Pionier im Meeresenergiesektor

e-Tech: Können Sie uns einen Überblick über die Entwicklung von Meeresenergieprojekten in Indien geben?

Jalihal: Meeresenergie ist in Indien noch in der Forschungs- und Entwicklungsphase. Das National Institute of Ocean Technology (NIOT), das dem Ministerium für Geowissenschaften untersteht, hat hier eine führende Rolle inne. NIOT ist an der Entwicklung von Anlagen zur sauberen und effizienten Energiegewinnung aus dem Meer entlang der Küste des indischen Festlands und seiner Inseln beteiligt.

Hydrokinetische Energie aus Meeresströmungen, Wellenenergie und Energie aus den Temperaturunterschieden im Meer sind der Hauptfokus des Instituts. Es wurden verschiedene kleinere Anlagen entwickelt und erfolgreich im offenen Meer demonstriert. Zudem arbeiten einige Wissenschaftler*innen an theoretischen Fragestellungen und es finden mehrere Labordemonstrationen und -experimente statt. Die tatsächliche Auslegung sowie der Einsatz der Systeme im Meer werden jedoch vom NIOT ausgeführt.

e-Tech: Können Sie konkrete Beispiele nennen?

Jalihal: Eine kleine Anlage, die hydrokinetische Energie aus der Gezeitenströmung gewinnt, wurde unter Nutzung von computerbasierten und experimentellen Technologien in Indien entwickelt. Nachdem sie erfolgreich unter kontrollierten Laborbedingungen getestet worden war, wurde sie in der Meerenge von MacPherson in Süd-Andaman erprobt. Sie hing dabei an einer schwimmenden Plattform, die speziell zu diesem Zweck konzipiert war. Die Turbine erzeugte Strom und während des gesamten Tests im Meer wurde eine konsistente Leistung erreicht. Aktuelle Arbeiten konzentrieren sich nun darauf, die Turbine zu vergrößern. Meeresströmungsturbinenmodule mit einer Leistung von 1-5 Kilowatt (kW) befinden sich in einem fortgeschrittenen Entwicklungsstadium, da netzunabhängige Stromerzeugungsanlagen auf den Andamanen und Nikobaren diese Leistungsmenge benötigen.

NIOT hat auch eine Vorreiterrolle bei der Entwicklung von Wellenenergieanlagen für das indische Festland übernommen. Das Institut führte mehrere Experimente in einer Wellenenergie-Testanlage durch. Dabei wurde eine schwingende Wassersäule (en: oscillating water column, OWC) am Meeresboden befestigt und diese erzeugte erfolgreich Strom in Vizhinjam, Kerala. Bereits 2003 wurde ein Meerwasser-Umkehrosmosekraftwerk auf diese Weise mit Strom versorgt. Die Anlage wurde nach der erfolgreichen Demonstration dieses weltweit ersten wellenbetriebenen Entsalzungssystems außer Betrieb genommen. In der Folge entwickelte das NIOT schwimmende Wellenenergieanlagen wie die rückwärts gekrümmte, kanalisierte Boje (backward bent ducted buoy) sowie die wellenbetriebene Navigationsboje, die inzwischen von der Industrie in Häfen und Hafenanlagen eingesetzt wird.

Diese indigene, auf dem OWC-Prinzip (Oscillating Water Column) basierende Navigationsboje kann eine Alternative zu solarbetriebenen Navigationsbojen darstellen, von denen derzeit viele importiert werden.

Durch die Nähe zum Äquator ist die Meeresoberfläche in indischen Gewässern immer ziemlich warm. Die Meerestemperatur verändert sich mit der Wassertiefe. Die Temperatur in etwa 1.000 Metern Tiefe beträgt zum Teil nur noch 6-8 °C. Der Temperaturunterschied zwischen der Meeresoberfläche und in zunehmender Tiefe kann zur Energiegewinnung genutzt werden. Die Bezeichnung dafür lautet Ocean Thermal Energy Conversion bzw. OTEC. NIOT begann an OTEC zu arbeiten, indem es ein an einer Barge befestigtes 1-Megawatt-Kraftwerk baute. Doch die Anlage konnte aufgrund der fehlenden Meeresinfrastruktur nicht fertiggestellt werden. Danach wurde dasselbe Konzept von NIOT für thermische Entsalzung mit Niedertemperaturwärme (en: low temperature thermal desalination, LTTD) eingesetzt, erst im Labor, dann auf der Insel Kavaratti in Lakshadweep, als Spin-off des OTEC-Experiments. Die Anlage wirkte sich positiv auf die Gesundheit der Inselbevölkerung aus, da diese nun einen leichteren Zugang zu Trinkwasser erhielt. Danach wurden Anlagen in Agatti und Minicoy in Betrieb genommen und aktuell werden weitere gebaut.

