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Solarenergie zur Wasserreinigung: Eine nachhaltige Lösung

2024-04-10

Solarenergie zur Wasserreinigung: Eine nachhaltige Lösung

Für die Prozesse der Wasserreinigung wird Energie benötigt, um beispielsweise Wasserpumpen zu betreiben. Wasser ist für den Menschen lebensnotwendig, um eine Vielzahl von Funktionen zu erfüllen, die unseren Körper am Leben halten. Aus diesem Grunde werden etwa 4 Prozent der insgesamt auf der Erde benötigten Energie für die Wassergewinnung und -aufbereitung aufgewendet. Gerade dezentrale Anlagen profitieren von einer Energielösung, die mit Solarkraft betrieben wird.

Grundlagen der Wasserreinigung mit Solarenergie

Um Trinkwasser zu gewinnen, durchläuft das ungereinigte Wasser diverse Prozesse. Das Wasser kann aus Brunnen, Stauseen, aus dem Meer oder aus anderen Quellen entnommen werden, wie etwa Wasserreservoirs, die mit Regenwasser gespeist werden. Einige Prozesse wie die Filtration, der Transport mit Hilfe von Wasserpumpen, das Entsalzen oder andere Maßnahmen zur Entfernung von Verunreinigungen erfordern den Einsatz von Energie. Diese Energie zur Wasserreinigung kann in Form von Solarenergie bereitgestellt werden. Die Anwendung von Solarenergie ist ein Beitrag für die Erschaffung und den nachhaltigen Betrieb von Wassersystemen.

Vorteile der solaren Wasserreinigungssysteme

Wenn wir den Blick weiten und die Reinigung von Wasser und den damit in Verbindung stehenden Verbrauch von Energie im globalen Kontext des Klimawandels sehen, wird deutlich, dass auch in der Wassergewinnung großes Potenzial besteht, einen Beitrag zur Verringerung von Treibhausgas- Emissionen zu leisten. In der aktuellen Situation ist es notwendig, alle Lebensbereiche auf den Prüfstand zu stellen und jede Möglichkeit zu nutzen, die Gewinnung von Energie aus fossilen Energieträgern einzuschränken. Doch nicht nur die ökologischen Gründe sprechen für ein Umsatteln auf solarbetriebene Anlagen. Auch die wirtschaftlichen Parameter weisen auf die Solarenergie hin. Die Entwicklung von Solarzellen schreitet unaufhörlich voran und durch den solaren Massenmarkt werden die Produkte zudem stetig günstiger und sind im Prinzip überall erhältlich und einsetzbar. In Kombination mit ebenfalls immer besser werdenden Batteriespeichern lassen sich zudem auch an abgelegenen Orten Inselanlagen für einen langfristig günstigen dezentralen Einsatz installieren.

Technologien und Methoden der solaren Wasserreinigung

Es gibt ganz unterschiedliche Methoden und Ansätze, um Solartechnologien für die Reinigung von Wasser einzusetzen. Eine Methode zur Wasserreinigung ist die Halbleiter-Photokatalyse. Als Halbleiterkatalysator wird Titandioxid (TiO2) verwendet, der mit Hilfe von Licht, im Wesentlichen UV-Licht, Hydroxylradikale produziert, die in der Lage sind, nahezu jede Verbindung zu zersetzen. Auf diese Weise werden Verunreinigungen im Wasser abgebaut. Das für den Prozess notwendige UV-Licht wird mit Hilfe von Strom erzeugt.

Eine weitere Methode ist die Membranfiltration. Diese Methode benötigt Druck und Vakuum, um das Wasser durch die Membran führen und die Verunreinigungen herausfiltern zu können. Für den Betrieb werden elektrisch betriebene Wasserpumpen benötigt. Auch hier ist die Solarenergie eine willkommene und nachhaltige Energiequelle.

Doch nicht nur für die Reinigung selbst wird Energie gebraucht. Um einen Reinigungsprozess überhaupt in Gang setzen zu können, muss Wasser transportiert werden. Und auch nach der Reinigung wird Wasser mit Hilfe von Pumpen weitergeleitet. Diese Pumpen benötigen Energie und diese Energie kann ebenfalls Solarenergie sein.

Erfolgreiche Anwendungsbeispiele weltweit

Ein sehr erfolgreiches Projekt wurde in Deutschland umgesetzt. Die SOWARLA ( Solare Wasserreinigungsanlage) wurde vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt in Zusammenarbeit mit Hirschmann Laborgeräte GmbH und der KACO new energy GmbH umgesetzt. Kernstück der Anlage ist ein Solarreceiver, mit dessen Hilfe der photokatalytische Abbau von Gewässerverunreinigungen durchgeführt werden kann. Der Vorteil dieser Anlage beruht auf der Tatsache, dass dieses Prinzip den Energieverbrauch im Vergleich zu herkömmlichen Anlagen, die mit der UV-Oxidation arbeiten, um sagenhafte 90 Prozent senkt.

An diesem Beispiel wird deutlich, dass die Solartechnologie entkoppelt von dem betrachtet werden muss, was uns heute an Anwendungstechnologien zur Verfügung steht. Gemeint ist damit, dass Konzepte, die heute aufgrund von Energieverbräuchen oder der Leistungsfähigkeit aktueller Solartechnologien nicht umgesetzt werden können, morgen bereits Standard sein können.

Zukunftsaussichten und Entwicklungspotenzial

Gerade in Zeiten des Klimawandels und der immer stärker werdenden Hitzeperioden mit anschließender Dürre rücken die Themen Wassergewinnung und CO2-Emissions-Vermeidung zunehmend in den Fokus. Die Zukunft der solaren Wassergewinnung ist daher keine Utopie oder frommer Wunsch, sondern vielmehr eine dringende Notwendigkeit, die nahezu ausschließlich Vorteile in sich trägt. Sie ist in zunehmendem Maße kostengünstig und effizient und zudem eine sehr verlässliche Technologie.

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