Osmosekraftwerk

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Osmosekraftwerk
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Inhaltsverzeichnis

• ARD Beitrag zum Osmosekraftwerk
• Die Osmose
• Das Osmosekraftwerk
• - Aufbau und Funktionsweise
• - Wirtschaftlichkeit, Entwicklungsstand,
  Effizienz und Umweltverträglichkeit

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ARD Beitrag
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Osmose- Diffusion -

• Durch die willkürliche Molekularbewegung sind
  Moleküle und damit auch die Ionen in ständiger
  Bewegung.
• Teilchen vermischen sich, bis ein Gleichgewicht
  besteht, bzw. eine gleichmäßige Konzentration.
• Diffusion ist ein langsamer aber fortlaufender
  Prozess.

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-Diffusion-Modellversuch

• Linke Seite (rot) Zuckerlösung
• Rechte Seite (blau) Wasser
• Membran lässt Wassermoleküle
• und Zuckerteilchen durch.

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- Osmose -

• Osmose Diffusion mit Hindernissen
• Eine semipermeable
• (halbdurchlässige) Membran
• stellt das Hindernis dar.
• Es entsteht ein osmotischer Druck.
• Prozess kommt zum Stillstand, wenn osmotisches
  Gleichgewicht herrscht (p hydrostatisch p
  osmotisch).

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- Osmose -Versuch

• Benötigte Materialen
• - 1 Osmometer
• - Becherglas
• - Spritzflasche mit Wasser
• - 20g Haushaltszucker
• - Petrischale
• - Filzstift

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- Lückentext zur Osmose -

• Die Osmose basiert auf dem Effekt der ------- 1
  -------, bei dem sich durch eine ständige und
  willkürliche Bewegung der Moleküle und
  gleichzeitige Übertragung dieser Bewegungsenergie
  auf die gelösten ------- 2 -------, eine
  Durchmischung einstellt. Diese Durchmischung ist
  fortlaufend, wobei sich das Konzentrationsgefälle
  in ein gleichmäßiges ------- 3 ------- wandelt.
• Bei der Osmose ist lediglich ein Hindernis in
  Form einer -------- 4 -------- /
  halbdurchlässigen Membran in diesen Prozess
  eingebunden. Durch diese Membran gelangen nur
  bestimmte Teilchen, die eine ------- 5 -------
  Größe nicht überschreiten. Somit entsteht auf
  einer Seite von der Membran ein ------- 6 -------
  Druck, sofern ein Konzentrations-
• unterschied der gelösten Teilchen zwischen beiden
  Seiten besteht.

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Auflösung

• Die Osmose basiert auf dem Effekt der Diffusion,
  bei dem sich durch eine ständige und willkürliche
  Bewegung der Moleküle und gleichzeitige
  Übertragung dieser Bewegungsenergie auf die
  gelösten Ionen / Teilchen, eine Durchmischung
  einstellt. Diese Durchmischung ist fortlaufend,
  wobei sich das Konzentrationsgefälle in ein
  gleichmäßiges Konzentrationsverhältnis wandelt.
• Bei der Osmose ist lediglich ein Hindernis in
  Form einer semipermeablen / halbdurchlässigen
  Membran in diesen Prozess eingebunden. Durch
  diese Membran gelangen nur bestimmte Teilchen,
  die eine definierte Größe nicht überschreiten.
  Somit entsteht auf einer Seite von der Membran
  ein osmotischer Druck, sofern ein
  Konzentrations-unterschied der gelösten Teilchen
  zwischen beiden Seiten besteht.

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Das Osmosekraftwerk- Aufbau -
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Die Wasseraufbereitung

• Salz- und Süßwasser werden
• durch Filtration von groben
• Partikeln befreit.
• Dies geschieht, damit die
• empfindliche Membran nicht
• zugesetzt oder gar zersört wird.

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Der Druckaustauscher

• Druck des Brackwasserablaufes wird für
  Salzwasserzulauf genutzt.
• Dies geschieht ohne Energieumwandlung unter
  Erhaltung des hydraulischen Drucks.

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Die MembranAufbau

• Membranschicht Für Salzionen undurchlässig
• Stützschicht Druckstütze für Membran

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Die MembranMaterialien

• Cellulose Acetat (CA)
• Dünnfilm Composite (TFC)

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Die MembranEffizienz

• Erforderliche Membraneigenschaften
• Durchlässig für Wasser
• Undurchlässig für Salze
• Kostengünstig
• Dünn (Minimierung der inneren Reibung)
• Langlebig(Resistent gegen Faulen)
• Hohe Druckbeständigkeit

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- Funktionsweise -
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- Berechnung des osmotischen Drucks -
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- Der Prototyp -

• 66 Membranröhren mit 2000m² Membranfläche
• 2-4 kW Gesamtleistung.
• Baukosten von ca. 13mio. Euro

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- Der Energielieferant -

• Durch Sonnenstrahlung verdunstet Meerwasser.
• Über Wolkenbildung und Niederschlag gelangt
  dieses Wasser durch Flüsse zurück ins Meer.
• An den Flussmündungen kann nun ein Teil der von
  der Sonne gelieferten Energie durch
  Osmosekraftwerke in elektrische Energie
  umgewandelt werden.
• Fazit Global gesehen ist die Sonne somit der
  eigentliche Energielieferant.

