Stromerzeugung Wellen und Gezeiten als Antrieb

Rund 70 Prozent der Erdoberfläche sind von Wasser bedeckt, und dieses Wasser ist zumeist in Bewegung. Ob Gezeitenströmungen, Wellen auf offener See oder Brandungswellen - der Gedanke liegt nahe, auch diese Energiequellen zur Stromgewinnung zu nutzen. Doch obwohl erste Versuche mit kleinen Anlagen schon seit vielen Jahren laufen, hinkt die Nutzung der Meeresenergie den anderen regenerativen Energieformen Wind, Sonne und Biomasse weit hinterher. „Wir stehen in der Meeresenergie da, wo wir mit der Windenergie zu Beginn der achtziger Jahre waren“, ordnet Jochen Weilepp den Entwicklungsstand ein. Er leitet die Abteilung Ocean Energies des Heidenheimer Anlagenbauers Voith Hydro - einer der wenigen namhaften deutschen Konzerne, die auf diesem Feld tätig sind. Denn Meeresenergie bedeutet auch Arbeiten in einer „extrem herausfordernden technischen Umgebung“, wie Weilepp es formuliert. Von der Verankerung der Anlagen im Meer (so dass sie auch einen Sturm unbeschadet überstehen können) über die hohen Anforderungen an das Material (das der ständigen Korrosion durch Salzwasser ausgesetzt ist) bis zu Schwierigkeiten mit Wartung und Reparatur stellt die Meeresenergie Ingenieure vor viele Probleme.

Hinzu kommt, dass gut geeignete Standorte teilweise an starkbefahrenen Schifffahrtsrouten liegen oder in Naturschutzgebieten. „Zudem müssen Meeresenergieanlagen auch extreme Bedingungen aushalten können, wenn sehr große Wellen mit dem vierzig- bis fünfzigfachen Energieinhalt einer durchschnittlichen Welle unterwegs sind“, sagt Weilepp. All das macht aus dem Thema aber auch ein besonders spannendes Einsatzgebiet für Forscher und Entwickler, für Maschinenbauer und Elektrotechniker genauso wie für Werkstoffexperten, Steuerungs- und Regelungsfachleute.

Deutschland wird nur die Technologie liefern

Denn trotz aller Schwierigkeiten gewinnt die Nutzung der Meeresenergie zunehmend Anhänger. „Zwei Drittel der Menschen auf dieser Erde leben in Küstennähe, daher wären die Transportwege des aus dem Meer gewonnenen Stroms vergleichsweise kurz“, sagt Karl Tragl, der Vertriebsvorstand der Bosch Rexroth AG. Der Konzern liefert Antriebssysteme für die beiden erfolgversprechenden Kategorien, in die sich Meeresenergieanlagen grob einteilen lassen: Kraftwerke, die Strom aus der Wellenbewegung erzeugen, einerseits; Anlagen, in denen die Gezeitenströmungen Turbinen antreiben, andererseits. „Ein Vorteil dieser Energiequellen ist, dass sie grundlastfähig sind“, erläutert Tragl - und vor allem das wiederum lockt insbesondere die großen Energiekonzerne an, Mittel in die Erprobung der neuen Technologien zu stecken. Bei Bosch Rexroth hält man es für möglich, dass die Meeresenergie in den nächsten zehn Jahren eine ähnliche Bedeutung wie die Windenergie bekommt. „Vorausgesetzt, es steigen jetzt genügend Investoren in das Geschäft ein“, schränkt Tragl ein. „In fünf bis zehn Jahren muss dieser Markt anspringen“, betont er. Und natürlich gehe es auch in dieser Technik nicht ohne eine garantierte Einspeisevergütung, darin sind sich die Fachleute einig.

Allerdings wird Deutschland wohl nur die Rolle des Technologielieferanten für andere Länder spielen. Großbritannien dagegen setzt beispielsweise darauf, selbst Standort von Meeresenergiekraftwerken zu werden. Auf dem Meeresenergieforum in Bremen präsentierte das Bundesumweltministerium unlängst eine Studie, die einer klaren Absage an solche Pläne gleichkommt. Vor allem wegen des Wattenmeers weise die deutsche Nord- und Ostseeküste nur 20 bis 25 Prozent des Nutzungspotentials der global besten Standorte auf, lautet das Fazit.

