TEIL C

Solare Meerwasser-Entsalzungsanlagen

An dieser Stelle geht es um große kommerzielle Meerwasser-Entsalzungsanlagen, die zumeist im Hochtemperaturbereich laufen, wobei aber auch über entsprechende Versuchs- und Pilotanlagen berichtet wird. Über kleine und kleinste Niedertemperatursysteme, die oftmals gezielt für den Einsatz in der 3. Welt entwickelt werden, berichte ich in dem Kapitel Solare Wasserentsalzung, wo sich auch eine ausführliche Darstellung der geschichtlichen Entwicklung findet.

Hier soll dagegen zuerst ein Überblick über wichtige Schritte im Bereich der konventionellen Meerwasserentsalzungsanlagen gegeben werden – bevor ich mich auf die aktuelle Entwicklung bei der solaren Entsalzung ab den 1970er Jahren konzentriere.

Zur Erinnerung: US-Präsident John F. Kennedy sagte 1962: „Wenn wir aus Salzwasser kostengünstig Süßwasser gewinnen könnten, wäre das in der Tat ein großer Dienst an der Menschheit und würde jede andere wissenschaftliche Errungenschaft in den Schatten stellen“. Jetzt, über 60 Jahre später, sollten diese Worte eigentlich wie eine Backpfeife wirken, angesichts der kaum zufriedenstellenden Fortschritte und Umsetzungen in dieser Sache.

Im Rückblick ist 1973 ein Schlüsseljahr, als in Aqtau (damals Schewtschenko, UdSSR), der erste in industriellem Maßstab arbeitende Brutreaktor in Betrieb geht, der 150 MW elektrischen Strom und 200 MW Prozeßwärme zum Entsalzen von Meerwasser aus dem Kapisee erzeugt.

Im Januar 1985 wird durch den Zusammenschluß der Water Supply Improvement Association (WSIA) und der International Desalination and Environmental Association (IDEA) die in Topsfield, Massachusetts, beheimatete International Desalination Association (IDA) gegründet.

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 Zahlen sprechen eine deutliche Sprache:

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

Immerhin sind 2004 weltweit schon mehr als 9.500 Meerwasserentsalzungsanlagen in Betrieb. Zusammen erzeugen sie rund 11,8 Mrd. m³ Wasser pro Jahr. Und während die Gesamtkapazität 1995 bei 20 Mio. m³ pro Tag lag, liegt sie 2001 bei 32,4 Mio. m³, und 2004 bei 36 Mio. m³.

Etwa 57 % der Anlagen stehen im Nahen Osten, wobei Saudi-Arabien mit 4 Mio. m³ pro Tag der weltweit größte Produzent von Trinkwasser ist, das aus Meerwasser gewonnen wird. Ein Großteil dieses Wassers wird allerdings industriell genutzt.

Ein israelisches Unternehmen baut 2004 in dem indischen Bundesstaat Gujerat eine riesige Meerwasserentsalzungsanlage im Wert von mehr als 11 Mio. $ für die größte indische Erdölraffinerie (zu diesem Zeitpunkt haben 20 % der indischen Bevölkerung keinen Zugang zu sauberem Trinkwasser, und 60 % haben keine sanitären Einrichtungen).

Anderen Quellen zufolge soll es 2006 weltweit schon rund 15.000 Entsalzungsanlagen geben, die meisten davon sind jedoch relativ klein und nur ein winziger Bruchteil davon wird mit Solarenergie betrieben. In fast allen Fällen werden fossile Brennstoffe zur Verdampfung des Wassers genutzt – oder eben Strom aus nicht erneuerbaren Ressourcen, mit dem die neueren Umkehrosmose-Anlagen (Reverse Osmosis, RO) betrieben werden. Über die Details der einzelnen Technologien (z.B. die mehrstufige Entspannungsverdampfung, Elektrodialyse oder die Elektro-Deionisation) kann man sich im Netz ausführlich informieren.

In Saudi-Arabien, wo 27 fossil-betriebene Meerwasser-Entsalzungsanlagen etwa 70 % des landesweiten Trinkwasserbedarfs decken, wird im April 2009 in der Jubail II Industriezone der Ostprovinz eine neue Anlage in Betrieb genommen, die gegenwärtig als die weltgrößte gilt.

Die 3,8 Mrd. $ teure Installation soll täglich 800.000 m³ Trinkwasser sowie 2.750 MW Strom erzeugen.

Im Juli 2009 wird außerdem im spanischen El Prat de Llobregat die bislang größte europäische Meerwasser-Entsalzungsanlage eingeweiht, die bis zu 25 % des Wassers für die 4,5 Millionen Bewohner im Großraum Barcelona erzeugen soll. Bei voller Kapazität wird die 230 Mio. € teure Anlage pro Tag bis zu 200 Mio. Liter Trinkwasser liefern. Aus 100 Litern Salzwasser, die 2,2 km vor der Küste aus 30 m Tiefe entnommen werden, können 45 Liter Trinkwasser erzeugt werden. 75 % der Baukosten übernimmt der EU-Kohäsionsfond.

In der nachfolgenden Übersicht wird nun die Entwicklung der solarbetrieben Entsalzungsanlagen über die vergangenen Jahrzehnte verfolgt.

Solare Verdunstungsanlagen werden in den 1960er Jahren insbesondere in Australien, Griechenland, Tunesien und den USA umgesetzt, weitere Einzelanlagen entstehen auf den Kapverden, auf Haiti und auf den Windward-Inseln, in Indien, Mexiko, Pakistan, Spanien und der UdSSR. Zumeist werden die Anlagen zur Meerwasserentsalzung eingesetzt, in Australien dagegen vornehmlich zur Aufbereitung von Brackwasser. Darüber findet sich mehr unter der solaren Wasseraufbereitung.

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 verschiedenen Größen stehen.

Dabei kann zwischen drei Anlagentypen unterschieden werden:

• Die Erwärmung von stehendem oder fließendem Meer- oder Brackwasser über einer schwarzen Absorptionsfläche bei anschließender Verdampfung und interner oder externer Kondensation,
• die Trennung von Absorptions- und Verdampferstrecke, der Wärmetransport erfolgt hier mit Hilfe eines Transportmediums, oder
• 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 in einem separaten Teil der Anlage.

Eine besondere Methode bildet die sogenannte Gefriertrennung, die auf den russischen Forscher Alexander Zarchin zurückzugehen scheint, der an der Technischen Hochschule von Leningrad jahrelang an Destillationsmethoden zur Wasserentsalzung experimentiert hat. Inzwischen wird er als ukrainisch-israelischer Chemiker und Erfinder bezeichnet.

Als Zarchin unter Stalin 1934 wegen zionistischer Umtriebe in Ungnade fällt und nach Nordsibirien verbannt wird, kommt er dort auf die Idee, die ursprünglich angewandte Prozedur zur Trennung von Salz und Wasser umzukehren. Anstatt das Wasser zu erhitzen, kühlt er es ab, denn genau so, wie bei siedendem Salzwasser nur das Wasser, und nicht das Salz verdampft, bilden sich beim Gefrieren von Salzwasser nur reine Wasserkristalle, die geschmolzen zu Süßwasser werden.

Nach dem Zweiten Weltkrieg flieht Zarchin nach Israel, wo ihm die Regierung 1957 ein aufwendig ausgestattetes Laboratorium zur Verfügung stellt. Von seinem 1956 eingereichten und 1964 bewilligten Patent ,Apparatus for sweetening water’ (US-Nr. 6.147.5156) verkauft er eine Lizenz an ein US-amerikanisches Unternehmen, das Ende 1959 im US-Bundesstaat North Carolina eine erste kleinere Gefrieranlage mit einer Tagesleistung von 70 m³ in Betrieb nimmt.

In jenen Jahren stellt die Gefriertrennung die Ingenieure zwar vor technische Probleme, die schwieriger sind als bei den üblichen Destillationsverfahren, doch die Methode hat einen sehr großen Vorteil, der seitdem nur noch signifikanter geworden ist: Wasser gefrieren zu lassen erfordert weitaus weniger Energie als es zu verdampfen.

Anfang der 1960er Jahre wird in Eilat die erste Versuchsanlage errichtet, die auf dem als Zarchin-Prozeß bekannten Prinzip beruht und aus dem Golf von Akaba täglich 1.000 m³ Wasser gewinnen soll. Später tritt der Erfinder das Besitzrecht an dem Patent zur Hälfte an den israelischen Staat ab, der das gewinnbringendes Konzept einige Jahre später in das 1965  staatlich gegründete Unternehmen IDE inkorporiert - das wiederum in den 1990er Jahren privatisiert wird.

Als die israelische Regierung 1999 beschließt, die Vision der Wassersicherheit in die Praxis umzusetzen, wird die IDE mit der Aufgabe betraut, drei der ,großen Fünf’ zu errichten: Die Anlage in Ashkelon mit einer Gesamtkapazität von 369.000 m³/Tag wird 2005 fertiggestellt; Hadera folgt im Jahr 2009 mit einer Gesamtkapazität von 525.000 m³/Tag; und 2013 geht Sorek 1 mit einer Gesamtkapazität von 624.000 m³/Tag in Betrieb, was 20 % des Haushaltswasserverbrauchs in Israel ausmacht. Diese Entsalzungsanlage gilt bis heute als die größte SWRO-Anlage der Welt. Die zwei anderen Anlagen Palmachim und Ashdod scheinen sich noch im Bau zu befinden, ebenso eine Anlage namens Sorek 2.

In gleichem Zusammenhang veröffentlicht Prof. Dr.-Ing. S. Kiesskalt Jahr 1966 einen Artikel, in dem es um die Kälteanwendung und die mechanische Verfahrenstechnik in der Meerwasser-Entsalzung geht. Der Autor mit dem passenden Namen belegt, daß es durch die Verbindung mehrerer kältetechnischer Verfahrensschritte mit Trennaufgaben der mechanischen Verfahrenstechnik möglich sei, Meerwasser mit Flüssiggas zu vereisen und das entstandene Süßwasser-Eis auf Zentrifugen abzuscheiden.

Ich werde später auf noch weitere Kälteverfahren zu sprechen kommen, da ich diese Technologie viel sinnvoller betrachte, als die äußerst energieaufwendige Hitzeverdampfung. In diesem Zusammenhang verweise ich auch auf den exklusiv hier im Archiv einsehbaren Artikel Schlamm in Wasser verwandeln (pdf) von Ernst J. Minhorst aus dem Jahr 2007, in dem es ebenfalls um eine Kälteabscheidung geht.

Ein wirtschaftlicher Durchbruch bei den Versuchen, traditionelle großtechnische Verfahren mit Verfahren der solaren Meerwasserentsalzung zu koppeln, ist bis zu diesem Zeitpunkt noch nicht erfolgt. Zwar werden derartige Systeme wiederholt propagiert und zum Teil sogar kleintechnisch umgesetzt, doch unter den Bedingungen dieser Zeit arbeiten selbst Anlagen mit Mehrstufenverdampfern nicht wirtschaftlich.

Die Entwicklung ist besonders gut in den USA dokumentiert, wo die starke Zunahme der städtischen Bevölkerung und die enorme Expansion der Industrie nach dem Zweiten Weltkrieg das Problem der guten Wasserqualität erneut in den Mittelpunkt rücken. Öffentliche Gesetze erteilen dem Innenministerium der Vereinigten Staaten in den Jahren 1952, 1955, 1958 und 1961 vier Genehmigungen, um Forschungsprogramme im Bereich der Entsalzung zu ermöglichen.

Bereits im Juli 1952 wird das Office of Saline Water (OSW) gegründet, dessen Hauptzweck die Finanzierung der Grundlagenforschung zur Entsalzung ist. Im Rahmen der Forschungen werden fünf Demonstrationsanlagen gebaut, darunter in Daytona Beach, Florida, auch eine solare, in der diverse Typen und Konfigurationen getestet wurden.

Als Berater des OSW experimentiert der Ingenieur George Oscar Löf mit solaren Bassin-Destillierapparaten, mit der Verdampfung mit externen Kondensatoren und mit Destillierapparaten mit Mehrfachwirkung. Löf hatte bereits 1943 eine frühe Flachkollektor-Solarheizung konstruiert und auf dem Dach seines Hauses in Boulder, Colorado, installiert. Und 1954 erstellt er einen Bericht mit einem umfassenden Überblick über Methoden zur Nutzung der Sonnenenergie für die Meerwasserentsalzung.

