Schnellauswahl
Sonnenenergie

Die wertvolle Ressource Süßwasser soll weiter sprudeln

Symbolbild
SymbolbildAPA/dpa/Wolfgang Kumm
  • Drucken

Forscher der TU Graz arbeiten an der Herstellung von Trinkwasser: Sie entwickeln Solarkollektoren, die zugleich Strom und Wärme liefern, um salziges und verunreinigtes Wasser in sauberes zu verwandeln. Das System soll in Ländern mit Wasserknappheit zum Einsatz kommen.

Viele Regionen der Erde haben heute schon mit Trockenheit zu kämpfen. Das Problem der Wasserknappheit, das bereits 2015 mindestens 80 Länder betroffen hat, intensiviert sich durch den Klimawandel: Immer mehr Menschen sind daher auf Entsalzungsanlagen angewiesen, um Trinkwasser zu bekommen. Die wertvolle Ressource Süßwasser soll nun über das Projekt „New Sun“ aus Meer- oder Brackwasser hergestellt werden: als Trinkwasser und auch für Bewässerungen. Gefördert vom Klima- und Energiefonds entwickeln Forscher der TU Graz ein Wasserentsalzungssystem, das von Sonnenenergie betrieben wird, denn Wasser ist oft dort knapp, wo es reichlich Sonneneinstrahlung gibt.

„Der Solarkollektor ist ein Hybrid, der Strom und Wärme erzeugt“, erklärt Projektleiter Armin Buchroithner vom Institut für Elektrische Messtechnik und Sensorik. Die Solaranlage wurde bisher im Labormaßstab getestet, jetzt muss sich der Prototyp bei Outdoor-Bedingungen beweisen: Auf dem Dach des Instituts in der Grazer Infeldgasse baut das Team nun die parabolischen Spiegel auf. Bis Ende des Jahres werden Langzeitergebnisse gesammelt. „Temperaturschwankungen von Tag und Nacht, Niederschlag und unterschiedliche Sonneneinstrahlung werden die Robustheit des Systems testen. Die Messwerte fließen direkt in unsere nummerischen Modelle ein, in denen die Leistung der Entsalzungsanlage simuliert wird“, erklärt Buchroithner.

Die Entwicklung der Sonnenkollektoren mit „Concentrator-Fotovoltaik-Zellen“ war herausfordernd: Die stromerzeugenden Zellen müssen nämlich gekühlt werden, um in der direkten Sonneneinstrahlung überhaupt arbeiten zu können. „Systeme, in denen die Erzeugung von Wärme und Strom aus Sonnenenergie kombiniert ist, unterliegen dem Konflikt, dass Wärme meist bei hohen Temperaturen gebraucht wird, die Fotovoltaikmodule aber dadurch geschädigt werden können“, erklärt Buchroithner. Das Team hat die Betriebstemperatur, bei der alle Prozesse optimal laufen, in Computersimulationen erforscht und im Prototyp getestet: „Wir wollen eine hohe Lebensdauer der eingesetzten Bauteile gewährleisten.“

Wie ein Kochtopf mit Unterdruck

Der Strom, den die Sonnenkollektoren liefern, bringt Pumpen und die Steuerung der Multifunktionsanlage in Schwung. Die Wärme aus der Solaranlage heizt die Flächen auf, auf denen das salzige Wasser verdampfen soll. Der aufsteigende Dampf wird auf kühlen Flächen kondensiert und als reines salzfreies Wasser gesammelt. „Wir nutzen das umgekehrte Prinzip eines Kelomats: In so einem Druckkochtopf sind durch erhöhten Druck Temperaturen über 100 Grad möglich. In der geplanten Wasseraufbereitungsanlage erzeugen Vakuumpumpen einen geringeren Druck, damit das Wasser schon bei niedrigeren Temperaturen kocht und verdampfen kann“, sagt Buchroithner.

So wie auf dem Mount Everest wegen des geringen Luftdrucks das Nudelwasser schon bei 70 Grad zu brodeln beginnt, wird in der Entsalzungsanlage Energie gespart, da die Verdampfungsflächen nicht ständig auf 100 Grad Celsius geheizt werden müssen.

„Das System arbeitet autark, braucht also keinen Anschluss an ein Energienetz“, betont Buchroithner. Das ist besonders für Gemeinden wichtig, die abgeschieden vom zentralen Stromnetz liegen und vielleicht Dieselgeneratoren zur Stromgewinnung nutzen. Wüstenregionen sind für dieses Projekt ebenso Zielgebiet wie die arabischen Länder – oder andere, die aus Öl oder sonstigen fossilen Ressourcen Energie gewinnen.

Bestellen, liefern, aufbauen, starten

„Die Anlage ist so geplant, dass die Transportcontainer nach dem Aufbau direkt als Warmwasserspeicher dienen.“ Ein modulares Konzept, das man bestellen, aufstellen und ohne Zufuhr von externer Energie starten kann. Neben der Idee, damit Trinkwasser für die Welt zu liefern und Österreich in diesem Technologiesektor weit nach vorn zu bringen, könnte das System auch Reinstwasser gewinnen, das etwa bei der Herstellung von Medikamenten oder in der Mikroelektronik notwendig ist.

Und im Weiteren kann der in Graz entwickelte Hybridabsorber für alle möglichen Prozesse genutzt werden, bei denen Strom und Wärme zugleich erzeugt werden sollen.

In Zahlen

47 Prozent der Weltbevölkerung werden nach Schätzungen der OECD im Jahr 2050 in Regionen mit extremer Wasserknappheit leben, vor allem im Nord- und im Südteil Afrikas sowie in Süd- und Zentralasien.

70 Grad Celsius oder weniger reichen in dieser Multi-Effekt-Destillation aus, um das Wasser zum Kochen zu bringen: Der Dampf kondensiert in der Anlage als reines Wasser, wird gesammelt und kann als Trinkwasser genutzt werden. Das System wird mit 100 Prozent Sonnenenergie betrieben.


[QGGC5]

("Die Presse", Print-Ausgabe, 16.05.2020)