Morgendämmerung in der Meeresenergie

Nach langen Jahren des Testens und vielen Rückschlägen scheint jetzt die Zeit reif für die kommerzielle Nutzung von Wellen- und Gezeitenenergie. Zahlreiche europäische Länder wie Großbritannien, Irland, Portugal, Spanien, Norwegen, Frankreich und Dänemark, aber auch Staaten wie Kanada und Südkorea wollen diese Ressourcen vor ihren Küsten anzapfen und damit einen Teil ihres Strombedarfs sicherstellen.

Die Region, die dabei derzeit unangefochten die Nase vorn hat, ist Schottland, berichtet Meeresenergieexperte Jochen Bard vom Fraunhofer Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik (IWES). Hier stimmen die Rahmenbedingungen für den Einsatz von Meeresenergiekonvertern. So habe die schottische Regierung mittlerweile entsprechende Flächen für Meeresenergieanlagen ausgewiesen, Netzanbindungen und Hafeninfrastruktur sind vorhanden, und last but noch least gebe es eine lukrative Vergütung für den Strom aus Wellen und Gezeitenströmungen, die deutlich über der schottischen Einspeisevergütung für On- und Offshore-Windenergie liegt.

Welches Potenzial in der Meeresenergie wirklich steckt und welche Chancen die brandneuen Regenerativtechnologien bieten, verdeutlicht Bard so: „Ein Drittel des heutigen Strombedarfs in Europa“ könnte mithilfe von Wellen- und Gezeitenströmungstechnologie gedeckt werden. Am meisten Energie liefern dabei die Wellen – in Europa liegt deren Potenzial bei jährlich 1.000 Terawattstunden und ist damit um ein Zehnfaches höher als das der Gezeitenströmung (100 Terawattstunden).

Über Jahrzehnte hinweg galt dieses Marktpotenzial zwar als sehr interessant, aber technisch nicht zu beherrschen. Mittlerweile wollen immer mehr Energieversorger und Konzerne davon profitieren - viele konzentrieren sich dabei zunächst allerdings auf die einfach zu beherrschende Gezeitenenergie. So hat jüngst Siemens angekündigt, seine Beteiligung an Marine Current Turbines (MCT), einem britischen Hersteller von Gezeitenströmungstechnologie, auf 45 Prozent zu erhöhen. Erst im Februar war der Konzern mit knapp zehn Prozent bei MCT eingestiegen, da sich das Unternehmen laut Siemens mittlerweile vom Pionier zum Technologieführer gemausert habe.

Mit einem derart finanzstarken Partner hat der MCT nun Rückendeckung für zwei geplante Gezeitenkraftwerke auf Basis der sogenannten SeaGen-Technologie . Hierbei handelt es sich grob vereinfacht um eine „Windturbine unter Wasser“, beziehungsweise um eine turmartige Stahlkonstruktion mit Doppelrotor. Die beiden Propeller sitzen auf einem Träger und werden vom Wasserstrom, verursacht durch die Gezeiten, angetrieben. Dabei kann man den Anstellwinkel der Rotorblätter so steuern,dass der Ertrag an den verändernden Strömungen von Ebbe und Flut stets angepasst wird. Eine Demonstrationsanlage mit 1,2 Megawatt (MW) hat MCT bereits im November 2008 im Strangford Lough vor der Küste Nordirlands errichtet. Seitdem lieferte die Anlage laut Siemens rund 2,7 Gigawattstunden Energie und sei damit, gemessen an der Stromerzeugung das bis heute größte Gezeitenturbinenprojekt weltweit.

Weiter geht es jetzt bei MCT zum einem mit dem Vorhaben „Kyle Rhea“, für das SeaGens mit insgesamt 10 MW Leistung in ein strömungsstarkes Gebiet zwischen der Isle of Skye und der Westküste Schottlands platziert werden. Im Projekt „The Skerries“ will die Technikschmiede ebenfalls 10 MW vor der Nordwestküste der walisischen Insel Anglesey realisieren. Für beide Projekte hat die britische Liegenschaftsverwaltung „The Crown Estate“ – auch zuständig für die Flächenausweisung auf dem Meer – jetzt grünes Licht gegeben, sodass die Projekte voraussichtlich 2014 beziehungsweise 2015 umgesetzt werden können, teilte MCT gegenüber Technology Review mit. Im kommenden Jahr müsse jedoch zunächst die Finanzierung sichergestellt werden. Darüber hinaus hat der Hersteller die Genehmigung erhalten, ein SeaGen-Kraftwerk mit einer Leistung von knapp 100 MW bei Brough Ness an der Südspitze der schottischen Orkney-Inseln zu bauen.

Andere Unternehmen wie die irische OpenHydro sind MCT jedoch bereits auf den Fersen: Mit ihrer Gezeitenströmungsanlage verfolgen sie Pläne in ähnlicher Größenordnung. Die ringförmige Turbine, die das Unternehmen im kanadischen Testfeld in der Bay of Fundy testet, hat inklusive des Fundaments, mit dem sie auf dem Meeresboden fixiert wird, einen Durchmesser von 16 Metern und besteht aus einem Permanentmagnet-Generator mit einem Rotor, der in der Mitte offen ist. Der Rotor dieser „Open-Center-Turbine“ mit 1 MW Leistung kann ebenfalls mit dem Wechsel der Gezeiten seine Drehrichtung ändern. Meeresbewohnern soll die Öffnung in der Mitte eine sichere Passage durch die Anlage bieten.

