SALZKRAFTWERK

Gebiet der Erfindung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf ein Salzkraftwerk und genauer auf ein Salzkraftwerk basierend auf Potentialdifferenzen zwischen zufließendem Wasser unterschiedlichster Qualitäten, wobei die zunehmend immer knapper werdende Ressource Süßwasser keine zwingende Notwendigkeit darstellt, da gerade der Zustrom von Meer- bzw. Schmutzwasser einerseits und einer Salzlösung möglichst hoher Konzentration andererseits als vorteilhaft nachhaltig zu betrachten sind. Die Erfindung bezieht sich ferner auf ein Verfahren zum Betreiben eines Salzkraftwerkes.

Technischer Hintergrund

[0002] Alternative, zukunftsweisende und in diesem Zusammenhang vor allem CO2 emmisionsneutrale Energieerzeugung gewinnt schon seit längerer Zeit zunehmend an Bedeutung. Neben den diversen Prototypen zur Energiegewinnung durch z.B. Meereswellen- und Gezeitenenergie sind vor allem Windkraft- und Solaranlagen - insbesondere Fotovoltaik, Solarthermie - zunehmend in den Focus des Interesses geraten. Die derzeit zur Verfügung stehenden Entwicklungen zur Energiegewinnung durch Osmoseanlagen sind in den bisherigen Auslegungen noch nicht ausreichend effektiv und verlangen für den Betrieb zumeist einen Zugang sowohl zu Süßwasser - z.B. Flussdeltas - bei gleichzeitigem Zugang zu Meerwasser. Zudem erfordern diese Systeme Zugang zu vorhandener Industrie-typischer Infrastruktur, wie z.B. einen Anschluss an bestehende oder zu installierende Stromnetze. Zudem sinkt der Gesamtwirkungsgrad dieser Anlagen durch den zwangsläufigen Einsatz komplexer Vor- und Feinfiltersysteme signifikant. Dies, da die zurzeit eingesetzten Osmose-Membran-Designs nur durch die Beaufschlagung mit reinstem Wasser eine vertretbare Lebensdauer erreichen können.

[0003] Zudem verlangen all diese Systeme elektronische Sensor- und Computersysteme, die sowohl durch Cyber-Kriminalität als auch EMPs (elektromagnetische Pulse) - beispielsweise durch Sonneneruptionen - angreifbar sind, was in Krisenzeiten zu Energieengpässe führen kann. [0004] Weiter nachteilig bei bekannten Systemen ist, dass nicht die komplette pro Quadratmeter eingestrahlte Sonnenenergie ohne den Einsatz kosten- und wartungsintensiver Fotovoltaik-Anlagen oder solarthermischer Einrichtungen genutzt werden. Außerdem fehlt es an einer Verknüpfung von Energiegewinnung und Trinkwassergewinnung bei den bekannten Systemen, insbesondere wenn Salz- oder Schmutzwasser für den Betrieb des Osmosekraftwerkes genutzt werden.

[0005] Ein weiterer Nachteil der bisher bekannten Ansätze für Osmose-Systeme besteht häufig darin, dass Industrieländer-typische Infrastrukturen und Betriebs-Know-how vorhanden sein müssen, um diese Systeme effizient zu betreiben. Auf der anderen Seite stehen praktisch nur Systeme zur Verfügung, die für eine geringe Energieerzeugung ausgelegt sind.

[0006] Somit besteht ein Bedarf dafür, die Unzulänglichkeiten der bestehenden Lösungen zu adressieren, und insbesondere dafür ein Osmose-System zur Energiegewinnung in größerem Stil bereitzustellen, ohne dass komplexe Infrastrukturen und Betriebs-Know-how erforderlich sein müssen.

ÜBERSICHT ÜBER DIE ERFINDUNG

[0007] Diese Aufgabe wird durch das hier vorgeschlagene Salzkraftwerk und das entsprechende Verfahren zu dessen Betrieb entsprechend den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Weitere Ausgestaltungen werden durch die jeweils abhängigen Ansprüche beschrieben.

[0008] Entsprechend einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Salzkraftwerk basierend auf einer Potenzialdifferenz zwischen zufließendem Wasser einerseits und einer Salzlösung andererseits vorgestellt. Das Salzkraftwerk weist dabei eine erste Zustromkammer mit einem Wassereinlass und eine erste Vorkammer, die sich zwischen der ersten Zustromkammer und einem ersten Drucksilo befindet, auf. Dabei sollte das erste Drucksilo bis auf seine fluidale Verbindung mit der ersten Vorkammer druckdicht verschließbar sein.

[0009] Weiterhin weist das Salzkraftwerk mindestens einen ersten Zulaufschieber auf, der zwischen der ersten Zustromkammer und der ersten Vorkammer angeordnet ist, sodass die erste Zustromkammer von der ersten Vorkammer fluidal trennbar ist, und eine erste Osmose- Membran-Einheit aufweist, die sich innerhalb des ersten Drucksilos befindet und zwischen der ersten Vorkammer und einem Innenraum des ersten Drucksilos liegt. Dabei ist die erste Osmose-Membran-Einheit aus dem Inneren des ersten Drucksilos in eine Richtung entgegengesetzt zu einer Richtung zur ersten Vorkammer entfernbar.

[0010] Außerdem sind das erste Drucksilo und die erste Osmose-Membran-Einheit mit rieselfähigem Salz befüllbar, und die erste Osmose-Membran-Einheit liegt in einem druckproduzierenden Zustand unterhalb eines Wasserspiegels des zuströmenden Wassers. Außerdem kann das erste Drucksilo mit der Salzlösung gefüllt sein.

[0011] Weiterhin gilt für das Salzkraftwerk, dass die Fluidverbindung von dem Wassereinlass über die erste Zustromkammer und die erste Vorkammer bis zur ersten Osmose-Membran- Einheit filterlos ist. Zusätzlich kann ein erster Auslassanschluss in einem oberen Bereich des ersten Drucksilos vorhanden sein.

[0012] Entsprechend einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung, wird ein Verfahren zum Betreiben des oben genannten Salzkraftwerkes vorgestellt. Das Verfahren weist ein Befüllen des ersten Drucksilos mit rieselfähigem Salz durch die erste obere luftdicht verschließbare Öffnung des ersten Drucksilos auf, sodass die erste Osmose-Membran-Einheit komplett mit dem Salz bedeckt ist, sowie ein Entlüften des ersten Drucksilos und ein Öffnen des ersten Auslassanschluss.

[0013] Darüber hinaus weist das Verfahren ein Öffnen des mindestens ersten Zulaufschiebers auf, sodass ein kontinuierlicher Wasserzustrom in die erste Vorkammer verursacht wird.

[0014] Das vorgeschlagene Salzkraftwerk basierend auf einer Potenzialdifferenz zwischen zufließendem Wasser einerseits und einer Salzlösung andererseits weist mehrere Vorteile und technische Effekte auf, die auch entsprechend für das zugehörige System gelten können:

[0015] Das vorgeschlagene System - d.h., das Salzkraftwerk - kann sehr wartungsarm sein und sich deshalb in infrastrukturmäßig vernachlässigten Regionen vorteilhaft einsetzen lassen. Hierzu zählen insbesondere Küstenstreifen von Nicht-Industriestaaten, ohne hierauf beschränkt zu sein. Allerdings ist es auch möglich, das vorgeschlagene Salzkraftwerk in der Nähe einer Saline im Landesinneren einzusetzen, vorausgesetzt genügend zuströmendes Wasser ist vorhanden.

[0016] Da das Salzkraftwerk wartungsarm ist und wenige bewegliche Teile hat, kann es auch von Hilfskräften leicht betrieben werden. Das Salzkraftwerk selbst kann dabei eine Keimzelle für weitere Infrastrukturen darstellen, da keine externe Energiezufuhr erforderlich ist. Notwendige Komponenten wie Pumpen, Steuerungen und Ventile können vorzugsweise hydraulisch betätigt werden. Alternativ oder auch in einem gemischten Betrieb können die erforderlichen Aggregate auch mit Strom betrieben werden. Dieser kann von einem an das Salzkraftwerk angeschlossenen Generator erzeugt werden.

