Projekt 22019/01

Entwicklung eines modularen und photovoltaisch versorgten Trinkwasseraufbereitungs-Aggregates auf der Basis der conductive diamond Technology – Vorphase –

Projektdurchführung

SET selected electronic technologies GmbH
Am Marienhof 10
22880 Wedel

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Im Rahmen dieses Vorhabens K.O.M.P.A.C.T soll in einer Vor-Phase die Wirksamkeit des Verfahrens zur Aufbereitung von Trinkwasser in Form eines modular aufgebauten Labormusters erprobt werden. Es müssen neue Diamantelektroden-Einheiten für diese Anwendung entwickelt, konstruiert und getestet werden. Sie müssen als Einheit später kostengünstig gefertigt werden können und in der Praxis einfach zu warten sein. Die Vor-Phase hat die Aufgabe, die Desinfektionsleistung eines Reaktors, der auf dem Ein-satz von Diamantelektroden basiert, zu demonstrieren. Hierzu muss am Ende der Projektlaufzeit nachgewiesen werden, dass in Trinkwasser die Anzahl der KbE um 5 Größenordnungen vermindert werden kann. Der Nachweis hierzu muss von einem unabhängigen Institut erbracht werden.
Darüber hinaus soll ein Testaggregat entwickelt, konstruiert und im Labor erprobt werden. Dieses Aggregat muss noch nicht dem finalen Aufbau entsprechen; es soll jedoch die verschiedenen Betriebsarten erlauben und belastbare Ergebnisse unter realen Bedingungen bringen. Es soll demonstriert werden, dass das Aggregat auch längere Zeit stabil betrieben werden kann und keine Schädigungen am Material und an den Systemkomponenten auftreten. Das Gesamtaggregat soll so konstruiert werden, dass es einer realen Anwendung sehr nahe kommt und im Hinblick auf Betriebsverhalten und technischen Daten, wie z. B. Energieverbrauch, realistisch bewertet werden kann.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenEntwicklung und Optimierung der OZON Reaktoren im Hinblick auf maximale Ozonproduktion, minimale Energieaufnahme und niedrige Produktionskosten bei möglichst langer Lebensdauer. Hierzu wurden verschiedene Module entwickelt und im Labor unter Standardbedingungen ausgiebig getestet. Die Geometrien der Elektroden und die verwendeten Materialien wurden optimiert. Bei der Aggregat- Entwicklung wurde ebenfalls besonderer Wert auf energieeffiziente Komponenten und auf ein optimiertes Betriebskonzept gelegt. Es wurden Prototypen für die Steuerung/Antriebstechnik und für die Energieaufbereitung - DC/DC Wandler - entwickelt und im Aggregat erprobt. Zur Gesamtoptimierung wurden im Labor unter entsprechenden Bedingungen umfangreiche Tests mit bakteriell kontaminierten Wässern durchgeführt.


Ergebnisse und Diskussion

Im Rahmen dieser Vorphase des Entwicklungsprojektes haben die schleswig-holsteinischen Unternehmen CONDIAS GmbH und SET selected electronic technologies GmbH ein Labormuster eines neuarti-gen Wasseraufbereitungsaggregates auf der Basis von Conductive Diamond Technology Reaktoren realisiert. Es wurden von der CONDIAS GmbH verschiedene Reaktoreinheiten/Module entwickelt und ausgiebig auf ihre Wirksamkeit getestet. Die SET GmbH hat auf der Basis dieser Reaktoren ein Labormuster, ein Aggregat für die Aufbereitung von 1000 l/Tag, realisiert. Mit diesem Aggregat konnten in Verlauf des Vorhabens alle relevanten Betriebsarten realitätsnah durchgefahren werden.
Die erfreulichen Ergebnisse des Vorhabens, sowohl bei der Entwicklung der Reaktoreinheiten als auch beim Gesamtaggregat, haben gezeigt, dass das Konzept und die im Antrag prognostizierten Ziele erreichbar sind. Die mikrobiologischen Daten sind durch ein unabhängiges Institut (Hygiene Institut der Christian Albrecht Universität in Kiel), sowie einen von der IHK amtlich bestellten Gutachter (Dr. Knut Poremba) ermittelt worden und haben die Wirksamkeit des Verfahrens bestätigt. Die Ergebnisse zeigen, dass die im Antrag formulierten Ziele erreicht werden.
Auf der Basis von 10 Prototypen und nach heutigem technischen Stand würden die Systemkosten ca. 14.400 EURO/System betragen, damit errechnet sich eine Annuität von 2.285 Euro/Jahr (eingeschlossen sind hier 630 Euro/Jahr für Wartung, Reparatur, Personal und Transporte). Unter der Annahme von 1000L pro Tag, das sind 365 000 L pro Jahr würde ein Kubikmeter Wasser ca. 6,3 Euro kosten.
Bei entsprechender Weiterentwicklung - Fortführung des Entwicklungsvorhabens - und Optimierung der einzelnen Systemkomponenten sind mit dieser Technologie Aggregate realisierbar, die Gestehungskosten für aufbereitetes Wasser unter tropischen Bedingungen von 2 EURO / 1000L ermöglichen. Inbegriffen sind hier auch die Rohwasserförderung. Das Gesamtsystem wurde so dimensioniert, dass das Ag-gregat aus einer solarelektrischen Stromversorgung mit einer Leistung von 800Wp betrieben werden kann.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Das Aggregat wurde verschiedenen In- und Ausländischen Fach-Besuchergruppen präsentiert; die aktuelle Technik wurde vorgestellt und intensiv diskutiert. Es ist beabsichtigt, die Ergebnisse im Rahmen ei-nes Fachkongresses vorzutragen.


Fazit

Auf der Grundlage der jetzt vorliegenden Ergebnisse und der Erfahrungen mit dem Labor-Aggregat kann in einer weiteren Projektphase ein in sich optimiertes Aggregat entwickelt werden. Dieses Aggregat müsste dann im realen Feldtest unter definierten Bedingungen und entsprechender wissenschaftlicher Begleitung über einen längeren Zeitraum betrieben werden.
Durch das vorhandene Know-how in den Firmen und durch die kooperative Zusammenarbeit der beiden Projektpartner CONDIAS und SET kann bei einer Fortführung des Vorhabens sichergestellt werden, dass in Zukunft diese Technik zur Aufbereitung von kontaminierten Wässern zur Verfügung stehen wird.
Ohne die finanzielle Beteiligung durch die Deutsche Bundesstiftung Umwelt hätte dieses Vorhaben von den Partnerfirmen so nicht realisiert werden können.