Potsdamer Unternehmen Synlift: Mit Wind und Solar gegen den Wassermangel

Der weltweite Wasserverbrauch ist heute bereits sechs Mal so hoch wie noch vor 100 Jahren. Dem UN-Weltwasserbericht zufolge leiden weltweit etwa vier Milliarden Menschen für mindestens einen Monat im Jahr unter Wasserknappheit. Bis 2050 könnte demnach sogar die Hälfte der Bevölkerung in wasserarmen Gebieten leben. Im Zuge des Klimawandels werden Dürreperioden mehr.

Regnet es wenig, schwinden die Wasservorräte. „Wenn es lange Zeit nicht regnet, haben die Aufbereitungsanlagen einfach kein Wasser mehr, das sie aufbereiten können“, sagt Joachim Käufler, Geschäftsführer des Potsdamer Ingenieur- und Planungsbüros Synlift.

Dabei ist die Erde zu 70 Prozent von Wasser bedeckt. Allerdings sind nur drei Prozent davon Süßwasser, und können zum Trinken, für den Hausgebrauch, die Landwirtschaft oder die Industrie verwendet werden. „Meerwasser wird es immer geben“, sagt Käufler. „Das ist die einzige niederschlagsunabhängige Rohwasserquelle.“ Um es nutzbar zu machen, muss es zuerst vom Salz befreit werden.

Entsalzung benötigt viel Strom

Dafür gibt es zwei Methoden. Seit Jahrhunderten gewinnen die Menschen Meersalz, indem Meerwasser in flache Becken geleitet und dort verdunstet wird. Das verdunstete Wasser kann aufgefangen werden, um Trinkwasser zu gewinnen. Industrielle Entsalzungsanlagen nutzen diesen uralten Prozess, beschleunigen ihn aber durch Erhitzung. Das erfordert sehr viel Energie. Ein moderneres und effizienteres Verfahren ist die Umkehrosmose.

Dabei wird das Meerwasser mit einem hohen Druck von etwa 70 bar durch eine Membran gepresst. Diese Membran filtert das Salz und andere größere Bestandteile heraus. Die Umkehrosmose erfordert zwar weniger Energie als das thermische Verfahren, auch dafür wird aber immer noch viel Strom benötigt. Bisher werden Meerwasserentsalzungsanlagen in der Regel mit Strom aus fossilen Brennstoffen betrieben.

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Synlift möchte das ändern. „Unser Kernthema ist die Kombination der Entsalzung mit erneuerbaren Energien“, sagt Käufler. Das ist nicht so einfach. Denn während Gas- oder Ölkraftwerke den Strom gleichmäßig liefern, produzieren Solar- oder Windkraftanlagen entsprechend des natürlichen Angebots.

© Alexander Hauck

Die Herausforderung ist, eine Lösung zu finden, die zuverlässig Wasser liefern könne, obwohl sie zu 100 Prozent von einer „unzuverlässigen Energiequelle“ abhängig ist. Möglich werde das durch Speicheranlagen, also entweder Batterien oder Wasserbehälter – wie Becken oder Reservoirs. Synlift bevorzuge die zweite Variante.

Unabhängigkeit von Preisschwankungen durch Wind und Solar

Es gebe allerdings auch klare Vorteile. Für den Bau einer solar- oder windbetriebenen Meerwasserentsalzungsanlage fielen geringere Baukosten an. Außerdem blieben die Produktionskosten langfristig stabil. Da die Anlagen sich selbst mit Strom versorgen können, seien sie unabhängig von den Preisschwankungen auf dem Energiemarkt.

Viele der Küstenregionen, die vom Wassermangel betroffen sind, bieten außerdem viel Wind und Sonne. An einem Standort, der über das Jahr verteilt eine ausreichende Mindestwindgeschwindigkeit sicherstelle, seien zum Beispiel mit einer windbetriebenen Anlage Entsalzungskosten zwischen 55 und 70 Eurocent pro Kubikmeter Wasser möglich, sagt Käufler. Mit Solaranlagen sei die Produktion teurer, der Preis liege zwischen 80 Cent und etwa einem Euro pro Kubikmeter Wasser.

