Weit draußen, auf dem offenen Meer, wühlt der Wind den Ozean auf: Wellen entstehen, die sich über Tausende von Kilometern ausbreiten. In ihnen steckt eine ungeheure Energie: 80 Billiarden Kilowattstunden pro Jahr - mehr, als in der ganzen Welt an Strom produziert wird. Kein Wunder also, dass die Wellenenergie die Erfinder und Tüftler reizt, wenigstens einen Teil für die Stromgewinnung zu nutzen.
" Ich glaube, es sind über 100 Patente für Wellenenergieanlagen bekannt, und nur wenige sind über die Idee hinaus weiter verfolgt worden."
Andreas Schlenkhoff von der Bergischen Universität in Wuppertal. Bislang gibt es eine Handvoll Pilotanlagen, zwei davon in Europa: auf der Hebrideninsel Islay und der Azoreninsel Pico. Das Prinzip dieser Anlagen klingt einfach: In die Küste werden zum Meer hin offene Betonkammern eingelassen, in die dann die Wellen schwappen: Laufen sie ein, wird die Luftsäule nach oben aus der Betonkammer herausgepresst, laufen sie ab, wird die Luft wieder angesaugt. Und jedes Mal treibt der Luftstrom eine spezielle Luftturbine an:
" Es ist meistens eine Wells-Turbine, die sich auch dann in eine Richtung dreht, wenn der Luftstrom sich hin und her bewegt. Es ist ja eine oszillierende Strömung, das ist etwas Ungewöhnliches für diese Maschinen. Diese Maschine ist aber so symmetrisch gebaut, dass sowohl bei der Kompression als auch bei der Dekompression die Turbine beschleunigt werden kann."
Der Nachteil: Turbine und Luftkammer können baulich nur auf den am Standort in der Statistik vorherrschenden Seegang abgestimmt werden. Aber der Seegang ist alles andere als eine gleichmäßige Sinusschwingung. Ständig ändern sich Frequenz und Höhe der einlaufenden Wellen:
" Wir haben also einen hochgradig nicht linearen oder nicht stationären Erregungszustand, und das führt zu erheblichen Problemen, dafür gibt es an sich noch keine ausrechende Regeltechnik, um dem zu begegnen. Über eine größere Welle oder über einen größeren Seegang als den Bemessungsseegang brauchen sie sich nicht zu freuen, denn dann nimmt die Leistungsfähigkeit dieser Turbine drastisch ab, sie haben keinen Zugewinn, sondern eher das Gegenteil. Sie fallen aus dem Operationsbereich raus."
Die Pilotanlagen nutzen den maximalen Energiegehalt der Wellen derzeit nur zu fünf bis 20 Prozent. Um mehr herauszuholen, gibt es verschiedene Ansätze: etwa ganze Serien von Entlastungsventilen, um Überdrück zu vermeiden. Oder bewegliche Turbinenschaufeln, die sich den wechselnden Verhältnissen anpassen.
" Das ist sicherlich machbar, aber es ist relativ kompliziert: Wir dürfen nicht vergessen, dass die Umweltbedingungen im Meer extrem hart sind für Material und Mensch, das sind schon sehr, sehr hohe Anforderungen, die da gestellt werden müssen."
In Indien stieg die Effizienz einer Pilotanlage erheblich, als statt einer größeren mehrere kleine Turbinen eingesetzt wurden: Die ließen sich - je nach Wellengang - zuschalten. Wie viel sich von der theoretisch gewaltigen Energiequelle Meereswelle "ernten" lässt, ist noch vollkommen offen. Die Ingenieure lernen erst einmal an den Pilotanlagen, wie sich die Effizienz von Wellenkraftwerken steigern lässt. Auch über den Standort wird neu nachgedacht. Derzeit soll viel Energie in den Wellen stecken:
" Wenn man allein nur auf die Energieverteilung schaut, dann hat die deutsche Nordsee mit fünf bis 15 Kilowatt pro Meter Wellenlänge gegenüber 40 bis 80 Kilowatt pro Meter Wellenlänge vor Irland einen deutlichen Nachteil. Aber sie dürfen nicht vergessen, dass die deutsche Nordsee nicht so schwere Wellen generiert wie der Atlantik."
Extrem hohe Wellen sind sehr viel häufiger, als angenommen. Deshalb müssen Wellenenergiekraftwerke für den rauen Atlantik sehr robust gebaut werden: Das macht sie teuer. Berechnungen Leipziger Forscher zufolge, könnte sich deshalb noch ein anderer Weg lohnen: Energiegewinnung im Rahmen des Küstenschutzes.
" An den erosiven Küsten vor Sylt oder fast an der gesamten deutschen Ostseeküste wird sich irgendwann die Frage stellen: Wie können wir diese Küste vor Erosion schützen? Und wenn Sie das nicht nur durch Sandvorspülungen machen wollen, also ein nicht nachhaltiges, aber recht günstiges Verfahren, dann könnte man auch solche Anlagen in Bauwerke integrieren."
