Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Energier\u00fcckgewinnung bei Reverse-Osmosis- (RO-) Anlagen mit wesentlich verbessertem Wirkungsgrad gegen\u00fcber den bisher eingesetzten Einrichtungen und Verfahren. Somit geringerer Bedarf an Versorgungsenergie aus \u00f6ffentlichen\/privaten Energienetzen oder Eigenversorgung \u00fcber z. B. Generatoren mit Dieselantrieb oder direktem Dieselmotorantrieb von Maschinen und Aggregaten und damit Umweltentlastung infolge geringerem Prim\u00e4renenergieeinsatzes.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenMit der Weiterentwicklung des im Bergbau mit Erfolg – ebenfalls bei der Energier\u00fcckgewinnung – eingesetzten Dreikammerrohraufgebers als Drucktauscher (DRT) kann die Effizienz der Energier\u00fcckgewinnung bei RO-Anlagen gesteigert werden. Aufgrund des direkten Drucktransfers vom Hochdruck-Brine nach dem Membranaustritt auf das Niederdruck-Feed ohne zwischengeschaltete Systeme mit \u00fcblichen mechanischen und hydraulischen Verlusten bei Str\u00f6mungsmaschinen (Pumpen, Turbinen) l\u00e4sst sich ein Wirkungsgrad von 98 % erreichen.
\nDie bisher vorliegenden Erfahrungen bei Planung, Konstruktion, Fertigung und Betrieb des DRT sind auf die besonderen Bed\u00fcrfnisse beim Einsatz innerhalb von RO-Anlagen anzupassen.
\nDie Realisierung des Gesamtprojektes gliedert sich in 3 Phasen, die Projektvorbereitung einschlie\u00dflich Zusammenf\u00fchrung der Kooperationspartner, Festlegung der Demonstrationsanlage, Planung, Konstruktion, Fertigung, Montage, Inbetriebnahme der Anlage sowie Messungen f\u00fcr Anlagenoptimierung und abschlie\u00dfende Vorf\u00fchrung der Referenzanlage.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Das Forschungsvorhaben wurde genehmigungskonform bei der Reverse Osmosis (RO)-Anlage INAL-SA I, Lanzarote realisiert.
\nDie Betriebsdaten wurden mittels der vorhandenen Messtechnik sowie neu installierter Messger\u00e4te f\u00fcr Vergleichsmessungen aufgenommen und dokumentiert. Bei der RO- Anlage INALSA I ergaben die Messungen des Energieverbrauches nach Umrechnung auf spezifische und somit vergleichbare Aussagen einen Wert von 3,72 kWh\/m\u00b3 Produkt.
\nDies entspricht einer Reduzierung von durchschnittlich 1,63 kWh\/m\u00b3 oder ca. 30,5% auf den urspr\u00fcnglich, d. h. ohne DRT-Einsatz ben\u00f6tigten Energiebedarf von 5,35 kWh\/m\u00b3 Produkt.Die Beobachtung der Anlage und diverse punktuelle Handmessungen im Feed-Volumenstrom vor den Racks zeigten, dass sich durch Einsatz des DRT eine periodische Vermischung des Feed und Brine ergibt. Dies wirkt sich aufgrund des dadurch ansteigenden Salzgehaltes im Gesamt-Feedvolumenstrom negativ auf die Produktleistung aus. Vorgenommene \u00c4nderungen an der Rohrleitungsf\u00fchrung sowie unterschiedliche DRT-Taktfrequenzen ergaben eine Vergleichm\u00e4\u00dfigung der Vermischung auf ca. 10%, sind aber nicht als Optimum zu betrachten. Die gew\u00fcnschte 100%ige Sicherstellung der Mischungsfreiheit der beiden Medien l\u00e4sst sich nur durch einen Separator in den Kammern oder eine vertikale Aufstellung der Kammern erreichen.
\nDie \u00dcberlegung der vertikalen Kammeraufstellung mit Ausnutzung der Dichteunterschiede beider Medien wurde im Labor untersucht und erscheint als optimale L\u00f6sung. Bei der Demonstrationsanlage I-NALSA ist jedoch kein Umbau auf diese M\u00f6glichkeit durchgef\u00fchrt worden, da dies mit erheblichen Kosten verbunden gewesen w\u00e4re und in keinem Verh\u00e4ltnis zur Produktionserh\u00f6hung st\u00fcnde.
