| Wellenenergie |
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Wellenenergie Energiegewinnung aus der Bewegung der Wellen und des Meeres
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Prototypen |
Installierte Leistung |
Ort |
Land |
Typ |
Einlauf-breite |
Wasser- |
Zeitraum |
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Kaimei |
375 kW |
Japanisches Meer / Ostmeer |
Japan |
schwimmendes OWC |
B: 12 m |
T: 40 m |
1978-1979 |
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Toftestallen |
500 kW |
Toftestallen |
Norwegen |
Felsküsten-OWC |
Ø: 10 m |
T: 70 m |
1985-1988 |
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LIMPET |
500 kW |
Isle of Islay |
Schottland |
Felsküsten-OWC |
B: ?? m |
T: ?? m |
seit 2000 |
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ART- Osprey |
500 kW |
vor Schottland |
Schottland |
OWC |
B: ?? m |
T: 20 m |
gescheitert 1995 |
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Pico-OWC |
400 kW |
Azoren |
Portugal |
Felsküsten-OWC |
B: 12 m |
T: 8 m |
seit 2001 |
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Tapchan |
350 kW |
Toftestallen |
Norwegen |
Tapered Channel |
B: 55 m |
T: 70 m |
seit 1986 |
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Trivandrum-OWC |
150 kW |
Trivandrum |
Indien |
Wellenbrecher-OWC |
B: 8 m |
T: 10 m |
1990-1995 |
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Mighty Whale |
110 kW |
Japanisches Meer / Ostmeer |
Japan |
schwimmendes OWC |
B: 30 m |
T: 40 m |
seit 1998 |
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Islay-OWC |
75 kW |
Isle of Islay |
Schottland |
Felsküsten-OWC |
B: 17 m |
T: 3 m |
seit 1988 |
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Sakata-OWC |
60 kW |
Sakata |
Japan |
Wellenbrecher-OWC |
B: 20 m |
T: 18 m |
seit 1988 |
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Sanze-OWC |
40 kW o. Turbine |
Sanze |
Japan |
Felsküsten-OWC |
B: 17 m |
T: 3 m |
1983-1984 |
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Niigata-OWC |
40 kW |
Niigata |
Japan |
Wellenbrecher-OWC |
B: 13 m |
T: 6,5 m |
1986-1988 |
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Kujukuri-OWC |
30 kW |
Kujukuri |
Japan |
10 OWC mit Druck- speicher |
ø: 2 m |
T: 2 m |
seit 1987 |
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Nicht OWC’s |
15 kW |
Muroran |
Japan |
Pendel in Kammer |
B: 3 m |
T: 2 - 3,5 m |
seit 1983 |
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Nicht OWC’s |
12 kW |
Iriomote Island |
Japan |
2 Salter-Ducks in Kammer |
B: 20 m |
T: 10 m |
1984-1988 |
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Dawanshan-OWC |
30 kW |
Dawanshan Island |
China |
Felsküsten-OWC |
B: 4 m |
T: 10 m |
seit 1990 |
Im Jahresreport 2005 des Ocean Energy Systems Department (OES) der Internationalen Energie Agentur (IEA) wird von der ‚Geburt einer neuen Industrie’ gesprochen. Grund ist ein 2005 abgeschlossener Vertrag zwischen Ocean Power Delivery und einem portugiesischen Konsortium über den Bau von drei Anlagen zur Nutzung der Wellenenergie mit jeweils 750 kW Leistung. Gleichzeitig werden in Australien, Kanada, Irland und den USA Prototypen neuer Anlagenformen in Betrieb genommen, und etliche Firmen präsentieren Entwicklungen, die kurz vor der Marktreife stehen.
Im einzelnen liegen mir folgende Informationen über Vorschläge, Versuche und Umsetzungen der Wellenenergie vor:
Wellenenergie - Ausgewählte Länder (I)
Wellen Energie-Nutzung in Australien
Bei meinen Recherchen fand ich anfänglich nur einen Hinweis auf die wasserdichte Hohlkugel ‚Delphin’, die in Australien entwickelt worden sein soll. Sie hat einen Durchmesser von 75 cm, und der durch Schaukeln betriebene Generator gibt etwa 6 W ab. Doch inzwischen geht man die Sache auch schön größer an:
Die Firma Ocean Power Delivery beginnt 1999 mit ersten Versuchen, und ab 2003 wird an Demonstrationsanlagen gearbeitet. Offiziell gegründet wird das Unternehmen im Jahr 2004, und bereits ein Jahr später wird ein Prototyp an der Henderson Marinebasis zu Wasser gelassen, der sechs Wochen später für weitere Untersuchungen zur Fremantle-Forschungsstation für Meeresenergie geschleppt wird.
