Wie funktioniert Osmose

Die Teilchenbewegung mit dem Ziel eines Konzentrationsausgleiches zwischen Süß- und Salzwasser erzeugt eine Energie, die sich technisch nutzen lässt. Osmose ist für viele Abläufe in der Natur von Bedeutung, insbesondere für die Regulation des Wasserhaushalts von Zellen. Neue Forschungen zielen auf die Nutzung des physikalischen Prinzips der Osmose zur Erzeugung von Energie. Damit würde das bestehende Portfolio an umweltschonenden, erneuerbaren Energie um eine neue Energiegewinnungsart erweitert: Bislang zählen zu den nutzbaren Energieressourcen Windkraft, Wasserkraft, Gezeitenkraft, Sonnenenergie, Erdwärme und Biomasse. Hinzu käme die „Osmosekraft“.

Diffusion und Osmose

Gibt man ein Stück Würfelzucker in eine Tasse heißen Kaffee oder Tee, so löst sich der Zucker auf und verteilt sich mit der Zeit gleichmäßig in der Flüssigkeit. Nach einiger Zeit schmeckt das Getränk überall gleich süß – und dies auch ohne vorher umzurühren. Diesen Prozess der gleichmäßigen Verteilung eines Stoffes in dem ihm zur Verfügung stehenden Raum bezeichnet mal als Diffusion. Sie tritt überall dort auf, wo ein Konzentrationsgefälle herrscht. Dies gilt gleichermaßen für den gasgefüllten wie den flüssigkeitsgefüllten Raum. Die Diffusion ist ein physikalischer Prozess, der durch einen Konzentrationsunterschied zweier Teilchensorten angetrieben wird und zu einer vollständigen Durchmischung beider Stoffe führt.

Als Osmose wird der gerichtete Fluss von Teilchen durch eine semipermeable, also teildurchlässige, Membran bezeichnet. Ein Beispiel für solch eine semipermeable Membran sind Zellmembranen von Pflanzen und Tieren. Sie sind nur für ganz spezielle Teilchen durchlässig. In biologischen Systemen ist es häufig das Lösungsmittel Wasser, welches durch die Zellmembran diffundiert, um auf beiden Seiten die gleich Konzentration des in ihm gelösten Stoffes herbeizuführen. Der osmotische Druck ist derjenige Druck, der bei dem Prozess der Osmose den Fluss der Teilchen durch eine semipermeable Membran antreibt.

Wie funktioniert ein Osmosekraftwerk

Osmose-Kraftwerke gewinnen Energie aus der Kraft der Osmose. Überall dort, wo Süßwasser aus Flüssen ins salzige Meerwasser fließt, laufen Diffusionsprozesse ab. Süß- und Salzwasser vermischen sich in der Flussmündung mit dem Ziel, eine gleichmäßige Salzkonzentration zu erreichen. Da stetig neues Süßwasser nach fließt, hält der Vermischungsprozess ständig an. Hinter dieser Kraft steht, wie hinter jeder Kraft, eine Energie. Genau diese Diffusionsenergie wollen Ingenieure als eine neue Form der regenerativen Energien nutzbar machen. Dazu wurden selektiv durchlässige Membranen entwickelt, durch die Süßwasser in ein mit Salzwasser gefülltes Becken fließt. Der entstehende osmotische Druck treibt dann eine Turbine an, die Strom erzeugt. Der Energiegewinn ist umso größer, je höher die Durchflussmenge und je größer der Unterschied im Salzgehalt ist. Ein erstes Versuchskraftwerk dieser Art wurde bereits an der norwegischen Küste am Oslofjord in Betrieb genommen.

Das Prinzip funktioniert zwar, doch die gewonnene Energiemenge ist noch gering. Wissenschaftler arbeiten derzeit an der Entwicklung leistungsstärkerer Membranen.

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