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Untersuchung der solarenergetischen Effizienz einer Membrandestillationsanlage in Namibia

Schwab, Johannes :
Untersuchung der solarenergetischen Effizienz einer Membrandestillationsanlage in Namibia.
Technische Universität, Darmstadt
[Bachelor Thesis], (2012)

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Item Type: Bachelor Thesis
Title: Untersuchung der solarenergetischen Effizienz einer Membrandestillationsanlage in Namibia
Language: German
Abstract:

Im Norden Namibias, vor allem in der Etosha-Salzpfanne, ist das Grundwasser stark salzhaltig. Teilweise ist der Salzgehalt sogar höher als der des Meerwassers. Im Zuge des Verbundprojektes CUVEwaters, das mit Hilfe eines integrierten Wasserressourcenmanagements die Wasserversorgung in diesem Gebiet verbessern soll, wurden verschiedene Anlagen in diesem Gebiet implementiert. Mittlerweile gibt es in Akutsima eine Mehrfachverdampfungsanlage der Firma Terrawater GmbH und eine mehrstufige Entsalzungsanlage des Solar Instituts Jülich. In dem Ort Amarika gibt es außerdem eine Umkehrosmoseanlage der proaqua GmbH sowie eine Membrandestillationsanlage des Fraunhofer Instituts für solare Energiesysteme. Im Zuge dieser Arbeit soll anhand von Messdaten die solarenergetische Effizienz der Membrandestillationsanlage näher betrachtet werden. Das Ziel ist hierbei das Aufstellen einer Energiebilanz sowie die Festlegung eines solarenergetischen Wirkungsgrades der Solarkollektoren. Außerdem wird die Effizienz in Form von Gained Output Ratio- (GOR-) Werten beziffert. Um die besagten Werte zu berechnen, wird zunächst eine theoretische Grundlage geschaffen, indem die Themenbereiche Wärmeübertragung, Thermodynamik, Sonneneinstrahlung und Wasserentsalzung eingehend dargestellt werden. Der zweite Teil der Arbeit betrifft die Datenauswertung. Hier werden die Messreihen des Fraunhofer ISE genauer betrachtet. Diese Messreihen beinhalten die Betriebsdaten der Membrandestillationsanlage. Mit Hilfe dieser Daten wird an verschiedenen Stellen die dort vorhandene Energie berechnet, damit eine überschlägige Energiebilanz aufgestellt werden kann. Des Weiteren wird versucht, mit Hilfe der berechneten Wärmeströme eine Aussage über die Effizienz zu treffen. Dies geschieht mit Hilfe der Festlegung eines Kollektorwirkungsgrades und der GOR-Werte. Diese GOR-Werte geben die Wärmerückgewinnung bei der Destillatproduktion an.

Schlüsselwörter: Wasserentsalzung, Membrandestillation, Sonneneinstrahlung, Thermodynamik

Alternative Abstract:
Alternative AbstractLanguage
In Northern Namibia and particularly in the Etosha Saltpan the groundwater is very salty. In some areas the salt content of the groundwater is even higher than the salt content of the seawater. In the course of the CUVEwaters joint research project, which is supposed to improve the water supply with an integrated water resource management, four different plants have been implemented. By now there is a multi evaporation plant constructed by the Terrawater GmbH and a Multi Stage Desalination plant from the Solar-Institute Jülich at Akutsima. In Amarika they have a reverse osmosis plant from the proaqua GmbH and a membrane desalination plant from the Fraunhofer institute for solar energy systems. In the course of this paper the solar energetic efficiency of the membrane distillation plant will be demonstrated with the help of performance data. The aim is to draw an energy balance as well as to define the degree of efficiency supplied by the solar cells. In addition the efficiency is indicated as GOR-data. In order to calculate this data, first a theoretical basis will be provided. For that purpose the subject areas of heat transfer, thermodynamics, solar radiation and water desalination will be explained. The second part of this paper will be about the data evaluation and for that reason the collected data of the Fraunhofer ISE will be evaluated. This data contain the operating data of the membrane distillation plant. With their help the available energy will be calculated for different components of the plant to enable the estimation of an energy balance. Furthermore, a conclusion on the degree of efficiency will be drawn by means of the calculated heat flows and the GOR-data. The GOR-values indicate the heat recovery during the distillate production. Keywords: water desalination, membrane distillation, solar radiation, thermodynamicsEnglish
Place of Publication: Darmstadt
Collation: 97 S.
Uncontrolled Keywords: Wasserentsalzung, Membrandestillation, Sonneneinstrahlung, Thermodynamik
Alternative keywords:
Alternative keywordsLanguage
Water desalinaton, membrane distillation, solar radiation, thermodynamicsEnglish
Classification DDC: 500 Naturwissenschaften und Mathematik > 500 Naturwissenschaften
600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 600 Technik
600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 620 Ingenieurwissenschaften
Divisions: 13 Faculty of Civil and Environmental Engineering > Institute IWAR
Date Deposited: 22 Aug 2013 10:19
Last Modified: 22 Aug 2013 10:19
URN: urn:nbn:de:tuda-tuprints-31631
Additional Information:

http://www.cuvewaters.net

Additional Information:

http://www.cuvewaters.net

Referees: Urban, Prof. Dr. W.
Refereed: 13 September 2011
URI: http://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/id/eprint/3163
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