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Saft aus der Kraft der Weltmeere
Von Walter Jäggi. Aktualisiert am 27.04.2012 27 Kommentare
Pilotanlage eines Luftdruck-Kraftwerks auf der schottischen Insel Islay. (Bild: PD)
Energie aus den Ozeanen
Stauseen, Wellenkraftwerke und Wärmepumpen
Für die Nutzung der unerschöpflichen Bewegungsenergie des Meereswassers zur Stromproduktion gibt es verschiedene Möglichkeiten. Zahlreiche Erfinder betätigen sich auf diesem Gebiet, aber auch immer mehr Grosskonzerne der Elektrobranche. Einige Systeme haben ihre Funktionsfähigkeit bewiesen, die meisten Ideen sind aber noch lange nicht ausgereift und marktfähig.
- Stauseen: Durch Dämme an Buchten oder in künstlichen Lagunen wird das auflaufende Wasser der Flut zurückgehalten und anschliessend durch Turbinen abgelassen. Mehrere solche Werke sind im kommerziellen Betrieb.
- Meeresströmungen: Durch frei in der Strömung stehende Wasserräder wird eine Meeresströmung, vor allem von Gezeiten, genutzt. Erste Anlagen produzieren bereits Strom, mehrere sind im Testbetrieb.
- Luftdruck: Anrollende Wellen erzeugen in einem Hohlraum, der zum Meer hin offen ist, Luftschwingungen, die eine Turbine antreiben. Anlagen wurden an einzelnen Küsten und auch in Hafenmolen bereits realisiert.
- Wellen: Die Bewegung der Oberflächenwellen wird durch Schwimmkörper aufgenommen und in Strom umgewandelt. Einzelne Anlagen sind in Betrieb, viele Konzepte im Entwicklungsstadium.
- Temperaturunterschied: Der Temperaturunterschied an der Oberfläche und in der Tiefe wird durch ein Wärmepumpensystem für die Stromproduktion genutzt. Das Konzept befindet sich im Entwicklungsstadium.
- Salzgehalt: Der Unterschied des Salzgehalts verschiedener Schichten des Meerwassers, etwa bei einer Flussmündung, kann elektrochemisch für die Stromproduktion genutzt werden. Das Konzept ist noch nicht realisiert.
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In der Fundy Bay zeigt der Atlantik, was in ihm steckt. Jeden Tag bewegen sich durch diese trichterförmige Bucht im Südosten Kanadas bei Flut und bei Ebbe 100 Kubikkilometer Wasser, so viel wie sämtliche Flüsse der Welt zusammen in die Ozeane führen. Mit bis zu 16 Metern sind die Gezeitenkoeffizienten hier extrem, mit bis zu 5 Meter pro Sekunde (18 km/h) kommt und geht das Wasser sehr schnell. Die Fundy Bay ist der ideale Ort, um die Gezeitenenergie zu nutzen, und tatsächlich finden hier auch Versuche mit den neusten Turbinen statt. Das erfolgt im industriellen Stil, denn die grossen Turbinenhersteller haben viele der Tüftler, Erfinder und Pioniere abgelöst.
Hohe Dichte – viel Energie
Der französische Elektrokonzern Alstom zum Beispiel hat die kanadische Clean Current übernommen und baut in der Fundy Bay eine frei in der Strömung stehende Demonstrationsanlage. Das Funktionsprinzip ist das gleiche wie bei einem Windkraftwerk, die Strömung bringt ein Schaufelrad zum Drehen, aus der Drehbewegung macht ein Generator Strom. Die Dichte von Wasser ist 800-mal grösser als die von Luft, entsprechend viel Energie lässt sich ernten, auch wenn das Wasserrad wesentlich langsamer dreht als ein Windrad.
