Wasserwirtschaft

Der „World Ocean Review” erscheint 2010 das erste Mal und soll in Zukunft in regelmäßigen Abständen herausgegeben werden. Entstanden ist ein umfassender und profunder Bericht, der den Zustand der Weltmeere und die Wirkungszusammenhänge zwischen dem Ozean und ökologischen, ökonomischen und gesellschaftspolitischen Bedingungen aufzeigt. Die wissenschaftlich gesicherten Erkenntnisse sollen all denen dienen, die sich aktiv und fundiert an den aktuellen Diskussionen im Umfeld der Meeresforschung beteiligen möchten.

Das Exemplar „World Ocean Review“ kann kostenfrei bestellt oder als PDF-Broschüre heruntergeladen werden.

LINK: http://worldoceanreview.com/bestellen/

Ein Forscherteam der US-Universität Stanford hat nach eigenen Angaben einen Weg gefunden, wie Wasser künftiger schneller und billiger von Bakterien gereinigt werden kann als bisher. Die Wissenschaftler haben einen Filter aus reiner Baumwolle entwickelt, der mit kleinsten Partikeln, sogenannten Nanomaterialien, beschichtet wird. Die Baumwolle kann dann unter Strom gesetzt werden und ist so in der Lage, Bakterien abzutöten, wenn Wasser durch den Filter fließt.

Eine Art “Nano-Insektenvernichter”. Und der soll bald Serienreife erlangen. Die Baumwolle wird zu einem leitfähigen Stoff, wenn sie mit Nanoröhrchen beschichtet ist und sich Silbernanodrähte in die Lücken zwischen den Bauwollfasern schieben. Durch die hohe Leitfähigkeit wird weniger elektrische Spannung benötigt, um den Stoff unter Strom zu setzen.

Professor David Schoen: “Vor ein paar Jahren kam uns der Gedanke, dass wir irgendwie Silbernanodrähte, die an sich antibakteriell sind, in einer geringen Größenordnung mit Wasser mischen und unter Strom setzen könnten, um Bakterien besser abzutöten. Die Idee ist sehr einfach, wir wollten einen Mini-Insektenvernichter kreieren, der eben Bakterien tötet.”

Schon in einer frühen Entwicklungsstufe tötete der Filter bei einer Spannung von 20 Volt 98 Prozent des E.Coli-Bakteriums ab. Aber das Ziel sind 100 Prozent. So kamen die Forscher auf die Idee, Baumwolle mit einem leitfähigen Material zu beschichten. Ein anderes Labor steuerte die Idee bei, Silber als antibakteriellen Stoff zu nutzen.

Yi Cui: “Es ist sehr einfach, Nanoröhrchen zu nutzen, um Baumwolle leitfähig zu machen, also nutzten wir sie. Und dann kam noch Silber dazu, das an sich ja antibakteriell ist. Wenn man also Silbernanodrähte in einen Filter packt, muss man nichts mehr machen und die Bakterien können nicht auf den Filter hinaufwachsen. Also haben wir einen leitfähigen Filter, der zugleich selbst ohne Strom antibakteriell ist.” Nicht nur das Material ist billig.

Man spart auch dadurch Geld, dass man nur sehr wenig Energie aufwenden muss, um den Filter einzusetzen. Cui: “Die geringen Kosten dieses Filters können sicher auch gerade Entwicklungsländern zugute kommen.

Ich denke, die größten Einsparungen kommen später – bei der Energie, die wir zur Filterung aufwenden. Die ist sehr viel geringer als bei bisherigen Filtern und dadurch spart man viel Geld.” Nun will das Forscherteam den Filter soweit bringen, dass sie ihn künftig verkaufen können. Eine gute Nachricht für alle, die auch in den entlegenen Ecke der Erde sauberes Wasser brauchen.

(Source: de.euronews.net)

Wissenschaftler am Field and Space Robotics Laboratory des MIT haben ein kompaktes, transportables Wasserentsalzungsgerät entwickelt, das mit Solarenergie betrieben wird. Nach Angaben der Wissenschaftler erzeugt ein erster Prototyp des Moduls 80 Gallonen (rund 300 Liter) Trinkwasser pro Tag.

