Wellenkraft - Die Energiequelle der Zukunft?

Wellenkraft - Die Energiequelle der Zukunft?

“Zeit, Ebbe und Flut wartet auf niemanden” lautet ein bekanntes Sprichwort, dass die Eigenschaften der Gezeiten hervorhebt. Jahrhundertelang waren Wellen fĂŒr den Menschen Mysterium, GlĂŒck und Gefahrenquelle zugleich. In der Zukunft könnte die Macht der Wellen jedoch schon bald zum Vorteil des Menschen genutzt werden. Denn sollte es gelingen, die eindrucksvolle Kraft der Wellen im großen Stil effizient fĂŒr die Energiegewinnung verwenden zu können, stellt das einen gewaltigen Durchbruch fĂŒr Technologie und Ökostrom dar.

Wie weit ist die Forschung jedoch schon bei der Nutzung der Wellenenergie? Wie funktioniert die Stromerzeugung hier und gibt es bereits Testversuche, in denen durch Wellenenergie Strom erzeugt wird? Wir haben dazu hier die aktuellsten Methoden der Energiegewinnung durch Wellenkraft zusammengestellt und beleuchten etwas genauer, welche Methode vielversprechend klingt und sich durchsetzen kann. Zuletzt gehen wir auf die Vorteile und Nachteile von Wellenkraftwerken ein.

Pneumatische Kammern - Energieerzeugung durch Turbinenantrieb

Energieerzeugung durch pneumatische Kammern ist eine der am meisten beachteten Technologien bei der Herstellung von Wellenkraft. Sie funktionieren auf Basis des OWC-Prinzips (Oscillating Water Column; schwingende WassersĂ€ule). Das sind kaminartige Betonröhren, in die bei Wellengang Wasser eindringt. Dadurch wird Luft eingesaugt oder komprimiert. Bei einem Wellental strömt das Wasser wieder aus, die unter Druck stehende Luft verlĂ€sst die Röhre nun schnell wieder. Dadurch entsteht ein Luftstrom, der eine speziell fĂŒr Wellenkraftwerke erzeugte Turbine antreibt. Das erzeugt unregelmĂ€ĂŸig Energie, fĂŒgt man jedoch genĂŒgend Turbinen zusammen, gleicht sich das Level an erzeugtem Strom an.

2001 wurde ein OWC-Wellenkraftwerk an der KĂŒste der schottischen Insel Islay errichtet. Es speiste als erstes Kraftwerk Energie auf Basis von pneumatischen Kammern in das Stromnetz ein. Die tatsĂ€chliche Leistung des Kraftwerks blieb mit 212 Kilowatt weit hinter den erhofften 500 Kilowatt zurĂŒck. Grund dafĂŒr war unter anderem die NĂ€he der KĂŒste, die sich kontrĂ€r zu den Erwartungen und Testversuchen als negativer Faktor entpuppt hat. Das Unternehmen hinter der Anlage wurde jedoch 2005 von der Firma Voith Hydro ĂŒbernommen. Mittlerweile betreibt die Firma sogar ein zweites OWC-Kraftwerk in Spanien und hĂ€lt in Schottland mit 16 Wells-Turbinen (spezieller Turbinentyp fĂŒr Wellenkraftwerke) eine konstante Leistung von etwa 300 Kilowattstunden.

Kraftwerke in Schlangenform - Energiegewinnung an der WasseroberflÀche

Neben pneumatischen Kammern gibt es einige andere Arten der Energieerzeugung durch Wellen, die bereits erprobt wurden. Sogenannte Attenuatoren sind auf der WasseroberflĂ€che schwimmende Elemente, die durch Gelenke verbunden, die Bewegungen des Meeres in Strom umwandeln. Konkret sorgen Bewegungen an der MeeresoberflĂ€che dafĂŒr, dass sich in den Elementen befindende FlĂŒssigkeit durch Turbinen und Generatoren in Ausgleichszylinder drĂŒckt. Bei dem Vorgang wird kurzfristig Strom erzeugt. Bei vielen Turbinen kann die ungleiche Stromerzeugung insgesamt gleichmĂ€ĂŸiger genutzt werden. Das bekannteste Beispiel hierfĂŒr liefert erneut Schottland mit mehreren “Seeschlangen”, die vor der KĂŒste Spaniens angebracht wurden. TatsĂ€chlich hatte die Firma nach einigen Jahren Forschungs- und Erprobungszeit Finanzprobleme und meldete 2005 die Insolvenz an.