Um Fortschritte bei der großtechnischen und kostengünstigen Entsalzung von Meerwasser zu fördern, untersucht Löf etwa 30 Methoden einschließlich technischer und wirtschaftlicher Analysen für die solare Entsalzung, darunter Multi-Effekt- und Multi-Druck-Systeme. Letztlich kommt er zu dem Schluß, daß „die vielversprechendsten solaren Verdampfungsmethoden diejenigen sind, die die Verwendung einfacher, direkt solar beheizter Verdampfungswannen mit geschlossenen Kondensatorflächen beinhalten.“

Everett D. Howe vom Sea Water Conversion Laboratory der University of California, Berkeley, ist ein weiterer Pionier auf dem Gebiet der solaren Destillation, der zahlreiche Studien dazu durchführt. Und auch von der kanadischen McGill University werden in den Folgejahren viele solare Destillationsanlagen mit kleiner Kapazität errichtet, hauptsächlich auf karibischen Inseln.

Auf dem Ersten Weltsymposium über angewandte Solarenergie (‚First World Symposium on Applied Solar Energy‘), das im November 1955 in den USA stattfindet, beschreibt Maria Telkes die solare Destillationsanlage von Las Salinas, die bislang fast nur unter Fachleuten bekannt ist.

Bei der internationalen Konferenz wird auch der abgebildete kleine Vorläufer einer solaren Entsalzungsanlage gezeigt. Bislang gelang es mir leider nicht, nähere Details darüber in Erfahrung zu bringen.ht0602

Im Jahr 1958 wird ein 10 Mio. $ Programm zum Bau von fünf Entsalzungs-Demonstrationsanlagen (Multi-Effekt-Destillation, Mehrstufen-Flash, Dampfkompression, Elektrodialyse und Gefrieren) genehmigt, und 1961 wird das Programm für weitere Forschungs- und Entwicklungsarbeiten auf 75 Mio. $ aufgestockt.

Unabhängig von den Arbeiten von W. N. Grune et al. am Georgia Institute of Technology, der im Jahr 1961 in den Proceedings of the United Nations Conference on New Sources of Energy eine Anlage mit einem externen Solarheizer und einer Füllkörperkolonne als Verdampfer sowie einem externen Kondensator beschreibt (‚Forced-Convection Multiple-Effect Solar Still for Desalting Sea and Brackish Waters‘), an der auch experimentelle Untersuchungen vorgenommen werden, beginnt im Frühjahr 1961 das Institute of Atmospheric Physics der University of Arizona in Tuscon mit Untersuchungen zur Be- und Entfeuchtung.

Das Institut wird zudem vom März 1962 bis zum Dezember 1965 vom OSW gefördert, um die technische Durchführbarkeit eines Multi-Effekt-Befeuchtungs-/Entfeuchtungsprozesses (Humidification-Dehumidification, HD) bei der Verwendung von Solarenergie zu ermitteln. Die entsprechenden Experimente werden unter der Leitung von C. N. Hodges in relativ kleinen Pilotanlagen an der Universität durchgeführt.

Darüber hinaus finanziert das OSW den Bau einer Demonstrationsanlage in Puerto Peñasco in Mexiko, die im Rahmen einer Partnerschaft mit dem Zentrum für wissenschaftliche und angewandte Forschung der Universität von Sonora errichtet wird. Die Anlage mit ihren Solarkollektoren, den Be- und Entfeuchtungstürmen ist für die Produktion von etwa 18 m³ Frischwasser pro Tag im Sommer ausgelegt.

Die 1964 gebaute Puerto Peñasco Pilot Desalting Plant am Golf von Kalifornien gilt als das erste große solarbetriebene HD-Entsalzungssystem, weshalb die hier eingesetzte Technologie auch etwas genauer beschrieben werden soll:

Aus einem Brunnen wird Salzwasser mit einer Temperatur von etwa 25°C und einem Durchfluß von 13,6 m³/h zu einem 13 m hohen Kondensatorturm mit einen Durchmesser von 1,2 – 1,5 m gepumpt, in welchem sich der aus gerippten Aluminiumrohrbündeln bestehende Befeuchter befindet.

Der kondensierende Dampf setzt die Verdampfungswärme frei und erwärmt das Meerwasser, das in einem Speicherbecken aufgefangen wird und tagsüber die Solarkollektoren versorgt. In diesen wird das vorgewärmte Wasser weiter auf etwa 65°C erhitzt und dann in einem unterirdischen Speicherbehälter mit einem Fassungsvermögen von 325,5 m³ gespeichert, von wo aus es zur Entsalzungsanlage gepumpt wird, um einen 24-Stunden-Betrieb zu ermöglichen.

Das 929 m² große Solarkollektorfeld besteht wiederum aus Becken, die mit einer flachen Wasserschicht gefüllt sind. Der einzelne Kollektor mit Doppelverglasung hat eine Kunststoffschicht, um die Verdunstung zu vermeiden, und eine weitere Kunststoffabdeckung liegt mit einem kleinen Luftspalt über der ersten, um konvektive Wärmeverluste zu verringern. Das Wasser gelangt dann in den Verdunstungsturm, der mit Füllkörpern aus Polyethylen gefüllt ist.

Die Anlage hat eine Tageskapazität von etwa 20 Litern pro m² Solarkollektorfläche, während herkömmliche solare Destillierapparate nur 1 - 4 Litern pro m² liefern. Dieser Vergleich spiegelt aber nicht die wirtschaftlichen Aspekte der HD-Entsalzung wider, da diese Anlage auch wesentlich komplexer ist als solare Destillierapparate.

Gemeinsam mit der Universität von Sonora wird die Anlage bis 1965 mit Solarenergie betrieben und getestet – und dann auf die Abwärme eines Dieselmotors umgestellt. Den Grund dafür konnte ich bislang nicht herausfinden.

Experimentelle Arbeiten zur solaren Destillation werden zu dieser Zeit auch in Indien am National Physical Laboratory in Neu-Delhi und am Central Salt and Marine Chemical Research Institute in Bhavnagar durchgeführt. Details darüber ließen sich aber noch nicht finden.

Im Jahr 1966 (o. 1967) wird in der abgelegenen Stadt Coober Pedy in Südaustralien, die nur über knappe Wasserressourcen von schlechter Qualität verfügt, eine 3.160 m² große solare Wasserentsalzungsanlage mit einer Kapazität von 6,35 m³ (andere Quellen: 11 m³) Trinkwasser pro Tag errichtet. Um das Süßwasser zu gewinnen, wird salzhaltiges Wasser aus 100 m Tiefe herauf gepumpt. Der Ort wird damit zur ersten größeren Gemeinde in Australien, die von einer Entsalzungsanlage versorgt wird.

In einigen Quellen wird angeführt, daß das hier angewendete einfache solare Destillationsverfahren bereits in den 1950er Jahren (andere Quellen: 1963) von der staatlichen Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation (CSIRO) in Melbourne entwickelt worden sei, um Coober Pedy mit Frischwasser zu versorgen. Dabei handelt es sich um den Prototyp eines Wannen-Destillators, der mit schwarzer Polyethylenfolie ausgekleidet und mit Glas bedeckt ist.

Andere Quellen berichten, daß 1967 sowohl eine Umkehrosmose-Anlage (RO) als auch eine solare Destillationsanlage gebaut wurden, wobei die letztere Wasser von so guter Qualität produzierte, daß es mit dem Wasser aus der weniger effizienten RO-Anlage gemischt wurde. Die Anlage produzierte insgesamt jedoch nicht genug Wasser um den Bedarf zu decken, und auch die Solaranlage weist mehrere Probleme auf.

Genannt werden ein Rückgang der Wasserproduktion aufgrund von schmutzigem Glas, das Verstopfen der mit schwarzem Kunststoff ausgekleideten Wannen durch Eisenoxide, Beschädigungen der Glasplatten durch Krähen, die versuchen, das Wasser zu trinken, und Lecks aufgrund von Bodensenkungen bei Regen. Außerdem wird die Anlage häufig durch starke Winde beschädigt, wie man auf dem Foto sehen kann.

Ab 1985 betreibt das Coober Pedy District Council daher eine moderne Entsalzungsanlage, die ebenfalls mit einem Umkehrosmoseverfahren arbeitet. Um zu die Möglichkeit untersuchen, sie mit thermischen Solarkollektoren oder Photovoltaikmodulen zu betreiben und dabei auf die Energiespeicherung in Batterien zu verzichten, werden im Oktober 2005 Pilotversuche mit einer kleinen PV-gespeisten hybriden RO-Ultrafiltrationsanlage durchgeführt.

Ein Bericht darüber unter dem Titel ‚Application of solar-powered desalination in a remote town in South Australia‘ ist von Andrea Iris Schäfer et al. vom Karlsruher Institut für Technologie (KIT) verfaßt und wird im November 2009 veröffentlicht.

Zwischen 1965 und 1970 werden auf vier griechischen Inseln solare Destillationsanlagen gebaut, um kleine Gemeinden mit Süßwasser zu versorgen. Die an der Technischen Universität Athen gebauten Destillierapparate sind als asymmetrische Gewächshäuser mit Glasüberdachung und Aluminiumrahmen konzipiert. Sie werden mit Meerwasser gespeist und sind mit Einfachglas abgedeckt. Ihre Tageskapazität reicht von 2.044 m³ bis 8.640 m³. Bei der 1967 auf der Insel Patmos gebauten solaren Entsaltungsanlage handelt es sich um die bis dato größte.

Solare Destillationsanlagen werden auch auf den portugiesischen Inseln Porto Santo und Madeira gebaut, über die jedoch keine detaillierten Informationen vorliegen.

Im Jahr 1972 wird zudem in Pakistan eine solare Entsalzungsanlage mit einer Fläche von 9.072 m² und einem Tagesausstoß von 21.818 Litern errichtet. Die Anlage Gwadar II ist eine der größten überhaupt – und entsteht aufgrund der positiven Resultate des Vorgängers Gwadar I, einer kleinen Versuchsanlage aus dem Jahr 1969 mit einer Beckenfläche von 305 m² und eine täglichen Ertrag von 880 Litern.

Das sogenannte Gegenstromprinzip, das von der Interdisziplinären Projektgruppe für Angepaßte Technologie (IPAT) an der Technischen Universität Berlin in Berlin in den 1970ern erfolgreich weiterentwickelt wird, 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 dem Wasser langsam trockene Luft entgegen, die den durch die Sonneneinstrahlung entstehenden Wasserdampf aufnimmt, sich damit sättigt, um dann in Kühlkammern soweit abgekühlt zu werden, bis der Wasserdampf kondensiert. Eine entsprechende Entsalzungsanlage, die täglich 20 m³ Trinkwasser produziert, wird in dem Solardorf Las Barrancas installiert. Das Meerwasser wird mittels einer ebenfalls solar betriebenen Pumpe zur der Anlage transportiert, die mit der Energie von 70 m² Solarzellen versorgt wird.

Am Institut für Technik in Gartenbau und Landwirtschaft der Universität Hannover wird Mitte der 1970er Jahre damit begonnen, die Nutzung der Sonnenenergie für die Gewächshausbeheizung zu erforschen. 1975 ergeben erste Berechnungen, daß es für Heizzwecke günstiger ist, das Gewächshaus selbst als Kollektor zu nutzen, statt separate Sonnenkollektoren aufzustellen.

Mit Unterstützung des BMFT wird 1977 das erste Solargewächshaus gebaut, gefolgt 1979 von der Entwicklung eines geschlossenen Gewächshaus-Systems für aride Gebiete mit integrierter solarer Wasserentsalzung.

Eine der ersten solaren Entsalzungsanlagen in arabischen Ländern wird ab 1977 am Roten Meer in Aqaba, Jordanien, installiert. Die 15 autonomen Module mit einer Fläche von jeweils 25 m² sollen über ein getrenntes Verdampferteil täglich 2 m³ Trinkwasser liefern. Von den 640.000 $ betragenden Projektkosten trägt die federführende Deutsche Gesellschaft für Technische Zusammenarbeit (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). Damit verbunden ist auch eine Lizenzvergabe an die RSS über die Produktion und den Vertrieb derartiger Anlagen im gesamten Mittleren Osten.