Im Vergleich zur SeaGen-Technologie sei die Strömungsturbine von OpenHydro weniger wartungsintensiv und weise damit geringere Betriebskosten auf, biete dafür aber einen niedrigeren Energieertrag, erläutert Meeresenergieexperte Jochen Bard die Vor- und Nachteile. „Welches Konzept sich künftig durchsetzen wird, ist noch nicht ausgemacht“, sagt der Ingenieur. Sowohl MCT als auch OpenHydo schrauben zudem noch an der Leistung ihrer Anlagen, um die Projekte mit stärkeren Maschinen bestücken zu können. So plant OpenHydro ähnlich wie Marine Current Turbines zurzeit sein erstes großes Gezeitenkraftwerk – und zwar vor der Küste von Paimpol-Bréhat an der Küste der Bretagne. Gemeinsam mit dem französischen Energiekonzern EDF will der Hersteller hier im kommenden Jahr vier seiner Turbinen mit einer Leistung von jeweils 2 MW errichten. Zu diesem Zweck wird ein eigens gebautes, rechteckiges Installationsschiff genutzt, das in der Mitte offen ist – die „OpenHydro Triskell“. Mit ihrer Hilfe gelangen die Anlagen in ihr Einsatzgebiet, wo sie in 35 Meter Wassertiefe auf dem Meeresboden befestigt werden. Das mit 8 MW dann größte Gezeitenströmungskraftwerk – zumindest im Jahr 2012 – liefert ausreichend Energie, um rund 4.000 Haushalte mit Strom zu versorgen.

Aber auch bei der Gewinnung von Wellenenergie gibt es nach langer Stagnation wieder Bewegung: Die weltweit erste große Wellenenergiefarm mit rund 10 MW installierter Leistung wird voraussichtlich 2015 auf den Äußeren Hebriden im Nordosten Schottlands entstehen. Das meldete vor kurzem Pelamis Wave Power (PWP), die mit ihrer auffallenden roten „Seeschlange“ bereits zu einiger Berühmtheit gelangten. Beim Pelamis-Konverter handelt es sich um eine röhrenartige Stahlkonstruktion, bestehend aus mehreren zylindrischen Segmenten, die mit Gelenken verbunden und dadurch horizontal beweglich sind. Die Anlage liegt im Wasser und taucht durch die Wellen durch, wobei die kinetische Energie von einem hydraulischen System im Inneren der Segmente aufgenommen wird: Dort befinden sich Pumpen, die mit Hochdruck Spezialflüssigkeit über Ausgleichsgefäße durch das Hydrauliksystem pressen und damit Motoren antreiben. Abschließend erzeugt ein Generator aus dieser Energie den Strom. 14 Pelamis-Anlagen sollen vor der Westküste der Hebrideninsel Lewis zu einem Kraftwerk zusammengeschlossen werden und dann ausreichend Energie für 7.000 Haushalte produzieren.

Bereits 2008 installierte PWP ein Wellenkraftwerk vor der Küste von Agucadoura in Portugal basierend auf dieser elektro-hydraulischen Technologie. Es besteht aus drei Konvertern mit jeweils 750 kW, hatte allerdings mit technischen Defekten und dem Konkurs des australischen Konzerns Babcock & Brown zu kämpfen, der Muttergesellschaft des portugiesischen Energieversorgers Enersis. Zurzeit testet PWP die zweite Pelamis-Generation im Testfeld des European Marine Energy Centers (EMEC) auf den schottischen Orkney-Inseln – dieses Mal mit finanzieller Unterstützung der Energiekonzerne E.ON und Scottish Power Renewables, denen jeweils eine Anlage gehört. Diese sogenannten „P2“-Konverter haben die gleiche Leistung wie das Vorgängermodell, sind aber mit 180 Metern rund 50 Meter länger als das Vorgängermodell und arbeiten effizienter.

Ob die beste Wellenenergieanlage damit bereits gefunden ist, sei noch nicht klar, meint Jochen Bard: „Da kann noch was kommen.“ Das ist leicht zu glauben, wenn man sich die zahlreichen Meeresenergie-Konzepte ansieht, die allein das US-amerikanische Department of Energy (DoE) in seiner Datenbank auflistet . Welche Designs sich im Bereich der Wellenenergie und der der Gezeitenenergie letztendlich durchsetzen können, ist noch ungewiss. Eines ist allerdings klar: „In den kommenden zehn Jahren werden megawattweise Anlagen in und auf dem Meer errichtet“, prognostiziert Bard. Und auch in Deutschland kommt Bewegung ins Spiel, was die Nutzung der Meeresenergie anbelangt. Im Moment arbeitet der Ingenieur gemeinsam mit anderen Forschern daran, Zahlen zu ermitteln, die darüber Auskunft geben, wie viel Strom mithilfe von Wellen und Gezeiten vor der eigenen Haustür generiert werden könnte: „Da sind wir dran“, sagt Bard.

Bild 1 von 7

Energie aus dem Meer (7 Bilder)

Rotoren unter Wasser

(tae)