TEIL C

Das Mittelmeer-Projekt (Desertec)

Die Idee, den Mittelmeerraum und besonders die Länder Nordafrikas zur Energieversorgung Europas zu nutzen, ist nicht neu, die Wissenschaftler des Club of Rome entwickelten den Vorschlag schon in den 1970er Jahren. Praktisch wird die Technik seit 1980 von DLR-Mitarbeitern auf der ‚Plataforma Solar’ in der Nähe von Almería weiter verbessert (s.d.). Doch erst in den 1990ern wird damit begonnen, sich ernstlich darüber Gedanken zu machen.

1992 veröffentlicht das BMFT beispielsweise die Studie ‚Systemvergleich und Potential von solarthermischen Anlagen im Mittelmeerraum’, an deren Erstellung zwischen September 1990 und September 1991 das ZSW, die DLR, Interatom/Siemens und das Ingenieurbüro Schlaich, Bergermann & Partner beteiligt waren. Untersuchungsraum sind die 19 Anrainer des Mittelmeers, sowie zusätzlich Jordanien und Portugal. Man errechnet insbesondere in Nordafrika eine potentielle Fläche von 0,51 Mio. km2, auf der die Anlagen errichtet werden können – unter Einbezug der maximalen Sonneneinstrahlung und bei gleichzeitig ausreichender Nähe zu bereits bestehenden oder geplanten Stromnetzen bzw. Straßen. An dieser Fläche haben die Länder Ägypten, Libyen und Marokko zusammen einen Anteil von über 75 %. Die hier prinzipiell installierbaren Kraftwerke hätten eine Leistung von 12.000 GW, was dem Vierfachen des gegenwärtigen weltweiten Stromverbrauchs entspricht (Stand 1992).

Unter vorsichtigen Annahmen wird von einer bis 2005 erreichbaren Kapazität von 3.500 MW in den 16 Ländern des Mittelmeerraumes ausgegangen (die optimistische Variante nennt sogar 13.500 MW) – und bis 2025 könnten rund 23.000 MW (bzw. 63.000 MW) Solarstrom in die Netze eingespeist werden, was einen beachtlichen Anteil an dem für diesen Zeitpunkt in der Region erwarteten Bedarf von etwa 190.000 MW bildet. Mit einem derartigen Auf- und Ausbau solarer Kraftwerke ist bis 2005 ein Marktvolumen zwischen 15 und 60 Mrd. DM, und zwischen 2005 und 2015 von 90 bis 220 Mrd. DM verknüpft. Der Anstoß zum Bau derartiger solarthermischer Kraftwerke kann daher nur von den finanzstarken und technisch fortgeschrittenen Ländern kommen – so die Studie. Sollte sich ein weitreichender Stromverbund realisieren lassen, könnte auch ein Solarstromexport aus dem Süden in das Europäische Verbundnetz erfolgen.

Seit Ende der 1990er Jahre wird das Mittelmeer-Projekt in erster Linie von der Erlanger Solar Millennium AG weitergeführt, und 2003 gründet der frühere Teilchenphysiker Gerhard Knies zusammen mit dem Hamburger Klimaschutz-Fonds und dem Jordanischen Nationalen Energieforschungszentrum die Trans-Mediterranean Renewable Energy Cooperation (TREC) um die Technologie voranzubringen.

Ich selbst habe im April 2004 die Gelegenheit, mir das Projekt von dem Millennium-Unternehmenssprecher Rainer Aringhoff ausführlich beschreiben zu lassen, als wir– gemeinsam mit weiteren Industrie- und NGO-Vertretern – Bundesumweltminister Jürgen Trittin in den Jemen begleiten (ich in meiner Rolle als Dolmetscher), wo die fünfte und letzte Vorbereitungskonferenz für die Weltkonferenz renewables 2004 im Juni in Bonn stattfindet. Die Grundidee lautet: Die sonnenreichen Staaten Nordafrikas und des Nahen Ostens bauen in ihren Wüsten Spiegel-Kraftwerke und produzieren Strom für den Eigenverbrauch und den Export. Mit der Restwärme der Kraftwerke können sie außerdem Meerwasser-Entsalzungsanlagen betreiben. Dazu kommt der Bau eines europäischen Stromverbundnetzes aus Hochspannungs-Gleichstromübertragungsleitungen, die es erlauben, den Sahara-Solarstrom mit Windstrom aus Nordeuropa sowie Strom aus Wasserkraft aus Skandinavien und der Alpenregion zu vernetzen. Ein bestechendes Konzept.

Die Solar Millennium AG plant zusammen mit dem größten spanischen Anlagenbauer ACS-Cobra ab Herbst 2004 den Bau des bislang weltweit größten Solarkraftwerks – als erstes von zwei 50 MW Parabolrinnen-Kraftwerken in der Provinz Granada, Andalusien (s.d.). Ab 2006 soll das Kraftwerk AndaSol-1 für 180.000 Einwohner der Provinz solaren Strom liefern. Auch die Bundesregierung will diese Technologie als Exportchance der Zukunft weiter vorantreiben. Solar Millennium wird deshalb ab 2001 und bis Ende 2003 mit mehreren Millionen Euro unterstützt. Dabei handelt es sich um den größten Einzeletat innerhalb des deutschen Zukunftsinvestitionsprogramms der Bundesregierung für Hochtemperatur-Solarthermie.

Eine weitere Studie ‚Solarthermische Kraftwerke für den Mittelmeerraum’ vom Mai 2005, die diesmal vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) durchgeführt wird, belegt das Potential dieser Kraftwerke, die in den Ländern Nordafrikas und des Nahen Ostens bis 2050 erwartete Verdreifachung des Strombedarfs zu decken. In einer weiteren Studie untersucht das DLR, welchen Beitrag Strom aus solarthermischen Kraftwerken in der Mittelmeerregion langfristig zur Stromversorgung in Europa leisten kann. Diese beiden von der Bundesregierung veranlaßten Studien TRANS-CSP und MED-CSP vertiefen die Idee eines das Mittelmeer umfassenden Stromversorgungsnetzes, das in erster Linie aus großen Solarkraftwerken besteht.

Das Szenario, in dem bis zum Jahre 2050 etwa 15 % des europäischen Stroms aus den Wüsten kommt, erfordert allerdings eine enge Kooperation Europas mit den Ländern Nord-Afrikas und des Nahen Ostens. Motor des Projektes ist die TREC, ein inzwischen internationales Netzwerk von Energieexperten. Das Ziel von TREC ist die Etablierung von Energie-, Wasser- und Klimasicherheit für die Regionen in Europa, im Nahen Osten (Middle-East) und Nord-Afrika (daher: EU-MENA), sowie ihre Kooperation auf dem Gebiet der erneuerbaren Energien, um diese Ziele zu erreichen. Mit Hilfe von Solarthermischen Kraftwerken und Windparks soll die Wasserentsalzung und Stromerzeugung vorangetrieben werden, um den Strom dann mittels Hochspannungs-Gleichstromleitungen (HVDC) in diese Länder und (mit nur 10 – 15 % Übertragungsverlusten) bis nach Europa zu leiten.