Steven Dubowsky und seine Kollegen stellten den Prototyp Anfang Oktober auf der Fachkonferenz EuroMed 2010 vor. Die Anlage arbeitet nach dem Prinzip der so genannten Umkehr-Osmose. Hierbei wird Meerwasser unter hohem Druck durch eine Membran gepresst, an der das Salz dann hängenbleibt. Das Verfahren an sich ist nicht neu – es wird vor allen Dingen in den Golfstaaten in großen, zentralen Anlagen angewandt. Der energetische Aufwand ist allerdings recht hoch: zwischen 4 und 9 Kilowattstunden pro Kubikmeter – und die werden gegenwärtig noch zumeist mit Hilfe von fossilen Energieträgern erzeugt. Im April hatte IBM bekannt gegeben, man wolle gemeinsam mit Partnern aus Saudi-Arabien die größte, solarbetriebene Meerwasser-Entsalzungsfabrik der Welt bauen.

Die MIT-Forscher wollen das Verfahren nun jedoch auch für kleine, dezentrale Anlagen umsetzen. Um den Wirkungsgrad der Anlage zu erhöhen, haben sie das Modul mit verschiedenen Sensoren ausgestattet, die von einem Steuerrechner automatisch ausgelesen werden. Dieser soll die Parameter – etwa die Leistung der Pumpe – dann automatisch an die jeweiligen Wetterbedingungen anpassen.

“Das Wasser kommt vom Himmel. Das ist das Wasser vom Himmel”, ruft Marc Parent aus Sainte Tulle aus der Provence. Er ist der Erfinder einer Windkraftanlage, die aus Luftfeuchtigkeit wertvolles Wasser gewinnt.

Der Ingenieur erklärt die Vorzüge seiner Maschine:

“Diese Installation ist eine mehrfach einsetzbare Maschine, weil sie isoliert lebenden Einwohnern gleichzeitig Wasser und Elektroenergie liefert. Heute weht ein Wind mit etwa sieben bis acht Meter pro Sekunde. Mit der sehr geringen Luftfeuchtigkeit in der Provence ergibt das 30 bis 40 Liter Wasser pro Tag. Das gilt für die kleineren Modelle.”

Monsieur Parent hatte die Idee, als er in der Karibik lebte, auf den Französischen Antillen. Aus seiner heimischen Klimaanlage gewann er Wasser für den Hausgebrauch. Das damalige Modell funktioniert prinzipiell wie der aktuelle Prototyp:

Mittels seiner Drehbewegung erzeugt das Windrad Elektrizität. Diese betreibt ein Kühlaggregat, das die Feuchtigkeit der Luft kondensieren lässt. Ein Ventilator drückt die Luft in die Kondensations- kammer. Das gewonnene Wasser läuft in einen Auffangbehälter. Und falls der Wind abflaut, versorgen Solarzellen die Kühlung mit Strom.

Sobald der Prototyp ausgereift ist, soll er in einer leistungsstärkeren Version auf den Markt kommen.

Die Installation eröffnet Ländern mit Wassermangel neue Möglichkeiten. Davon abhalten könnten diese Länder die hohen Investitionskosten von 100.000 Euro pro Windrad. Ebenfalls ist das gewonnene Wasser mineralarm und kann ohne Zusätze nur kurzfristig als Trinkwasser genutzt werden.

In Sidney, der größten Stadt Australiens, wird das System ausprobiert.

Und so funktioniert es:

Das gereinigte Abwasser ergießt sich in einen 60-Meter-Schacht und treibt dabei Turbinen an. Das Ergebnis könnte bis zu 1 000 Haushalte mit grüner Energie versorgen. Tatsächlich senkt es die Stromzufuhr zur Kläranlage von außen um 40%.

Das heißt auch mehr als 12 000 Tonnen Treibhausgase weniger pro Jahr – das ist, als würden 3 000 Autos von der Straße geholt.

Rusell Marsh: “Erst mal erzeugt man hier Strom vor Ort – also muss man die Energie nicht zu hohen Kosten über weite Strecken transportieren. Das nennt man eine Win-Win-Situation. Weniger CO2-Emissionen, mehr erneuerbare Energien, und der selbst erzeugte Strom ist vermutlich auch noch billiger.”

