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Vor Hawaii arbeitet jetzt ein Prototyp

Elektrische Energie aus Meereswellen

4. Dezember 2019, 8:32 Uhr | Heinz Arnold

Das schwimmende OWC-Kraftwerk von Ocean Energy erzeugt elektrische Energie aus Meereswellen.

Wie sich die Bewegung von Meereswellen in elektrische Energie umsetzen lässt, zeigt die irische Firma Ocean Energy.

Die Idee, aus Meereswellen Elektrizität zu gewinnen, ist verlockend: Im Gegensatz zu Wind und Sonne stehen Meereswellen durchgängig zur Verfügung. Ocean Energy will diese Idee über schwimmende Kraftwerke umsetzen. Noch in diesem Jahr wird die »Ocean Energy Buoy« (OE Buoy) vor der Hawaii-Insel Oahu an das Netz angeschlossen. Dort befindet sich die Wave Energy Test Site der US Navy, wo das 826 Tonnen schwere und 125 Fuß lange, schwimmende 1,25-MW-Kraftwerk Ocean Buoy über ein Jahr geprüft wird. Den Prototyp der Ocean Energy Buoy hat die Werft Vigor Industrial in Portland/Oregon gebaut, jetzt wird das Kraftwerk an seinen Bestimmungsort geschleppt.

Das Wirkprinzip: Auf der schwimmenden Plattform des Kraftwerks befindet sich ein Raum, in den die Oberflächenwellen des Meeres hineinschwappen. Dadurch drücken sie Luft aus dem Raum in eine Röhre. Fließt das Wasser wieder aus dem Raum heraus, bildet sich ein Unterdruck und die Luft strömt zurück. Die oszillierende Wassersäule (Oscillating Water Column, OWC) verursacht also einen oszillierenden Luftstrom. Er treibt die Turbine an, die auf dem Deck der schwimmenden Plattform in der Röhre installiert ist.

Die Herausforderung besteht darin, das schwimmende Kraftwerk so zu konstruieren, dass es trotz der widrigen Bedingungen auf dem Meer über längere Zeit ohne großen Wartungsaufwand arbeitet und dass es möglichst wenig korrodiert.
Das Herz des Kraftwerks bildet die von Siemens entwickelte Turbine, die auf dem Wells-Prinzip aufbaut. Das Interessante daran: Einmal gestartet, behält sie ihre Drehrichtung bei, unabhängig davon, aus welcher Richtung sie durchströmt wird. Der Nachteil liegt darin, dass sie erst einmal gestartet werden muss.

Doch dafür ist es Siemens gelungen, den Wirkungsgrad der patentierten »HydroAir«-Turbine auf ein wirtschaftlich sinnvolles Niveau zu heben. Sie ist auf dem Deck des Kraftwerks montiert und setzt die oszillierende Luftsäule in eine konstante Rotationsbewegung um, die den Generator antreibt. Dazu ist nur ein einziges bewegliches Teil erforderlich. Außerdem ist die Turbine aus korrosionsfestem, nichtrostendem Stahl, Aluminium und Kompositmaterialien aufgebaut. Deshalb minimiert sich der Aufwand für die Betriebsüberwachung und die Wartung.

Laut Ocean Energy und Siemens handelt es sich bei den OWC-Turbinen um den erfolgreichsten und den am meisten untersuchten technischen Ansatz, um Energie aus Meereswellen zu gewinnen. Die auf dieser Technik basierenden schwimmenden Kraftwerke können direkt an der Küste, in Küstennähe und auf dem offenen Meer arbeiten. Entsprechend vielfältig sind die Märkte, die sich laut Ocean Energy den OWC-Kraftwerken auftun. Sie sind dazu ausgelegt, Inseln zu versorgen, etwa die Energie für die Bewässerung und die Meerwasserentsalzung zu liefern. Sie könnten die heute oft verwendeten Dieselgeneratoren ersetzen. Außerdem eignen sie sich dazu, Stationen zur Meeres- und Wetterüberwachung, Forschungsstationen, Power-to-Gas-Anlagen und Aquakulturen mit Energie zu versorgen.

Auf Inseln wie Hawai, den Jungfraueninselnund Puerto Rico sieht Ocean Energy interessante Märkte. Sie sind heute noch auf teuren importierten Kraftstoff angewiesen, um ihre Elektrizität zu erzeugen.

Allerdings waren bisher den Kraftwerken, die aufgrund unterschiedlicher Techniken (es gibt beispielsweise das Prinzip, aus im Wellenrythmus auf- und absteigenden Schwimmkörpern Energie zu gewinnen oder über »Seeschlangen«) Energie aus Meereswellen gewinnen wollten, wenig Erfolg beschieden.

An der Westküste der schottischen Insel Islay produzierte von 2000 bis 2013 das von der Firma Wavegen konzipierte Wellenkraftwerk Limpet Strom auf Basis von OWC. Das Kraftwerk, das fest an Land installiert war und die Brandungswellen zur Energieerzeugung nutzte, konnte die angestrebten Werte allerdings niemals erreichen. 2005 hatte Voith das Unternehmen übernommen und die Anlagen verbessert. Jetzt funktioniert ein Kraftwerk in der Hafenstadt Mutriku an der Nordküste Spaniens zwischen Bilbao und San Sebastian nach diesem Prinzip. Dort arbeiten 16 Turbinen, die maximal 296 kW für 250 Haushalte liefern.