[0017] Im Gegensatz zu anderen Ansätzen besteht einen Charakteristik des Systems darin, dass die Salzsohle direkt über der Osmose-Membrane entsteht. Das Salz kann anfänglich (d.h. in einer Anlaufphase) kristallin auf der Osmose-Membrane bzw. der Osmose-Memran- Einheit liegen, wodurch eine gesättigte Salzlösung direkt an der Membran-Oberfläche anliegt. Das von der Vorkammer eindiffundierende Wasser verdünnt die vorhandene Salzlösung und steigt aufgrund der geringeren Dichte und in weiterer Folge, wenn das Kraftwerk „angelaufen“ ist, aufgrund der Strömungsverhältnisse im Drucksilo auf. Das einströmende Wasser erzeugt den für den Betrieb des Salzkraftwerkes notwendigen Druck. Die Osmose-Membrane selbst bzw. der Raum direkt über ihr kann so gestaltet sein, dass es zu kleinsten Verwirbelungen im Strömungsverlauf kommt, ohne dadurch die Gesamtströmung zu sehr zu behindern. So werden Lake und Permeat schneller durchmischt und die Effektivität des Osmose-Vorganges verbessert. Außerdem kann so die Haltbarkeit der Osmose-Membrane z.B. durch lokale Querströmungen an der Osmose-Membrane vergrößert werden.

[0018] Es stellt sich nach dem Anlaufen schließlich ein dynamisches Fließgleichgewicht ein, wobei der Salzgehalt der Salzlösung bis nahe an die Löslichkeitsgrenze steigen kann. In diesem Fall erreichte man einen maximal möglichen Druck im Drucksilo bei niedrigster Durchstromgeschwindigkeit.

[0019] Sobald die Konzentration der Salzlake im Drucksilo sinkt, verringert sich bei konstantem Druck zwangsläufig die Durchstromgeschwindigkeit, wodurch die gelöste Salzmenge und dadurch die Konzentration wieder steigen. Das System regelt sich also selbst, sobald das gewünschte Verhältnis zwischen Druck und Strömungsgeschwindigkeit - beispielsweise über ein Ventil - definiert wurde.

[0020] Als weitere vorteilhafte Eigenschaften des Salzkraftwerkes lassen sich Folgende nennen: Für den Anlauf des Salzkraftwerkes ist kein Süßwasser erforderlich, da das Salzkraftwerk alle erforderlichen Ressourcen selbst erzeugt, bzw. diese ohnehin vorhanden sind (Meerwasser, Sonne), und es ist keine externe Infrastruktur in Form von Strom, Gas, oder Süßwasser erforderlich. Filtersysteme sind auch nicht erforderlich, was die Betriebs- bzw. Wartungskosten niedrig hält. Außerdem kann auf eine Pumpeninfrastruktur verzichtet werden, da keine Filter durchströmt werden müssen. Bei der Stromerzeugung kann auf aufwändige Turbinen - wie Pelton-, Kaplan- oder Francisturbinen - verzichtet werden. Einfachste Technologien reichen aus. Auch Initialenergie (fossil, atomar, Wind, Sonne) zum Anfahren ist nicht erforderlich. Auf aufwändige und störanfällige Steuerungselektronik kann verzichtet werden, sodass das Salzkraftwerk bei entsprechender Auslegung vor Cyberangriffen geschützt ist, wodurch die Energieversorgungssicherheit nicht auf diesem Wege unterbunden werden kann.

[0021] Darüber hinaus kann das Salzkraftwerk durch angelerntes Personal ohne hochkarätige Ausbildung betrieben werden. Außerdem ist das Salzkraftwerk im Betrieb CCh-neutral. Ergänzend fallen keine wesentlichen Abfallprodukte beim Recycling an, wie z.B. Filtermaterial, Elektronikschrott, giftige Substanzen, etc., was weiterhin zu einer kostengünstigen und nachhaltigen Gesamtbetrachtung und zu geringen Wiederaufbereitungs- und Entsorgungskosten beiträgt.

[0022] Weiterhin lässt sich auch erwähnen, dass das vorgeschlagene Salzkraftwerk klimaunabhängig eingesetzt werden kann. Wenn die Sonnenenergie zu Trocknung des „verbrauchten“ Salzes nicht ausreicht, lassen sich z.B. auch Vakuumverdampfer einsetzen. Diese hätten den zusätzlichen Vorteil, dass durch die Osmose-Membran-Einheit in den Systemkreislauf eingebrachte Reinwasser nutzbringend eingesetzt werden könnte - z.B. als Nutz- oder Trinkwasser. Außerdem ist das Salzkraftwerk komplett skalierbar. Es arbeitet nicht nur im kleinen Maßstab, sondern erlaubt auch einen Großanlageneinsatz. Dabei können in Kleinstanlagen in ariden und semiariden Gebieten einfachste Verdunstungseinrichtungen zur Regeneration des Salzes - wie Saline-Becken - eingesetzt werden.

[0023] Ergänzend sei noch erwähnt, dass das Salzkraftwerk auch in kleinster Form so adaptiert werden kann, dass es beispielsweise für ein Produktion von Wasserstoff in Kleinbetrieben oder Einzelhaushalten (Einfamilienhäuser oder auch Wohnblocks) einsetzbar ist. So könnte Wasserstoff zum direkten Verbrauch bzw. zur Betankung von Fahrzeugen (Familienauto, Busunternehmen) oder auch für Heizungsanlagen erzeugt werden und so die Betreiber autark versorgen. Genauso wären auch Schiffsantriebe und Salzkraftmotoren für z.B. Molenkräne und ähnliches realisierbar. Zukünftig kann ein entsprechend adaptiertes Salzkraftwerk sogar für die Raumfahrt (z.B. Wasserversorgung für Mondstationen) denkbar sein.

[0024] Je nach Einsatzort, wie in ariden und semiariden Gebieten, kann die komplette pro Quadratmeter einstrahlende Sonnenenergie ohne den Einsatz kosten- und wartungsintensiver Fotovoltaik Anlagen oder solarthermischer Einrichtungen genutzt werden. Dies bedeutet nicht, dass nicht auch in solchen Erdteilen mit gemäßigten Klimata durch den Einsatz zielführender (z.B. Vakuum-)-Verdunstungsanlagen oder sonstiger vorteilhafter Verdunstungskombinationen die Trennung des Salzes vom Wasser aus der Salzlake erfolgen kann. Bemerkenswert an geeigneten Verdunstungseinrichtungen der unterschiedlich auslegbaren Verdunstungsanlagen ist, dass das ursprünglich aus dem Meer durch eine Osmose-Membran-Einheit extrahierte Reinstwasser folglich als (Neben- oder auch Haupt-)produkt anfallen kann. Setzt man dieses (neben einer möglichen Aufbereitung durch Zugabe relevanter Mineralstoffe zu Trinkwasser) gerade in ariden und semiariden landwirtschaftlichen Gebieten zur Bewässerung ein, wird dadurch die derzeit zumeist auftretende Versalzung besagter Flächen verhindert. So haben die derzeit - wie zum Beispiel im arabischen Raum - eingesetzten Wässer oft Leitwerte zwischen 300pS und 500pS, wodurch eine Versalzung der Böden vorprogrammiert ist.

[0025] Dadurch, dass das aus dem Meer- oder Schmutzwasser je nach Verdunstungssystem reine-Wasser als Neben- oder Hauptprodukt anfallen kann, ist es möglich, bei entsprechend groß ausgelegten Salzkraftwerken, großflächig Biomasse zu produzieren, die wiederum CO2 bindet. Somit sind Salzkraftwerke nicht nur CO2 neutral sondern können auch als CO2-Senken fungieren.

[0026] Durch den modularen Aufbau des Salzkraftwerkes ist dieses in seiner Größe wiederum sehr leicht an die gegebenen Anforderungen anzupassen. So können Klein- und Kleinstsalzkraftwerke kleine abgelegene Dörfer, die durch die Bewohner betrieben werden können, oder aber als sehr große Anlagen zur Versorgung ganzer Regionen ausgelegt sein.