\nDie RO-Anlage INALSA III wurde Ende 2000, wie geplant, stillgelegt und der DRT zur RO-Anlage LA ALDEA, Gran Canaria umgesetzt. Die dort erzielten Ergebnisse sind mit denen von INALSA zu vergleichen. Eine genaue, l\u00e4ngere und reproduzierbare Messwertaufnahme konnte hier noch nicht erfolgen. Allgemein kann festgestellt werden, dass die Werkstoffauswahl f\u00fcr die seewasser- und brineber\u00fchrten Bauteile besonderer Beachtung bedarf. Hier ist unbedingt der Einsatz von Duplex-Material bei den Hochdruck-Rohrleitungen bzw. von PVC oder vergleichbarem Kunststoff bei den Niederdruckrohrleitungen vorzusehen.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Nach der Inbetriebnahme des DRT wurde bei INALSA, Lanzerote ein Symposium mit Vorstellung der Gesamtkonzeption durchgef\u00fchrt. Hierbei konnte den eingeladenen RO-Anlagenherstellern und Betreibern anhand der produzierenden Anlage die Funktionsweise des Gesamtsystems, d. h. RO-Anlage mit DRT demonstriert werden. Das Symposium beinhaltete ebenso die wissenschaftlichen Detailerl\u00e4uterung der Energier\u00fcckgewinnung mittels DRT bei RO-Anlagen durch Prof. Krumm, UNI Siegen, sowie Ausf\u00fchrungen zu Konstruktionsdetails seitens SIEMAG Transplan.
\nDurch eine breit angelegte Informationsma\u00dfnahme in Form von Mitteilungen der ersten Betriebsergebnisse und Versand von Prospektmaterial wurden RO-Anlagenhersteller, Betreiber und Membranhersteller \u00fcber den Stand der Energier\u00fcckgewinnung mittels SIEMAG-DRT in Kenntnis gesetzt.
\nIm 1. Halbjahr 2002 wurden diverse Pr\u00e4sentationen f\u00fcr das Gro\u00dfprojekt MURCIA, Spanien bei Gesamtanlagenanbietern und dem Endkunden durchgef\u00fchrt. Beim Projekt MURCIA handelt es sich um eine Meerwasserentsalzung mit dem RO-Prinzip f\u00fcr eine Produktmenge von 150.000m\u00b3\/d, welches der 30fachen Menge der RO-Anlage INALSA bzw. LA ALDEA entspricht. Die Projektvergabe wird im Laufe des Jahres 2003 erwartet.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Die Ergebnisse der Demonstrationsanlage best\u00e4tigen, dass die im voraus berechnete Energieeinsparung bei Einsatz des DRT erreicht wird. Die Integration des DRT in RO-Anlagen und das Zusammenwirken ist problemlos. Dies gilt f\u00fcr Nachr\u00fcstungen bei vorhandenen Anlagen sowie bei Neuprojekten. Die derzeitige horizontale Kammeranordnung ist aufgrund der sich in dieser Position ergebenden Medienvermischung bei zuk\u00fcnftigen Projekten in eine vertikale Aufstellung zu \u00e4ndern. Bei der Materialauswahl f\u00fcr den DRT sind infolge Seewasser\/Brine hinsichtlich der Korrosionsbest\u00e4ndigkeit geeignete Werkstoffe vorzusehen.
\nNach der praktischen Best\u00e4tigung der vorausberechneten Energieeinsparung wird nach urspr\u00fcnglicher Skepsis der RO-Fachleute und Anlagenbetreiber gegen\u00fcber dem DRT-Prinzip dieses nun grunds\u00e4tzlich akzeptiert. Die Vermarktung wird allerdings gegen die starke Konkurrenz der etablierten Turbinen- und Pumpenhersteller erfolgen m\u00fcssen. Erste Erfolge sind hingegen insofern zu sehen, dass Gro\u00dfanlagen immer mehr mit DRT als Alternative zu Turbinen ausgeschrieben werden.
\nDer endg\u00fcltige Nachweis des DRT als optimales Energier\u00fcckgewinnungssystem bei RO-Anlagen m\u00fcsste in einem weiteren Demonstrationsprojekt mit vertikaler Kammeranordnung erbracht werden.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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