Die nächste Welle der erneuerbaren Energien?

Die nächste Welle der erneuerbaren Energien?

Erstmals hier veröffentlicht. Von Chris Bentley

Die Meerwasser-Wasserkraft könnte im Bereich der erneuerbaren Energien Wellen schlagen, wenn sie technologische und finanzielle Herausforderungen überwinden kann. Chris Bentley wirft einen Blick darauf.

Im Moment steckt die Wellen- und Gezeitenenergie-Industrie noch in den Kinderschuhen(Public Domain)

Jeder, der schon einmal von seinem Surfbrett abgeworfen wurde oder von einer unerwartet brechenden Welle beim Waten am Strand getroffen wurde, weiß, dass der Ozean eine Menge Energie birgt.

Die Nutzung dieser Energie könnte eine wichtige neue Ressource für erneuerbare Energien erschließen, die berechenbarer und energiedichter ist als Wind- oder Sonnenenergie. Laut dem Weltenergierat könnten Wellen- und Gezeitenenergie eines Tages 10 Prozent des weltweiten Stroms liefern. In den USA, so das Energieministerium, könnte die Erschließung von nur einem Sechstel der verfügbaren Wellenenergie an der Westküste, auf Hawaii und in Alaska mehr als 5 Millionen Haushalte mit Strom versorgen und etwa 33.000 Arbeitsplätze schaffen.

Bislang befindet sich die Wellen- und Gezeitenenergie weitgehend in der Testphase, aber Unternehmer auf diesem Gebiet sagen, dass sich das bald ändern wird. Letzten Monat kündigtedas US-Energieministerium 23 Millionen Dollar an neuen Fördermitteln für"Wellen- und Gezeiten-/Stromsysteme der nächsten Generation" an- der bisher größte Förderblock dieser Art.

"Diese Regierung hat einen besonderen Fokus auf Forschung im Frühstadium, was besonders gut für Wellen- und Gezeitenkraftwerke funktioniert", sagt Alejandro Moreno, Direktor des Water Power Technologies Office des Ministeriums. "Stellen Sie sich Wind- und Solarenergie in den frühen 1970er Jahren vor: Leute, die in ihren Hinterhöfen mit Ideen um sich werfen und sehen, was funktioniert."

Jede neue Technologie muss die frühe Phase der Forschung und Entwicklung überstehen, aber Wellen- und Gezeitenkraftwerke stehen vor technischen Herausforderungen, die andere erneuerbare Energiequellen während ihres Aufstiegs von obskuren Experimenten zu weit verbreiteten Stromquellen nicht hatten. Der Ozean ist eine unversöhnliche Umgebung für empfindliche Maschinen. Stärkere Wellen bringen mehr Energie, die Küstengemeinden mit Strom versorgen könnte, aber sie können auch Wellenkraftwerke überfordern. Salzwasser korrodiert die Geräte. Algen, Seepocken und andere Meeresbewohner setzen sich auf den Unterwassergeräten fest wie auf einem Riff und verkleben die beweglichen Teile in einem Prozess, den die Industrie "Biofouling" nennt."Und wenn es kaputt geht, sinkt es", sagt Moreno.

Forschungslabore und private Unternehmen haben sich bisher schwer getan, Wellen- und Gezeitenkraft wirtschaftlich zu nutzen, auch weil sich der Markt noch nicht auf eine einzige Lösung oder einen Prototyp geeinigt hat.

"Bei einem Sportrennwagen könnte man sagen: 'Oh, es ist die Aerodynamik, lass uns das reparieren und es ist egal, was es kostet'", sagt Jochem Weber, Chefingenieur des Water Power Program am National Renewable Energy Laboratory. "Bei Wellen- und Gezeitenkraftwerken gibt es keine einzige Sache, die so falsch läuft, dass sie nicht behoben werden könnte, aber es ist ein multiparametrisches Optimierungsproblem."

Als Ergebnis gibt es eine Vielzahl von Designs und Anwendungen in der Entwicklung. Das in Seattle ansässige Unternehmen Oscilla Power bietet einen Wellenstromkonverter an , der mit einer "mechanischen Qualle" verglichen wurde. Andere Entwürfe verankern eine große Klappe am Meeresboden, die hin und her schwingt, wenn Wellen darüber rollen, und nutzen die Bewegung, um eine Turbine anzutreiben. Die natürliche Bewegung der Wellen könnte auch Luft durch ein in der Wassersäule hängendes Rohr drücken und so eine Turbine mit Zwangsluft antreiben.

Einige Wellenenergie-Prototypen sind nicht an die allgemeine Stromerzeugung, sondern an spezielle Anwendungen gebunden. Das in Boston ansässige Unternehmen Resolute Marine Energy arbeitet mit dem afrikanischen Inselstaat Kap Verde zusammen, um ein mit Wellenenergie betriebenes Wasserentsalzungssystem zu entwickeln. In einem Video ihres Prototyps schwankt eine Glasfaserklappe am Boden einer flachen Bucht vor der Küste der Kapverden wie Seegras unter den Wellen. Die Bewegung pumpt Salzwasser zu einer Umkehrosmoseanlage am Strand, die mit der von den Wellen gesammelten Energie betrieben wird.

