Zukunftssichere Meerwasserentsalzung mit Kernkraftwerken
Unser Planet ist zu mehr als 70 Prozent mit Wasser bedeckt – jedoch sind gerade mal 3 Prozent davon trinkbares Süßwasser, von dem wiederum nur ein Drittel für die menschliche Nutzung erreichbar ist. Die Wasserknappheit ist in vielen Regionen der Welt ein ernsthaftes Problem. Umweltverschmutzung, Wirtschaftswachstum, Überbevölkerung und Verschwendung gefährden unser wichtigstes Lebensmittel: das Trinkwasser.
Nach Angaben der WHO (World Health Organization) sterben jährlich rund 2,2 Millionen Menschen an Infektionskrankheiten wegen unsauberem Wasser und unzureichenden Sanitäranlagen. Hinzu kommen viele Millionen Menschen die aufgrund schmutzigem Wasser ernsthaft erkranken. Der Wassermangel hat mit 6,1 Prozent den größten Anteil an allen global auftretenden Krankheiten.
Rund 2,2 Milliarden Menschen weltweit haben keinen regelmäßigen Zugang zu sauberem Wasser. Eine unfassbare Zahl. Rund 785 Millionen Menschen haben noch nicht einmal eine Grundversorgung mit Trinkwasser. Im Jahr 2040 werden Schätzungen zufolge fast 600 Millionen Kinder in Gegenden ohne ausreichenden Zugang zu Wasser leben. Betroffen sind vor allem Menschen oder Familien in den ärmeren Regionen der Welt – und dort vor allem in den ländlichen Gebieten.
Meerwasserentsalzung im Fokus
Die wachsende Weltbevölkerung und die sich verändernden Niederschlagsmuster belasten die weltweiten Süßwasservorräte. Da die Länder zunehmend nach alternativen Süßwasserquellen für die Landwirtschaft und den häuslichen Gebrauch suchen müssen, nimmt die Meerwasserentsalzung zu, wobei die weltweite Gesamtproduktionskapazität im Jahr 2020 112 Millionen m3/Tag erreicht hat.
Die herkömmliche Entsalzung beruht auf wärmebasierten Verfahren, bei denen Wasser erhitzt wird, um Süßwasser (Trinkwasser) und konzentrierte Sole zu erzeugen. Dank der Entwicklungen mit der Umkehrosmose wird diese Technik jedoch zunehmend zur ersten Wahl. Bei der Umkehrosmose wird Meerwasser durch eine Reihe von Rohren mit einer teilweise durchlässigen Membran gepresst. Wasser kann diese Membranen passieren, Salzpartikel und andere gelöste Feststoffe jedoch nicht. Die Umkehrosmose kann den Energiebedarf im Vergleich zu wärmebasierten Verfahren um bis zu 85 % senken.
Doch die derzeitige Meerwasserentsalzung hat einen hohen Energiebedarf:
– Verdampfungsanlagen sind sehr robust, benötigen aber viel Energie (ca. 70 kWh thermische und zusätzlich ca. 4 kWh elektrische Energie pro m3 entsalztem Wasser).
– Umkehrosmoseanlagen sind wesentlich energiesparender (ca. 4 kWh elektrische Energie pro m3 entsalztem Wasser), aber auch empfindlicher gegen Verschmutzung das Meerwasser muss gründlich vorgereinigt werden.
Der globale Entsalzungsmarkt wird derzeit auf 14,5 Milliarden Dollar im Jahr 2021 geschätzt und soll bis 2030 35,5 Milliarden Dollar erreichen. Entsalzungsanlagen befinden sich derzeit vor allem im Nahen Osten, mit weiteren bedeutenden Clustern in Australien, China und den Vereinigten Staaten. Die Modellierung von CORE POWER geht davon aus, dass der weltweite Entsalzungsbedarf unter Berücksichtigung von Klimaveränderungen und Bevölkerungswachstum bis 2050 266 Millionen m3 pro Tag erreichen wird. Wenn dieser Bedarf gedeckt werden soll, muss der Einsatz von Entsalzungsanlagen weltweit erheblich ausgeweitet werden.