[0027] Das Salzkraftwerk ist in seiner innovativen Grundidee ganz bewusst nicht als Hochtechnologiekonzept ausgelegt, sondern in Konstruktion und Aufbau ganz im Gegenteil vergleichsweise günstig gestaltet. Es wurde so konzipiert, dass es in Folge simpel, mit geringen Betriebskosten, einfach zu betreiben und zu warten ist. Außerdem lassen sich sämtliche Komponenten wiederverwerten.

[0028] Im Folgenden werden weitere Ausführungsbeispiele beschrieben.

[0029] Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des Salzkraftwerkes kann die erste Osmose-Membran-Einheit im Wesentlichen horizontal angeordnet sein, und die erste Osmose-Membran-Einheit kann eine Oberfläche aufweisen, die mindestens zehn Mal größer ist, als ein Querschnitt einer direkten Fluidverbindung zwischen der ersten Vorkammer und dem Inneren des ersten Drucksilos. Da die Größe der Osmose-Membranoberfläche einen wesentlichen Einfluss auf den Energieumsatz des Salzkraftwerkes hat, sind besondere Vorkehrungen vorteilhaft, die es ermöglichen, eine effektive Oberfläche zwischen wenig salzhaltigem Wasser in der Vorkammer und hochkonzentriert-salzhaltigem Wasser im Drucksilo so groß wie möglich zu halten, insbesondere aber deutlich größer, als eine direkte physische Verbindung zwischen Behältern, welche das Wasser mit den unterschiedlichen Salzkonzentrationen aufweist. In einem realen Fall kann es durchaus sein, dass die erste Osmose-Membran-Einheit eine Oberfläche aufweist, die zwischen zehn Mal bis 100 Mal größer ist, als ein Querschnitt der direkten Fluidverbindung zwischen der ersten Vorkammer und dem Inneren des ersten Drucksilos; sie kann sogar noch größer sein, zum Beispiel 200 Mal, 300 Mal und mehr.

[0030] Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Salzkraftwerkes kann die erste Osmose-Membran-Einheit eine im Wesentlichen trichterförmige Trägerstruktur aufweisen, und eine erste Osmose-Membrane kann sich dazu über der trichterförmigen Trägerstruktur befinden, um so eine größere Oberfläche aufzuweisen als der Querschnitt der direkten Fluidverbindung zwischen der ersten Vorkammer und dem Inneren des ersten Drucksilos. Dabei kann die erste Osmose-Membrane insbesondere mäanderförmig über die im Wesentlichen trichterförmige Trägerstruktur gelegt, gespannt oder sonst wie befestigt sein. Außerdem ist es möglich, dass die Trägerstruktur und die Osmose-Membrane ineinander integriert sind, dass also beispielsweise die Trägerstruktur gleichermaßen durch die Osmose- Membrane gebildet wird, sodass eine selbsttragende Struktur - d.h., eine selbsttragende Osmose-Membrane mit einer viel größeren Oberfläche als der lichte Durchgang in dem sie eingesetzt ist - entsteht.

[0031] Gemäß einer anderen, alternativen aber dennoch vorteilhaften Ausführungsform des Salzkraftwerkes kann die erste Osmose-Membran-Einheit eine Trägerstruktur aufweisen, in der eine Mehrzahl von parallel zueinander angeordneten rohrförmigen Einzelosmose- Membranen angeordnet sein können. Dies hat den Vorteil einer besonders hohen Eigenstabilität, in der eine trichterförmige Struktur nicht unbedingt erforderlich ist. Durch die rohrförmigen Einzelosmose-Membranen, die zu einer Einheit zusammengefasst sind, ergibt sich eine sehr große Oberfläche, die gewissermaßen als selbsttragende Struktur betrachtet werden kann. Nichtsdestotrotz können die Einzelosmose-Membranen nicht nur direkt nebeneinander angeordnet sein, sodass sich eine kastenartige Struktur ergibt, sondern die rohrförmigen Membranen können insgesamt so angeordnet sein, dass sie praktisch jede beliebige Oberflächenform durch die Gesamtheit aller Enden ihrer jeweiligen Rohre bilden. Ein Umgeben einer Kern-Osmose-Membran-Einheit, die im Wesentlichen die Osmose-Membrane samt Trägerstruktur aufweist, mit einem Tragegerüst, z.B. in Form einer umlaufenden Einfassung kann dazu beitragen, dass die Osmose-Membran-Einheit leicht aus dem unteren Bereich der Drucksilos zu entfernen bzw. wieder einzusetzen ist. Hieran können auch Haltepunkte oder Haltebügel angebracht sein (vgl. Fig. 4).

[0032] Gemäß einer ergänzenden, vorteilhaften Ausführungsform des Salzkraftwerkes kann das Innere des ersten Drucksilos durch eine erste obere luftdicht verschließbare Öffnung des ersten Drucksilos mit Salz befüllbar sein. Gegebenenfalls kann durch diese oder eine weitere luftdicht verschließbare Öffnung die Osmose-Membrane - falls erforderlich - entfernt und durch eine neue ersetzt werden. Falls ein derartiger Austausch nicht erforderlich sein sollte, kann beim ersten Drucksilo durch die obere luftdicht verschließbare Öffnung - beispielsweise in Form einer großen, nach außen zu öffnenden Klappe - Salz nachgefüllt werden, um so das Konzentrationsgefälle hinsichtlich der beiden Seiten der Osmose-Membrane möglichst einfach zu gestalten. Zusätzlich ist es möglich, dass durch die genannte Öffnung oder eine andere das erste Silo auch entleert werden kann, sodass sich die Osmose-Membran-Einheit problemlos austauschen lässt. Die ausgetauschte Osmose-Membran-Einheit wird in Folge wieder aufbereitet und steht so für ihren nächsten Einsatz erneut zur Verfügung.

[0033] Gemäß einer weiter entwickelten Ausführungsform, kann das Salzkraftwerk eine zweite Zustromkammer, die von der ersten Vorkammer durch einen zweiten Zulaufschieber fluidal trennbar ist, aufweisen. Wenn beide Zustromkammern - insbesondere die erste und die zweite Zustromkammer - auf unterschiedlichen Seiten unter der ersten Vorkammer liegen, kann sich ein Zustromkanal ergeben, welcher die erste Vorkammer als integralen Bestandteil aufweist. Auf diese Weise kann es gelingen, einen höheren Wasserdurchsatz von Wasser mit einem geringen Salzgehalt - zum Beispiel Meerwasser- zu erzeugen, wodurch die Effektivität des Salzkraftwerkes erhöht werden könnte. Für den Fall, dass ein nur geringer Wasserdurchsatz in der ersten Vorkammer vorläge, könnte es sich ergeben, dass der Salzgehalt in der Vorkammer kontinuierlich steigt (wegen zu geringen Wasseraustausches), was zur Folge hätte, dass der Osmose-Druck im ersten Silo über die Zeit geringer würde.

[0034] Gemäß einer erweiterten Ausführungsform kann das Salzkraftwerk eine zweite Vorkammer, die sich zwischen der ersten Zustromkammer und einem zweiten Drucksilo befindet, aufweisen, wobei das Drucksilo bis auf seine fluidale Verbindung mit der zweiten Vorkammer druckdicht verschließbar sein kann.

[0035] In dieser oder einer anderen Ausführungsform kann auch mindestens ein zweiter Zulaufschieber, der zwischen der ersten Zustromkammer und der zweiten Vorkammer angeordnet ist, sodass die erste Zustromkammer von der zweiten Vorkammer fluidal trennbar ist - insbesondere das jeweils Innere - und eine zweite Osmose-Membran-Einheit vorhanden sein, die sich innerhalb des zweiten Drucksilos befindet und die zwischen der zweiten Vorkammer und einem Innenraum des zweiten Drucksilos liegen kann. Dabei kann die zweite Osmose-Membran-Einheit aus dem Inneren des zweiten Drucksilos in eine Richtung entgegengesetzt zu einer Richtung zur zweiten Vorkammer entfernbar sein.