Ab September 2007 tritt Ocean Power Delivery unter seinem neuen Namen SeaPower Pacific Pty Ltd. oderCETO auf, benannt nach der griechischen Göttin Keto, die auch als Meeresungeheuer galt. Das Unternehmen gehört jetzt der britischen Renewable Energy Holdings Plc. (s.u. England).
Außerdem wird bekanntgegeben, daß man mit der US Firma Chevron einen Vertrag im Wert von 20 Mio. $ zur Errichtung einer Wellefarm vor der kalifornischen Küste geschlossen habe. Hier soll möglicherweise das Pelamis-System zum Einsatz kommen (s.d.), während das Unternehmen ansonsten eher den CETO I Prototypen propagiert, der ab November 2006 seine Anwendbarkeit nachweist und bis zu 100 kW erzeugt. Bei dem System wird der von den unter Wasser schwimmenden Bojen erzeugte Druck genutzt, um Wasser an Land zu pumpen, wo es eine Turbine antreibt bzw. mittels Osmosefiltern (RO) entsalzt wird. Hierbei soll eine Leistung von 300.000 l Frischwasser pro Tag erreicht werden.
Im Folgejahr wird die neue Pumpe für den CETO II Prototyp vorgestellt, und bis Ende 2008 soll ein kommerzielles Modell bereitstehen, das anschließend in Form eines Gitters aus mehreren Anlagen an der Fremantle-Forschungsstation in den Testbetrieb gehen soll.
Auf den Markt kommen möchte das in West Perth ansässige Unternehmen zwischen 2009 und 2011.
Im Jahr 2006 gibt es aber auch in Australien ein Unternehmen, das sich professionell mit Wellenergie beschäftigt: die Energetech Australia Pty Ltd. von Tom Denniss, der die Idee zu einer ‚parabolischen Mauer’ hat und für das erste australischen Wellenkraftwerk auch eine spezielle Turbine konstruiert. Energetech arbeitet gemeinsam mit den Entsalzungsspezialisten des Unternehmens H2AU an der unmittelbaren Nutzung der gewonnenen Energie zur Meerwasserentsalzung.
Die Anlage soll in Küstennähe arbeiten und das gewonnene Trinkwasser in einer Pipeline zum Festland transportiert werden, während die anfallende konzentrierte Salzlösung weit entfernt vom Land an das Meer zurückgegeben wird. In einem weiteren Schritt wollen Energetech und H2AU den sich in der pneumatischen Kammer aufbauenden Druck der Luftsäule direkt als Arbeitsdruck für die Umkehrosmose nutzen, mittels der die Entsalzung durchgeführt wird. Damit entfiele der verlustbehaftete Schritt der Umwandlung in elektrische Energie, die anschließend die den Arbeitsdruck bereitstellenden Pumpen antreibt.
Energetechs erstes Wellenkraftwerk zur Stromerzeugung, das im Juli 2006 rund 80 km südlich von Sydney bei Port Kembla installiert wird, bedient sich des OWC-Prinzips (Oscillating Water Column = oszillierende Wassersäule in einer pneumatischen Kammer), das inzwischen als etablierte Standardtechnik gilt, die von dem Unternehmen allerdings stark weiterentwickelt wurde. Die für den Betrieb in Küstennähe ausgelegte Anlage ist 36 m lang, 35 m breit, und hat eine Masse von 485 t. Die Baustahl-Konstruktion ist 200 m vor dem Wellenbrecher von Port Kembla auf dem Meeresboden verankert und soll auch einem Sturm, wie er nur einmal alle hundert Jahre vorkommt, widerstehen können. Wände zu beiden Seiten der Eintrittsöffnung fokussieren die Energie der Wellen in die OWC-Kammer. Der entstehende Luftstrom treibt mit seiner hohen Geschwindigkeit die Turbine an. So sollen mindestens 500 MWh Elektroenergie pro Jahr erzeugt werden. Als Wirkungsgrad werden 80 % angegeben.