Weitere Unterstützer des Konzeptes sind die Deutsche Physikalische Gesellschaft (DPG), Greenpeace und der Wissenschaftliche Beirat der Bundesregierung Globale Umweltveränderungen (WBGU). Der Präsident des Club of Rome, Prinz Hassan bin Talal von Jordanien, ruft auf der Hannover Messe 2006 die europäische Industrie zu einer „Apollo-Programm ähnlichen“ Anstrengung auf und lädt zu einem internationalen Kongreß im Frühsommer 2007 ein, um über die Umsetzung eines solchen Programms zu diskutieren, das dabei erstmals unter dem Label der Desertec-Stiftung des Club of Rome erscheint.
Im Mai 2007 gründet Solar Millennium mit dem Essener Industriedienstleister MAN Ferrostaal eine eigene Baufirma für solarthermischen Großanlagen.

Ein Pilotprojekt soll in Gaza entstehen - als eine Art Initialzündung, die den Teufelkreis aus Mißtrauen und Mutlosigkeit durchbrechen soll. Das große Ziel, „es könnte der Stein sein, der die ganze Vision ins Rollen bringt“, wird durch die anschließenden politischen Entwicklungen erst einmal wieder gestoppt. Dabei könnte ein Solarthermie-Kraftwerk vom ägyptischen Sinai aus den gesamten Gaza-Streifen mit Strom und Wasser versorgen – mit einer Kapazität für bis zu drei Millionen Menschen. Die Kosten hierfür sollen rund 4 Mrd. € betragen, die sich TREC-Berechnungen zufolge nach 15 Jahren amortisiert haben könnten.

Prinz Hassan präsentiert dem EU-Parlament Ende November 2007 das Weißbuch Clean Power from Deserts - The DESERTEC Concept for Energy, Water and Climate Security. Um das Projekt auf den Weg zu bringen, sind etwa 10 Mrd. € nötig. TREC und der Club of Rome fordern daher von der EU und ihren Mitgliedsstaaten die Einrichtung eines entsprechenden Fonds. Außerdem dürfe das Netz nicht den Interessen der Energiewirtschaft überlassen bleiben, statt dessen müsse eine ‚solare Energieallianz der EU-MENA-Staaten’ geschaffen werden. Auf der Webseite des Projektes liegen 2007 die Konzeptbeschreibung sowie die Studien in immerhin acht Sprachen vor.

Mitte 2008 bildet das Projekt auch ein Element der ,Union for the Mediterranean’-Initiative des französischen Präsidenten Nicolas Sarkozy, um die Interessen der EU und Nordafrika einander näher zu bringen.

Andere Vorschläge kommen z.B. von First Solar, einem PV-Paneele-Hersteller in Tempe, Arizone. Mein Freund Karim Asali, Leiter der Abteilung Naher Osten und Afrika, betont in einem Blog der New York Times im Februar 2009, daß alleine nur seine Firma in der Lage ist, im Laufe eines Jahres eine Photovoltaik-Großanlage mit einer Leistung von 1 GW zu errichten. Asali, der im Namen der European Photovoltaic Industry Association mit Sitz in Brüssel spricht, bestätigt auch, daß es technisch ohne weiteres machbar sei, in Nord-Afrika bis 2020 insgesamt 20 GW Solarstrom zu erzeugen.

Intensive Presse bekommt das Projekt allerdings erst Mitte 2009: „Deutsche Konzerne planen 400-Milliarden-Euro-Sonnenkraftwerke in der Wüste!“ überschlagen sich die Meldungen – denn mit dabei sind der weltgrößte Rückversicherer Münchener Rück, Siemens, die Deutsche Bank, RWE, E.on und viele andere. Mitte Juli wollen sich bis zu zwanzig große Konzerne zu einem Konsortium zusammenschließen um das Projekt voranzutreiben.

Der Zeitpunkt dieser Ankündigung, die auch international durch alle Medien geht, läßt den Verdacht aufkommen, daß es sich primär um einen politischen Schachzug handelt. Nachdem aufgrund einer deutschen Initiative im April 2008 ein Jahr später die International Renewable Energy Agency (IRENA) gegründet wurde, steht nun die Wahl des Hauptsitzes dieser Agentur an. Die Desertec-Bekanntmachung soll wohl die Waage zugunsten von Bonn ausschlagen lassen... was dann jedoch nicht ganz klappt.

Immerhin einigt man sich Ende Juni 2009 auf einer Dreierlösung in der Hauptquartier-Frage: Abu Dhabi in den Vereinigten Arabischen Emiraten wird Sitz der IRENA, Bonn wird Sitz des Innovations- und Technologiezentrums und Wien erhält ein Verbindungsbüro für Kontakte zur UN im Bereich Energie und zu anderen internationalen Institutionen. Deutschland wird 4 Mio. € für den Aufbau des Innovations- und Technologiezentrums in Bonn bereitstellen sowie einen jährlichen Betrag zwischen 2 und 3 Mio. € für die laufenden Kosten zahlen. In Abu Dhabi soll die neue Agentur in der ‚Ökostadt’ Masdar residieren, sobald diese fertig ist (s.u.).

In Bezug auf das Desertec-Projekt selbst hagelt es inzwischen an Lob und Kritik – quer durch alle Fakultäten: Die einen sprechen von einem Meilenstein für die weltweite Nutzung von Solarkraftwerken in Wüstenregionen (Greenpeace), von der größten privaten Ökostrom-Initiative aller Zeiten, und die Bundeskanzlerin hält es für denkbar, Gelder der EU zum Ausbau der Solarenergie in Nordafrika zu nutzen - während eingestandene Energieexperten das Desertec-Projekt als ‚Fata Morgana’ bezeichnen, die politisch wie wirtschaftlich nicht ausreichend analysiert worden sei. Zum Teil sind auch die Mitglieder nicht ganz geheuer, denn vielleicht beteiligen sich E.on oder RWE nur deshalb, um die Geschwindigkeit des Prozesses (negativ) zu beeinflussen. Immerhin bezeichnet Fritz Vahrenholt, Chef der RWE-Sparte für erneuerbare Energien, die Erwartung, der Strom könne in großem Stil über die Alpen nach Deutschland transportiert werden, als ‚Wolkenschieberei’. Das Konkurrenzunternehmen Vattenfall hält das Projekt sogar für gänzlich unrealistisch.

Auch auf nordafrikanischer Seite gibt es Skepsis, denn man befürchtet einen europäischen Neo-Kolonialismus - diesmal im erneuerbaren Energiesektor. Umgekehrt könnten nordafrikanische Regierungen die Bedingungen für das Projekt als Druckmittel einsetzen, um in der Migrations- oder Exportpolitik ihre Interessen durchzusetzen. Misereor mahnt sogar, daß die Wüsten mitnichten ungenutzt sind, und daß die Rechte der Nomaden und Karawanen berücksichtigt werden müssen.