[0036] Ergänzend können - in dieser oder einen anderen Ausführungsform - das zweite Drucksilo und die zweite Osmose-Membran-Einheit mit rieselfähigem Salz befüllbar sein; und die zweite Osmose-Membran-Einheit in einem druckproduzierenden Zustand sollte unterhalb eines Wasserspiegels des zuströmenden Wassers liegen. Außerdem kann das zweite Drucksilo mit der Salzlösung gefüllt sein. Dabei kann die Fluidverbindung von dem Wassereinlass über die erste Zustromkammer und die zweite Vorkammer bis zur zweiten Osmose- Membran-Einheit filterlos sein. Außerdem kann ein zweiter Auslassanschluss - z.B. in Form eines Rohranschlusses mit Absperrventil - in einem oberen Bereich des zweiten Drucksilos vorhanden sein. Somit können die Ansaugkammer, die Vorkammer und die zweite Osmose- Einheit in dieser Reihenfolge fluidal miteinander verbindbar sein.

[0037] Insbesondere der Verzicht auf normalerweise vorhandene Filtersysteme kann eine sogenannte Aufkonzentration - d.h., eine kontinuierliche Erhöhung der Salzkonzentration - wirksam verhindern. Zusätzlich ist eine filterlose Konstruktion mechanisch einfacher und erfordert weniger Wartung. Außerdem fallen hierdurch die Initialenergiekosten - d.h. die Energie, die erforderlich ist, um den Osmose-Prozess zu initiieren - vollständig weg.

[0038] Gemäß einer weiteren eleganten Ausführungsform des Salzkraftwerkes kann dieses zusätzlich eine druckdichte, geschlossene Fluidverbindung zwischen dem ersten Auslassanschluss und einer Salzkraftanlage, die einen Überdruck in dem ersten Drucksilo in Bewegungsenergie - z.B. Rotationsenergie - umsetzt, vorhanden sein. Entsprechendes gilt auch für das zweite Drucksilo.

[0039] Auf diese Weise wird es elegant möglich, die Energie, die von dem Salzkraftwerk erzeugt wird, in Leerlaufzeiten des Salzkraftwerkes durch Pumpen, die mit der Salzkraftanlage angetrieben werden können, als potentielle Energie gespeichert werden. Dies ist zum Beispiel dadurch möglich, dass Wasser von einem niedrigeren Niveau in ein höheres gelegenes Becken gepumpt wird, sodass die kinetische Energie aus dem Salzkraftwerk als potenzielle Energie speicherbar ist. Dies ist sowohl mit dem ersten Drucksilo wie auch mit dem zweiten Drucksilo möglich. [0040] Gemäß einer ergänzenden Ausführungsform des Verfahrens des Salzkraftwerkes kann die Salzkraftanlage eine Einzelhubkolbenmaschine, eine Doppelhubkolbenmaschine, oder eine Turbine sein. Andere alternative einfache Kraftmaschinen sind denkbar, etwa zum Antrieb eines Generators zur Stromerzeugung, zur Elektrolyse, die wiederum zur Wasserstoff- Herstellung nutzbar ist. Auf diese Weise ließe sich elegant auch in bisher unerschlossenen Regionen eine Energieerzeugung für jegliche Art der Nutzung installieren, die nur durch Sonnenergie und Salz aus dem Meer angetrieben würde und somit kostengünstig betreibbar wäre. Außerdem wäre nur ein geringer Wartungsaufwand nötig, der sich praktisch nur auf den regelmäßigen Austausch der Osmose-Membrane beschränkt.

[0041] Um den Autonomitätsgrad des Salzkraftwerkes weiter zu erhöhen, kann außerdem ein automatisches - oder semiautomatisches - Beschickungssystem für das Salz vim Drucksilo vorgesehen werden.

[0042] Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann das Salzkraftwerk zusätzlich eine erste Entlüftungseinheit, die mit dem ersten Drucksilo verbunden ist und/oder eine zweite Entlüftungseinheit aufweisen, die mit dem zweiten Drucksilo verbunden ist. Derartige Entlüftungsanlagen können vorteilhafterweise in einem oberen Bereich des Drucksilos vorgesehen werden. Da es für einen problemlosen Betrieb des Salzkraftwerkes sinnvoll ist, wenn sich keine Luft, sondern ausschließlich Salzlösung in dem Drucksilo befindet, sollten sich die Entlüftungseinheiten möglichst weit oben am Drucksilo - evtl, sogar direkt am obersten Punkt des Auslassanschlusses - befinden. Entsprechendes gilt für das zweite Drucksilo.

[0043] In einem möglichen Ausführungsbeispiel befindet sich das Entlüftungsventil der Entlüftungseinheit in einem druckdicht verschließbaren Verschlussschieber des Drucksilos. So kann das System - ggfs. auch vollautomatisch - effektiv entlüftet werden.

[0044] Gemäß einer weiteren, ergänzenden Ausführungsform kann das Salzkraftwerk zusätzlich eine Verdunstungseinheit aufweisen, die die Salzlösung, die die Salzkraftanlage verlässt, auffängt. In der Verdunstungseinheit kann das verbrauchte Salz aus der konzentrierten Salzlösung wieder regeneriert werden. Damit steht es nach einer mehr oder weniger guten T rocknung wieder für die Befüllung des Drucksilos zur Verfügung. Insbesondere der positive Aspekt, dass der gesamte Energieeintrag für den Betrieb des Kraftwerkes unter Ausnutzung der gesamten pro Quadratmeter auftreffenden Sonnenenergie genutzt werden kann, lässt sich herausheben. Zusätzliche externe Energie wäre nicht erforderlich. [0045] Gemäß einer interessanten Ausführungsform des Salzkraftwerkes kann die erste Zustromkammer am Wassereinlass ein Gitter - oder mehrere in unterschiedliche Raumrichtungen - aufweisen. Dabei sind Vor- und Hauptgitter denkbar, die im Wesentlichen vertikal orientiert sind. Diese Gitter können durch einen oder mehrere Gezeitenreiniger reinigbar sein. Dabei wird ein Schaber so entlang des Gitters geführt, dass das Gitter selbstständig gereinigt wird. Dazu kann der Schaber mittels eines Schwimmers, der den Gezeiten folgt, und einer entsprechenden Führung bewegt werden, wie dies gemäß einer weiteren Ausführungsform des Salzkraftwerkes denkbar ist. Wie erwähnt, kann der Gezeitenreiniger einen Schwimmer und einen Schaber aufweisen, die mechanisch so miteinander verbunden sein können, dass der Schaber entsprechend einem gezeitenabhängigen Wasserstand über eine äußere Oberfläche des Gitters führbar ist, sodass eine Reinigung des Gitters verursacht wird. Zusätzlich können zwischen dem Schaber und dem Schwimmer Gelenke, Gelenkstangen und Getriebe zum Einsatz kommen.

[0046] Auch hinsichtlich des Betriebes - bzw. eines entsprechenden Verfahrens - seien ein paar Ausführungsformen explizit erwähnt. Das bereits genannte Verfahren kann zusätzlich ein paralleles Betreiben oder einen alternierenden Betrieb des ersten Drucksilos und des zweiten Drucksilos in einem druckerzeugenden Zustand aufweisen.

[0047] Gemäß einem Ausführungsbeispiel des Verfahrens zum Betreiben eines Salzkraftwerkes kann das Verfahren ein Befüllen des ersten Drucksilos mit rieselfähigem Salz durch die erste obere luftdicht verschließbare Öffnung des ersten Drucksilos, sodass die erste Osmose- Membran-Einheit komplett mit dem Salz bedeckt ist, ein Entlüften des ersten Drucksilos, ein Öffnen des ersten Auslassanschlusses, und ein Öffnen des mindestens ersten Zulaufschiebers, sodass ein kontinuierlicher Wasserzustrom in die erste Vorkammer verursacht wird, aufweisen. Durch diese Reihenfolge kann das Osmosekraftwerk mit einem Drucksilo nach einer ergänzenden Salzfüllung wieder angefahren werden.