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 Sonnenenergie-Anwendungen erhalten hat.

Die im Rahmen der Niedertemperatursysteme bereits erwähnten Solarmatten der VW AG werden auch für Entsalzungsanlagen vorgeschlagen, da einerseits das schwarz eingefärbte Plastikmaterial resistent genug dafür 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 eine von der DLR entwickelte solare Dampfmaschine mit 10 kW Leistung genannt, die mit Hohlspiegeln als Strahlungsfänger und mit einer automatischen Sonnennachführung ausgerüstet ist. Hier fällt bei der Stromerzeugung eine durchschnittliche Tagesmenge von 1.500 Liter Süßwasser als zusätzliches Resultat der Kühlung an. Leider lassen sich darüber keine weiteren Informationen finden.

Grundsätzlich muß zur solaren Entsalzung gesagt werden, daß derartige Anlagen unter den heutigen Umständen 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,
• eine genügend große Fläche zur Verfügung steht,
• und das Sonnenenergieangebot ausreicht.

Dies sind natürlich eine ganze Menge Einschränkungen, die aber doch überraschend oft zusammenfallen.

Ab 1979 werden in Saudi-Arabien Solarteiche angewendet. Ein 2.400 m² großer Teich wird z.B. als Klimaanlage eingesetzt, während sich andere Versuche mit einer Nutzung als Energiequelle im Rahmen der Wasserentsalzung beschäftigen. Probleme macht nur der Effekt der Salzkristallisation. Mehr über die Solarteiche findet sich in dem entsprechenden Kapitelteil (s.d.).

Anfang der 1980er Jahre werden auch in anderen arabischen Ländern verschiedene Pilotanlagen zur solaren Entsalzung gebaut, von denen ich nachfolgend einige vorstellen möchte. Häufig werden diese Anlagen nicht solarthermisch, sondern über Photovoltaik betrieben.

In der Nähe des Saudi-Arabischen Dschidda am Roten Meer errichtet die Mobil Tyco Solar Energy Corp. im Jahr 1982 eine solare Entsalzungsanlage nach dem sogenannten Permasep-Reverse-Osmosis Prinzip von Du Pont. Es ist die weltweit erste Anlage dieser Art.

Das von der Mobil Saudi Arabia betriebene System besitzt 210 PV-Solarmodule mit insgesamt 8 kW Leistung und produziert nach Herstellerangaben rund 3,8 m³ Trinkwasser am Tag. Es zeigt sich, daß die RO-Technologie schon zu diesem Zeitpunkt nur halb so teuer ist wie die thermale Entsalzung.

Auch in Kuwait werden Versuche mit einer von Parabolrinnen-Kollektoren betriebenen zwölfstufigen MSF-Anlage zur solaren Meerwasserentsalzung durchgeführt, die mit einer Kollektorfläche von 220 m² bei maximaler Einstrahlung etwa 300 Liter Trinkwasser pro Stunde produziert. Durch einen 7 m³ großen Tank als thermischer Speicher ist ein 24-Stunden-Betrieb möglich.

Ein frühes Patent (US-Nr. 4.363.703) stammt aus dem Jahr 1982 und trägt den Titel ‚Thermal gradient humidification-dehumidification desalination system’.

Das nicht unkompliziert wirkende Solarsystem von Ahmed A. Eldifrawi, Christopher F. Blazek und Bernard D. Yudow, alle drei aus Illinois, ist als schwimmende Plattform gedacht, bei der das Meerwasser gleichzeitig auch als Kältepol wirkt. Über eine Umsetzung ließ sich allerdings nichts finden.

Die erste Großanlage im Nahen Osten entsteht ab 1984 in Abu Dhabi (VAE), auf der Insel Umm el Nar (= Mutter des Feuers). Diese von der japanischen Firma Sakura und mit Regierungshilfe gebaute 18-stufige solarthermische MED-Anlage (Multiple-Effect Desalination) besteht aus 1.860 m² Vakuumröhren-Kollektoren und kostet knapp 9 Mio. $. Eine spätere Erweiterung auf 120 t/d ist bereits geplant. Es wird die gleiche Technik eingesetzt, die sich schon auf der japanischen Insel Takami bewährt hat, dort aus klimatischen Gründen allerdings nur in einem kleineren Maßstab mit einem täglichen Ertrag von 16,4 m³.

Nach einer einjährigen Testphase liegen 1987 die Ergebnisse vor. Demnach erreicht die MED-Anlage einen täglichen Ausstoß von 80 m³ (andere Quellen: 100 m³) Destillat.

Anfang 1985 geht in Yanbu’ – wiederum in Saudi-Arabien – eine Anlage in Betrieb, die mit einer neuen Technik durch indirektes Frieren arbeitet. Bauherr ist die amerikanische Chicago Bridge & Iron Co., die Kosten betragen 18 Mio. $ und der Ausstoß erreicht 200 m³ pro Tag.

Außer der Information, daß hierbei ein Dish-Kollektor eingesetzt wird, habe ich leider keine näheren technischen Details über die Funktionsweise dieser Anlage herausfinden können - und würde mich daher über weiterführende Informationen sehr freuen.

Eine relativ kleine, aber dennoch hochprofessionelle Solar-Entsalzungsanlage wird von Wilfried Rosendahl aus Hannover um 1985 entwickelt. Das RSD Rosendahl System ist ein einstufiges Verfahren, bei dem ausschließlich über Sonneneinstrahlung jegliche Art von Rohwasser (Salz-, Brack- oder verschmutztes Süßwasser) verdunstet, und das Destillat unter einer kühleren Glasoberfläche vom Rohwasser getrennt wird.

Diese Technik wird inzwischen in Form hunderter Anlagen in diversen Ländern der Erde eingesetzt. Der Erfinder lizenziert sie und leitet den Bau auch persönlich vor Ort. Je nach Klima und Bauart können in dem Flachkollektor-System täglich etwa 6 Liter Destillat pro m² Absorberfläche gewonnen werden. 1999 wird das System in den USA von der Water Quality Association mit einer Goldmedaille für beste Trinkwasserqualität ausgezeichnet.

Auch die o.e. IPAT 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. Das Besondere ist, daß bei diesem System 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.

Eine zusammenfassende Darstellung der solaren Meerwasserentsalzung veröffentlichen die GTZ-Autoren Volker Janisch und Hans Drechsel im Jahr 1984; und von Manfred Künzel stammt eine Veröffentlichung im VDI-Verlag 1989 unter dem Titel ,Solarenergieunterstütze Meerwasserentsalzung’.

Das deutsche Unternehmen Bomin-Solar stellt 1988 einen solarbetriebenen doppelten Stirlingmotor vor, 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. Nähere Informationen darüber ließen sich bislang aber nicht finden.

Ebenfalls 1988 startet an der Plataforma Solar de Almería (PSA) in Spanien das Projekt Solar Thermal Desalination (STD), das bis 1994 fortgeführt wird. Es hat zwei Hauptziele, erstens die Untersuchung der technischen und finanziellen Machbarkeit der Meerwasserentsalzung mittels Solarthermie, und zweitens die Verbesserungen der solarthermischen Meerwasserentsalzung durch Einführung und Bewertung von Maßnahmen zur Minimierung des Verbrauchs elektrischer und thermischer Energie.

Seit 1994 deckt die Entsalzungsanlage den Bedarf aller experimentellen Einrichtungen der PSA an destilliertem Wasser - und 1997 erscheint ein Bericht über die mehrjährige Betriebserfahrung mit der 14-stufigen MED-Versuchsanlage, die aus Parabolrinnen-Kollektoren und einer Absorptionswärmepumpe besteht und etwa 72 m³ Süßwasser pro Tag erzeugt.

In der 1989 veröffentlichten Arbeit ‚Evaluation of solar powered desalination processes‘ von I. S. Al-Mutaz und M. I. Al-Ahmed an der King Saud University findet sich eine Auflistung mit 44 solaren Entsalzungsanlagen, die (ausgenommen die o.e. Anlage in Las Salinas von 1872) alle zwischen 1959 und 1975 entstanden sind, die meisten davon in Australien und Griechenland. Ihre tägliche Produktionsraten liegen zwischen 85 und 28.116 Litern Süßwasser. Die Liste ist allerdings mangelhaft, da mehrere der in dieser Übersicht aufgeführten Anlagen dort gar nicht erscheinen.

Zwischenbemerkung:

Anfang der 1990er Jahre beträgt die weltweite Kapazität der konventionellen thermischen Meerwasserentsalzungsanlagen ca. 10 Mio. m³ pro Tag. Dabei entfällt fast die Hälfte der weltweiten Anlagenkapazität alleine auf die Anrainerstaaten des Arabischen Golfs, da sich fast nur noch diese Länder eine Meerwasserentsalzung mittels fossiler Brennstoffe leisten können.

Im Jahr 1991 wird auf dem Dach eines Gebäudes des Royal Melbourne Institute of Technology (RMIT) ein Solarteich mit 5 m Durchmesser angelegt, der eine Temperatur von 70°C erreicht. Und im April 1992 wird ein rechteckiger Verdunstungsteich mit gleicher Fläche in Betrieb genommen, bei dem die solare Entsalzung untersucht wird.

Die ebenfalls 1991 in Los Angeles von Safwat Moustafa gegründete Firma Sun Utility Network Inc. entwickelt eine mobile, solare Multiple-Stage-Flash (MSF) Meerwasser-Entsalzungsanlage mit einem Tagesausstoß von über 50 m³, die mit einem Vakuumröhren-Kollektor ausgestattet ist. Außerdem wird eine ortsfeste Anlage mit einer Leistung von 100 m³ entwickelt, die wahlweise mit Vakuumröhren-Kollektoren und/oder 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. Später hört man allerdings nichts mehr von dem Unternehmen, das anfänglich eine Tochter der Southern States Power Co. war und 2005 mitsamt der Mutter von der Firma Interfoundry Inc. gekauft wurde.

Eine weitere Entwicklung stellt das Multi Effect Humidification/Dehumidification-Verfahren (MEH) dar, das auf einer Trennung von solarem Energiegewinnungsteil und Entsalzungsapparatur beruht. Die Funktionsweise basiert auf der Verdunstung von erwärmtem Salzwasser und anschließender Kondensation der entstandenen feuchten Luft, wobei die Luft zwischen Verdunster und Kondensator allein auf Grund der Dichte- und Konzentrationsunterschiede zirkuliert. Für die Gewinnung der Antriebswärme werden hocheffiziente Sonnenkollektoren eingesetzt, mit einer Prozeßtemperatur von 85°C und einem Wirkungsgrad von über 50 %.

Dieses Verfahren wird ab 1992 am Bayerischen Zentrum für angewandte Energieforschung zur Produktreife geführt – und inzwischen von dem Titan-Absorber Unternehmen TiNOX GmbH in München kommerziell umgesetzt. Die Herstellung erfolgt in der österreichischen Fabrik der MAGE-TiNOX Gruppe in Himburg.

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 die Wüsten dieser Welt von den Meeresküsten aus begrünt werden sollen.

Das Canary Islands Institute of Technology (ITC) beginnt sich 1996 mit der von erneuerbaren Ressourcen betriebenen Entsalzung zu beschäftigen. Im Laufe der Jahre werden mehr als zehn verschiedene Anlagentypen und Kombinationen getestet. Priorität haben dabei stets Sonne und Wind.

Das wichtigste Ergebnis ist ein Patent über ein autonomes Entsalzungssystem (DESSOL), das auf einer kleinen Reverse Osmosis-Einheit und eine PV-Stromversorgung beruht.

In Tunesien wird eine Anlage mit einer Kapazität von 2,1 m³/h errichtet, in Marokko sogar vier Anlagen (3 x 1 m³/h sowie 1 x 0,5 m³/h). Über weitere Aktivitäten des ITC wird weiter unten berichtet.

Die WME Gesellschaft für windkraftgetriebene Meerwasserentsalzungs mbH in Dranske auf Rügen wird 1997 gegründet, um die Möglichkeiten des Einsatzes von Sonne und Wind zur Meerwasserentsalzung zu erforschen. Dabei setzt das Unternehmen auf die Technologie der mechanischen Dampfkompression.

