Meereskraftwerke

Meereskraftwerke und erneuerbare Energie

Im Meer, dem großen Erdwärme-, Sonnen- und auch Gravitationsenergiespeicher, steht ein vielfältiges Energiepotential zur Verfügung, das seiner Erweckung harrt. Aufgrund der Begrenztheit der Anwendungen von Gezeiten-, Strömungs- und Wellenenergie auf internationaler Ebene habe ich hier auf eine Aufschlüsselung nach Ländern verzichtet und die jeweiligen Entwicklungslinien statt dessen chronologisch dargestellt. Die jeweiligen Grenzen schließen sich dem direkt an.

Bei den hier aufgeführten Systemvorschlägen sollte auch stets der Hinweis mitberücksichtigt werden, daß die ‚Atemfähigkeit’ des Meeres durch den Anlagenbau nicht vermindert werden darf.

Der aktuelle Stand spiegelte sich in der im Oktober 2006 in Bremerhaven veranstalteten ‚International Conference Ocean Energy – from Innovation to Industry’, bei der gezeigt wurde, daß nach einer Entwicklungszeit von gut 20 Jahren die Meeresenergie-Technik an der Schwelle zur Industrialisierung steht. Alleine in Europa sollen in den kommenden Jahren nahezu 300 Mio. € in die Entwicklung und den Bau von Meeresenergieanlagen investiert werden.

Ein empfehlenswertes Portal für Meeresenergien ist die Seite des Ocean Energy Council.

Gezeitenenergie

In Verbindung mit der Idee ‚Energie aus dem Meer’ wird an erster Stelle zumeist die Gezeitenkraft genannt. Der sogenannte ‚Große Atem der Meere’ ist eine selbsterneuernde Energie mit einer Leistung von 2,7 · 1012 W, das davon nutzbare Potential wird allerdings auf nur etwa 0,03 · 1012 W geschätzt.

Die je zweimal täglich vorkommende Ebbe bzw. Flut ist vorwiegend auf die Gravitationswirkung des Mondes, auf die der Sonne und auf die Erdrotation zurückzuführen. Im Prinzip ist die Flut ein Zusammenströmen und Aufstauen des Gewässers und kein Emporheben und Nachfließen, wie lange Zeit angenommen wurde.

Es gibt noch heute Überreste mittelalterlicher Mehlmühlen, die mit dem Tidenhub ihr Mahlwasser bekamen. Nachweislich beschäftigte sich auch Leonardo da Vinci mit dieser Technik. Um 1130 wurde im Mündungsgebiet des Adour in Frankreich eine Gezeiten-Wassermühle gebaut, und ein Jahrhundert später arbeiteten sogar mehrere Gezeitenmühlen bei Venedig. Man nimmt an, daß die erste Gezeiten- oder auch Flutmühle bereits im 3. Jahrhundert n.Chr. (!) im Hafen von Dover in England gebaut worden ist.

Eine durch die Gezeiten angetriebene Pumpe wurde 1582 durch Peter Morice an der Themse installiert. Die allerdings nicht sehr erfolgreiche Konstruktion förderte immerhin 18.000 m3 über eine Höhendifferenz von 40 m in einen Wasserbehälter. Auch in Deutschland standen einst an den meisten Flüssen mit Tidenhub Gezeitenmühlen.

Vorschläge zugunsten einer großtechnischen Anwendung dieser Energieform gibt es seit etwa 200 Jahren. In Deutschland z.B. wurde der Hamburger Ingenieur E. S. Peine bekannt, der 1910 das Konzept ausarbeitete, bei Husum an der Nordsee ein Elektroflutwerk zu errichten. Und obwohl 1913 ein kleines Probewerk gebaut wurde das sogar gute Resultate erbrachte und eine Menge Streitfragen entschied, kam der erste Weltkrieg einer tatsächlichen Umsetzung in den Weg – und später hörte man nichts mehr davon.

