur des Wassers. In der Verdunstereinheit verdunstet reines Wasser aus dem Rohwasser in die feuch ¬ te Luft, wobei das Rohwasser abkühlt. In einer Wasseraufbe ¬ reitungseinheit wird dann eine zweite Molmenge des reinen Wassers aus der feuchten Luft mit Wasser abgetrennt, wobei eine nach der Abtrennung der zweiten Molmenge in der Luft verbleibende dritte Molmenge Wasser größer als die erste Mol ¬ menge ist. Das in der Verdunstereinheit abgekühlte Rohwasser wird in einen Wärmetauscher geführt. In den Wärmetauscher wird auch ein Fluidstrom einer Elektrolyseeinheit geführt, wobei Wärme von dem Fluidstrom auf das Rohwasser übertragen wird. Das im Wärmetauscher vorgewärmte Rohwasser wird in die Verdunstereinheit zurückgeführt. Der abgekühlte Fluidstrom wird zurück zur Elektrolyseeinheit geführt.

Vorteilhaft ist die feuchte Luft mit der ersten Molmenge Was ¬ ser Umgebungsluft. Das Verwenden eines nahezu trockenen Trä ¬ gergases ist ebenso denkbar. In anderen Worten kann die feuchte Luft sehr wenig Wasser umfassen, aber auch nahezu mit Wasser gesättigt sein. Das in der Wasserreinigungsanlage ge ¬ reinigte Wasser kann teilweise aus dem Rohwasser und teilwei ¬ se aus der feuchten Luft stammen, insbesondere in Abhängigkeit der Wassermenge in der feuchten Luft.

Besonders vorteilhaft ist das so gewonnene Wasser sehr rein, da aus dem Rohwasser in den Gasstrom nur reines Wasser verdunstet. Besonders vorteilhaft ist die maximale Temperatur in der Verdunstereinheit die Siedetemperatur von Wasser. Bei einem normalen Umgebungsdruck ist die Temperatur demnach maximal 100 °C. Demnach sind niedrige Temperaturen ausreichend, um das Wasser zu gewinnen. Die Energie hierfür kann insbesondere aus Sonnenenergie gewonnen werden. Besonders vorteilhaft wird bei diesem Wasserreinigungsverfahren der Einsatz von Chemikalien vermieden. Weiterhin sind die eingesetzten Vor- richtungen sehr wartungsarm, was die Energieeffizienz zusätzlich steigert, da keine Maintenance-Handlungen nötig sind.

Die Begriffe Wasserreinigung und Wasseraufbereitung werden hier synonym verwendet.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Durchführen der Wasseraufbereitung umfasst eine Verdunstereinheit geeignet zum Ver ¬ dunsten von reinem Wasser aus Rohwasser in die feuchte Luft und eine Wasseraufbereitungseinheit geeignet zum Abtrennen des reinen Wassers aus der feuchten Luft und somit ebenfalls zum Reinigen des Rohwassers.