Auf Rügen war bereits zwei Jahre zuvor eine entsprechend patentierte Anlage mit vertikalen Verdunstung/Kondensation-Röhren errichtet worden, die von einer 300 kW Windturbine mit Strom versorgt wird und eine Leistung von 15 m³/h aufweist. Auch wenn hierbei keine Solarenergie zum Einsatz kommt, denke ich, daß auch solche Umsetzungen hier erwähnt werden sollen. Eine weitere Anlage wird erst 2009 auf der griechischen Insel Symi installiert, sie hat eine Kapazität von 20 m³/h.

Ab 1998 fördert das in Maskat, Oman, beheimatete und zwei Jahre zuvor gegründete 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 (RSS) 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.

Eine an der Al Azhar University Gaza in Palästina installierte MED-Anlage mit 5,1 m² Flachkollektoren erreicht eine tägliche Produktionsrate von bis zu 40 kg/m². Die Universität ist eine im Jahre 1991 gebaute laizistische Universität in den Palästinensischen Autonomiegebieten, die auf die Al-Azhar-Universität Kairo zurückgeht. Im Jahr 2023 wird sie durch israelische Luftschläge zerstört.

Da sich zeigt, daß herkömmliche Metallkollektoren in Meerwasserentsalzungsanlagen 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, an dem das Institut bereits sechs Jahre arbeitet.

Das Wasser durchfließt diesen Absorber großflächig in Schlangenlinien (Two-Loop System). 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 Trägermaterial.

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 im Mai 2000 in Betrieb genommen wird und täglich etwa 1.000 Liter Süßwasser produziert ist mit einem Heißwasserspeicher ausgerüstet, so daß sie auch nachts läuft und damit rund um die Uhr Meerwasser entsalzen kann. Lieferant der handgefertigten Entsalzungsmodule sowie des Wärmetasuchers ist die Münchner Firma T.A.S. GmbH & Co. KG. Größere Anlagen sind angedacht, Kooperationen bestehen bereits mit Spanien und Griechenland, Umsetzungen lassen sich bislang aber nicht bestätigen.

Ab 1997 wird auf Teneriffa eine Meerwasser-Entsalzungsanlage der Firma Enercon GmbH mit Windenergie betrieben, und 1998 startet auf einer griechischen Insel eine weitere windbetriebene RO-Entsalzungsanlage der Enercon mit einer Tagesleistung von 500 m³, die allerdings nur bis 2004 in Betrieb ist.

Zu diesem Zeitpunkt wird am Stammsitz des Unternehmens in Aurich eine EDS 1200 SW (Enercon Desalination Systems) Demonstrationsanlage installiert, die 1.200 m³ Süßwasser pro Tag liefert. Kleinere Systeme sind zudem bereits in der Antarktis, auf den Falkland Inseln, auf der Antilleninsel Bonaire sowie im norwegischen Utsira im Einsatz.

Recht erfolgreich, aber noch optimierungsbedürftig, ist die sogenannte Scheffler Meerwasserentsalzungsanlage, von der im Jahr 2000 ein erster mehrstufiger Prototyp mit einem 2 m² großen Scheffler-Parabolspiegel gebaut wird. Es ist eine kompakte, günstige und einfach zu bedienende Anlage ohne aufwendige Komponenten wie Druckgefäße o.ä., der das Salzwasser ohne Vorbehandlung direkt zugeführt werden kann.

Die Energie stammt von Scheffler-Reflektoren (s.u. Solarkocher), die das Salzwasser zum Kochen bringen. Es zeigt sich, daß die Verwendung von vier Kondensationsstufen die Ausbeute an Trinkwasser gegenüber nur einer Stufe um den Faktor 3 steigert. Ein 2-stündiger Testlauf ergibt 5,7 Liter Destillat.

Forschungsprojekte zur solaren Entsalzung werden an einer Vielzahl von Universitäten durchgeführt - ohne daß ich bislang feststellen konnte, daß die Ergebnisse irgendwo zusammengeführt werden. Als Beispiel möchte ich die Arbeiten der Technische Universität München in Garching zur solaren Wasseraufbereitung nennen, wo ab 2001 eine kostengünstige, wartungsarme solarbetriebene Kleinanlage entwickelt wird.

Das AQUASOL-Verfahren basiert auf einer einstufigen Entspannungsverdampfung mit anschließender Luftbefeuchtung, bei der das Wasser in einem Druckkreislauf bis knapp unterhalb des Siedepunktes erwärmt und anschließend auf Umgebungsdruck entspannt wird. Die Forschungs-Phase soll 30 Monate andauern, gefolgt von einer 18-monatigen Demonstrationsphase.

Die ab März 2002 in Zusammenarbeit mit dem ZAE-Bayern und den Firmen CASE aus München und MOIK aus dem österreichischen Hallein entstehende AQUASOL-Anlage (auch SOL-14 genannt) ist für den dezentralen Einsatz in Entwicklungsländern konzipiert, soll autark arbeiten und pro Tag etwa 100 Liter Destillat liefern, dem je nach Bedarf wieder etwas salzhaltiges Wasser zugesetzt wird, um es trinkbar zu machen. Diese Menge soll für eine 5-köpfige Familie mit einer Rinderherde von 10 Tieren ausreichen.

Die Pilotanlage, die auf dem solaren Forschungsfeld der Fakultät Maschinenwesen betrieben und getestet wird, besteht aus 6 m² einachsig nachgeführten Vakuumröhrenkollektoren von Stiebel Eltron (Modell SOL 200 A), deren Modulköpfe aus seewasserfestem Stahl nachgebaut und ersetzt worden sind.

Da die Anlage nur einstufig betrieben wird, ist der Anlagenwirkungsgrad recht gering. Der hohe technische Aufwand wiederum verhindert, daß sie von der einheimischen Bevölkerung selbstständig gewartet werden kann. Aufgrund der benötigten Anlagenkomponenten, wie Entspannungskammer, Druckbehälter und seewasserfeste Zirkulationspumpe ist die Anlage so teuer, daß das ZAE-Bayern zum Projektabschluß 2004 entscheidet, diese Technologie nicht weiterzuverfolgen und statt dessen auf ein Verdunstungssystem zu setzen. Das Projekt, das den wohlklingenden Namen ,Enhanced Zero Discharge Seawater Desalination using Hybrid Solar Technology’ trägt, war teilweise von der Europäischen Kommission finanziert worden.

Im Zeitraum 2004/2005 fördert die Weesbach-Stiftung einen AQUASOL-Feldtest zur Optimierung der Anlagen und ihrer Verbreitung in ariden Zonen. Das Projekt der solaren Meer- und Brackwasserentsalzung wird von Klemens Schwarzer vom Solar-Institut Jülich durchgeführt. Schwarzer arbeitet außerdem an einer solaren Meerwasser-Entsalzungsanlage mit mehrstufiger Wärmerückgewinnung, die in Zusammenarbeit mit IBEU und Greenpeace entwickelt wird. Dieses Projekt wird von RWE-Aqua/Thames Water unterstützt. Nach einer Felderprobung von zwei Prototypen war eigentlich eine Vermarktung vorgesehen, die sich bislang jedoch nicht verifizieren ließ.

Interessanterweise läuft – womöglich parallel oder ergänzend – zwischen 2002 und 2006 ein gleichnamiges Projekt AQUASOL an der Plataforma Solar de Almería, das ebenfalls von der Europäischen Kommission und der Ciemat finanziert wird, dem nationalen Labor des spanischen Bildungs- und Wissenschaftsministeriums. Die dort zur Auswertung unter realen Wetterbedingungen errichtete Anlage besteht aus einer 14-stufigen, vertikal gestapelten MED-Einheit, 252 Parabolrinnen-Kollektoren von Ao Sol mit einer Gesamtfläche von 500 m², einem thermischen Wasserspeicher von 24 m³, dem neuen Prototyp einer Doppel-Effekt-Absorptionswärmepumpe (LiBr-H₂O) sowie einem Gasbrenner nebst Kessel, um einen 24-stündigen Betrieb zu garantieren.

An der Untersuchung nehmen Partner aus vier europäischen Ländern teil: aus Spanien sind die Ciemat, Inabense, Cajamar und die Comunidad de Regantes Cuatro Vegas; aus Portugal Ineti und die Ao Sol Energias Renovàveis; aus Griechenland die Hellenic Saltworks und die National Technical University of Athens; sowie aus Frankreich die Firma Weir Entropie. Feldversuche werden in Gran Canaria an der Federal University of Ceara, in Fortaleza, Brasilien und in Bangalore (TERI), Indien, durchgeführt.

Im Jahr 2002 gibt es laut der Dissertation (pdf) von Hans Christoph Müller an der RWTH Aachen über mehrstufige solarthermische Kleinanlagen zur Meer- und Brackwasserentsalzung bereits fünf Solar-Pond-Anlagen (s. Solarteiche) in El Paso, Texas (Tagesleistung: 16 m³), Margarita de Savoya, Italien (50 – 60 m³/d), auf Kap Verde (Atlantis AutoFlash-System, 300 m³/d), an der Universität Ancona, Italien (28 m³/d) und am Toten Meer (250.000 m², 3.000 m³/d).

Niedrig konzentrierende Anlagen gibt es in Gran Canaria, Spanien (10 m³/d) und in Lampedusa, Italien (72 m³/d und 48 m³/d); in La Paz, Mexiko, arbeitet eine Anlage mit Flachkollektoren und Konzentratoren (10 m³/d); in Safat, Kuwait, werden ebenfalls Flachkollektoren genutzt (10 m³/d); während auf La Desired Island in der Karibik (40 m³/d) und in Abu Dhabi (120 m³/d) Vakuumröhren eingesetzt werden.

Alle anderen Anlagen zu diesem Zeitpunkt funktionieren mit Parabolrinnen-Kollektoren: In Kuwait, (seit 1980, 220 m², 100 m³/d), am Arabischen Golf (1987, 6.000 m³/d), in Al-Ain, VAE (500 m³/d), auf Takami Island, Japan (16 m³/d) und in Almeria, Spanien (2.672 m², 72 m³/d).

Um 2003 entwickeln Wissenschaftler der Ruhr-Universität Bochum (RUB) eine Meerwasser-Entsalzungsanlage, welche die Sonnenenergie in einem geschlossenen, rückgekoppelten System einsetzt. Als Wärmetransportmittel 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 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 o.ä. Die Entwicklung der Anlage wird im Rahmen des Projekts Soldes von der EU gefördert. Die Details sind in der Dissertation ‚Solare Meerwasserentsalzungsanlagen mit mehrstufiger Verdunstung’ von Thomas Brendel Online einsehbar (pdf).

Empfehlenswert ist auch die im Netz abrufbare 122-seitige Diplomarbeit von Josef Georg Buchinger an der Montanuniversität Leoben von 2003. Der Titel lautet ,Solarthermische Meerwasserentsalzung zur Trinkwassererzeugung in Entwicklungsländern’.

Die MAGE Water Management GmbH aus Reutlingen, die auch den genialen Watercone auf den Markt gebracht hat, beginnt 2003 mit der kommerziellen Umsetzung ihres mehrstufigen Feuchtluft- Verdunstungsverfahren (Multiple Effect Humidification, MEH), das sich bei der solarthermischen Entsalzung inzwischen weitgehend durchgesetzt hat.

Die Tochter der MAGE Solar AG hat Erfahrungen, die bis ins Jahr 1992 zurückreichen, als im spanischen Fuerteventura eine erste Kleinanlage installiert wurde, die sechs Jahre lang täglich etwa 1 m³ Trinkwasser lieferte.

Im Jahr 1999 war dann in Sfax, Tunesien, eine Entsalzungsanlage nach dem MEH-Verfahren mit einer durchschnittlichen Kapazität von 800 Liter pro Tag installiert worden, gefolgt 2001 von einer Installation in Al-Hail in der Nähe von Maskat, Oman. Hier liefern Kollektoren mit einer Fläche von 40 m2 ausreichend Wärme, um täglich rund 930 Liter Trinkwasser zu liefern.

2005 wird bei der Firma Sami Rock Co. in Jeddah, Saudi-Arabien, die erste solare MidiSAL 5000 Entsalzungsanlage mit einer Tageskapazität von 5.000 Litern realisiert. Ihre Kollektorfläche beträgt 140 m². Ein Jahr später folgt eine gleichartige Anlage auf der Bin Laden Solar Farm, ebenfalls in Jeddah. Hier wird das zu entsalzende Grundwasser mit einer Windpumpe im Western-Stil gefördert.