Eine Serienproduktion würde den Baupreis auf 1,6 Millionen US-Dollar drücken und so zu einer preislich vertretbaren Energiequelle führen, die auch mit fossilen Quellen konkurrieren kann. Energetech erwartet einen Strompreis von rund 5 US-Cent pro Kilowattstunde, der Amortisierungszeitraum des Kraftwerks soll allerdings bei 100 Jahren liegen (!) – wobei es ausgesprochen fraglich ist, ob die Anlagen überhaupt so lange halten.
(Grafik)
(Grafik)
Die US-Filiale des Unternehmens hat bereits 2004 unter dem Namen ‚GreenWave Rhode Island’ ein 3,5 Mio. Dollar Projekt zur Nutzung der Wellenenergie initiiert. Neben Australien prüft Energetech auch Projekte in den Vereinigten Staaten, Spanien und Großbritannien. Im April 2007 ändert das Unternehmen seinen Namen zu Oceanlinx Limited.
Ende 2007 arbeitet das Unternehmen an sechs Projekten, zwei davon in Australien bei Port Kembla in New South Wales und bei Portland in Victoria. Zwei weitere laufen in den USA auf Rhode Island und auf Hawaii, die letzten beiden in England bzw. Namibia.
Die BioPower Systems Pty Ltd. wird von Timothy Finnigan gegründet, dem ehemaligen Technischen Direktor der Energetech Australia Pty. Ltd. (s.o.). Im Februar 2006 bekommt er dafür den 20.000 $ schweren IP Strategy Prize der University of Sydney – sowie im April 2006 den Preis der ,ATPi On-The-Spot business pitching competition’.
Das Unternehmen im Australian Technology Park in Eveleig entwickelt zwei Kraftwerke, die Wellen- und Strömungsenergie umsetzen können, wobei man sich hezielt nach bionischen Erkenntnissen richtet. Während das BioWave System Seegräsern ähnelt und die Oszillation der Berwegung nutzt, sieht das BioStream Modell eher wie die Schwanzflosse eines Haies aus, die ja einen Wirkungsgrad über 90 % hat. Es sollen jeweils abgestufte Versionen für 500 kW, 1.000 kW and 2.000 kW entwickelt werden. Die Labortests sollen 2007 beendet sein, 2008 will man einen Prototypen installieren, und schon Ende 2008 erwartet das Unternehmen den Markteintritt.
Im Mai 2007 verkündet der Industrieminister Ian MacFarlane, daß der Einsatz von Wellenenergie der ‚Heilige Gral’ der Stromerzeugung und der Versorgung von Australiens großen Küstenstädten mit Trinkwasser sei. Man habe bislang schon 770 Mio. Aus$ in diese Technologie investiert. Dabei pumpen die Boyen Meerwasser mit hohem Druck an Land, Turbinen betreibt und dann durch eine Entsalzungsanlage geführt wird. Entwickelt wird das CETO-System durch die Carnegie Corporation aus Perth. Nach den geplanten Vorversuchen hofft man ab 2009 mit Anlagen in industriellen Maßstab auf den Markt kommen zu können.
Eine 155 Hektar große mit Energieboyen bestückte ‚Wellen Farm’ (etwa 70 Fußballfelder) reicht aus, um alle südlichen Städte mit Wasser zu versorgen und gleichzeitig 300 MW Strom zu erzeugen, was den Verbrauch von 300.000 Haushalten entspricht. Außerdem würde das Projekt nur 75 % des Preises einer konventionellen Entsalzungsanlage kosten. Im Falle eines Baubeginns 2009 könnte die Anlage 2012 in Betrieb gehen.
Belgien und die Wellenenergie
(Grafik)
Das SEEWEC-Konsortium unter der Koordination der Universität Gent (deshalb hier unter Belgien eingeordnet) besteht aus 11 Partnern, die aus den fünf EU-Ländern Belgien (Universität Gent, Spiromatic NV), Holland (Standfast Yachts), Portugal (Instituto Superior Técnico), Schweden (ABB / Chalmers University of Technology) und England (Fred Olsen Ltd. / Natural Power Consultants Ltd.), sowie aus den assoziierten Norwegen kommen (Brevik Engineering A.S. / Marintek SINTEF / University of Science and Technology).
