Die Behandlung von flüssigen Abwässern durch Verdampfung war schon immer eine äußerst effektive, robuste und einfache Methode im Vergleich zu anderen konventionelleren Behandlungssystemen. Die Tatsache, dass verdampfungsbasierte Systeme einen höheren Energieverbrauch erfordern, hat dazu geführt, dass sie für jene Fälle reserviert sind, in denen konventionelle Systeme unwirksam sind, wie beispielsweise bei der Behandlung von Sole, Sickerwasser von Hausmüll-Deponien, ölhaltigen Wässern usw., oder wenn die Einleitung des behandelten Abwassers vermieden werden soll (Zero Discharge).
Dennoch macht die Entwicklung zunehmend nachhaltiger und vor allem wirtschaftlicherer Energieerzeugungsverfahren die Verdampfungsprozesse, die bei der Behandlung von Abwässern angewendet werden, dank ihrer Effektivität, Vielseitigkeit und Einfachheit zu einer unschlagbaren Wahl.
ABWASSERBEHANDLUNGS-VERDAMPFER, DIE MIT SOLARENERGIE BETRIEBEN WERDEN
In diesem Zusammenhang besitzt Solarenergie ein großes Potenzial. Obwohl diese Energiequelle allgemein mit der Nutzung von Solarpaneelen zur direkten Umwandlung von Sonnenstrahlung in Elektrizität assoziiert wird, gibt es eine Technologie, die Solarenergie mit einem viel höheren Wirkungsgrad nutzt: die Thermosolarenergie. Eine Thermosolaranlage wandelt die empfangene Sonnenstrahlung in thermische Energie um, die direkt in industriellen Prozessen, die Wärme benötigen, oder auch indirekt als Energiequelle eines konventionellen thermodynamischen Zyklus zur Stromerzeugung verwendet werden kann.
Zur Gewinnung thermischer Energie in einer Thermosolaranlage werden optische Geräte (Linsen oder Spiegel) eingesetzt, um die Sonnenstrahlung einzufangen und auf ein als Receptor bezeichnetes Bauteil zu konzentrieren. Gleichzeitig wird ein Fluid durch den Receptor geleitet, das sich aufgrund des hohen Strahlungsflusses erwärmt und anschließend durch einen Wärmetauscher geführt wird, um die erzeugte thermische Energie abzugeben. Üblicherweise arbeiten Solarkonzentratoren bei Wärmeanwendungen in industriellen Prozessen in einem Temperaturbereich zwischen 150 und 200 ºC.
Um die Absorption der Sonnenstrahlung zu maximieren und Verluste durch Emission oder Konvektion zu minimieren, wurden verschiedene Technologien entwickelt. Obwohl Systeme mit zylindrisch-parabolischen Kollektoren (CCPs) den höchsten Wirkungsgrad erzielen, hat in den letzten Jahren die Nutzung von Systemen mit flachen, segmentierten Spiegeln nach dem Fresnel-Prinzip (Linear Fresnel Reflector – LFR) an Beliebtheit gewonnen. Diese Systeme erzielen zwar einen gewissen Konzentrations- und Wirkungsgradverlust, punkten jedoch durch ihre Einfachheit, was zu Kosteneinsparungen führt.
Normalerweise besteht ein LFR aus einer Anordnung flacher Spiegel und einem linearen Receptor, der in der Brennlinie der optischen Anordnung positioniert ist, die durch die Spiegelreihen gebildet wird. In der Brennlinie wird üblicherweise ein Backup-Konzentrationssystem eingesetzt, um die solare Konzentration zu maximieren und somit einen deutlich höheren Strahlungsfluss im Receptor zu erzielen. Für die Versorgung eines Verdampfers mit thermischer Energie ist unter Berücksichtigung der Betriebsbedingungen zur Maximierung der Prozesseffizienz die RFL-Technologie aufgrund ihrer hervorragenden Flächennutzung, Arbeitstemperaturen, einfachen Bauweise und wettbewerbsfähigen Kosten die optimale Wahl. Zwar kann ein Vakuumverdampfer auch mit einem Heizmedium bei 90 °C zufriedenstellend betrieben werden, mit RFL-Technologie sind jedoch relativ einfach 120 °C erreichbar, wodurch durch den höheren Temperatursprung der Betrieb mit Mehrfacheffekt-Anlagen (4 oder 5 Stufen oder Effekte) möglich ist, was die Gesamtleistung erheblich steigert.
