Meerwasserentsalzung mit neuartigen Solarkollektoren

Fraunhofer-Institut erschließt neue Anwendungsfelder für Sonnenenergie:
Meerwasserentsalzung mit neuartigen Solarkollektoren

Wußten Sie, daß etwa 2% des weltweit aus Meerwasser gewonnenen Süßwassers auf den Kanarischen Inseln erzeugt und verbraucht wird? Das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE stellt jetzt ein von der Europäischen Gemeinschaft gefördertes Projekt vor: Ziel ist die Entwicklung von Kollektoren mit korrosionsfesten Kunststoffabsorbern, die in einer Demonstrationsanlage zur Meerwasserentsalzung eingesetzt werden. Mit von der Partie sind das Centro de Investigacion en Energia y Agua CIEA aus Gran Canaria, die Agricultural University of Athens, das Zentrum für Angewandte Energieforschung ZAE, München und die Firma Thermisch Angetriebene Systeme TAS, München. Mit einem Kick-off meeting in Freiburg am 30. und 31.7.98 startet das Projekt, bei dem innerhalb von 3 Jahren eine funktionstüchtige Anlage für 1000 l Süßwasser pro Tag entwickelt und auf Gran Canaria aufgebaut und erprobt werden wird. Ziel des Projektes ist es, die Kosten gegenüber anderen solar betriebenen Anlagen mit vergleichbaren Tageskapazitäten zu halbieren. Wasserpreise von 25 ECU/m³ sollen erreicht werden.

Thermische Wasseraufbereitungsanlagen sind bisher meist dieselbetrieben. Bei einer immer größer werdenden Zahl von Ferieninseln im Mittelmeer stillen Tankschiffe mit Wasser vom Festland den Durst von Touristen. Beides ist teuer und belastet die Umwelt. Sonnenkollektoren könnten Wasser erwärmen und durch Destillation genießbar machen. Doch herkömmliche Kollektoren haben ein Herz aus Metall: Der schwarze Absorber, der die Solarstrahlung aufnimmt, besteht meist aus Kupfer oder Aluminium und korrodiert durch 80°C-warmes Salzwasser. Kunststoffabsorber sind korrosionsfest, waren aber bisher nicht leistungsfähig genug.

Forschern des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE in Freiburg ist es nun gelungen, den Wirkungsgrad von Kollektoren mit Kunststoffabsorbern in einem Prototyp drastisch zu steigern. Im EU-Projekt soll jetzt erstmals eine komplette Meerwasserentsalzungsanlage für den 24 Stunden-Betrieb errichtet werden.

Kernstück sind 50m2 der neuen Kollektoren mit Kunststoffabsorbern. Sie wurden vom Fraunhofer ISE entwickelt, das auch die Koordination des Projekts übernimmt. ZAE liefert die Systemtechnik und den Heißwasserspeicher für den
24 Stunden-Dauerbetrieb. TAS baut das Entsalzungsmodul und CIEA stellt die Meßtechnik und betreut den Probebetrieb der Demonstrationsanlage.

Diplomphysiker Matthias Rommel, Projektleiter am Fraunhofer ISE, erläutert das Neue an der Entwicklung: "Damit ein Sonnenkollektor gut ist, muß sein Absorber erstens einen möglichst hohen Anteil der Solarstrahlung aufnehmen und zweitens auf das Wasser übertragen. Dazu braucht er eine spezielle Beschichtung - die selektive Schicht - und eine gute Wärmeübertragung. Kunststoffe waren bisher gegenüber Metallabsorbern doppelt im Nachteil: Die selektive Beschichtung kann nicht mit den heute üblichen Galvanik-Techniken aufgebracht werden und die Wärmeleitung von Kunststoffen ist rund tausendmal schlechter als die von Metallen. Dieses letztgenannte Problem haben wir durch eine neue Konstruktion gelöst, bei der das Wasser den ganzen Absorber großflächig durchströmt. Das Problem der selektiven Beschichtung lösten unsere Instituts-Kollegen von der Materialforschung mit ihrem Sputterverfahren."

Was Matthias Rommel nüchtern beschreibt, könnte ein wesentlicher Schritt dazu sein, daß kostengünstige Kunststofftechnologie in Sonnenkollektoren eingesetzt werden kann. Dies dürfte nicht nur die solare Warmwasserbereitung verbilligen, sondern erschließt ganz neue Einsatzmöglichkeiten. Mit der neuen Technik kann nicht nur Wasser entsalzt, es können auch aggressive Medien wie flüssiger Sondermüll entwässert und damit im Volumen verkleinert werden.

Die Projektergebnisse werden auch dazu beitragen, die Einsatzmöglichkeiten von Kunststoffen in Solarkollektoren zu erforschen.

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