Einen Monat vor seiner Ermordung 1963 sprach der damalige amerikanische Präsident John F. Kennedy mit großer Begeisterung von einem visionären Gezeitenenergie-Projekt:

“Man only needs to exercise his engineering ingenuity to convert the ocean’s surge into a national asset. … I think this (Passamaquoddy Tidal Power Project) can be one of the most astonishing and beneficial enterprises undertaken by the people of the United States.“

 

Es ist eine bestechende Idee sich vorzustellen, welchen Forschritt die Gezeitenenergie durch einer Umsetzung in den USA gemacht hätte, wenn Kennedy damals nicht erschossen worden wäre. Und wer nach Indizien sucht, um eine Verbindung zwischen diesen beiden Geschehnissen zu ziehen, könnte in dem opulenten Bericht ‚The Dream of Passamaquoddy’ von Andrea Silverthorne fündig werden.

Die Schwierigkeit bei diesem Energiewandlungsverfahren liegt hauptsächlich darin, daß mit der konventionellen Turbinentechnologie erst ein Tidenhub von wenigstens 5 m eine wirtschaftliche Anwendung ermöglicht, so daß nur sehr wenige Standorte überhaupt in Betracht gezogen werden können. Dazu gehören:

  • an der Mündung des Severn-Flußes zwischen Britannien und Wales
  • in Alaska, bei Anchorage
  • an der Mündung der beiden argentinischen Flüsse San Jose und Deseado
  • am Cambridge-Golf in Westaustralien
  • in der Fundy-Bucht in Kanada

Nach einer Analyse der Dornier System GmbH gibt es weltweit überhaupt nur 37 Standorte für Gezeitenkraftwerke. Diese Standorte liegen außerdem meist in abgeschlossenen Gebieten mit äußerst geringem Energiebedarf, weitab von Anwenderzentren.

Moderne Gezeitenkraftwerke existieren bereits in Frankreich, der ehemaligen Sowjetunion, Kanada und China. Ich werde sie nachfolgend auch in dieser Reihenfolge präsentieren. Daneben experimentieren auch noch andere Länder mit dieser Energieform, insbesondere Großbritannien und Süd-Korea. Außerdem gibt es weltweit rund 10 Kleinanlagen, die 400 kW oder weniger produzieren, und daher nicht auf kommerzieller Ebene anzusiedeln sind.

Gezeitenkraftwerke in Frankreich


Eine erste französische Versuchsanlage ist 1948 bei Grenoble errichtet worden, eine weitere an der bretonischen Küste bei Dinard. Beide Anlagen sollten ein Großprojekt in der Bucht von Mt. Saint-Michel vorbereiten, für das ein Damm von 25 km Länge notwendig ist. Immerhin soll dieses Projekt jährlich 15 Milliarden kWh elektrische Energie liefern. Die ersten Überlegungen hierzu sollen auf Gérard Boisnoer im Jahr 1921 zurückgehen.

Tatsächlich fand ich in dem Buch von Hanns Günther In hundert Jahren den Hinweis auf ein Versuchswerk an der Mündung des Diouris bei l’Aberwrach, das um 1900 bereits in Betrieb gewesen sein soll und 2.500 PS Leistung hatte.

Seit 1966 steht das 240 MW-Kraftwerk ‚Usine de la Rance’ im Golf von St. Malo, etwa 4 km südlich der Rance-Mündung an der Nordküste der Bretagne. Der Tidenhub beträgt dort bei normaler Flut ca. 8,40 m und bei Springflut (also wenn Sonne, Mond und Erde etwa auf gleicher Linie stehen) sogar bis zu 13,50 m.

Gezeitenkraftwerk La Rance

Gezeitenkraftwerk La Rance

Der Staudamm ist 750 m lang und umfaßt ein 20 Quadratkilometer großes Staubecken. Die spezielle Konstruktion erlaubt auch einen Betrieb als Pumpspeicherwerk, da die zehn 24 MW Kaplanturbinen reversibel sind.

1996 wird das 30-jährige Jubiläum gefeiert: Die Anlage war während dieser Zeit ohne jede größere Panne 160.000 Stunden lang in Betrieb und hat dabei 16 Milliarden kWh umweltfreundlichen Strom zu einem Preis von 2,8 Cent pro kW/h erzeugt.

