Blaue Energie ist eine Möglichkeit, Energie durch Osmose zu erzeugen, dh aus den Unterschieden in der Salzkonzentration zweier Wasservolumen. Durch die Trennung dieser Wassermassen durch eine membrane semi-perméable entsteht eine Druckdifferenz, die zum Antrieb einer Turbine genutzt werden kann. Die Turbine ist mit einer Lichtmaschine verbunden, die Strom erzeugt.
Ein solcher Unterschied kann an Stellen genutzt werden, an denen Süßwasser ins Meer fließt.
Die osmotische Energietechnik befindet sich noch in der Entwicklung. Derzeit wird untersucht, ob der Salzgehalt zunächst durch Abwärme erhöht werden kann, um die Wärme mit thermoelektrochemischen Systemen direkt in elektrische Energie umzuwandeln.
Einer der Vorteile von blauer Energie ist, dass es sich um eine erneuerbare Energiequelle handelt, die keine Treibhausgasemissionen erzeugt. Sie gilt auch als saubere Energie, weil sie keine umweltschädlichen Abfälle erzeugt, sondern nur Wasser mit einer bestimmten Salzkonzentration ins Meer abgibt.
Wie funktioniert blaue Energie?
Eine Salzlösung enthält Energie, die genutzt werden kann. Die Auflösung von Salz ist ein endothermer Prozess, bei dem während der Auflösung, wie bei den meisten Salzen, die Temperatur des Wassers sinkt.
Der Energieaufwand zum Verdunsten von Wasser ist bei Salzwasser höher als bei Süßwasser. Wenn sich also Salz- und Süßwasser bei gleicher Temperatur treffen, steigt die Temperatur leicht an. Diese Temperaturerhöhung erzeugt einen Druck, mit dem Wasserturbinen zur Stromerzeugung angetrieben werden können.
Blaue Energie in der Natur
Dieser osmotische Prozess findet auch natürlich statt. In diesem Fall enthalten Pflanzenzellen Salze, deren Konzentration mit der Verdunstung zunimmt. Die Pflanzenzellwand ist eine Membran für Wasser, das durch den Prozess der Osmose aus dem Boden nach oben transportiert wird.
Nachteile der blauen Energie
Die Hauptnachteile dieser Art von erneuerbarer Energie sind neben dem Preis und der Beständigkeit der Membranen, dass die osmotische Energie eine begrenzte Kapazität pro Quadratmeter Membranfläche hat.
Ein weiteres Problem ist das Auftreten von Verschmutzungen der Membranen, die immerhin extrem feine Filter sind. Sowohl frisches Flusswasser als auch Meerwasser enthalten Algen, Sand und Tonpartikel.
Methoden zur Nutzung blauer Energie
Verzögerte Druckosmose
Die erste Technik, die druckverzögerte Osmose (PRO), basiert auf Osmose. Es tritt auf, wenn Flusswasser (Süßwasser) mit Meerwasser (Salz) durch eine Membran in Kontakt kommt, die Wasser, aber nicht gelöste Substanzen wie Salz passieren lässt. Süßwasser fließt durch die Membran auf die salzige Seite und mündet ins Meer. Dort entsteht ein osmotischer Druck, der als Energiequelle genutzt werden kann.
Der Druck steigt theoretisch auf 28 bar bei 10 °C und einer Salzkonzentrationsdifferenz von 3,5 %. Der tatsächliche Druck ist aufgrund der auftretenden Verdünnung geringer. Mit dem entstehenden Druck kann eine Wasserturbine angetrieben und Strom erzeugt werden.
Als Abfallprodukt fällt Brackwasser an; nichts anderes als das, was passiert wäre, wenn das Wasser ungehindert das Meer erreicht hätte.
Umgekehrte Elektrodialyse
Ein zweites Verfahren verwendet die Umkehrelektrodialyse. Fließendes Salz- und Süßwasser sind von ionenselektiven Membranen umgeben, was zu einer minimalen Spannung zwischen diesen Membranen führt.
Durch die Reihenschaltung der Membranen entsteht eine nutzbare Spannung und es wird sofort Strom erzeugt. Das Problem ist immer noch eine zu geringe Kapazität pro m² Membranfläche.
Ammoniak
Ein drittes Verfahren nutzt Ammoniak (NH3) in einer Brennstoffzelle mit ionenselektiven Membranen. Die kalorienarme Abwärme spellt den erforderlichen Konzentrationsunterschied wieder her und nutzt Abwärme zB aus der Industrie (TRAB thermisch regenerative Ammoniakbatterie).
Diese Methode zur Nutzung osmotischer Energie wird noch untersucht.
