Flussmündungen Sauberen Strom mit Osmose erzeugen

Das Prinzip der Osmose wollen Forscher schon bald zur sauberen Energiegewinnung nutzen. Osmose-Kraftwerke nutzen den unterschiedlichen Salzgehalt von Süß- und Meerwasser an Flussmündungen. In Norwegen könnten 2015 die ersten kommerziellen Anlagen Strom erzeugen.


Geesthacht/Oslo - Die meisten Liebhaber von Bockwürstchen haben es bereits leidvoll miterlebt, wie ihre Leibspeise im heißen Wasser platzt. Dahinter steckt ein Effekt namens Osmose: Zwei Flüssigkeiten mit unterschiedlichem Salzgehalt befinden sich in einem Gefäß und sind durch eine halbdurchlässige Wand getrennt - sie lässt zwar Wasser durch, die Salzionen jedoch nicht.

Nildelta in Ägypten: Energie gewinnen aus Konzentrationsunterschieden
ESA

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In einer solchen Konstellation ist das Wasser immer bestrebt, die unterschiedlichen Konzentrationen auszugleichen: Es strömt von der Seite mit dem niedrigen Salzgehalt durch die Membran in den Bereich mit der höheren Salzkonzentration. Dabei erhöht sich dort der Druck. Für das Würstchen bedeutet das, dass beim Erwärmen das salzarme Brühwasser durch die halbdurchlässige Pelle in das deftige Fleischstück strömt. Das kann irgendwann dem hohen inneren Druck nicht mehr standhalten und platzt.

Basierend auf diesem Phänomen wollen Wissenschaftler eine neue regenerative Energiequelle erschließen. Die Idee besteht darin, den Konzentrationsunterschied zwischen dem Salzwasser in Meeren und dem Süßwasser in Flüssen zu nutzen. An Flussmündungen, wo beide aufeinander treffen, könnte ein Osmose-Kraftwerk gebaut werden. In einer solchen Anlage strömen Salz- und Süßwasser durch ein Becken mit einer halbdurchlässigen Membran. Getrieben vom unterschiedlichen Salzgehalt dringt Flusswasser in den salzigen Meeresteil ein. Dort entsteht mit der größeren Wassermenge ein Überdruck. Ein Teil des überschüssigen Mischwassers kann abfließen und eine Turbine antreiben.

Obwohl der israelische Forscher Sidney Loeb das schon in den siebziger Jahren vorgeschlagen hat, steckt die Entwicklung eines Osmose-Kraftwerks noch in den Kinderschuhen. Der norwegische Energiekonzern Statkraft startete jetzt gemeinsam mit Wissenschaftlern des GKSS-Forschungszentrums in Geesthacht bei Hamburg und weiteren internationalen Kollegen 2001 ein von der Europäischen Union gefördertes Projekt. Die Chemiker aus Geesthacht sind dabei für die Entwicklung von funktionalen Membranwerkstoffen verantwortlich. "Wir sind seit Projektbeginn schon einen großen Schritt weitergekommen", sagt Klaus-Viktor Peinemann, Projektleiter am GKSS.

5 Watt pro Quadratmeter Membran

"Die kritische Größe ist die Leistung, die mit einem Quadratmeter Membranfläche erzeugt werden kann", so Peinemann. Am Anfang hätten die Kunststoff-Membranen aus Geesthacht lediglich eine Leistung von weniger als 0,1 Watt pro Quadratmeter liefern können, drei Jahre später dagegen konnten die Wissenschaftler schon ungefähr zwei Watt pro Quadratmeter verzeichnen.

Osmose-Kraftwerk: Frei von schädlichen Emissionen
GKSS-Forschungszentrum

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2004 übernahmen der norwegische Staat und der Stromlieferant Statkraft die Finanzierung. "Die Zielvorgabe lautet, die Leistung weiter auf 5 Watt pro Quadratmeter zu steigern", sagt Peinemann. Erst dann arbeitet die Membran wirtschaftlich.

Ihre Praxistauglichkeit müssen die dünnen Kunststoffhäute in zwei Pilotanlagen in Norwegen unter Beweis stellen. Mit Membranflächen von vier Quadratmetern und einem Hundertstel Quadratmeter sind diese ersten Osmose-Kraftwerke noch klein, berichtet Stein Erik Skilhagen von Statkraft. Wirtschaftlich arbeitende Versionen würden in Zukunft mehr als das Hunderttausendfache dieser Fläche benötigen. Um das Landschaftsbild nicht zu stören, könnten solche Kraftwerke auch unterirdisch errichtet werden, so Skilhagen.

Damit stünde eine Energieform zur Verfügung, die "genau wie Wind und Sonnenenergie frei von schädlichen Emissionen ist und außerdem bei jedem Wetter Tag und Nacht zur Verfügung steht", erläutert Peinemann.

Zehn Prozent von Norwegens Strombedarf aus Osmose

Obwohl noch ein langer Weg zurückgelegt werden muss, bevor Strom aus Osmose-Kraftwerken Herdplatten zum Würstchenbrühen erwärmt, blickt Statkraft optimistisch in die Zukunft. Schon etwa 2015 rechnet der Konzern mit den ersten kommerziellen Anlagen. An den zahlreich vorhandenen norwegischen Flussmündungen könnten insgesamt einmal bis zu zwölf Milliarden Kilowattstunden Energie pro Jahr erzeugt werden - was etwa zehn Prozent des jährlichen Bedarfs des Landes entspricht, schätzt Statkraft. Für den gesamten europäischen Raum kommt der Konzern auf eine mögliche Energieproduktion von 200 Milliarden Kilowattstunden im Jahr.

Ob und wann das erste Osmose-Kraftwerk in Deutschland tatsächlich ans Netz geht, bleibt jedoch abzuwarten. Im Gegensatz zum wasserreichen Norwegen gibt es hierzulande nur wenige Flussmündungen. Außerdem könnten die Gezeiten ein Osmose-Kraftwerk an Strömen wie der Elbe unmöglich machen, denn "diese Mündungen haben lange Brackwasserzonen", gibt Peinemann zu Bedenken. Dort mischen sich Meeres- und Flusswasser sehr stark, weshalb der Unterschied in der Salzkonzentration möglicherweise nicht für ein Osmose-Kraftwerk ausreicht.

Anna-Lena Gehrmann, ddp



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