Ein weiterer wichtiger Aspekt für die Wirtschaftlichkeit dieser Technologie ist die Übereinstimmung des zeitlichen Produktionsprofils (täglich, monatlich und jährlich) mit der Nachfragekurve. Eine größere und bessere Nutzung der Solarenergie ist nur möglich, wenn die Verbrauchsprofile mit den Energieproduktionskurven der Anlage übereinstimmen. Verdampfungssysteme, die kontinuierlich im Einsatz sind und zuvor gespeicherte Abwässer behandeln, optimieren die Nutzung der Solarressourcen erheblich. Es ist jedoch nicht zwingend erforderlich, das zu behandelnde Abwasser zu speichern, um den Wirkungsgrad zu maximieren. Zusätzlich kann als Ergänzung auch thermische Energie gespeichert werden, was die Produktionszeiten verlängert, selbst wenn keine Sonnenstrahlung verfügbar ist. Es gibt verschiedene Technologien zur Nutzung der überschüssigen thermischen Energie, wobei der am weitesten entwickelte und verbreitete Ansatz die Verwendung von Schmelzsalzen ist. In diesen Systemen überträgt ein durch Sonnenstrahlung erwärmtes Wärmeträgermedium seine Energie in einem Wärmetauscher an einen Strom von Schmelzsalzen. Während des Ladezyklus des Speichers werden die Schmelzsalze aus dem Salzbehälter bei niedrigerer Temperatur durch den Wärmetauscher zum Salzbehälter bei höherer Temperatur gepumpt. Umgekehrt erfolgt die Entnahme der zuvor gespeicherten Energie.
In vielen Fällen ist die im Jahresverlauf verfügbare Sonneneinstrahlung am Standort der Anlage nicht ausreichend, um die Produktionsnachfrage zu decken. In solchen Fällen ist es notwendig, das System mit einer weiteren Energiequelle zu ergänzen, um die Produktion auf das erforderliche Niveau anzuheben. Dies stellt kein Problem dar, da ein Vorteil von solarthermischen Anlagen ihre einfache Hybridisierung mit anderen Energiequellen ist, vorzugsweise erneuerbaren oder, falls nicht möglich, fossilen Brennstoffen. Letzteres bedeutet zwar keine emissionsfreie Anlage, jedoch werden die Emissionen auf ein Minimum reduziert.
Für Verdampfungsanwendungen, bei denen die Nachhaltigkeit des Prozesses maximiert werden soll, ist solarthermische Energie eine besonders geeignete Energiequelle, da sie erneuerbar, unerschöpflich und durch Hybridisierung mit anderen Brennstoffen (Biogas, Biomasse oder fossile Brennstoffe) leicht steuerbar ist; zudem kann die Sonnenwärme für die spätere Nutzung gespeichert werden.
VORTEILE DES SOLARVAP®-SYSTEMS
Das SOLARVAP®-System nutzt somit die fortschrittlichste Technologie im Dienste der Nachhaltigkeit, da Verdampfungssysteme auf Basis der Membrandestillation in Kombination mit solarthermischen Anlagen mehrere sehr wertvolle Vorteile bieten, weshalb sie ein großes Potenzial besitzen. Zu den Hauptvorteilen zählen:
- NACHHALTIG, dank der Nutzung einer erneuerbaren und unerschöpflichen Energiequelle.
- ÖKOLOGISCH, durch Minimierung und in einigen Fällen Null-Emission von Treibhausgasen.
- VIELSEITIG, da diese Technologie leicht mit anderen Energiequellen (Biomasse, Biogas usw.) hybridisiert werden kann.
- ANPASSUNGSFÄHIG, da die Verdampfung mittels Membrandestillation hohe Leistungen mit einer sehr breiten Palette unterschiedlicher flüssiger Abwässer erzielt.
- GLOBAL EINSETZBAR, da sie überall auf der Welt installiert werden kann, wo ausreichende Sonneneinstrahlung vorhanden ist.
- KOSTENEFFIZIENT, da sehr niedrige Betriebskosten bei gleichzeitig moderaten Investitionskosten (CAPEX) erreicht werden.
Das SOLARVAP®-System, das Ergebnis einer gemeinsamen Entwicklung der Unternehmen Condorchem Envitech und Rioglass Solar, beide mit umfangreicher Erfahrung und einer langen Liste von Erfolgsgeschichten und Referenzen weltweit in jedem Sektor, vereint all diese Eigenschaften und ist eine der technologisch fortschrittlichsten sowie bei weitem wirtschaftlichsten verfügbaren Optionen.