Wassertropfen
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05.06.2018 Fachinformation 390 0

Meeresenergie: Die unerschlossene Energiequelle

Unser Planet ist zu über 70 Prozent mit Wasser bedeckt. Wind, Gezeiten und Meeresströmungen machen die Meere zu einem nimmermüden Energiepaket. Meeresenergie könnte erheblich zum globalen Energiemix beitragen. Der internationale Wettlauf um die besten Technologien zum Heben dieser Potentiale hat begonnen. Mit dabei: Unternehmen und Spitzentechnologie aus Deutschland.

Die Energieernte aus Meeresenergie hat unschlagbare Vorteile auf ihrer Seite. Der aus Meeresenergie gewonnene „Treibstoff" ist unerschöpflich, steht kostenlos zur Verfügung und belastet die Umwelt kaum. Damit ist Meeresenergie ein Musterkandidat für den globalen Mix erneuerbarer Energien. Allerdings sind die geographischen Gegebenheiten für die Nutzung von Meeresenergie nicht überall vorhanden. Und die Energiegewinnung aus der Kraft des Meeres steckt noch in den Kinderschuhen.

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Alexander Nollau

Meeresenergie: Eine erstaunlich vielseitige Energiequelle

Umso wichtiger ist es, diese Energiequelle der Zukunft weltweit mit innovativen Lösungen zu erschließen. Diese sind auf die verschiedenen Formen von Meeresenergie ausgelegt: mechanisch, thermisch und physikalisch-chemisch. Die wohl bekannteste besteht darin, Meeresenergie mittels Gezeiten-, Strömungs- und Wellenkraftwerken mechanisch zu nutzen. Darüber hinaus bieten sich aber auch „exotischere“ Methoden an. So nutzen ozeanthermische Gradienten-Kraftwerke (engl. Ocean Thermal Energy Conversion – OTEC) den hohen Temperaturunterschied zwischen Wassermassen, wie er insbesondere in den äquatorialen Meeren auftritt. Osmose-Kraftwerke machen sich den Unterschied im Salzgehalt zwischen Süßwasser und Meerwasser zunutze.

Strom durch Strömung

Gezeitenkraftwerke nutzen die mechanische Energie, die im natürlichen Wechsel von Ebbe und Flut freigesetzt wird. Dazu werden Flussmündungen oder natürliche Meeresbuchten mit Staumauern vom offenen Meer abgetrennt. Der Klassiker unter den Gezeitenkraftwerken und heute noch eines der größten seiner Art ist das 1966 gebaute Gezeitenkraftwerk bei Saint-Malo in der Bretagne.

Strömungskraftwerke wandeln die im Meer natürlich auftretende Bewegungsenergie großer Wasserströmungen in elektrische Energie um. Dabei wird kein Wehr benötigt. Ein Beispiel dafür ist die Plattform TRITON S40 in Neuschottland, mit der sich bei starken Gezeitenströmungen bis zu 2,5 Megawatt Leistung erzeugen lassen. Meeresströmungskraftwerke verfügen über ein sehr großes Potential, allerdings sind auch die technischen Anforderungen immens.

In der Welle ruht die Kraft

Eine zeitlich und räumlich weniger regelmäßige, aber sehr energiereiche Art der Meeresbewegung sind Wellen. In Wellenkraftwerke werden die Auf-und-Ab-Bewegungen der Wellen genutzt, etwa mit Hilfe von Auftriebs- oder Schwimmkörpern, pneumatischen Kammern oder anderen Ansätzen zur Energieumwandlung. Das erste kommerzielle Wellenkraftwerk der Welt mit einer Leistung von 300 Kilowatt wurde im Jahr 2011 in der Hafenstadt Mutriku in Nordspanien in Betrieb genommen. In Deutschland wird aktuell innerhalb des Projekts NEMOS ein Wellenkraftwerk-Gesamtsystem getestet und weiterentwickelt. Das BMWi fördert das Projekt mit rund 1,7 Millionen Euro.