Ich denke allerdings, daß alle diese Sorgen unbegründet sind, denn in Marokko, Ägypten und Algerien werden bereits Solarthermie-Kraftwerke gebaut, bislang allerdings nur relativ kleine Anlagen mit 15 bis 30 MW Leistung. Außerdem ist die Technologie keineswegs so kompliziert, als daß man sie nicht transferieren könnte – ähnlich wie beim Erdöl, das in vielen Ländern inzwischen auch durch lokale Fachkräfte gefördert und verarbeitet wird. Und wer die Wüste kennt der weiß, daß ihre Weite auch nicht durch ein paar (wahrlich winzige) Solarkraftwerke geschmälert werden kann. Auch die Annahme, daß die Spiegel der Kraftwerke durch den Wüstensand verschmutzt oder zerstört werden, kann nach zwanzigjähriger Betriebserfahrung mit solarthermischen Kraftwerken in der Mojave-Wüste nicht bestätigt werden, wo noch immer die Originalspiegel, die mit einer regelmäßigen Entstaubung auskommen, im Einsatz sind.

Solarkraftwerke werden gebaut – die Frage ist nur wann, wo, von wem und für wen. Bei Desertec geht man jedenfalls davon aus, daß 2050 bis zu 80 % des Sahara-Stroms den rasant wachsenden Bedarf in Nordafrika decken, und nur der Rest nach Europa geleitet wird. Dieser Rest soll dann rund 15 % des europäischen Strombedarfs decken.

Der Solar Millennium AG zufolge sei eine zunehmende Nachfrage nach solarthermischen Kraftwerken zu verzeichnen. In Spanien ist bereits die dritte Anlage – Andasol III – im Bau, während in den USA drei Solarkraftwerke mit je 250 MW Leistung und Investitionen von 1 Mrd. $ pro Anlage projektiert werden.

In München unterzeichnen Mitte Juli 2009 zwölf Unternehmen die Grundsatzvereinbarung zur Gründung der ‚Desertec Industrial Initiative’ (DII): die federführende Münchener Rück als eigentlicher Hauptinitiator, Siemens, die Deutsche Bank, die Energiekonzerne RWE und E.on, MAN, die HSH Nordbank, der Schweizer Industriekonzern ABB, die spanische Ökoenergie-Firma Abengoa Solar, der algerische Nahrungsmittelproduzent Cevital, der Anlagenbauer M+W Zander sowie die Fachfirma Schott Solar.

Bis spätestens Ende Oktober wollen die beteiligten Firmen eine Planungsgesellschaft gründen, die anschließend drei Jahre lang viel Geld dafür ausgeben darf, um Investitions- und vielleicht auch Baupläne für die ersten Solarkraftwerke zu entwickeln. Schwerpunkt des Konsortiums sei eine ‚vertiefte Prüfung und Machbarkeitsstudie’.

Bislang gibt es weder Informationen darüber, wie viel das Wüstenstrom-Projekt tatsächlich kosten soll, noch wer dafür aufkommen wird oder in welchen Ländern die Kraftwerke gebaut werden sollen. Wenn dies alles geklärt ist, soll mit dem Bau der ersten Kraftwerke 2015 begonnen werden.

Im Gespräch sind derzeit Kosten von rund 400 Mrd. € bis zum Jahr 2050 (!) – angesichts der erst vor wenigen Monaten sofort ausgezahlten, gleichrangigen Beträge im Zuge der sogenannten ‚Bankenrettung’ also wahrlich ‚Peanuts’. Dieser Betrag teilt sich auf in 350 Mrd. € für die Solarthermie-Kraftwerke selbst, sowie 50 Mrd. € für das zu errichtende Leitungsnetz.

Trotz des großen Medienrummels bildet das Desertec-Projekt doch nur ein winziges Element der Palette aller globalen Energie-Potentiale, wie sie hier im Buch der Synergie aufgelistet sind. Einen frechen Kommentar in Form einer SF-Kurzgeschichte habe ich im August 2009 auf Telepolis veröffentlicht - unter dem Namen LICHT.

An der Umsetzung eines ähnlichen Konzeptes beschäftigt man sich beispielsweise auch in Großbritannien. Die Projektgesellschaft Nur Energie Ltd. in London arbeitet seit zwei Jahren an Plänen zum Bau eines solarthermischen Großkraftwerks in Tunesien, dessen Energie über eine Gleichstrom-Hochspannungsleitung durch das Mittelmeer nach Süditalien geleitet werden soll. Im Endstadium ist ein Kraftwerk mit einer installierten Leistung von 2 GW geplant. Hinter Nur Energie steht unter anderem der Cleantech Investment Fonds Hazel Capital in London. Die Investitionssumme wird (extern) auf rund 4 Mrd. € geschätzt.

Ebenso gibt es noch mehrere andere Projekte für internationale Verbundnetze. Das Projekt ‚Synthesis’ zum Beispiel betrifft ein internationales Verbundnetz von Gleichstrom-Hochspannungsleitungen, mit denen die verschiedenen Zentren der Energiegewinnung in den Wüsten rund um die Erde miteinander verbunden werden können. Dadurch wird der wichtigste Nachteil aufgehoben, den die Gewinnung von Energie aus Sonnenlicht hat, daß die Sonne nämlich immer nur eine Seite der Erde bescheint.

Im November 2007 berichtet die britische Zeitung The Independent über das Projekt eines etwa 8.000 km langen Stromleitungsnetzes, das von Sibirien bis nach Marokko, und von Ägypten bis Island reicht. Als Hauptarterien dieses Supernetzes sollen Gleichstrom-Hochspannungsleitungen (HVDC) fungieren, die drei Mal so effizient sein sollen wie die üblicherweise verwendeten Wechselstromleitungen und ab Entfernungen über 80 km auch deutlich Kosten sparen. Ein derartiges Supernetz macht Investitionen von rund 60 Mrd. € erforderlich. Als treibende Kraft hinter dieser Verbund-Idee gilt seit mehreren Jahren Gregor Czisch von der Universität Kassel.

Auch Erfahrungswerte gibt es schon, denn die Technologie ist bereits in Italien landesweit implementiert, und ein weiteres Hochspannung-Gleichstrom-Übertragungskabel (HGÜ) ist in der Ostsee zwischen Schweden und Deutschland installiert. Die bereits 1945 (!) erfundene Technologie hat allerdings auch einige Nachteile: Ihre hohe Anfälligkeit gegen Verschmutzung und Feuchtigkeit sowie ihre schwache Eignung für Überlasten und Abzweigungen.

Ebenfalls im November 2007 gibt das algerische Unternehmen New Energy Algeria (NEAL) bekannt, eine 3.000 km lange Stromtrasse von der Stadt Adrar am Rande der Sahara bis nach Aachen legen zu wollen. Das Projekt firmiert unter dem Titel ‚Clean Power From The Desert’ und soll durch das Mittelmeer über die Insel Sardinien und anschließend Italien sowie die Schweiz bis nach Deutschland verlaufen. Beteiligt ist auch der staatliche algerische Energiekonzern Sonatrach, der sich bereits 45 % von NEAL gesichert hat. Weitere Mitbesitzer sind das Gas-Unternehmen Sonelgaz (ebenfalls 45 %) sowie die private Energie- und Landwirtschaftsfirma Semouleries Industrielles de la Mitidja (10 %).

