Energie aus dem Meer

Meer

Energie aus dem Meer

Die gewaltige Energie, die hinter der Kraft des Meeres steckt, ist schon so manchem Küstenbewohner zum Verhängnis geworden. Doch diese Energie ist nicht nur zerstörerisch, sie kann auch genutzt werden, zum Beispiel zur Stromgewinnung. Strom aus dem Meer - gewonnen aus der Kraft der Gezeiten und Wellen. Experten sehen darin ein großes Potenzial.

Gezeitenkraftwerk

An einer Küste mit Leuchtturm spritzen die Wellen hoch.

An einer Küste mit Leuchtturm spritzen die Wellen hoch.

Bereits im 11. Jahrhundert wurde die Kraft des Tidenhubs in Gezeitenmühlen in England und Frankreich genutzt. Und im Jahr 1897 wurde in Frankreich das erste Mal elektrischer Strom mit Hilfe von Turbinen und Generatoren gewonnen, angetrieben durch Ebbe und Flut.

Rund 20 Jahre später entstanden die ersten Pläne für ein Gezeitenkraftwerk an der Mündung des französischen Flusses Rance bei St. Malo in der Normandie. Die Bucht ist mit einem Tidenhub von bis zu 12 Metern besonders geeignet. Es dauerte allerdings noch bis zum 4. Dezember 1967, bis das erste Gezeitenkraftwerk der Welt in Betrieb gehen konnte. Das Prinzip ist denkbar einfach. Ein 750 Meter langer Damm trennt die Bucht vom offenen Meer ab. Das Wasser kann nur durch 24 Rohrturbinen auf die andere Seite gelangen. Die Turbinen erzeugen den Strom sowohl beim Einlaufen des Wassers (Flut) als auch beim Auslaufen (Ebbe). Je nach Strombedarf kann das Ablaufen dabei auch leicht verzögert werden. Ingesamt erzeugt das Kraftwerk eine Leistung von 240 Megawatt. Weltweit gibt es nur einige wenige meist kleinere Anlagen mit rund einem Megawatt.

Meeresströmungskraftwerk

Modell des Seaflow-Gezeitenkraftwerks: An einem Pfeiler dreht sich eine Propellerturbine.

An Betonpfeilern drehen sich Propellerturbinen

Energie lässt sich jedoch nicht nur durch die Nutzung des Tidenhubs gewinnen. Denn dass das Meer bei Flut höher steht, bedeutet nicht, dass es dort angehoben wird, jedenfalls nicht in dem Sinne, wie man einen Eimer Wasser vom Boden anheben würde. Das Wasser des Meeres wird durch die Gezeitenkräfte von einem Ort zu einem anderen gezogen. Dort wo es wegfließt herrscht Ebbe, dort wo es hinfließt Flut. Es entstehen Strömungen.

Und diese können ebenso zur Stromgewinnung genutzt werden. Vor der Küste Großbritanniens entstand das erste Meeresströmungskraftwerk der Welt. Das deutsch-britische Pilotprojekt trägt den Namen "Seaflow". Es sieht aus wie eine Windkraftanlage unter Wasser und funktioniert auch fast genauso. Der Unterschied: Statt des Windes, also der Strömung der Luft, wird die Gezeitenströmung des Wasser genutzt. Seit der Inbetriebnahme 2003 musste "Seaflow" beständig verbessert werden. Zum Beispiel war die Meeresströmung geringer als erhofft. Auch stellte der Unterwasserbetrieb extreme Anforderungen an die Materialien.

Im Jahr 2008 ging "Seaflows" Nachfolger "Seagen" vor der Küste Nordirlands in Betrieb. Mit seinen zwei Turbinen produziert das Gezeitenkraftwerk, anders als sein Vorgänger, tatsächlich Strom. Die Leistung beträgt 1,2 Megawatt, womit gut 1000 Haushalte versorgt werden können.