Ende 2007 wird eine MiniSal 1000 genannte Anlage mit 45 m² Kollektorfläche und 1.000 Litern Tageskapazität in Geroskipou, Zypern, aufgestellt, und im Juli 2008 folgen am Jeddah Aviation Club sowie an der VIP Event Arena in der Wüste von Dubai zwei große MidiSAL-Entsalzungsanlagen, die jeweils aus 160 m² solarthermischen Almeco-TiNOX-Kollektoren bestehen. Danach scheint das Geschäft allerdings eingeschlafen zu sein.

Die von Floris und Frank Croon zu einem nicht bekannten Zeitpunkt gegründete niederländische Firma SolarDew International B.V. aus Rhenen, die 2006 von einer Investorengruppe übernommen wird, entwickelt eine solare Wasseraufbereitungs- und Entsalzungsanlage, die auf einer von Akzo Nobel im Jahr 1999 entwickelten Membrane basiert.

Das Unternehmen nutzt bei dem sogenannten Pervaporation-Prozeß eine mehrschichtige, nicht-poröse und nicht-faulende Membran, durch die der solar erhitzte Wasserdampf verdunstet und Verunreinigungen wie Bakterien, Viren, Schwermetalle und/oder Salze zurückläßt. Auf der anderen Seite der Membran kondensiert dann sauberes Wasser. Erste Feldversuche werden im Süden Omans durchgeführt, wobei die Anlagen der SolarDew Leistungen zwischen 5 und 5.000 Litern pro Tag haben.

Grundelemente sind die Systems SolarDew One (manuelle Bedienung) bzw. SolarDew Two (automatischer Prozeß), die jeweils aus drei Paneelen bestehen und die Außenmaße 2,0 x 1,2 m haben. In tropischen oder subtropischen Gebieten liefern diese Anlagen 7 – 12,5 bzw. 8,5 – 15 Liter Trinkwasser pro Tag, was dem Bedarf von zwei bis drei Personen entspricht. Die Effizienz soll zwischen 80 % und 90 % liegen.

Für den Einsatz in Krisensituationen wird ein besonders leichtgewichtiges Modell SolarDew Lifeline entworfen. Größere Thermo Dew Industrieanlagen, die allerdings auf der Nutzung von Abwärme basieren, sollen ebenfalls entwickelt werden. Es sind keine näheren Informationen über konkrete Umsetzungen zu finden, allerdings ist das Unternehmen auch weiter aktiv - und erhält im Juni 2022 einen Zuschuß vom Europäischen Innovationsrat in Höhe von über 1, 5 Mio. €. Doch auch hierzu sind keine weiteren Details zu finden.

Sehr interessant ist auch das Solarzelt-Konzept von Dr. Friedrich Naehring aus Estorf, das etwa 50 Liter Süßwasser je Tag und Quadratmeter Grundfläche liefern kann. Bei dem hier angewendeten Kreisprozeß (,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 hat, 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. Leider scheint es keine weiteren Entwicklungsschritte gegeben zu haben.

Im Juni 2007 wird durch eine Gruppe von griechischen Unternehmen, Hochschulen und Forschungszentren unter der Federführung der staatlichen griechischen Universität der Ägäis, eine schwimmende Plattform zur Meerwasserentsalzung entwickelt, deren Energie von einem 30 kW Windgenerator und einem Photovoltaiksystem erzeugt wird.

Der Prototyp namens Hydriada wird in der Hafenbucht von Iraklia in der südlichen Ägäis zu Wasser gelassen. Die unbesetzte, vollständig autonome und leicht zu transportierende Konstruktion produziert täglich über 70 m³ (andere Quellen: 80 m³) Süßwasser, was dem Bedarf von ungefähr 300 Personen entspricht. Die Entsalzung selbst läuft nach dem Prinzip der Umkehrosmose und ohne jegliche Chemikalien (die ansonsten ins Meer fließen, wie es bei vielen anderen Entsalzungsanlagen der Fall ist).

Die Gesamtkosten für die Entwicklung und Herstellung der Plattform betragen 2,9 Mio. €, von denen 1,3 Mio. von der EU kommen. Bei einer Amortisationszeit von nur drei Jahren und einer geschätzten Anlagenlebensdauer von 20 Jahren finde ich das sehr günstig. Immerhin entfällt ja auch der kosten- und energieaufwendige Transport von Süßwasser vom Festland. Ganz abgesehen davon, daß ein Prototyp fast immer ein Mehrfaches des späteren Serienpreises kostet – sofern das Produkt tatsächlich in die Massenherstellung überführt wird.

In diesem Fall rechnen die Initiatoren mit einem Preis von 700.000 €. Es sollen sogar schon Bestellungen von den Inseln Amorgos, Symi und einer der Kykladeninseln vorliegen. Im Rahmen des Europäischen Innovationspreises Regiostar 2008 erhält das Pilotprojekt eine lobende Erwähnung.

Anfang 2013 ist in einem Marine-Forum zu lesen, daß das Kartell der Wasserversorger der unzähligen kleinen Ägäis-Inseln das vielversprechende Projekt boykottiert und lahm gelegt habe - obwohl die Anlage vor Iraklia noch immer funktioniert und die Insel mit dem wertvollen Naß beliefert. Darüber hinaus habe es ein Paar Aufträge aus Afrika gegeben, aber nicht das, was die Initiatoren sich erhofft hatten.

Wissenschaftler des Almaden Research Center der Firma IBM um Chandrasekhar Narayan arbeiten ab 2008 zusammen mit Kollegen der nationalen saudischen Forschungsbehörde King Abdulaziz City for Science and Technology (KACST) an der Entwicklung einer neuen solarbetriebenen Entsalzungstechnologie.

Die Partner planen ab 2010 die Errichtung der bislang weltweit größten solarbetriebenen Meerwasserentsalzungsanlage in Al Khafji, einer nahe der Grenze zu Kuwait gelegenen Stadt, wo pro Tag 30.000 m³ Trinkwasser bereitgestellt werden sollen, was den Bedarf von 100.000 Menschen decken würde.

Hierfür soll ein 10 MW PV-Solarpark aufgebaut werden – entweder mit CIS-Dünnschichtzellen der Firma Showa Shell – oder mit einer PV-Konzentrator-Technologie, bei der das Sonnenlicht mittels Fresnel-Linsen 1.500 Mal verstärkt wird (Ultra-High Concentrator Photovoltaic, UHCPV). Showa Shell ist übrigens ein Joint Venture zwischen Showa (der fünftgrößten japanischen Ölfirma), der Saudi Aramco und der niederländischen Royal Shell.

Zum Einsatz kommen sollen die gemeinsam von der IBM, der japanischen Firma Central Glass und der University of Austin in Texas entwickelten Fäulnis-resistenten Nano-Membranen, sowie ein sogenanntes thermisches Flüssigmetall-Interface (liquid metal thermal interface), das die hohen Temperaturen der PV-Anlage herunterkühlt. Der Presse zufolge wird im Januar 2010 mit dem Bau begonnen, in Betrieb gehen soll die Anlage Ende 2012.

Wie sich später herausstellt, wird das von den saudi-arabischen Unternehmen Rawafid Industrial und Advanced Water Technology (AWT) entwickelte Projekt erst 2016 in Auftrag gegeben. Die „weltweit erste solarbetriebene Großanlage zur Entsalzung von Meerwasser“ verwendet ein zweistufiges Solar-Sole Water Reverse Osmosis (Solar SWRO)-Entsalzungsverfahren mit Ultrafiltration (UF) für die Vorbehandlung  und kann mit ihrer Kapazität von 60.000 m³ Trinkwasser pro Tag etwa 150.000 Menschen in der Stadt Al Khafji versorgen.

Die mit 20 MW PV-Strom gespeiste Anlage wird Anfang 2018 in Betrieb genommen, erreicht eine Verfügbarkeit von rund 98 % und zeichnet sich durch eine hohe Energieeffizienz aus. Es bestehen bereits Pläne zur Erweiterung auf bis zu 90.000 m³ täglich.

Mitte 2008 wird bekannt, daß die Firma WorldWater & Solar Technologies Inc. aus Princeton, New Jersey, zwölf Exemplare seiner mobilen und solarbetriebenen MaxPure Wasseraufbereitungssysteme an die US-Army im Irak liefert, um dort Farmer und Familien am Euphrat mit sauberem Trinkwasser zu versorgen.

Das kompakte und einfach zu bedienende und zu wartende Gerät ist mit einem 3,2 kW-Wechselrichter nebst Batteriebank ausgestattet, an ein satellitengestütztes Kommunikationssystem angeschlossen und kann täglich über 110 m³ Wasser aufbereiten. Die mehrstufige Filtration umfaßt auch eine UV-Sterilisierung.

2010 liefert das Unternehmen im Auftrag der Clinton Global Initiative (CGI) mehrere Mobile Max Systeme in die Regionen Punjab und Khyber in Pakistan, um den dortigen Flutopfern zu helfen. Diese zusammenklappbaren, kubischen Geräte können pro Tag über 100.000 Liter Wasser trinkbar machen.

Ähnliche Systeme gibt es auch von dem US-Unternehmen Spectra Watermakers Inc. aus San Rafael, Kalifornien. Der Solar Cube beispielsweise wird in verschiedenen Ausführungen angeboten, die stets mit einem kleinen Windrad gekoppelt sind. Je nach Größe können die Anlagen pro Tag zwischen 3.500 und 15.000 Liter Süßwasser liefern.

Das Solar Fresh Water System 20000 wiederum ist mit einer 825 W Solaranlage sowie einem 1 kW Windrad ausgestattet und kann täglich – wie schon der Name sagt – bis zu 20.000 Liter reinigen. Da das Filtrationssystem nur 900 W verbraucht, bleibt genug Strom, um eine 200 Ah Batterie zu laden, mit welcher der Nachtbetrieb gewährleistet wird. Das System kostet 75.000 $.

Etwas einfach gestrickt sind die von John Ward entwickelten solaren Aufbereitungssysteme, mit denen seine australische Firma SunSureWater Ltd. aus Melbourne ab 2007 auf den Markt kommt. Sie funktionieren völlig ohne Strom und können täglich bis zu 50 Liter sauberes und keimfreies Trinkwasser bereitstellen.

Daß auch die Phantasie noch eine Rolle spilt, belegt beispielsweise das Design des Teatro Del Agua von Charles Paton, der dieses gemeinsam mit dem britischen Eden Project und der Firma Grimshaw Architects entwickelt.

Es handelt sich um das Konzept eines geschwungenen, offenen Amphitheaters, das gleichzeitig als äußerst ästhetische solarbetriebene Meerwasser-Entsalzungsanlage fungiert. Die Stadt Las Palmas auf den Kanarischen Inseln hatte dazu eingeladen, Vorschläge für die Erneuerung des industrialisierten Hafengebiets zu machen: Standort des Theaters wäre an der neuen Uferpromenade.

Das im Juni 2007 veröffentlichte Design dieser hochproduktiven Wasseraufbereitungsanlage nutzt zum einen den fast stetigen, ruhigen und warmen Nordostwind auf den Kanaren, und zum anderen die sehr steilen Unterwasserhänge der Inseln mit vulkanischem Ursprung, die es leicht machen, aus einer Tiefe von 1.000 m rund 8°C kaltes Wasser hoch zu pumpen. Dabei werden solar erhitzte Verdampfer mit Kondensatoren gekoppelt, die mittels Wind-Belüftung und kaltem Meerwasser soweit abgekühlt werden, daß sie große Mengen von destilliertem Wasser produzieren.

Erleichtert wird die Umsetzung durch den Einsatz preisgünstiger Kunststoffe für Rohre, Pumpen und Wärmetauscher, da Produkte aus jenen Metallen, die ausreichend korrosionsbeständig gegen Seewasser sind, in der Regel sehr viel kosten. Die Designer schätzen, daß die Süßwassermenge ausreicht, um einen rund 50.000 m³ großen Garten zu bewässern.

Ein nicht minder interessanter Entwurf, der im Juni 2008 in den Blogs erscheint, stammt von dem New Yorker Architektenbüro Phu Hoang Office LLC. Er trägt den Titel No Man’s Land und ist für die Region des Toten Meeres gedacht. Eine Reihe künstlicher Inseln, die auch der Erholung dienen, sollen gleichzeitig erneuerbare Energien nutzen, um frisches Wasser zu produzieren.