NEAL wird außerdem in Kooperation mit der spanischen Abener Energia Spa ab 2008 ein hybrides Solar-Gas-Kraftwerk in Hassi R’Mel errichten, dessen Investitionsvolumen 250 Mio. € beträgt. Es soll Ende 2009 in Betrieb gehen und 150 MW Strom erzeugen.

Jos Meeuwsen von der TU Eindhoven ergänzt diese Pläne bereits im Oktober 2007 mit seiner Aussage, daß das Stromnetz der Zukunft ähnlich strukturiert sein müsse wie heute das Internet. Jeder sollte in der Lage sein, ‚Strompakete’ ins Stromnetz ‚herunter- oder hochzuladen’. Das Netz wird vor allem vom jeweiligen Energiemix abhängig sein, aber neue Techniken müssen dafür sorgen, daß der ‚Zwei-Wege-Verkehr’ möglich ist und das dann dezentralisierte Netz trotzdem stabil bleibt. Aus diesem Grund müssen Energietechnik, Informationstechnik und Stromelektronik so integriert werden, daß das entstehende Stromnetz dann weitgehend dem Internet gleicht.

Meeuwsen stellt drei Szenarios für die Stromnetze der Zukunft vor, die sich vor allem im Hinblick auf die Größe der Stromerzeugungsanlagen unterscheiden. Das Szenario ‚Supernetzwerke’ sieht große Anlagen mit Hochspannungsnetzen vor, die zum Großteil aus erneuerbaren Energien (Biomasse, Windanlagen) gespeist werden. Das Szenario ‚Hybride Netzwerke’ geht ebenfalls von großen Anlagen aus (vor allem Biomasse und Windparks), wobei aber gleichzeitig auch zahlreiche kleine Anlagen in Dörfern und Städten (Biomasse, Wind, Solarenergie) Strom einspeisen. Im ‚lokalen’ Szenario überwiegen schließlich die kleinen Anlagen bis hin zu ‚Mikrogeneratoren’, auch wenn vor allem die Industrie weiterhin Strom von großen Anlagen beziehen wird.

Die Masdar-Initiative

Die Idee zu diesem Projekt wird erstmals im April 2006 verkündet. Verantwortlich ist die Abu Dhabi Future Energy Company (ADFEC), die den Auftrag erhalten hat, die Einführung von erneuerbaren und nachhaltigen Technologien im Energiebereich zu forcieren und zur Diversifizierung und zum nachhaltigen Wachstum der Wirtschaft Abu Dhabis beizutragen.

Mitte 2006 erfolgt dann der Startschuß für das ‚Masdar Research Network’, einem globalen Forschungsnetzwerk zur Entwicklung fortschrittlicher, alternativer Energie- und Umwelttechnologien – in Kooperation mit der RWTH Aachen und anderen internationalen Forschungsinstituten. Das Netzwerk soll die Expertise von führenden Universitäten und Forschungsinstituten aus Asien, Europa und Nordamerika bündeln, um Innovationen bei Energie- und Umwelttechnologien zu beschleunigen. Die Lösungsansätze der Forschungs- und Entwicklungsprojekte richten sich sowohl an Industrie- als auch an Entwicklungsländer.

Schirmherr des Projektes ist Kronprinz Scheich Mohammad bin Zayed Al Nahyan, der erkannt hat, daß die Erneuerbaren Energien eine der Schlüsseltechnologien der Zukunft sind: „Wir wollen ein bedeutender Spieler bei den Erneuerbaren Energien werden – nicht nur als Investor, sondern wir wollen uns auch mit Forschung und Entwicklung und später auch mit der Produktion befassen“.

Das Golf-Emirat Abu Dhabi will insgesamt 15 Mrd. $  in erneuerbare Energien investieren. Kernstück bildet dabei der Bau von Masdar City (Masdar, arab.: Quelle, Ursprung), einer neuen Nullemissionsstadt für bis zu 47.500 (andere Quellen: 50.000) Bewohner mitten in der Wüste, die von Sir Norman Foster entworfen wird. Damit will man ebenso wie mit dem jährlich verliehenen Zayed-Preis (2,5 Mio. $) und verschiedenen Forschungsinitiativen neue Techniken und urbane Gestaltungsmaßstäbe entwickeln und demonstrieren. Die neue Stadt mit ihrem Grüngürtel, wind- und sonnenthermischen Anlagen, Wasserkanälen und elektrischen Taxis soll nach ihrer Fertigstellung 2009 das Zentrum für solche Entwicklungen werden.

Die Stadt auf einer Fläche von 6 km² soll den zehn Prinzipien der vom WWF gestarteten Initiative ‚One Planet Living’ entsprechen, zu denen neben Null-Emissionen und -Müll (durch wieder verwendbare Verpackungen) auch die Verwendung lokaler Materialien und Nahrungsmittel, ökologischer Verkehr, gerechter Handel, Bewahrung und Wiederherstellung natürlicher Habitate sowie Gesundheit und Glück gehören.

Ähnlich der traditionellen orientalischen Bauweise soll Masdar eine dicht bebaute, autofreie und fußgängerfreundliche Stadt mit schmalen, schattigen Straßen werden, die vollständig mit erneuerbarer Energie, insbesondere Solarenergie, versorgt wird. Zu diesem Zweck werden die  Dächer zum überwiegenden Teil mit Solaranlagen ausgestattet sein.

Die Kühlung wird durch Windenergie und Seebrisen erfolgen, während das benötigte Trinkwasser aus einer solarbetriebenen Entsalzungsanlage gewonnen wird. Zudem sollen Pumpen mit Hilfe von Bodensonden die Kühle tiefer Erdschichten an die Oberfläche befördern. Insgesamt soll die Temperatur in der neuen Stadt um 20 Grad geringer sein als in Abu Dhabi heute. Die Grünanlagen der Stadt und die umliegenden Felder werden mit Brauch- und Abwasser versorgt.

Mit der Hauptstadt Abu Dhabi wird Masdar durch einen Zug verbunden, ansonsten bewegt man sich in der Stadt zu Fuß oder mit kleinen, fahrerlosen Taxis, die auf Gleisen fahren. Auch die ADFEC wird später hier ihren Firmensitz haben. Außerdem entsteht in unmittelbarer Nachbarschaft das Masdar Institute of Science and Technology, dessen Lehrpläne vom Massachusetts Institute of Technology (MIT) ausgearbeitet werden.

Schwerpunkte der Ausbildung sind Energie- und Nachhaltigkeitstechnologien. Das Masdar Institute ist Teil des Masdar Research Network, einem internationalen Forschungsverbund aus bislang sechs Partnern: der Universität Aachen, der Columbia University (USA), dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt, dem Imperial College London (UK), dem Tokyo Institute of Technology (Japan) und der University of Waterloo (Kanada).

