Suche nach der perfekten Welle

Meereskraft Experten haben in Europa 106 mögliche Standorte für Wellen-, Gezeiten- und Strömungskraftwerke identifiziert. Diese wären in der Lage, rund 12.500 MW Strom zu erzeugen, so viel wie zwölf Kernkraftwerke. Das Potenzial anzuzapfen, fällt den Ingenieuren allerdings noch schwer.

31. Oktober 2007

Neben Biomasse, Wind- und Sonnenenergie sowie Wasserkraft und Geothermie bilden Wellen-, Gezeiten- und Strömungskraftwerke eine weitere Säule der erneuerbaren Energien. Der Weltenergierat in London kalkuliert, dass 15 % des künftigen Energiebedarfs aus der Kraft des Meeres stammen könnten. »Global hat die Meeresenergie mit rund 4.500 TWhel ein Potenzial in derselben Größenordnung wie die Wasserkraft, aber der volle Ausbau ist erst gegen Ende dieses Jahrhunderts zu erwarten«, schätzt Jochen Bard vom Institut für Solare Energieversorgungstechnik (ISET). Denn theoretische Prognosen seien das eine, deren praktische Umsetzung stehe auf einem anderen Blatt.

Fakt bleibt, dass die Meeresenergie weitere Entwicklungszeit benötigt. »Es fehlt eine erprobte Technologie und die Bedingungen auf dem Meer sind hart«, so der Professor Kai-Uwe Graw vom Institut für Wasserbau und Technische Hydromechanik an der Technischen Universität Dresden. Wenig hilfreich sind indes technische Lösungen, die an dem Börsenhype um die erneuerbaren Energien anknüpfen.

Eine kapitalmarktgesteuerte Innovation birgt das Risiko, mit wenig ausgereiften Konzepten an institutionelle und private Anleger heranzutreten, um diese zum Investment zu verlocken. Stimmen die Versprechungen aus den Börsenprospekten hernach nicht mit der Realität überein, werden auch andere Unternehmen, die sich ernsthaft der Weiterentwicklung und Forschung widmen, in die negativen Schlagzeilen hineingezogen. So ist das Terrain reichlich unübersichtlich, der Reifegrad der auf dem Markt präsentierten technischen Lösungen variiert stark.

Unzählige Konzepte um Gezeiten-, Wellen- und Strömungstechnologien stehen zur Debatte. Die Mehrzahl liefert bislang aber nur potenziell Strom. Oder sie bewegt sich in einem niedrigen Leistungsbereich, sodass sich größere Investitionen wirtschaftlich kaum rechnen. Auch technisch lässt sich die Marktreife kaum voraussehen und planen. Denn bei Wellen ändere sich die Energie mit der Wellenfrequenz, -länge und -höhe, sagt Kai-Uwe Graw. »Damit muss es für unterschiedliche Stellen unterschiedliche optimale Lösungen geben.«

Seit Jahrzehnten relativ problemlos funktioniere jedoch bereits das Gezeiten-Gefälle- Kraftwerk. Dieses Konzept sei jedoch aufgrund der negativen Auswirkungen auf die Umwelt in früheren Jahren nicht weiterverfolgt worden. »Es erfährt derzeit eine Wiederbelebung, da andere Kraftwerksvarianten nicht viel besser sind oder sogar deutlich schlechter abschneiden«, so der Experte.

Als aussichtsreichsten Kandidaten hat Graw das schottische Projekt ›Pelamis‹ begutachtet. Das Unternehmen hat sich vor kurzem von Ocean Power Delivery in Pelamis Wave Power umbenannt. Der schottische Pionier steckt sich hohe Ziele und will binnen des nächsten Jahrzehnts zu einem Global Player anwachsen, der eine Kapazität von 1 GW pro Jahr installiert.

»Hier ist die Technik fast nebensächlich«, gibt Graw zu bedenken. Aber auch bei Pelamis gibt es technische und logistische Herausforderungen, die verhindern, dass das Projekt das ganze Jahr erprobt werden kann und dadurch verlässliche Leistungsdaten liefert. Ein weiterer aussichtsreicher Kandidat ist das vor zwei Jahren durch Voith Siemens Hydro übernommene Unternehmen Wavegen in Inverness. Noch fällt das Entwicklungsbüro am Rande der Stadt überschaubar aus. Ein technologischer Königsweg ist noch nicht in Sicht, das wissen auch die Verantwortlichen. »Das Potenzial der Wellenkraftwerke reicht aus, um weltweit 700 bis 800 Atomkraftwerke zu ersetzen«, betont Jochen Weilepp, Head of Ocean Energies bei Voith Siemens Hydro Power in Heidenheim.

Die Zielmarke in der Wirtschaftlichkeit setzen die Verantwortlichen bislang zurückhaltend an. »Überzogene Erwartungen bringen nicht weiter«, sagt Weilepp. »Für uns rechnet sich die Meeresenergie prinzipiell, wenn sie mit den teuersten Ressourcen unter den Erneuerbaren wie der Photovoltaik mithalten kann«. Noch fehlt es auch an klaren politischen Bekenntnissen, die der Technologie zum Durchbruch verhelfen. Experten sehen Großbritannien, Portugal, Spanien und die USA als mögliche Vorreiter. Deutschland dürfte als Standort aufgrund der geschützten Küstengebiete, dem niedrigen Wellengang und der technologischen Begrenzung etwa durch das Wattenmeer keine größere Rolle spielen.

