Ziel der Entwicklung
Das Ziel des Vorhabens war es kostengünstige, effiziente und kompakte Mehreffekt-Plattenwärmeübertrager zu entwickeln, die vorrangig in kleinen dezentralen thermischen Meerwasserentsalzungsanlagen ihre Verwendung finden, jedoch auch für weitere Einsatzzwecke einsetzbar sind. Das Hauptaugenmerk der geplanten Entwicklung lag auf der innovativen Integration mehrerer Einzelwärmeübertrager mit unterschiedlicher Funktion zu einem Mehreffekt-Wärmeübertrager. Gleichzeitig sollte die Verwendung einer gleichen Plattengeometrie gegeben sein und eine deutlich bessere Nutzung der Plattenfläche zur effizienten Wärmeübertragung erzielt werden. Die dadurch entstehende Reduzierung von Kosten, Gewicht und Bauraum wurde ebenfalls berücksichtigt.
Vorteile und Lösungen
Im Projekt wurden Mehreffektwärmeübertrager vom Typ Mehreffektstartverdampfer, Quattroeffekt und Mehreffektendkondensator entwickelt, aufgebaut und getestet. Durch die neue Wärmeübertragerplattengeometrie wurde die nutzbare Fläche zur Wärmeübertragung um 25 % gesteigert. Durch die Integration von Effektwärmeübertragern in den Startverdampfern bzw. den Endkondensatoren kann eine hocheffiziente Meerwasserentsalzungsanlage mit insgesamt zehn Effekten und nur drei Apparaten (Wärmeübertragern) realisiert werden. Dadurch wird eine kompaktere Anlagengestaltung möglich und die Herstellungskosten werden gesenkt. Die erzielten Ergebnisse zeigen, dass mit der hier entwickelten Anlagentechnologie einer kleinen dezentralen wärmegetriebenen MED-Anlage mit dem Mehreffektwärmeübertragern unter Berücksichtigung aller gewonnener Erkenntnisse technisch einer erfolgreichen Markteinführung über erste Prototypanlagen nichts im Wege steht.
Zielgruppe und Zielmarkt
Die aktuellen Marktanalysen zeigen einen steigenden Bedarf an Kapazitäten zur Meerwasserentsalzung. Die Entsalzung von Meer- und Brackwasser hat in den letzten 50 Jahren zunehmend an Bedeutung gewonnen. Auf technischer Seite verteilt sich der Markt auf etwas über 50 Prozent kraftwerksgekoppelte thermische Anlagen und etwas unter 50 Prozent Umkehrosmoseanlagen jeder Größe. Bei den thermischen Anlagen dominieren große Anlagenbauer aus Italien, Frankreich und Großbritannien. Die Anlagen der Umkehrosmose werden überwiegend von mittelständischen Unternehmen installiert. Die eigentlichen Umkehrosmose-Membranen werden jedoch nur von wenigen Großunternehmen aus den USA und Japan hergestellt. Die Mehreffekt-MED-Anlage kommt hierbei für einen Teil des Marktes in Frage, insbesondere für Anwendungen mit dezentraler Stromerzeugung und solarthermischen Anlagen. Hinzu kommen Anwendungen in der Industrie, sobald mit industrieller Abwärme gearbeitet werden kann.
Mit den Mehreffektwärmeübertragern von 25 kW kann eine MED-Anlage mit einer Tagesleistung von ca. 7 m³ Destillat aufgebaut werden. Eine Erhöhung der Wärmeübertragerleistung auf 35 kW ermöglicht den Aufbau einer MED-Anlage mit einer Destillattagesproduktion von 10 m³. Bei bisherigen Kontakten mit Interessenten wurden die 10 m³/d-Anlagen als kleinste Baueinheit angefragt.
Die gewonnnen Erkenntnisse fließen zudem in Wärmeübertragerentwicklungen für die Absorptionskältetechnik und die Flüssigeistechnologie ein.