Parallel dazu sollen sich in Masdar bis zu 1.500 innovative Unternehmen ansiedeln, wobei man bereits einige namhafte industrielle Partner gewonnen hat: General Electric, BP, Shell, Mitsubishi, Rolls Royce, Total, Mitsui, Fiat sowie das deutsche Solarunternehmen Conergy. Um die Ansiedlung der ausländischen Firmen zu erleichtern, werden innerhalb der Stadt auch andere (eher westliche) Gesetze gelten. Masdars ‚Grüne Gemeinde’ ist eine spezielle Freihandelszone und deshalb durch eine Mauer vom Rest von Abu Dhabi abgetrennt, die gleichzeitig als Schutz vor der heißen Wüstenluft und dem Lärm des nahegelegenen Flughafens dient. Masdar wird bei der Fertigstellung im Jahr 2015 oder 2016 damit kulturell und rechtlich zu einer Art Insel.

Im April 2007 wird bekannt gegeben, daß für einen Betrag von 350 Mio. $ eine 100 MW Solaranlage namens Shams 1 (Sonne) errichtet wird, die später stufenweise auf 500 MW ausgebaut werden soll. Die Ausschreibung für die Anlage, welche die concentrated solar power (CSP) Technologie umsetzt (s.u. Parabolrinnen), erfolgt im August 2007. Ebenso erfolgt im Juli 2007 die Ankündigung, daß die Masdar Initiative gemeinsam mit Conergy eine PV-Anlage mit 40 MW Leistung aufbauen wird, deren Solarstrommodule die Keimzelle für die restliche Stadt werden sollen, und die nicht nur Energie sondern auch Schatten spenden werden.

Ebenfalls 2007 eröffnen die Credit Suisse, die ADFEC und weitere Partner den Masdar Clean Tech Fund in einer Höhe von 250 Mio. $, der in erneuerbare Energien und nachhaltige Technologien investiert.

Im Dezember 2007 werden 22 führende Hersteller von PV-Anlagen eingeladen, ihre Produkte unter den klimatischen Bedingungen Abu Dhabis über einen Zeitraum von 18 Monaten zu testen um herauszufinden, wer gegenüber der extremen Hitze, der hohen Feuchtigkeit und dem Sand am besten abschneidet. Standort der insgesamt 26 Versuchsanlagen von jeweils 1 kW Leistung ist ein Wüstenstück in der Nähe des internationalen Flughafens von Abu Dhabi.

Gleichzeitig wird mit dem japanischen Unternehmen Cosmo Oil Co. und dem Tokyo Institute of Technology ein Muli-Millionen-Vertrag unterzeichnet, bei dem die Solarturm-‚beam down’-Technologie von Prof. Yutaka Tamaura untersucht und weiterentwickelt werden soll. Diese Technik, bei der sich der Dampfkessel am Fuß des Solarturms befindet, verspricht geringere Stromerzeugungskosten und eine höhere Effizienz als die bisherigen Solarturm-Konzepte. Im Rahmen der Vereinbarung wird der Bau einer 100 kW Pilotanlage bis Ende 2008 beschlossen.

Im Februar 2008 wird mit dem Bau des ersten Stadtviertels für 15.000 Bewohner begonnen. Parallel dazu beginnt der Bau des außerhalb der Stadt gelegenen Solarkraftwerks, dessen Energie zur Errichtung der Stadt genutzt wird. Als Gesamtkosten für das Projekt werden inzwischen 22 Mrd. $ genannt.

Das in Chicago beheimatete Architekturbüro Adrian Smith + Gordon Gill erhält den Auftrag, das Hauptquartier der Masdar-Intiative zu entwerfen, ein Plus-Energie Gebäude, das mehr Strom erzeugt, als es für seinen eigenen Verbrauch benötigt. Der Bau, der mit einem der größten Solardächer weltweit beginnen wird, soll Ende 2010 abgeschlossen sein.

Im März 2008 gibt Masdar bekannt, für den Bau des weltweit größten CSP-Kraftwerkes (s.o.) gemeinsam mit der spanischen Firma Sener Grupo de Ingeniería ein Joint-Venture namens Torresol Energy gegründet wird. Shams 1 soll bereits im letzten Quartal 2010 ans Netz gehen.

Im Mai 2008 werden dann erste Grafiken des geplanten Nahverkehrsnetzes mit seinen automatisch gesteuerten und Solarstrom-betriebenen 6-sitzigen Kabinentaxis veröffentlicht. Das Netz wird aus rund 1.500 Stationen bestehen, die individuell angewählt werden können. Dadurch soll gewährleistet werden, daß kein Punkt innerhalb der Stadt weiter als 200 m von der nächsten Station entfernt liegt.

Über den aktuellen Stand der elektrisch betriebenen PRT-Systeme (Personal Rapid Transit), zu denen auch Einschienen- und Magnetschwebebahnen zählen, berichte ich ausführlich im Kapitel zur elektrischen Mobiliät (s.d.).

Ebenfalls im Mai wird bekannt, daß Abu Dhabi 2 Mrd. $ in in die Solartechnik investiert. Zu dieser bislang wohl größten Investition in die Solartechnik gehören 600 Mio. $ für den Bau von zwei neuen Werken zur Herstellung von Solarzellen, von denen eines mit einer Produktionskapazität von 160 MW in der Hauptstadt Abu Dhabi errichtet wird und 2010 in Betrieb gehen soll, während das andere für 140 Mio. € in Erfurt gebaut und schon 2009 mit der jährlichen Herstellung von 50 MW Dünnschicht-Solarzellen beginnen wird. Später soll dann ein Ausbau auf eine Kapazität von 280 MW erfolgen. Bis 2014 will man durch den Bau weiterer Werke eine jährliche Produktion von 1 GW erreichen und damit zu einem der weltweit größten Anbieter von Dünnschicht-Solarzellen werden.

Inzwischen hat das Masdar-Konzept schon diverse Nachahmer in anderen Ländern gefunden.

Architekturunternehmen wie Charlottesville, William McDonough & Partners und Londons Arup planen an der chinesischen Ostküste nahe Shanghai, auf der Insel Chongming, für 1,3 Mrd. $ eine Grüne Stadt namens Dongtan. Der Bau soll bereits 2008 beginnen, und die erste Bauphase 2010 zu Ende gehen, fristgerecht zu der dann stattfindenden Expo in Shanghai.

Weitere Projekte werden aus Costa Rica, Norwegen und Libyen gemeldet, während nicht ganz so große Projekte in den USA und in verschiedenen europäischen Ländern verfolgt werden. Prinz Charles wird beispielsweise die mit Krier zusammen entworfene Ökostadt Sherford an der Südwestküste in Devon bauen, wo bis 2020 für 12.000 Bewohner 500 Häuser vorgesehen sind. Drei Viertel der Gebäude werden mit Solaranlagen ausgestattet, eine gute Wärmeisolierung ist Pflicht, und die Hälfte des Stroms soll aus erneuerbaren Energien stammen, vor allem aus einem geplanten Windanlagen-Park mit 120 m hohen Windrädern.

Und auch die anderen Golf-Emirate wollen sich nicht lumpen lassen. So plant der Stararchitekt Rem Koolhaas für das Emirat Ras al-Khaima eine Ökostadt auf 1,2 Mio. m², die primär als lokalen Materialen errichtet werden soll. Die Gateway Eco City soll 2012 fertig gestellt sein.