Inzwischen gibt es den Vorschlag, ein weiteres Gezeitenkraftwerk an der Kanalküste beim Mont Saint Michel zu errichten, mit einer Kapazität von bis zu 6.000 MW.

Sowjetunion und Gezeitenkraftwerke

Bereits 1968 wird in der früheren Sowjetunion in Kislogub (Kislaya Guba) auf der Halbinsel Kola am Weißen Meer, etwa 100 km nördlich von Murmansk, zu Forschungszwecken ein Gezeitenkraftwerk mit 400 kW (andere Quellen: 1 MW) Leistung gebaut, das ebenfalls mit reversiblen Turbinen ausgerüstet ist.

Ein zehnmal so großes Gezeitenkraftwerk ist für den Meerbusen von Mezen, 250 km nördlich von Archangelsk geplant, und an der Barentsee sollte bis 1990 sogar eine 300 MW Anlage entstehen.

Im Jahre 1985 wird bekannt, daß die UdSSR zwei Gezeitenkraftwerke mit jeweils 100 MW am Ochotskischen Meer, einem Randmeer des Pazifik, planen, wo der Gezeitenunterschied etwa 12 m beträgt. Die erste Anlage soll an der Penshina-Bucht im Norden Kamtschatkas, die zweite in der Tugur-Bucht im Süden entstehen. Als Amortisationszeit werden 6 Jahre genannt. Die Pläne werden nach dem Zusammenbruch der Sowjetunion anscheinend nicht weiter verfolgt.

Kanada und Gezeitenkraftwerke

Auch in Kanada wurde während der 1980er Jahre ein großes Gezeitenkraftwerk geplant. Diese Planungen gehen allerdings schon auf das Jahr 1944 zurück – und beeits 1969 legte das ‚Atlantic Tidal Power Programming Board’ das Ergebnis einer sehr eingehenden Studie vor, der zufolge an den Gestaden der Bay of Fundy insgesamt 23 Standorte für Gezeitenkraftwerke existieren. Als erstes sollte am südlicher Ufer eine Pilotanlage mit einer Durchschnittsleistung von 17,8 MW erstellt werden, wo der Tidenhub etwa 6,4 m beträgt. Diese Anlage sollte bereits bei einer Höhendifferenz von nur 1,4 m starten. Die Schweizer Firma Escher Wyss AG hat hierfür das bereits 1919 patentierte Turbinenkonzept von Leroy Harza (s.d.) weiterentwickelt. Entstanden ist eine Niederdruck-Turbine, deren Generator direkt am Außenkranz des Laufrades angebracht ist und nicht im Inneren des Laufgehäuses.

Tatsächlich wird dann in Kanada 1982 bei Annapolis Royale in Neu-Schottland ein kommerzielles Gezeitenkraftwerk errichtet, um die Funktionsweise der 7,8 m durchmessenden 16 MW ‚Straflo’ (straight flow) Turbine zu belegen, die von der Schweizer Firma Escher-Wyss entwickelt, und von General Electric in Kanada hergestellt werden.

Dabei handelt es sich um eine Weiterentwicklung der Kaplan-Rohrturbine, bei der die Turbinenschaufeln einen umlaufenden Ring mit integrierter Erregerwicklung tragen, während die Statorwicklung in das Gehäuse der Turbine eingebaut ist. Turbine und Generator sich also nicht durch eine Welle verbunden – und das Wasser strömt quasi durch den Generator hindurch. Die Anlage geht 1984 in Betrieb.

Blue Energy Testmodell

Blue Energy Testmodell

Das kanadische Unternehmen Blue Energy Canada Inc. beschäftigt sich ebenfalls schon früh mit Gezeitenenergie. Allerdings bevorzugt man hier nicht den Bau von dammförmigen Kraftwerken, sondern die unterseeische Nutzung der Tidenströmung mit Hilfe der senkrechtachsigen Davis-Turbine.

