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Osmosekraftwerk

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Osmosekraftwerk - PowerPoint PPT Presentation


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Osmosekraftwerk. Inhaltsverzeichnis. ARD Beitrag zum Osmosekraftwerk Die Osmose Das Osmosekraftwerk - Aufbau und Funktionsweise - Wirtschaftlichkeit, Entwicklungsstand, Effizienz und Umweltverträglichkeit. ARD Beitrag. Osmose - Diffusion -.

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Presentation Transcript
inhaltsverzeichnis
Inhaltsverzeichnis
  • ARD Beitrag zum Osmosekraftwerk
  • Die Osmose
  • Das Osmosekraftwerk

- Aufbau und Funktionsweise

- Wirtschaftlichkeit, Entwicklungsstand, Effizienz und Umweltverträglichkeit

osmose diffusion
Osmose- Diffusion -
  • Durch die willkürliche Molekularbewegung sind Moleküle und damit auch die Ionen in ständiger Bewegung.
  • Teilchen vermischen sich, bis ein Gleichgewicht besteht, bzw. eine gleichmäßige Konzentration.
  • Diffusion ist ein langsamer aber fortlaufender Prozess.
diffusion modellversuch
-Diffusion-Modellversuch
  • Linke Seite (rot) = Zuckerlösung
  • Rechte Seite (blau) = Wasser
  • Membran lässt Wassermoleküle

und Zuckerteilchen durch.

osmose
- Osmose -
  • Osmose = „Diffusion mit Hindernissen“
  • Eine semipermeable

(halbdurchlässige) Membran

stellt das Hindernis dar.

  • Es entsteht ein osmotischer Druck.
  • Prozess kommt zum Stillstand, wenn osmotisches Gleichgewicht herrscht (p hydrostatisch = p osmotisch).
osmose versuch
- Osmose -Versuch
  • Benötigte Materialen:

- 1 Osmometer

- Becherglas

- Spritzflasche mit Wasser

- 20g Haushaltszucker

- Petrischale

- Filzstift

l ckentext zur osmose

Die Osmose basiert auf dem Effekt der ------- 1 -------, bei dem sich durch eine ständige und willkürliche Bewegung der Moleküle und gleichzeitige Übertragung dieser Bewegungsenergie auf die gelösten ------- 2 -------, eine Durchmischung einstellt. Diese Durchmischung ist fortlaufend, wobei sich das Konzentrationsgefälle in ein gleichmäßiges ------- 3 ------- wandelt.

Bei der Osmose ist lediglich ein Hindernis in Form einer -------- 4 -------- / halbdurchlässigen Membran in diesen Prozess eingebunden. Durch diese Membran gelangen nur bestimmte Teilchen, die eine ------- 5 ------- Größe nicht überschreiten. Somit entsteht auf einer Seite von der Membran ein ------- 6 ------- Druck, sofern ein Konzentrations-

unterschied der gelösten Teilchen zwischen beiden Seiten besteht.

- Lückentext zur Osmose -
aufl sung

Die Osmose basiert auf dem Effekt der Diffusion, bei dem sich durch eine ständige und willkürliche Bewegung der Moleküle und gleichzeitige Übertragung dieser Bewegungsenergie auf die gelösten Ionen / Teilchen, eine Durchmischung einstellt. Diese Durchmischung ist fortlaufend, wobei sich das Konzentrationsgefälle in ein gleichmäßiges Konzentrationsverhältnis wandelt.

Bei der Osmose ist lediglich ein Hindernis in Form einer semipermeablen / halbdurchlässigen Membran in diesen Prozess eingebunden. Durch diese Membran gelangen nur bestimmte Teilchen, die eine definierte Größe nicht überschreiten. Somit entsteht auf einer Seite von der Membran ein osmotischer Druck, sofern ein Konzentrations-unterschied der gelösten Teilchen zwischen beiden Seiten besteht.

Auflösung
die wasseraufbereitung
Die Wasseraufbereitung
  • Salz- und Süßwasser werden

durch Filtration von groben

Partikeln befreit.

