Das Projekt
Der vorherrschende Mangel an Trinkwasserressourcen in zahlreichen Ländern weltweit führt zu einem wachsenden Einsatz von Verfahren zur Meerwasser-Entsalzung. Der hierbei erforderliche hohe Energieverbrauch der weitestgehend ausgereiften und im großtechnischen Maßstab eingesetzten thermischen und Umkehrosmoseverfahren treibt die Suche nach energieeffizienten Alternativverfahren weiter voran. Ein besonders großes Energieeinsparungspotential verspricht hier das Elektromembranverfahren der Elektrodialyse. Obwohl dieses Verfahren für verschiedene Anwendungen bereits im Einsatz ist, sind die darin auftretenden physikalisch-chemischen Prozesse nur unvollständig verstanden und konnten bis heute noch nie in vollem Umfang simuliert werden, da schon die einzelnen Teilsysteme komplexe Modelle erfordern, von denen jedes für sich enorme Rechnerressourcen benötigt. Die Berücksichtigung der Wechselwirkungen der verschiedenen Prozesse ergibt ein komplexes heterogenes System, das sehr hohe Ansprüche an die Simulation stellt.
In diesem Projekt sollen Modelle und neueste HPC/Verfahren zur gekoppelten Simulation von Strömung, Stofftransport und elektromagnetischen Feldern integriert werden. Ziel ist es, ein Softwarepaket zu entwickeln, das es erstmals erlaubt, auf Elektrodialyse basierende technische Anlagen mittels umfassender Simulation zu verstehen, auszulegen und schließlich zu optimieren.
Der hohe Bedarf an Rechnerressourcen für die Simulation der hier auftretenden komplexen heterogenen Prozessmodelle erfordert eine effiziente Nutzung moderner Rechnerkapazitäten mit Algorithmen, die an die Anforderungen neuer HPC-Systeme angepasst sind. Mit diesem Vorhaben wird daher die Grundlage für eine energie- und kostenoptimale Auslegung von Elektromembranverfahren zur Entsalzung von Meerwasser gelegt und ein wichtiger Beitrag zur zukünftigen Versorgung der Menschheit mit der Ressource Wasser in Angriff genommen.
Die interdisziplinäre Zusammensetzung des Projektkonsortiums mit den Kompetenzen auf dem Gebiet des Höchstleistungsrechnens, der verfahrenstechnischen Modellierung und der industriellen Produktentwicklung stellt ein Höchstmaß an Effektivität zur Zielerreichung dar.