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Hightech-Membranmodule von Dauborn MembranSysteme GmbH in Ratzeburg

Mit Osmose zur alternativen Energieerzeugung

Täglich begegnen uns die Themen Klimawandel, Energiewende und alternative Stromerzeugung aus Wind-und Sonnenkraft. Das Verfahren der Energieerzeugung mittels Osmose ist hingegen so gut wie unbekannt. Dabei könnte es in naher Zukunft beim Ausstieg aus der Atomkraft und Verfeuerung fossiler Brennstoffe eine revolutionäre Rolle spielen. In Norwegen steht die Technologie der „Pressure Retarded Osmosis“ (PRO) kurz vor dem kommerziellen Durchbruch. Entscheidende technische Bauteile hierbei sind die Membranmodule. Und die werden für den norwegischen Energiekonzern Statkraft von der Ratzeburger „Dauborn MembranSysteme für Wasserbehandlung“ GmbH entwickelt. DMS ist auf dem Gebiet der Osmose weltweit Technologieführer.

Hochleistungsfähige Membranfilter gehören zu der Art mechanischer Komponenten, die an unzähligen Stellen gebraucht werden, aber selten zu sehen sind. Eugen Reinhardt ist Spezialist für die Entwicklung solcher Anlagen. Der Diplom-Ingenieur gründete 1997 in Ratzeburg die „Dauborn MembranSysteme für Wasserbehandlung GmbH“.

Das von dem 61-Jährigen entwickelte Hochleistungs-Ultrafiltrationssystem „BlueFilter“ wird in der Industrie bei vielen namhaften Firmen aus den Bereichen Papier, Chemie, Nahrungsmittel, Textil und Energie eingesetzt. Noch weitaus erfolgreicher aber könnte für DMS die seit Jahren betriebene Entwicklung von Membranmodulen im Bereich der Osmose werden, wo die Ratzeburger aktuell auf der Welt als Technologieführer gelten. Hier geht es um ein Millionengeschäft.

 

Information: Eugen Reinhardt während eines Vortrags

Die Kraft der Natur nutzen

Hierzulande weitestgehend unbekannt wird in Norwegen bereits seit den 90er Jahren an der kommerziellen Nutzung der Pressure Retarded Osmosis (PRO) zur Energieerzeugung gearbeitet. Dabei wird eine einfache, physikalische Gesetzmäßigkeit genutzt: Kommen Salz- und Süßwasser auf zwei Seiten einer salzdichten, aber wasserdurchlässigen Membran zusammen, sorgt der osmotische Effekt für einen „Konzentrationsangleich“. Praktisch bedeutet dies einen deutlichen Anstieg des Wasserspiegels auf der Salzwasserseite.

Zur Veranschaulichung: Zwischen den durch eine solche Membran getrennten salzigen und süßen Wassermassen von zum Beispiel der Nordsee und der Elbe oder Weser ließe sich ein unterschiedlicher Wasserspiegel mit einer Höhendifferenz von 270 Metern herstellen. Und das alles ohne Pumpen oder Fremdenergie. Der sich durch den Konzentrationsangleich bei der Osmose aufbauende, enorme Druck ist die Kraft, die zur Energieerzeugung genutzt werden kann.

Erste Entwicklungen in den 60er Jahren

Die erste praktisch anwendbare Umkehrosmose-Membran wird bereits in den 60er Jahren von Sidney Loeb (1917-2008) entwickelt. Zur Anwendung kommt das Verfahren der Umkehrosmose beispielsweise bei der Meerwasserentsalzung. Das PRO-Verfahren, das physikalisch quasi eine umgekehrte Umkehrosmose ist, folgt im Rahmen einer Professur an der Ben-Gurion-Universität in Israel. 2003 entsteht im norwegischen Sunndalsöra ein Testzentrum für PRO-Membranen, das mit zahlreichen Unternehmen, Universitäten und Forschungseinrichtungen Verträge abschloss, um Kernkomponenten für Osmosekraftwerke zu entwickeln.

DMS erhält 2007 die ersten Aufträge zur Entwicklung von Membranmodulen. Im Rahmen der Diplomarbeit von Eugen Reinhardts Sohn Mirko (heute 32) entstehen bei DMS erste Konzepte, die sich fundamental von den kommerziell erhältlichen Modulen unterscheiden. 2009 liefern Vater und Sohn ihre ersten Flachmembranmodule nach Norwegen, wo in Hurum im selben Jahr das erste Prototypenkraftwerk für PRO von Statkraft eröffnet wird.

Plötzlich erregt die neue Technologie weltweite Aufmerksamkeit. Sogar das ZDF berichtet in „Heute“ von der Eröffnung des norwegischen PRO-Kraftwerkes am 24. November 2009. Das neue Modulkonzept von DMS erlaubt es, große Module im Bereich von 2.000 Quadratmetern ohne Dichtungen in einer hochgradig automatisierbaren Fertigung zu erstellen. Das Konzept wird von Statkraft weltweit patentiert. Seine Erfinder sind Mirko und Eugen Reinhardt.

 

Entwickler: Mirko und Eugen Reinhardt

Prototypen für den Großeinsatz

Mit großem technischen Aufwand entwickeln die Domstädter für Statkraft ab März 2012 geeignete Module für eine neue, leistungsfähigere Membran und erhalten den Auftrag zum Bau von „Prototypen in seriennaher Ausführung“. Auch sonst geht es voran. Im August 2012 gewährt die Wirtschaftsförderung und Technologietransfer GmbH Schleswig-Holstein (WTSH) der Dauborn MembranSysteme für Wasserbehandlung GmbH wichtige Fördermittel. Zugleich steht die Firma in Kontakt mit der WFL in Fragen einer möglichen Betriebserweiterung (siehe rechte Spalte). Die könnte schon bald notwendig werden.

www.membransysteme.de

Technische Serienreife für 2013 geplant

Anfang 2013 wird DMS zwei große PRO-Module mit je 570 Quadratmeter Membranfläche zum norwegischen Pilotkraftwerk in Tofte liefern, wo diese von Statkraft getestet werden. Gleichzeitig wird in Ratzeburg ein Modul mit 1700 Quadratmetern Membranfläche (für den Kraftwerkseinsatz) gebaut.

Bekommt DMS die Zuschläge, ist das Ziel, eine Serienfertigung in Schleswig-Holstein aufzubauen. Dies könnte mit Hilfe externer Investoren geschehen. Dafür werden aktuell die Rahmenbedingungen bewertet. Diese betreffen die Standortfrage inklusive Baugenehmigung und Anbindung, technische Details zum benötigten Maschinenpark, Personal, Investitionen für Grundstück, Gebäude und Maschinenpark sowie die Gesamtfinanzierung.

Geht die PRO-Technolgie in die Fertigung, ist mit einer hohen, weltweiten Nachfrage an DMS-Modulen zu rechnen. Die Technologie der Energieerzeugung aus der Umkehrosmose steht kurz vor dem Durchbruch. Und ein Ratzeburger Unternehmen führt weltweit die Entwicklung technologisch an.