[0048] Insbesondere kann Folgendes bei einem alternierenden Betrieb von zwei Drucksilos vorteilhaft sein: (i) zeitlich paralleles Betreiben von zwei Drucksilos, (ii) Schließen des mindestens einen ersten Zulaufschiebers, (iii) Schließen des ersten Auslassanschlusses, (iv) Öffnen der ersten verschließbaren Öffnung des ersten Drucksilos, und (v) Befüllen des ersten Drucksilos mit Salz durch die erste obere luftdicht verschließbare Öffnung des ersten Drucksilos. Dabei läuft die Druckerzeugung im zweiten Drucksilo unterbrechungsfrei weiter. Wenn das erste Drucksilo wieder in einen produktiven Einsatz gebracht wurde, kann das zweite Drucksilo wieder mit Salz gefüllt werden, usw. Vorteilhafterweise können auch mehr als zwei Drucksilos parallel eingesetzt werden. [0049] Gemäß eines weiterhin ergänzenden Ausführungsbeispiels des Verfahrens kann das Austauschen der ersten Osmose-Membran-Einheit über die erste obere luftdicht verschließbare Öffnung des ersten Drucksilos erfolgen. Dies kann anlässlich einer Befüllung mit Salz geschehen. Entsprechendes gilt für die zweite Osmose-Membran-Einheit in dem zweiten Drucksilo.

[0050] Durch eine geeignete Reihenfolge des Schließens und Öffnens von Schiebern und Ventilen an den beiden Drucksilos sowie dem Wasserzulauf kann ein mehr oder weniger kontinuierlicher Betrieb einer Salzkraftanlage erfolgen, die beispielsweise zur Stromerzeugung eigesetzt werden kann.

[0051] ÜBERSICHT ÜBER DIE FIGUREN

[0052] Es sei darauf hingewiesen, dass Ausführungsbeispiele der Erfindung mit Bezug auf unterschiedliche Implementierungskategorien beschrieben sein können. Insbesondere sind einige Ausführungsbeispiele in Bezug auf ein Verfahren beschrieben, während andere Ausführungsbeispiele im Kontext von entsprechenden Vorrichtungen beschrieben sein können. Unabhängig davon ist es einem Fachmann möglich, aus der hier vorstehenden und nachfolgenden Beschreibung - wenn nicht anderweitig darauf hingewiesen - mögliche Kombinationen der Merkmale des Verfahrens sowie mögliche Merkmalskombinationen mit dem entsprechenden System zu erkennen und zu kombinieren, auch, wenn sie zu unterschiedlichen Anspruchskategorien gehören.

[0053] Bereits oben beschriebene Aspekte sowie zusätzliche Aspekte der vorliegenden Erfindung ergeben sich unter anderem aus den beschriebenen Ausführungsbeispielen und aus den zusätzlichen weiteren, durch Bezug auf die Figuren beschriebenen, konkreten Ausgestaltungen.

[0054] Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden beispielhaft und mit Bezug auf die folgenden Figuren beschrieben:

Fig. 1 stellt eine querschnittartige Darstellung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Salzkraftwerkes basierend auf einer Potenzialdifferenz zwischen zufließendem Wasser einerseits und einer Salzlösung andererseits dar. Fig. 2 zeigt eine querschnittartige perspektivische Darstellung eines ersten Drucksilos in Kombination mit einem korrespondierenden zweiten Drucksilo.

Fig. 3 zeigt die Osmose-Membran-Einheit in größerem Detail.

Fig. 4 zeigt eine Detailansicht des unteren Bereichs eines Drucksilos.

Fig. 5 zeigt ein Verfahren zum Betreiben eines Salzkraftwerkes.

Fig. 6 zeigt ein Verfahren zum Betreiben eines Salzkraftwerkes mit zwei Drucksilos.

Fig. 7 stellt schematisch vielfältige Anwendungsmöglichkeiten des Salzkraftwerkes dar.

Detaillierte Figurenbeschreibung

[0055] Im Kontext dieser Beschreibung sollen Konventionen, Begriffe und/oder Ausdrücke folgendermaßen verstanden werden:

[0056] Der Begriff 'Salzkraftwerk' beschreibt hier ein Energieerzeugungssystem, welches auf der Basis von osmotischen Druckunterschieden arbeitet. Mehr oder weniger kontinuierlich zuströmendes Wasser wird zu einer ersten (unteren oder äußeren) Oberfläche einer Osmose- Membrane geführt, an deren anderen (oberen oder inneren) Oberfläche eine hochkonzentrierte Salzlösung vorhanden ist. Dadurch ergibt sich ein osmotischer Strom von Wasser durch die Osmose-Membrane, wodurch auf der Seite der Membrane, an der die hochkonzentrierte Salzlösung vorhanden ist, ein Überdruck entsteht, der zum Beispiel in einer Kraftanlage von Druck- in Rotationsenergie umgewandelt werden kann.

[0057] Der Begriff 'zufließendes Wasser' beschreibt hier Wasser mit einer geringen oder keiner Salzkonzentration, welches der ersten Seite der Osmose-Membrane zugeführt wird. Bei Meerwasser kann die Zuführung insbesondere autonom durch die normale Strömung des Meerwassers in Küstennähe erfolgen.

[0058] Der Begriff 'Salzlösung' betrifft im Wesentlichen den Inhalt eines Drucksilos. In dieses wird Salz in großen Mengen eingefüllt, sodass sich eine hochkonzentrierte Salzlösung ergibt. Diese steht im Kontakt mit einer der Oberflächen - insbesondere der oberen -der Osmose- Membrane. [0059] Der Begriff 'erste Zustromkammer' beschreibt die Kammer, in die zuströmendes Wasser zuerst eintritt. Der Zustrom kann durch ein Zustromgitter (nicht dargestellt) geleitet werden. Am Ausgang der ersten Zustromkammer, kann sich eine Vorkammer des Salzkraftwerkes anschließen. Die Vorkammer kann an mindestens einer zweiten Seite an eine zweite Zustromkammer anschließen. Damit ergibt sich ein Zustromkanal, bestehend aus der ersten Zustromkammer, der zweiten Zustromkammer mit der dazwischenliegenden Vorkammer. Falls die Vorkammer rund oder halbrund ausgeführt ist (anstelle von rechteckig) können die erste Zustromkammer und die zweite Zustromkammer mindestens teilweise ineinander übergehen. Dann würde sich ein runder oder halbrunder Zulaufschieber anbieten, um die Vorkammern von den Zustromkammern abzuschotten.

[0060] Der Begriff 'Vorkammer' beschreibt den Teil des Wasserzustromweges in bzw. durch das Salzkraftwerk, der direkt vor der Osmose-Membran-Einheit liegt. Von hier aus gelangt das Wasser unter osmotischem Druck durch die Osmose-Membrane in das Drucksilo.

[0061] Der Begriff 'Drucksilo' beschreibt einen an allen Seiten verschließbaren Hohlraum, der nur an (mindestens) einer Stelle durch eine Osmose-Membrane - z.B. im unteren Bereich - unterbrochen ist. Der osmotische Druck kann über eine verschließbare Ausgangsöffnung aus dem Drucksilo entweichen.

[0062] Der Begriff 'fluidale Verbindung' beschreibt eine Verbindung zwischen Hohlräumen, durch die ein Fluid mehr oder weniger barrierefrei strömen kann. Dazu kann auch gehören, dass innerhalb der fluidalen Verbindung eine Osmose-Membrane vorhanden ist.

[0063] Der Begriff 'Zulaufschieber' beschreibt hier ein Schott, welches eine Zulaufkammer von der Vorkammer in geschlossenem Zustand trennen kann.

[0064] Der Begriff 'fluidal trennbar' beschreibt hier, dass der Zustrom von einem Hohlraum in einen anderen Hohlraum bewusst unterbrechbar ist. D.h., dass die fluidale Verbindung unterbrochen werden kann.