Das Vorläuferunternehmen Nova Energy Ltd. hatte 1981 und 1982 im Rahmen einer 10-Jahres-Kooperation mit dem Kanadischen National Research Council bereits erfolgreich zwei Testanlagen und drei Prototypen gebaut und getestet. Diese Arbeiten wurden mit 1,3 Mio. $ gefördert. Anfang 1983 wurde in der Seestraße von Cornwall, Ontario, eine Anlage mit 20 kW installiert. Bei Sheet Harbor in Neuschottland wurde 1984 eine weitere Anlage errichtet, diesmal mit einer Leistung von 100 kW.

Aufgrund einer privaten Initiative wurde auch im Golfstrom vor Florida eine Davis-Turbine installiert, die im April 1985 zum ersten mal Elektrizität lieferte. Der Strom des VEGA-I Prototypen (Venturi Energy Generating Apparatus) sollte für die elektrolytische Herstellung von Wasserstoff genutzt werden, der wiederum als Treibstoff für die Space Shuttles dienen sollte. Ein weiterer Versuch war der Einsatz als Flußströmungs-Kraftwerk (TOR 5, 5 kW, 1987, Porters Lake in Neuschottland).

Kernelement der Systeme von Blue Energy ist eine Turbine mit vier Rotorblättern, die von dem bekannten Kanadischen Aero- und Hydrodynamik-Ingenieur Barry V. Davis entwickelt wurde, und doch eine verblüffende Ähnlichkeit mit dem Darrieus-Windrotor hat. Der Davis-Rotor dreht sich allerdings innerhalb einer strömungsunterstützenden Box, welche am Meeresboden verankert ist. Oben darauf, oberhalb des Wasseroberfläche und daher leicht zu erreichen und zu warten befinden sich das Getriebe und der Generator. Der hydrodynamische ‚Auftrieb’ der Rotorenblätter führt dazu, daß sich die Turbine proportional schneller dreht als die Geschwindigkeit des umströmenden Wassers. Und da Seewasser die 832-fache Dichte von Luft hat, entspricht eine Strömungsgeschwindigkeit von 8 Knoten im Meer einer Wind- oder eher Sturmgeschwindigkeit von 390 km/h (was eine Windmühle allerdings nicht unbeschadet ließe).

EnCurrent Turbine von NECI

EnCurrent Turbine

Bis 2004 haben unter der Aufsicht des National Research Council of Canada bereits sechs Prototypen die Tauglichkeit des Systems bewiesen. Das Unternehmen bietet Kleinanlagen (5 bis 25 kW), mittlere Anlagen (250 kW) sowie große Anlagenreihen an, die dann wie Zäune zusammengeschaltet werden. Im September 2006 sind auch die Versuche mit dem Turbinen-Prototyp an der University of British Columbia erfolgreich beendet.

Seit 2004 arbeitet auch die New Energy Corporation Inc. (NECI) in Calgary, Alberta, an einer langsam rotierenden senkrechtachsigen Strömungsturbine unter dem Namen EnCurrent Turbine. Man will eine 250 kW Demonstrationsanlage bauen und hat auch sonst ehrgeizige Pläne, doch der letzte Newsletter auf der Firmenseite datiert vom August 2005. Und auch hier handelt es sich um die im Grunde immer gleiche Davis-Turbine.

Wesentlich professioneller präsentiert sich dagegen die Clean Current Power Systems Inc. aus Vancouver, British Columbia. Hier arbeitet man seit 2001 an einem Rotor mit horizontaler Achse – inzwischen eines der am weitesten verbreiteten Konzepte –, diesmal allerdings in ummantelter Form. Im September 2006 installiert das Unternehmen beim Race Rocks Ökoreservat eine Demonstrationsanlage.

Als im November 2007 das ‚Nova Scotia Energy Tender Office’ seine Ausschreibung über einen Großversuch mit drei Gezeiten-Energieanlagen in der Fundy-Bay veröffentlicht, reichen sieben Firmen Vorschläge ein. Als einziges kanadisches Unternehmen wird im Januar 2008 dann die Clean Current Power ausgewählt, eine ihrer Anlagen an das neu geschaffene ‚Fundy Institute of Tidal Energy’ zu liefern.