Das Netzwerk würde aus Inseln mit drei verschiedenen Designs bestehen, die in einem künstlichen Archipel zusammengefaßt sind. Während die eine Insel für Touristen gedacht ist, bildet die zweite eine große Solaranlage. Das dritte Inselmodell besteht aus einem Solarteich, Wasserreinigungs-Tanks und Filtersystemen, wobei die Insel aber auch Wassermoleküle aus der Luft extrahieren soll.

Auf der Veranstaltung ‚Technologie als Brücke’ der Berlin-Brandenburgischen Akademie der Wissenschaften im Februar 2008 präsentiert der Vorsitzende Claus Mertens des bereits 2003 gegründeten und sehr aktiven Duisburger Vereins Deutsche Meerwasserentsalzung e.V. die neuesten Entwicklungen im Bereich der solaren Meerwasserentsalzung – und berichtet auch über die jüngsten Schritte beim Projekt Friedenskanal, das ebenfalls mit einem Entsalzungsprojekt gekoppelt ist (s.d.). Im Juni 2008 veranstaltet der Verein in Jülich das Seminar ‚Desalination and Renewable Energies’.

Im Juni 2008 gewinnt ein Team von Siemens Wassertechnologie die höchste Auszeichnung des Environment & Water Industry Development Council (EWI), verbunden mit einem Zuschuß in Höhe von 4 Mio. $. Das EWI hatte im Juli des Vorjahres Unternehmen und Forschungseinrichtungen dazu aufgerufen, eine Entsalzungstechnik zu entwickeln, die 50 % weniger Energie verbraucht als die gegenwärtigen Methoden Erhitzung und Verdunstung (~ 10 kWh je m³) oder Umkehrosmose (~ 3 kWh je m³).

Um diesen hohen Verbrauch zu senken, hatte die Regierung Singapurs ein Forschungsnetz geknüpft und das sogenannte Water Hub gegründet, in dessen Rahmen das Siemens-Forschungsteam die neue, energiearme Elektrodialyse-Entsalzungstechnologie entwickelt hatte, mit der es sich nun gegen 35 andere Gruppen durchsetzt.

Statt Hochdruck oder Hitze einzusetzen, um das Salz aus dem Meerwasser zu entfernen, nutzt die neue Methode ein elektrisches Feld, dessen Erzeugung weit weniger Energie verbraucht. Dadurch kann der Kubikmeter Trinkwasser mit 1,5 kWh erzeugt werden. Gemeinsam mit der der nationalen Wasserbehörde Singapurs (PUB) wird Siemens in den nächsten drei Jahren an der Weiterentwicklung dieser Technologie arbeiten.

Im Juli 2011 ist zu erfahren, daß in Singapur inzwischen eine Pilotanlage 50 m³ Wasser am Tag verarbeitet, und daß bis Mitte 2012 dort, in den USA und in der Karibik weitere Demonstrationsanlagen geplant sind, die das Salz mit Hilfe eines elektrischen Felds aus dem Wasser ziehen.

Ebenfalls im Juni 2008 meldet die Presse, daß der aus Jordanien stammende Chemie-Doktorand Mohammed Rasool Qtaisha an der Universität Ottawa eine zum Patent angemeldete neue Membran-Technologie entwickelt habe, die um bis zu 700 % effizienter ist als alles, was derzeit auf dem Markt ist. Der Erfinder behauptet, daß sein Prototyp in der Lage ist, mittels Sonnenkollektoren betrieben pro Quadratmeter der Membran stündlich rund 50 Liter Wasser zu produzieren – im Vergleich zu den 7 – 8 Litern, die beim aktuellen Stand der Technik erzielt werden.

Qtaisha gewinnt bei der Ottawa Venture Tech Challenge 2008 den mit 10.000 $ dotierten 1. Preis – und es dauert auch nicht lange, bis sein Forschungsansatz durch das Middle East Desalination Research Center mit 286.000 $ gefördert wird. Nach seinem Studienabschluß kehrt er in seine Heimat zurück und arbeitet seitdem an der University of Jordan an der Produktreife seiner Innovation.

Doch gerade auf dem Gebiet der Membran-Technologie steht Qtaishat in harter Konkurrenz mit großen Unternehmen wie General Electric oder dem seitens der National Science Foundation (NSF) mit 2,5 Mio. $ geförderten Forschungsprogramm an der University of Michigan.

Ich denke, es ist sinnvoll die wichtigsten Meldungen der Folgejahre hier kurz zusammenzufassen:

Juli 2008: Benny Freeman von der University of Texas in Austin, James E. McGrath von der Virginia Tech University, und Ho Bum Park von der University of Ulsan in Südkorea entwickeln gemeinsam in dreijähriger Arbeit eine Chlor-tolerante Membran, welche die Entsalzung stark vereinfachen könnte, da die Entfernung des Chlors in der Regel der kostspieligste und zeitaufwendigste Schritt der Entsalzung ist.

Das Chlor wird dem Seewasser zugesetzt, um es zu desinfizieren und um die Bildung eines Biofilms zu verhindern, einem Überzug aus Mikroorganismen, der die Effizienz der Membran senkt. Da das Chlor die derzeit gebräuchlichen Polyamid-Membranen jedoch schädigt, ist ein zusätzlicher Entchlorierungschritt erforderlich, bevor das aufbereitete Wasser gefiltert werden kann. Die neue und auch schon zum Patent angemeldete Chlor-tolerante Membran aus sulfonierten Copolymeren könnte dies obsolet machen.

Januar 2009: Die Firma Oasys aus Boston, Massachusetts, eine Ausgründung der Yale University, entwickelt eine Entsalzungstechnologie, die nur ein Zehntel der gegenwärtigen Kosten beansprucht. Bei der Vorwärts-Osmose des Unternehmens wird auf einer Seite der Membran eine konzentrierte Lösung hinzugefügt (draw solution), die einen hohen osmotischen Druck entwickelt, sich durch Erhitzen aber leicht wieder entfernen läßt.

Die Details der Lösung bilden noch ein Geheimnis, bekannt ist nur, daß Ammoniak und Kohlendioxid-Gase genutzt werden, die in einem bestimmten Verhältnis in Wasser aufgelöst werden. Ansonsten können Standardmembranen verwendet werden. Man hat für Tests bereits eine Pilotanlage installiert, die pro Tag 1 m³ Süßwasser produziert. Im Februar schließt das Unternehmen erfolgreich seine erste Finanzierungsrunde mit 10 Mio. $ ab.

August 2009: Ein Team von Forschern aus China und den USA um Bruce Logan von der Penn State University meldet, daß es nach mehrjähriger Arbeit gelungen sei, eine mikrobielle Brennstoffzelle so zu verändern, daß sie sowohl Abwasser reinigen als auch Meerwasser entsalzen kann. Die neue Mikroben-Brennstoffzelle kann bis zu 90 % des Salzes entfernen, während sie gleichzeitig Elektrizität erzeugt.

Eine typische mikrobielle Brennstoffzelle besteht aus zwei Kammern, von denen die eine mit Abwasser oder anderen Nährstoffen, und die zweite mit Wasser gefüllt ist, jeweils mit einer Elektrode verbunden. Natürlich vorkommende Bakterien im Abwasser verbrauchen das organische Material und produzieren dabei Strom. Nun modifizieren die Forscher die Anordnung und fügen zwischen den beiden bestehenden Kammern eine dritte hinzu, in welche das Wasser kommt, das entsalzt werden soll. Zwischen der zentralen Kammer und den positiven und negativen Elektroden, die entweder positive oder negative Ionen durchlassen, aber nicht beides, plazieren die Forscher bestimmte Ionen-spezifische Membranen.

Wenn nämlich Salz in Wasser gelöst wird, teilt es sich auch in positive und negative Ionen, und wenn die Bakterien der Zelle das Abwasser verbraucht haben, setzen sie im Wasser geladene Ionen (oder Protonen) frei. Da diese die Anionmembran jedoch nicht passieren können, bewegen sich die negativen Ionen aus dem salzigen Wasser in die Kammer mit dem Abwasser, während an der anderen Elektrode Protonen verbraucht werden. Daher bewegen sich positiv geladene Ionen aus dem salzigen Wasser in die andere Elektroden-Kammer hinein, wobei sie des Wassers in der mittleren Kammer entsalzen.

Da im Zuge dieses Prozesses in der mittleren Kammer der Salzgehalt und damit auch die Leitfähigkeit abnimmt, ebenso wie die Entsalzung und Stromerzeugung, kann bislang nur 90 % des Salzes entfernt werden. Aus diesem und anderen Gründen muß die Methode noch weiter optimiert werden, bevor man an eine kommerzielle Umsetzung denken kann.

März 2010: Ein Forscherteam des MIT um Jongyoon Han und Sung Jae Kim entwickelt zusammen mit Kollegen aus Südkorea einen neuen Ansatz zur Meerwasser-Entsalzung, der Ionenkonzentrations-Polarisation genannt wird. Er soll kleine, tragbare Geräte ermöglichen, die durch Solarzellen oder Batterien mit Strom versorgt werden. Als zusätzlicher Bonus ist das System in der Lage, gleichzeitig auch viele Schadstoffe, Viren und Bakterien aus dem Wasser zu entfernen.

Das winzige Gerät wird auf einer Schicht aus Silikon hergestellt, wobei Meerwasser von der rechten Seite in den Y-förmigen Kanal (in rot) hineinfließt, frisches Wasser durch den unteren Kanal auf der linken Seite austritt, während die konzentrierte Sole durch den oberen Kanal abfließt, wobei mehr als 99 % der Salze und andere Verunreinigungen entfernt werden.

Die Wissenschaftler arbeiten an einem Array aus 1.600 Einheiten, das aus einem 15 cm Wafer hergestellt wird und pro Stunde etwa 15 Liter Wasser produzieren kann – angetrieben nur durch die Schwerkraft, wobei das Salzwasser oben hinein, und frisches Wasser bzw. konzentrierte Sole aus zwei Auslässen unten wieder hinausfließt. Die Produktreife wird in etwa zwei Jahren erwartet.

Tatsächlich zeigt das MIT im April 2022 den Prototyp einer tragbaren Aufbereitungsanlage für verkeimtes und salzhaltiges Wasser, die 9,25 kg wiegt und mit einem kleinen 20 W Solarpaneel pro Stunde 0,3 Liter bestes Trinkwasser liefert. Die Technik, die extrem wenig Strom verbraucht, funktioniert ohne die Notwendigkeit von Filtern oder Hochdruckpumpen.

April 2010: Ein Team der UCLA Henry Samueli School of Engineering and Applied Science um Nancy H. Lin entwickelt eine Membran, deren neue Oberflächentopographie und chemische Zusammensetzung verhindert, daß die Reaktionsflächen durch Mineralsalz-Ionen, Bakterien und anderen Verunreinigungen verstopfen. Mittels eines dreistufigen Prozesses synthetisieren die Forscher eine Art ‚Pinsel-Schicht’ aus Polymeren auf einer Polyamid-Oberfläche. Die Polymerketten sind ebenso wie diese Schicht mit dem fließenden Wasser in ständiger Bewegung, so daß es für Bakterien und andere Kolloide äußerst schwierig ist, sich an der Oberfläche der Membran zu verankern.

April 2011: Eine Kombination aus Hitzeentsalzung und Reversibler Osmose bildet die zum Patent angemeldete Membran-Technologie, die Somenath Mitra am New Jersey Institute of Technology entwickelt hat. Bei der Membran-Destillation wird das Salzwasser auf 60°C - 90°C erhitzt und anschließend durch eine Röhre aus semi-permeablen Membranen geleitet, die es dem Wasserdampf erlauben zu passieren, nicht jedoch den Salzmolekülen. Da dieser Prozeß ohne Druck erfolgt, bedarf er wesentlich weniger Energie als herkömmliche Systeme. Die neue Membran enthält Kohlenstoff-Nanoröhren und soll die Entsalzung viel schneller, leichter und energieeffizienter machen.

