Moderne Entsalzung: Trinkwasser aus dem Meer

Es ist ein ständiger Kreislauf: Wasser verdunstet, bildet Wolken und fällt als Regen wieder zur Erde. Dort sammelt er sich in Flüssen und Seen zu Trinkwasserressourcen. In Wüstengebieten ist Meerwasserentsalzung eine Alternative, ein Prozess, der in jüngster Zeit nachhaltiger geworden ist.

Weite Teile Saudi-Arabiens sind Wüstengebiete mit geringer Niederschlagsmenge und begrenzten Grundwasserreserven. Zudem gibt es in dem Land keine Flüsse, die dauerhaft Wasser führen. Um die wachsende Bevölkerung dennoch mit Frischwasser zu versorgen, setzt man deshalb auf die Entsalzung von Meerwasser – sei es für private Nutzung, Landwirtschaft oder Industrie. Etwa die Hälfte des Frischwassers in Saudi-Arabien basiert auf entsalztem Meerwasser.

Eine häufig angewendete Methode ist die Destillation, ein thermischer Prozess, bei dem Frischwasser durch die Verdunstung von Meerwasser gewonnen wird. Nachteil: Destillation ist sehr energieintensiv. Die meisten neueren Entsalzungsanlagen setzen daher auf Umkehrosmose. So auch die in der saudi-arabischen Stadt Al Khafji: Hier wird Meerwasser in einem zweistufigen Umkehrosmose-Verfahren mittels halbdurchlässiger Membranen und unter hohem Druck entsalzt. Dazu kommt: Die Anlage deckt ihren Energiebedarf mit Strom aus einem nahe gelegenen Solarkraftwerk – Meerwasser in Süßwasser umzuwandeln war noch nie so effizient.

Auch wenn die modernsten Anlagen eine Leistungsaufnahme von weniger als vier Kilowattstunden pro Kubikmeter Wasser aufweisen, ist die Umkehrosmose ein energieintensives Verfahren. Da Strom in Saudi-Arabien vor allem mit fossilen Brennstoffen erzeugt wird, ist die Meerwasserentsalzung für einen Großteil der Kohlendioxid-(CO₂-)Emissionen verantwortlich. 

Die Anlage mit einer Kapazität von 60.000 Kubikmeter Trinkwasser pro Tag, wurde vom saudi-arabischen Versorgungsunternehmen Rawafid Systems gemeinsam mit den Wasserentsalzungsexperten von Advanced Water Technology (AWT) errichtet. Um das Projekt innerhalb des vorgegebenen kurzen Zeitrahmens von 14 Monaten zu realisieren, legten Rawafid und AWT bei der Auswahl ihrer Partner besonderen Wert auf Zuverlässigkeit und Branchenkompetenz.

Für die Elektro-, Automatisierungs- und Instrumentierungstechnikpakete wählte das Projektteam Siemens als Generalunternehmer. „Bei diesem Projekt fiel unsere Wahl auf Siemens, ein führender Anbieter von elektromechanischer Ausrüstung für die Strom- und Wassererzeugung. Zudem ist das Siemens-Steuerungssystem universell einsetzbar und kann in verschiedenen Branchen wie Öl und Gas, Petrochemie, Raffinerien und Wasseraufbereitung verwendet werden“, sagt Ali Awadallah, CEO und Projekt-Direktor von Rawafid Industrial.

Nach der Auftragserteilung machte sich das Siemens-Team an die Entwicklung einer umfassenden Lösung. Diese beeinhaltete auch Transformatoren, Sivacon-Schaltanlagensysteme, Siprotec-Schutzsysteme, Sinamics-Umrichter sowie die Prozessinstrumentierung zur Überwachung von Durchfluss, Füllstand, Druck und Temperatur. Die Vernetzung der Energie- und Automatisierungssysteme erfolgte mithilfe der Scalance-Technologie für die industrielle Kommunikation. 

Das Steuerungssystem für die Energieerzeugung und -verteilung sowie die Wasseraufbereitung basiert auf dem Prozessleitsystem Simatic PCS 7. Es sorgt nicht nur für eine hervorragende Anlagenverfügbarkeit und -effizienz, sondern ermöglichen auch die zentrale Überwachung und Steuerung aller Anlagen bzw. Systeme und unterstützen auf diese Weise die Betreiber bei ihren täglichen Aufgaben. Im Werk Al Khafji ermöglicht Simatic PCS 7 die automatische Einstellung der Hochdruckpumpe durch einen Antrieb mit variabler Drehzahl, der die Hochdruckpumpe an die Wassertemperatur und den Salzgehalt anpasst, die sich je nach Jahreszeit ändern. Das spart viel Energie im Vergleich zur konventionellen Durchflussregelung mit einem Regelventil.

„Bei Projekten, die einen wichtigen Beitrag zum Umweltschutz leisten, wie diese solarbetriebene Meerwasserentsalzungsanlage, ist keine Zeit zu verlieren. Mit unseren vielfach bewährten Komponenten lassen sich schnell Lösungen entwickeln“, so Projektleiter Markus Wallinger von Siemens. 

Die Siemens-Systeme zeigten von Anfang an eine hervorragende Leistung. So galt es, die aus 37.000 Einzelteilen mit einem Gesamtgewicht von 425 Tonnen bestehende Ausrüstung nach Saudi-Arabien zu transportieren und gemäß dem engen Zeitplan für die Installation bereitzustellen.

Dass diese logistische Herausforderung bewältigt werden konnte, war eine weitere große Leistung des Siemens-Teams. Die Ingenieure stellten zudem ihre Flexibilität unter Beweis, als die Stromversorgung während des Projekts von 34,6 kV auf 13,8 kV umgestellt wurde.

Darüber hinaus ermöglichen die Lösungen von Siemens eine nahtlose vertikale und horizontale Integration aller elektrotechnischen Komponenten und reduzieren so die Betriebs- und Wartungskosten. 

Diese Vorteile und weitere Faktoren führten zu einem Folgeauftrag: Siemens hat von Rawafid und AWT, die zwischenzeitlich mit dem Entwicklungsunternehmen SETE und Al Fatah das Konsortium A3C gegründet haben, den Auftrag erhalten, in Saudi-Arabien acht weitere Meerwasserentsalzungsanlagen mit elektrotechnischer Ausrüstung auszustatten. Der Auftrag umfasst die Lieferung sämtlicher Komponenten sowie die Inbetriebnahme. Auch der Zeitplan für dieses Projekt ist sehr eng. Aber das dürfte kein Problem sein, wie die Installation in Al Khafji beweist.