Die zwei anderen ausgesuchten Systeme stammen aus Irland (OpenHydro Group, 1 MW Demonstrationsanlage) und den USA (UEK, Underwater Electric Kite).

Damit wird Anfang 2008 für etwa 8 Mio. $ der bislang größte Vergleichstest dieser Energiewandler anlaufen, da die Regierung von Neu-Schottland plant, bis 2013 rund 20 % des Strombedarfs aus erneuerbaren Ressourcen zu denken. Die täglich zwei Mal in die Bucht hineinströmenden 100 Mrd. Kubikmeter Wasser lassen einen großen Teil dieser Zielsetzung erreichbar werden. Man hofft, hier insgesamt 300 MW erwirtschaften zu können.

Gezeitenkraftwerke in China

In China wird zwischen 1980 und 1986 eine 3,4 MW Anlage bei Jianxia errichtet.

Im Oktober 2004 unterzeichnet in New York die chinesische Regierung einen Kooperationsvertrag mit dem britischen Unternehmen Tidal Electric aus London, bei dem es um das Offshore Tidal Lagoon Project in der Nähe des Mündung des Yalu Flusses geht.

Mit einer Leistung von 300 MW soll es das weltgrößte Projekt seiner Art werden. Der Vorsitzende von Tidal Electric, Peter Ullman, hatte zwischen 1993 und 1996 die Patente erarbeitet und bereits 1994 einen ersten Prototypen gebaut.

Großbritannien und die Meereskraft


Schon 1840 werden erste Vorschläge gemacht, an der Mündung des Severn zwischen Cardiff und Weston einen Damm zu bauen, und bereits 1925 wird eine offizielle Studie vorgelegt, wie man an dieser Stelle rund 800 MW Strom erzeugen könnte.

Gezeitenkraftwerk

Severn-Plan (ca. 1925)

Zwischen 1974 und 1987 laufen dann ernsthafte Studien für das größte Gezeitenkraftwerk der Welt, die Severn Tidal Barrage (STB) mit 8.640 MW (!), da hier ein Gezeitenhub von bis zu 15 m herrscht. Die geplante 16 km lange Barriere zwischen Brean Down (England) und Lavernock Point (Wales) soll mit fast 200 Turbinen ausgestattet werden, wobei die Vorfertigung 6 Jahre, die Bauarbeiten selbst dann noch einmal 7 Jahre dauern sollen.

Die Anlage hätte rund 12 % des damaligen Stromverbrauchs in Großbritannien decken können. Doch statt dessen ‚verbraten’ im Laufe dieser 13 Jahre diverse Beratungsbüros, Entwicklungsfirmen, Universitäten und ministerielle Verwaltungsabteilungen insgesamt 100 Mio. $, und am Ende wird das Projekt aufgrund ‚wirtschaftlicher Probleme’ zu den Akten gelegt. Erst im Zuge der alarmierenden Anzeichen für den Klimawandel wird das Projekt 2006 wieder hervorgeholt.

Am Fluß Tawe in der Swansea Bay, Wales, gibt es außerdem eine kleine Anlage mit 200 kW Leistung.

Seit 1981 beschäftigt sich die Firma IT Power in Basingstoke, Hampshire, mit erneuerbarer Energie, das Unternehmen bezeichnet sich als der Marktführer im Beratungssektor. Nach langen Vorbereitungen ab 1998 installiert ein Konsortium aus britischen und deutschen Unternehmen unter der Leitung der IT Power im Juni 2003 erfolgreich eine 300 kW Prototyp-Anlage. Diese weltweit erste kommerzielle Gezeitenströmungs-Turbine des Seaflow-Modells (s.u. Meeresströmung) wird im Bristol-Kanal bei Lynmouth, Nord-Devon, getestet.

