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Osmosekraftwerk

Salziger Strom aus dem Meer

Weltweit einziges Kraftwerk, das aus Salzwasser Energie gewinnt, steht in Norwegen.

Salziger Strom aus dem Meer Salziger Strom aus dem Meer
energlobe.de, Fotomontage: Maud Radtke

Aus dem unterschiedlichen Salzgehalt zwischen Meer- und Süßwasser lässt sich Strom gewinnen. Das erste Kraftwerk dieser Art steht in Norwegen. Forscher untersuchen derzeit, ob es auch in Deutschland geeignete Standorte gibt. Das Hauptproblem liegt aber bei der Membran: Die Trennschicht muss noch effizienter arbeiten.

Die Quellen für ökologischen Strom sind vielfältig und manchmal bizarr. Mit der Eröffnung des ersten Osmosekraftwerkes Ende 2009 treibt Statkraft, der größte Energiekonzern Norwegens, die Entwicklung einer bislang nicht genutzten Energiequelle voran: den Prozess der physikalischen Osmose.

Das Pilotprojekt nutzt das Salzkonzentrationsgefälle zwischen Meer- und Süßwasser aus, wie es zum Beispiel an Flussmündungen entsteht. Treffen Salz- und Süßwasser in der Natur aufeinander mischen sie sich sofort und es findet ein Konzentrationsausgleich statt. In einem Osmosekraftwerk hingegen werden beide durch eine in Röhren aufgerollte Membran getrennt, die zwar Wasser, aber keine Salze durchlässt. Indem das Süßwasser durch die Membran in das Salzwasser strömt, findet ein Konzentrationsausgleich statt. Durch diesen Druck wird eine Turbine betrieben – es entsteht Strom.

Könnte jedes zweite Kernkraftwerk ersetzen

Zwar erzeugt das Osmose-Kraftwerk im norwegischen Tofte derzeit gerade einmal genug Strom, um eine Kaffeemaschine in Gang zu setzen. Das Potenzial dieses Verfahrens ist laut Wissenschaftlern jedoch enorm: „Weltweit wäre an den Flüssen eine Leistung von etwa 730 Gigawatt (GW) erreichbar“, sagt Jochen Bard, Leiter Energieverwandlungsverfahren am Fraunhofer Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik (IWES). Berücksichtigt man die Belange der Schifffahrt und den Erhalt des ökologischen Systems an den Flussmündungen, so werden 50 Prozent des technischen Potenzials zugrunde gelegt.

Das hieße, nur etwa die Hälfte des Wassers eines Flusses würde als Durchflusswasser genutzt, um in der anderen Hälfte das natürliche Biotop zu erhalten. Aber schon allein durch diese umweltschonende Nutzung ergäbe sich eine Energiemenge von 2.000 Terawattstunden (TWh) pro Jahr. Das entspricht etwa zehn Prozent des weltweiten Strombedarfs, die auf diese Art in der Zukunft erzeugt werden könnten, schätzt Bard. Anders ausgedrückt: Jedes zweite Kernkraftwerk könnte geschlossen und durch ein Osmosekraftwerk ersetzt werden. Die Versorgung bliebe die Gleiche.

Knackpunkt Membran

Erste Osmose-Kraftwerke wurden bereits in den 70er-Jahren diskutiert. Die praktische Umsetzung scheiterte allerdings an der Membrantechnologie. Im Auftrag von Statkraft entwickelte das Forschungszentrum GKSS in den vergangenen zehn Jahren eine neuartige Membran, denn diejenige, die bis dato zur Entsalzung von Meerwasser verwendete wurde (Umkehrosmose), konnte nicht herangezogen werden. „Die Prozesse waren zu unterschiedlich“, erklärt Anja Car, Wissenschaftlerin am GKSS Forschungszentrum Geesthacht. Die große Herausforderung lag darin, eine Membran zu entwickeln, die zwar Wasser, aber keine Salze durchlässt. Darüber hinaus muss sie einem enormen Druck standhalten können und langlebig sein. So gibt es bislang wenige Erkenntnisse über die Lebensdauer der Membran, ihrer Empfindlichkeit gegenüber Algen oder der möglichen Verstopfung durch Sedimente aus den Flüssen.

Die Forscher kämpfen jedoch auch mit anderen Problemen. So ist der eigentliche Knackpunkt nicht die Lebensdauer oder die Kosten der Herstellung. Mit einem Preis von drei bis vier Euro pro Quadratmeter Membran sowie einer Lebensdauer von zwei bis vier Jahren haben die Wissenschaftler nahezu das Optimum erreicht, so Car. Das eigentliche Problem sei die Effizienz der Membran. „Die im Prototypen eingesetzte Membran liefert drei Watt pro Quadratmeter Membran. Um wirtschaftlich zu sein, muss eine Leistung von mindestens vier, besser noch sechs Watt erreicht werden“, so die Wissenschaftlerin. Dieses Ziel könne jedoch in fünf bis zehn Jahren erreicht werden, erwartet sie.

Deutschland als Standort geeignet?

Umstritten ist auch, ob der Standort Deutschland sich als Osmose-Energielieferant eignet. Kritiker bezweifeln, ob das Konzentrationsgefälle an deutschen Flussmündungen ausreiche, um eine ausreichende Leistung zu erzielen. Die Ostsee etwa ist an ihren vielfältigen Flussmündungen zu reichhaltig an Süßwasser, die Flüsse hingegen durch die Verbindung zu Ost- und Nordsee zu salzig. Folglich erscheinen Standorte in Regionen wie dem Mittelmeer oder am Toten Meer aussichtsreicher. „Der Standort Deutschland ist dennoch grundsätzlich geeignet zur Gewinnung von Energie durch Osmose“, hält Bard dagegen. Osmose-Kraftwerke können nicht nur an Flussmündungen errichtet werden, sondern überall dort, wo Gewässer mit unterschiedlichen Salzgehalt aufeinander treffen – zum Beispiel, wenn salzhaltige Abwässer aus Bergwerken oder Industrieanlagen in Flüsse eingeleitet werden. Dieser Faktor spräche wiederum für Deutschland.

Ein weiterer Aspekt sind die Kosten, die durch diese Art der Stromerzeugung entstehen. Wie bei vielen Erneuerbaren Energien ist deren Gewinnung nach wie vor kostspielig, da es sich um neue Technologien handelt. Der Weg ist lang, auch bei Statkraft. Um die Gewinnschwelle zu erreichen, müssten die Strompreise zwischen 70 und 100 Euro pro Megawattstunde liegen. Das jetzige Preisniveau liegt jedoch in Norwegen zwischen 30 und 40 Euro. Hinzu kommen die Kosten für den hohen Entwicklungsbedarf der Membrantechnologie. „Es darf keine Frage des Preises sein. Es ist eine Investition in die Zukunft, insbesondere dann, wenn man weiß, dass die herkömmlichen Energiereserven wie zum Beispiel Öl begrenzt sind“, argumentiert Car. Gelingt es hier, weitere Fortschritte zu machen, könnte diese Art der Ener-giegewinnung eine echte Alternative sein, sagt die Wissenschaftlerin.

Weitere Informationen:

Homepage des GKSS Forschungszentrums

»DIE KRISE DER IDEE VON EINER WELTORDNUNG

(IST) DAS ULTIMATIVE INTERNATIONALE

PROBLEM VON HEUTE«

Henry Kissinger,„World Order”, August 2014