Das Rohwasser kann Verunreinigungen enthalten. Diese Verun- reinigungen können in der Verdunstereinheit vorteilhaft sehr energiearm abgetrennt werden. Als Rohwasser kann Wasser aus industriellen Prozessen, Grund- oder Oberflächenwasser oder auch Stadtwasser verwendet werden. Es ist sogar vorteilhaft möglich, Meerwasser zu verwenden. Das in der Wasseraufberei- tungseinheit gewonnene reine Wasser kann direkt für weitere Prozesse, insbesondere als Edukt in der Elektrolyseeinheit, verwendet werden und muss nicht in zusätzlichen Aufreinigungsschritten gereinigt werden. Die Wassergewinnung ist somit vorteilhaft effizient möglich.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung und Weiterbildung der Erfindung wird das Rohwasser mittels der Abwärme eines Elek ¬ trolyseurs in einem ersten Wärmetauscher vor dem Führen in die Verdunstereinheit erwärmt. Das Vorwärmen des Rohwassers mittels Abwärme aus einem weiteren industriellen Prozess senkt den Energiebedarf des Verfahrens zusätzlich und erhöht somit den Wirkungsgrad. Die Wärme wird insbesondere mit einem Flüssig-Flüssig-Wärmetauscher übertragen. Dieser arbeitet besonders effizient, sodass geringe Temperaturdifferenzen zwi- sehen den Medien möglich sind.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung und Weiterbildung der Erfindung liegt die Temperatur in der Verdunster- einheit in einem Bereich von wenigstens 40°C bis maximal 55 °C. Diese Temperaturen können insbesondere mittels Sonnen ¬ energie in tropischen und subtropischen Regionen erzielt werden. Ein zusätzliches Heizen der Verdunstereinheit kann somit vorteilhaft vermieden werden, was das Verfahren sehr energieeffizient gestaltet. Zweckmäßigerweise liegt die Temperatur der Verdunstereinheit oberhalb der Eingangstemperatur der feuchten Luft. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung und Weiterbildung der Erfindung wird als Wasseraufbereitungseinheit ein Kondensator, eine Absorptionseinheit, oder eine Adsorptions ¬ einheit verwendet. Der Kondensator ist hier verfahrenstechnisch zu verstehen. In dem Kondensator wird entweder der Druck erhöht und/oder die Temperatur erniedrigt. Eine Dru ¬ ckerhöhung im Kondensator ist im subtropischen und tropischen Klima besonders vorteilhaft, da die Erniedrigung von Tempera ¬ turen energieintensiv ist und somit vermieden werden sollte. Besonders vorteilhaft wird der Kondensator mit einem flüssi ¬ gen Wärmemedium betrieben, welches mittels der Umgebungsluft gekühlt wird. Durch den Einsatz eines flüssigen Wärmeübertra ¬ gungsmediums, kann die Temperaturdifferenz zwischen der Umgebungsluft und dem zu kühlenden Medium geringer sein, vergli- chen mit Kühlung mittels Umgebungsluft.

In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung und Weiterbildung wird in der Adsorptionseinheit als Adsorptionsmittel Kieselgel, ein Molsieb oder ein Zeolith verwendet.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung und Weiterbildung der Erfindung wird die feuchte Luft mittels eines Gebläses in die Verdunstereinheit geführt. Vorteilhaft lässt sich mit dem Ge ¬ bläse der Volumenstrom der feuchten Luft erhöhen, und somit eine größere Menge Wasser aus der feuchten Luft gewinnen.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung und Weiterbildung der Erfindung kann das reine Wasser als Edukt-Wasser in einen Elektrolyseur geführt werden. Das Verdunsten des Rohwassers in den feuchten Luftstrom erfolgt nur von reinem Wasser. Verunreinigungen verbleiben im Rohwasser. Die Qualität des Wassers ist ausreichend gut, um es in Elektrolyseuren als Edukt-Wasser einzusetzen.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung und Weiterbildung der Erfindung wird die Verdunstereinheit bei einem nied ¬ rigeren Druck betrieben als die Wasseraufbereitungseinheit. Dies wird technisch insbesondere durch ein geschlossenes Sys ¬ tem umgesetzt. Vorteilhaft führt ein niedriger Druck in der Verdunstereinheit zu einer höheren Molmenge an verdunstetem Wasser aus dem Rohwasser in den feuchten Luftstrom. Ein höherer Druck in der Wasseraufbereitungseinheit wiederum führt zu einem höheren Anteil an Kondensat, insbesondere an reinem

Wasser. Diese Druckverhältnisse optimieren den Prozess vor ¬ teilhaft derart, dass die Energieeffizienz weiter steigt.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung und Weiterbil- dung der Erfindung umfasst die Verdunstereinheit insbesondere eine Packung oder Füllkörper. Diese vergrößern die Oberfläche zwischen der feuchten Luft und dem Rohwasser, sodass ein besonders guter Stoffaustausch und ein besonders guter Wärmeaustausch möglich sind. Dies erhöht vorteilhaft die Effizienz der Wassergewinnung.

Weitere Merkmale, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren. Darin zeigen schematisch:

Figur 1 eine Wassergewinnungsanlage mit einer Verdunster ¬ einheit und einer Wasseraufbereitungseinheit; Figur 2 eine Wassergewinnungsanlage mit einer Verdunster ¬ einheit, einer Wasseraufbereitungseinheit und einem thermisch isolierten Behältnis; Figur 3 eine schematische Übersicht über das Verfahren zur Wassergewinnung .