Das ist günstiger als der Durchschnitt. Einer aktuellen Studie der Technischen Universität Lappeenranta in Finnland zufolge, kann die Dekarbonisierung des Entsalzungssektors weltweit dazu führen, dass die Kosten deutlich gesenkt werden. 2015 betrug die Entsalzung eines Kubikmeters Wasser im globalen Durchschnitt noch etwa 2,40 Euro, wenn man die Subventionen für fossile Brennstoffe abzieht. Durch den Einsatz von erneuerbaren Energien könne der globale Durchschnittspreis bis zum Jahr 2050 auf etwa 1,05 Euro pro Kubikmeter sinken, stellten die finnischen Forscher fest.

Eine Technologie aus der Ölindustrie

Weltweit führend bei der Trinkwassergewinnung aus Meerwasser ist Saudi-Arabien. Dort ist auch Synlift aktiv. Aktuell arbeite seine Firma mit einem saudischen Partner an einer schwimmenden Entsalzungsanlage, einem sogenannten Floater. „Die technologischen Ansätze kommen ursprünglich aus der Ölindustrie“, sagt er.

© Simulation:Synlift

Die Bauweise basiert auf Bohrplattformen, deren Fuß nicht bis zum Meeresboden reicht wie bei klassischen Bohrinseln. Sie schwimmen auf der Oberfläche und sind lediglich verankert. Ähnliche Technologien werden inzwischen auch beim Bau von Offshore-Windparks genutzt.

Joachim Käufler kennt die Golfregion. Bereits seit Anfang der 2000er Jahre hat der Ingenieur mehrere Windparks und Entsalzungsanlagen im Persischen Golf fertiggestellt, unter anderem in den Vereinigten Arabischen Emiraten. In den Golfstaaten wird Trinkwasser zum überwiegenden Teil aus Meerwasser gewonnen. Das Wasser wird auch für die Industrie benötigt, zum Beispiel als Kühl- oder Betriebswasser.

Meist kommt der Strom für die Entsalzung aus fossilen Energieträgern, wie Schweröl oder Erdgas, die staatlich bezuschusst werden. Doch aufgrund schwindender Ressourcen setzt sich auch in Riad zunehmend die Erkenntnis durch, dass die Entsalzung nachhaltiger werden sollte.

Europäische Industrieinitiative steht hinter dem Projekt

Hinter der Floater-Entwicklung steht nach Käuflers Angaben eine europäische Industrieinitiative, an der unter anderem der Anlagenbauer ThyssenKrupp Industrial Solutions beteiligt ist. Synlift ist für die Planung und den Genehmigungsprozess zuständig. Gefertigt werden soll die schwimmende Entsalzungsplattform in der Crist-Werft im polnischen Gdynia.

© Simulation: Synlift

Wie eine Ölplattform soll sie dann mit einem speziellen Transportschiff an ihren Einsatzort gezogen werden. Ist der Floater erst einmal in Betrieb, soll er 30 000 Kubikmeter Wasser pro Tag entsalzen können. Das entspreche der Wasserbedarfs einer Stadt wie Leipzig, sagt Käufler. Das dauert aber noch eine Weile.

Der saudische Partner habe dem Königshaus in Riad kürzlich ein konkretes Angebot unterbreitet und erwarte nun dessen Entscheidung. Wenn der Auftrag kommen sollte, werde es noch mindestens drei Jahre dauern, bis die erste Anlage den Betrieb aufnehmen könne, sagt er. Grundsätzlich sei die Anlage aber auch in anderen Regionen einsetzbar. Etwa wie ein mobiles Wasserwerk könne der Floater zeitweise vor der Küste eingesetzt werden, um bei Wasserkrisen – wie der in Kapstadt 2018 – zu helfen.

Die Meerwasserentsalzung hat allerdings auch eine problematische Seite – die Rückstände. Wenn das Wasser entnommen ist, bleibt kein reines Salz zurück, sondern eine Lauge. Studien zufolge fällt zwar bei der Umkehrosmose weniger Lauge an als beim Verdunstungsverfahren. Aber auch diese muss entsorgt werden. In der Regel wird sie ins Meer zurückgeleitet.

Käufler sieht auch hier den Floater im Vorteil. Weit draußen vor der Küste könne die Lauge in großer Tiefe mit Meerwasser verdünnt werden: Fauna und Flora blieben geschont.