Der mit EU-Hilfe ab 2001 gemeinsam entwickelte FO³ genannte Konverter, eine robuste, schwimmende Plattform in Küstennähe, nutzt selbstverständlich die Erfahrungen aller Partner. Nach Forschungen an den Universitäten in Oslo und Trondheim werden 2003 die Schlüsselpatente eingereicht, und Anfang 2004 wird im Sintef Ocean Basin Laboratory in Trondheim ein 1:20 Modell getestet. Auf der norwegischen Brevik Werft wird ein 1:3 Modell hergestellt und ab Februar 2005 vor der Südküste Norwegens erprobt.
Im Herbst 2007 soll nun ein erster 1:1 Prototyp zu Wasser gelassen und an das Stromnetz angeschlossen werden, anschließend wird SEEWEC die 2. Generation der Konverter entwickeln. Dabei will man sich auf eine großzahlige Massenproduktion konzentrieren.
China und Wellenenergie
In China entwickelt ein Team der Akademie der Wissenschaften Anfang 2005 einen Wellenenergie-Konverter. Die 6 kW Experimentalanlage in der Nähe der Stadt Shanwei, Provinz Guangdong, hat bereits 20 Taifune unbeschadet überstanden. Auch dieses System arbeitet mit der Umsetzung von Bewegung in hydraulischen Druck.
Auch Dänemark nutzt Wellen als Energiequelle
Bis Mitte der 1990er Jahre galt Dänemark als das einzige Land, das durchgehend eine 1,5 kW Anlage auf offener See testete. Die Anlage besteht aus einer Boje und mehreren Kammern, die auf dem Meeresgrund stehen und an der Unterseite offen sind. Ein mit der Boje verbundener Kolben wirkt wie eine Pumpe: Bei jeder Welle wird die Boje (und damit der Kolben) angehoben, wobei Wasser in die Kammern eindringt und eine Turbine antreibt. Sinkt die Boje ins Wellental, fällt auch wieder der Kolben herab.
Der Däne Erik Friis-Madsen beobacht 1986 im Südpazifik, wie die Wellen das Riff eines Atolls überspülen und dann durch Löcher wieder abfließen. Dies inspiriert ihn, ein neuartiges Wellenenergie-Kraftwerk mit dem Namen Wave Dragon zu entwickeln, das im Grunde ein künstliches schwimmendes Atoll darstellt, welches einen mittigen Abfluß hat, in dem eine Wasserturbine installiert ist.
1997 werden im Maßstab 1:45 erste Tests in einem Wellentank gemacht, die Optimierung der Anlage und die Anpassung der Turbine dauern anschließend bis zum Jahr 2000. Die Arbeit erfolgt nun in Zusammenarbeit mit der Dänischen Energiebehörde, dem dänischen Unternehmen Elkraft System und der Europäischen Kommission. Zum Projektteam gehören außerdem Partner aus Österreich, Dänemark, Deutschland, Irland, Schweden und Großbritannien, die Kosten des Projekts betrage 4,35 Mio. €.
Bei dem Wave Dragon handelt es sich um den ersten Offshore-Wellenenergiewandler der Welt, es wird schwimmend ausgebracht, besteht aus zwei Wellenreflektoren, welche die Wellen in Richtung der Rampe leiten. Hinter der Rampe befindet sich ein großes Sammelbecken, in dem das Wasser vorübergehend gespeichert wird. Damit funktioniert das System nach der Überspülmethode, d.h. es wandelt die Lageenergie der Wellen, die in das Bassin strömen, in Elektrizität um.
Im März 2003 wird vor Nissum Bredning, wo sich das Thema Wellenenergie seit 1997 wieder erheblicher Unterstützung erfreut, ein 261 t schwerer und 57 m langer Prototyp des Wellen-Drachen installiert – diesmal im Maßstab 1:4,5 – der anschließend auch an das Stromnetz angeschlossen wird. Für die Anlage werden 10 besonders niedertourige Kaplan-Turbinen entwickelt und hergestellt.
