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Wirbel: Die Macht der Schwerkraft
Spart Energie, beseitigt Chemikalien und schafft 250,000 Jobs innerhalb eines Jahrzehnts
Der Markt
Der Weltmarkt für Wasserbehandlung und die Produktion von Trinkwasser stellen heute eine der sichersten Investitionen aller Zeiten dar. Das Gebrauchsgut Wasser ist unabdingbar für Gesellschaft und Industrie. Doch die Verfügbarkeit sauberen Wassers gerät zunehmend unter Druck, da Bevölkerungen wachsen und der pro Kopf Verbrauch unaufhörlich ansteigt. Wasser war früher kostenlos. Die vergangenen Jahrzehnte haben Wasser zu einem gewinnbringenden Geschäft gemacht mit sicheren Cash Flows und steigenden Kosten für Verbraucher.
Der Weltmarkt für Wasser- und Abwasserbehandlung hat im Jahr 2009 die $200 Milliarden Marke überschritten. China führt mit einem geschätzten Wachstum von 17%. Schmutzwasserbehandlung wird auf $40 Milliarden weltweit bewertet und von über 13,000 Firmen betrieben, meist auf Basis langjähriger Dienstleistungsverträge. Das Modell dazu: Ausfällung und Oxidation, sprich Feststoffe raus und Luft rein, gefolgt von einer chemischen Behandlung. Das Jahresvolumen von Chemikalien, die so allein in den USA ins Wasser gemengt werden, übertrifft 10 Millionen Tonnen. Im Schritt mit der zunehmenden Nachfrage nach Wasser steigt auch der Bedarf an Chemikalien.
Der Verbrauch von abgefülltem Wasser ist in den letzten zehn Jahren im Schnitt um 12% pro Jahr gestiegen bei geschätzten $22 Milliarden Umsatz. Eine der am schnellsten wachsenden Nischen beim Bestreben, das Trinkwasserangebot auszuweiten, ist die Umwandlung von Salz- und Abwasser in Trinkwasser durch Umkehrosmose. Das Investitionsvolumen liegt bereits heute bei über 2,2 Milliarden Dollar und soll in den nächsten vier Jahren um weitere 50% zunehmen. Aquas de Barcelona (Spanien), Teil der GDF Suez Gruppe (Frankreich), plant die bisher größte Fabrik zu Kosten von mehr als einer Milliarde Dollar, um Barcelonas chronischen Wassermangel zu beheben.
Die Innovation
Vor diesem Hintergrund gilt es, die Ankunft einer ungemein einfachen Innovation zu bewerten: den Wirbel. Wirbel haben die Fähigkeit, die Effizienz bei der Aufbereitung von Wasser drastisch zu erhöhen, Kosten zu senken und lokale Arbeitsplätze zu schaffen. Strudelbewegungen könnten Chemikalien und Membranen vollständig ersetzen – und damit die bestehenden Geldflüsse der traditionellen Hersteller auf den Kopf stellen. Die technologische Basis für Wirbel stammt von der Beobachtung, dass schmutziges Wasser sich im Flussverlauf selber reinigt. Die ständige Strudelbewegung presst Luft aus dem Wasser und wieder hinein, so dass Mikroorganismen absterben oder stimuliert werden.
Zwei schwedische Erfinder, der Entwicklungsingenieur Curt Hallberg und sein Kollege Morten Oveson übertrugen ihre Beobachtungen erst in ein mathematisches Modell und entwickelten dann eine einfache Maschine um die Bewegungen von Wasser in einem Wirbel nachzubilden – mit berechenbaren Ergebnissen. Sie gründeten daraufhin Watreco AB in Malmö. Watreco AB erhielt 2009 den Preis als schwedisches “Green Tech Unternehmen des Jahres”. Doch die Firma ist mehr als grün: sie verändert das Geschäftsmodell für Wasser.
