Osmose Energy: Wie Osmoseenergie zur neuen Kraftquelle für sauberen Strom werden kann

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Osmose Energy steht für eine innovative Form der erneuerbaren Energiegewinnung, bei der der natürliche Unterschied im Salzgehalt von Wasser zur Erzeugung von Strom genutzt wird. Die Technologie wird auch als Osmoseenergie, Osmosekraft oder Salinitätsgradientenenergie bezeichnet und könnte langfristig eine interessante Ergänzung zu Solarenergie, Windkraft, Batteriespeichern und anderen erneuerbaren Energietechnologien darstellen. Das Grundprinzip ist faszinierend: Treffen Wasserströme mit unterschiedlicher Salzkonzentration aufeinander, entsteht aufgrund der Osmose ein natürliches chemisches Energiepotenzial. Dieses lässt sich mit geeigneten Membranen und technischen Verfahren in Druck, mechanische Energie und schließlich elektrischen Strom umwandeln. Die Europäische Kommission hat das Potenzial der Osmoseenergie 2024 deshalb in einer eigenen Studie untersucht und dabei sowohl den technologischen Entwicklungsstand als auch technische, wirtschaftliche und geografische Potenziale in der Europäischen Union analysiert.

Was ist Osmoseenergie

Osmose bezeichnet die Bewegung von Wasser durch eine semipermeable Membran von einer Flüssigkeit mit niedrigerer Salzkonzentration zu einer Flüssigkeit mit höherer Salzkonzentration. Die Membran lässt Wasser passieren, hält gelöste Salze jedoch weitgehend zurück. Dadurch kann auf der Seite mit der höheren Salzkonzentration ein erheblicher Druck entstehen.

Genau dieser Effekt bildet die Grundlage eines Osmosekraftwerks. Süßwasser und Salzwasser werden über eine spezielle Membran geführt. Wasser bewegt sich zur salzreicheren Seite und erhöht dort den Druck. Dieser Druck kann anschließend über eine Turbine entspannt und in elektrische Energie umgewandelt werden.

Ein wichtiges Verfahren ist die Pressure Retarded Osmosis, kurz PRO oder druckverzögerte Osmose. Eine zweite wichtige Technologie ist die Reverse Electrodialysis, kurz RED. Während PRO den osmotischen Druck zunächst in mechanische Energie und anschließend über eine Turbine in Strom umwandelt, nutzt RED ionenselektive Membranen und erzeugt elektrische Energie über den kontrollierten Transport von Ionen.

Das Energiepotenzial von Süßwasser und Salzwasser

Der besondere Reiz der Osmoseenergie liegt darin, dass die Energiequelle kontinuierlich verfügbar sein kann. Windkraft und Photovoltaik sind von Wetter und Tageszeit abhängig. Ein Osmosekraftwerk kann dagegen theoretisch rund um die Uhr arbeiten, sofern geeignete Wasserströme vorhanden sind.

Besonders interessant sind Flussmündungen, an denen Süßwasser auf Meerwasser trifft. Dort existiert von Natur aus ein großer Salzgradient. Ebenso attraktiv können Entsalzungsanlagen und industrielle Prozesse sein, bei denen hochkonzentrierte Sole entsteht.

Gerade die Verbindung von Meerwasserentsalzung und Osmoseenergie könnte einen wichtigen Anwendungsfall darstellen. Bei der Entsalzung fällt konzentrierte Sole als Nebenstrom an. Diese Sole besitzt eine wesentlich höhere Salzkonzentration als normales Meerwasser und kann deshalb einen starken osmotischen Gradient erzeugen.

Japan zeigt inzwischen, wie dieser Ansatz praktisch umgesetzt werden kann. In Fukuoka wurde 2025 eine Osmoseenergieanlage auf dem Gelände eines Meerwasserentsalzungszentrums in Betrieb genommen. Nach Angaben des zuständigen Wasserversorgers verfügt die Anlage über eine geplante Nettoleistung von rund 110 kW und eine maximale jährliche Stromproduktion von etwa 880.000 kWh. Verwendet werden konzentrierte Meerwasser-Sole und aufbereitetes Abwasser. Die geplante Auslastung liegt bei rund 90 Prozent.

Damit wird Osmoseenergie von einem reinen Forschungsthema zunehmend zu einer realen Energietechnologie.

Die größte Herausforderung sind die Membranen

So überzeugend das physikalische Prinzip ist, so schwierig ist seine wirtschaftliche Umsetzung. Das zentrale Bauteil jedes Osmosekraftwerks ist die Membran.

Sie muss gleichzeitig einen hohen Wassertransport ermöglichen, Salz möglichst zuverlässig zurückhalten, mechanisch stabil sein und über lange Zeit unter realen Bedingungen funktionieren. Hinzu kommen Verschmutzung, sogenannte Fouling-Effekte, und die sogenannte Konzentrationspolarisation.

