Seit Jahren wird uns gesagt, dass Entsalzung zu energieintensiv und zu teuer für einen breiten Einsatz ist. Dennoch hat Elon Musk wiederholt behauptet, die Kosten seien "verrücktermaßen niedrig"." Welche Perspektive ist näher an der Realität? Diese Analyse untersucht den tatsächlichen Energiebedarf und die Kosten der Meerwasserentsalzung und zeigt das Potenzial der Entsalzung zur Bekämpfung der weltweiten Wasserknappheit.

Diese Untersuchung konzentriert sich speziell auf den Energieverbrauch und die wirtschaftliche Tragfähigkeit der Entsalzung, wobei wichtige, aber unabhängige Umweltprobleme wie die Entsalzung von Sole beiseite gelassen werden.Dieser gezielte Ansatz ermöglicht ein klareres Verständnis der Kernkostenstruktur der Entsalzung.

Um die wirtschaftlichen Auswirkungen der Entsalzung besser zu verstehen, werden wir extreme hypothetische Situationen untersuchen, wie z.B. die Versorgung der gesamten US-Haushaltswasser durch Entsalzung oder Trinkwasserversorgung der gesamten WeltbevölkerungObwohl diese Szenarien unrealistisch sind, helfen sie, die Kosten der Entsalzung zu quantifizieren.

Bei der modernen Entsalzung werden hauptsächlich zwei Verfahren angewandt:

• Thermische Entsalzung:Sie erhitzt Meerwasser, um es zu verdampfen und trennt Wasser von Salzen, kondensiert den Dampf dann zu Süßwasser und entlässt dabei konzentrierte Sole.
• Umkehrosmose:Sie zwingt Meerwasser unter Druck durch halbdurchlässige Membranen und filtert Salze und Verunreinigungen aus, um Süßwasser zu erzeugen.

Während beide Methoden funktionieren, verbraucht die thermische Entsalzung 3-5 Mal mehr Energie als die Umkehrosmose.Das ist die Grundlage unserer Analyse..

Die Umkehrosmose-Technologie hat bemerkenswerte Effizienzsteigerungen erzielt. In den 1970er Jahren benötigte die Entsalzung eines Kubikmeters Wasser etwa 20 kWh Strom.Diese Zahl ist auf 2 gefallen.Der theoretische Mindestenergiebedarf liegt bei 1 kWh/m3, was auf weitere Fortschritte hindeutet.

Für unsere Berechnungen verwenden wir 3,5 kWh/m3 als konservative Ausgangswerte. Einige Anlagen arbeiten bereits unterhalb dieser Schwelle.

Wenn alle Haushalte in den Vereinigten Staaten ihr Wasser durch Entsalzung erhalten würden, wie würde sich das auf den Strombedarf auswirken?

Bei einem durchschnittlichen Wasserverbrauch von 1.135 Litern pro Tag würde eine vollständige Entsalzung den Strombedarf in Wohnungen um etwa 13% erhöhen.wenn Haushalte weniger Wasser (349 Liter/Tag) verwenden, aber mit höheren Strompreisen konfrontiert sind, wäre der Anstieg um etwa 15% betragen.

Ein Blick auf den Stromverbrauch der US-Haushalte zeigt, daß der jährliche Bedarf an Entsalzung (1.450 kWh) im Vergleich zu großen Geräten wie Entfeuchtern,deutlich unterhalb der Warmwasserbereiter, Heizsysteme oder Klimaanlage.

Während es wohlhabenden Nationen möglicherweise möglich wäre, jährlich 1.450 kWh Strom zu verbrauchen, übersteigt dies den gesamten Stromverbrauch vieler Haushalte in Entwicklungsländern.Selbst die Erfüllung des WHO-Mindestwassersatzes (50 Liter pro Person pro Tag) durch Entsalzung würde jährlich 64 kWh benötigen, was dem Stromverbrauch pro Kopf in Malawi entspricht.

Diese Ungleichheit unterstreicht die globale Energiearmut mehr als die inhärenten Energiebedarf der Entsalzung.

Wenn man bedenkt, dass der Mensch nur etwa 3 Liter pro Tag zum Trinken benötigt (wenn man einige Abfälle berücksichtigt), würde die Versorgung aller 8 Milliarden Menschen jährlich 31 TWh benötigen, also nur 0,1% der weltweiten Stromproduktion.Selbst wenn ein Drittel der Menschheit mit Trinkwasserknappheit konfrontiert wäre, würde der Jahresbedarf etwa 10 TWh betragen.

Um den WHO-Grundwasserstandard (50 Liter pro Person/Tag) weltweit zu erfüllen, wären jährlich 511 TWh erforderlich, was etwa 1,7% der weltweiten Stromerzeugung entspricht.

Neben den Energiekosten erfordert die groß angelegte Entsalzung erhebliche Investitionen, die für viele Länder oft das größte Hindernis darstellen.ähnlich wie bei Projekten für erneuerbare Energien, bei denen die Anfangskosten die langfristige Erschwinglichkeit überwiegen.

Die aktuellen weltweiten Entsalzungskosten liegen typischerweise zwischen $1-2,5 pro Kubikmeter, obwohl in Ausnahmefällen wie der israelischen Sorek B-Anlage 0,41 $ / m3 erreicht werden, wobei eine Studie von 107 Anlagen 0 $ identifiziert.27/m3 als niedrigste Kosten.

Bei den US-amerikanischen Industrielektrizitätspreisen (~ 0,09 $/kWh) wären die Energiekosten allein für die Entsalzung 0,45 $/m3 (3,5 kWh × 0,13 $/kWh).Da Energie in der Regel ein Drittel der Gesamtkosten ausmachtDie Gesamtkosten könnten in teuren Märkten zwischen 1,50 und 2,00 USD/m3 betragen.

Übersetzung auf persönliche Ausgaben:

• Durchschnitt in den USA (310 Liter pro Tag): $154 pro Jahr
• Durchschnitt in Großbritannien: 159 USD pro Jahr
• WHO-Mindeststandard: 38 Dollar pro Jahr
• Grundbedarf an Trinkwasser: In vielen Ländern kostet das Trinkwasser nur 2,30 US-Dollar pro Jahr weniger als Flaschenwasser

In Krisensituationen sind diese Kosten in der Tat bemerkenswert niedrig, doch bleiben 38 Dollar pro Jahr für diejenigen, die mit 2 Dollar pro Tag leben, was einem Einkommen von mehr als zwei Wochen entspricht, eine Belastung.

Die Landwirtschaft stellt die größte Herausforderung für die Entsalzung dar, da sie 70% des weltweiten Süßwassers verbraucht (in einigen tropischen Ländern mehr als 90%).Durch die Ersetzung sogar teilweises landwirtschaftlichen Wassers würde der Strombedarf vieler Länder um 50-100% steigen, so daß die derzeitige Technologie für eine weit verbreitete landwirtschaftliche Nutzung unpraktisch ist.

Die Erzeugung von 1 kg Weizen mit entsalztem Wasser würde allein für Wasser 0,66$ kosten, das ist das Dreifache des Marktpreises für Weizen.Nur hochwertige Pflanzen oder wassereffiziente Systeme (wie die Innenlandwirtschaft) könnten die Entsalzung für die Landwirtschaft rechtfertigen.