In Sicherheitsstudien wird sauberes Trinkwasser immer wieder als ein Grund für kommende Kriege gehandelt. Dabei gibt es im Prinzip genug Wasser auf diesem Planeten – nur müsste es bei dem ständig steigenden Wasserverbrauch in wachsendem Maße mittels Entsalzung aus dem Meer gewonnen werden. Bislang wird die aber, wenig nachhaltig, mit fossiler Energie betrieben. Erneuerbare Energien spielen bei der Meerwasserentsalzung hingegen kaum eine Rolle.

Der Wüstenstaat Saudi-Arabien will dies nun ändern: Die King Abdulaziz City for Science and Technology (KACST), die nationale saudische Forschungsbehörde, baut gemeinsam mit IBM in der Stadt Al Khafji die größte solar betriebene Meerwasserentsalzungsfabrik der Welt. Der IT-Konzern bringt dabei neue Materialien ein, die ursprünglich für leistungsfähigere Computerchips entwickelt wurden. Wenn die Anlage Ende 2012 fertig ist, soll sie 30.000 Kubikmeter Trinkwasser (30 Millionen Liter) pro Tag gewinnen – genug für 100.000 Menschen.

Dabei geht es der KACST zum einen um niedrigere Kosten. Bei herkömmlichen Entsalzungsanlagen fällt die Hälfte der Betriebskosten für die Stromerzeugung an. Je nach Ölpreis sind das pro Kubikmeter zwischen 40 und 90 Cent. Zwar ist Saudi-Arabien im Vergleich zu vielen anderen wasserarmen Ländern in der komfortablen Situation, über die größten Ölreserven der Welt zu verfügen. Und Solarenergie ist derzeit noch teurer als fossile Energie. “Der Ansatz ist dennoch sinnvoll, nicht, weil es heute die billigste Variante ist, sondern irgendwann in der Zukunft“, bekräftigt Lisa Henthorne, Direktorin der International Desalination Association. Ein weiterer Grund sei, langfristig die Treibhausgasemissionen zu verringern, die bislang durch die Meerwasserentsalzung entstehen.

Zahlreiche Anlagen arbeiten heute noch mit der Destillierung von Wasser, um das Salz zu entfernen. Neuere Fabriken, so auch die in Al Khafji geplante, nutzen das Verfahren der so genannten Umkehr-Osmose. Hierbei wird Meerwasser unter hohem Druck durch eine Polymermembran gepresst, an der das Salz hängen bleibt. Der energetische Aufwand ist aber bei beiden Verfahren hoch: zwischen vier und neun Kilowattstunden pro Kubikmeter – und die werden gegenwärtig meist mit fossilen Energieträgern erzeugt. Allein Saudi-Arabien verfeuert laut Arab News täglich 1,5 Millionen Barrel Öl, um Trinkwasser aus dem Meer zu gewinnen.

Die KACST-Anlage soll nun mi zwei Innovationen von IBM die solare Entsalzung vorantreiben. Die eine Weiterentwicklung steckt in einem hochkonzentrierten Photovoltaik-System: In ihm bündeln Linsen das Sonnenlicht, um die Fläche der teuren Solarmodule zu verringern. Da das Licht mit höherer Intensität auf die Zellen trifft, heizen die sich aber enorm auf. „Wenn man die Zellen nicht kühlt, überhitzen Elektroden und Leitungen, und die Anlage geht kaputt“, sagt Sharon Nunes von IBM Big Green Innovations.

Um dies zu verhindern, setzt IBM auf eine äußerst leitfähige, flüssige Legierung aus Gallium und Indium, die sich in einer eigenen Schicht unterhalb der Licht-sammelnden Silizium-Wafer befindet. Sie leitet die entstehende Wärme ab. Die IBM-Forscher konnten damit auf einem ein Quadratzentimeter großen Zell-Prototyp eine 2300 Mal höhere Strahlungsleistung verarbeiten. Das sei dreimal mehr, als mit bisherigen Bündelungssystemen möglich, sagt Nunes.

