Wie wir bereits zuvor erwähnt haben, ist die Gewinnung von Energie aus Wasser eine der ältesten und effektivsten Methoden. Doch was uns heute hier zusammenführt, ist kein Mühlenrad oder das Konzept von Unterwasserturbinen, sondern die Beziehung zwischen Süßwasser und Salzwasser. Energie durch Osmose zu erzeugen, ist keine Neuheit – es wurde sogar ein Prototyp einer Anlage in Norwegen gebaut. Doch eine jüngste Entwicklung der EPFL in der Schweiz und der Universität von Illinois könnte die Menge der auf diesem Weg erzeugten Energie erheblich steigern.
Was ist Osmose?
Osmose. Süßwasser, Salzwasser und eine semipermeable Membran. Natürlich muss das Wasser nicht salzig sein, jeder andere gelöste Stoff (z. B. Zucker) ist gültig, aber die Grundidee bleibt: Ein Teil des Süßwassers „wandert“ durch die Membran zur Salzwasserseite und erzeugt so zusätzlichen Druck. Da es sich um einen so grundlegenden physikalischen Prozess handelt, haben viele von uns ihn sicherlich in kleinen Experimenten im Biologie- oder Naturkundeunterricht gesehen. Doch Osmose könnte zu einer außergewöhnlichen Energiequelle werden, sofern das Kosten-Nutzen-Verhältnis stimmt.
Die Gruppe Statkraft baute einen Prototyp einer Osmoseanlage in Hurum (Norwegen). Obwohl sie etwa 4 Kilowatt erzeugte, entschied sich Statkraft, den Stecker zu ziehen – aus mehreren Gründen: wenig Energie, hoher Wartungsaufwand, wettbewerbsfähigere Technologien und so weiter. Der Schlüssel zu mehr Energie aus Osmose liegt im Design der Membran – und genau darauf konzentrieren wir uns heute.
Die neue Membran: drei Atome dünn
Laut einer in der Zeitschrift Nature veröffentlichten Studie von Forschern der EPFL und der Universität von Illinois (Urbana-Champaign) übertrifft eine neue Art ultra dünner semipermeabler Membran alle bisherigen Entwicklungen deutlich. Was bedeutet „ultra dünn“? Gerade einmal drei Atome – und das Hauptmaterial ist Molybdändisulfid, das wir normalerweise als Schmiermittel kennen. Die Nanoporen dieser Membran werden zu „osmotischen Generatoren“ mit außergewöhnlicher Energiedichte. Im offiziellen Text ist von einem Megawatt pro Quadratmeter Membran die Rede, genug für etwa 750 Haushalte.
Die Herausforderung: Herstellung der Membran
Das große Problem dieser Technologie liegt derzeit in der Herstellung der Membran selbst. Die Forscher experimentierten mit einer einzigen Nanopore. Um das gewünschte Megawatt zu erreichen, müsste ein Quadratmeter Membran Millionen dieser Nanoporen enthalten – die präzise und kostengünstig hergestellt werden müssen. In einigen Jahren werden wir wahrscheinlich wieder über Osmose sprechen. Geduld.