Über diesen Befund gibt es in der Fachwelt keinen Dissens. Im Maschinenbauverband VDMA ärgert man sich allerdings über eine zweite Schlussfolgerung der Studie, wonach Deutschland in der Erforschung der Meeresenergie anderen Ländern um mehrere Jahre hinterherhinke. „Die Studie unterschätzt aus meiner Sicht die Rolle der Komponentenlieferung und des Maschinenbaus völlig. An vielen Meereskraftwerksprojekten rund um die Welt sind deutsche Unternehmen maßgeblich beteiligt, insbesondere in der Antriebstechnik und Hydraulik“, sagt Gerd Krieger, der stellvertretende Geschäftsführer der Sparte Power Systems im VDMA. Allerdings warnt auch er vor zu hohen Erwartungen. „Die Potentiale dieser Energieform sind vorhanden, und die technologischen Probleme kann man lösen. Aber es wird wohl keine so dynamische Entwicklung wie in der Windkraft stattfinden“, schätzt Krieger.

Wie groß ist das Potential der Meeresenergie?

Wie auch bei den anderen regenerativen Energiequellen tun sich die Fachleute mit der genauen Bestimmung des Potentials der Meeresenergie schwer. Der europäische „Strategic Energy Technology Plan“ schreibt der Meeresenergie insgesamt ein Potential von 85 Gigawatt zu, wovon bis zum Jahr 2020 rund 8 Gigawatt installiert sein könnten. „Das ist allerdings eine optimistische Annahme“, schränkt Gerd Krieger ein. Der Kasseler Universitätsprofessor Jürgen Schmid, der Leiter des dortigen Fraunhofer-Instituts für Windenergie und Energiesystemtechnik, hält es für realistisch, dass die Kraft aus Wellen und Gezeiten bis zum Jahr 2040 etwa 3 Prozent des gesamten regenerativen Energieaufkommens rund um den Globus abdecken kann. Das entspräche mehr als 1000 Terawatt und damit dem Doppelten des deutschen Stromverbrauchs. „Wir sind noch Pioniere“, sagt Schmid.

Jochen Weilepp von Voith Hydro wiederum rechnet für Wellenkraftwerke insgesamt in den nächsten zehn bis zwanzig Jahren mit mehr als 100 Gigawatt installierbarer Leistung, verteilt auf rund 100000 Anlagen. „Ein Gigawatt entspricht der Leistung eines Kernkraftwerks“, überschlägt Weilepp. Das Marktpotential für Gezeitenströmungskraftwerke sei um den Faktor zehn geringer als für die Wellenenergie, da spezielle Standorte mit hohen Strömungsgeschwindigkeiten benötigt werden. Aber auch das könne ein interessantes Geschäftsfeld für Technologiekonzerne sein.

„Am Ende werden sich hier ein oder zwei technische Konzepte durchsetzen“

Das geringste Potential sehen die Fachleute hierzulande in der Osmosetechnik, die in Norwegen derzeit in einem Pilotversuch getestet wird: Ein Versuchskraftwerk nutzt dort den Unterschied im Salzgehalt zwischen Süßwasser und Salzwasser zur Energiegewinnung. „Der Aufwand für diese Art der Stromgewinnung ist zu groß“, sagt VDMA-Fachmann Krieger.

Was die Entwicklung der Meereskraftwerke erschwert, ist die noch offene Frage, welche Technik sich am Ende durchsetzen wird. Bei Strömungskraftwerken, die äußerlich einer Windturbine unter Wasser ähneln, sei eine Vereinheitlichung denkbar, sagt Jochen Weilepp. „Am Ende werden sich hier ein oder zwei technische Konzepte durchsetzen.“ Anders dagegen sieht es bei den Wellenkraftwerken aus. Hier gibt es eine Vielzahl von Ideen - von Kolben, die unter der Wasseroberfläche auf und ab gleiten, bis zur schon installierten sogenannten Roten Seeschlange, einer 2,25-Megawatt-Anlage, deren luftgefüllte Rohre auf der Meeresoberfläche schwimmen. Voith Hydro setzt auf Anlagen, die in Küstenbauten wie Wellenbrecher und Hafenmolen integriert werden und damit leichter zu errichten sind als Kraftwerke im Meer. Eine Pilotanlage auf der schottischen Insel Islay mit zwei Turbinen habe schon 50.000 Betriebsstunden auf dem Buckel, berichtet Jochen Weilepp. Übertragen lässt sich diese Erfahrung nach Gerd Kriegers Einschätzung aber nur bedingt. „Im Grunde“, sagt er, „braucht es für jeden Standort ein maßgeschneidertes Wellenkraftwerk.“