Die Meerwasserentsalzung ist in Zeiten der Wasserknappheit eindeutig die Zukunft der Trinkwassergewinnung. Forscher haben ein neuartiges Entsalzungssystem entwickelt, das mit dem Rhythmus der Sonne läuft. Das solarbetriebene Gerät des MIT-Teams passt die Entsalzungsgeschwindigkeit an die Schwankungen des Sonnenlichts an, indem es die Leistung erhöht, wenn die Sonne intensiver scheint, und sie in bewölkten Momenten reduziert.
Nach Angaben des Teams maximiert das Design die Nutzung der Sonnenenergie, um den ganzen Tag über große Mengen sauberen Wassers zu produzieren. Im Gegensatz zu anderen solarbetriebenen Entsalzungssystemen kommt das MIT-Konzept außerdem ohne zusätzliche Batterien oder externen Stromquellen aus. Ihr System haben die beteiligten Forscher im Fachjournal Nature beschrieben.
Es wird erwartet, dass das System im Vergleich zu herkömmlichen Entsalzungstechnologien erhebliche Kosteneinsparungen ermöglicht. Die größten Einsparungen ergeben sich aus den geringeren Energiekosten, die bei herkömmlichen Verfahren, insbesondere bei der Umkehrosmose, die auf Netzstrom angewiesen ist, einen großen Teil der Betriebskosten ausmachen. Im Gegensatz zur Umkehrosmose, bei der Salze mit Hilfe von Druck gefiltert werden, nutzt die hier eingesetzte Elektrodialyse ein elektrisches Feld, um Salzionen über Ionenaustauschermembranen zu entfernen.
Autarkes Entsalzungssystem
Die Entsalzung mit erneuerbarer Energie zu betreiben, ist bei der Umkehrosmose besonders schwierig, da sie eine konstante Energieversorgung erfordert. Das MIT-Team konzentrierte sich daher auf die Elektrodialyse und entwickelte ein System, das sich an Schwankungen der Sonnenenergie anpasst. Ihr modellbasiertes Steuerungssystem optimiert den Wasserfluss und die Spannung für eine maximale Salzentfernung. Feldtests ergaben eine 77-prozentige Nutzung der Sonnenenergie, was eine deutliche Verbesserung früherer Entwürfe darstellt.
In ihrer jüngsten Arbeit konnten die Forscher den Bedarf an Batterien eliminieren, indem sie die Reaktionszeit des Systems auf den Bruchteil einer Sekunde reduzierten und die Entsalzungsrate drei- bis fünfmal pro Sekunde anpassten. Diese schnelle Anpassung ermöglicht es dem System, auf Veränderungen des Sonnenlichts zu reagieren, ohne auf zusätzliche Energie angewiesen zu sein. Die wichtigste Neuerung ist eine durchflussgesteuerte Stromregelung, die den Wasserdurchfluss und den elektrischen Strom auf der Grundlage der verfügbaren Sonnenenergie anpasst und so die Entsalzungseffizienz maximiert. Das System nimmt mehrmals pro Sekunde Anpassungen vor, so dass es sehr gut auf das Wetter reagieren kann. Dadurch können 94 Prozent der von den Solarmodulen erzeugten elektrischen Energie einfangen werden.
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