Energie aus der Tiefe

Ozeanthermische Gradienten-Kraftwerke (OTEC) nutzen die Unterschiede der Wassertemperatur zur Stromerzeugung. In äquatornahen Meeren kann die Temperaturdifferenz zwischen dem warmen Oberflächenwasser und dem kalten Tiefenwasser in 1.000 Metern Tiefe 20 bis 25 Grad Celsius betragen. Mithilfe von Wärmekraftmaschinen lässt sich dieser „Energiespeicher“ anzapfen und zur Stromproduktion verwenden. In Keahole Point (Hawaii) wird ein Meereswärmekraftwerk mit einer Kapazität von 105 Kilowatt betrieben, das 120 Haushalte versorgen kann. Für die Zukunft sind Projekte geplant, mit denen die Versorgung von 100.000 Haushalten für einen Strompreis von 20 Cent pro Kilowattstunde möglich werden soll. Demgegenüber nimmt sich die Ausbeute von Osmose-Kraftwerken, in denen das Gefälle des Salzgehalts von Süßwasser und Meerwasser genutzt wird, noch bescheiden aus. Die vom weltweit ersten Kleinstkraftwerk im norwegischen Tofte am Oslofjord erzeugten 4 Kilowattstunden reichen gerade zum Teekochen.

Wellen des globalen Wettbewerbs schlagen höher

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Gerade das Missverhältnis von Potenzial und Ausbeute ist es, das nun den internationalen Wettlauf um die innovativsten Lösungen für die Nutzung der Meeresenergie befeuert. Beispiele dafür gibt es rund um den Erdball: in China etwa das Stand-alone-Wellenkraftwerk Eagle 3 mit einem Output von 100 Kilowatt, in Kanada das Gezeitenkraftwerk FORCE Berth Holders oder in Japan die Forschung an einem hydraulischen Gezeitenstromkraftwerk. In Deutschland sind die Aussichten auf eine ertragreiche Nutzung von Meeresenergie aufgrund der geographischen Gegebenheiten zwar eher gering. Aber die deutsche Forschung auf diesem Gebiet zählt zur Weltspitze, und Unternehmen aus Deutschland arbeiten an zahlreichen Projekten weltweit mit.

Normung bestimmt Erfolgskurs mit

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Umso wichtiger ist es, den künftigen Erfolgskurs in der Meeresenergiegewinnung in der Normung zu diskutieren und zu bestimmen. Zuständig dafür ist das Technische Komitee IEC/TC 114 (DKE/GK 385) und deren Normenreihe IEC 62600. Im Fokus steht die Vorbereitung internationaler Standards für Meeresenergieumwandlungssysteme. Der Schwerpunkt liegt auf der Umwandlung von Wellen-, Gezeiten- und anderer Wasserstromenergie in elektrische Energie, obwohl auch andere Umwandlungsmethoden, -systeme und -produkte enthalten sind. Die vom Technischen Komitee TC 114 erstellten Normen und Spezifikationen reichen von Systemdefinitionen, Managementplänen und Leistungsmessungen von Wellen-, Gezeiten- und Wasserstrom-Energiewandlern über die Bereitstellung, den Betrieb und die Wartung von Meeresenergieanlagen bis zu Tests und Messmethoden.

Die "Big Wave" nicht verpassen!

Die Wellen der Meeresenergiegewinnung in Deutschland schlagen nicht allzu hoch. Die Gründe dafür: limitierte Wellen und Gezeitenenergie, kaum Entwicklungsprojekte, hoher Entwicklungsaufwand und bisher keine Aussicht auf einen Platz der Meeresenergie im zukünftigen Energiemix. Aber das Engagement der deutschen Forschung und Industrie auf den „globalen Baustellen“ der Meeresenergie zeigt: Meeresenergie ist ein Thema für deutsche Energietechniker, und Engagement für diese Zukunftstechnologien lohnt sich – auch in der Normung. Deshalb gilt es, nicht nur auf die e-diale Welle zu warten, sondern auch auf ihr zu surfen – und die Zukunftstrends der Meeresenergie mit Pioniergeist mitzubestimmen.

Welche Potenziale, Chancen und Trends in der Meeresenergiegewinnung sehen Sie? Welche Ideen würden Sie gerne weiterentwickeln? Welchen Kurs sollen Normung und Technik setzen? Wir freuen uns auf Ihren Kommentar und auf Ihre Mitarbeit.

Ihr
Alexander Nollau

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In der alltäglichen und gesellschaftlichen Diskussion ist sie ein ebenso großes Thema wie in der DKE – die Rede ist von der Energie. Unsere Normungsexperten bringen ihr Wissen aber nicht nur ein, um die Energieversorgung und –verteilung zukünftig „smart“ und dezentral zu machen, sondern leisten einen ebenso hohen Beitrag für den Betrieb elektrischer Anlagen und bei der flächendeckenden Verbreitung erneuerbarer Energien.

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