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Meerwasserentsalzung: Trinkwasser aus Meerwasser mit Solarenergie

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Hierzulande in Österreich ist Trinkwasser kein rares Gut. In vielen anderen Gebieten dieser Welt sieht dies aber anders aus. Gerade in Entwicklungsländern ist Trinkwasser ein kostbares Gut, dass nicht in ausreichender Menge zur Verfügung steht. Aber auch in reichen Nationen, die in besonders warmen Gebieten der Erde liegen, kann es zu einer Knappheit kommen.

Was ist solare Meerwasserentsalzung?

Überall dort, wo Süßwasser rar gesät ist, kann eine Meerwasserentsalzung helfen, um aus dem salzigen Meerwasser salzfreies Trinkwasser zu gewinnen. Allerdings ist die Entsalzung ein Prozess, der viel Energie erfordert. Dies ist nicht nur wegen der Kosten, sondern in vielen Regionen auch wegen der Verfügbarkeit ein großes Problem. Die notwendige Energie kann durch die Sonne geleistet werden. Solar und Photovoltaik können also ihren Teil dazu beitragen, um mehr Menschen mit Trinkwasser zu versorgen, indem in den entsprechenden Gebieten verstärkt energieautarke oder teilautarke Technologien unter Verwendung der Erneuerbaren Energien wie eben der Sonnenenergie zum Einsatz kommen. Neben der Erschließung von bisher unerreichten Wasservorkommen durch photovoltaisch betriebene Brunnenanlagen ist hier die Meerwasserentsalzung mit Solar eine Möglichkeit. Aber wie funktioniert diese? Dieser Frage gehen wir im Folgenden nach.

Mechanische Separation

Bei der Meerwasserentsalzung mit Solar wird der benötigte Energiebedarf für die Entsalzung von Meerwasser komplett oder zum Großteil durch die Sonnenenergie generiert. Hierfür gibt es generell mehrere Möglichkeiten. Eine davon ist die mechanische Separation, auch Umkehrosmose genannt. Bei diesem Standardverfahren wird das Salzwasser mit hohem mechanischem Druck (ca. 60 bar bei Meerwasser, ca. 20 bar bei Brackwasser) durch eine semipermeable Membran gepresst. Diese kann von den Wassermolekülen passiert werden, von den Salzionen hingegen nicht. Somit bleiben diese zurück. Allerdings erfordert diese Methode viel Strom. Dieser liegt je nach Salzgehalt und Anlagengröße bei etwa 5 und 15 kWh pro Kubikmeter gereinigtem Wasser. Dieser kann nur recht schwer bzw. nur mit recht großen Photovoltaikanlagen bereitgestellt werden. Alternativ bzw. zusätzlich kann auch Wind als Energiequelle genutzt werden.

Thermische Entsalzung

Ein alternatives Verfahren zum Entsalzen von Wasser ist die thermische Entsalzung. Diese kann entweder durch Verdunsten, Verdampfen oder Einfrieren erfolgen. Der Effekt nutzt die Tatsache, dass beim Phasenübergang das gelöste Salz in der flüssigen Phase zurückbleibt. Wird gewonnene Feuchtluft kondensiert oder erzeugtes Eis geschmolzen, erhält man reinstes Wasser. Der Energieaufwand selbst ist noch höher als bei der Umkehrosmose. Allerdings wird in diesem Fall kein Strom als Antriebsenergie benötigt, sondern Wärme. Die Temperaturen müssen zwischen 60 und 90 Grad Celsius liegen. Diese kann durch Solarthermieanlagen mit leistungsfähigen Flachkollektoren deutlich kostengünstiger bereitgestellt werden als Strom. Teure Photovoltaikanlagen werden in diesem Fall nur für die Generierung von Strom für die Umwälzpumpen des Kollektorfluids und zum Einbringen des Salzwassers benötigt.

Ausblick in die Zukunft

Meerwasserentsalzung mit Solarenergie als Energiequelle kann einen guten Beitrag zur Trinkwasserproblematik der Welt leisten. Zahlreiche Unternehmen und Institute forschen an immer effektiveren Modellen und Ansätzen. Zudem sinken die Preise für die Technik von Photovoltaik und Solarthermie stetig, sodass die Meerwasserentsalzungsanlagen immer kostengünstiger werden. Allerdings besteht noch vielfältiger Forschungsbedarf, um den Anforderungen der Zukunft bezüglich einer allgegenwärtigen, kostengünstigen und wartungsarmen Technologie zu genügen.