Wasserkraft 04.05.2001, 17:29 Uhr

Schottische Anlage nutzt Kraft der Meereswellen

Unerschöpflich ist die Kraft der Meereswellen. Doch die technische Nutzung zur Energieerzeugung stellt eine große Herausforderung dar. Seit einigen Monaten ist auf der schottischen Insel Islay das Wellenkraftwerk Limpet in Betrieb, das die Insel mindestens 15 Jahre mit Strom versorgen soll. Herzstück der Anlage sind mit Luft durchströmte Turbinen, deren Drehrichtung trotz wechselnder Strömungsrichtung ständig gleich bleibt.

Wenn die Wellen nach ihrem langen Weg über den Atlantik an der südwestlichen Steilküste der Insel Islay auftreffen, setzen sie dort im Durchschnitt eine Leistung von 20 kW pro 1 m Küstenlinie frei. Seit einigen Monaten wandelt das Wellenkraftwerk Limpet auf 18 m Breite einen Bruchteil davon in elektrischen Strom um.
Das Wellenkraftwerk funktioniert nach einem OWC (oscillating water column) genannten Prinzip: Jede Welle drückt das Wasser zunächst in drei kaminartige Betonröhren und zieht es dann mit Macht wieder hinaus. Die Röhren mit je 56 m2 Grundfläche ziehen sich gut 25 m die Steilküste hinauf. Ihre untere Öffnung liegt 2,5 m unter der Wasseroberfläche, oben münden die Röhren in zwei hintereinander geschaltete Wells-Turbinen mit je 250 kW Leistung.
Drücken die Wellen in die Röhren, wird die darin gefangene Luft komprimiert und nach oben durch die Turbinen gepresst. In Wellentälern fällt der Wasserspiegel in den Röhren und der Unterdruck saugt die Luft durch die Turbine zurück. Kernstück von Limpet sind die nach ihrem Erfinder Alan Wells benannten Turbinen, deren Drehrichtung konstant bleibt, obwohl die durchströmende Luft ständig die Richtung wechselt. Dies wird durch eine spezielle Form der senkrecht zum Luftstrom stehenden Turbinenblätter erreicht.
Laut David Langston, dem Geschäftsführer von Wavegen, hat der Limpet- Prototyp rund 4 Mio. DM gekostet. Er ist jedoch sicher, dass baugleiche Anlagen mit steigender Nachfrage deutlich billiger werden. Allerdings seien die Kosten von der Infrastruktur und von den ortsüblichen Preisen für Beton und Arbeitskräfte abhängig. Langston rechnet damit, dass Wellenkraftwerke künftig im Küstenschutz eine bedeutende Rolle zukommt. „Man kann sie als Wellenbrecher einsetzen und in den Schutz von Hafenanlagen integrieren. Durch die Energie, die man gewinnt, können die Kosten für notwendige Schutzmaßnahmen drastisch reduziert werden.“
Das Unternehmen Wavegen plant zunächst weitere Anlagen an schottischen Steilküsten, forscht derzeit aber auch an Offshore-Anlagen. Sie sollen ebenfalls nach dem OWC-Prinzip arbeiten und bis 4 MW leisten. Doch der erste Versuch, in 15 m Wassertiefe eine solches Kraftwerk zu installieren, endete im Fiasko. Ein unerwarteter Sturm zerstörte die Anlage. Kai-Uwe Graw, Professor für Wasserbau an der Uni Leipzig, sieht in der destruktiven Kraft von Wellen das größte Problem der Technologie: „Die Kraft einer Welle steigt exponentiell mit ihrer Höhe. Wenn eine Welle also 2 m statt 1 m hoch ist, hat sie die vierfache Kraft und es muss der vierfache Aufwand betrieben werden, um die Offshore-Anlagen zu stabilisieren.“
Graw hat in einer Machbarkeitsstudie zur Nutzung der Wellenkraft an deutschen Küsten festgestellt, dass die Ostsee trotz des schwächeren Wellengangs besser geeignet ist als die Nordsee. Mangels Steilküsten müsse man die Anlagen im Meer errichten. „In der Nordsee würde der starke Wellengang die Investitionssumme dermaßen in die Höhe treiben, dass sie auch durch höhere Energieerträge nicht wieder herein geholt werden könnten“, so Graw. In der Ostsee hält er die Technologie jedoch für zukunftsträchtig. „Wenn die Anlagen einmal abgeschrieben sind, erzeugen sie mit jeder Welle Strom, der günstiger nicht zu bekommen ist.“
Auch David Langston sieht in den geringen Betriebskosten einen großen Vorteil der Wellenkraft. „Bei unseren Anlagen befindet sich die gesamte Mechanik immer an Land. Dadurch ist die Wartung billig. Sucht man nach Gründen, warum beispielsweise Gezeitenkraftwerke sich nie durchsetzen konnten, kommt man schnell auf die Betriebskosten.“ Kai-Uwe Graw rechnet damit, dass die Technologie eine ähnliche Entwicklung nimmt wie die Windenergie. „Der Preisanstieg fossiler Energieträger wird auch der Wellenkraft zugute kommen. Wenn die ersten Erfolge Investoren anlocken, die in die Forschung investieren, könnten Wellenkraftwerke schon in wenigen Jahren in Serie produziert werden.“
Weltweit forschen seit Jahren Teams an Möglichkeiten, dem Meer die Kraft abzuringen. Derzeit sind in Japan und Indien, vor Portugal, Dänemark und im australischen Port Kembla Projekte im Bau. In Port Kembla baut das Unternehmen Energetech einen kommerziellen Wellenenergiepark, der nach dem OWC-Prinzip Strom erzeugen soll. Die Anlagen sind in den Hafenschutz integriert und sollen im Jahr 2002 ans Netz gehen. PETER TRECHOW

Ein Beitrag von:

  • Peter Trechow

    Peter Trechow ist Journalist für Umwelt- und Technikthemen. Er schreibt für überregionale Medien unter anderem über neue Entwicklungen in Forschung und Lehre und Unternehmen in der Technikbranche.

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