  • Dies geschieht, damit die

empfindliche Membran nicht

zugesetzt oder gar zersört wird.

der druckaustauscher
Der Druckaustauscher
  • Druck des Brackwasserablaufes wird für Salzwasserzulauf genutzt.
  • Dies geschieht ohne Energieumwandlung unter Erhaltung des hydraulischen Drucks.
die membran aufbau
Die MembranAufbau
  • Membranschicht: Für Salzionen undurchlässig
  • Stützschicht: Druckstütze für Membran
die membran materialien
Die MembranMaterialien
  • Cellulose Acetat (CA)
  • Dünnfilm Composite (TFC)
die membran effizienz
Die MembranEffizienz
  • Erforderliche Membraneigenschaften:
  • Durchlässig für Wasser
  • Undurchlässig für Salze
  • Kostengünstig
  • Dünn (Minimierung der inneren Reibung)
  • Langlebig(Resistent gegen Faulen)
  • Hohe Druckbeständigkeit
der prototyp
- Der Prototyp -
  • 66 Membranröhren mit 2000m² Membranfläche
  • 2-4 kW Gesamtleistung.
  • Baukosten von ca. 13mio. Euro
der energielieferant
- Der Energielieferant -
  • Durch Sonnenstrahlung verdunstet Meerwasser.
  • Über Wolkenbildung und Niederschlag gelangt dieses Wasser durch Flüsse zurück ins Meer.
  • An den Flussmündungen kann nun ein Teil der von der Sonne gelieferten Energie durch Osmosekraftwerke in elektrische Energie umgewandelt werden.
  • Fazit: Global gesehen ist die Sonne somit der eigentliche Energielieferant.
bersicht ber effizienzeinfl sse
- Übersicht über Effizienzeinflüsse -
  • Osmotischer Druck (Stoffmengenkonzentrationsunterschiede)
  • Energieverlust durch innere Reibung im Rohrsystem
  • Membranleistung und Kosten
  • Lage des Kraftwerkes
  • Energieeinsatz für Pumpen, Filteranlagen
  • Druckerzeugung für Effizienzsteigerung (Druckumwandler)
standortbeispiel
Standortbeispiel
  • Höhere Leistungen

bei Gewässern mit

hohem Salzgehalt.

  • Beispiele: Totes

Meer, Mittelmeer,

Großer Salzsee(Utah)

vor und nachteile
- Vor- und Nachteile -
  • Vorteile:

- Erneuerbare und umweltfreundliche Energie

- Überall dort einsatzfähig, wo Süßwasser auf Salzwasser trifft

- Wetterunabhängig, 24/7 Stromerzeugung

  • Nachteile:

- Aufwendige Entwicklung

- Mit heutigem Entwicklungsstand kostenintensiv

- Mögliche Zerstörung von Mikrokulturen

- Hoher Platzbedarf

- Wirkungsgrad: 25-30%

geschichte entwicklung
- Geschichte / Entwicklung -
  • 70er Jahre: Membran für die Entsalzung von Meerwasser wird entwickelt und dabei die Möglichkeit entdeckt, Osmosekraft energietechnisch nutzbar machen zu können.
  • 80er Jahre: Zwei Norweger erforschen die theoretischen Möglichkeiten zur Erzeugung von Osmosekraft.
  • 1997: Zwei norwegische Firmen rufen ein Forschungssprojekt ins Leben.
  • 2001: EU– Gelder für die Osmosekraftforschung
  • 2003: Statkraft meldet Patent für Osmosekraftmembran an und errichtet Testanlage.
  • 2008: Prototypenbau in Tofte bei Oslo
  • November 2009: Prototyp nimmt Betrieb auf
zukunftsaussichten
- Zukunftsaussichten -
  • Ein Kraftwerk von der Größe eines Fußballstadions könnte mit einer Leistung von 25 Megawatt 30.000 Haushalte versorgen.
  • An der Elbe wäre ein Osmosekraft schwer vorstellbar, da durch die Tiede eine weitläufige Brackwasserzone besteht.
  • Weltweites Potenzial von 1600 bis 1700 tWh.
l ckentext zum osmosekraftwerk

Das Osmosekraftwerk nutzt die Kraft des osmotischen Drucks, welcher sich durch unterschiedliche Salz- konzentrationen zweier ------- 1 ------- ergibt. Diese Lösungen stellen ein Süßwasservorkommen (Fluss) und ein Salzwasservorkommen (------- 2 -------) dar.

