Marginale Spalte

Die Kraft der Meere nutzen

Juli 2012

Die Ozeane bergen allein durch ihre unablässige Bewegung ein riesiges Energiepotenzial. Doch wie lässt sich diese Meeresenergie nutzen?

 
 

Der Begriff

Gezeiten, Meeresströmung, Wellen, Meereswärme, Osmose – der Begriff Meeresenergie bezeichnet vollkommen unterschiedliche und voneinander unabhängige Energieformen, die nur eines gemein haben: Im Gegensatz zu anderen erneuerbaren Energien wie Wind und Sonne stehen sie zu jeder Tages- und Nachtzeit zur Verfügung.

Dadurch kommen Meeresenergiekraftwerke prinzipiell als Grundlasterzeuger für Stromnetze infrage. Allerdings sind die Nutzungspotenziale der verschiedenen Energieformen unterschiedlich groß. Aus heutiger Sicht sind Gezeiten, Strömung und Wellen die aussichtsreichsten Energiequellen.

Die Technik

Sogenannte Meeresenergiekonverter sollen die Energie nutzbar machen. Sie bestehen aus einer mechanischen Konstruktion, die die Energie aus der Bewegung aufnimmt und aus einem nachgeschalteten Energiewandler.

Dieses Power-Take-Off-System (PTO) stellt am Ausgang der Anlage den elektrischen Strom zur Verfügung. Zu den Aufgaben des PTO gehört neben der Energieumwandlung oft auch Frequenzanpassung, Begrenzung, Glättung, Speicherung und Regelung der absorbierten Energie. Der Einsatz auf See stellt höchste Anforderungen an diese Komponenten:

  • hohe Lebensdauer von bis zu 30 Jahren
  • hohe Verfügbarkeit
  • lange Wartungsintervalle von bis zu fünf Jahren
  • Schutz gegen Umgebungsbedingungen (zum Beispiel Salzwasser)
  • hohe Effizienz, auch über weite Lastbereiche.

Die Konzepte

Zur konkreten Nutzung der verschiedenen Energiequellen kommen unterschiedlichste Energiekonverter zum Einsatz, von denen hier die wichtigsten vorgestellt werden.

Gezeiten- und Strömungskraftwerke

 

Strömungskraftwerk.

Aufgrund der noch relativ jungen Technologie existieren derzeit etwa 50 verschiedene Maschinenkonzepte. Die allermeisten da von setzen auf einen bewährten Ansatz: Windenergieanlagen. Mit dem Unterschied, dass hier die konstante Meeresströmung oder die der Gezeiten den Rotor antreibt. Allerdings baut dieser wesentlich kompakter als seine windgetriebenen Vorbilder. Das liegt an der höheren Dichte des Wassers, das bereits bei niedriger Strömungsgeschwindigkeit sehr große Kräfte entwickelt. Diese Kräfte nutzt auch das schwimmende Gezeitenkraftwerk Morild II auf den Lofoten in Nordnorwegen. Das zu den größten seiner Art zählende Kraftwerk bietet eine installierte Leistung von 1,5 Megawatt und weist einen Turbinendurchmesser von 23 Metern auf.

Wellenenergiekraftwerke

 

Wellenkraftwerk.

Die Kraftwerke nutzen die Auf-und-Ab-Bewegung der Wellen. Die Gewinnung elektrischer Energie aus Wellen ist besonders anspruchsvoll. Denn im Gegensatz zur relativ gleichmäßigen Strömung liefern Wellen ein schwankendes Energiepotenzial. Bei Stürmen entwickeln sie beispielsweise große zerstörerische Kräfte. Daher gibt es auch hier noch viele unterschiedliche Entwicklungsrichtungen, um die optimale Technologie zu finden. Zum einen werden an der Meeresoberfläche schwimmende Körper wie Bojen oder sogenannte Seeschlangen erprobt, bei denen hydraulische Zylinder die Bewegung auffangen und in einen Förderstrom umwandeln. Zum anderen kommen am Meeresboden verankerte Konverter zum Einsatz. Ein erfolgversprechendes Konzept ist beispielsweise das des dänischen Unternehmens Wave Star: Die Wellen durchlaufen die gesamte Länge der Anlage, heben und senken dabei Schwimmer und erzeugen aus dieser Bewegung Strom. Einen dritten Weg bieten an der Küste installierte Kraftwerke, zum Beispiel pneumatische Kammern. Die aufbrandenden Wellen strömen durch Röhren in eine Kammer. Die sich dort hebende und senkende Wassersäule drückt Luft durch eine am oberen Ende montierte Windturbine, die den Strom erzeugt.

Der Ausblick

Momentan befinden sich viele Anlagen noch im Versuchsstadium. Rexroth ist dabei ein erfahrener Partner, der für die verschiedensten Energiekonverter die passenden Antriebslösungen für das PTO zum Einsatz bringt. Zum Beispiel reduziert Rexroth-Hydrauliktechnologie bei Strömungskraftwerken die Zahl der unter Wasser eingesetzten Komponenten auf eine robuste Pumpe, die den Förderstrom zum über der Meeresoberfläche stationierten Motor-Generatoren-Satz pumpt.

Das vereinfacht die Wartung und senkt die Betriebskosten. Denn langfristig werden sich nur wenige Anlagenkonzepte durchsetzen – diejenigen, die den entscheidenden Erfolgsfaktor beachten: den Strompreis. Und der wird durch Investitionskosten, Lebensdauer, Effizienz und Verfügbarkeit bestimmt.