Jordanien gibt im Mai 2008 bekannt, eine CO₂-arme Stadt bauen zu wollen, die mit einer Million Einwohnern rund 10 Mal so groß wie Masdar sein soll.

Solare Wasserentsalzung

Um den Rahmen des Themas zu verdeutlichen, fasse ich hier nur kurz den Stand auf dem Gebiet der Meerwasserentsalzung zusammen:

Die erste Meerwasserverdampfungsanlage wurde 1869 von den Briten am Golf von Aden gebaut, um ihre Kolonialflotte mit Trinkwasser aus dem Roten Meer zu versorgen.

2004 sind weltweit mehr als 9.500 Meerwasserentsalzungsanlagen in Betrieb. Zusammen erzeugen sie rund 11,8 Mrd. m³ Wasser pro Jahr. 1995 lag die Gesamtkapazität bei 20 Mio. m³ pro Tag. 2001 waren es 32,4 Mio. m³, und 2004 sind es 36 Mio. m³ täglich. 57 % der Anlagen stehen im Nahen Osten, wobei Saudi-Arabien mit 4 Mio. m³ am Tag der weltweit größte Produzent von Trinkwasser ist, das aus Meerwasser gewonnen wird. Außerdem wird ein Großteil des Wassers industriell genutzt.

Ein israelisches Unternehmen baut 2004 in dem indischen Bundesstaat Gujerat eine gigantische Meerwasserentsalzungsanlage im Wert von mehr als 11 Mio. $ für die größte indische Erdölraffinerie (noch haben 20 % der indischen Bevölkerung keinen Zugang zu sauberem Trinkwasser, und 60 % haben keine sanitären Einrichtungen). Auch die erste Meerwasserentsalzungsanlage, die von Vivendi Universal im Staat Sonora in Mexiko gebaut wird, soll Wasser für die Industrie produzieren.

Doch schon im Oktober 1999 stellt das in Maskat, Oman, beheimatete Middle East Desalination Research Center auf einer internationalen Konferenz fest, daß innerhalb der vergangenen 30 Jahre auf dem Sektor der Meerwasserentsalzung keine wesentlichen Forschritte erzielt worden sind. Die aktuellen Zahlen sprechen eine deutliche Sprache:

• 97 % der Wasserressourcen der Erde sind Salzwasser.
• 70 % der Weltbevölkerung lebt an Küsten.
• 0,25 % der Trinkwasserversorgung wird durch Entsalzungsanlagen gedeckt.

Anderen Quellen zufolge soll es 2006 weltweit schon rund 15.000 Anlagen geben, sicher ist jedoch, daß nur ein winziger Bruchteil davon mit Solarenergie betrieben wird.

Die solare Meerwasserentsalzung nach dem Greenhouse-Prinzip wird schon seit 1872 (o. 1877) praktiziert, als der Schwede C. Wilson gemeinsam mit einem chilenischen Team in Las Salinas (Chile) die erste Anlage dieser Art errichtet. Mit ihrer Fläche von 4.460 m² war sie bis 1967 ohne Konkurrenz, als auf der griechischen Insel Patmos eine solare Entsalzungsanlage mit einer Fläche von 8.600 m² gebaut wurde. Zumeist werden die Anlagen zur Meerwasserentsalzung eingesetzt, in Australien dagegen vornehmlich zur Aufbereitung von Brackwasser.

Diese Technologie wird insbesondere in den 1960er Jahren in Australien, Griechenland, Tunesien und den USA umgesetzt, weitere Einzelanlagen entstehen auf den Kapverden, auf Haiti und auf den Windward Inseln, außerdem in Indien, Mexiko, Pakistan, Spanien und der UdSSR. 1972 wird in Pakistan eine Anlage mit einer Fläche von 9.072 m² errichtet.

In den darauf folgenden Jahrzehnten wird dieser solartechnische Anwendungsbereich in größerem Umfang weiterentwickelt und auch praktisch erprobt, so daß heute in Ägypten, Israel, Kanada, Jordanien, Dubai, Saudi-Arabien, auf den Kanarischen Inseln und anderswo derartige Anlagen in den verschiedensten Dimensionierungen besichtigt werden können.

Im Grunde kann zwischen drei Anlagentypen unterschieden werden:

Erwärmung von stehendem oder fließendem Meer- oder Brackwasser über einer schwarzen Absorptions­fläche bei anschließender Verdampfung und interner oder externer Kondensation.

Trennung von Absorptions- und Verdampferstrecke, der Wärmetransport erfolgt hier mit Hilfe eines Transportmediums.

Das Meer- oder Brackwasser steht zwar auf der schwarzen Absorptionsfläche, doch die Verdampfung wird durch Anbringung lichtdurchlässiger Folien auf der Oberfläche der Sole verhindert. Die Verdampferstrecke befindet sich dabei außerhalb der eigentlichen Anlage.

Ein wirtschaftlicher Durchbruch bei den Versuchen, traditionelle großtechnische Verfahren mit Verfahren der solaren Meerwasserentsalzung zu koppeln, ist bislang noch nicht erfolgt. Zwar wurden derartige Systeme wiederholt propagiert und zum Teil sogar technisch umgesetzt, doch unter den derzeitigen Bedingungen arbeiten selbst Anlagen mit Mehrstufenverdampfern nicht wirtschaftlich. Und dies gilt besonders dann, wenn zur Erzeugung der elektrischen bzw. mechanischen Energie für den Entsalzungsvorgang regenerative Energiequellen wie Wind oder Sonnenenergie (z.B. über Solarzellen) verwendet werden.

Das sogenannte Gegenstromprinzip, das von der IPAT in Berlin erfolgreich weiterentwickelt wurde, arbeitet mit einer Betriebstemperatur von 75°C – 95°C, wobei ohne weitere Zusatzaggregate eine Tagesausbeute von 10 Litern Süßwasser pro Quadratmeter Kollektorfläche verzeichnet wird. Bei diesem Prinzip, das dem ersten der drei o.g. Anlagentypen entspricht, wird ein dünner Wasserfilm über eine schwarze, um 6° – 10° geneigte Fläche geleitet, welche mit Plastik oder Glasplatten bedeckt ist. Wie schon der Name andeutet, strömt diesem Wasser langsam trockene Luft entgegen, die den durch die Sonneneinstrahlung entstehenden Wasserdampf aufnimmt, sich damit sättigt, und dann in Kühlkammern soweit abgekühlt wird, bis der Wasserdampf kondensiert.

In dem oben bereits erwähnten Solardorf Las Barrancas wird auch eine Entsalzungsanlage installiert, die täglich 20 m³ Trinkwasser produziert. Das Meerwasser wird mittels einer (auch) solar betriebenen Pumpe zur der Anlage transportiert, die nach dem Verfahren der Mehrstufen-Destillation aufgebaut ist. Die elektrische Pumpe wird mit der Energie von 70 m² Solarzellen betrieben.