Das Fraunhofer IGB beschäftigt sich seit Jahren mit speziellen Membranen für Osmosekraftwerke. Nach den dort veröffentlichten Untersuchungen sind herkömmliche Umkehrosmosemembranen für Osmosekraftwerke nicht optimal geeignet. Eine wichtige Herausforderung besteht darin, die Konzentrationspolarisation zu reduzieren und gleichzeitig Wasserfluss und Salzrückhalt zu verbessern.

Fraunhofer berichtet bei getesteten kommerziellen Vorwärtsosmosemembranen von einer maximalen Energiegewinnung in der Größenordnung von 1,3 W/m². Eine am Fraunhofer IGB entwickelte Celluloseacetat-PRO-Membran erreichte 2,3 W/m². Für eine wirtschaftliche Umsetzung wurden in den Untersuchungen deutlich höhere Leistungsdichten angestrebt.

Diese Zahlen verdeutlichen, warum die Membrantechnologie für die Zukunft der Osmoseenergie entscheidend ist.

Sweetch Energy treibt die Kommerzialisierung voran

Zu den derzeit besonders beachteten Unternehmen im Bereich Osmoseenergie gehört das französische Climate-Tech-Unternehmen Sweetch Energy.

Das 2015 gegründete Unternehmen entwickelt die patentierte INOD®-Technologie. Sie basiert auf nanostrukturierten Membranen und Forschung im Bereich der Nanofluidik. Sweetch Energy kombiniert spezielle Membranen mit neuartigen fluidischen Designs und arbeitet daran, Osmosegeneratoren industriell zu skalieren. Nach Unternehmensangaben wurden bereits 69 Patente eingereicht.

Ein wichtiges Projekt ist OPUS-1 im Rhône-Delta in Frankreich. Die Demonstrationsanlage wird gemeinsam mit der Compagnie Nationale du Rhône betrieben und dient dazu, die INOD®-Technologie unter realen Bedingungen zu testen. Sweetch Energy gibt für das Rhône-Delta ein geschätztes installierbares Potenzial von rund 500 MW an. Dabei handelt es sich um eine Potenzialschätzung des Unternehmens und nicht um bereits installierte Leistung.

Ein weiterer entscheidender Schritt erfolgte 2025: Sweetch Energy eröffnete in Rennes eine rund 3.000 Quadratmeter große Produktionsstätte für Osmosegeneratoren. Das Unternehmen bezeichnet dies als wichtigen Schritt vom Demonstrationsstadium hin zur industriellen Skalierung.

Sweetch Energy erhielt zudem mehrere Auszeichnungen, darunter den European EIC Transition Award 2022, den Grand Prize der Hello Tomorrow Global Challenge 2023 und die Aufnahme in den EIC Scaling Club 2024. 2025 wurde das Unternehmen als World Economic Forum Technology Pioneer ausgezeichnet.

SaltPower setzt auf modulare Osmosekraftwerke

Ein weiterer wichtiger Akteur ist das dänische Unternehmen SaltPower. Die Firma entwickelt sogenannte Osmotic Power Units, kurz OPU, die in Containerlösungen integriert werden können.

Das von der Europäischen Union geförderte Projekt zielte darauf ab, eine mobile 20-kW-Einheit auf ein 100-kW-Modul weiterzuentwickeln. Die Anlagen sollen kontinuierlich Strom erzeugen und sowohl für den Eigenverbrauch als auch für die Einspeisung ins Stromnetz eingesetzt werden können.

Besonders interessant ist der Fokus auf die Salzindustrie. Dort entstehen konzentrierte Salzlösungen ohnehin im Produktionsprozess. SaltPower berichtet, eine 20-kW-Demonstrationsanlage 2018/2019 bei einem Salzproduzenten in Dänemark betrieben zu haben. Spätere Projektberichte nennen außerdem eine geplante beziehungsweise gesicherte Installation einer 100-kW-Anlage bei Nobian beziehungsweise Dansk Salt in Mariager.

Damit zeigt sich ein entscheidender Trend: Die wirtschaftlich interessanteste Osmoseenergie muss nicht zwangsläufig an einer Flussmündung entstehen. Industrielle Sole und konzentrierte Salzströme können einen besonders attraktiven Markt darstellen.

Osmoseenergie als Ergänzung zu Solar und Wind

Osmoseenergie wird Solar- und Windenergie wahrscheinlich nicht kurzfristig ersetzen. Ihre Stärke liegt vielmehr in der Ergänzung bestehender Energiesysteme.

Solarenergie produziert vor allem tagsüber. Windenergie schwankt abhängig von Wetter und Standort. Osmoseenergie kann bei geeigneten Wasserströmen kontinuierlicher arbeiten.

Dadurch könnte Osmoseenergie insbesondere für industrielle Standorte interessant sein, die einen konstanten Strombedarf besitzen und gleichzeitig salzhaltige Nebenströme erzeugen.

