Japan hat sein erstes Kraftwerk in Betrieb genommen, das unterschiedliche Salzgehalte in Wasser zur Stromerzeugung nutzt. Es basiert auf dem Prinzip der Osmose, die umgekehrt eingesetzt wird, um Meerwasser zu entsalzen. Drückt man Salzwasser durch eine Membran, die kleine Wassermoleküle passieren lässt, größere Salzmoleküle aber blockiert, erzeugt man Trinkwasser. Fließen Salz- und Süßwasser dagegen aneinander vorbei und sind nur durch eine solche Membran getrennt, streben die Wassermoleküle einen Konzentrationsausgleich an und wandern in den Salzwasserbereich. Dort steigt der Druck an, der genutzt wird, um einen Turbogenerator zur Stromerzeugung anzutreiben. Wenn es sich um normales Meerwasser mit bis zu 3,5 Prozent Salzgehalt handelt wird ein Druck von bis zu 28 bar erreicht, gut zehnmal so viel wie in einem Autoreifen.
Warum die Osmose, die in der Natur von zentraler Bedeutung ist, insbesondere für die Regulation des Wasserhaushalts von Lebewesen und ihren Zellen, überhaupt funktioniert ist physikalisch noch ein Rätsel. Was aber nicht daran hindert, sie zu nutzen. Japan präsentiert zwar einen Superlativ, doch da es gerade mal die dritte Anlage ihrer Art in der Welt ist reicht dazu schon eine relativ kleine Dimension. Die Anlage in Fukuoka in der gleichnamigen Präfektur im Südwesten Japans hat eine Leistung von gerade mal 100 Kilowatt. Das reichte für die Versorgung von 290 japanischen Durchschnittshaushalten, wenn der Strom nicht anderweitig genutzt würde.
Das System nutzt den Umstand aus, dass Wasser mit unterschiedlichen Konzentrationen an gelöstem Salz dazu strebt, einen Ausgleich zu schaffen. Der dabei entstehende Druck reicht aus, um einen Turbogenerator zur Stromerzeugung anzutreiben. Grafik: Stakraft
Die elektrische Energie wird zur Herstellung von Trinkwasser aus Meerwasser genutzt. Diese Kombination sorgt dafür, dass das Kraftwerk einen Wirkungsgrad hat, den das erste seiner Art bei weitem nicht erreichte. Es war 2009 vom norwegischen Stromversorger Statkraft in Tofte an der Mündung des Oslofjords in die Nordsee gebaut worden. Es hatte eine Leistung von weniger als fünf Kilowatt, doch es war der erste Beweis dafür, dass das Prinzip funktioniert. 2014 wurde es stillgelegt, weil es nicht kommerziell zu betreiben war.
Grüner Strom rund um die Uhr
In Japan könnte es anders sein, denn dort ist der Unterschied zwischen den Salzgehalten – in Norwegen waren es Null und 3,5 Prozent – weitaus höher. Denn auf der salzigen Seite fließt nicht einfach Meerwasser, sondern die stark salzhaltige Lake, die aus der Entsalzungsanlage kommt. Die Investitionskosten lagen bei umgerechnet vier Millionen Euro.
„Im Gegensatz zu Solaranlagen erzeugt dieses System rund um die Uhr Strom“, sagt Hirokawa Kenji, Leiter der Entsalzungsanlage. Solarkraftwerke kommen am Tag allenfalls aus zehn Volllaststunden. Allerdings ist die Nutzung des Stroms für die Entsalzung von Meerwasser nicht sonderlich sinnvoll, denn das produzierte Süßwasser wird benötigt, um den Kraftwerksprozess in Gang zu halten. Um zu demonstrieren, dass höhere Salzgehalte den -Wirkungsgrad erhöhen, ist die Anlage allerdings durchaus geeignet.
Dänen nutzen salzhaltige Abwässer
Genau das nutzt der Kraftwerksentwickler Saltpower im dänischen Sonderburg. Er hat ein Osmosekraftwerk gebaut, das etwa die gleiche Leistung hat wie die japanische Anlage, allerdings kein Meerwasser nutzt, sondern die stark salzhaltigen Abwässer des Salzproduzenten Dansk Salt in dänischen Hvornum. Die Membran, deren Qualität und Lebensdauer entscheidend dafür ist, ob ein solches Kraftwerk wirtschaftlich betrieben werden kann, hat Toyobo in Osaka entwickelt, einer der führenden japanischen Hersteller von Fasern und Textilien. Das Unternehmen hat sie allerdings nicht für die Kraftwerkstechnik entwickelt, sondern für Meerwasserentsalzungsanlagen.
Allein an Flussmündungen könnten weltweit Osmosekraftwerke gebaut werden, die insgesamt 1.600 Terawattstunden pro Jahr erzeugen könnten, so eine Statkraft-Schätzung. Europa allein könnte immerhin 180 Terawattstunden erzeugen. Das ist etwa ein Drittel des deutschen Stromverbrauchs.