[0065] Der Begriff 'Osmose-Membran-Einheit' beschreibt eine Einheit, die mindestens eine Osmose-Membrane aufweist. Zusätzlich kann die Osmose-Membran-Einheit eine Trägerstruktur aufweisen, auf der sich die Osmose-Membrane befindet. Die Osmose-Membran kann zum Beispiel mäanderförmig über eine mäanderförmige Trägerstruktur gelegt oder gespannt sein. Alternativ kann die Osmose-Membran-Einheit auch eine Vielzahl von röhrenförmigen Osmose-Membranen aufweisen, die mehr oder weniger selbsttragend sind. Zusätzlich weist die Osmose-Membran-Einheit ein gemeinsames Trägergestell auf, mit der die gesamte Osmose-Membran-Einheit bewegt werden kann, zum Beispiel zum Austausch gegen eine neue bzw. wieder aufbereitete Osmose-Membran-Einheit in einem Drucksilo. Grundsätzlich lässt die Osmose-Membrane nur reines Wasser von der Vorkammer in das Drucksilo fließen.

[0066] Der Begriff 'trichterförmige Trägerstruktur' beschreibt, dass es sich bei der genannten Trägerstruktur - mindestens im unteren Bereich der Trägerstruktur - um eine Trichterform handelt, sodass das rieselfähige Salz kontinuierlich in die Osmose-Membran-Einheit nach rutscht.

[0067] Der Begriff 'rieselfähiges Salz' beschreibt Salz in einem kristallinen Zustand, so dass das Salz schüttfähig oder rieselfähig ist. Typischerweise kann es sich um NaCI handeln. Allerdings sind Beimischungen anderer Salze oder komplett anderer Salze auch denkbar.

[0068] Der Begriff 'druckproduzierender Zustand' beschreibt hier, dass sich in einem Drucksilo ein Überdruck aufgrund unterschiedlicher Salzkonzentrationen auf unterschiedlichen Seiten der genutzten Osmose-Membrane und ein Wassserzustrom aus der Vorkammer in das Drucksilo einstellt. Der Überdruck kann durch einen Auslassanschluss aus dem Drucksilo zur weiteren Verwendung entlassen werden.

[0069] Der Begriff 'Auslassanschluss' befindet sich typischerweise, aber nicht zwingend, im oberen Bereich des Drucksilos. Durch den Auslassanschluss kann Wasser auf Basis des osmotischen Druckes im Drucksilo aus dem Drucksilo entlassen werden. Dieses Wasser kann dann eine hohe Salzkonzentration enthalten.

[0070] Im Folgenden wird eine detaillierte Beschreibung der Figuren angegeben. Dabei versteht es sich, dass alle Details und Anweisungen in den Figuren schematisch dargestellt sind. Zunächst wird eine flussdiagrammartige Darstellung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Salzkraftwerkes basierend auf einer Potenzialdifferenz zwischen zufließendem Wasser einerseits und einer Salzlösung andererseits dargestellt. Nachfolgend werden weitere Ausführungsbeispiele, bzw. Ausführungsbeispiele für das entsprechende Salzkraftwerk und Verfahren zum Betreiben desselben beschrieben:

[0071] Fig. 1 stellt eine querschnittartige Darstellung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Salzkraftwerkes 100 basierend auf einer Potenzialdifferenz zwischen zufließendem Wasser einerseits und einer Salzlösung andererseits dar. [0072] Dabei kann die Qualität und Beschaffenheit des zufließenden Wassers in weiten Grenzen variieren. Grundsätzlich sind Wasser unterschiedlichster Qualitäten wie Brackwasser, Süßwasser, verschmutztes Wasser, oder auch Seewasser mit einer vergleichsweise geringen Salzkonzentration möglich. Bei der Salzlösung im Drucksilo handelt es sich vorzugsweise um eine gesättigte bzw. hochkonzentrierte Salzlösung. Bei dem Salz kann es sich um natürlich vorkommendes Salz, zum Beispiel NaCI handeln, was aber auch nicht in reiner Form vorliegen muss. Salzgemische sind also auch möglich.

[0073] Das Salzkraftwerk 100 weist eine erste Zustromkammer 102 mit einem Wassereinlass 104 auf. Dieses kann mit einem vorzugsweise senkrechten Gitter und einem Gezeitenreiniger ausgestattet sein. Weiterhin sollte sich der Wassereinlass stetig unter einem umgebenden Wasserspiegel 120 (symbolisch dargestellt) - egal ob Niedrig- oder Hochwasser, egal ob Ebbe oder Flut - befinden.

[0074] Das Salzkraftwerk 100 weist außerdem eine erste Vorkammer 106 auf. Optional können in der Vorkammer Filter vorgesehen sein. Zwingend erforderlich sind sie aber nicht. Bei den Filtern kann es sich um Sandfilter und oder andere Vorfiltermodule unterschiedlicher Feinheit/Mesh handeln. Die Vorkammer 106 befindet sich zwischen der ersten Zustromkammer 102 und einem ersten Drucksilo 108. Die Vorkammer 106 ist in diesem Ausführungsbeispiel unterhalb des Drucksilos 108 dargestellt. Andere Positionierungen - wie eine seitliche Positionierung am unteren Ende des Drucksilos 118 - sind auch denkbar. Das Drucksilo selbst kann - von oben betrachtet -rechteckig oder rund oder auch halbrund sein. Eine bestimmte Form ist nicht zwingend vorgeschrieben. Allerdings sollte der untere Teil des Drucksilos 108 so ausgestaltet sein, dass eine Osmose-Membran-Einheit 114 entfernbar aufgenommen werden kann. Dabei ist es vorteilhaft, dass das erste Drucksilo 108 bis auf seine fluidale Verbindung 110 mit der ersten Vorkammer 106 druckdicht (luftdicht und wasserdicht) verschließbar ist.

[0075] Das Salzkraftwerk 100 weist zusätzlich mindestens einen ersten Zulaufschieber 112 auf, der zwischen der ersten Zustromkammer 102 und der ersten Vorkammer 106 angeordnet ist, sodass die erste Zustromkammer 102 von der ersten Vorkammer 106 fluidal trennbar ist. Wenn - wie in Figur 1 dargestellt - eine zweite Zustromkammer 128 vorhanden ist, sollte auch ein zweiter Zulaufschieber 130 vorgesehen sein. Außerdem sei darauf hingewiesen, dass die Zustromkammern 102, 128 nach oben und unten hin vorteilhafterweise verschlossen sein sollten. Der Vorteil der zweiten Zustromkammer 128 mit einem zweiten Wasserzulauf besteht darin, dass die Vorkammer 106 wesentlich besser von zufließendem Wasser durchspült werden kann, ohne dass es zu einer Aufkonzentration von Salz in der Vorkammer 106 kommen kann, falls beispielsweise Meerwasser als zuströmendes Wasser verwendet wird.

[0076] Das Kraftwerk 100 weist weiterhin eine erste Osmose-Membran-Einheit 114 auf, die sich innerhalb des ersten Drucksilos 108 befindet und zwischen der ersten Vorkammer 106 und einem Innenraum 116 des ersten Drucksilos 108 liegt, wobei die erste Osmose-Membran- Einheit 114 aus dem Inneren des ersten Drucksilos 108 in eine Richtung entgegengesetzt zu einer Richtung zur ersten Vorkammer 106 entfernbar ist. Insbesondere kann die Osmose- Membran-Einheit 114 aus der druckdicht verschließbaren Klappe 126 nach oben aus dem Drucksilo 108 entnommen werden. Dies setzt allerdings voraus, dass das normalerweise vorhandene Salz im Inneren 116 des Drucksilos 108 z.B. in Form einer wässerigen Lösung aus einem unteren Bereich des Drucksilos weit gehend abgelassen wurde.

[0077] Für einen produktiven, druckerzeugenden Betrieb ist das erste Drucksilo 108 und die erste Osmose-Membran-Einheit 114 mit rieselfähigem Salz befüllbar. Dazu wird das erste Drucksilo 108 typischerweise über die verschließbare Öffnung 126 von oben mit Salz befüllt, sodass das Drucksilo 108 weitgehend mit Salz gefüllt ist und dieses auch direkt auf der Osmose-Membran-Einheit 114 aufliegt.