Vor der Küste von Devon nimmt Ende August 2003 das erste Offshore-Gezeiten-Kraftwerk der Welt seinen Betrieb auf. Der 11 m lange Rotor erzeugt rund 300 kW Strom. Im Gegensatz zu dem Gezeiten-Kraftwerk von St. Malo in der Bretagne nutzt das britische Kraftwerk nicht die Gezeitenströme in einer Flußmündung, sondern im offenen Meer. 2004 kommt eine weitere Turbine hinzu. Gegenüber Windanlagen können Gezeiten-Kraftwerke permanent Energie erzeugen und stören nicht das Landschaftsbild. Wegen der geringen Drehzahl von 20 Umdrehungen pro Minute sollen auch keine Gefahren für die Meeresfauna bestehen. Der Betreiber des Gezeiten-Kraftwerks, Marine Current Turbines Ltd., schätzt die Gesamtkapazität solcher Anlagen in Großbritannien auf etwa 10 GW.

Seit dem ersten Testlauf des Prototyps bis Mitte 2007 kann die Leistung des Kraftwerks von 300 kW auf das Vierfache erhöht werden, doch die inzwischen zuständige Tochter Sea Generation Ltd (SeaGen) kämpft wiederholt mit Problemen bei der Installierung des neuen Prototyps. Sollte das Projekt bis Jahresende erfolgreich durchgeführt werden können, dann wäre das Kraftwerk vor der Küste von Strangford Lough mit seinen 1,2 MW das derzeit größte Gezeitenkraftwerk der Welt.

Ab 2003 fördert das britische Handels- und Industrieministerium die neu gegründete Tidal Hydraulic Generators Ltd. mit 1,6 Mio. Pfund, Das Unternehmen arbeitet an der Entwicklung eines Tidenstrom-Generators, der bei den Western Isles eingesetzt werden soll.

Das Prinzip der Venturi-Düse, deren Luftstrom andere Luft oder auch Wasser ansaugen kann, ist der Namensgeber der HydroVenturi Ltd., einer Ausgründung des Imperial College aus dem Jahr 1999. Das in London ansässige Unternehmen testet ab 2002 drei Jahre lang eine neue Form von Strömungskraftwerk mit dem Namen ‚Rochester Venturi (RV)’ bei welchem der durch die Venturi-Technik erzeugte Sekundärstrom zur Elektrizitätsproduktion dient. Das im Norden Englands installierte Modell leistet 60 kW im Primärkreislauf – und sein besonderer Vorteil ist, daß es keine beweglichen Teile besitzt, die mit Seewasser in Verbindung kommen. 2005 sucht das Unternehmen allerdings dringend Kapital, um weitermachen zu können.

Grafik des TidalStream Systems

TidalStream (Grafik)

Das Unternehmen TidalStream in Chiswick, West London, beschäftigt sich ebenfalls mit der Nutzung von Strömungen im offenen Meer. Ausgehend von Modellen, die der Sea flow Technologie sehr ähnlich sehen, arbeitet die Firma daran, die Systeme wesentlich praktikabler zu machen. Unter anderem wird ein Schaft konzipiert, der im normalen Betrieb geflutet ist. Für Wartungsarbeiten an den Turbinen kann er dann leergepumpt werden, worauf er zusammen mit den Rotoren an die Oberfläche steigt und diese leicht zugänglich macht. Eine weitere Konstruktion erlaubt es der beweglichen Gesamtstruktur, sich der jeweiligen Strömungsrichtung anzupassen. Die Technologie des Unternehmens unter dem Namen ,Semi-Submersible Turbine (SST)’ wird im Jahr 2003 patentiert. Die in 60 m Wassertiefe zu installierende Anlage, die für einen praktischen Einsatz vor der Küste vorgesehen ist, besitzt 20 Rotoren mit einem Durchmesser von jeweils 20 m und eine Leistung von insgesamt 4 MW.

Schon 2004 läßt das britische Unternehmen Soil Machine Dynamics Ltd (SMD) Hydrovision aus Newcastle upon Tyne seinen Strömungsgenerator TidEl zur Nutzung der Gezeitenenergie zu Wasser. Diese Konstruktion schwimmt frei im Wasser und muß nur über Kabel mit dem Meeresboden verankert werden. Die Anlage besteht aus zwei jeweils 500 kW leistenden Rotoren und wird am New and Renewable Energy Centre (NaREC) in Blyth, Cumbrien, getestet.

