Erneuerbare Energie aus Meerwasser
Bei der Umkehrelektrodialyse werden Ionenaustauschmembranen in alternierender Weise zwischen zwei Wasserlösungen mit unterschiedlicher Salinität platziert. Der Unterschied in der Salzkonzentration erzeugt ein Potenzial, welches wiederum dafür sorgt, dass elektrischer Strom zu den Elektroden fließt, die mit der elektrischen Last verbunden sind. Vor dem Projekt REAPOWER (Reverse electrodialysis alternative power production) war die Forschung auf die Kombination von Frischwasser, als Lösung mit geringem Salzgehalt, mit Meerwasser, als Lösung mit hohem Salzgehalt, fokussiert. Dieser Ansatz ist für sehr viele Anwendungsbereiche geeignet, stößt jedoch auf Herausforderungen, da die Leitfähigkeit von Frischwasser begrenzt ist. Zur Überwindung bestehender Einschränkungen verwendeten die Forscher Meerwasser als Lösung mit geringem Salzgehalt und Sole als Lösung mit hohem Salzgehalt. Theoretische Berechnungen zeigten, dass der Energiegehalt von Sole, die in einer typischen industriellen Anlage verfügbar ist, bei sehr attraktiven Kosten in einer elektrischen Ausgangsleistung von 450 kW resultiert. Die Forscher begannen daraufhin in enger Zusammenarbeit mit der Entwicklung der erforderlichen Komponenten und Materialien, die auf die Anforderungen solcher Umkehrelektrodialyse-Anwendungen zugeschnitten sind. Die Maßnahmen waren auf die Herstellung kostengünstiger Membranen mit einem geringerem elektrischen Widerstand ausgerichtet. Im Hinblick auf die Herstellung eines dichten und erneuerbaren Stapels wurden Haftmittel getestet, um die Membranen und Abstandhalter miteinander zu verbinden. Der Stapel wurde im Labor unter unterschiedlichen Betriebsbedingungen getestet. Zudem wurde eine Berechnung der Fluiddynamik genutzt, um die Wirkung unterschiedlicher Parameter auf die Prozesseffizienz zu untersuchen. Die Projektpartner entwickelten mathematische Modelle, die auf den Grundprinzipien des Stapelbetriebs basieren. Die Prognosen der Simulationen wurden mit experimentellen Daten verglichen, um den Betrieb des Umkehrelektrodialyse-Stapels im Labormaßstab zu validieren. REAPOWER ging über den aktuellen Stand der Technik hinaus, da die Vielseitigkeit des Umkehrosmosedialyse-Stapels bei einer Zuführung von echter Sole aus einem Salzbecken demonstriert wurde. Das neue Verfahren bietet das Potenzial, aus Sole und Meerwasser kostengünstig Strom zu erzeugen sowie einen Beitrag für die Entwicklung eines umweltfreundlichen Energiesektors zu leisten. In einem Video auf YouTube Video sind das Verfahren und die REAPOWER-Forschung, welche die Verwirklichung ermöglicht haben, verständlich erklärt.
Schlüsselbegriffe
Erneuerbare Energie, Meerwasser, Umkehrelektrodialyse, Sole, REAPOWER