Doch nun zurück zur allgemeinen Chronologie der solaren Entsalzung:

Nachdem sich ab 2004 eine Gruppe Spezialisten um den Erfinder Wolfgang Heinzl darauf konzentriert hatte, die Membran-Destillation in ein industrielles Produktkonzept zu überführen, werden Anfang 2009 die memsys GmbH in Krefeld als Produktions- und Vertriebsgesellschaft, sowie in Singapur die memsys Clearwater Ltd. für den internationalen Vertrieb gegründet. Als Entwicklungs- und Ingenieursgesellschaft wird im September desselben Jahres die memsys TEC AG in Ebersberg aus der Taufe gehoben.

Die mobile Anlage der memsys ist in einem 20-Fuß-Container untergebracht, kommt mit minimalem Wartungsaufwand aus und arbeitet unabhängig von jeglicher Infrastruktur, da die notwendige Energie vollständig aus thermischen und PV-Solarzellen erzeugt wird. Je nach Sonnenschein-Dauer und -Intensität produziert die Anlage bis über 1.000 Liter Trinkwasser am Tag.

Im Rahmes eines 2-Jahres-Forschungsprogramms, das in Zusammenarbeit mit der Murdoch Universität von dem National Centre of Excellence in Desalination Australia (NCEDA) geleitet wird, testet die memsys die Zuverlässigkeit des thermischen Membran-Destillations-Verfahrens in entlegenen Gebieten West-Australiens. Die thermische Energie für den Entsalzungs-Prozeß wird aus solarthermischen Anlagen und von der Abwärme aus Generatoren gewonnen.

Das NECD fördert die Versuche mit 250.000 AU$, die restlichen 750.000 AU$ werden von den Forschungspartnern beigesteuert. Ziel des Programms ist es die wachsende Bevölkerung der Gemeinde Tjuntjunjarra, etwa 700 km östlich von Kalgoorlie, mit Trinkwasser zu versorgen (s.u).

Die erste Testanlage wird 2010 auf dem Gelände der Marina Barrage in Singapur installiert. In einem 12-monatigen Testprogramm, das von der Nanyang Technological University und dem Singapore Membrane Technology Centre durchgeführt wird, soll die Anpassungsfähigkeit des Systems untersucht sowie die Betriebsstabilität und Effizienz bei verschiedenen Wetter- und Wasserbedingungen optimiert werden. Unterstützt wird das Projekt von der Aquiva Foundation.

Zudem betreibt die memsys am Instituto Tecnologico de Canarias (ITC) in Pozo Izquierdo auf den Kanarischen Inseln gemeinsam mit dem spanischen Wasserversorger AGBAR eine solarbetriebene Meerwasserentsalzungsanlage, bei der die thermische Membran-Destillation zum Einsatz kommt.

Diese Einheit ist ebenfalls in einem Standard-Container untergebracht und an ein 12 kW Solarzellenpaneel angeschlossen. Durch einen Pufferspeicher kann die Anlage auch nach Sonnenuntergang weiter betrieben werden und erreicht eine Laufzeit von 10 – 12 Stunden pro Tag, bei der etwa 500 Liter Trinkwasser gewonnen werden. Während einer ebenfalls 12-monatigen Testphase soll der Destilliervorgang nun unter Berücksichtigung jahreszeitlicher Schwankungen der Strahlungsintensität der Sonne getestet werden.

Im März 2011 präsentiert die memsys einen neuen thermischen Prozeß für die Meerwasserentsalzung namens Vakuum Multi-Effekt Membran Destillation (V-MEMD), der auch in die mobilen Anlagen für Katastrophengebiete integriert wird, die ausschließlich mit Sonnenenergie betrieben werden.

Wie im September 2013 gemeldet wird, arbeiten die Forscher der Murdoch University und des NCEDA noch immer an einem Projekt zur Sicherung der Wasserversorgung in Wüstengemeinden. Das Team unter der Leitung von Trevor Pryor hatte die o.e. Gemeinde Tjuntjuntjara ausgewählt, weil dort ein akuter Süßwassermangel herrscht, aber reichlich hypersalines Grundwasser vorhanden ist, das einen etwa doppelt so hohen Salzgehalt wie Meerwasser hat und zudem mit Eisen und Nitrat verunreinigt ist. Die Pilotanlage bis zu 1.000 Liter destilliertes Wasser pro Tag produzieren.

Das memsys-System, das sich derzeit an der Rockingham Desalination Research Facility der NCEDA befindet, soll bald abgebaut und zur Installation und zum Testen nach Tjuntjuntjara transportiert werden. Das System ist so konzipiert, daß es wenig Wartung erfordert, und es ist geplant, die örtliche Bevölkerung dazu zu ermutigen, die Pilotanlage selbst in Betrieb zu halten. Bei einem erfolgreichen Einsatz ist der Bau einer größeren Anlage mit einer Kapazität von rund 20.000 Litern pro Tag ins Auge gefaßt.

Es dauert allerdings bis zum März 2015, bis die Presse berichten kann, daß die Pilotanlage in tatsächlich Betrieb genommen wurde. Neben dem  memsys-Membrandestillationssystem und den thermischen Sonnenkollektoren ist auch ein Filter zur Entfernung von Eisen installiert. Es ist allerdings verwunderlich, daß sich keine weiteren Information über den Fortgang des Projekts finden lassen.

Ende 2016 werden alle Vermögenswerte und IPs von memsys unter dem Dach der neugegründeten Memsys Water Technologies GmbH zusammengefaßt - und diese gelöscht. Tatsächlich geht alles auf die zeitgleich gegründete EvCon GmbH (o. EvCon Water) mit Sitz in München über, eine Tochtergesellschaft der Unternehmensgruppe Cevital, die später zwar einige Patente anmeldet, aber keine sonstige Geschäftstätigkeit zeigt. Inzwischen scheint sie aufgelöst worden zu sein.

Der Name existiert allerdings weiter: Im Jahr 2022 wird als Spin-off der Technischen Universität Delft die Firma MEMSYS B.V. gegründet, die sich allerdings mit dem dem Thema Energy Harvesting befaßt und als erstes Produkt eine Technologie auf den Markt bringt, die aus Bewegungen und Vibrationen Energie für batterielose Sensoren und Tracker gewinnt.

Im März 2009 erscheint in den Blogs ein futuristischer Entwurf des von Antonio Girardi und Cristiana Favretto neu gegründeten Designbüros Studiomobile. Dabei handelt es sich um eine vertikale Meerwasserfarm, die auf lokale Ressourcen zurückgreift, um eine nachhaltige Nahrungsquelle für die von Meerwasser umgebene Metropole Dubai zu schaffen, die bislang fast ihre gesamte Nahrung aus Importen bezieht. Der Entwurf sieht ein spitzes Bauwerk vor, die sich in hoch aufragende Himmelsgärten verzweigt und Meerwasser nutzt, um ein Ökosystem zu schaffen, das den Anbau von Nutzpflanzen ermöglicht.

Die Seawater Vertical Farm basiert auf dem Design von Meerwasser-Gewächshäusern im Oman und auf Gran Canaria und nutzt Meerwasser zur Kühlung und Befeuchtung der Luft, die mehrere Gewächshäuser belüftet, während das Sonnenlicht das Salzwasser in Süßwasser destilliert, um die Pflanzen zu versorgen. Die Anlage durchläuft kontinuierlich drei Phasen für eine ganzjährige Versorgung mit Nahrungsmitteln.

In der ersten Phase wird das einströmende Meerwasser verdampft, um eine feuchte Umgebung für den Anbau von Pflanzen zu schaffen. Anschließend wird die Luft aus dem Gewächshaus durch einen weiteren Verdampfer gedrückt, der die feuchte Luft mit warmer Außenluft vermischt. In der dritten Phase wird die heiße, feuchte Luft aufgrund des Kamineffekts nach oben gedrückt. Auf dem Weg nach oben kondensiert frisches Wasser um Röhren mit kühlem Meerwasser, und die sich ansammelnden Tropfen fallen in einen Auffangbehälter, der dann die Pflanzen bewässert.

Eine andere Arbeit von Studiomobile - praktisch umgesetztes ein Mikro-Ökosystem namens Networking Nature, das von Meerwasser lebt und und im Gegenzug frisches Trinkwasser produziert - wird ausführlich im Kapitelteil Solare Wasserentsalzung vorgestellt.

Im Juli 2009 meldet die Presse, daß in West-Australien eine neue Entsalzungsanlage für 780 Mio. $ errichtet werden soll, die ausschließlich aus den erneuerbaren Ressourcen Sonne, Wind und Geothermie betrieben werden soll – allerdings wohl mit eingekauftem Strom aus diesen Quellen, und nicht durch direkte Erzeugung. Die Bundesregierung hat die Pläne der Southern Seawater Desalination Plant bereits genehmigt, der Baubeginn soll noch in diesem Jahr erfolgen.

Tatsächlich dauert es dann jedoch noch bis Anfang September 2011, als bekannt wird, daß sich die GE Energy Financial Services mit dem US-Dünnschicht-Hersteller First Solar und dem lokalen staatlichen Energieunternehmen Verve Energy in Perth zusammengetan hatte, um den 10 MW Greenough River Solarpark zu bauen, welcher den Strom für die Entsalzungsanlage liefern wird. Zum Einsatz kommen 150.000 Dünnschichtmodule von First Solar. Die Anlage wird nun mit reduzierter Leistung eingeweiht - und im Januar 2013 fertiggestellt und mit voller Kapazität betrieben.

Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR) meldet im August 2009 das Patent an für ein ,Verfahren zur solarthermischen Gefrierentsalzung von Meerwasser’ (o. ,Verfahren und Vorrichtung zur solarthermischen Gefrierentsalzung von Meer- oder Brackwasser’), das aber nicht weiterverfolgt wird, wie es scheint (DE-Nr. 10 2009 037 570, erloschen).

Im November wird am DLR-Standort Lampoldshausen eine neuartige Anlage zur solaren Wasserreinigung eingeweiht, die den Namen SOWARLA trägt und speziell für die Reinigung von schwer abbaubaren organischen und anorganischen Verunreinigungen entwickelt worden ist.

Kernstück der Anlage ist ein neuartiger Solarreceiver, der aus transparenten Glasröhren besteht, durch welche das mit Eisenionen als Photokatalysator und mit geringen Mengen Wasserstoffperoxid vermischte Abwasser gepumpt wird, bis die Sonnenstrahlen die im Wasser gelösten Schadstoffe zerstört haben.

Die hohe Wirksamkeit der photokatalytischen Wasserreinigung ist bereits für pharmazeutische Wirkstoffe wie Antibiotika, Röntgenkontrastmittel oder Hormone nachgewiesen, ebenso wie für chlorierte Kohlenwasserstoffe aus Grundwasserschäden, für schädliche Stoffe in Abluftwäscherlaugen aus der Textilveredelung oder ür Belastungen in kommunalen Abwässern.

Die Anlage in Lampoldshausen kann mit ihrem fast 50 m langen und knapp 0,5 m breiten Solarreaktor unter den gegebenen Wetterbedingungen in 1 - 2 Stunden rund 4.500 Liter Industrie-Abwasser von allen oxidierbaren Verunreinigungen säubern.

Die in Kooperation mit den Firmen Hirschmann Laborgeräte GmbH aus Eberstadt und KACO new energy GmbH aus Neckarsulm entwickelte und von der Deutschen Bundesstiftung Umwelt (DBU) anteilig geförderte Anlage soll nun unter dem Produktnamen RayWOx in den Markt eingeführt werden. Für das Kooperationsprojekt erhielten die beteiligten Partner bereits 2007 den renommierten Energy Globe Award.

Das DLR hatte zudem Ende 2007 eine Studie namens AQUA-CSP fertiggestellt, die sich mit dem Potential solarthermischer Kraftwerke für die Meerwasserentsalzung im Mittleren Osten und Nordafrika (MENA-Region) befaßt. Die Studie prognostiziert, daß solarthermische Anlagen innerhalb von 20 Jahren zur kostengünstigsten Energiequelle in der Region werden könnten. Eine 20-Seitige Zusammenfassung der Studie ist unter dem Titel ,Solarthermische Kraftwerke für die Meerwasserentsalzung’ im Netz abrufbar.

Den Energy Globe Award 2009 gewinnt übrigens das junge Technologieunternehmen HelioTech GmbH aus Baldham bei München für ein besonders einfaches und wirtschaftliches System zur solaren Meerwasserentsalzung, das eine Modulleistung von ca. 50 Liter/Tag erreicht.