In einem ersten Ausführungsbeispiel, dargestellt in Figur 1, umfasst die Wassergewinnungsanlage 1 eine Verdunstereinheit 2 und eine Wasseraufbereitungseinheit 3. In die Verdunster ¬ einheit 2 wird feuchte Luft FL geführt. Optional ist eine erste Drossel 5 vorhanden, mittels welcher die Höhe eines sich in der Verdunstereinheit 2 einstellenden Unterdrucks einstellbar ist. Typischerweise wird die feuchte Luft FL am Fuße der Verdunstereinheit 2, in anderen Worten am unteren Ende der Verdunstereinheit 2, zugeführt. Die feuchte Luft FL stellt typischerweise Umgebungsluft dar. Es ist aber ebenso denkbar, ein anderes Trägergas in die Verdunstereinheit 2 zu- zuführen. Insbesondere können Abgase oder Gasmischungen, welche Stickstoff und/oder Sauerstoff umfassen, in die Verdun ¬ stereinheit 2 geführt werden.

Weiterhin wird in die Verdunstereinheit 2 warmes Rohwasser RWW zugeführt. Typischerweise wird dieses warme Rohwasser RWW am Kopf der Verdunstereinheit 2, in anderen Worten am oberen Ende der Verdunstereinheit 2, zugeführt. Das warme Rohwasser RWW wird in der Verdunstereinheit 2 im Gegenstrom zum feuchten Luftstrom FL geführt und in der Verdunstereinheit 2 ver- rieselt.

Insbesondere umfasst die Verdunstereinheit 2 Einbauten, so ¬ dass eine große Austauschoberfläche zwischen der flüssigen und der gasförmigen Phase vorliegt. Diese Einbauten können typischerweise Packungen oder Füllkörper umfassen. In der

Verdunstereinheit 2 verdunstet ein Teil des Wassers aus dem Rohwasser RWW, welcher daraufhin mit dem feuchten Luftstrom mit Wasser FLW fortgeführt wird. Ein Teil des Wassers ver ¬ bleibt in der flüssigen Phase des warmen Rohwasser RWW und wird als nun abgekühltes Rohwasser RWK aus der Verdunstereinheit 2 geführt. Das kalte Rohwasser RWK kann nun entweder aus dem Prozess herausgeführt werden oder über eine erste Umwälzpumpe 4 zu ¬ rück zur Verdunstereinheit 2 geführt werden.

Ein Teil des kalten Rohwassers RWK wird nicht zurück in die Verdunstereinheit 2 geführt, sondern verlässt die Wasserge ¬ winnungsanlage 1, um ein Aufkonzentrieren von Verunreinigungen, insbesondere von Salzen, zu verhindern.

Ein Anteil des kalten Rohwassers RWK, welcher zur Verdunstereinheit 2 zurückgeführt werden soll, kann über das erste Drei-Wege-Ventil 5 zu einem ersten Wärmetauscher 7 geführt werden. Dieser erste Wärmetauscher 7 wird von einem Fluid- strom 9, welchen es zu kühlen gilt, durchströmt. Insbesondere kann dieser Fluidstrom Wasser aus einem Elektrolyseur umfassen. Es ist aber ebenso denkbar, dass der Fluidstrom Wasser oder andere Fluide aus einem Prozess, bei dem Abwärme ent ¬ steht, umfasst. Weiterhin kann der Fluidstrom vorteilhaft ein Wärmeträgerfluid umfassen, insbesondere eine Wasser-Glykol- Mischung .

Das erste Drei-Wege-Ventil 5 ermöglicht ein Einstellen der Kühlleistung bzw. der Heizleistung des ersten Wärmetauschers 7.

Da kontinuierlich Wasser aus dem Rohwasser RW entzogen wird, muss Rohwasser RW dem Prozess kontinuierlich oder wenigstens semi-kontinuierlich zugeführt werden, um ein Austrocknen der Verdunstereinheit 2 zu verhindern.

