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Case Study: Gegen den Durst der Welt
Sauberes Trinkwasser ist ein kostbares Gut. Mehr als eine Milliarde Menschen haben keinen Zugang zu diesem Grundnahrungsmittel Nr. 1. Und der Wasserverbrauch in der Welt wird weiter steigen. Schätzungen zufolge um bis zu 40 Prozent bis 2025. Lösungen müssen her. Das dachte sich auch Dr. Ulrich Plantikow. Vor 10 Jahren errichtete er auf Rügen eine regenerative Meerwasserentsalzungsanlage. Die mobile Pilotanlage nutzt die Kraft des Windes, um aus Meerwasser Frischwasser zu gewinnen. Plantikows Ansatz stieß weltweit auf hohes Interesse. Vor allem in Tourismusregionen und in Ländern mit Wasserknappheit können mit dem aus Meerwasser gewonnenem Frischwasser akute Probleme gelöst werden. Entsprechend gespannt blickte man in den vergangenen Jahren auf die kleine Forschungsanlage der Gesellschaft für windkraftbetriebene Meerwasserentsalzung mbH (WME GmbH) auf der Ostseeinsel.
Seit wenigen Monaten ist nun die Pilotphase vorbei. Die WME GmbH aus Dranke auf Rügen errichtete die erste kommerzielle Anlage auf der 23 Kilometer nördlich von Rhodos gelegenen griechischen Insel Symi. Die Insel bekam ihr Trinkwasser bisher von Schiffen angeliefert. GEA PHE Systems lieferte für diese wegweisende Anlage die Plattenwärmetauscher. Ein 350-Kilowatt-Windrad produziert den Strom für eine Unterdruckverdampfung, die - bei voller Windstärke - bis zu 20 Kubikmeter entsalztes Wasser pro Stunde liefert. Dies reicht aus, um täglich rund 3000 Menschen zu versorgen. Die Meerwasser-Entsalzungsanlage arbeitet auf der Grundlage des Verfahrens der Mechanischen Dampfkompression (MVC - Mechanical Vapour Compression) mit einem Fallfilmverdampfer. Das Meerwasser strömt durch zwei parallel angeordnete Plattenwärmetauscher und wird vorgewärmt.
GEA PHE Systems hat dafür zwei Plattenwärmetauscher des Modells NT 150 mit Titanplatten eingebaut. Die gedichteten Wärmetauscher zeichnen sich durch ein optimiertes Plattenprofil aus, das bei gleicher Leistung weniger Wärmeübertragungsfläche benötigt. Dadurch kann die Baugröße klein gehalten werden, eine unumgängliche Voraussetzung bei den engen Platzverhältnissen in den Containern. Die Plattenwärmetauscher wurden nach neuesten hydro- und thermodynamischen Erkenntnissen in Zusammenarbeit mit der Universität Hannover entwickelt.
Ein Entgaser und eine Vakuumpumpe entziehen dem Wasser alle nicht kondensierbaren Gase, so dass eine Temperatur von 40 bis 85 Grad und ein Dampfdruck von 100 bis 550 Millibar ausreichen, das Wasser zu verdampfen. Eine Wärmerückführung sorgt dafür, dass der Wirkungsgrad der Anlage attraktiv bleibt. Der Stromverbrauch liegt zwischen 6 und 15 Kilowattstunden je Kubikmeter Trinkwasser.
Beim Betrieb von Anlagen mit regenerativen Energien und speziell mit Windenergie sind einige Besonderheiten zu beachten. Da der Wind nicht beständig weht, schwankt auch die erzeugte elektrische Leistung sehr stark. Die Entsalzungsanlagen können nicht wie herkömmliche Techniken mit konstanter Leistung betrieben werden. Sie müssen dem sehr stark schwankenden Leistungsangebot angepasst werden. Das System der WME GmbH arbeitet mit einer modifizierten Brüdenverdichtung - einem modifizierten Wärmepumpenprozess.
Diese Technik ist in der Lage, auch bei böigem Wind die gesamte Generatorleistung abzunehmen und mit hohem Wirkungsgrad zur Entsalzung zu verwenden. Statt überschüssiger elektrischer Energie wird das in Starkwindphasen erzeugte überschüssige Trinkwasser in Wasserreservoiren gespeichert. In Schwachwindphasen kann das gespeicherte Wasser dann zur Deckung der Defizite genutzt werden. Ein Neustart nach Windstille erfolgt in Sekunden. Von besonderem Interesse bei dieser Entwicklung ist, dass neben der ausschließlichen Nutzung regenerativer Windenergie auch für die Entsalzung keine ökologisch bedenklichen Chemikalien eingesetzt werden müssen. Diese könnten das Meer dort großflächig verunreinigen, wo das aus der Entsalzungsanlage zurückbleibende konzentrierte Meerwasser eingeleitet wird.
Die WME Meerwasserentsalzungsanlage ist ein mobiles kompaktes Anlagenkonzept in Containerbauweise. Jeder Container beinhaltet eine komplette Anlage. Diese Bauweise ermöglicht weltweit eine einfache Transport- und Aufbaulogistik und gewährleistet einen optimalen Schutz der Anlage vor Witterungseinflüssen.