Die andere Wasserkraft

Energie aus dem Meer – Wie der Ozean zu Strom wird

Im ersten Teil unseres Specials standen die Flüsse der Erde im Mittelpunkt des Interesses. Doch um ihnen einen Teil ihrer Energie zu entreißen, sind mitunter harte Eingriffe in die Umwelt nötig. Denn werden Flüsse gestaut, fallen ganze Ökosysteme, menschliche Siedlung und mitunter auch Jahrtausende alte Kulturgüter den Fluten zum Opfer.

Vielleicht waren es diese Nachteile, vielleicht aber auch nur der Hunger nach Energie, der Wissenschaftler und Ingenieure nach der Energie der Ozeane greifen ließ.

Wie die Energie ins Meer kommt

Stürmische See

Die Energie in den Ozeanen könnte helfen, den Strombedarf der Menschheit zu decken (Bild: aboutpixel.de / Christoph Ruhland)

Doch woher kommt diese Energie? Die Antwort darauf ist so kurz wie einfach – hier ist die Sonne am Werk. Die Strahlungsleistung, die unseren Planeten erreicht, beträgt im Durchschnitt 1.367 Watt pro Quadratmeter.

Je nach Wolkendecke und geografischer Breite erreichen davon zwischen 200 und 1.000 Watt jeden Quadratmeter der Oberfläche.

Auf dem Festland erwärmt diese Energie den Boden, lässt Pflanzen und Tiere gedeihen und die Zähler der Photovoltaikanlagen drehen.

Und auch auf dem Meer geht sie nicht einfach verloren. Vielmehr erwärmt sie hier die Wasserschichten, was zu Meeresströmungen führt.

Außerdem lässt sie Wasser verdunsten. Und während dieses auch über dem Land abregnet, bleiben die Mineralien im Meer zurück und erhöhen dessen Salzgehalt.

Und letztendlich ist auch der Wind ein Kind der Sonne, denn hier „fließen“ unterschiedlich warme Luftmassen.

Wenn der Wellenschlag zu Strom wird

Der Wind ist es wiederum, der im Ozean für einen stetigen Wellengang sorgt. Und auch wenn nur 0,2 Prozent der Sonneneinstrahlung in die Winderzeugung fließen und von diesen wiederum nur 0,1 Prozent in die Wellen, könnten Wellenkraftwerke lokale Bedeutung erlangen.

Die Strategien zur Nutzung sind dabei vielfältig. So lässt man beispielsweise Wellen eine Rampe hinauflaufen und dann auf eine Turbine stürzen.

Andere Konzepte sehen feste Installationen vor, in denen eine Wassersäule periodisch steigt und fällt. Dabei wird im oberen Teil einer Kammer Luft angesaugt, komprimiert und über eine Windturbine entweichen gelassen.

Wenn Windräder baden gehen

Doch nicht nur an der Oberfläche sind die Ozeane in fortwährender Bewegung. So sorgen beispielsweise die Gezeitenkräfte des Mondes für einen steten Wechsel von Ebbe und Flut.

Der dabei erreichte Höhenunterschied des Wassers, der sogenannte Tidenhub, liegt meistens bei 1 Meter, kann aber an einigen Orten auch bis 20 Meter betragen.

Und genau darin liegt die nutzbare Energie. Denn trennt man Staubecken ab, können diese bei Flut gefüllt und bei Ebbe geleert werden. Das Wasser fließt dabei jedes Mal durch Turbinen und erzeugt Strom. (Quelle Stromvergleich von Stromvergleich.com)

Allerdings arbeiten solche Anlagen nicht kontinuierlich, da immer erst gewartet werden muss, bis sich der Wasserspiegel im Meer deutlich von dem im Becken unterscheidet.

Deshalb arbeiten die ersten Gezeitenkraftwerke nach einem anderen Prinzip. Sie gleichen großen Windrädern und sind am Boden des Meeres verankert.

Hier werden die Rotoren bei jeder Ebbe und Flut in Drehungen versetzt. Das leistungsstärkste Kraftwerk dieser Art heißt SeaGEn und steht zwischen Strangford Lough und der Irischen See.

Verfolgt man dieses Prinzip weiter, kommt man zu Meeresströmungskraftwerken. Auch hier werden Rotoren oder Unterwasserturbinen am Grund der Ozeane verankert.

Doch anders als bei den Gezeiten liefern Meeresströmungen konstant Energie.

Und da Wasser eine gut 800-mal größere Dichte als Luft hat, genügen schon wesentlich geringere Strömungsgeschwindigkeiten als bei Windkraftanlagen.

Aber wo Licht ist, ist bekanntlich auch Schatten. Noch bevor das erste Meeresströmungskraftwerk eine Glühlampe zum Leuchten bringt, wird vor den Risiken gewarnt.

So werden Vermutungen laut, dass Strömungsverhältnisse zumindest lokal geändert werden und Einfluss auf Natur und Schifffahrt haben könnten. Außerdem könnten die Laufgeräusche das Leben im Meer beeinträchtigen.

Diesen Einwänden soll mit einer geplanten Versuchsanlage vor der englischen Küste auf den Grund gegangen werden. Hier startet im Sommer dieses Jahres ein 12-monatiges Versuchsprojekt.

Wenn Salz zu Strom wird

Einen etwas anderen Ansatz verfolgen die Osmosekraftwerke. Dabei macht man sich ein fundamentales Prinzip der Natur zunutze – die Osmose. Trennt man das Süßwasser eines Flusses durch eine halbdurchlässige Membran vom Salzwasser des Meeres, so ist die Natur bestrebt, den Salzgehalt auf beiden Seiten anzugleichen.

Deshalb fließt reines, salzfreies Wasser von der Flussseite zur Meerseite und verdünnt diese. Dadurch steigt auf der Salzseite der Druck, der über eine Turbine in elektrische Energie umgewandelt wird.

Die größte Schwierigkeit bei dieser Technologie stellt die Membran dar. Ähnlich Solarmodulen entscheidet hier die erzielbare Leistung pro Quadratmeter über eine wirtschaftliche Nutzbarkeit. Zurzeit liegt sie bei 3 Watt pro Quadratmeter. Sollte sie auf 5 Watt pro Quadratmeter gesteigert werden können, sollte ein Osmosekraftwerk wirtschaftlich arbeiten.

Übrigens sing die erste Anlage ihrer Art im Jahre 2009 im Oslofjord in Norwegen in Betrieb.

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