[0078] Somit liegt die erste Osmose-Membran-Einheit 114 in einem betriebs- bzw. druckproduzierenden Zustand unterhalb des Wasserspiegels 120 des zuströmenden Wassers und das erste Drucksilo 108 ist mit der - vorzugsweise gesättigten - Salzlösung weitgehend oder komplett gefüllt. Vorteilhaft ist auch, dass sich in dem Drucksilo 108 keine Luft oder ein anderes Gas befindet.

[0079] Als weiterer Vorteil hat sich im Betrieb vorteilhafter Weise ergeben, dass die Fluidverbindung 110 von dem Wassereinlass 104 über die erste Zustromkammer 102 und die erste Vorkammer 106 bis zur ersten Osmose-Membran-Einheit 114 filterlos ist. Dies kann die Gefahr einer Aufkonzentration vor der Osmose-Membran-Einheit 114 signifikant reduzieren, ist konstruktiv einfacher, erzeugt weniger Wartungskosten und ermöglicht auch eine Reduzierung der erforderlichen Initialenergiekosten, um das Salzkraftwerk 100 in den produktiven Betrieb zu versetzen.

[0080] Damit der Überdruck aus dem Inneren 116 des Drucksilos 108 genutzt werden kann, ist ein erster Auslassanschluss 122 - z.B. Rohranschluss mit Absperrventil - in einem oberen Bereich des ersten Drucksilos 108 vorgesehen. Von hier aus kann es beispielsweise an eine Salzkraftmaschine oder Salzkraftanlage (nicht dargestellt) zur Umwandlung in kinetische, beispielsweise Rotationsenergie umgewandelt werden. Hierdurch kann ein elektrischer Generator angetrieben werden, dessen produzierter Strom für eine Vielzahl von unterschiedlichen Einsatzmöglichkeiten verwendbar ist. Eine davon wäre die Produktion von Wasserstoff durch Elektrolyse.

[0081] Außerdem sei erwähnt, dass die effektive Oberfläche der Osmose-Membrane der Osmose-Einheit mindestens 10 mal größer ist, als ein Querschnitt 124 der direkten Fluidverbindung einer direkten Fluidverbindung zwischen der ersten Vorkammer 106 und dem Inneren des ersten Drucksilos 108. Das Verhältnis von Querschnitt zu Oberfläche kann aber auch viel größer sein, z.B. 1 :100 oder sogar 1: 1000. Dies kann unter anderem dadurch erreicht werden, dass die erste Osmose-Membran-Einheit 114 eine im wesentlichen trichterförmige Trägerstruktur (wie in Fig. 3 dargestellt) aufweist, und sich eine erste Osmose- Membrane über der trichterförmigen Trägerstruktur befindet, um so eine größere Oberfläche aufzuweisen als der genannte Querschnitt 124 der direkten Fluidverbindung zwischen der ersten Vorkammer 106 und dem Inneren des ersten Drucksilos 108.

[0082] Fig. 2 zeigt eine querschnittartige, perspektivische Darstellung eines ersten Drucksilos 108 mit der ersten Vorkammer 106 und den weiteren bereits in Fig. 1 beschriebenen Details sowie ein zweites, im hinteren Bereich von Fig. 2 dargestellten zweiten Drucksilos mit zugehörigen weiteren Komponenten, die in der perspektivischen Ansicht nicht alle sichtbar sind, aber symmetrisch zum ersten Drucksilo 108 vorgesehen sind.

[0083] Man erkennt hier, dass die erste Zustromkammer 102 wie auch die zweite Zustromkammer 128 sowohl für das erste Drucksilo 108 wie auch für das zweite Drucksilo 208 bzw. die beiden zugehörigen Vorkammern nutzbar sind. Ansonsten können die beiden Drucksilos 108 und 208 mehr oder weniger symmetrisch aufgebaut werden. Man erkennt auch deutlich die druckdicht verschließbare Öffnung 226 des zweiten Drucksilos 208, über der eine Aus- tausch-Osmose-Membran-Einheit 214 dargestellt ist. Diese kann durch die Öffnung 226 für den Fall eines erforderlichen Austausches in das zweite Drucksilo 208 eingeführt werden.

[0084] Durch die beiden Drucksilos 108, 208 ist ein kontinuierlich druckerzeugender Betrieb des Salzkraftwerkes möglich. Wenn eines der beiden Drucksilos mit Salz befüllt wird oder ein Austausch der jeweiligen Osmose-Membran-Einheit erforderlich ist und dazu die obere Öffnung 126, 226 geöffnet wird, kann das zweite Drucksilo problemlos weiter betrieben werden. Dazu wären weitere Ventile und Schieber im Anschluss an die Auslassöffnungen 122, 222 erforderlich, die in einer sinnvollen Reihenfolge auch abhängig von den Zustromschiebern 112, 212 geöffnet bzw. geschlossen werden. [0085] Fig. 3 zeigt die Osmose-Membran-Einheit 114 in größerem Detail. Die Größe der eigentlichen Osmose-Membrane, die auf der beispielsweise mäanderförmigen Trägerstruktur 302 der Einheit 114 dargestellt ist, beeinflusst die Effizienz des Salzkraftwerkes wesentlich. Die Möglichkeit, die Trägerstruktur 302 meanderförmig zu gestalten, auf der dann die eigentliche Osmose-Membrane aus der Richtung des Drucksilos auffliegt, ist nur eine von mehreren Möglichkeiten.

[0086] Eine andere Möglichkeit (nicht dargestellt) besteht darin, eine vergleichsweise große Mehrzahl von parallel zueinander angeordneten rohrförmigen Einzel-Osmose-Membranen vorzusehen. Diese müssen nicht zwangsläufig trichterförmig angeordnet sein. Auch andere Ausrichtungen sind denkbar. Allerdings ist auch bei dieser Anordnung das Ziel, eine möglichst große Fläche einer oder mehrerer Osmose-Membran-Schichten zwischen der jeweiligen Vorkammer 106, 206 und dem Inneren des jeweiligen Drucksilos 108, 208 zu schaffen.

[0087] Die im oberen Bereich der Osmose- Membran-Einheit 114 dargestellten Bügel 304 können einerseits für ein Herausheben der Osmose-Membran-Einheit 114 aus dem Drucksilo genutzt andererseits aber auch für eine Verriegelung innerhalb des Drucksilos verwendet werden.

[0088] Fig. 4 zeigt nochmals eine Detailansicht 400 des unteren Bereichs des Drucksilos 108, der verriegelten Osmose-Membran-Einheit 114, der Vorkammer 106 unterhalb der Osmose- Membran-Einheit 114, der Zustromkammer 102 und der zweiten Zustromkammer 128 sowie den Zustromschiebern 112,130. In dieser Figur wird auch die Funktion des Gezeitenreinigers 402 sichtbar, der aus einem Schwimmer 404 besteht, der auf der Wasseroberfläche 120 schwimmt. Außerdem gehören zu dem Gezeitenreiniger 402 ein Gestänge 406 o.ä. und ein Schaber 408. Der Schaber 408 bewegt sich im Vergleich zum Einlassgitter 410 in dem Maße auf und ab, wie der Schwimmer 404 sich im Rhythmus von Ebbe und Flut auf der sich absenkenden/steigenden Wasseroberfläche 120 bewegt.

[0089] Fig. 5 zeigt ein Verfahren 500 zum Betreiben eines Salzkraftwerkes, wie beispielsweise das Salzkraftwerk 100 von Fig. 1. Das Verfahren weist eine Reihe von Schritten auf, die folgendermaßen beschrieben werden können:

[0090] Befüllen, 502, des ersten Drucksilos 108 mit rieselfähigem Salz durch die erste obere luftdicht verschließbare Öffnung 126 des ersten Drucksilos 108, sodass die erste Osmose- Membran-Einheit 114 komplett mit dem Salz bzw. der Salzlake (nicht dargestellt) bedeckt ist. [0091] Wenn das Salz eingefüllt ist und die Vorkammer 106 mit Zustromwasser gefüllt ist und gegebenenfalls auch eine Initialwassermenge in dem ersten Drucksilo 108 auf der siloseitigen Seite der Osmose-Membran-Einheit vorhanden ist, setzt die Osmose ein, wobei Wasser durch den Osmose-Effekt der unterschiedlichen Konzentrationen von Salz in der Vorkammer 106 und in dem Drucksilo 108 in das Drucksilo 108 „gesaugt“ wird. Nun wird erkennbar, warum zwei Zustromkammern 102 und 128 sinnvoll sind. Denn hierdurch wird ein guter Wasseraustausch in der Vorkammer 106 durch eine natürliche Wasserbewegung, z.B. in Küstennahe eines Meeres, erreicht.