Die Technologie wurde komplett in Indien entwickelt und wurde trotz der infrastrukturellen Herausforderungen und der Abgelegenheit der Inseln umgesetzt. Heute erhalten neun Inseln ihr Wasser mittels dieser Technologie. Dadurch hat sich das Leben der Menschen wirklich verändert. Die Anlage in Kavaratti arbeitet inzwischen seit 20 Jahren und läuft immer noch ohne die Umwelt zu belasten.

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e-Tech: Wie funktioniert die thermische Entsalzung mit Niedertemperaturwärme mit OTEC?

Jalihal: Thermische Entsalzung mit Niedertemperaturwärme (LTTD) benötigt elektrische Energie für den Betrieb verschiedener Pumpen. Diese Energie wurde früher über ein dieselgeneratorbasiertes Inselnetz bereitgestellt. Um auf saubere Energie umzusteigen und die umweltbelastenden Dieselgeneratoren abzulösen, war es naheliegend, die LTTD-Anlage durch die Nutzung einer erneuerbaren Energiequelle mit Strom zu versorgen.

Da LTTD und OTEC dieselben thermischen Meeresressourcen nutzen, war es nur logisch, sich dieselbe Infrastruktur zu teilen. Der Gedanke dahinter ist, dass der durch ein OTEC-Modul erzeugte Strom ein LTTD-Modul aus derselben Anlage mit Strom versorgt. Das stellt ein anschauliches Beispiel für eine erfolgreiche Designoptimierung dar.

Vor diesem Hintergrund hat das NIOT nun die Errichtung einer OTEC-betriebenen Entsalzungsanlage in Kavaratti in Angriff genommen. Es wird die weltweit erste Prototypanlage sein, die sowohl elektrische Energie als auch Süßwasser erzeugt, indem sie den natürlich vorkommenden thermischen Gradienten des Ozeans nutzt. Die größte Herausforderung in Verbindung mit OTEC ist, eine große Strommenge aus einem sehr kleinen Temperaturunterschied zu erzeugen. Die thermische Energie des Ozeans ist jedoch sauber und erneuerbar, und sowohl die Wärmequelle als auch die Wärmesenke – letztere bezieht sich auf das aus großer Meerestiefe über eine untergetauchte Pipeline geförderte Seewasser – verfügen faktisch über unerschöpfliche Wärmekapazitäten.

Die Beschaffenheit dieser Energiequelle verleiht ihr eine hohe Relevanz, besonders für die Küstenregionen und Inseln in Indien, die einen Trinkwassermangel und ein Energieversorgungsdefizit haben. NIOT ist bereit, diese Technologien zum Nutzen dieser abgelegenen Regionen und Küstenregionen in größerem Maßstab umzusetzen.

e-Tech: Was sind die Vor- und Nachteile von OTEC im Vergleich zu anderen erneuerbaren Energien und anderen Meeresenergien?

Jalihal: OTEC ist eine grundlastfähige Energiequelle, und in tropischen Ländern ändert sie sich auch nicht allzu sehr mit der Tages- oder der Jahreszeit, was ein Vorteil ist. Anders als bei Wellen-, Solar- und Windenergie, die jahreszeitenabhängig sind und sich ständig ändern. Die nördlichen Breitengrade verfügen über mehr Wellenenergie als Regionen nahe am Äquator, doch die langfristige Zuverlässigkeit stellt bei rauen Offshore-Bedingungen eine große Herausforderung dar. Die Wellenenergie ist in Indien vergleichsweise gering, aber das macht es einfacher, die Technologie zu konzipieren, da sie weniger extremen Bedingungen auf dem Meer ausgesetzt ist. Die vom NIOT im offenen Meer installierte wellenbetriebene Navigationsboje hat zahlreiche Stürme unbeschadet überstanden und damit die Sicherheit ihres Designs unter Beweis gestellt. Ein weiteres Problem mit OTEC ist, dass die Technologie sehr kapitalintensiv und nur in großen Mengen wirtschaftlich rentabel ist. Zudem treten mit zunehmender Skalierung technische Herausforderungen auf, insbesondere im Zusammenhang mit der Kaltwasserleitung sowie der Größe der Plattform für Offshore-Anlagen. Aus diesem Grund gelten modulare Designs als der richtige Weg für großskalige OTEC-Anlagen.

e-Tech: Welche Herausforderungen gibt es für die Normung in dem Bereich?