Je größer der Konzentrationsunterschied der beiden Lösungen ist, desto größer ist der Druck und somit auch die ---------- 3 ---------. Als Standorte eignen sich daher nur Orte an denen Süßwasser auf Salzwasser trifft, zum Beispiel ------- 4 -------.

Als Effizienzeinflüsse gelten zum Beispiel die semipermeable ------ 5 ------, der Konzentrationsunterschied der aufeinander treffenden Lösungen und die Lage des Osmosekraftwerkes bzw. die Entfernung zur Salz- und Süßwasserquelle.

- Lückentext zum Osmosekraftwerk -
aufl sung1

Das Osmosekraftwerk nutzt die Kraft des osmotischen Drucks, welcher sich durch unterschiedliche Salz- konzentrationen zweier Lösungen ergibt. Diese Lösungen stellen ein Süßwasservorkommen (Fluss) und ein Salzwasservorkommen (Meer) dar.

Je größer der Konzentrationsunterschied der beiden Lösungen ist, desto größer ist der Druck und somit auch die Energieausbeute. Als Standorte eignen sich daher nur Orte an denen Süßwasser auf Salzwasser trifft, zum Beispiel Flussmündungen.

Als Effizienzeinflüsse gelten zum Beispiel die semipermeable Membran, der Konzentrationsunterschied der aufeinander treffenden Lösungen und die Lage des Osmosekraftwerkes bzw. die Entfernung zur Salz- und Süßwasserquelle.

Auflösung
quellenverzeichnis

Diffusion / Osmose:

http://www.u-helmich.de/bio/cyt/reihe02/Diffusion2.pdf

http://www.medizinfo.de/arzneimittel/resorption/diffusion.shtml

http://www.mallig.eduvinet.de/bio/11diffus/diffus14.html

http://www.mallig.eduvinet.de/bio/11osmose/osmo11.html

Osmosekraftwerk:

http://www.g-o.de/dossier-483-1.html / -483-4.html / -483-5.html / -483-6.html / -483-7.html / -483-8.html / -483-9.html

http://www.ardmediathek.de/ard/servlet/content/3517136?documentId=4232032

http://www.statkraft.com/energy-sources/osmotic-power/

http://www.statkraft.com/Images/Osmotic%2009%20ENG_tcm9-4591.pdf

http://www.statkraft.com/Images/Waterpower_XVI_-_Power_production_based_on_osmotic_pressure_tcm9-5100.pdf

http://www.statkraft.com/Images/HYDRO%202009%20-%20Unleashing%20renewable%20energies%20from%20the%20ocean_tcm9-5099.pdf

http://de.wikipedia.org/wiki/Druckaustauscher

http://de.wikipedia.org/wiki/Stoffmengenkonzentration

http://de.wikipedia.org/wiki/Universelle_Gaskonstante

http://www.gkss.de/public_relations/answers/osmose/index.html.de

http://www.mp.haw-hamburg.de/pers/Watter/ErneuerbareEnergie-Dateien/Osmosekraftwerke.pdf

http://www.buch-der-synergie.de/c_neu_html/c_06_11_wasser_salintaetsgradient_hydrosphaere.html

http://www.flickr.com/photos/44290727@N07/sets/72157622731791006/

http://www.wendenenergie.de/Bilder/b_effizienz.jpg

http://maps.google.com/maps/ms?ie=UTF8&oe=UTF8&msa=0&msid=110988255057957786351.000458defae6b7147f5c9

http://books.google.de/books?id=RjFLer1U7cAC&printsec=frontcover&dq=nachhaltige+energiesysteme++holger+watter&cd=1#v=onepage&q&f=false

Quellenverzeichnis