Nemos-Kraftwerke Strom aus der Kraft der Wellen

Wellen haben eine zerstörerische Wirkung, das wissen nicht nur Strandburgenbauer. Sogenannte Kaventsmänner, Monsterwellen mit Höhen von bis zu 25 Meter, können selbst große Ozeandampfer in Bedrängnis bringen. Das alles ficht die ziemlich große Schar derjenigen nicht an, die mit Hilfe der Wellenenergie Strom erzeugen wollen. Sie verweisen dabei gern auf das riesige Potential, das im Wellenspiel der Meere steckt. Es reicht nach den Berechnungen des Internationalen Energierats in London (WEC) aus, 15 Prozent des globalen Strombedarfs zu decken. Zudem sei die Wellenenergie kostenlos zu haben und, ein weiterer Vorteil, die Umweltauswirkungen halten sich in engen Grenzen.

Doch bei aller Begeisterung: Wellenenergie steht nur dann zur Verfügung, wenn der Wind bläst. Wellenkraftwerke eignen sich daher nicht für die Grundlast, wie etwa Gas- und Kohlekraftwerke. Vielmehr rangieren sie in der gleichen Klasse wie Windkraftanlagen, bieten aber den Vorteil, selbst eine Weile nach dem Beginn einer Flaute noch Energie aus dem sich nur langsam beruhigenden Meer gewinnen zu können.

Genau diesen Punkt stellt Jan Peckolt heraus, der gemeinsam mit seinem Bruder Hannes bei den Olympischen Spielen 2008 in einer 49er Jolle zur Bronzemedaille geschippert war, wenn er das von ihm erdachte (Wellen-)Kraftwerkskonzept erläutert. Seine "Nemos"-Kraftwerke will er an die Türme von Offshore-Windrädern hängen, was gleich zwei Vorteile biete: Zum einen kann ein entsprechend aufgerüsteter Windpark noch Strom liefern, wenn die Windräder wegen Flaute schon stillstehen. Die angeflanschten Nemos-Wellenkraftwerke helfen, die Stromausbeute eines Offshore-Windparks weit vor der Küste auf ein gleichmäßiges Niveau zu bringen. Und durch die Nähe zu den Windmühlen müssen nicht eigens Leitungen von Land zu den Wellenkraftwerken verlegt werden. Die Strom-Infrastruktur des Windparks kann genutzt werden.

Doch mindestens so wichtig wie diese beiden Vorzüge ist für Peckolt, dass man mit einer Nemos-Anlage deutlich mehr Strom aus einer Welle ziehen kann als mit den meisten anderen Wellenkraftwerkskonzepten, die meist nur das Auf und Ab der Wellen nutzen. Das sind vor allem bojenartige Apparate, die an Ankerseilen hängen. Sie nutzen ausschließlich die reine Vertikalbewegung, wobei ihre Generatoren immer dann auf Touren kommen, wenn die Schwimmkörper von dem sich aufbauenden Wellenberg nach oben gedrückt werden.

Beim Nemos-Kraftwerk wird die Vertikalbewegung durch eine horizontale überlagert. Dank dieser Kombination könnten bis zu 80 Prozent der Wellenenergie zum Antrieb eines Generators genutzt werden. Bei herkömmlichen "Bojen"-Lösungen mit reinen Vertikalbewegungen liege dieser Wert unter 50 Prozent.

Zwei Ankerplatten und Turm des Windrades

Das Funktionsprinzip des Nemos-Kraftwerks ist nicht einfach zu verstehen. Der stählerne Schwimmkörper, der einem längs halbierten Baumstamm ähnelt, wird von drei Seilen am Meeresboden gehalten, die über Umlenkrollen laufen. Die sind tief unter Wasser auf zwei Ankerplatten und am Turm des Windrades befestigt. Hebt die Welle den Schwimmkörper hoch, ziehen die beiden Arbeitsseile an und treiben einen Generator, der weit oben am Turm, und damit geschützt vor Seewasser, montiert ist.

Damit ist das Prinzip nur ansatzweise beschrieben. Der Clou der peckoltschen Entwicklung steckt im Drehteller unter dem Schwerpunkt des Schwimmkörpers. Hier laufen die Seile zusammen, bilden eine Art Fixpunkt, um den sich der Schwimmkörper dreht, was dieser, wie Peckolt erklärt, auch eifrig tut und das ohne jedes Zutun, denn das Zusammenspiel von Wellen und (am Drehteller gehaltene) Schwimmkörper sorgt automatisch dafür, dass der "Baumstamm" stets parallel zur Welle ausgerichtet ist.

Die Seile dienen, je nach Ausrichtung des Schwimmkörpers zum Turm, wechselweise als Arbeits- oder Führungsseil. Das komplizierte Wirkungsprinzip können sich interessierte Zeitgenossen auf der Nemos-Internetseite (www.nemos.org) ansehen. Hier kann man einen Demo-Film starten, der alle Geheimnisse lüftet. Die Frage, wie verhindert werden soll, dass sich der Schwimmkörper bei rauher See losreißt und auf Nimmerwiedersehen verschwindet, wird mit dem sogenannten Sturm-Modus beantwortet. Droht Gefahr, werden die Leinen eingezogen und der Schwimmer auf den Meeresboden bugsiert, und zwar in einen Bereich, der von den oben tobenden Stürmen kaum in Mitleidenschaft gezogen wird.

Dass sein Prinzip auch im großen Maßstab funktioniert, davon ist Peckolt überzeugt. Aus mehr als 500 Versuchen im Wellentank und im natürlichen Seegang habe man "sehr vielversprechende Resultate" gewonnen. Im nächsten Schritt soll nun eine größere Testanlage hinterm Nordseedeich im dänischen Limfjord (Nissum Bredning) ausprobiert werden. Man befinde sich, räumt der Erfinder ein, freilich noch in einem frühen Entwicklungsstadium. Verschiedene technische Risiken müssten noch genauer untersucht werden. Ziel sei jedoch der Bau kommerzieller Anlagen. Die könnten bei einer Länge des Schwimmers von rund 20 Meter und einem Durchmesser von 3,5 Meter eine Leistung von rund 50 Kilowatt liefern. Und da idealerweise vier Anlagen - in Reihe geschaltet - an einem Windradfuß befestigt werden können, ließen sich durchaus nennenswerte Erträge einfahren - was die zum Teil weit vor der Küste installierten Windparks profitabler machen würde.

In einer anderen Liga spielen die den Tidenhub nutzenden Gezeitenkraftwerke. Seit 1966 arbeitet an der französischen Atlantikküste bei Saint-Malo das 240-MW-Kraftwerk Usine de la Rance. Eine etwas größere Anlage (254 MW) ist kürzlich im Bezirk Sihwa an Koreas Westküste, 40 Kilometer südwestlich von Seoul, in Betrieb gegangen. Dieses Vorzeigeprojekt koreanischer Energiepolitik entstammt einer Fehlplanung. Man hatte nämlich versucht, mit Hilfe eines zwölf Kilometer langen Damms ein Brauchwasserreservoir für die umliegenden Städte zu errichten. Als das Wasser zu faulen begann, orientierte man sich um und baute statt dessen ein Tidenkraftwerk: Dort saugen zehn Niederdruckturbinen 22 Meter unterhalb des Wasserspiegels die Kraft aus dem bei Ebbe abfließenden Wasser.