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Osmosekraftwerk

Osmosekraftwerk. Artur Strumberger FOS-T Energieressourcen schonen 13.05.2011 . Inhalt. 1. Versuch. Geräte und Hilfsmittel: Glockentrichter mit Rohr und Membran, Plastikbecher und durchbohrtem Deckel, Gummiring, Combi Tip , Becherglas 100 ml,

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Osmosekraftwerk

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Presentation Transcript

  1. Osmosekraftwerk Artur Strumberger FOS-T Energieressourcen schonen 13.05.2011

  2. Inhalt

  3. 1. Versuch • Geräte und Hilfsmittel: Glockentrichter mit Rohr und Membran, Plastikbecher und durchbohrtem Deckel, Gummiring, Combi Tip, Becherglas 100 ml, Glasrührstab, Filzstift • Chemikalien: dest. Wasser, Haushaltszucker dest. Wasser Zuckerlösung Membran

  4. 2.1 Osmose (Diffusion) NaClMoleküle H₂O Moleküle

  5. 2.2 Osmose niedrige Konzentration hohe Konzentration semipermeable Membran

  6. 2.3 Osmotische Druck(Rechnung) • geg: -Temperatur T: 15 (288,15K) -universelle Gaskonstante R: 8,314 -Salzgehalt der Nordsee: 3,5 % (n= 35g) -Salzgehalt der Elbe: 0,1% (n= 10g) - 1,86 -Molare Masse M= Atommasse u. • ges: - Druck • Formel: -∏ - osmotischer Druck :Stoffmenge, :Korrekturfaktor

  7. 2.3 Osmotische Druck(Lösung) • ,582 0,017 • kPa 11,99bar

  8. Lückentext Osmose (Diffusion) Osmose • Flüssigkeit Die sich im Laufe der Zeit, gleichmäßige Verteilung der Teilchen innerhalb einer __________ __,aufgrund der Eigenbewegung , bezeichnet man als ________ . Diffusionsvorgänge verlaufen bei höheren ____________ ___schneller, da sich die Teilchen bei höherer Temperatur schneller bewegen. Eine Osmose ist praktisch eine __________ durch eine semipermeable Membran. Semipermeabel bedeutet sozusagen „_______________" sie lässt nur ________durch, die eine definierte Größe nicht überschreiten. Somit entsteht auf einer Seite der Membran ein osmatischer _______. Diffusion Temperaturen Diffusion halbdurchlässig Teilchen Druck

  9. Film

  10. 2.4 Funktion eines Osmosekraftwerks

  11. 3.1 Filter • Salz- und Süßwasser werden durch Filtration von groben Partikeln befreit.

  12. 3.2 Membrane • Durch die semipermeable Membran wird ein osmotischer Druck aufgebaut. • 80% bis 90% des Süßwassers wird in den Salzwasserkreislauf gedrückt und erzeugt so das Brackwasser • Der Rest des Süßwassers wird wieder abgeführt

  13. 3.2 Aufbau der Membran • Die Membran besteht aus zwei Schichten • Die erste Schicht ist die Aktive Schicht, sie bestecht aus Polyamid (Art Nylon) • Die zweite Schicht ist eine Schutzschicht und dient als Trägermaterial, sie beseht aus Polyester Salzwasser Süßwasser Membranschicht Stützschicht

  14. 3.2 Aufbau einer Membran • Eine Membran leistet zur Zeit 2,3 W/m² • Man braucht 2000m² für 4,6 kW • Die Membran wird aufgerollt, um Platz zu sparen. • Um diese Fläche unterbringen zu können, werden die Membrane aufgerollt und in Röhren-Modulen untergebracht

  15. Berechnung der produzierten Leistung: geg: -hydrostatischer Druckdifferenz über die Membran = 2 bar -Durchlässigkeitskoeffizient der Membran =m³/(s·bar·m²) -Wasserdurchfluss = 1m³/h Formel: - -

  16. 3.3 Druckaustauscher • des Brackwassers werden dazu verwendet, den Druck im Salzwasserkreislauf zu erhöhen. • Dadurch beträgt der Druck im Salzwasserkreislauf etwa 11 bis 15 bar

  17. 3.3 Druckaustauscher 5 3 4 • Seewasser mit niedrigem Druck • Seewasser mit hohem Druck • Brackwasser mit hohem Druck • Brackwasser mit niedrigem Druck • Rotationsrichtung 2 1