Bis 2005 werden gründliche Tests bezüglich des hydraulischen Verhaltens, der Turbinenstrategien und der Energieerzeugung durchgeführt. Zu diesem Zeitpunkt befinden sich bereits zwei Anlagen mit einer Leistung von je 300 kW im Test. Im April 2006 startet ein von der EU mit 2,4 Mio. € gefördertes Projekt, um die Entwicklung auf ein höheres Leistungsniveau zu heben, das bis Ende März 2009 laufen wird. Dabei wird eine Pilotanlage mit 4 – 7 MW Leistung angestrebt, die nicht mehr aus Stahl, sondern aus Kompositwrkstoffen besteht.
Anderen Meldungen zufolge ist bereits für 2007 der Bau einer Großanlage mit 77 MW Leistung geplant, die im britischen Wales stationiert werden soll. Die erste 7 MW Einheit soll bereits im Frühjahr ins Wasser gebracht werden. In der Endausbaustufe mit 11 Einheiten wird die Anlage rund 60.000 Haushalte mit Strom versorgen können.
Das 1994 gegründete dänische Unternehmen WavePlane Production A/S (WPP) in Gentofte entwickelt ein durch schaumgefüllte Tanks schwimmendes Wellenkraftwerk nach dem Modell einer ‚künstlichen Küste’.
Die WavePlane Anlage besitzt mehrere übereinanderliegende Einlassschlitze die jeweils zu einem Reservoir führen. Durch die axiale Verankerung dreht sich das Ganze von alleine den Wellen zu, die beim Überspülen durch die Einlassschlitze in die Anlage hineinfließen. Aus den Reservoirs wird das Wasser kontinuierlich durch ein ‚Schwunggrad-Rohr’ geführt. Durch die Rotation entsteht ein Wasserwirbel, dem das von oben kommende Wasser zugeführt wird, was seine kinetische Energie verstärkt. Diese wird dann von einem Generator abgegriffen.
Ein Oxygen WavePlane Prototyp wird drei Jahre lang getestet und übersteht sogar den Jahrhundertsturm 1999 unbeschadet. Im Jahr 2006 wird das erste Modell mit elektrischer Ausrüstung zu Wasser gelassen, es wiegt 45 t, der Wassereinlass ist 14 m breit und der Generator soll 200 kW leisten.
Ein weiteres dänisches Unternehmen, das mit einer eigenen Methode zur Nutzung der Wellenenergie aufwartet, ist die von den Brüdern Niels und Keld Hansen aus Esbjerg gegründete Wave Star Energy in Charlottenlund. Die beiden waren bereits im Jahr 2000 auf die Idee ihrer Wave Star Machine gekommen.
Gemeinsam mit Per Resen Steenstrup beginnt 2003 die Arbeit an einer Umsetzung. Ein 1:10 Modell von immerhin 24 m Länge wird an der Aalborg Universität ausgiebig getestet, später im Nissum Fjord zu Wasser gelassen und beginnt nach einer kurzen ‚Einschwingzeit’ auch 5,5 kW Strom zu produzieren.
Das System ist für Flachwasser gedacht und besitzt an beiden Seiten jeweils 20 Schwimmkörper von 1 m Durchmesser, die bereits von 10 cm Wellen in Bewegung gesetzt werden. Künftig soll ein 1:2 Modell und anschließend der 3 MW Prototyp mit seinen 240 m Länge gebaut werden.
Das Unternehmen DEXA Wave Energy Ltd. aus Holstebro läßt sich ein weiteres, einfaches System patentierten. Ende 2007 werden an der Universität Aalborg Versuche im Wasserkanal durchgeführt. Das System ähnelt von der Technologie her den Pelamis-Kraftwerken, wobei die Schwimmkörper hier quer liegen und über die Hydrauliken miteinander verbunden sind. Spätere Versionen zeigen geschlossene Pontons. Kleine Modelle mit den Maßen von 1 x 1 x 0,2 m und einem Gewicht von 100 kg sollen bereits 220 W erzeugen können. Die größen bislang angedachte Anlage mit den Maßen 22 x 22 x 4,5 m und einem Gewicht von 1.000 t (!) könnte demgegenüber 2,2 MW liefern. Eine praktische Erprobung wurde bislang allerdings noch nicht durchgeführt. Die Firma scheint sich besonders nach Südamerika auszurichten, zumindest werden für fast alle dortigen Staaten Vertreter genannt.
Anfang 2008 firmiert das Unternehmen unter dem Namen DEXA Wave UK Ltd.