Ebbe und Flut, ausgelöst hauptsächlich durch die Anziehungskräfte von Mond und Sonne und verstärkt durch die Form des Meeresgrundes und der Küste, sind sehr regelmässige Phänomene. Die Gezeitenenergie lässt sich – im Gegensatz zu den meisten anderen Energien – auf Jahrhunderte hinaus zuverlässig vorhersagen. Allerdings variiert die Menge mit den verschiedenen Tidentypen (Nipp-, Spring-, Sturmflut) und im Verlaufe des einzelnen Zyklus. In der Fundy Bay betragen die Wassergeschwindigkeiten zwischen null und fünf Meter pro Sekunde, wobei doppelte Geschwindigkeit achtfache Energiemenge bedeutet. Das stellt auch grosse Anforderungen an das Stromnetz, welches diese Energie aufnehmen soll.
Die kanadische Küste ist nicht der einzige Ort, wo gegenwärtig von grossen Herstellern die ersten kommerziell ausgereiften Meeresströmungskraftwerke erprobt werden. Der Siemens-Konzern hat die britische Firma Marine Current Turbines gekauft, deren Seagen-System seit 2008 vor Nordirland läuft. Der österreichische Andritz-Konzern hat die Mehrheit an der norwegischen Hammerfest Ström übernommen, die in Norwegen eine Prototypanlage betreibt. Sogar mitten in der Grossstadt New York gibt es bereits ein funktionierendes Gezeitenkraftwerk: Der kanadische Hersteller Verdant hat die Lizenz erhalten, die Strömung im East River zu nutzen.
Keine Umweltschäden
Alle diese Anlagen müssen sich noch im Dauerbetrieb bewähren. Tun sie das und stimmen auch Aufwand und Ertrag, sollen ganze Farmen von Unterseekraftwerken entstehen, wo immer sich die Küste dafür eignet. Die Strömungskraftwerke sind nicht sichtbar, machen keinen Lärm, stören nach den bisherigen Erkenntnissen die Meerestiere nicht, vor allem aber profitieren sie von einem sauberen, kostenlosen, nie versiegenden Treibstoff. Der Bremseffekt, den die Werke auf die Wassermassen und damit auf die Erdrotation ausüben, ist als Umweltfolge praktisch vernachlässigbar.
Schon viel länger als mit Turbinen, die frei in der Strömung stehen, werden die Gezeiten mit Küstenstauseen genutzt. An der französischen Atlantikküste kann man etwa die Moulin des Loges besichtigen, die bereits im 17. Jahrhundert mit Gezeitenenergie Mehl produziert hat. In der flachen Küstenzone, wo die Flüsse bei Flut landeinwärts fliessen, liess man einen Stauweiher volllaufen, bei Ebbe wurde das Wasser abgelassen und trieb das Mühlrad an.
Südkorea hat nun auch ein Dammkraftwerk
Nach dem gleichen Prinzip funktioniert seit über 40 Jahren das Gezeitenkraftwerk an der Mündung des Flusses Rance in der Bretagne. Die in einer Staumauer installierten Turbinen liefern jährlich eine halbe Milliarde Kilowattstunden (kWh). Zum Vergleich: Das Kernkraftwerk Gösgen produziert 8 Mrd. kWh. Kohlendioxid entsteht praktisch nicht, gefährliche Abfälle gibt es auch nicht, und die Verlandung des Stausees lässt sich mit Ausbaggern leicht verhindern. Für die Tierwelt ist der künstliche See sogar ein Vorteil.
Das Rance-Werk hat sich zwar bewährt, blieb aber ohne Nachahmer, solange die thermischen Kraftwerke billigen Strom im Überfluss anbieten konnten. Nachdem Kohle, Gas und Kernkraft jetzt kritischer gesehen werden, ist die Gezeitenenergie plötzlich wieder ein Thema. Ein Dammkraftwerk der gleichen Grössenordnung wie La Rance ist kürzlich in Südkorea in Betrieb genommen worden. Es trägt den malerischen Namen Seaturtle Tidal Park, die Turbinen lieferte der deutsche Hersteller Voith. Derzeit werden mehrere gigantische Projekte für Gezeitenkraftwerke diskutiert, unter anderem wiederum in der Fundy Bay.
