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Bachelorarbeit : Integration einer Meerwasserentsalzungsanlage in ...

Bachelorarbeit : Integration einer Meerwasserentsalzungsanlage in ...

Alicia DESPORTES

Alicia DESPORTES Bachelorarbeit Januar 2010 4. Zusammenfassung Ziel dieser Bachelorarbeit war es, ein Programm zu entwickeln, das zwei Meerwasserentsalzungstechnologien, MED und RO, vergleichen konnte. In diesem Programm sollte zunächst die MED Berechnungen ausgeführt und behandelt werden. Wenn der RO Teil fertig wird, können die Ergebnisse von RO und MED übereinandergelegt werden, um den Vergleich vollständig zu machen. Als Referenz für den Vergleich dient ein, mit dem Programm berechnetes, Basiskraftwerk mit dem der Effekt der Entsalzungsanlage bewertet werden kann. Wichtig für diese Berechnung waren der Wirkungsgrad der Anlage in Abhängigkeit von der Meerwassertemperatur, die verbrauchte Energie und der erzeugte Strom. Als MED wurden zwei Anlagen mit unterschiedlichen Parametern berechnet, deren bedeutendster Unterschied die Stufenzahl war. Interessante Vergleichselemente sind nun der Wirkungsgrad der Anlage, der Stromverlust je Destillatmenge und der Wärmeverbrauch für eine Tonne Destillat jeweils in Abhängigkeit von der Meerwassertemperatur. Mit oder ohne MED ist die Anlageneffizienz von der Meerwassertemperatur abhängig - je kälter das Wasser, desto effizienter arbeitet das Kraftwerk. Ebenso erhöhen mehr Stufen und/oder mehr Vorwärmer in der MED den Wirkungsgrad der Anlage, aber auch ihren Baupreis. Nur einen technischen Vergleich von Meerwasserentsalzungsanlagen vorzunehmen, wäre für einen Kunde sinnlos. Interessant wäre im Gegensatz, die Kosten der Anlage nach deren Effizienz und Gewinn zu vergleichen. 31

Alicia DESPORTES Bachelorarbeit Januar 2010 Bildverzeichnis Bild 1: P/h Diagramm ................................................................................................................ 5 Bild 2: Das Mollier h,s-Diagramm ............................................................................................. 6 Bild 3: Darstellung des Mollier h,s-Diagramms ........................................................................ 7 Bild 4: Theoretischer Kreisprozess idealer Gase nach Carnot ................................................... 8 Bild 5: 3 Hauptetappe der Meerwasserentsalzung ..................................................................... 9 Bild 6: Aufbau eines Verdampfers ........................................................................................... 11 Bild 7: Schema einer MED ...................................................................................................... 11 Bild 8: Schema der ersten Zelle einer MED ............................................................................ 12 Bild 9: Schema der letzten Zelle einer MED ........................................................................... 12 Bild 10: Modellierung der Layyah-Anlage .............................................................................. 13 Bild 11: Layyah Power Station (Quelle: Sidem) ...................................................................... 14 Bild 12: Schema des Prinzips der Umkehrosmose ................................................................... 14 Bild 13: Prinzip der Osmose und Umkehrosmose ................................................................... 15 Bild 14: RO-Anlage in Grenod (Israel) – Photo privat ............................................................ 16 Bild 15: Aufbau einer Umkehrosmose-Einheit ........................................................................ 16 Bild 16: Integration einer MED oder einer RO in ein Basis Kraftwerk ................................... 17 Bild 17: Schema des Kreislaufprozesses .................................................................................. 19 Bild 18: Schema eines Basiskraftwerks ................................................................................... 21 Bild 19: Mollier-Diagramm mit den Parametern einer Turbine............................................... 23 Bild 20: Wirkungsgrad des Kraftwerks in Abhängigkeit von der Meerwassereintrittstemperatur ................................................................................... 24 Bild 21: Meerwasseraustrittstemperatur, Kondensationstemperatur und Meerwassermenge in Abhängigkeit von der Meerwassereintrittstemperatur ............................................... 24 Bild 22: Wirkungsgrad des Kraftwerks in Abhängigkeit von der Meerwassereintrittstemperatur mit einer 38°C-Begrenzung ...................................... 25 Bild 23: Meerwasseraustrittstemperatur, Kondensationstemperatur und Meerwassermenge in Abhängigkeit von der Meerwassereintrittstemperatur mit einer 38°C-Begrenzung .. 25 Bild 24: Parameter und Variablen von dem Kraftwerk und der MED ..................................... 26 Bild 25: Wirkungsgrad des 12 Stufen-MED-Kraftwerks in Abhängigkeit von der Meerwassereintrittstemperatur ................................................................................... 27 Bild 26: Stromverlust je Destillatmenge mit einer 12 Stufen-MED ........................................ 28 Bild 27: Wärmeverbrauchs für eine Tonne Destillat in Abhängigkeit von der Meerwassertemperatur mit einer 12 Stufen-MED ..................................................... 28 Bild 28: Wirkungsgrad des 6 Stufen-MED-Kraftwerks in Abhängigkeit von der Meerwassereintrittstemperatur ................................................................................... 29 Bild 29: Stromverlust je Destillatmenge mit einer 6-Stufen-MED-Anlage ............................. 29 Bild 30: Wärmeverbrauchs für eine Tonne Destillat in Abhängigkeit von der Meerwassertemperatur mit einer 6 Stufen-MED ....................................................... 30 Tabelle 1: Vergleich der Merkmalen von MED und RO ......................................................... 18 32

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