Seit dem 10. Mai 2016 wird erstmals ein neuartiges und innovatives Verfahren zur Frischwassererzeugung auf Schiffen unter realen Bedingungen systematisch erprobt. Die schiffstaugliche Membrandestillationsanlage wurde von MAHLE Industriefiltration GmbH (MIF), seit 1996 Förderndes Mitglied des VDI Hamburg, im Rahmen einer umfangreichen Forschungskooperation mit der Technischen Universität Hamburg (TUHH) und dem Fraunhofer Institut für Solare Energiesysteme (ISE) entwickelt. Die industrielle Demonstrationsanlage wird auf einem 8714 TEU tragenden Containerschiff der Reederei NSB Niederelbe Schiffahrtsgesellschaft betrieben.
Bei dieser innovativen Technologie wird eine hydrophobe Membran in einem thermischen Trennverfahren eingesetzt. Da bei diesem Verfahren weder ein Vakuum wie beim Verdampfer, noch hoher Druck wie bei der Umkehrosmose notwendig sind, verringert sich der Energiebedarf der Anlage signifikant. Besonders interessant ist die Tatsache, dass diese wartungsarme Anlage bereits bei vergleichsweise niedrigen Temperaturen ab 60 Grad Celsius betrieben werden kann. Sie kommt also mit der nutzbaren Abwärme der Schiffsmotoren hervorragend aus. Zusätzliche Energie wird kaum benötigt.
„Die Membrandestillation vereint erstmals die derzeit gängigen Verfahren zur Meerwasserentsalzung und ist energieeffizienter und somit umweltfreundlicher“, erläutert Andrea Hagedorn, die das Projekt als Doktorandin bei MIF begleitet.
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Transport unter Deck
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Transport über/neben Hauptmaschine
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Transport (Maßarbeit...)
In diesem mittlerweile vier Jahre andauernden Projekt, wurden sowohl das Verfahren als auch die Kernkomponente, das Membrandestillationsmodul, in einem mehrstufigen Projekt systematisch weiterentwickelt. Zunächst wurden umfangreiche Tests mit einer Technikumsanlage an der TUHH durchgeführt, danach weitere mit einer neuen Anlagengeneration während eines Langzeit-Feldversuchs auf Helgoland. „Die dritte Generation wurde konsequent für den Bordbetrieb ausgelegt und beinhaltet ein sehr innovatives Wärme- und Stoffgewinnungskonzept“, berichtet Thomas Mann, Leiter Vorentwicklung Wasser bei MIF. Die Erprobung soll bis Oktober 2016 im kontinuierlichen Betrieb insbesondere unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten durchgeführt werden und das Projekt finalisieren. Mittlerweile laufen zwei deutsche Patentanmeldungen als Resultat aus diesem Kooperationsprojekt.
Der Demonstrator mit einer Kapazität von fünf Kubikmetern Destillat pro Tag steht auf der MSC Texas direkt neben der fest installierten Vakuum-Verdampfungsanlage. Beide Anlagen werden parallel betrieben. Dabei werden Messdaten wie Temperatur, Volumenstrom oder Leitfähigkeit für Vergleichszwecke aufgenommen.
Erste Ergebnisse zeigen, dass der spezifische thermische Energiebedarf je m³ Destillat bei gleichen Eingangsvoraussetzungen bei nur 450 kWh gegenüber 730 kWh beim klassischen Verdampfer liegt.
Die Membrandestillation ist grundsätzlich hervorragend zur Entsalzung von Wasser, insbesondere hochsalinem, geeignet. Darüber hinaus eignet sich das Verfahren allgemein zur Rückhaltung, Abscheidung und Konzentration von Stoffen, d.h. zur Verbesserung der Wirtschaftlichkeit von Verfahren.
Die energieeffiziente Membrandestillation ist ein hoch interessanter Baustein mit großem Potential für eine umweltfreundliche und somit nachhaltige Verfahrenstechnik – auch, aber nicht ausschließlich für die Wasserentsalzung im Schiffsbetrieb.
VDI Hamburg (m&t II/2016)
(Bilder: MAHLE Industriefiltration)