Mittlerweile gibt es jedoch neue Innovationen, um mit “Schlangen” auf der WasseroberflĂ€che Strom zu erzeugen. Hierbei soll die Anlage “Anaconda” aus Gummi gefertigt werden. Das bringt eine signifikante finanzielle Ersparnis bei der Herstellung. Interessant ist auch, dass bereits Schiffe mit Wellenkraftwerken ausgestattet wurden, um so einen zusĂ€tzlichen “grĂŒnen” Motor herzustellen. Das ist ebenfalls jedoch bisher nur in einigen wenigen FĂ€llen passiert, in denen Forschung und Weiterentwicklung der Stromerzeugung durch Wellen im Vordergrund standen.

Punktabsorber - Die vielleicht vielversprechendste Technologie

Bei dieser Technologie sorgt die Bewegung von Auftriebskörpern durch Wellengang relativ zu einem Fixpunkt dafĂŒr, dass Strom erzeugt wird. Sie ist die vielleicht vielversprechendste Technologie, weil derzeit die höchste Anzahl an Wissenschaftlern im Bereich Wellenenergien an ihnen forscht. Ihr Vorteil ist, dass sie wenig Platz benötigen, was angesichts begrenzter frei verfĂŒgbarer KĂŒstenflĂ€che ein starker Punkt ist. Verwendet werden dabei wahlweise Lineargeneratoren, Hydraulikzylinder und Ähnliches.

Erneut zeigt hier Schottland das grĂ¶ĂŸte Interesse. Vor den Orkney-Inseln wird derzeit eine neue Form von Punktabsorbern installiert, die sich qualitativ von allen bisherigen Modellen und Prototypen unterscheiden soll. Konkret handelt es sich schlichtweg um eine Boje, die sich auf- und abbewegt. Die Energie aus den Bewegungen soll dabei ĂŒber eine gezahnte Schiene und eine Art Getriebe aus acht ZahnrĂ€dern in eine Drehbewegung umgesetzt werden, die dann einen Generator antreibt. Das System soll sich in Tests bewĂ€hrt haben und fĂŒnfmal mehr Energie pro Tonne erzeugt haben, als bisher andere Punktabsorber. Wie funktioniert das? In den GewĂ€ssern vor den Orkney-Inseln hat die Anlage mit sehr starkem Wellengang zu kĂ€mpfen - durch DĂ€mpfer kann die Maschine damit umgehen und den Herstellern zufolge sogar die stĂ€rksten Wellen fĂŒr die Energiegewinnung nutzen. Außerdem ist das achtteilige Kaskaden-Getriebe in der Lage, die Energie besonders gleichmĂ€ĂŸig an den Generator abzugeben - unabhĂ€ngig von der StĂ€rke des Wellengang. Insgesamt handelt es sich bei dem C3-Wellenenergie-Konverter um eines der vielversprechendsten Projekte in der Wellenkraft-Forschung ĂŒberhaupt.

ÜberspĂŒlende Wellen - Ein interessantes, jedoch gescheitertes Wellenenergie-Modell

Ein anderer Versuch, die Kraft der Wellen fĂŒr sich zu nutzen, war das Projekt “Wave Dragon” in DĂ€nemark. Es fand nahe der dĂ€nischen KĂŒste zwischen 2003 und 2007 statt, wurde jedoch aufgrund mangelnder technischer FunktionalitĂ€t und wirtschaftlicher RentabilitĂ€t 2007 nicht mehr weiter von der EuropĂ€ischen Union gefördert und damit beendet. Wellen sollen dabei auf eine v-förmige MetalloberflĂ€che hinauf fließen, die nach oben schmĂ€ler wird. Oben angekommen fließt das Wasser dann ĂŒber Turbinen, die einen Generator antreiben, wieder nach unten.

