Die Bewegung des Wassers zu nutzen, ist eine der ältesten Methoden, mit denen Menschen Energie erzeugt haben. Heute macht die Wasserkraft rund 20 Prozent des weltweiten Stroms aus, ein Wert, der seit den neunziger Jahren unverändert geblieben ist.
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Aber auch wenn kein Damm beteiligt ist, ist Wasser der Schlüssel zur Stromerzeugung der Welt. In Gas-, Kohle-, Nuklear- und vielen anderen Kraftwerkstypen wird der Brennstoff tatsächlich verwendet, um Wasser in Dampf umzuwandeln, und Generatoren wandeln die Energie des Dampfes in Elektrizität um. Zu Ehren der diesjährigen Weltwasserwoche werden hier einige der unerwarteten Aspekte erläutert, die Wasser für die moderne Energieerzeugung von entscheidender Bedeutung sind, und einige der überraschenden Verwendungsmöglichkeiten von Wasser für mögliche Energiequellen der Zukunft:
Regen macht
In einem fallenden Regentropfen steckt möglicherweise nicht viel Energie - sonst würden sie sicherlich weh tun. Französische Wissenschaftler haben jedoch einen Weg gefunden, die verfügbaren Ressourcen zu nutzen. Ein Team der französischen Atomenergiekommission baute ein Gerät aus einem speziellen Kunststoff, der die Schwingungsenergie eines Regentropfens in elektrischen Strom umwandelt. Eine solche Erfindung könnte nicht viel Energie produzieren: Ein Regenguss erzeugte bis zu 12 Milliwatt oder genug, um ein paar Standard-Laserpointer mit Energie zu versorgen. Aber das System hätte einen Vorteil gegenüber Solar, da es im Dunkeln und natürlich bei Regen funktioniert.
Wasserstoffkraftstoff
Mit einem Gerät namens Brennstoffzelle kann Wasserstoff in Elektrizität umgewandelt werden. Aber obwohl das Element in Hülle und Fülle vorhanden ist, war es schon lange eine Herausforderung, reinen Wasserstoff allein zu bekommen. Fast die gesamte Versorgung der Welt stammt heute aus fossilen Brennstoffen, hauptsächlich Erdgas. Die Forscher haben jedoch daran gearbeitet, Wasserstoff aus Wasser abzuspalten, ohne mehr Energie zu verbrauchen, als die Brennstoffzelle erzeugen kann. Einige Projekte befassen sich beispielsweise mit Bakterien und solarthermischen Techniken.
Jet Fuel aus Meerwasser
In einer extremeren Wendung der Wasserstoffkraft gab die US-Marine Anfang dieses Jahres bekannt, dass sie eine Methode zur Umwandlung von Meerwasser in Düsentreibstoff entwickelt hat. Der Prozess beginnt mit der Verwendung von Elektrizität, um Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff zu spalten. Dann wird der Wasserstoff mit im Wasser gelöstem Kohlendioxid zu einem Kohlenwasserstoff, auch Jet Fuel genannt, kombiniert. Aber jeder, der die Ozeane als Lösung für all unsere Energieprobleme betrachtet, wird enttäuscht sein. Der Vorgang ist energieintensiv und nur dann möglich, wenn Sie ein Atomschiff zur Hand haben und mehr Jets in der Luft als Elektrizität an Deck benötigen.
Solar-Wind-Hybrid
Bauen Sie einen wirklich hohen Turm mit einer Oberlippe und blasen Sie dann einen feinen Wassernebel über diese Lippe. Der Nebel nimmt Wärme aus der Luft auf und verdunstet. Dies führt dazu, dass kühle, dichte Luft zum Boden des Gebäudes strömt und dort durch riesige Windturbinen geleitet wird, die Strom erzeugen. Diese Methode, die bereits 1975 patentiert wurde, funktioniert am besten an heißen, trockenen Orten und benötigt viel Wasser. Der erste Test wird 2018 mit einem Turm durchgeführt, der höher ist als das Empire State Building, das in Arizona gebaut werden soll.
Geothermie
Geothermische Energie benötigt Wärme aus dem Erdinneren, um Strom zu erzeugen. Aber Sie können einen Toaster nicht einfach in die nächste Magmatasche stecken. An einigen Orten, wie Island und Kalifornien, werden die Gesteine durch seismische Aktivitäten aufgebrochen, sodass Wasser in der Nähe von geologischen Brennpunkten zirkulieren kann. Der Dampf steigt dann auf natürliche Weise an die Oberfläche, wo er Generatoren antreiben kann. An Orten, an denen heiße Steine tiefer unter der Oberfläche liegen, kann kaltes Wasser durch die zu beheizenden Brunnen gepumpt und das heiße Wasser aus anderen Brunnen entnommen werden. In einigen Gebäuden werden sogar Erdwärmepumpen verwendet, aber für die Energieübertragung wird in der Regel Luft oder ein Frostschutzmittel verwendet, nicht Wasser.
Biokraftstoffe
Traditionelle Biokraftstoffe wie Holz benötigen vor der Ernte keinen zusätzlichen Wassereinsatz. Viele der neueren Biokraftstoffquellen trinken jedoch noch mehr Wasser als die Natur liefert. Pflanzen wie Mais und Zuckerrohr werden jetzt speziell für die Herstellung von Ethanol angebaut und müssen bewässert werden. Bis zum Jahr 2030 könnten nach einer Schätzung bis zu 8 Prozent des US-Süßwassers für eine solche Biokraftstoffproduktion verwendet werden.
Fracking
Beim Hydrofracking wird Wasser tief in den Untergrund gepumpt, um Risse zu erzeugen, die den Zugang zu eingeschlossenem Öl oder Erdgas ermöglichen. Jeder Brunnen kann bis zu 7 Millionen Gallonen Wasser benötigen, um den gesamten fossilen Brennstoff freizusetzen. In einigen Gegenden, wie Kalifornien und Texas, wird durch die Umleitung von Wasser zum Fracking der bereits gestresste Vorrat aufgebraucht. Laut einem neuen Bericht des World Resources Institute, in dem festgestellt wird, dass 40 Prozent der Länder, in denen sich Gebiete zum Fracking eignen, bereits über begrenzte Wasserressourcen verfügen, können solche Spannungen zunehmen.