Auch an der Umkehr-Osmose hat IBM geschraubt. In heutigen Anlagen bestehen die Filtermembranen aus Polyamid. Die werden allerdings durch Öl, Schadstoffe und Mikroben verstopft. Gegen letztere setzt man dem Meerwasser vor der Entsalzung Chlor zu, das aber mit der Zeit das Polyamid zersetzt.

IBM verwendet statt Polyamid ein Polymer, das bislang in der Herstellung von Computerchips eingesetzt wurde, um die Muster der Kupfer-Leiterbahnen zu erzeugen. Es enthält Alkoholverbindungen mit jeweils sechs Fluoratomen. In Wasser mit einem hohen pH-Wert – bei Meerwasser liegt er etwa bei acht – laden sich die Fluorgruppen negativ auf und schützen die Membran so vor dem zugesetzten Chlor und verstopfenden Partikeln.

Nach Angaben von IBM kann das Meerwasser den “Nanomembran” getauften Filter um bis zu 50 Prozent schneller passieren als die Polyamid-Filter. Zugleich entfernt die Nanomembran 99,5 Prozent des im Wasser gelösten Salzes – eine Quote, die mit der von Polyamid vergleichbar sei, sagt Menachem Elimelech, Chemieingenieur an der Yale University. Soviel müsse man schaffen, um qualitativ gutes Trinkwasser zu bekommen. „Sonst müssen Sie das Wasser in einen zweiten Entsalzungsdurchlauf schicken.“

Die Anlage in Al Khafji ist die erste von drei Stufen eines Solarenergie-Programms der KACST, die die Meerwasserentsalzung billiger und umweltfreundlicher machen soll. In der zweiten Stufe will die saudische Forschungsbehörde eine weitere Fabrik bauen, die täglich 300.000 Kubikmeter Trinkwasser liefert – was mehr als drei Viertel des täglichen Bedarfs von Hamburg entspricht. Am Ende sollen dann die solaren Entsalzungsanlagen an verschiedenen Standorten in ganz Saudi-Arabien stehen. Denn klar ist: Die Zeit des billigen Öls ist auch dort eines Tages vorbei.

Ich möchte hiermit die umweltfreundliche Suchmaschine Ecosia vorstellen.

Ecosia ist eine neue Art von Suchmaschine, die von Yahoo, Bing und dem World Wide Fund For Nature (WWF) unterstützt wird. Ecosia funktioniert im Grunde wie andere Suchmaschinen, jedoch spendet Ecosia mindestens 80% der Sucheinnahmen an ein Regenwaldschutzprojekt des WWF.

Dadurch können die Nutzer mit jeder Suchabfrage etwa zwei Quadratmeter Regenwald retten – ohne auch nur einen einzigen Cent zu bezahlen. Weiterhin laufen alle Ecosia-Server mit Ökostrom und erzeugen somit keinerlei CO2-Emissionen. Wenn Sie Ecosia als Suchmaschine verwenden, machen Sie Ihre Websuchen grün.

Das Ruwenzori-Massiv, zwischen Uganda und der Demokratischen Republik Kongo gelegen, ist das dritthöchste Gebrige Afrikas. Doch auch hier schmelzen die Eismassen. In 50 Jahren könnten die afrikanischen Gletscher völlig verschwunden sein, warnen die Wissenschaftler.

http://de.euronews.net/2010/02/22/gletscherschmelze-auch-in-uganda

In der Schweiz versucht eine Genossenschaft aus ökologisch bewegten Bürgern, Wasser als dezentrale Energiequelle anzuzapfen.

Wenn von Wasserkraft an Flüssen und Seen die Rede ist, denkt man normalerweise an großtechnische Anlagen mit mehreren Staustufen, riesigen Turbinen und enormer Durchflussleistung, die ganze Regionen versorgen können. Es geht aber auch deutlich kleiner: Mit Hilfe der sogenannten Wasserwirbeltechnik lassen sich in rotationssymmetrischen Staubecken, durch die Teile des Flusswassers umgeleitet werden, auch minimale Fallhöhen ab 70 Zentimetern ausnutzen, um Strom zu erzeugen.