Denkbar sind Anwendungen in der Salzindustrie, bei Meerwasserentsalzungsanlagen, in der chemischen Industrie, im Bergbau, in der Lebensmittelindustrie und bei anderen industriellen Prozessen mit konzentrierten Salzlösungen.

Osmoseenergie und Wasserstoff

Die Technologie könnte darüber hinaus mit der Wasserstoffwirtschaft verbunden werden. SaltPower nennt Wasserstoffspeicherung als einen möglichen Zukunftsmarkt für Osmosekraft. Auch andere Technologieentwickler untersuchen Anwendungen, bei denen Osmoseenergie mit Elektrolyse und Wasserstoffproduktion kombiniert wird.

Damit könnte ein zukünftiges Energiesystem aus mehreren Stufen bestehen: Erneuerbarer Strom wird genutzt, Wasserströme werden über Membranen energetisch gekoppelt und die gewonnene Energie kann anschließend für industrielle Prozesse oder die Wasserstoffproduktion eingesetzt werden.

Osmoseenergie in Europa

Die Europäische Kommission beschäftigt sich inzwischen systematisch mit dem Thema. Die 2024 veröffentlichte Studie „The potential of osmotic energy in the EU“ untersucht den technologischen Entwicklungsstand verschiedener Osmoseverfahren, vergleicht sie mit anderen Energiesystemen und bewertet das Potenzial in den EU-Mitgliedstaaten.

Das ist ein wichtiges Signal für die Branche. Gleichzeitig befindet sich Osmoseenergie noch nicht auf dem Entwicklungsniveau etablierter Technologien wie Photovoltaik, Windkraft oder Lithium-Ionen-Speichern.

Die entscheidende Frage für die kommenden Jahre wird deshalb die industrielle Skalierung sein.

Chancen und Risiken der Osmoseenergie

Die Chancen liegen auf der Hand: Osmoseenergie nutzt einen natürlichen Salzgradienten, benötigt grundsätzlich keine fossilen Brennstoffe und kann bei geeigneten Standorten kontinuierlich Strom erzeugen. Besonders attraktiv sind Standorte, an denen der Salzgradient bereits als Nebenprodukt eines industriellen Prozesses vorhanden ist.

Zu den Risiken gehören dagegen hohe Membrankosten, geringe Leistungsdichten, Fouling, Salzleckage, Pumpenergie und die Frage nach der langfristigen Lebensdauer der Membranen.

Auch die Wirtschaftlichkeit muss kritisch betrachtet werden. SaltPower nennt für seine Technologie im Rahmen des EU-Projekts Zielwerte von 0,021 Euro pro kWh und langfristig 0,01 Euro pro kWh. Diese Angaben stammen aus den Projekt- und Unternehmensangaben und sollten nicht mit unabhängig bestätigten Kosten großer kommerzieller Kraftwerke verwechselt werden.

Die Zukunft von Osmose Energy

Osmoseenergie besitzt das Potenzial, eine interessante Nische innerhalb der erneuerbaren Energien zu besetzen. Besonders vielversprechend erscheinen derzeit nicht beliebige Standorte, sondern Anwendungen mit hohen Salzgradienten und bereits vorhandener Wasserinfrastruktur.

Die Entwicklung neuer Membranen ist dabei der entscheidende Faktor. Unternehmen wie Sweetch Energy versuchen, die Leistungsfähigkeit der Membranen deutlich zu erhöhen und die Technologie industriell zu skalieren. Japan zeigt mit seiner Anlage in Fukuoka, dass Osmoseenergie inzwischen auch unter realen Bedingungen eingesetzt werden kann. SaltPower verfolgt parallel modulare Anlagen für die Salzindustrie. Forschungseinrichtungen wie Fraunhofer arbeiten weiter an leistungsfähigeren Membranen.

Damit steht Osmose Energy an einem interessanten Wendepunkt. Die physikalischen Grundlagen sind seit Jahrzehnten bekannt. Jetzt entscheidet sich, ob neue Membranen, bessere Systemintegration und geeignete industrielle Anwendungen daraus eine wirtschaftlich konkurrenzfähige Technologie machen.

Osmoseenergie könnte deshalb weniger die nächste große Massenenergiequelle sein als vielmehr ein wichtiger Baustein einer dezentralen, kontinuierlichen und CO₂-armen Energieversorgung. Besonders die Verbindung von Meerwasserentsalzung, industrieller Sole, Osmosekraftwerken und Wasserstoff eröffnet dabei neue Perspektiven.

Die entscheidende Entwicklung der nächsten Jahre wird sein, ob es gelingt, die Leistungsdichte zu erhöhen, Membrankosten zu senken und große Anlagen zuverlässig über viele Jahre zu betreiben. Gelingt dieser Schritt, könnte Osmoseenergie von einer bislang wenig bekannten Technologie zu einem relevanten Bestandteil der globalen Energiewende werden."