Eine der neueren solaren Entsalzungsanlagen in arabischen Ländern wird ab 1977 in Aqaba am Roten Meer (Jordanien) installiert. Die 15 autonomen Module à 25 m² sollen über ein getrenntes Verdampferteil täglich 2 m³ Trinkwasser liefern. Von den 640.000 $ betragenden Projektkosten trug die federführende GTZ einen Anteil von 400.000 $. Konzipiert wird die Anlage von der Firma Dornier-System, realisiert wird sie mit Hilfe der Jordanischen Royal Scientific Society (RSS), und eine Lizenzvergabe an die RSS über die Produktion und den Vertrieb derartiger Anlagen im gesamten Mittleren Osten ist ebenfalls damit verbunden. Die mit Freon als Betriebsmittel funktionierende Anlage soll in ihrer größten wirtschaftlich vertretbaren Form etwa 24 m³ Frischwasser pro Tag erzeugen. Im Juli 1979 wird bekannt, daß die RSS von seiten der GTZ einen zusätzlichen Betrag von 487.000 DM für die weitere lokale Erforschung entsprechender Sonnenenergieanwendungen erhält.

Die im Rahmen der Niedertemperatursysteme bereits erwähnten Solarmatten der VW AG werden auch für Entsalzungsanlagen vorgeschlagen, da einmal das schwarz eingefärbte Plastikmaterial resistent genug ist, und weil sich anderseits die erreichbaren Temperaturen von bis zu 70°C sehr gut als Vorlauftemperaturen für die eigentliche Entsalzungsanlage nutzen lassen.

Als weiteres System sei die von der DFVLR neuentwickelte solare Dampfmaschine genannt, die mit Hohlspiegeln als Strahlungsfänger und mit einer automatischen Sonnennachführung ausgerüstet ist. Das Süßwasser fällt dort in einer durchschnittlichen Tagesmenge von 1.500 1 als zusätzliches Resultat der Kühlung bei der 10 kW Stromerzeugung an.

Grundsätzlich muß zum Thema der solaren Entsalzung gesagt werden, daß derartige Anlagen unter den heutigen Umständen nur dann wirtschaftlich vertretbar sind,

wenn nur relativ geringe Mengen an entsalztem Wasser benötigt werden,

kein oder nur wenig saisonal anfallendes Oberflächen­wasser vorhanden ist,

kein oder nur wenig Grund- bzw. fossiles Wasser vorhanden ist,

die Transportkosten für Süßwasser per Schiff oder per Pipeline zu teuer sind,

fossile Energieträger für die Verdampfung rar oder zu teuer sind bzw. aus ökologischen Gründen nicht eingesetzt werden sollen,

keine Wärme-Kraft-Kopplung möglich ist (s.d.),

eine genügend große Fläche zur Verfügung steht,

und das Sonnenenergieangebot ausreicht.

Anfang der 1980er Jahre werden in arabischen Ländern verschiedene Pilotanlagen zur solaren Entsalzung gebaut, von denen ich einige nachfolgend vorstellen möchte (obwohl sie z.T. nicht solarthermisch, sondern über Photovoltaik betrieben werden):

In der Nähe von Jeddaj, Saudi-Arabien, errichtet die Mobil Tyco Solar Energy Corp. 1982 am Roten Meer eine solare Entsalzungsanlage nach dem ‚Permasep’-Reverse-Osmosis Prinzip von Du Pont. Die von der Mobil Saudi Arabia betriebene Anlage besitzt 210 PV-Solarmodule mit insgesamt 8 kW Leistung und produziert nach Herstellerangaben 1.000 Gallonen Trinkwasser am Tag. Es zeigt sich, das die RO-Technologie im Betrieb nur halb so teuer ist wie die thermale Entsalzung.

Die erste Großanlage im Nahen Osten entsteht ab 1984 in Abu Dhabi (V.A.E.), auf der Insel Umm el Nar (Mutter des Feuers). Diese von der japanischen Firma Sakura und mit Regierungshilfe gebauten Anlage hat einen täglichen Ausstoß von 80 t Trinkwasser und kostet knapp 9 Mio. $. Eine spätere Erweiterung auf 120 t/d ist geplant. Es wird die gleiche Technik eingesetzt, die sich schon auf der japanischen Insel Takami bewährt hat, dort aus klimatischen Gründen allerdings in einem kleineren Maßstab von nur 16,4 t/d.

Anfang 1985 geht in Yanbu’ – ebenfalls in Saudi-Arabien – eine Anlage in Betrieb, die mit einer neuen Technik durch indirektes Frieren arbeitet. Bauherr ist die amerikanische Chicago Bridge & Iron Company, die Kosten betragen 18 Mio. $ und der Ausstoß beträgt 55.000 Gallonen pro Tag. Leider habe ich keine näheren technischen Details über die Funktionsweise dieser Anlage herausfinden können.

Auch die IPAT der TU-Berlin beschäftigt sich weiter mit der solaren Meerwasserentsalzung. Mitte der 1980er werden auf der portugiesischen Insel Porto Santo drei Varianten eines einfachen Systems mit Doppelglasabdeckung getestet, bei dem die Verdampfungswärme, die bei der Kondensation frei wird, aufgefangen, gespeichert und während der Nacht noch einmal in einem Verdunstungsvorgang zur Gewinnung reinen Wassers genutzt wird. Es zeigt sich, daß sich die Leistung des Systems damit fast verdoppeln läßt.

Der Wuppertaler Professor Ulrich Reif entwickelt seinerseits einen kleinen, mobilen Solar-Trinkwassergenerator in Pyramidenform und erhält dafür den Hauptpreis des Internationalen Designpreises Osaka 1987.

Das deutsche Unternehmen Bomin-Solar stellt 1988 einen solarbetriebenen doppelten Stirlingmotor vor (s.d.), bei dem ein zusätzlicher Kolben als Kälteaggregat fungiert. Dabei kommt das Funktionsprinzip der zyklischen Kompression bzw. Dekompression des Arbeitsgases zum Tragen. Salzhaltiges Wasser wird über das Kälteaggregat geleitet und erstarrt dort zu Eis. Beim Gefriervorgang flocken Salze und Schadstoffe aus, wodurch Blöcke aus reinem Süßwasser-Eis zurückbleiben.

Zwischenbemerkung: 1991 beträgt die weltweite Kapazität konventioneller, thermischer Meerwasserentsalzungsanlagen ca. 10 Mio. m³ pro Tag. Dabei entfallen 48 % der weltweiten Anlagenkapazität auf die Anrainerstaaten des Arabischen Golfs, denn die Meerwasserentsalzung mittels fossiler Brennstoffe können sich heute fast ausschließlich nurv noch diese Länder leisten.

Das bereits 1991 in Los Angeles gegründete Sun Utility Network von Safwat Moustafa entwickelt eine mobile ‚Solar Multistage Flash’ (MSF) Meerwasser-Entsalzungsanlage mit einem Tagesausstoß von über 50 m³, die mit einem Vakuumröhren-Kollektor ausgestattet ist. Außerdem wird eine ortsfeste 100 m³ Anlage entwickelt, die wahlweise mit Vakuumröhren-Kollektoren und/oder mit einer selbst entwickelten Solarteich-Technologie arbeitet. 1995 stellt das Unternehmen zusammen mit der Sinh Solar Co. auch solare Destillationsanlagen, Sterilisationssysteme sowie PV-Stromversorgungen für abgelegene Krankenhäuser her, die auf Haiti und im Kongo installiert werden. Nach 2002 hört man allerdings nichts mehr von dem Unternehmen.