Mittels Gravitation entsteht in dem runden Becken ein konstanter Wasserwirbel, der eine Turbine antreibt. Ein Vorteil dieser Kleinkraftwerke ist, dass sie den Fischbestand nicht gefährden: Die verwendeten Rotoren drehen sehr langsam und sorgen sogar für mehr Sauerstoff im Fluss. Außerdem lassen sie sich relativ leicht aufbauen, brauchen keine Staumauern und arbeiten verschleißarm; auch Treibgut fließt normalerweise einfach durch.

In der Schweiz will nun die Genossenschaft Wasserwirbelkraftwerke, kurz GWWK, die Nutzung der Technologie vorantreiben – sie möchte dazu überall im Land umweltbewegte Menschen zusammenführen, die gemeinsam solche Anlagen finanzieren und aufbauen, die “100 Prozent ökologischen Strom” liefern. Das scheint anzukommen: Nach sieben Monaten waren 100 private Geldgeber für ein erstes Kraftwerk im Kanton Aargau gefunden, 300.000 Franken kostete die Anlage.

In Schöftland generiert die Pilotanlage am Flüsschen Suhre, einem Nebenfluss der Aare, nun genügend Strom für immerhin 25 Haushalte oder rund 60 Personen. “Die Idee war, die Kraft des Flusses zu nutzen, wenn wir schon hier wohnen”, erklärt GWWK-Macher Andreas Steinmann, der zu den Ideengebern zählt. Ursprünglich hatte der Genossenschaftsgründer erwogen, ein einfaches Wasserrad zu installieren, das aber Kosten-Nutzen-mäßig nicht sinnvoll gewesen wäre. “Dann sind wir im Internet auf die Wasserwirbeltechnik gestoßen.” Entwickelt wurde die in ihrer aktuellen Form vom Diplom-Ingenieur Franz Zotlöterer aus Österreich.

Der in Schöftland eingesetzte Rotor, den eine örtliche Metallbaufirma fertigte, wiegt 1,7 Tonnen und dreht sich pro Minute gut 20 Mal – für den Betrachter hat der konstante Wasserwirbel eine Zen-artige Qualität. Bevor die Anlage in den Produktionsbetrieb ging, wurde intensiv unter unterschiedlichen Wasserbedingungen getestet und feinabgestimmt – auch am zugehörigen Generator. Die elektrische Leistung liegt damit nun zwischen 8 und 15 kW, die Jahresproduktion soll bis zu 130.000 Kilowattstunden erreichen. Auch bei Trockenheit sei das kein Problem, glauben die Macher. Das Umfeld der Anlage wurde außerdem aufwendig renaturiert, um den Eingriff in die Natur möglichst klein zu halten.

Auch in Niederösterreich arbeitet inzwischen ein erstes Wasserwirbelkraftwerk. Die kleine Anlage in Ober-Grafendorf nutzt eine Fallhöhe von nicht ganz anderthalb Metern mit einem Becken, das einen Durchmesser von 5,5 Metern hat. Auch hier liegt der Output bei rund 8 kW bei einer Umdrehungsgeschwindigkeit von mindestens 20 Rotationen pro Minute.

Die Schweizer Genossenschaftler hoffen nun, dass sich ihre Idee weiter verbreitet. So gibt es Planungen für mindestens 30 weitere Anlagen im ganzen Land, die bis 2015 am Netz sein könnten. Der Staat beteiligt sich mit der für Ökostrom gedachten kostendeckenden Einspeisevergütung (KEV). Das Potenzial könnte aber noch viel größer sein: Bis zu 40.000 Standorte seien geeignet, heißt es von der GWWK. 7000 davon könnten bestehende Ressourcen geschlossener alter Flusskraftwerke mitnutzen, deren Reaktivierung Kosten spart. Bei den Genossen glaubt man, dass bis zu einer Million Haushalte so versorgt werden könnten.

Bis dahin muss der Output aber noch steigen. Experten glauben, dass pro Kleinkraftwerk eine Erhöhung der Energiemenge um bis zu 50 Prozent umgesetzt werden könnte, würde etwa die Strömungsführung oder der Rotor noch verbessert. Auch einzelne Familien oder Firmen könnten dann erwägen, sich ihr eigenes Wasserwirbelkraftwerk zuzulegen, wenn die jeweilige Gemeinde mitspielt.