Details zur Technologie gibt es nicht – und beim Update 2011 ist die Firma auch nicht mehr zu finden.

Mitte 2009 wird gemeldet, daß Forscher des Fraunhofer-Instituts für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik (IGB) um Siegfried Egner in Stuttgart gemeinsam mit Kollegen der Firma Logos Innovationen GmbH aus Bodnegg eine Technologie entwickelt haben, die Luftfeuchtigkeit autark und dezentral in trinkbares Wasser umzuwandeln vermag. Der energieautarke Prozeß basiert auf einfachen thermischen Sonnenkollektoren und Photovoltaikzellen - sowie auf Salzwasser.

An einer turmförmigen Anlage rinnt eine hygroskopische Salzsole – also eine Salzlösung, die Feuchtigkeit aufsaugt – hinunter und nimmt dabei Wasser aus der Luft auf. Anschließend wird sie in einen Behälter in einigen Metern Höhe gepumpt, in dem ein Vakuum herrscht. Dort wird die verdünnte Sole durch Sonnenkollektoren erwärmt, wobei der Siedepunkt aufgrund des Vakuums niedriger liegt als bei normalem Luftdruck.

Das anschließend über eine Destillationsbrücke kondensierte salzfreie Wasser läuft über ein vollständig gefülltes Rohr kontrolliert nach unten ab, wobei das Gewicht dieser Wassersäule kontinuierlich für das Vakuum sorgt und keine Vakuumpumpe benötig wird. Die wieder konzentrierte Salzsole fließt derweil erneut an dem Turm hinunter, um weitere Luftfeuchtigkeit aufzunehmen. Nach den erfolgreichen Laborversuchen wollen die Forscher nun eine Demonstrationsanlage entwickeln.

Die US-Firma Chemviron Midwest aus Wooster, Ohio, berichtet im Oktober 2009, daß sie gemeinsam mit der Cardinal Resources LLC aus Pittsburgh, Pennsylvania, eine solarbetriebene Wasseraufbereitungsanlage entwickelt habe, die mit 24 Solarpaneelen ausgestattet ist und pro Tag bis zu 55.000 Liter Trinkwasser aufbereiten soll.

Das Redbird genannte System ist in einem Standard-Container untergebracht, um auf einfache Weise überallhin transportiert werden zu können. Erste Modelle werden nach China verschifft, um dort in Betrieb genommen zu werden.

Im Jahr 2009 wird auch die Firma SolarSping GmbH in Freiburg als Spin-off-Unternehmen des Fraunhofer ISE gegründet, um die dort sein 2001 entwickelte Technologie der solarthermischen Membrandestillation weiterzuentwickeln und zu kommerzialisieren.

2004 waren im Rahmen eines EU-Projektes in Pozo Izquierdo auf Gran Canaria erste Feldversuche durchgeführt worden, und ab 2005 sind bislang erfolgreich neun Systeme installiert worden: in Alexandrien (Ägypten), Irbid (Jordanien) und in einem Dorf in Marokko, Ende 2007 dann in Teneriffa (Spanien), 2008 in einem nicht näher bezeichneten Ort im Nahen Osten, sowie 2010 weitere vier Demonstrationsanlagen, deren Standorte ebenfalls nicht genannt wurden.

SolarSping hat neben dem kompakten Oryx 150 System auch ein Two-Loop-System entwickelt, das für größere Kapazitäten ausgelegt ist. 2010 werden zwei derartige Anlagen mit einer Tagesleistung von jeweils 5 m³ errichtet, von denen eine zu 100 % solar, und die andere durch eine Kombination aus Solar- und Abwärme betrieben wird. Die SolarSping ist auch aktiv an den Initiativen ProDes und MEDIRAS beteiligt (s.u.). Im Mai 2024 sucht die Firma im vorläufien Insolvenzverfahren nach neuen Investoren.

Auf dem World Congress on Desalination and Water Reuse der IDA im November 2009 in Dubai stellt die italienische Universität Padua ein neues System zur Gewinnung von Trinkwasser aus der Entsalzung von Wasser mit hoher Salzkonzentration oder aus verschmutztem Wasser vor, das ausschließlich durch Nutzung der Sonnenenergie funktioniert. Ein Prototypmodell war im Sommer 2008 am Forschungsinstitut der Universität getestet worden.

Der SOLWA (SOLar WAter) genannte Solardestillator besteht aus leicht zugänglichen Teilen und erfordert nur minimale technische und wissenschaftliche Kenntnisse für seinen Bau. Er kann leicht transportiert und überall aufgestellt werden, ohne daß ein Anschluß an das Stromnetz erforderlich ist, um den Bedarf an Wasserversorgung in kleinen Gemeinden zu decken.

Ein Teil der Studien für das System wurden in der Universität und dem Forschungszentrum Wageningen in den Niederlanden durchgeführt, für die Verbreitung wird eine Zusammenarbeit mit der Universität Trujillo in Peru sowie mit dem Nationalen Forschungsrat von Khartum im Sudan aufgenommen. Bislang ist jedoch nichts darüber zu finden, daß mit dem Projekt weitergemacht wurde.

Ein Mr. Coots aus dem britischen Stanwix wird im Januar 2010 mit einer patentierten, solarbetriebenen Entsalzungsanlage bekannt, an der er seit fünf Jahren arbeitet. Eine Pilotanlage für rund 400.000 $, die mit zwei sonnennachgeführten PV-Arrays ausgestattet ist, wird im Botanischen Garten Mt. Coot-tha im australischen Brisbane zur Bewässerung installiert und soll als Modell für ähnliche Systeme in Queensland dienen. Es scheint das erste derartige System in Australien zu sein, genauere Informationen über die eingesetzte Technik werden nicht bekanntgegeben.

Die Anlage produziert pro Tag 32.000 Liter für die Bewässerung des 60 Hektar großen Gartens, was rund 25 % dessen Bedarfs entspricht. Für den Nachtbetrieb wird Strom aus dem Netz gebraucht. Genutzt wird Brackwasser aus einem großen artesischen Becken, das sich 80 m unter dem Botanischen Garten befindet. Das als Nebenprodukt anfallende hochkonzentrierte Salzwasser soll zukünftig in Beete mit Salz liebenden Pflanzen geleitet werden, die allerdings erst noch angepflanzt werden müssen.

Ebenfalls im Januar 2010 wird gemeldet, daß die Umweltagentur des Emirates Abu Dhabi plant, innerhalb den nächsten 15 Monate 30 kleine solarbetriebene Entsalzungsanlagen einzusetzen, um für die in der Wüste Abu Dhabis lebenden Tiere Trinkwasser zu beschaffen. Die ersten zwei Anlagen in Hameem und Sweihan sind bereits in Betrieb und verwandeln Brackwasser aus unterirdischen Grundwasserleitern in frisches Wasser. Bei einer Evaluation hatte sich herausgestellt, daß die Installations- und Betriebskosten dieser Anlagen über einen Zeitraum von 15 Jahren hinweg niedriger ausfallen, als die Transportkosten von Öl zu diesen Standorten.

Die gleich großen Anlagen haben eine Kapazität von jeweils 5 m³ Wasser pro Stunde, und den Strombedarf von 45 kW decken 300 m² PV-Paneele. Die Systeme, die täglich 6 – 8 Stunden aktiv sind, werden mitten in der Wüste künstliche Wasserquellen für Tausende von Tieren bilden. Jede Anlage kostet 3 Mio. Dirham.

Im Juli 2010 wird unter der Federführung des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme (ISE) eine ProDes-Roadmap veröffentlicht, die einen Überblick über die regenerativen Entsalzungstechnologien und den gegenwärtigen Stand der Technik auf diesem Sektor bietet und Strategien aufzeigt, wie sich rechtliche, finanzielle und politische Hindernisse bei ihrer Umsetzung überwinden lassen.

Die Initiative ProDes (Promotion of Renewable Energy for Waterproduction through Desalination), an der 14 führende europäische Organisationen teilnehmen, war im Oktober 2008 als zweijähriges ‚Intelligent Energy Project’ der EU-Kommission gestartet.

Ein weiteres EU-Projekt, das fast zeitgleich gestartet und auf drei Jahre angelegt ist, läuft unter dem Namen MEDIRAS und soll solare Entsalzungsanlagen optimieren sowie ihre Wirtschaftlichkeit und Zuverlässigkeit demonstrieren.

Das gewählte modulare System-Setup basiert auf der innovativen Membrandestillation (MD), einem thermischen Verfahren, bei dem reiner Wasserdampf, durch einen Temperaturunterschied in Bewegung gesetzt, eine hydrophobe Membran passiert und an der anderen Seite kondensiert. Die sehr robuste Technologie ist besonders für kleine, dezentrale Entsalzungsanlagen im Leistungsbereich zwischen 0,1 und 20 m³ /Tag günstig einsetzbar, die mit erneuerbaren Energien betrieben werden.

Das Arbeitsprogramm umfaßt die Entwicklung von skalierbaren System-Konfigurationen, die an unterschiedliche Anforderungen angepaßt werden können. Dabei sollen fünf Systeme in verschiedenen Größen installiert werden, die Trinkwasser an Endverbraucher liefern, um die Wirtschaftlichkeit und Zuverlässigkeit der Technik zu demonstrieren. Auf der MEDIRAS-Seite wird auch die bislang umfangreichste Liste aller seit 1974 realisierten Entsalzungsanlagen veröffentlicht, die mit erneuerbaren Energien betrieben werden.

Weitere EU-Projekte, die an dieser Stelle zu nennen sind, wären zum einen das Anfang 2010 gestartete, zweijährige und von LIFE+ mit 1,6 Mio. € finanzierte Projekt Greenlysis, bei dem eine Pilotanlage errichtet wird, um die technische Machbarkeit der Herstellung von Wasserstoff und Sauerstoff durch Elektrolyse mittels erneuerbaren Energien zu demonstrieren – in Verbindung mit einer signifikanten Verringerung sowohl des Energieverbrauchs als auch der Umweltbelastung einer entsprechenden Kläranlage. Mitte 2011 wird hier die Ultrafiltrations-Einheit installiert, die von PV-Paneelen mit Strom versorgt wird.

Zum anderen ist das Anfang 2011 gestartete innovative REAPower Konzept zu erwähnen, das auf einer rückläufigen Elektrodialyse-Technologie basiert. Diese Salinity Gradient Power (SGP) Technologie beruht auf der Gewinnung von osmotischer Energie aus zwei Salzlösungen stark unterschiedlicher Salzkonzentration (siehe mehr dazu unter Salinitätsgradient).

Im April und Juli 2010 installiert die Terrawater GmbH aus Kiel ihre ersten beiden solar betriebenen Entsalzungssysteme in Ägypten bzw. Namibia, die pro Tag etwa 5 m³ Trinkwasser liefern.

Die TerraSolar genannte Technologie basiert auf dem Bypass-Patent von Thomas Brendel aus dem Jahr 2002 (s.o.). In den Folgejahren waren mehrere Vorserien-Module gebaut und getestet sowie neue Patente erteilt worden. Informationen über weitere Projekte lassen sich nicht finden, und die 2007 gegründet Firma wird 2022 liquidiert.

Ein Team des Field and Space Robotic Laboratory (FSRL) am MIT präsentiert im Oktober 2010 eine neue Entsalzungsanlage, deren Pumpe, die das ungenießbar Meerwasser durch eine halbdurchlässige Membran drückt, mit Solarenergie aus PV-Modulen betrieben wird.

Das kompakte und speziell für die Katastrophenhilfe gedachte System ist mit Sensoren ausgestattet, welche eine Wasseraufbereitung auch ohne hohe Sonneneinstrahlung ermöglichen.

Der Meldung zufolge kann der MIT-Prototyp je nach Wetterlage bis zu 80 Liter Trinkwasser pro Tag produzieren, während eine in Planung befindliche größere Version in der Lage sein wird, täglich bis zu 1.000 Liter Wasser zu liefern. Der Preis einer derartigen Anlage würde 8.000 $ betragen.

Die Entwickler gehen davon aus, daß in einem einzigen C-130 Frachtflugzeug zwei Dutzend Entsalzungsanlagen transportiert werden könnten, die zusammen genug Wasser für mehr als 10.000 Menschen bereitstellen würden.

 

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