Seit 1994 arbeitet in Chigasaki Japans erste vollautomatische thermische Solarentsalzungsanlage mit Membrantechnologie, deren Pumpen von Solarzellen betrieben werden. Das herstellende Unternehmen Takenaka Corp. stellt auch ein Großkonzept vor, bei dem Wüsten von Meeresküsten aus begrünt werden.

Ab November 1998 fördert das Middle East Desalination Research Center drei Forschungsvorhaben zur solaren Entsalzung in kleineren Anlagen. Neben Wissenschaftlern von IT Power Ltd., Großbritannien, und der jordanischen Royal Scientific Society sind auch Angehörige der Palästinensischen Autonomieverwaltung, des Instituts für Verfahrenstechnik der TU Aachen, des Zentrums für Solarenergie und Wasserstofforschung (ZSW), dem Center National de Coordination et de la Recherche Scientifique et Technique (CNR) in Marollo sowie der Sultan Qaboos University, Oman, beteiligt.

Da es sich zeigt, daß herkömmliche Metallkollektoren in Meerwasserentsalzungsanlagen von diesem schnell zersetzt werden, startet das Fraunhofer Institut für Solare Energiesysteme (ISE) 1998 im Rahmen eines EU-Projektes ein dreijähriges Demonstrationsvorhaben auf Gran Canaria, bei dem ein neu entwickelter Kunststoff-Absorber zum Einsatz kommt, den das Wasser großflächig in Schlangenlinien durchfließt, und an dem das Institut bereits sechs Jahre gearbeitet hatte. Um die Absorptionsfähigkeit des verwendeten Kunststoffes zu erhöhen, wird dieser mit Hilfe der Sputter-Technik mit Edelstahloxynitrid überzogen. Beim Sputtern (= Spritzen) schlagen Argon-Ionen in einem Vakuum winzige Teilchen aus einem Stück des Beschichtungsmaterial heraus und verteilen es hauchdünn auf dem gewünschten Material.

Das Ergebnis ist ein Kunststoffabsorber, der das Meerwasser auf 85°C aufheizt und damit die Voraussetzungen für eine Destillation schafft. Das erhitzte Wasser wird über Kunststoffvliese geleitet, von deren feuchtwarmer Oberfläche Dampf aufsteigt, der sich an den Rohren des benachbarten Wärmetauschers niederschlägt und als Kondenswasser in einen Auffangbehälter tropft. Durch die Anordnung von Kollektor, Verdunster und Kondensator wird das Wasser in zwei Schritten erwärmt: zuerst bis zu 75°C im Wärmetauscher, der gleichzeitig als Kondensator wirkt, und danach im Kollektor, wo es schnell die 85°C erreicht. Das nun stärker konzentrierte Salzwasser tropft von dem Kunststoffvlies ab und wird ins Meer zurückgeführt.

Die Anlage, die täglich etwa 1.000 l Süßwasser produziert ist mit einem Heißwasserspeicher ausgerüstet, so daß sie auch Nachts läuft und damit rund um die Uhr Meerwasser entsalzen kann. Hergestellt wird sie von der Münchner Firma TAS. Größere Anlagen sind angedacht, Kooperationen bestehen bereits mit Spanien und Griechenland.

Um 2003 entwickeln Bochumer Maschinenbauer am Lehrstuhl für Partikeltechnologie und Partikeldesign der Ruhr-Universität Bochum (RUB) eine Meerwasser-Entsalzungsanlage, welche die Sonnenenergie in einem geschlossenen, rückgekoppelten System einsetzt. Die Anlage kostet 10.000 €, die je zur Hälfte auf die Materialkosten und die Arbeitszeit entfallen. Als Trägergas dient Luft, so daß die Anlage mit niedrigeren Temperaturen arbeiten kann als herkömmliche Verfahren.

Das salzige Wasser wird erwärmt und rieselt durch einen Verdunstungs-Befeuchter, der die einströmende Luft erwärmt und zusätzlich mit Wasserdampf aus dem Meerwasser anreichert. Am Entfeuchter wird die Luft dann kondensiert: Das gewonnene, reine Wasser fließt aus der Anlage heraus, die übriggebliebene Salzlösung (Sole) wird im Kreislauf wieder der Ausgangsflüssigkeit zugeführt. Bei zehn Sonnenstunden ergibt sich bei diesem Verfahren eine Produktrate von 20 Litern Wasser pro Quadratmeter Kollektorfläche und Tag. Die Anlage ist zwar für Solarenergie konzipiert, läßt sich aber auch mit anderen Energiequellen betreiben wie mit der Abwärme von Dieselmotoren usw.

Wissenschaftler am Lehrstuhl für Verfahrenstechnische Transportprozesse der Ruhr-Universität Bochum stellen im November 2003 den Prototyp einer neuartigen, mit Sonnenenergie betrieben Trinkwasser-Entsalzungsanlage vor, die Luft als Wärmetransportmittel verwendet und sich deshalb mit niedrigeren Temperaturen betreiben läßt als die herkömmlichen, teuren Entsalzungsanlagen. Bei einer Sonnenscheindauer von 10 Stunden liegt die Leistung bei 20 l Trinkwasser pro Tag und Quadratmeter Kollektorfläche. Die Entwicklung der Anlage wurde im Rahmen des Projektes ‚Soldes’ von der EU gefördert.

Sehr interessant ist auch das Konzept des ‚Solarzeltes’ von Dr. Friedrich Naehring aus Estorf, das etwa 50 Liter Süßwasser je Tag und Quadratmeter Grundfläche liefern kann. Bei dem hier angewendeten Kreisprozeß namens ‚Humidification and Dehumidification of Air in a Solar Powered Convective Cycle’ geht es um die Beladung heißer Luft mit Wasserdampf über einer Salzwasseroberflache und der sich daran anschließenden Kondensation an tropischen Pflanzen in einem zeltförmigen Gewächshaus.

Bei diesem System, über das mich der Entwickler Mitte 2007 persönlich informiert, sind allerdings noch eine Reihe von Fragen zu klären: Der optimale Luftkreislauf im Zelt, die Gestaltung der Salzwasserfläche, die Auswahl geeigneter Pflanzen für hohe Temperaturen, usw.

Über einige der einfachen Methoden zur solaren Wasserentsalzung berichte ich unter 3.-Welt-Systeme. Und ein detaillierter Artikel über das Thema der solaren Wasserentsalzung ist inzwischen auch auf Wikipedia einsehbar. Ausgesprochen elementar ist der Hinweis auf eine weitere Form der Wasserentsalzung mittels dessen Herunterkühlung auf den Anomaliepunkt. Ich empfehle hierzu einen Blick auf ein Kapitel in Teil D (Anwendungen und Nebeneffekte), in welchem ich auf diese Technik zu sprechen komme.

Hier beschäftigen wir uns als nächstes mit weiteren Formen der hochtermischen Solarenergienutzung, wobei ich mit dem Stirling-Motor beginnen werde.

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