Osmosekraft – Salzwasser als erneuerbare Energiequelle

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Im Jahre 1748 brachte der Mönch / Physiker Jean-Antoine Nollet eine mit Wein gefüllte Schweine-Blase zum Platzen, indem er Sie in einer Wanne Wasser tauchte. Diese Entdeckung bekam den Namen Osmose. Zwei Teams cleverer Europäer sind nun der Meinung, dass sie mit diesem Prozess, die Welt mit sauberer, stabiler und erneuerbarer Energie versorgen können, indem sie Strom aus der chemischen Differenz erzeugen, die beim Aufeinandertreffen von Süß- und Salzwasser entsteht.

Eine schnelle wissenschaftliche Lektion:

„Als Osmose wird in den Naturwissenschaften der gerichtete Fluss von molekularen Teilchen durch eine selektiv- oder semipermeable Trennschicht bezeichnet. Häufig wird Osmose beschrieben als die spontane Passage von Wasser oder eines anderen Lösungsmittels durch eine semipermeable Membran, die für das Lösungsmittel, jedoch nicht die darin gelösten Stoffe durchlässig ist.“ In diesem Fall ist Süßwasser der Fluss, der gelöste Stoff Salz und das Lösungsmittel Salzwasser.

Die beiden Teams Wetsus aus den Niederlanden und Statkraft aus Norwegen liefern sich ein Wettrennen. Beide versuchen eine Alternative zu der konventionellen Stromerzeugung zu schaffen, indem sie Strom aus Salzwasser gewinnen. Während sich ihre Energielösungen auf ähnlichen Wissenschaften basieren, unterscheiden sich die Herangehensweisen deutlich.

Statkraft: druckreduzierte Osmose

Die Norweger von Statkraft setzen ihre Hoffnungen auf die druckreduzierte Osmose (PRO – pressure-retarded osmosis). Diese Wissenschaft, die 1973 vom amerikanisch-isrealischen Forscher Sidney Loeb entwickelt wurde, ist ziemlich geradlinig: zwei Kammern, eine mit Salzwasser und die andere mit Süßwasser, die von einer semipermeable Trennschicht auseinander gehalten werden.

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Die Trennschicht ist wie ein Einwegventil, durch welches das „verdünnte“ Süßwasser in das Salzwasserkonzentrat gezogen wird. Dadurch wird der Druck in der Salzwasserkammer erhöht, wodurch eine Turbine betrieben werden kann, die Strom erzeugt. Das einzige Abfallprodukt, das entsteht, ist leicht salziges Wasser, das zurück in das Meer abgelassen wird. Laut Statkraft könnte der aus Salzwasser hergestellte Strom rund 10 % von Norwegens Strombedarf decken, oder in anderen Worten: es entstehen 12 Terrawatt Strom pro Jahr durch Salzwasser.

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Das Unternehmen betreibt das erste Osmosekraftwerk weltweit. Laut ihren Angaben, könnte bereits 2015 ein vollkommen funktionierendes Kraftwerk in Betrieb genommen werden.

Wetsus: Reverse Elektrodialyse (RED)

Wetsus hingegen setzt auf die reverse Elektrodialyse. Das Unternehmen glaubt, dass es Wasser aus der Nordsee und aus der Rhein (die beiden Wasser treffen dort aufeinander und formen eine Mündung) benutzen kann, um eine Batterie zu produzieren, die nach osmotischen Prinzipien funktioniert, welche von ihnen „Blue Energy“ genannt wird. Wetsus glaubt, dass die Mündung mit ausreichend „Blue Energy“-Batterien jährlich mehr als ein Gigawatt Strom produzieren könnte, oder, um es in andere Worte zu fassen; 650.000 Haushalte mit Strom versorgen könnte.

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Die „Blue Energy“-Methode funktioniert so ähnlich wie eine Autobatterie in der zwei Membranen zum Einsatz kommen. In diesem Fall sind beide Membranen nicht wasserdurchlässig, jedoch lassen sie Ionen durch. Eine Membrane für Natriumionen und eine für Chloridionen (beide sind reichlich in Salzwasser vorhanden). Das Meerwasser mit den positiv geladenen Natriumionen fließt also durch eine Membrane in einen Süßwasserkanal, während die negativ geladenen Chloridionen durch die andere Membrane in die entgegengesetzte Richtung fließen. Die Abtrennung der beiden geladenen Partikel resultiert in der elektrischen Differenz zwischen den Ionen in den beiden Membranen und heraus kommt die chemische Batterie.

Die Vorteile

Grüner kann Strom wohl nicht produziert werden. Das einzige Abfallprodukt, das entsteht, ist leicht salziges Wasser, das problemlos in das Meer abgelassen werden kann. Es ist auch eine wetterfeste Technologie, die sich nicht auf unbeständige Quellen wie Wind und Sonne basiert. Während Windkraftanlagen durchschnittlich 3.500 Stunden im Jahr in Betrieb sind, könnte ein Osmosekraftwerk konstant über 7.500 Betriebsstunden im Jahr schaffen. Statkraft schätzt, dass das weltweite Produktionspotenzial für Strom aus Salzwasser rund 1.600 – 1.700 Terrawattstunden im Jahr beträgt, was 1 % des weltweiten Energiebedarfs darstellt.

Osomosekraftwerke können leicht mit anderen Kraftwerken kombiniert und unterirdisch gebaut werden, um Kosten zu sparen und sie „unsichtbar“ zu machen. Grundsätzlich könnte überall dort, wo Salzwasser und Süßwasser aufeinander treffen, ein Osmosekraftwerk entstehen.

Die Nachteile:

Beide Teams haben ein Problem – die Membran-Technologie ist noch nicht so weit fortgeschritten, wie sie es gerne hätten. Die Technologie muss reifen, und das so schnell wie möglich. Ein weiteres Problem ist auch, dass die Membranen durch Schlick und Algen schnell verschmutzen. Die ionischen Membranen, die von Wetsus genutzt werden, sind weniger anfällig für Verschmutzungen, jedoch sind Effizienz und Haltbarkeit noch Probleme, die gelöst werden müssen. Statkraft entwickelt Beschichtungen, welche verhindern sollen, dass es zu Verschmutzungen kommt. Eine weitere Möglichkeit wäre der regelmäßige Richtungswechsel des Flusses, um die Membranen so durchzuspülen.

Osmosekraftwerke sind mit anderen Kraftwerken, wie etwa Windkraftwerken, Wasserkraftwerken und Solarkraftwerken, nicht gleichzusetzen. Die Installation benötigt lediglich große Salz- und Süßwassermengen, was bedeutet, dass solche Kraftwerke perfekt in Länder und Regionen passen, die über eine große Küste mit vielen Mündungen verfügen, in denen Osmosekraftwerke gebaut werden können.

Laut eigenen Einschätzungen, kann Osmosestrom weltweit etwa 1 % des Strombedarfs decken. Das ist eine Menge Saft, aber insgesamt nichts Welt bewegendes. Es wird aber eine hervorragende Ergänzung zu den bereits vorhandenen erneuerbaren Energien sein, wenn die Effizienz noch zusätzlich gesteigert werden könnte.

 

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Toni Pavicic
Toni leitet das Portal Energieinitiative.org, setzt sich persönlich für regenerative Energien, den Umweltschutz und die Umwelt ein. Mit dem Portal Energieinitiative.org verfolgt er das Ziel, die Besucher zu informieren und das Umweltbewusstsein derselben zu stärken, um einen Dominoeffekt zu erzeugen.
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