Gezeiten- und Wellenkraftwerke würden ein Drittel des amerikanischen Strombedarfs decken
Das grösste Werk könnte aber in der Severn-Mündung bei der englischen Stadt Bristol entstehen. Mit einer Leistung von 8600 Megawatt wäre es 36-mal grösser als dasjenige an der Rance und dreimal so leistungsfähig wie sämtliche Schweizer Atomkraftwerke zusammen. Es könnte 5 Prozent des Strombedarfs des Vereinigten Königreichs decken. Die Severn-Mündung hat ähnliche Gezeitenbedingungen wie die Fundy Bay, zur Nutzung wäre allerdings ein Damm von fast 17 Kilometern Länge nötig. Die britische Regierung hat es abgelehnt, in ein solches Werk öffentliche Gelder zu investieren, ist aber einem privaten Unternehmen grundsätzlich nicht abgeneigt – sofern die Investoren die nötigen 50 Milliarden Franken auftreiben können.
Technisch noch nicht so ausgereift wie die Gezeiten- und Strömungskraftwerke sind die Anlagen zur Nutzung der Wellenenergie, deren Potenzial sehr gross ist. Das US-Energieministerium hat errechnet, dass sich mit Gezeiten- und Wellenkraftwerken zusammen ein Drittel des amerikanischen Strombedarfs decken liesse. Nicht jeder denkbare Standort sei zwar nutzbar, aber auch so sei das bisher vernachlässigte Potenzial enorm und eine ideale Möglichkeit, den Anteil der Wasserkraft im US-Strommix von bisher bescheidenen 6 Prozent zu vergrössern. Entsprechende Berechnungen gibt es auch für Küstenstaaten in Europa. Im Jahr 2050 könnten bis zu 15 Prozent des EU-Strombedarfs mit Gezeiten- und Wellenkraftwerken gedeckt werden, heisst es in einem Bericht der European Ocean Energy Association.
Seeschlange nutzt Wellenkraft
Eine ganze Industriebranche mit Zehntausenden von Jobs liesse sich mit der neuen Technik aufbauen, schreibt die europäische Expertengruppe. Allerdings, räumen die Autoren der Studie ein, kranke die Branche heute an Doppelspurigkeiten und Zersplitterung. Man müsste sich jetzt auf die erfolgversprechendsten Techniken einigen und diese vorantreiben. Das betrifft namentlich die Wellenkraftwerke. An Ideen, wie sich das ständige Auf und Ab in elektrische Energie ummünzen liesse, fehlt es nicht.
Am bekanntesten unter den vielen meist noch sehr experimentellen Wellenkraftwerken ist das System Pelamis, das aus beweglichen Einzelelementen besteht und wie eine Seeschlange aussieht. Auch hinter dieser Technik steckt heute ein potentes Grossunternehmen, der Stromkonzern Vattenfall. Richard Yemm, der die stromproduzierende Schlange 1998 erfunden hat, wurde kürzlich mit der Saltire-Medaille ausgezeichnet. Den Saltire-Preis von 10 Millionen Pfund (knapp 15 Millionen Fr.) will die Regierung von Schottland demjenigen Team überreichen, das eine kommerziell machbare Technik vorschlägt, mit der am meisten Strom aus schottischen Gewässern geholt werden kann. Die Latte wurde mit «mindestens 100 Gigawattstunden während einer Frist von zwei Jahren» ziemlich hoch gelegt. Die Hoffnungen, die in Gezeiten und Wellen gesetzt werden, sind eben ziemlich hoch, und Schottland hat die Absicht, in dieser zukunftsträchtigen Branche weltweit führend zu werden. (Tages-Anzeiger)
Erstellt: 25.04.2012, 14:33 Uhr
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Zitat: "Richard Yemm, der die stromproduzierende Schlange 1998 erfunden hat, wurde kürzlich mit der Saltire-Medaille ausgezeichnet." Billiges Öl,vermeintlich billiger Strom aus AKW's (ohne Berücksichtigung der Endsorgung + des Rückbau's) liess Erfindungen brach liegen. Wäre nach dem 2. Weltkrieg die Energie nicht so billig gewesen, wären Anstrengungen f.alternative Energiegewinnung voran gekommen. Antworten
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