Eine Vielzahl anderer Ideen und Arten, Strom aus Wellenenergie zu schaffen wurden in den vergangenen Jahrzehnten in die Welt gesetzt. TatsĂ€chlich sind sie jedoch von wesentlich geringerem Erfolg gekrönt, als die bisher genannten Modelle fĂŒr die Stromerzeugung durch Wellen.

Zukunft und Gegenwart der Wellenenergie

Die Wellenenergie liegt ganz deutlich hinter praktisch allen anderen Formen der erneuerbaren Energie. Experten schĂ€tzen ein, dass die Stromerzeugung durch Wellen in ihrer technologischen Entwicklung circa 30 Jahre hinter allen anderen regenerativen Formen der Energiegewinnung liegt. Das ist der Grund, weshalb alle Wellenenergiekraftwerke derzeit lediglich Prototypen oder Testprojekte sind. Wird die Forschung auf dem Gebiet jedoch weiterhin gefördert, verspricht diese Form der Energiegewinnung enormes Potential. Die HauptgrĂŒnde hierfĂŒr sind relativ leicht erkennbar:

  • Platzsparend. NatĂŒrlich ist auch das Gebiet fĂŒr den Einsatz von Wellenkraftwerken begrenzt. Wesentlich mehr Spielraum gibt es jedoch im Vergleich zu freien FlĂ€chen fĂŒr Windkraftparks oder etwa neue StaudĂ€mme an Land. Besonders weil die Technologie noch nicht sehr fortgeschritten ist, liegt im Bereich des Möglichen, dass in der Zukunft auch fernab von der KĂŒste im grĂ¶ĂŸeren Stil Strom produziert werden könnte. Gerade deshalb birgt die Wellenenergie derart enormes Potential.

  • KontinuitĂ€t und VerlĂ€sslichkeit. Spricht man der Energiewende, wird oft das Thema UnzuverlĂ€ssigkeit und unregelmĂ€ĂŸige Stromproduktion genannt. TatsĂ€chlich können etwa Solar- oder Windkraftparks nicht die Liefergarantie bieten, die etwa Kohlekraftwerke mitbringen. Deshalb kann in mittel- bis langfristiger Zukunft die Wellenenergie als Basis und Ausgleich bei mangelhaften alternativen Stromquellen Sinn machen. Experten zufolge hat die Wellenenergie das Potential, weltweit etwa 10 Prozent des Strombedarfs zu decken. Wie vorhin erwĂ€hnt ist das mit fortschreitender und widerstandsfĂ€higer Technologie jedoch keinesfalls noch das Limit.

  • Schonung von Ressourcen. WĂ€hrend beispielsweise Solaranlagen seltene Metalle benötigen, um zu funktionieren, werden Wellenkraftanlagen ĂŒberwiegend aus Gummi oder Stahl gebaut. Derzeitige Modelle basieren hĂ€ufig auf Gummi, um Kosten einzusparen und höhere Effizienz zu bieten.

  • UnabhĂ€ngigkeit. WĂ€hrend beispielsweise Solarparks, Windkraftanlagen oder fossile EnergietrĂ€ger durch Umweltkatastrophen leicht beschĂ€digt werden können, kann das bei Wellenkraftwerken eher selten passieren. Sie liegen im Wasser und sind fĂŒr alle Witterungen gebaut. WĂ€hrend vor wenigen Jahren Wellenkraftwerke existierten, die Unwettern zum Opfer fielen, setzen Entwickler heute auf maximale Robustheit. Gerade weil sie hĂ€ufig an der rauen KĂŒste Schottlands eingesetzt werden, ist ihre Langlebigkeit und Unempfindlichkeit ein elementarer Faktor.

( Artikel veröffentlicht: 13.01.2023 )

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