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- Übersicht über Effizienzeinflüsse -

• Osmotischer Druck (Stoffmengenkonzentrationsunters
  chiede)
• Energieverlust durch innere Reibung im Rohrsystem
• Membranleistung und Kosten
• Lage des Kraftwerkes
• Energieeinsatz für Pumpen, Filteranlagen
• Druckerzeugung für Effizienzsteigerung
  (Druckumwandler)

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- Einsetzbarkeit -
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Standortbeispiel

• Höhere Leistungen
• bei Gewässern mit
• hohem Salzgehalt.
• Beispiele Totes
• Meer, Mittelmeer,
• Großer Salzsee(Utah)

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- Energiemarkt im Vergleich -
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- Vor- und Nachteile -

• Vorteile
• - Erneuerbare und umweltfreundliche Energie
• - Überall dort einsatzfähig, wo Süßwasser auf
  Salzwasser trifft
• - Wetterunabhängig, 24/7 Stromerzeugung
• Nachteile
• - Aufwendige Entwicklung
• - Mit heutigem Entwicklungsstand kostenintensiv
• - Mögliche Zerstörung von Mikrokulturen
• - Hoher Platzbedarf
• - Wirkungsgrad 25-30

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- Geschichte / Entwicklung -

• 70er Jahre Membran für die Entsalzung von
  Meerwasser wird entwickelt
  und dabei die Möglichkeit entdeckt,
  Osmosekraft energietechnisch nutzbar
  machen zu können.
• 80er Jahre Zwei Norweger erforschen die
  theoretischen
  Möglichkeiten zur Erzeugung von Osmosekraft.
• 1997 Zwei norwegische Firmen rufen ein
  Forschungssprojekt ins Leben.
• 2001 EU Gelder für die Osmosekraftforschung
• 2003 Statkraft meldet Patent für
  Osmosekraftmembran an und errichtet
  Testanlage.
• 2008 Prototypenbau in Tofte bei Oslo
• November 2009 Prototyp nimmt Betrieb auf

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- Zukunftsaussichten -

• Ein Kraftwerk von der Größe eines Fußballstadions
  könnte mit einer Leistung von 25 Megawatt 30.000
  Haushalte versorgen.
• An der Elbe wäre ein Osmosekraft schwer
  vorstellbar, da durch die Tiede eine weitläufige
  Brackwasserzone besteht.
• Weltweites Potenzial von 1600 bis 1700 tWh.

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- Lückentext zum Osmosekraftwerk -

• Das Osmosekraftwerk nutzt die Kraft des
  osmotischen Drucks, welcher sich durch
  unterschiedliche Salz- konzentrationen zweier
  ------- 1 ------- ergibt. Diese Lösungen stellen
  ein Süßwasservorkommen (Fluss) und ein
  Salzwasservorkommen (------- 2 -------) dar.
• Je größer der Konzentrationsunterschied der
  beiden Lösungen ist, desto größer ist der Druck
  und somit auch die ---------- 3 ---------. Als
  Standorte eignen sich daher nur Orte an denen
  Süßwasser auf Salzwasser trifft, zum Beispiel
  ------- 4 -------.
• Als Effizienzeinflüsse gelten zum Beispiel die
  semipermeable ------ 5 ------, der
  Konzentrationsunterschied der aufeinander
  treffenden Lösungen und die Lage des
  Osmosekraftwerkes bzw. die Entfernung zur Salz-
  und Süßwasserquelle.

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Auflösung

• Das Osmosekraftwerk nutzt die Kraft des
  osmotischen Drucks, welcher sich durch
  unterschiedliche Salz- konzentrationen zweier
  Lösungen ergibt. Diese Lösungen stellen ein
  Süßwasservorkommen (Fluss) und ein
  Salzwasservorkommen (Meer) dar.
• Je größer der Konzentrationsunterschied der
  beiden Lösungen ist, desto größer ist der Druck
  und somit auch die Energieausbeute. Als Standorte
  eignen sich daher nur Orte an denen Süßwasser auf
  Salzwasser trifft, zum Beispiel Flussmündungen.
• Als Effizienzeinflüsse gelten zum Beispiel die
  semipermeable Membran, der Konzentrationsunterschi
  ed der aufeinander treffenden Lösungen und die
  Lage des Osmosekraftwerkes bzw. die Entfernung
  zur Salz- und Süßwasserquelle.

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Quellenverzeichnis

• Diffusion / Osmose
• http//www.u-helmich.de/bio/cyt/reihe02/Diffusion2
  .pdf
• http//www.medizinfo.de/arzneimittel/resorption/di
  ffusion.shtml
• http//www.mallig.eduvinet.de/bio/11diffus/diffus1
  4.html
• http//www.mallig.eduvinet.de/bio/11osmose/osmo11.
  html
• Osmosekraftwerk
• http//www.g-o.de/dossier-483-1.html /
  -483-4.html / -483-5.html / -483-6.html /
  -483-7.html / -483-8.html / -483-9.html
• http//www.ardmediathek.de/ard/servlet/content/351
  7136?documentId4232032
• http//www.statkraft.com/energy-sources/osmotic-po
  wer/
• http//www.statkraft.com/Images/Osmotic200920ENG
  _tcm9-4591.pdf
• http//www.statkraft.com/Images/Waterpower_XVI_-_P
  ower_production_based_on_osmotic_pressure_tcm9-510
  0.pdf
• http//www.statkraft.com/Images/HYDRO20200920-2
  0Unleashing20renewable20energies20from20the20
  ocean_tcm9-5099.pdf
• http//de.wikipedia.org/wiki/Druckaustauscher
• http//de.wikipedia.org/wiki/Stoffmengenkonzentrat
  ion
• http//de.wikipedia.org/wiki/Universelle_Gaskonsta
  nte

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(No Transcript)