Wellenenergie

Das Wetter ist zwar ein unvorhersehbarer Faktor, es ist jedoch entscheidend bei einer weiteren Form des Energietransports im Meer: der Wellenenergie. Um diese Energie zu nutzen gibt es verschiedene Ansätze. Einer der ältesten ist das Prinzip der schwingenden Wassersäule. Das ständige Auf und Ab des Wassers treibt dabei in einer Art Kamin eine Luftsäule an. Wie in einer Luftpumpe wird bei ansteigendem Wasser die Luft nach oben durch eine Turbine gedrückt. Beim Absinken des Wassers wird die Luft durch die Turbine angesogen. Eine ausgeklügelte Technik sorgt dafür, dass sich die Turbine in beiden Fällen immer in dieselbe Richtung dreht. Dadurch werden Reibungsverluste vermieden. Der erste Prototyp eines Wellenkraftwerks ist im November 2000 an der Westküste Schottlands in Betrieb gegangen und liefert eine Spitzenleistung von 500 Kilowatt.

Im Sommer 2011 ging vor der Küste der baskischen Kleinstadt Mutriku das erste komerziell betriebene Wellenkraftwerk ans Netz. Die 16 Turbinen wurden in die Hafenmauer integriert, sodass das Kraftwerk kaum als solches zu erkennen ist. Die Stromausbeute fällt jedoch wesentlich geringer aus, als anfangs angenommen. Das Kraftwerk erzeugt nur knapp 300 Kilowatt, womit im Durchschnitt 250 Haushalte mit Strom versorgt werden können.

"Wellendrache" und "Seeschlange"

Zwei andere Techniken, die getestet werden, sind "Wavedragon" (Wellendrache) und "Pelamis" (griechisch für Seeschlange). Bei "Wavedragon" schwappen Wellen auf hoher See über Rampen in ein höher gelegenes Reservoir. Aus diesem Reservoir fließt das Wasser zurück ins Meer und treibt dabei Turbinen an. Bei "Pelamis" handelt es sich um mehrere Stahlrohre, die über bewegliche Gelenke miteinander verbunden sind. Diese Stahlrohrschlange liegt auf der Wasseroberfläche, passt sich den Wellenbewegungen an und wandelt die Bewegung in Elektrizität um.

Lösung des weltweiten Energieproblems?

Der Energievorrat, der in den Gezeiten steckt, ist zwar riesig, lässt sich jedoch nur selten wirtschaftlich nutzen. Um zum Beispiel ein Gezeitenkraft betreiben zu können, benötigt man mindestens einen Tidenhub von fünf Metern sowie eine geeignete Bucht. Weltweit gibt es schätzungsweise nur wenige Dutzend solcher Stellen. Insgesamt ließen sich rein rechnerisch zwölf Gigawatt (ein Gigawatt = eine Milliarde Watt) Strom erzeugen. Damit könnten gerade mal zehn Kohlekraftwerke ersetzt werden.

Außerdem steht die Energie nicht kontinuierlich zur Verfügung, die Spitzenlast verschiebt sich ebenso wie die Hoch- und Niedrigwasser von Tag zu Tag. Es müssten daher Möglichkeiten zur Speicherung der Energie geschaffen werden. Das Problem der kontinuierlichen Energiegewinnung tritt bei den Wellenkraftwerken noch verstärkt auf, da bei diesen das Wetter eine entscheidende Rolle spielt. Lediglich ein Strömungskraftwerk liefert eine halbwegs konstante Energie und ist unabhängig vom Wetter. Allerdings gibt es erst wenige Pilotanlagen.

In der Kombination verschiedener Meereskraftwerke sehen die Experten gleichwohl einen wichtigen Pfeiler der erneuerbaren Energien. Im Vergleich zu Wind, Sonne und Biomasse steht die Nutzung der Energie aus dem Meer aber noch am Anfang.

Autor/in: Ulrich Grünewald/Wiebke Ziegler

Stand: 27.07.2012, 13:00

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