Freitag, 29. März 2024

Archiv


Energie durch Osmose

Physik. - Das GKSS-Forschungszentrum in Geesthacht bei Hamburg arbeitet gemeinsam mit anderen europäischen Instituten an einem Verfahren, aus dem Zusammenfluss von Süßwasser und Salzwasser in Flussmündungen Energie zu gewinnen. Dabei wollen sie den Druck ausnutzen, der durch die so genannte Osmose entsteht.

18.12.2002
    Von Matthias Günther

    Wenn Flusswasser an der Mündung auf salziges Meerwasser trifft, dann vermischt sich beides normalerweise ganz einfach - das ist dann keine Osmose, und dadurch lässt sich auch keine Energie gewinnen. Klaus-Victor Peinemann, der Leiter der Abteilung Chemie im GKSS-Forschungszentrum erklärt, was nötig ist, damit es zur Osmose kommt:

    Wenn man vor dem Zusammenmischen des Seewassers und des Süßwassers die beiden Lösungen durch einen Filter trennt - und zwar durch einen ganz besonderen Filter, der nämlich nur durchlässig ist für Wasser, aber undurchlässig für Salz -, dann möchten sich die Lösungen immer noch vermischen, aber jetzt kann ja plötzlich nur noch das Wasser in die Salzlösung fließen und nicht mehr die Salzlösung auf die andere Seite.

    Und wenn das in einem geschlossenen Behälter geschieht, dann entsteht auf der Seewasser-Seite ein Druck - der osmotische Druck. Um ihn auszunutzen, muss man also an die Flussmündung einen Behälter mit zwei Kammern bauen. In die eine lässt man Flusswasser fließen, in die andere Seewasser. Beides wird durch eine spezielle Membran getrennt, die nur Wasser, aber kein Salz durchlässt. Der dadurch entstehende Druck ist enorm, sagt Klaus-Victor Peinemann:

    Der beträgt zirka 25 Bar - das entspricht einem Wasserfall, der aus 100 Metern herunterstürzt.

    Das unter derart starkem Druck stehende Wasser wird in eine Turbine geleitet, um so elektrischen Strom zu erzeugen. Die Idee, osmotischen Druck in Flussmündungen aufzubauen und zur Energiegewinnung zu nutzen, ist mehr als 40 Jahre alt, sagt Peinemann.

    Eines der Hauptprobleme war damals, dass die Membrane, die man hatte, nicht gut genug waren. Die Membrane waren sehr, sehr langsam, sodass die Energieausbeute sehr klein gewesen wäre. Und in den nächsten 20, 30 Jahren, also ab 1960 sind dann entscheidende Durchbrüche passiert. Man hat neue Methoden gefunden, diese Membrane extrem dünn zu machen. Und wenn sie extrem dünn sind, ist auch der Wasserfluss natürlich sehr viel höher.

    Noch vor einem Jahr haben viele Wissenschaftler nicht damit gerechnet, dass es jemals gelingt, eine geeignete Membran zu herzustellen. Aber die Wissenschaftler vom GKSS-Forschungszentrum in Geesthacht glauben, jetzt die Lösung gefunden zu haben. Die Membran, mit der sie in Tests arbeiten, besteht aus einem ähnlichen Material wie klare Kunststoff-Folie, erklärt Carsten Blicke:

    Die hat eine Dick von etwa 0,1 Mikrometer - dass heißt, wenn man sich ein menschliches Haar vorstellt, das ist etwa 50 bis 100 Mikrometer dick. Und diese hauchdünne Membran trennt letztendlich das Meerwasser vom Süßwasser.

    Die dünne Folie kann natürlich dem entstehenden Druck nicht allein standhalten. Deshalb wird sie auf einen porösen, schwammähnlichen und reißfesten Träger aufgebracht, der wie Hochglanzpapier aussieht. Dass sich darauf die Membran befindet, kann das menschliche Auge nicht erkennen:

    Die ist so dünn, dass sie definitiv unsichtbar ist, man kann also die Anwesenheit dieser Membran nur durch ihre Eigenschaft festzustellen.

    Um eine Pilotanlage zu bauen, sind mehrere Millionen Euro nötig - und lange gab es keine Geldgeber, die das Risiko eingehen wollten. Vor zwei Jahren meldete sich dann das Unternehmen Statkraft, einer der größten Energieerzeuger in Norwegen, berichtet Klaus-Victor Peinemann.

    Die haben von diesem Verfahren gehört, waren ganz begeistert davon und versuchen jetzt mit sehr viel Einsatz zu beweisen, dass wirklich ein Kraftwerk möglich ist, das auf diesem Prinzip beruht. Wir haben einen Vertrag mit ihnen, die Europäische Union fördert das ganze Projekt mit zirka zwei Millionen Euro, und der restliche Betrag, der noch nötig ist, der wird von Statkraft und anderen, auch von uns, gegeben.

    An dem Projekt sind neben Statkraft und dem Geesthachter GKSS-Forschungszentrum Institute aus Finnland und Portugal sowie ein norwegisches Forschungsunternehmen beteiligt. Die Pilotanlage soll in Nordnorwegen in einer Fjord-Mündung entstehen. Statkraft will dort Strom für 300.000 Haushalte erzeugen - wie aus einer Informationsschrift des Unternehmens hervorgeht, könnten theoretisch allein in Norwegen 1,2 Millionen Haushalte mit Strom aus Osmose in Flussmündungen versorgt werden oder - wie es bei Statkraft heißt: mit Strom aus Salzkraft.