Die Macht von Wirbeln liegt in der Vorhersehbarkeit physikalischer Gesetze. Gemäß Naturgesetzen werden Luftmoleküle ins Zentrum gezogen und diese Luft dann durch die Mitte rausgesaugt. Einzige Energiequelle dafür ist die Schwerkraft – die nachweislich rund um die Uhr funktioniert! Ohne Chemikalien, ohne Filter, bei minimalem Energieverbrauch.
Der erste Umsatz
Die Erfinder verstanden das breite Spektrum möglicher Anwendungen und suchten nach einem ersten, offensichtlichen Markt in räumlicher Nähe. Eis wurde zum Ausgangspunkt. Die manuell hergestellte Wirbelmaschine führte zu Energieeinsparungen und kristallklarem Eis. Für gewöhnlich ist in Wasser gelöste Luft enthalten, in Mikrometer kleinen Bläschen. Luft ist eine natürliche Dämmung. Wirbel entfernen diese Luft, so dass das Wasser schneller gefriert. Luftfreies Eis ist kristallklar und bricht kaum. Folglich ist z.B. Werbung in Eislaufarenen ständig sichtbar, die Werbeeinnahmen steigen. Ohne Luft können Bakterien, die typischer Weise in Eis wachsen, wie E. coli und Salmonellen, sich nicht vermehren. Die meisten bekannten Eislaufhallen in Skandinavien wenden seitdem die Technologie an – mit einer Amortisation nach wenigen Monaten, nicht Jahren.
Der zweite Nischenmarkt mit Umsätzen für Watreco AB sind Golfplätze. Heutzutage benötigt ein einziger Golfplatz bis zu vier Millionen Liter Wasser pro Tag. Um Wasser zu sparen werden Tenside beigemengt, welche die Oberflächenspannung senken – das Wasser dringt schneller in das Grün ein. Durch die Wirbelmaschine werden keine Chemikalien mehr benötigt um 20 bis 30 Prozent Wasser zu sparen. Hier ersetzen Wirbel tatsächlich Chemikalien.
Ein drittes Marktsegment ist die Entfernung von Algen aus stehenden Gewässern – seien es Tümpel oder Schwimmbäder – welche bisher meist mit Chemikalien wie Chlor behandelt werden.
Die Chance
Während Eislaufhallen und Golfplätze Nischenmärkte sind, haben die in diesen Märkten gewonnenen Erfahrungen das Team um Curt bei Watreco auf Wachstumsmärkte vorbereitet, einschließlich Wasseraufbereitung und -entsalzung. Probeanlagen in Spanien, auf den Kanarischen Inseln im Einsatz, zeigten dass Salzwasser ohne Luft das Problem von Biofilm löst. Biofilm wächst auf Filtern, was deren Effizienz verringert. Dies führt zur Schließung von Umkehrosmoseanlagen alle 14 Tage um chemisch den Biofilm zu entfernen. Das erhöht die Instandhaltungskosten (Chemikalien) und reduziert die Effizienz (Abstellzeiten erfordern ein Back-up) und erhöht den Kapitalbedarf (die Nutzungsdauer der Filter ist kürzer). Ohne Luft im Wasser bleibt Bakterien keine Lebensgrundlage. Ohne Chemie nimmt die Nutzungsdauer der Filter deutlich zu. Der Energieaufwand für einen Kubikmeter Trinkwasser sinkt von 2,4 auf 1,0 kiloWatt pro Stunde.
Dies sind nur wenige der möglichen Anwendungen von Wirbeln und weitere werden noch vorgestellt werden. Doch was wir heute wissen bestätigt bereits, dass weniger Kapital notwendig ist, Energie gespart wird und Chemikalien überflüssig werden, so dass bestehende Investitionen einen höheren Ertrag erwirtschaften. Die Herausforderung für die Masse der Industrien ist, dass die erfolgreiche Integration dieser Technologie in bestehende Anlagen eine neue Kernkompetenz erfordert: die Beherrschung der Strömungslehre. Es liegt nun an General Electric und Nitto Denko, gewohnte Pfade zu verlassen. Währenddessen können Unternehmer auf aller Welt neue, wettbewerbsfähige Modelle entwickeln die heimische Arbeitsplätze schaffen, überall auf der Erde.
