Meerwasserentsalzung eine seiner Leidenschaften

Transkript

1 Kolloquium Prof. Robert Rautenbach Meerwasserentsalzung eine seiner Leidenschaften Dr.-Ing. Joachim Gebel Einleitung Folie 1

2 Abschiedsvorlesung Folie 2

3 Leidenschaft: heftiges, kaum zu beherrschendes, von innerer Spannung erfülltes Verlangen Duden, Bedeutungswörterbuch Ach! Wie unbedeutend erscheint dem Menschen in leidenschaftlichen Augenblicken alles, was ihn umgibt... J.W. von Goethe... eine meiner Leidenschaften. Folie 3

4 Meerwasserentsalzung eine seiner Leidenschaften Persönlicher Werdegang Meerwasserentsalzung als Trinkwasserquelle Thermodynamik und Konstruktion Hybridanlagen aus Membran und Verdampfertechnik Ausblick Inhalt Folie 4

5 Member of the Advisory Panel "Seawater Desalination of the German Federal Ministry of Research and Technology Consultant for Fichtner, Stuttgart (AI Khobar, Saudi Arabia) Chairman of the Working Party "Seawater Desalination of the OVC-VDI VDI (German Society of Chemical Engineers) Special Advisor of the Government of Saudi Arabia, Saline Water Conversion Corporation: Concept-finding for AI Jubail, S.A Member of the Advisory Team for the Government of Abu Dhabi, Water and Electricity Department (Analysis and improvement of large Seawater Distillers) Member of the Review Panel of the Abu Dhabi master plan for Future Desalination and Power installations Werdegang Folie 5

6 Kraftwerk Verdampferanlage Al Taweelah B, United Arab Emirates ABB + Fisia Italimpianti S.A. 6 x 122 MW el ( 732 MW el ) 6 x m³/d ( m³/d ) MSF-Anlage Taweelah B Folie 6

7 0,743 % nicht nutzbares Süßwasser 0,007 % direkt nutzbares Süßwasser 1,75 % Polareis 0,75 % Süßwasser 97,5 % Salzwasser 2,5 % Süßwasser Weltweiter Wasserverbrauch: 10,41 km³/d Süßwasservorräte Folie 7

8 ABU DHABI CORNICHE A continuous supply of water is a prerequisite for development into a modern society. Quelle: Optimisation for maintenance and operation of desalination plants in Abu Dhabi Deutsche Babcock AG Abu Dhabi Folie 8

9 6 Installierte Kapazität [ 10 6 m³/d ] Saudi Arabien Welt ,298 3 m d E = m d ³ m d E ³ 0,298 m 3 d E 87Mio. Menschen 0 Saudi Arabien USA UAE Kuwait Japan Libyen Qatar Spanien Italien Bahrain Oman, Kapazität installierter Meerwasserentsalzungsanlagen Folie 9

10 2.500 kj/kg = 694 kwh/m³ Energieabfuhr Verdampfer Energiezufuhr Prinzip der Meerwasserentsalzung Folie 10

11 m F Meerwasser Heizdampf N Heizdampf m F Brine m B1 m B2 m B3 m BN m B Destillat m D1 m D2 m DN-1 m D Schema einer mehrstufigen Verdampferanlage Folie 11

12 Anforderungen am Meerwasserentsalzungsanlagen Folie 12

13 Multi Stage Flash (MSF) Multiple Effect (ME) Qɺ mɺ MSF D = h V 1 + N T TTD + T T BPE 0 + T NE Qɺ mɺ ME D 1 CF hv = hv + TTD BPE N CF 1 cp ( T + T ) A mɺ MSF D = h k V 1 T ln(1+ N T N T 0 0 TTD ) A mɺ ME D = k ME hv T HE CF c + CF 1 k P PH 1 T ln( 1+ N T 0 TTD ) Spez. Energie- und Flächenbedarf Folie 13

14 Zustand sicherer Berieselung von horizontalen Rohren mit Wasser Versuchsanlage am Institut für Verfahrenstechnik, Aachen Berieselung horizontaler Rohre 1 Folie 14

15 Messergebnisse zur sicheren Berieselung von horizontalen Rohren Re = mɺ Γ = 2 n L Ka Γ η ρ η = g σ 4 3 Reynolds - Zahl Kapitza - Zahl Berieselung horizontaler Rohre 2 Folie 15

16 Jebel Dhanna,, UAE Sidem,, Paris m³/d 2 x 4 Stufen Dampferzeuger und Thermokompression ME-Verdampfer mit Thermokompression Folie 16

17 Qɺ mɺ MSF D = h V 1 + N T TTD + T T BPE 0 + T NE Destillatwanne Blende und Wehr Rechteckblende Dampf zur nächsten Kammer Verdampferkammer einer MSF-Anlage Folie 17

18 Rechteckblende Lochplatte Box-Blende Rechteckblende / Wehr Hammond Drehbares Wehr flexible Auftriebsklappe Gewicht Blenden- und Wehrkonstruktionen bei MSF-Anlagen Folie 18

19 1.000 m³/h m m³/h m Funktionsweise eines Thermosyphons Folie 19

20 Thermosyphon konventionelle Bauart Funktionsweise eines Thermosyphons Folie 20

21 specific primary energy consumption [ kwh / to ] Spez. Primärenergiebedarf kwh/m³ Multi Stage Flash (MSF) Multiple Effect (ME) Reverse Osmosis (RO) Anzahl der Stufen number of stages [ - ] Primärenergieverbrauch von Meerwasserentsalzungsanlagen Folie 21

22 Filterpatronen- und Chemikalienlager RO-Anlage Malta Folie 22

23 Verfahrensfließbild RO-Anlage Al Jubail,, Saudi Arabien Folie 23

24 Umkehrosmose Verdampferanlage Verfahrensfließbild Hybridanlage zur Meerwasserentsalzung Folie 24

25 Ich habe versucht, Ihnen einige Aspekte der Meerwasserentsalzung näher zu bringen, insbesondere das enge Zusammenspiel von Thermodynamik und Konstruktion. Dabei ist zu sagen, dass das Entwicklungspotential bei allen drei Verfahren noch nicht ausgeschöpft ist - selbst das am weitesten ausgereifte Verfahren MSF (Multi Stage Flash) kann noch weiter entwickelt werden. Meerwasserentsalzung ist ein faszinierendes und auch politisch wichtiges Thema, da die Meerwasserentsalzung entscheidend dazu beitragen kann, die Lage in Wasser-Krisengebieten zu entspannen. Mit dieser Technik können k wir erreichen, dass die von den Politlagern und Wirtschaftsgeographen prophezeiten Kriege um Wasser nicht stattfinden. In jedem Fall ist die Meerwasserentsalzung eine friedliche Technik, die es geschafft hat, Wüste W in blühende Gärten G zu verwandeln. Akademie der Wissenschaften, Düsseldorf, 5. Febr Schlussbemerkung Folie 25

26 Robby Rautenbach Folie 26