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Upeksha Caldera

Upeksha Caldera wurde 1988 in Colombo, Sri Lanka, geboren und ist in Jeddah, Saudi-Arabien, aufgewachsen. Nach ihrem Schulabschluss in 2006 zog sie nach Australien, um Nachrichtentechnik an der Queensland University of Technology in Brisbane zu studieren. 2013 begann sie einen Masterstudiengang in Solarer Produktionstechnik an der Technischen Universität Berlin. Der Titel ihrer Masterarbeit war "Local cost of seawater reverse osmosis desalination with PV and wind energy – a global estimate". Ihre Ergebnisse zeigten, wie der prognostizierte globale Wasserbedarf im Jahr 2030 durch Meerwasser-Umkehrosmose (SWRO) Entsalzungsanlagen gedeckt werden kann, die durch Hybrid-Kraftwerke mit erneuerbaren Energien betrieben werden. Diese können im Vergleich zu aktuellen SWRO-Kraftwerken, die fossile Energieträger nutzen, im Hinblick auf das Kostenniveau wettbewerbsfähig sein. Von ihrer Erfahrung und den Ergebnissen inspiriert entschied sich Upeksha, eine Promotion zu beginnen, in welcher sie vor allem die Anwendbarkeit ihrer Ergebnisse sichern will. Die Forschung, die im Januar 2016 begann, wird von der Reiner Lemoine-Stiftung durch ein Promotionsstipendium gefördert, und läuft unter dem Titel „The role of Renewable Energy based Seawater Reverse Osmosis (SWRO) in meeting the global water challenge in the decades to come“. Die Dissertation wird durchgeführt an der Lappeenranta University of Technology, betreut von Professor Christian Breyer. Die Einzelheiten des Forschungsthemas sind unten aufgeführt.

Die Rolle der Meerwasser-Umkehrosmose (SWRO) auf Basis erneuerbarer Energien in der Bewältigung der globalen Wasserproblematik in den kommenden Jahrzehnten.

Der weltweite Wasserbedarf steigt, während die erneuerbaren Wasserressourcen abnehmen. Die OECD schätzt, dass bis 2050 in einem „business as usual“-Szenario 40% der Weltbevölkerung in Regionen mit Wasserknappheit leben werden. Dies führt zu einem Anstieg der Nachfrage nach Meerwasserentsalzung auf 27 Millionen m³ am Tag, wovon laut der Prognose 53% durch Meerwasser-Umkehrosmose (SWRO) gedeckt werden sollen. Der Vorteil von SWRO gegenüber anderen Entsalzungstechnologien ist, dass die benötigte Energie als Elektrizität zugeführt wird und damit durch erneuerbare Energieformen produziert werden kann. Upeksha zeigte bereits in ihrer Masterarbeit, wie im Jahr 2030 der weltweite Wasserbedarf durch SWRO-Entsalzungsanlagen gedeckt werden könnte, die mit Strom aus erneuerbaren Energien versorgt werden und dies zu einem Preis welcher gegenüber fossil betriebenen SWRO Anlagen wettbewerbsfähig wäre.

Das Ziel der vorgeschlagenen Forschung ist es, eine vollständige und fundierte Perspektive zur Rolle der SWRO-Entsalzung in der Befriedigung des steigenden globalen Wasserbedarfs unter Berücksichtigung der Nachhaltigkeit zu entwickeln. Die vorläufigen Ergebnisse, die im Rahmen der Masterarbeit entwickeln wurden, basieren auf dem Energiesystem-Modell an der Lappeenranta University of Technology (LUT), wobei der Fokus vor allem auf die SWRO-Entsalzung gerichtet war. In der vorgeschlagenen Forschung soll das Modell verfeinert werden, um die Auswirkungen der SWRO-Entsalzung auf die Energiesysteme in hoher zeitlicher und räumlicher Auflösung zu analysieren. Das Modell wird um umfangreiche Datensätze erweitert werden, um den künftigen Wasserbedarf und Wassermangel und verschiedene Szenarien und Annahmen zur Kostenentwicklung genau widerzuspiegeln. Die Arbeit an der Kostenentwicklung wird die Erstellung einer SWRO-Entsalzungs-Lernkurve sowie von Kostenstrukturen für das Pumpen von Wasser umfassen.

Es wird geschätzt, dass die Nahrungsmittelproduktion bis zum Jahr 2050 um 60% erhöht werden muss, damit die globale Ernährungssicherheit gegeben ist. Die Machbarkeit und die Auswirkungen der Nutzung von SWRO-Entsalzung, in Verbindung mit einer effizienten Bewässerungsstrategie, zur Unterstützung des Agrarsektors wird analysiert. Energiesysteme auf Basis erneuerbarer Energien sind der Schlüssel für eine nachhaltige Entwicklung in der ganzen Welt. Photovoltaik und Windenergie sind dabei auf eine hohe Flexibilität des Energiesystems angewiesen, das solche intermittierenden Ressourcen aufnehmen kann. SWRO-Entsalzung und Wasserspeicher erfüllen diese Anforderung. Darüber hinaus werden andere elektrizitäts-basierte Technologien für die Frischwasserversorgung, wie zum Beispiel neue Absorptionstechnologien ausgewertet, die eine Frischwasserversorgung für netzferne Regionen ermöglichen würden. Dies wäre sehr wertvoll für Regionen, in denen groß angelegte Investitionen in die Infrastruktur nicht realisierbar sind. Somit wird diese Forschung ein Szenario vorstellen, in dem frisches Wasser für alle Menschen verfügbar ist und einen wertvollen Beitrag zur nachhaltigen lokalen und globalen Entwicklung leisten.