Das Vorwärmen des Rohwassers in dem ersten Wärmetauscher 7 vor dem Zuführen zu der Verdunstereinheit 2 ist insbesondere in subtropischen und tropischen Klimaregionen sinnvoll. Bei 30 °C kommt es dort vor, dass die Umgebungsluft, welche be ¬ sonders vorteilhaft als feuchte Luft FL hinzugeführt wird, vollständig mit Wasser gesättigt ist. Um dennoch Wasser aus dem Rohwasser entfernen zu können, muss die Temperatur in der Verdunstereinheit 2 oberhalb der Temperatur der feuchten Luft FL, insbesondere der Umgebungsluft, liegen. Die Verdunster ¬ einheit 2 wird daher mittels des vorgewärmten Rohwassers RWW auf Temperaturen insbesondere oberhalb von Temperaturen der feuchten Luft FL, bevorzugt wenigstens auf 30°C, besonders bevorzugt in einen Bereich zwischen 40 °C bis 55 °C, aufge ¬ heizt. Um eine ausreichende Menge an Wasser aus dem warmen Rohwasser RWW in die feuchte Luft zu verdunsten, sollte eine Temperaturdifferenz von wenigstens 5 K vorliegen, wobei die feuchte Luft die niedrigere Temperatur aufweist und die feuchte Luft FL als mit Wasser gesättigt oder nahezu gesät ¬ tigt betrachtet werden kann.

Bei diesen Temperaturen in der Verdunstereinheit 2 kann die feuchte Luft FL, insbesondere die Umgebungsluft, Wasser aus dem vorgewärmten Rohwasser RWW aufnehmen. Besonders vorteilhaft wird mittels des ersten Wärmetauschers 7 ein Fluidstrom 9 gekühlt, während das Rohwasser erwärmt wird. Besonders vor ¬ teilhaft wird der Fluidstrom 9 aus einem Elektrolyseur gekühlt. Dieser Fluidstrom 9 wird dann zurück in die Elektroly- seeinheit geführt, um die Elektrolyseeinheit zu kühlen. In diesem Fall liegen die Temperaturen des Fluidstroms 9 insbe ¬ sondere in einem Bereich zwischen 60°C und 100°C, besonders vorteilhaft in einem Bereich zwischen 60°C und 80°C. Die mit Wasser angereicherte feuchte Luft FLW wird anschlie ¬ ßend in eine Wasseraufbereitungseinheit 3 geführt. Die Wasse ¬ raufbereitungseinheit 3 ist insbesondere ein Kondenser, oder in anderen Worten ein Kondensator. Als Kondenser oder Kondensator wird hier eine verfahrenstechnische Vorrichtung ver- standen, welche das Kondensieren eines Mediums ermöglicht.

Das Strömen der feuchten Luft mit Wasser FLW wird durch ein Gebläse 11 unterstützt. Besonders vorteilhaft kann das Geblä ¬ se 11 die Druckverhältnisse in der Verdunstereinheit 2 und der Wasseraufbereitungseinheit 3 derart beeinflussen, dass in der Verdunstereinheit 2 ein Unterdruck im Vergleich zur Wasseraufbereitungseinheit 3 vorliegt. Mittels der zweiten Dros ¬ sel 14 kann ein Erhöhen des Drucks in dem Kondenser 3 in Korn- bination mit dem Betreiben des Gebläses 11 regelbar erfolgen. Dies ist besonders vorteilhaft, da einerseits in der Verdun ¬ stereinheit 2 eine größere Menge Wasser aus dem Rohwasser in die feuchte Luft FL verdunstet. Andererseits kann in der Was- seraufbereitungseinheit 3 ein größerer Anteil an Wasser kon ¬ densieren .

