Energie aus platzenden Kirschen - Modellkraftwerk

Teilnehmer Bewerbung Zukunftspreis 2011

Wenn es längere Zeit regnet, platzen reife Kirschen. Schuld daran ist die Eigenschaft der Kirschhaut, die für von außen kommende Wassermoleküle durchlässig ist, die Zuckermoleküle im Inneren aber zurückhält. Dadurch, dass das Regenwasser ins Innere der Kirsche vordringt, wird das Volumen in der Kirsche zu groß und bringt die Außenhaut zum Platzen. Aber warum dringen die Wassermoleküle in die Kirsche ein, obwohl der Druck dort bereits groß ist? Ursache dafür ist das Prinzip der Osmose oder die „Tendenz der Natur, einheitliche Verhältnisse zu schaffen“. Die Schülerinnen des Maria-Ward-Gymnasiums stellten sich die Frage, ob dieses Prinzip der Osmose für die Energiegewinnung genutzt werden kann. Im Falle des Zusammentreffens von Süß- und Salzwasser wurde der osmotische Druck durch Wissenschaftler schon in den 1970er Jahren mit dem Ergebnis berechnet, dass es sich grundsätzlich lohnen würde, die natürlich vorkommende Osmose zur Energiegewinnung zu nutzen. Die praktische Umsetzung ist jedoch schwierig, was an der Herstellung leistungsfähiger, großflächiger Membrankörper liegt, die einerseits Salz auch bei hohem Druck zurückhalten und andererseits Wasser möglichst gut durchlassen müssten. Im „Pluskurs Jugend – forscht“ versuchten Schülerinnen des Maria-Ward-Gymnasiums ein Mini- Osmosekraftwerk mit herkömmlichen, gut verfügbaren, kostengünstigen Materialien zu konzipieren. Dazu haben sie eine handelsübliche Umkehrosmose-Membran aus einer Osmoseanlage benutzt und sie in umgekehrter Richtung betrieben, also eine Umkehr der Umkehrosmose versucht. Der grundsätzliche Nachweis, dass es möglich ist, eine Umkehrosmoseanlage mit entsprechender Membran für die Osmose zu verwenden, ist den Schülerinnen in einem Versuch gelungen. Über eine kostengünstige Membran aus der Umkehrosmose könnte Strom durch osmotischen Druck nicht nur an Flussmündungen ins Meer hergestellt werden, sondern auch an salzhaltigen Abwasserläufen in Flüsse, wie sie im Augsburger Raum beispielsweise bei der Abwasseraufbereitung vorkommen, erzeugt werden. Dies wäre ein innovativer Beitrag zur CO2-freien Energiegewinnung. Auch wenn derartige technische Innovationen nicht durch Schülerinnen und Schüler in betriebliche Realität umgesetzt werden können, liegt doch ein großer pädagogischer Wert darin, dass sich Schülerinnen mit der Thematik erneuerbarer Energien auseinandersetzen, in eigenständiger Arbeit völlig neue Ideen entwickeln und auf der Basis eines Modells erfolgreich testen.

Themen: Energiemanagement, CO2-Einsparung, Schule