Die Entwicklung einer Open-Center-Technologie begann in den USA bereits im Jahr 1995. Zehn Jahre später, also 2005, wird in Irland das Unternehmen OpenHydro gegründet, nachdem man sich in Vorjahr über die weltweiten Rechte geeinigt hatte. Der Begriff leitet sich aus der Konstruktionsform des Rotors ab, dessen innerer Bereich offen ist und damit für die Meeresfauna eine geringere Gefahr bedeutet. Die Technologie wird als eine von dreien ausgewählt, um ab 2008 am European Marine Energy Centre in Orkney, Schottland, im praktischen Betrieb getestet zu werden. Das in Dublin ansässige Unternehmen hatte eine Unterstützung in Höhe von 1,8 Mio. € erhalten, um dort eine große Demonstrationsanlage zu errichten.

OpenHydro

OpenHydro-Prototyp

Im Oktober 2007 beteiligen sich private Unternehmen mit 40 Mio. € an der Firma. Seit 2005 wurde OpenHydro damit mit insgesamt 50 Mio. € ausgestattet, um die wirtschaftliche Entwicklung der Open-Center-Technologie voranzubringen.

Im August 2007 beginnt mit der Installation des bislang weltgrößten Gezeiten-Generators am nordirischen Strangford Lough der erste große Praxistest für diese Technologie. 2008 wird dann das Unternehmen ScottishPower mit der Untersuchung einer weiteren Unterwasserturbine im Pentland Firth beginnen. Man geht davon aus, daß hier bis zu 1 GW Strom erzeugt werden können. Prof. Stephen Salter von der Universität Edinburgh, der sich schon seit Jahrzehnten mit der Nutzung der verschiedenen Meeresenergien befaßt, spricht sogar von einem Potential bis zu 20 GW. Er hat inzwischen eine zylindrische Turbine entwickelt, die in Tiefen um 50 m eingesetzt werden kann, um die dort vorhandenen stärkeren Strömungen zu nutzen.
Ende 2007 sollen an der Küste Nordirlands die Demonstrationsanlagen von drei Gezeiten-Generatoren zusammen 1,2 MW erzeugen.

Die Tidal Generation Ltd. (TGL) aus Bristol erhält Anfang 2006 einen Forschungspreis in Höhe von 75.000 englischen Pfund, um ihrer Technologie weiterzuentwickeln. Zur Untersuchung am europäischen Marine Energy Centre auf den Orkney Inseln wird ein 500 kW Prototyp hergestellt. Außerdem arbeitet das Unternehmen an einer 1 MW Turbine.

Steve Turnock und Suleiman Abu-Sharkh von der University of Southampton entwickeln Mitte 2006 mit dem sogenannten Southampton design eine weitere Gezeitenturbine, deren Rotorblätter sich in einer Ummantelung drehen. Bislang existiert erst ein 25 cm großer Prototyp, doch man hofft auf Grund des kompakten Designs innerhalb von fünf Jahren ein kommerzielles System anbieten zu können.

Grafik der Lunar Energy Turbine

Lunar Energy Turbine
(Grafik)

Gemeinsam mit dem Energiekonzern E.ON gibt die in Yorkshire beheimatete und bereits 1999 gegründete Lunar Energy im März 2007 den Plan für ein 8 MW Kraftwerk vor der Westküste des Landes bekannt. Die 8 Turbinen, die in 50 m Wassertiefe auf etwa 10 m hohen Standbein stehen, werden von der Firma Rotech Engineering aus Aberdeen geliefert. Die 15 m langen Turbinen verengen sich zur Mitte hin und sollen so den Wasserstrom beschleunigen. Im Oktober wird als Standort die St. David Halbinsel in Pembrokeshire, South Wales, ausgewählt. Baubeginn ist Sommer 2008, in Betrieb gehen soll die Anlage 2010.