Aber auch andernorts lässt sich die technologische Roadmap in Richtung Großanlagensysteme nur schwer abschätzen, die die Energiewirtschaft nachhaltig beeinflussen könnte. Ohne massive staatliche Anreize wie Einspeisevergütungen dürften sich wagnisbereite Investoren kaum weiter in das raue Testlabor auf offener See vorwagen. So sind die meisten der gut ein Dutzend fortgeschrittenen Firmen in der Meeresenergie dazu angehalten, auch ohne Anreize klare Entwicklungsziele zu formulieren. »Die Roadmaps werden dadurch in die Länge gezogen, dass zu entscheidenden Zeitpunkten das Geld nicht zur Verfügung steht und das Aushandeln der Verträge länger dauert«, so Graw. Oft ziehe sich auch das Genehmigungsverfahren in die Länge, um das System im Meer tatsächlich zu installieren.

Oder aber es treten unerwartete technische und logistische Probleme auf, die den vorgesehenen Zeitplan verlängern. Hinzu kommt, dass die politischen Entscheidungsträger in der Regel zu hochgesteckte Ziele anvisieren. »In Irland ist die Situation derzeit bedenklich, weil die Installationsvorgaben der Politik zu hoch gegriffen sind und die Enttäuschung dadurch vorprogrammiert ist«, moniert Graw.

Ob die strategische Anbindung an Konzepte der Offshore-Windenergie einen probaten Lösungsweg darstellt, ist auch umstritten. »Hinsichtlich der Kabel ja«, sagt Kai-Uwe Graw. Hinsichtlich der Installationen sieht der Experte aber keinen Lösungsweg, der eindeutige Synergieeffekte bringe, zumal auch die Forschung im Offshore-Windkraftbereich noch viele offene Fragen aufweise. Viele der geplanten Projekte sollen schließlich im zweistelligen Leistungsbereich angesiedelt sein. »Technologien, die im kW-Bereich liegen, machen wirtschaftlich keinen Sinn«, sagt Jochen Bard vom ISET in Kassel. »Es gibt ja bereits funktionierende Anlagen«, so der Experte. Die Kosten seien noch zu hoch und die wirtschaftliche Lebensdauer zu kurz.

Wie schnell die Entwicklung zukünftig voranschreitet, hängt auch vom Aufwand ab, der betrieben wird, um die Technologien flügge zu machen. In Europa wollen Investoren nach Schätzung von Bard zwischen 2005 und 2010 rund 300 Mio. € investieren. Für zwingend erforderlich hält der Experte das Engagement weiterer Industrieunternehmen. Bosch Rexroth oder Voith Siemens Hydro seien Beispiele. Auch die Beteiligung großer Energieversorger wie der französischen EDF oder von Förderunternehmen aus der Ölindustrie wäre von Vorteil.

Viele Unwägbarkeiten

Trotz vieler Unwägbarkeiten hält Voith Siemens Hydro an einer langfristigen Strategie fest. Das erste kommerziell betriebene Wellenkraftwerk soll bald an der spanischen Atlantikküste entstehen. Die Nennleistung der Anlage, die rund 250 Haushalte versorgen wird, liegt bei rund 300 kW und soll im Winter 2008 in Betrieb gehen.

Kunde ist der baskische Energieversorger Ente Vasco de Energia. Das neue Kraftwerk arbeitet mit der Technologie der oszillierenden Wassersäule (siehe Anlagenschema), die die Voith Siemens Hydro-Tochter Wavegen entwickelt hat. Der schottische Pionier der Wellenenergie betreibt seit sieben Jahren das erste Wellenkraftwerk auf der schottischen Insel Islay, das Strom in das Netz einspeist. Der installierte Prototyp ›Limpet‹ nutzt die Wellenbewegung und die darin enthaltene kinetische Energie.

Die Turbinen für die Anlage im spanischen Mutriku sind eine Weiterentwicklung der auf Islay entwickelten Maschinen. 16 Wells-Turbinen werden in die Hafenmole eingebaut, die die lokale Verwaltung neu errichtet. Der Wirkungsgrad der Wells-Turbine betrage nahezu 45 %, erläutert Jochen Weilepp von Voith Siemens Hydro: »Die derzeit laufende CFD-gestützte Turbinenoptimierung und die Verbesserung der Kontrollstrategie sollen die Effizienz des Turbinenlaufrades auf über 50 Prozent erhöhen.«

Die Fachwelt ist derweil gespannt, welche Unternehmen in absehbarer Zeit den ersten ganzjährig funktionstüchtigen Prototypen realisieren - und der Branche damit zum Durchbruch bei den Investoren verhelfen. So investiert Pelamis Wave Power innerhalb eines Konsortiums unter Führung von Enersys an Portugals Nordküste rund 8 Mio. € in einen schwimmenden Wellenenergiekonverter. Das Projekt startet vorerst mit zwei Anlagen.

Im Erfolgsfall kommen in den nächsten zwei Jahren rund 30 schwimmende Energieschlangen hinzu, die insgesamt eine Leistung von 30 MW erbringen. Mit Projekten in dieser Größenordnung gelingt es der Branche allerdings kaum sich von einem Makel zu befreien, nämlich nur einen kleinen Nischenmarkt zu bedienen. Das Ziel, mittelfristig mit erprobten Technologien aus der Meeresenergie einen signifikanten Anteil an der Stromversorgung bereitzustellen, scheitert nach wie vor an der wenig perfekten Welle.

Lothar Lochmaier

Erschienen in Ausgabe: 11/2007