In den Kondenser 3 wird von oben Wasser W geführt, welches über Einbauten, insbesondere über Füllkörper, verrieselt wird. Die feuchte Luft mit dem Wasser FLW wird im Gegenstrom zum Wasser W geführt. Die Einbauten ermöglichen wiederum eine große Austauschfläche. Das Wasser, welches in den Kondenser 3 geführt wird, ist aber im Unterschied zur Verdunstereinheit 2, vorher abgekühlt worden. Das Wasser W wird also als kaltes Wasser in den Kondenser 3 geführt. Dies führt dazu, dass das Wasser, welches in dem feuchten Luftstrom FLW in den Kondenser 3 geführt wird, auskondensiert. Wird das Gebläse 11 der ¬ art betrieben, dass in der Verdunstereinheit 2 ein Unterdruck und in der Wassergewinnungseinheit 3 ein Überdruck herrscht, wird zusätzlich das Kondensieren bei relativ hohen Temperaturen ermöglicht, insbesondere den Temperaturen, die in der Verdunstereinheit 2 herrschen, insbesondere 40°C bis 55°C. Bei einer Temperatur des Wassers von 50 °C sollte der Druck in dem Kondenser daher insbesondere in einem Bereich um 2 bar plus minus 0, 5 bar liegen. Ist es dennoch nötig, die Tempe ¬ ratur des Kondensers zu erniedrigen, kann das Wasser mit einer Kühleinrichtung 13 auf eine vorbestimmte Temperatur gekühlt werden. Ein Erhöhen des Drucks im Kondenser 3 ist nur dann zweckmäßig, wenn die Umgebungstemperaturen des Kondensa- tors wie in tropischen und subtropischen Regionen erhöht ist. Ist die Umgebungstemperatur niedrig, das bedeutet insbesonde ¬ re unterhalb von 30°C, so ist ein Erhöhen des Drucks in dem Kondenser 3 nicht nötig. In einem zweiten Ausführungsbeispiel der Figur 2 umfasst die Wassergewinnungsanlage 1 zusätzlich zur Verdunstereinheit 2 und zur Wasseraufbereitungseinheit 3 einen thermisch isolier ¬ ten Behälter. Vorteilhaft kann so in warmen Klimaregionen das Wasser in der Nacht abgekühlt werden und in dem thermisch isolierten Behälter 15 gespeichert werden. Während des Tages kann dann das in der Nacht abgekühlte Wasser aus dem thermisch isolierten Behälter 15 zum Kühlen des Kondensers ent- nommen werden. Je nach Bedarf kann zusätzlich ein Abkühlen mit einer Kühlvorrichtung 13 erfolgen. Das auskondensierte Wasser kann besonders vorteilhaft einem Elektrolyseur als Edukt-Wasser zugeführt werden. In dem Elektrolyseur wird dieses Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff zerlegt.

Alternativ zu einem Kondenser, kann die Wasseraufberei- tungsseinheit 3 auch eine Adsorptionseinheit oder eine Ab ¬ sorptionseinheit sein. Als Absorptionsmittel zum Absorbieren von Wasser eignen sich wässrige Lösungen eines Salzes mit niedrigem Wasser-Dampfdruck, wie zum Beispiel LiBr, Ionische Flüssigkeiten oder organische Lösungen, die zur Absorption von Wasser neigen, insbesondere Glycole. Als Adsorptionsmit ¬ tel zum Adsorbieren von Wasser in der Adsorptionseinheit eignen sich insbesondere Kieselgel, Molsiebe oder ein Zeolith. Eine Desorption des Wassers kann dann in Abhängigkeit der Temperatur und des Drucks entlang einer entsprechenden Adsorptionsisotherme erfolgen.

Figur 3 zeigt eine schematische Übersicht über das Verfahren zur Wassergewinnung mittels der Verdunstereinheit 2 und der

Wasseraufbereitungseinheit 3. In die Verdunstereinheit 2 wird feuchte Luft FL und Rohwasser RW im Gegenstrom geführt. In der Verdunstereinheit 2 wird das Wasser W von dem Rohwasser RW hin zur feuchten Luft FL verdunstet. Somit verlässt die Verdunstereinheit mit Wasser beladene feuchte Luft FLW und abgekühltes Rohwasser RWK. Die mit Wasser beladene feuchte Luft FLW wird in eine Wasseraufbereitungseinheit 3 geführt. Dort wird insbesondere über Druck- und Temperaturunterschie ¬ de, das Wasser aus der feuchten Luft auskondensiert. Die Was- seraufbereitungseinheit 3 verlassen somit ein Wasserstrom und ein Luftstrom. Das Wasser kann vorteilhaft in einen Elektrolyseur 20 geführt werden. Das Rohwasser RW kann besonders vorteilhaft mittels eines Abwärmestroms in einem Wärmetau- scher vorgewärmt werden und dann der Verdunstereinheit 2 zu ¬ geführt werden.

Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausfüh- rungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele einge ¬ schränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen .