Das kompakte Offshore-Verarbeitungs- und Produktionssystem konzentriert sich auf die Wasserversorgung wasserarmer Gebiete und die Art und Weise seines Betriebes.

 

Bereich der Technik

Die Erfindung betrifft eine kompakte Offshore-Anlage zur ökologischen Produktion von Energie, Wasser und deren Nutzung an Land mit anschließender ökologischer Produktion und Verarbeitung von Sekundärrohstoffen sowie das Verfahren zum Betrieb einer solchen Anlage.

Aktueller Stand der Technik

Seit langem ist unser Planet mit ökologischen Herausforderungen und der Störung der Ökosysteme auf der Welt, einem kritischen Wassermangel an bestimmten Orten und einem Überschuss an Plastikabfällen konfrontiert. Darüber hinaus werden erhebliche Anstrengungen unternommen, um den CO2-Fußabdruck zu verringern und auf den Einsatz fossiler Brennstoffe und Rohstoffe zu verzichten.

Europa als Ganzes muss sich an die vorgegebenen Klima- und Ressourcenziele halten. Zudem gilt es, Arbeitsplätze zu erhalten und neue qualifizierte Arbeitsplätze zu schaffen. Die Veränderungen sollen dennoch die bestehende Lebensqualität sichern und nachhaltig verbessern, ohne die Lebenshaltungskosten wesentlich zu erhöhen.

In letzter Zeit wurden einige neue Disziplinen entwickelt und neue Erkenntnisse gewonnen, die noch nicht in die oben genannten Zielsetzungen eingeflossen sind. Daher ist es notwendig, die Auswirkungen dieser neuen Ideen in konkrete Ergebnisse umzusetzen und diese in erfolgreiche Umsetzungen zu überführen.

Ziel der Erfindung ist es, ein solches geschlossenes Produktions- und Verarbeitungssystem vorzustellen, das ohne bürokratische Verzögerungen organisiert werden könnte und die Versorgung mit Wasser und den notwendigen Rohstoffen zur Verbesserung des Ökosystems auf dem Planeten ermöglichen würde.

Das Wesentliche der Erfindung

Die oben genannten Mängel werden durch das kompakte Offshore-Verarbeitungs- und Produktionssystem beseitigt, das auf die Wasserversorgung wasserarmer Gebiete gemäß der Erfindung abzielt und dessen Kern darin besteht, dass es auf einer festen Plattform angeordnet ist, die auf Pfählen auf dem Meeresboden an einem Punkt errichtet ist geeigneter Standort weit genug von der Küste entfernt und besteht mindestens aus:

- Flüssigsalzreaktor

- Entsalzungsanlage

- Wasseraufbereitungsanlagen

- Kunststoffrecyclingstation

- mindestens eine Anlage zur Herstellung von Produkten aus recyceltem Kunststoff

- Hafen

In einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Anlage zur Herstellung von Produkten aus recyceltem Kunststoff eine Anlage zur Herstellung von Kunststoffrohren, ein Betrieb zur Herstellung von Rohöl oder eine Anlage zur Herstellung von homogenem Regranulat.

Gegenstand der Erfindung ist auch ein Verfahren zum Betrieb eines kompakten Offshore-Verarbeitungs- und Produktionssystems, bei dem in der ersten Phase ein Flüssigsalzreaktor zur Stromversorgung des Systems mit Strom gebaut wird, gleichzeitig mit dem Reaktor eine Entsalzungsanlage gebaut wird, Anschließend wird eine Wasseraufbereitungsanlage gebaut und in Betrieb genommen, in der das entsalzte Wasser eingeleitet wird, ein Hafen, eine Kunststoffrecyclingstation und eine Anlage zur Herstellung von Kunststoffrohren und anderen Kunststoffprodukten werden unter Verwendung von Material aus dem Kunststoffrecycling gebaut, wo Teil Diese Produkte werden in einzelnen Produktionsvorgängen auf der Plattform verwendet und ein Teil wird kommerziell exportiert, während die Wasseraufbereitungsanlage das aufbereitete Wasser in Reservoirs ableitet und dieses Wasser dann teilweise zur Wasserversorgung des Systems verwendet und größtenteils transportiert wird in Gebiete mit Wasserknappheit versenden.

In einer vorteilhaften Ausführungsform werden an den Oberläufen von Flusszuflüssen, die höher als die Flüsse liegen, Stauseen errichtet, die für eine kontinuierliche Befüllung mit Wasser ausgelegt sind, das von Schiffen in mobile Tanks im Hafen gepumpt und das Wasser dann abgefüllt wird Das Wasser wird von Pumpen aus den Stauseen in die Nebenflüsse des Flusses gepumpt und stellt so allein durch die Schwerkraft die Wasserversorgung in Gebieten sicher, die von Wasserknappheit bedroht sind.

In einer vorteilhaften Ausführungsform wird Wasser aus den Reservoirs auf der Plattform mit Pumpen in eine Rohrleitung gepumpt, die entlang des Meeresbodens direkt zum Land geführt wird, wo sich ein geeignetes Gebirge befindet, an das sich auf der anderen Seite ein Tal mit einem anschließt Dabei wird die Pipeline auf einen geeigneten Gipfel des Gebirges geführt, wodurch eine Anhebung auf Meeresspiegel entsteht, die es dann ermöglicht, das Wasser durch Selbstfall in den stromabwärts gelegenen Teil der Pipeline zu leiten, der sich öffnet in den Nebenfluss.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird Wasser aus der Offshore-Anlage einem in erhöhter Höhe angeordneten Reservoir zugeführt und von dem Reservoir wird eine Treibwasserleitung zu einem darunter liegenden Wasserkraftwerk geführt, das aus einem durch Flügelräder verbundenen Flügelrad besteht ein Schacht zu einem Generator, der mit einer Klemmleiste verbunden ist, von der aus das Elektrokabel zur Wasserablaufpumpe zum Abwasserrohr geführt wird, von wo aus das Wasser zur weiteren wirtschaftlichen Nutzung verteilt wird.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform wird Wasser aus der Offshore-Anlage einem in erhöhter Höhe angeordneten Reservoir zugeführt, und von dem Reservoir wird eine Antriebswasserleitung zu einem darunter liegenden Hydraulikzylinder, bestehend aus einem Luftbehälter und einem Stoßdämpfer, geführt dahinter angeordnetes Ventil, die zusammenarbeiten und das zugeführte Wasser zu 90 % auf den Teil verteilen, der vom Schockventil zum Auslaufbehälter bzw. Ablaufschacht fließt, wo es wirtschaftlich genutzt werden kann, und zu 10 % auf den Teil, der abgeführt wird durch die Steigleitung, auch zur weiteren Verwendung.

Klärung von Zeichnungen

Die Erfindung wird anhand von Zeichnungen näher erläutert, in denen Fig. 1 ein Schema der erfindungsgemäßen Offshore-Anlage darstellt, Fig. 2 eine schematische Darstellung des Betriebs der Offshore-Anlage aus Fig. 1, Fig In Abb. 3 ist eine schematische Darstellung von Gebieten auf der Welt dargestellt, die von Wasserknappheit bedroht sind. In Abb. 4 ist die erste Alternative der Nutzung des an Land gelieferten Wassers aus der Offshore-Anlage aus Abb. 1 dargestellt. In Abb. 5 ist die zweite beispielhafte Variante dargestellt Nutzung des an Land zugeführten Wassers aus der Offshore-Anlage aus Abb. 1, Abb. 6 zeigt die dritte Variante der Nutzung des an Land zugeführten Wassers aus der Offshore-Anlage aus Abb. 1 und Abb. 7 zeigt eine weitere beispielhafte Variante der Nutzung des an Land zugeführten Wassers Land aus dem Offshore-System aus Abb. 1.

Beispiele zur Umsetzung der Erfindung

Fig. 1 zeigt das System 1, das auf einer festen, auf Pfählen auf dem Meeresboden errichteten Plattform 2 an einem geeigneten Ort weit genug von der Küste entfernt, also auf hoher See im Sinne internationaler Vereinbarungen, angeordnet ist. Ebenso werden Minenturmsysteme relativ weit von der Küste entfernt errichtet. Dies kann als nationales oder internationales Projekt realisiert werden.

System 1 besteht mindestens aus:

- Flüssigsalzreaktor 3

- Entsalzungsanlage 4

- 5 Wasseraufbereitungsanlagen

- Station 7 zum Recycling von Kunststoffen

- mindestens eine Anlage 8 zur Herstellung von Produkten aus recyceltem Kunststoff

- Port 10

Reaktor 3 auf flüssigem Salz ist die Energiequelle für alle Komponenten des Systems. Diese Energie wird von der Entsalzungsanlage 4 genutzt, an die sich die Wasseraufbereitungsanlage 5 anschließt. Dort kann das Wasser auf die erforderliche Qualität eingestellt werden, ein Teil des Wassers kann für den Bedarf anderer Produktionseinheiten verwendet werden, der Hauptzweck jedoch Die ganze Lösung besteht darin, so viel Wasser wie möglich an Land zu transportieren, insbesondere in Gebiete, in denen Wasserknappheit herrscht, also Nordafrika, arabische Länder, Teile Australiens und Teile Nord- und Südamerikas, aber auch einige Gebiete in Europa . Diese Bereiche sind in Abb. 3 schematisch dargestellt. Das Ergebnis der Entsalzung ist sowohl Süßwasser als auch Salz. Und dies ist bei der Wiederverwendung von recyceltem Kunststoff in Station 7 für das Kunststoffrecycling erforderlich. Der recycelte Kunststoff wird dann in einer Anlage zur Herstellung von recycelten Kunststoffprodukten, in diesem Fall zur Herstellung von Kunststoffrohren 9, in einer Anlage 8 zur Herstellung von Rohren verwendet. Die dort hergestellten Rohre 9 können innerhalb der Anlage 1 genutzt, aber auch kommerziell an Land verkauft werden.

Die Produktion von Wasser ist das Wichtigste und es ist wichtig, dessen Versand sicherzustellen. Hinter der Wasseraufbereitungsanlage 5 sind Tanks 6 errichtet. Daher wird auf der Plattform 2 ein geeigneter Hafen 10 mit einer Anlegestelle zum Verladen von Wasser auf Transportschiffe 11 mit Containern 12 für Wasser angeordnet. Gleichzeitig wird recycelbarer Kunststoffabfall 13 entstehen Vom Festland zum Hafen 10 gebracht, der als Rohstoff für Station 7 zum Kunststoffrecycling dienen wird.

Ein weiterer, nicht dargestellter möglicher Vorgang kann die Gewinnung von Rohöl aus recyceltem Kunststoff 13 sein, wobei ein Verfahren angewendet wird, dessen Ergebnis als Reoil bezeichnet wird, bei dem gebrauchte Kunststoffverpackungen und Folien aus Polyethylen, Polypropylen oder Polystyrol verflüssigt werden bei niedrigem Druck und einer Temperatur von 400 °C zu synthetischem Rohöl. Dabei werden langkettige Kohlenstoffstoffe in kürzere Kohlenstoffketten umgewandelt, die typisch für Erdöl sind. Synthetisches Rohöl kann dann zusammen mit mineralischem Rohöl zu flüssigen Treibstoffen oder Grundstoffen für die chemische Industrie raffiniert werden. Vorteil: Der Kunststoff wurde so hergestellt, dass er keine schweren Bestandteile wie Schwefel mehr enthält. Auch synthetisches Öl ist geeignet. Es enthält keinen Schwefel und ist leichter als fossiles Rohöl und reicher an Wasserstoff. Dadurch ist es qualitativ noch wertvoller als fossiles Erdöl und kann auf diese Weise verkauft werden. Aus einem Kilogramm Plastikmüll kann ein Liter Kraftstoff oder 0,7 Kilogramm synthetisches Rohöl entstehen.

In einem weiteren möglichen Prozess zur Verarbeitung von recyceltem Kunststoff kann durch eine spezielle Technologie ein homogenes Regranulat hergestellt werden. Um die Wiederverwendbarkeit von Kunststoffen zu erhöhen, gibt es einen belgischen Hersteller, MatVanced, der sich auf eine umweltfreundliche Methode zur Herstellung von Kunststoffgranulat aus recyceltem Kunststoffmaterial spezialisiert hat.

Es ist klar, dass je nach Entwicklung der Verarbeitungstechnologien weitere Anlagen zur Verarbeitung von recyceltem Kunststoff gebaut werden können.

Abb. 2 zeigt das Betriebsdiagramm des Offshore-Systems 1 aus Abb. 1. System 1 funktioniert wie folgt:

In der ersten Phase wird Reaktor 3 auf flüssigem Salz gebaut, um das System mit Strom zu versorgen. Beim Bau kommen beispielsweise Batteriespeicher zur Stromversorgung und Wasserspeicher zur Wasserversorgung zum Einsatz. Gleichzeitig mit Reaktor 3 wird die Entsalzungsanlage 4 gebaut. Danach wird die Wasseraufbereitungsanlage 5 gebaut und in Betrieb genommen, in der entsalztes Wasser eingeleitet wird und an die sich Wasserspeichertanks 6 anschließen. Einige davon werden auf der Plattform verbraucht, der größte Teil wird jedoch von Port 10 auf das Festland exportiert. Die Energiestruktur von System 1 wird über eigene Strom- und Wasserquellen verfügen. In der nächsten Phase wird die Station 7 zum Recycling von Kunststoffen gebaut. Die Quelle für die Kunststoffproduktion wird recycelbarer Kunststoff sein, der vom Festland über Hafen 10 an die erwähnte Station 7 für das Recycling von Kunststoffen geliefert wird. Anschließend wird eine Produktionsanlage 8 zur Herstellung von Recyclingkunststoffprodukten, z. B. eine Produktionsanlage 8 zur Herstellung von Rohren 9, errichtet und in Betrieb genommen. Hafen 10 für Schiffe 11 dient zum Export von Wasser und Rohren 9.

Es besteht jedoch die Möglichkeit, weitere Anlagen zur Verarbeitung von recyceltem Kunststoff zu betreiben. Dabei handelt es sich beispielsweise um eine Anlage zur Herstellung von homogenem Regranulat oder synthetischem Rohöl.

Kunststoffverpackungen gelten als eine der größten Belastungen für die Umwelt. Dem genannten Unternehmen ist es nach eigenen Angaben gelungen, technische Formteile aus recyceltem Kunststoff herzustellen . Für die technische Transformation wurde eine Verbundaufbereitungsanlage installiert, die es ermöglicht, aus inhomogenen Eingangsteilen bis zu 24 Tonnen völlig homogene Granulatchargen herzustellen. Darüber hinaus sollte die Ausrüstung flexibel genug sein, um in kurzer Zeit auf die schwankende Qualität des Inputs zu reagieren und so sicherzustellen, dass die Chargen die gleichen Eigenschaften aufweisen. Damit wird die bisherige Hürde überwunden, den Anteil recycelter Kunststoffe in der Kunststoffverarbeitung zu erhöhen.

Hier ist es möglich, eine Methode anzuwenden, bei der Kunden Teil des Materialkreislaufs werden. In der Produktion wird nicht nur recycelbarer Kunststoff 13 verwendet, sondern auch Probe- und Abfallstücke von Kunden werden in den Produktionskreislauf zurückgeführt.

Als hochwertiges Regranulat, das hinsichtlich der Eigenschaftsstabilität mit Primärkunststoff vergleichbar ist. Sein Einsatz schont Ressourcen und verbraucht nur etwa ein Drittel der als Grundstoff eingesetzten Energie und Erdöl, die sonst bei der Produktion von neuem Kunststoff anfallen würden. Gemeinsam mit Geschäftspartnern hat das oben genannte Unternehmen einen Materialkreislauf entwickelt, der genau auf die individuellen Bedürfnisse zugeschnitten ist: von der Sammlung der Produktionsabfälle über die Verpackung, Vermahlung und Regranulierung von Chargen bis hin zur Rückführung in die Produktion als hochwertiger Kunststoff. Auf diese Weise werden individuell anfallende Materialabfälle effizient und kostengünstig zu homogenen Granulatchargen mit hoher gleichbleibender Qualität verarbeitet, und zwar unabhängig von der Inhomogenität des Inputmaterials.

Regranulate sind vielseitig einsetzbar. Polyethylentypen werden durch ihren Fließindex und ihre Dichte definiert – und damit auch durch ihre Festigkeit. Ihre Eigenschaften eignen sich für den Einsatz im allgemeinen Spritzguss, insbesondere für Großteile wie Kisten, Abfallbehälter und Paletten, für die Extrusion von Rohren, Profilen und Platten sowie für das Blasformen von Behälterserien mittlerer und hoher Stückzahlen.

Abbildung 3 ist eine schematische Darstellung der von Wasserknappheit bedrohten Gebiete der Welt anhand schraffierter Gebiete, in denen entweder Wasserreservoirs angelegt würden, wie in den Abbildungen 4, 6 und 7 dargestellt, und diese dann regelmäßig mit Bewässerungswasser aufgefüllt würden, z B. durch Rohre aus der Offshore-Anlage 1 gemäß der Erfindung. In manchen Fällen wäre es möglich, die Reservoirs 6 an Land wegzulassen und das Wasser ohne den Einsatz von Schiffen 11 direkt an Land zur sofortigen Verwendung zu pumpen, was in Abb. 5 dargestellt ist.

Abb. 4 zeigt eine Möglichkeit, das von der Offshore-Anlage 1 dem Land zugeführte Wasser zu nutzen, um das Pumpen von Wasser aus Fließgewässern auch in Zeiten minimaler oder gar nicht vorhandener Wasserstände zu ermöglichen, was natürlich die Landwirtschaft in der Region gefährdet Gebiet, da es nicht bewässert werden kann. Dies führt zu einem Verlust landwirtschaftlicher Produkte und daraus resultierenden wirtschaftlichen Folgen für die Bevölkerung. Diese Methode nutzt bereits vorhandene natürliche Infrastruktur für den Wasserfluss, z. B. Nebenflüsse P größerer Flüsse R, und die Wasserverteilung erfordert keine zusätzliche Energieerzeugung. Das Prinzip besteht darin, dass an den Oberläufen der Nebenflüsse P, die auf einer höheren Höhe H als die großen Flüsse R liegen, Stauseen 14 errichtet werden, die kontinuierlich mit Wasser gefüllt werden, das im Hafen in mobile Tanks 16 gepumpt wird auf dem Land. Die Rampen können so gebaut werden, dass das Wasser aus den Zisternen 16 nur aufgrund der Schwerkraft in die Reservoirs 14 fließt. Aus den Stauseen 14 wird dann Wasser durch Hochleistungspumpen 15 in die Nebenflüsse des P-Flusses R gepumpt und so die Wasserversorgung der von Wasserknappheit bedrohten Gebiete sichergestellt. In den Flüssen R wird Wasser in ausreichender Menge vorhanden sein, das dann wirtschaftlich für die Bewässerung genutzt werden kann.

Eine weitere Variante der Nutzung des vom Offshore-System 1 an Land gelieferten Wassers ist in Abb. 5 dargestellt. Sehr leistungsstarke Pumpen 15 direkt auf der Plattform 2 pumpen Wasser aus den Reservoirs 6 in die Rohrleitung 17, die entlang des Meeresbodens direkt zum Land 19 geführt wird und ist für einen geeigneten Gebirgszug 18 verwendet, der auf der anderen Seite durch ein Tal mit einem Nebenfluss P des Flusses R verbunden ist. Durch die Installation des Rohrs 17 an einem geeigneten Gipfel wird ein Anstieg auf eine Höhe von H geschaffen, der dann erfolgt Es ist möglich, den Selbstfall im stromabwärtigen Teil des Rohrs 17 zu nutzen. Dieser wird in den Nebenfluss P eingeleitet. In den Flüssen R wird Wasser in ausreichender Menge vorhanden sein, das dann wirtschaftlich für die Bewässerung genutzt werden kann.

Fig. 6 zeigt eine weitere beispielhafte Variante der Wassernutzung, wenn Wasser aus der Offshore-Anlage dem in größerer Höhe H angeordneten Stausee 14 zugeführt wird. Vom Stausee 14 wird die Treibwasserleitung 21 zur Wasserkraft geführt Kraftwerk 20, das aus dem Schaufelrad 22 besteht, das über die Welle 23 mit dem Generator 25 verbunden ist, der mit der Klemmleiste 24 verbunden ist. Von der Klemmleiste führt ein elektrisches Kabel zur Pumpe 15, die dank Die hier erzeugte elektrische Energie kann Wasser vom Schaufelrad 22 zum Abflussrohr 26 pumpen, von wo aus das Wasser einer weiteren wirtschaftlichen Nutzung zugeführt wird.

Fig. 7 zeigt eine weitere beispielhafte Variante der Nutzung des von der Offshore-Anlage 1 an Land gelieferten Wassers. Das Reservoir 14 ist wiederum in einer größeren Höhe H angeordnet. Vom Reservoir 14 ist die Treibwasserleitung 21 zum hydraulischen Widder 28 geführt unten angeordnet, neben dem sich ein Schlagventil 30 befindet. Hydraulikzylinder 28 und Schlagventil 30 arbeiten zusammen. Wenn der Durchfluss und der Druck des einströmenden Wassers in der Leitung 21 zunimmt, wird das Schockventil 30 mit seinem Kolben 34 gegen seinen oberen Sitz 35 in einer durch den Doppelpfeil angedeuteten Bewegung gedrückt, wodurch gleichzeitig der Durchfluss unterbrochen wird Durch die Bewegung des Kolbens 34 wird das über den oberen Sitz 35 gedrückte Wasser aus dem Ventil 30 zum Ausgangsbehälter 27 oder zur Abflussrinne ausgestoßen, von wo aus es zur wirtschaftlichen Nutzung umgeleitet wird. Das Ergebnis des Drückens des Kolbens 34 auf den oberen Sitz des Ventils 30 ist ein plötzlicher Druckanstieg, also ein Wasserschlag. Das Wasser findet nun seinen Weg nach oben durch die Klappe 29 am vorderen Luftbehälter 33 des Stößels 28. Dadurch öffnet sich die Klappe 29 und das Wasser fließt das Steigrohr 31 hinauf in den Hilfsbehälter 32 zur Verwendung vor Ort oder auf dem Bauernhof. Sobald die Druckspitze nachlässt, schließt das Ventil 29 im Luftbehälter 33 und der Kolben 34 des Schockventils 30 fällt unter der Gewichtskraft nach unten, wodurch der Einlass oberhalb des Sitzes 35 des Ventils 30 wieder geöffnet wird und der Der gesamte Vorgang wiederholt sich. Die aus dem Ventil 30 austretende Wassermenge beträgt etwa 90 % im Vergleich zu 10 % des aus dem Steigrohr 31 austretenden Wassers.

Industrielle Anwendbarkeit

Das kompakte Offshore-Verarbeitungs- und Produktionssystem gemäß der Erfindung ermöglicht den schnellen Aufbau ökologischer Energiequellen und Verarbeitungskapazitäten ohne bürokratische Schwierigkeiten, was erheblich zur Produktion neuer Energierohstoffe, Wasser, und zum Recycling von Kunststoff zur Verwendung in beitragen wird Die Produktion anderer Produkte und die Anlage selbst werden mit minimalem und teilweise wiederverwertbarem Abfall betrieben.

Nicht benötigte Energie wird in das Stromnetz an Land eingespeist.