Bill Staby, Mitbegründer und CEO des Unternehmens, sagt, es sei eine perfekte Situation für die Wellenenergie: Kap Verde importiert derzeit teuren Dieselkraftstoff, um die energieintensive Entsalzung für den Großteil seines Süßwassers zu betreiben. Wellenenergie ist erneuerbar und, so Staby, billiger als konkurrierende Energiequellen, wenn sie Teil eines solchen Systems ist.

John Ferland, Präsident und COO der in Maine ansässigen Ocean Renewable Power Company, stimmt zu, dass die Technologie in abgelegenen Gemeinden, in denen die Kosten für Elektrizität hoch sind, Fuß fassen könnte. Seine Firma arbeitet mit dem Dorf Igiugig in Alaska an einem Unterwasser-Wasserkraftsystem, das teuren importierten Diesel ersetzen soll.

"Wir senken den Strompreis und verringern gleichzeitig den Ausstoß von Treibhausgasen in diesen Gebieten erheblich", sagt Ferland. "Das globale Verkaufsargument wird sein, dass es sich um eine saubere, reichlich vorhandene, erneuerbare Energiequelle handelt, die besonders gut mit Gebieten kompatibel ist, die funktionierende Häfen haben. Es ist eine sehr lokale Industrie, die lokal Arbeitsplätze schafft."

Andere Unternehmen haben vorgeschlagen, Wellenenergiegeräte für den Antrieb von Schiffen und unbemannten Tauchbooten zu nutzen, damit diese nicht mitten auf der Reise auftanken müssen. Eine weitere Anwendung könnte die Freiwasser-Aquakultur sein, also die Fischzucht mitten im Ozean.

Wellen- und Gezeitenenergieanlagen könnten auch mit anderer Küsteninfrastruktur kombiniert werden. Sowohl das Baskenland in Spanien als auch Japan haben mit Deichen experimentiert, die gleichzeitig als erneuerbare Energieprojekte dienen.

Ideen für die Gezeitenenergie - die Nutzung der Kraft der Gezeiten anstelle der Wellen - sind von deutlich größerem Ausmaß. Mehr als 100 Milliarden Tonnen Wasser fließen jeden Tag durch die Bay of Fundy in Nova Scotia, mehr als alle Süßwasserflüsse der Welt zusammen. Das macht sie seit langem zu einem erstklassigen Kandidaten für Gezeitenkraft, aber jeder Ort mit dramatischen Gezeitenverschiebungen könnte potenziell erneuerbare Energie erzeugen.

Das schottische Unternehmen Atlantis Resources hat im vergangenen Jahr MeyGen - das erste groß angelegte Gezeitenkraftwerk der Welt - im Pentland Firth, einer Meerenge zwischen den Orkney-Inseln und der Nordküste Schottlands, in Betrieb genommen. Am Ende sollen 269 Unterwasserturbinen fast 400 Megawatt Strom erzeugen - genug, um 175.000 Haushalte zu versorgen.

"Dieses Gebiet ist wild, sehr windig, sehr schnelles Wasser ... es ist berühmt für schnelle Strömungen, also ist es perfekt", sagt Genevra Harker-Klimes, die erneuerbare Meeresenergie am Pacific Northwest National Laboratory studiert.

Auch in den USA gibt es Bestrebungen. 2012 testete die in Portland, Maine, ansässige Ocean Renewable Power Company zunächst ihr TidGen-Gerät in der Bay of Fundy und installierte dann ein weiteres System in der Cobscook Bay an der Grenze von Maine zu Kanada. Forscher der University of Rhode Island und der Marine Renewable Energy Collaborative testen seit kurzem eine Gezeitenturbine im Cape Cod Kanal. Die Firma Verdant Power arbeitet an einem Pilotprojekt im New Yorker East River vor Roosevelt Island.

Das US-Energieministerium entwickelt vor der Küste von Newport, Oregon, eine eigene netzgekoppelte Meeres-Testanlage, die 2021 in Betrieb genommen werden soll. Bislang steckt die Branche jedoch noch in den Kinderschuhen.

"Ein Problem ist die Schwierigkeit, Geräte ins Wasser zu bekommen, um diese technologischen Unsicherheiten zu reduzieren", sagt Harker-Klimes vom Pacific Northwest National Laboratory, "und das andere ist, die Finanzierung zu bekommen."

Eine weitere offene Frage ist die Auswirkung der Gezeiten- und Wellenenergie auf die marinen Ökosysteme.

"Das ist ein sorgfältig abgewogener Aspekt. Niemand kann zum jetzigen Zeitpunkt sagen, was es für eine Küstenlinie bedeutet, wenn man 30 Prozent der Wellenenergie herausnimmt", sagt Jochem Weber vom National Renewable Energy Laboratory, "aber wir sind noch weit davon entfernt."

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Über den Autor

Chris Bentley ist freiberuflicher Journalist. Sie können ihm auf Twitter unter @Cemently und auf seiner Website, www.cabentley.com, folgen.