Direkt zum Inhalt

Erneuerbare Energien: Wellenkraft dümpelt beharrlich voran

Verschiedene Formen von Offshore-Pionieranlagen ernten schon seit einiger Zeit Wellenenergie aus dem Meer. Alle leiden noch unter Kinderkrankheiten und haben die technischen Herausforderungen ihrer harschen Umgebung nur halb gelöst.
Seeschlangen-Wellenkraftwerk Pelamis Laden...
Wenn etwas seit Anbeginn stetig blieb in unserer Welt, so war es das ewige Hin und Her der ozeanischen Wassermassen. Kaum verwunderlich, dass der Mensch dieses unerschöpfliche Reservoir der Bewegungsenergie anzapfen will, um Energie für eigene Zwecke zu speichern und zu nutzen. Ozeanwellen Energie abzutrotzen, verspricht allerdings ein weit härterer Kampf zu werden als der mit längst ausgereiften Wasserkraftwerken in den Flüssen der Kontinente.

Ein paar Gründe dafür haben nun die Wellenkraftexperten Jeff Scruggs und Paul Jacob zusammengefasst – mitsamt Argumenten dafür, warum Ingenieure sich der Herausforderung "rentables Wellenkraftwerk" dennoch unbedingt weiter stellen sollten. Der Hauptgrund ist eine auf den ersten Blick hohe Zahl: Mindestens 280 Terawattstunden pro Jahr könnten sich allein an Europas Küsten aus dem Meer in die Stromnetze ziehen lassen, errechneten Forscher schon im vergangenen Jahrtausend. Doch damit könnte Offshore-Wasserkraft allein heute nicht mehr als die Hälfte des derzeitigen deutschen Stromverbrauchs decken. Lohnt der Aufwand?

Wogen abernten

Wellen haben Tücken, beginnen die Forscher von der Duke University in Durham und MMI Engineering in Houston die problematischen Aspekte des Energieträgers bewegter Ozean zu umreißen. So verteilt sich die innewohnende Kraft über eine große Fläche – eben die gesamte Front und Breite der Woge –, und diese Wellen schwappen dann zudem notorisch unregelmäßig nacheinander. Ein Rotor in einem Strom erzeugenden Generator wird demnach nur unstetig angetrieben – während gleichzeitig ein Großteil der Energie einer Wellenfront ungenutzt vorbeirauscht.

PelamisLaden...
Pelamis | Die Illustration der Ocean Power Delivery zeigt, wie mehrere Pelamis-Geräte eine Wasserkraftfarm bilden können.
Aus all dem haben verschiedene Ingenieure verschiedene Schlüsse gezogen – die Designs der derzeit erprobten Wellenkraftwerke könnten unterschiedlicher kaum sein. Auf breiter Front statt mit kleinen Rotoren agiert etwa das Prinzip Seeschlange, der "Pelamis". Er besteht aus vier 30 Meter langen Zylindertonnen, die durch Hydrauliken zu einer langen, auf der Meeresoberfläche dümpelnden Kette zusammengeschlossen sind. Das Schaukeln der Dünung bewegt Kolben zwischen den einzelnen Elementen, die Öl unter hohem Druck durch Strom erzeugende Generatoren pressen. Einige Einzelwellen hintereinander werden so genutzt – das Problem, wechselnde Wellenfrequenzen abfangen zu müssen, besteht im Prinzip nicht. Der Prototyp des Systems war in Schottland erfolgreich, und seit letztem Jahr liefert eine Anlage aus vier Seeschlangen vor Portugal bis zu 2,25 Megawatt.

Punktgenau statt möglichst flächendeckend sollen so genannte Power-Bojen Wellenenergie abgreifen. Ein von der Firma Ocean Power Technologies seit Jahren langsam immer weiter perfektioniertes Systeme nutzt dabei den Hub der einzelnen Wellen, um fest im Boden verankerte Teile und auftreibende Schwimmer der Bojen gegeneinander zu verschieben. Bei Resonanz des Strom erzeugenden Innenlebens mit der Frequenz der Wellenkurve wird Strom wirtschaftlich auch bei vergleichsweise stiller See produziert. Versuchsanlagen werden gerade weltweit installiert, vor Spanien und der Westküste der USA sollen sie 1,4 sowie 2 Megawatt fördern.

Ein Problem solcher Anlagen ist die notwendige Verankerung im Boden. Tatsächlich, so rechnen Scruggs und Jacob, lohnen sich Wellenkraftwerke besonders bei Wassertiefen ab 40 Metern, da sonst viel Energie wegen der Wechselwirkungen von Wellen mit dem Grund verbraucht werden. Mehr als 100 Meter tief sollte das Meer aber nicht sein – der Stromtransport zur Küste und die Bodenverankerung werden dann unrentabel kostspielig und aufwändig. Unter den aggressiven Umweltbedingungen der Ozeane leiden auch weniger ambitionierte, küstennahe Projekte: Winterstürme mit etwas zu viel überschüssiger Kraft ruinierten immer wieder Anlagen, die eigentlich zur Gewinnung von Wellenenergie gedacht waren.

Viel zu wenig, so die Autoren, haben sich Techniker zudem um einen weiteren Punkt gekümmert: die Regeltechnik der Anlagen auf die variablen Wellenenergiemengen einzustellen. Es sollte doch möglich sein, aus der Reihenfolge der in der Vergangenheit eingetroffenen Wogen einen statistischen Schätzwert zu berechnen, der das Eintreffen des nächsten Wellenkamms prognostiziert und dessen energetische Verwertung dann optimiert. Sicherlich könnte ein solches System die Effizienz einer Wellenanlage der Zukunft deutlich steigern: Auch hier sollte investiert werden, finden Scruggs und Jacob. Und zwar möglichst bald: In jeder Sekunde und Minute verebbt an allen Küsten der Welt Energie ungenutzt, denn jeder laufende Meter einer Drei-Meter-Welle enthält eine Leistung von über 20 Kilowatt – bevor sie sich am Strand bricht und verläuft.

Lesermeinung

Beitrag schreiben

Wir freuen uns über Ihre Beiträge zu unseren Artikeln und wünschen Ihnen viel Spaß beim Gedankenaustausch auf unseren Seiten! Bitte beachten Sie dabei unsere Kommentarrichtlinien.

Tragen Sie bitte nur Relevantes zum Thema des jeweiligen Artikels vor, und wahren Sie einen respektvollen Umgangston. Die Redaktion behält sich vor, Leserzuschriften nicht zu veröffentlichen und Ihre Kommentare redaktionell zu bearbeiten. Die Leserzuschriften können daher leider nicht immer sofort veröffentlicht werden. Bitte geben Sie einen Namen an und Ihren Zuschriften stets eine aussagekräftige Überschrift, damit bei Onlinediskussionen andere Teilnehmer sich leichter auf Ihre Beiträge beziehen können. Ausgewählte Lesermeinungen können ohne separate Rücksprache auch in unseren gedruckten und digitalen Magazinen veröffentlicht werden. Vielen Dank!

  • Quellen
Scruggs, J., Jacob, P.: Harvesting ocean wave energy. In: Science 323, S. 1176–1178, 2009.

Partnervideos