  18. 3.4 Turbine • Das Brackwasser wird zu über eine stromerzeugende Turbine abgeführt

  19. 3.4 Turbine (Pelton) • Auf dem Laufrad sitzen max. 40 becherförmige, in 2 Halbschalen gegliederte Schaufelblätter • Ideal für geringe Wassermengen • Der Wirkungsgrad liegt zwischen 80% und 90%

  20. 4. Prototyp • Norwegen, 60 Kilometer von Oslo • 24. November 2009 • Baukosten ca. 13mio. € • Leistung von 2 bis 4,6 KW • 66 Membranröhren mit 2000m² Membranfläche • Effizienz der Membrane Aktuell: 2,3 W/m² Ziel: 5 W/m²

  21. 5. Anforderung an ein Standort Durchflussmenge des Flusses 1 Sauberkeit des Flusses 2 Klare Zone zwischen Süß- und Salzwasser 3 Hohen Salzgehalt des Meeres 4 Temperaturverteilung der Flussmündungen 5

  22. 5. Gute Standortbedingungen 0,8 % 3,5 % 3,45% 3,74 %

  23. 5. mögliche Standorte Totes Meer 27% Salzgehalt Durchflussmenge des Jordans 11,10 m³/s Mittelmeer 3,74% Salzgehalt Durchflussmenge des Rhone 1800m³/s

  24. 5. Standortwahl an der Elbe Eine Klare Zone zwischen Süß- und Salzwasser ist nicht gegeben Es müssten lange Rohrsysteme gebaut werden Das Süß- und Salzwasser müsste durch Pumpen an den Standort gepumpt werden STANDORT ENTNAHME MEERWASSER Fazit: • Es wäre möglich aber • nicht Wirtschaftlich!! ENTNAHME FLUSSWASSER

  25. 6. Woher kommt die Energie? • Wasser verdunstet • Bildung von Wasserdampf • Wasser fällt als Niederschlag • Wasser fließt ins Meer

  26. 7. Vor- und Nachteile • ist lautlos • Umweltfreundlich (Emissionsfrei) • großes weltweites Leistungspotenzial • relativ einfache Technologie • viele große Städte liegen direkt an Flussmündungen • schwere Umsetzung • hoher weiterer Entwicklungsbedarf zur Optimierung der Membrantechnologie • hohe Investitionskosten • wenig Erfahrung bei der Lebensdauer der Membran

  27. 8. Zukunftsaussichten • Starkraft will 2015 das erste wirtschaftliche Osmosekraftwerk bauen • Es soll 25 MW leisten (30.000 Haushalte) • Das globale, jährliche Potenzial wird auf 1600 bis 1700 TWhgeschätzt (Deutschland bräuchte 2010, 603 TWh ) • Es hängt alles von einer Leistungsstarken Membran ab

  28. Stromerzeugung im Vergleich • Osmose könnte einen kleinen Teil in der Zukunft beitragen.

  29. Lückentext • Ein Osmosekraftwerkist ein Kraftwerk, welches den Unterschied im ____________ zwischen ____________ und Meerwasser nutzt, um daraus ________ zu gewinnen und Strom zu erzeugen. Dies geschieht durch das Prinzip der __________. Ein Osmosekraftwerk ist eine ______________, leise, unerschöpfliche und rund um die Uhr verfügbare Energiequelle. Süßwasser Salzgehalt Energie Osmose emissionsfreie

  30. Quellen • www.uptown-online.de/.../strom-zwischen-strom-und-ozean/ • http://www.google.de/imgres?imgurl=http://www.gida.de/testcenter/sachunterricht/sach-dvd004/jpg/Wasserkreislauf.jpg&imgrefurl=http://www.gida.de/testcenter/sachunterricht/ • http://www.buch-der-synergie.de/c_neu_html/c_06_11_wasser_salintaetsgradient_hydrosphaere.htm • http://www.chemie.uni-bremen.de/eilks/Material/teilchen/diffosmo/diffosmoD.htm • http://www.mallig.eduvinet.de/bio/11osmose/osmo10.htm • http://www.dradio.de/dlf/sendungen/forschak/1075049/ • www.lingenhoele.at/ de/turbinenbau • http://www.energyprofi.com/jo/salinitaetsgradient-osmose-kraftwerk.html • http://www.g-o.de/inc/artikel_drucken_komplett.php?f_id=483&a_flag=2 • http://www.energyrecovery.com/index.cfm/0/0/111-Seawater-Desalination-Videos.html

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