Jalihal: Meeresenergie steht in vielen Ländern noch ganz am Anfang. Selbst wo es schon beachtliche Entwicklungen gegeben hat, steht die Kommerzialisierung noch aus. Normen basieren daher auf begrenzten Erfahrungen, wovon nur sehr wenige kommerziell sind. Aber es ist wichtig, den Weg für OTEC mit Normen und Spezifikationen zu ebnen, die dann nach Pilotdemonstrationen noch verbessert werden können.

IECRE: Konformitätsbewertung für erneuerbare Energien

Große Photovoltaik- und Windkraftanlagen oder Wasserkraftsysteme bedeuten Investitionen, die nicht nebenbei getätigt werden. Hohe Lebensdauer und stabile Leistung spielen eine ebenso große Rolle wie die Sicherheit der Systeme. IECRE ermöglicht es, Produkte, Anlagen und Projekte zu zertifizieren und Risiken zu minimieren. Dabei rückt zunehmend der gesamte Lebenszyklus in den Blick – und die Bereitstellung realistischer Simulationen, vor allem in der Windenergie.

e-Tech: Wie wichtig ist die Konformitätsbewertung?

Jalihal: Ein System wie IECRE, das IEC System for Certification to Standards Relating to Equipment for Use in Renewable Energy Applications, ist sehr wichtig, um weltweit Einheitlichkeit über die verschiedenen Meeresenergiesysteme zu erreichen. Jetzt, da erneuerbare Energien unerlässlich geworden sind, ist es sehr vorteilhaft, wenn Normen zu Meeresenergie weltweit angewendet werden können, besonders im Hinblick auf netzgebundene große Anlagen.

e-Tech: Wie wichtig ist IEC 62600-21 für die Entwicklung von OTEC-Projekten? Wo stehen Sie hier im Hinblick auf den Normungsprozess?

Jalihal: Dieses Projekt ist sehr wichtig für die Weiterentwicklung von OTEC-Normen und das Ziel ist, die Norm 2026 zu veröffentlichen. Während IEC 62600-20, die bereits veröffentlicht wurde, die Konzipierung von OTEC-Anlagen adressiert, beschäftigt sich IEC 62600-21 mit der Leistungsbewertung der Anlagen. Beide technischen Spezifikationen sind wichtig für Anlagenplaner, um sicherzustellen, dass ihre Endziele erreicht werden. Es sind viele weitere Spezifikationen erforderlich, wie IEC 62600-22, die sich mit der Ressourcenbewertung beschäftigen wird. Bereiche, die eine Normung erfordern, sind die Leistung von Wärmetauschern, die Kaltwasserleitung, Rohrleitungen, Überwachungs- und Kontrolleinrichtungen und viele mehr.

e-Tech: Sie sind eine anerkannte Expertin in einem Bereich, in dem es wenige Frauen gibt. Hatten Sie Schwierigkeiten aufgrund ihres Geschlechts, bei OTEC und der Normung?

Jalihal: Ja, ich war seit Beginn meiner Karriere im Ingenieurwesen immer die einzige Frau in den Bereichen, in denen ich studiert bzw. gearbeitet habe. Ich hatte ein paar Schwierigkeiten mit Seeleuten während der Implementierung und Installation einiger Meeresprojekte. Anfangs wollten sie nicht unter der Leitung einer Frau arbeiten, aber ihre Zweifel an meiner Kompetenz verschwanden mit der Zeit, glaube ich, denn am Ende hatte ich ihre uneingeschränkte Unterstützung! Solche Probleme hatte ich mit Fachleuten in der Normung nicht. Die Menschen haben mir viel Respekt für meine Arbeit entgegengebracht und direkt kooperiert. Tatsächlich war ich in Bezug auf IEC 62600-21 für wesentliche Änderungen an dem Dokument verantwortlich und diese wurden von all meinen Normungskollegen sehr positiv aufgenommen.

Redaktioneller Hinweis:

Der englischsprachige Originalartikel von Catherine Bischofberger erschien erstmals auf etech.iec.ch in der Ausgabe 04/2025 unter: https://etech.iec.ch/issue/2025-04/marine-energy-pioneer

Die Antworten entsprechen den persönlichen Ansichten und Meinungen der Interviewpartnerin und müssen nicht mit denen der DKE übereinstimmen.