Und dann produziert selbst noch die Ostsee Strom.
" Ich glaube, es sind über 100 Patente für Wellenenergieanlagen bekannt, und nur wenige sind über die Idee hinaus weiter verfolgt worden."
Andreas Schlenkhoff von der Bergischen Universität in Wuppertal. Bislang gibt es eine Handvoll Pilotanlagen, zwei davon in Europa: auf der Hebrideninsel Islay und der Azoreninsel Pico. Das Prinzip dieser Anlagen klingt einfach: In die Küste werden zum Meer hin offene Betonkammern eingelassen, in die dann die Wellen schwappen: Laufen sie ein, wird die Luftsäule nach oben aus der Betonkammer herausgepresst, laufen sie ab, wird die Luft wieder angesaugt. Und jedes Mal treibt der Luftstrom eine spezielle Luftturbine an:
" Es ist meistens eine Wells-Turbine, die sich auch dann in eine Richtung dreht, wenn der Luftstrom sich hin und her bewegt. Es ist ja eine oszillierende Strömung, das ist etwas Ungewöhnliches für diese Maschinen. Diese Maschine ist aber so symmetrisch gebaut, dass sowohl bei der Kompression als auch bei der Dekompression die Turbine beschleunigt werden kann."
Der Nachteil: Turbine und Luftkammer können baulich nur auf den am Standort in der Statistik vorherrschenden Seegang abgestimmt werden. Aber der Seegang ist alles andere als eine gleichmäßige Sinusschwingung. Ständig ändern sich Frequenz und Höhe der einlaufenden Wellen:
" Wir haben also einen hochgradig nicht linearen oder nicht stationären Erregungszustand, und das führt zu erheblichen Problemen, dafür gibt es an sich noch keine ausrechende Regeltechnik, um dem zu begegnen. Über eine größere Welle oder über einen größeren Seegang als den Bemessungsseegang brauchen sie sich nicht zu freuen, denn dann nimmt die Leistungsfähigkeit dieser Turbine drastisch ab, sie haben keinen Zugewinn, sondern eher das Gegenteil. Sie fallen aus dem Operationsbereich raus."
Die Pilotanlagen nutzen den maximalen Energiegehalt der Wellen derzeit nur zu fünf bis 20 Prozent. Um mehr herauszuholen, gibt es verschiedene Ansätze: etwa ganze Serien von Entlastungsventilen, um Überdrück zu vermeiden. Oder bewegliche Turbinenschaufeln, die sich den wechselnden Verhältnissen anpassen.
" Das ist sicherlich machbar, aber es ist relativ kompliziert: Wir dürfen nicht vergessen, dass die Umweltbedingungen im Meer extrem hart sind für Material und Mensch, das sind schon sehr, sehr hohe Anforderungen, die da gestellt werden müssen."
In Indien stieg die Effizienz einer Pilotanlage erheblich, als statt einer größeren mehrere kleine Turbinen eingesetzt wurden: Die ließen sich - je nach Wellengang - zuschalten. Wie viel sich von der theoretisch gewaltigen Energiequelle Meereswelle "ernten" lässt, ist noch vollkommen offen. Die Ingenieure lernen erst einmal an den Pilotanlagen, wie sich die Effizienz von Wellenkraftwerken steigern lässt. Auch über den Standort wird neu nachgedacht. Derzeit soll viel Energie in den Wellen stecken:
" Wenn man allein nur auf die Energieverteilung schaut, dann hat die deutsche Nordsee mit fünf bis 15 Kilowatt pro Meter Wellenlänge gegenüber 40 bis 80 Kilowatt pro Meter Wellenlänge vor Irland einen deutlichen Nachteil. Aber sie dürfen nicht vergessen, dass die deutsche Nordsee nicht so schwere Wellen generiert wie der Atlantik."
Extrem hohe Wellen sind sehr viel häufiger, als angenommen. Deshalb müssen Wellenenergiekraftwerke für den rauen Atlantik sehr robust gebaut werden: Das macht sie teuer. Berechnungen Leipziger Forscher zufolge, könnte sich deshalb noch ein anderer Weg lohnen: Energiegewinnung im Rahmen des Küstenschutzes.
" An den erosiven Küsten vor Sylt oder fast an der gesamten deutschen Ostseeküste wird sich irgendwann die Frage stellen: Wie können wir diese Küste vor Erosion schützen? Und wenn Sie das nicht nur durch Sandvorspülungen machen wollen, also ein nicht nachhaltiges, aber recht günstiges Verfahren, dann könnte man auch solche Anlagen in Bauwerke integrieren."
Und dann produziert selbst noch die Ostsee Strom.