CORE POWERs neue Generation von Salzschmelzreaktoren
Der Entwurf von CORE POWER, ein privates britisches Unternehmen für maritime und technologische Innovationen, sieht eine neue Generation von schwimmenden Entsalzungsanlagen mit Nuklearantrieb vor, die auf bestehenden Schiffsrümpfen basieren. Durch die Verbindung der Entsalzungstechnik mit der nächsten weiterentwickelten Generation von Kernreaktoren wird CORE POWER in der Lage sein, zuverlässig und zu wettbewerbsfähigen Kosten Wasser zu produzieren und gleichzeitig elektrischen Strom für lokale Nutzer zu liefern.
Die nächste Generation von Kernreaktoren wie die Salzschmelzreaktoren (MSR) und die Heatpipe-Reaktoren (HPR) stellen einen Fortschritt in der nuklearen Sicherheit und Sicherung dar. Bei diesen beiden Reaktortypen handelt es sich um Niederdrucksysteme, die das Risiko des Kontakts mit radioaktivem Material erheblich verringern. Außerdem sind sie so klein, dass sie in modularer Bauweise auf Werften errichtet werden können, was die Bauzeit und -kosten verringert. Da diese Reaktoren sowohl modular als auch sicher konstruiert sind, können sie billigere und sicherere Kernenergie liefern.
CORE POWER erwägt zwei verschiedene Einsatzmöglichkeiten. Die erste Variante, ein Salzschmelzreaktor (MSR) mit einer Leistung von 80 MW, könnte in einem Schiff der Panamax-Klasse maximal 450.000 m3 Trinkwasser pro Tag liefern. Kleinere Anlagen, die einen Heat-Pipe-Reaktor (HPR) mit einer Leistung von 10 MW verwenden, könnten bis zu 60.000 m3 Wasser pro Tag in einem Schiffsrumpf vom Typ Feeder erzeugen. Nach Berechnungen von CORE POWER könnten diese Anlagen Süßwasser zu Kosten von 0,7 $/m3 erzeugen, was einer Senkung um 23 % gegenüber den derzeitigen Kosten entspricht.
Mit der schwimmenden Entsalzung können diese Anlagen flexibel eingesetzt werden, um die geringe Auslastung vieler bestehender Anlagen zu überwinden, und die Bauzeiten können aufgrund des verstärkten Einsatzes modularer Bautechniken in Werften verkürzt werden. „Die Kernenergie ist die ideale Energiequelle für diese schwimmenden Anlagen“, so CORE POWER und weiter „Sie ist wirklich emissionsfrei und gleichzeitig zu 100 % einsatzfähig und kann während ihrer gesamten Lebensdauer zu garantierten Kosten betrieben werden“.
Ein Beispiel für den Einsatz des (MSR-)Systems ist Australien, das seit der Dürre in den frühen 2000er Jahren verstärkt versucht, Entsalzungskapazitäten für die städtische Wasserproduktion aufzubauen. Eine CORE POWER-Anlage wäre in der Lage, 750.000 Haushalte mit Wasser zu versorgen und würde je nach Nutzung bis zu 130 Millionen Dollar pro Jahr einbringen. Die südpazifischen Inseln bieten den idealen Einsatzort für HPR-Anlagen. Viele dieser Länder leiden zunehmend unter Wassermangel, da sich die Niederschlagsmuster ändern und das Meerwasser in die Grundwasservorräte eindringt. Diese Anlagen können diese Länder mit sauberem Wasser versorgen und gleichzeitig ihre Abhängigkeit von schmutzigem und teurem Diesel für die Stromerzeugung beenden. Die schwimmende Entsalzung wird auch eine wichtige Rolle bei der Katastrophenhilfe spielen können, wo die Bereitstellung von sauberem Wasser und Strom das menschliche Leid erheblich verringern könnte.
Die nuklear betriebene Entsalzung bietet eine flexible, umweltfreundliche Option zur Erzeugung von Süßwasser. Die Anlagen von CORE POWER lassen sich an die jeweiligen Einsatzbedingungen anpassen und könnten ihren Gastländern einen erheblichen wirtschaftlichen Impuls geben. Derzeit leiden weltweit 3,6 Milliarden Menschen unter Wasserknappheit – das CORE POWER-Konzept könnte dazu beitragen, diese Zahl zu verringern und damit weltweit Leben zu retten und zu verbessern.