[0092] Damit das Salzkraftwerk am oberen Auslassanschluss 122 einen entsprechenden Druck abgeben kann, ist es zusätzlich erforderlich, das erste Drucksilo 108 zu entlüften, 504. Dies kann durch ein Entlüftungsventil (nicht dargestellt) im oberen Bereich des Drucksilos erfolgen. Nach der Entlüftung kann der erste Auslassanschluss geöffnet, 506, werden. Kurz danach oder auch quasi gleichzeitig kann ein Öffnen, 508, des mindestens ersten Zulaufschiebers 112 erfolgen, sodass ein kontinuierlicher Wasserzustrom in die erste Vorkammer einsetzt.

[0093] Fig. 6 zeigt ein Verfahren 600 zum Betreiben eines Salzkraftwerkes, wie beispielsweise des Salzkraftwerkes 200 mit zwei Drucksilos. Das vereinfacht dargestellte Verfahren 600 sieht ein paralleles Betreiben, 602, des ersten Drucksilos und des zweiten Drucksilos in einem druckerzeugenden Zustand vor. Wenn sich beispielsweise herausstellt, dass Salz in dem ersten Drucksilos nachgefüllt werden muss oder dass die Osmose-Membran-Einheit auszutauschen ist, sieht das Verfahren ein Schließen, 604, des mindestens einen ersten Zulaufschiebers (ggfs. auch des zweiten Zulaufschiebers) und ein Schließen, 606, des ersten Auslassanschlusses vor. Anschließend erfolgt ein Öffnen, 608, der ersten verschließbaren Öffnung des ersten Drucksilos, und wiederum anschließend ein Befüllen, 610, des ersten Drucksilos mit Salz durch die erste obere luftdicht verschließbare Öffnung des ersten Drucksilos. Im Anschluss daran kann das erste Drucksilo wieder in den produktiven Betrieb gehen. Anschließend kann das zweite Drucksilo in vergleichbarer Weise entweder mit Salz befüllt werden oder es kann die Osmose-Membran-Einheit ausgetauscht werden. Auf diese Weise ist ein kontinuierlicher druckerzeugender Betrieb durch ein Abwechseln der Drucksilos möglich. Ergänzend sei noch erwähnt, dass auch eine größere Anzahl von vergleichbaren Drucksilos mit zugehörigen peripheren Einheiten, wie beispielsweise auch einer zugehörigen Osmose-Membran-Einheit, betrieben werden kann. [0094] Die dargestellten Strukturen, Materialien, Abläufe und Äquivalente aller Mittel und/oder Schritte mit zugehörigen Funktionen in den untenstehenden Ansprüchen sind dazu gedacht, alle Strukturen, Materialien oder Abläufe anzuwenden, wie es durch die Ansprüche ausgedrückt ist.

[0095] Ergänzend sei erwähnt, dass die Salzlösung, die aus dem Auslassanschluss aus dem Drucksilo entweicht, um in einer Salzkraftanlage, wie beispielsweise einer Einzelhubkolbenmaschine, einer Doppelhubkolbenmaschine, oder einer Turbine, Druckenergie in Rotationsenergie oder andere Energieformen umgewandelt zu werden, anschließend zu einer Trocknungsstation befördert bzw. geleitet werden kann. Hier kann der Salzlösung das Wasser insbesondere durch direkte Sonneneinstrahlung wieder entzogen werden (verdunsten), wodurch das danach wieder kristalline Salz in einem Kreisprozess wieder dem oder den Drucksilo(s) zugeführt werden kann, um den osmotischen Druck kontinuierlich aufrechtzuerhalten. Auf diese Weise werden praktisch nur natürliche Ressourcen zur Energieerzeugung genutzt: auf der einen Seite das zu strömende (Meer-)Wasser und auf der anderen Seite Sonnenenergie, die aus der verbrauchten Salzlösung durch Verdunstung wieder kristallines Salz entstehen lässt.

[0096] Hierdurch sind vielfältige Anwendungsmöglichkeiten 700 gegeben, wie dies in Fig. 7 dargestellt ist. Die Energie, die im Salzkraftwerk 100 in Form von Druck erzeugt wird, kann in kinetische Energie 702 umgewandelt werden. Diese Energie kann umwelttechnisch wertvoll direkt zur Wasserreinigung 704 verwendet werden. Dies kann gegebenenfalls mittels Wasser- Umkehr-Osmose 706 (Wasser-UO) geschehen. Alternativ lässt sich über eine Erzeugung von Strom 710 aus der kinetischen Energie (mittels Generatoren) mittels Elektrolyse Wasserstoff 708 gewinnen. Weiterhin ist es möglich, die durch das Salzkraftwerk erzeugte Energie auch zur Wärmeerzeugung 712 einzusetzen. Verschiedene Möglichkeiten sind denkbar, wie beispielsweise eine Verbrennung des Wasserstoffs oder die Umwandlung von elektrischer Energie in Wärmeenergie.

[0097] Ergänzend sei auf die dargestellte Verbindung vom Drucksilo zu „Wasser direkt“ hingewiesen. Das Wasser kann mittels eines Vakuumverdunsters sowohl mit als auch ohne Zwischenschaltung der Energieerzeugungseinheit 702 gewonnen werden.

[0098] Praxisnähere Verfahren sollen zu Vervollständigung beschrieben werden;

A: Anfahren des SKW: i. Zulaufschieber schließen; ii. Druck- bzw. Auslassanschluss des Drucksilos schließen; iii. Druckentspannungsauslass (= Überlauf, nicht dargestellt) öffnen; iv. Luftdicht verschließbare Öffnung am Drucksilo öffnen; v. Drucksilo inklusive darin befindlicher Osmose-Membran-Einheit mit Salz und Wasser befüllen (z.B. auch Meer und/oder Schmutzwasser; vi. Luftdichte verschließbare Öffnung schließen; vii. Druckentspannungsauslass schließen; viii. Auslassanschluss öffnen; und ix. Zulaufschieber öffnen (das System kann automatisch entlüftet werden),

B: Salz nachfüllen: i. Zulaufschieber schließen; ii. Auslassanschluss des Drucksilos schließen; iii. Druckentspannungsauslass öffnen; iv. Luftdichte verschließbare Öffnung öffnen; v. Drucksilo inklusive darin befindlicher Osmose-Membran-Einheit mit Salz befüllen (Salzlake bereits schon vorhanden); vi. Luftdichte verschließbare Öffnung schließen; vii. Druckentspannungsauslass schließen: viii. Auslassanschluss öffnen; und ix. Zulaufschieber öffnen (das System entlüftet sich automatisch).

C: Osmose-Membran-Einheit tauschen (nur wenn Salz im Drucksilo verbraucht ist): i. Zulaufschieber schließen; ii. Auslassanschluss des Drucksilos schließen; iii. Druckentspannungsauslass öffnen; iv. Luftdichte verschließbare Öffnung öffnen; v. Osmose-Membran-Einheit entnehmen; vi. Neue Osmose-Membran-Einheit einsetzen; vii. Drucksilo inklusive darin befindlicher neuer Osmose-Membran-Einheit mit Salz und einer Startmenge Wasser befüllen; viii. Luftdichte verschließbare Öffnung schließen; ix. Druckentspannungsauslass schließen; x. Auslassanschluss öffnen; und xi. Zulaufschieber öffnen (das System entlüftet sich automatisch).