Als erster Schritt wird eine 1 MW Demonstrationsanlage für den Praxisversuch in Orkney 2008 hergestellt. Bis 2011 soll die Technologie dann soweit entwickelt sein, daß große kommerzielle Energiefarmen installiert werden können.

Im August 2007 meldet ein kleines Ingenieurteam aus Cornwall einen technischen Durchbruch mit der Entwicklung einer Turbine mit vertikaler Achse, die sie Osprey nennen (unter diesem Namen gibt es bereits ein Projekt in Schottland im Bereich der Wellenenergie), und bei der sich Getriebe und Generator oberhalb des Wasserspiegels befinden.

Die FreeFlow 69 Ltd. aus Fowey betrachtet ihren Ocean Hydro Electricity Generator (OHEG) als eine revolutionäres Konzept, ohne jedoch den exakten Mechanismus offenzulegen. Versuche mit einem Modellrotor und einem verkleinerten Prototypen sind bereits erfolgreich unternommen worden, bis zum Herbst soll eine Pilotanlage fertig sein. Das Unternehmen kooperiert dabei mit den Firmen Western Hydro und Rubicon Marine.

Im Oktober 2007 bekommt der inzwischen fast 170 Jahr alte Plan eines Gezeitenkraftwerks in der Severn-Flußmündung neue Presse. Eine Regierungskomitee schlägt erneut den Bau eines 16 km langen Dammes vor, dessen Turbinen etwa 5 % des gesamten Strombedarfs Großbritanniens erzeugen könnten. Die Baukosten werden aufgrund 20 Mrd. € geschätzt. Wirtschaftsminister John Hutton kündigt eine Machbarkeitsstudie des ‚visionären Projekts’ an. Bei der Umsetzung wird damit gerechnet, daß der Damm zwischen Lavernock Point westlich von Cardiff bis Brean Down in Somerset bis 2019 jahrelang zu einer Großbaustelle wird. Umweltschützer protestieren schon vorab energisch gegen eine Durchführung des Plans.

Neptune Tidal Power Pontoon

Neptune Tidal Power Pontoon

Die Neptune Renewable Energy Ltd. (NRE) aus North Ferriby, East Yorkshire, arbeitet sowohl auf dem Gebiet der Wellenenergie (s.d.) als auch der Gezeitenenergie. Im September 2007 stellt das Unternehmen mit ihrem Neptune Tidal Power Pontoon eine teilweise verkleideter Savonius-Turbine mit senkrechte Achse vor, die 4 x 4 m groß ist und trotz ihrer geringen Herstellungskosten einen Wirkungsgrad zwischen 60 und 80 % erreichen soll. Auch hier sind das Getriebe und der Generator oberhalb eines Schwimmpontons installiert. Man arbeitet bereits an einem Labormodell im Maßstab 1:100 und will nun, nach erfolgreicher Patentierung, eine Prototypen bauen, der 2008 getestet werden soll.

Süd-Korea und seine Gezeitenkraftwerke

Im Mai 2006 wird in Korea eine ausführliche Studie zur Nutzung von Meeresströmungen und Gezeitenenergie vorgelegt. Federführend dabei ist das Korean Ocean Research & Development Institute (KORDI), das bereits am 19. März 2002 eine erste Gorlov-Turbine für Versuchszwecke in Betrieb genommen hat. In einer zweiten Versuchsphase ab 2005 wird ein Kraftwerk mit bis zu 1 MW Leistung getestet. Inzwischen wurden diverse Standorte untersucht und auch Abschätzungen der erzielbaren Leistung gemacht. Bei den Meeresströmungen rechnet man mit 500 MW, während die nutzbare Gezeitenenergie sogar 2.400 MW betragen soll (s.d.). Man denkt auch an die Installation einiger tausend Gorlov-Turbinen, die insgesamt sogar bis zu 3.600 MW Leistung erwirtschaften sollen.

Shiwa Tidal Plant Grafik

Shiwa Tidal Plant (Grafik)

Gut im Zeitplan liegen Ende 2006 die Bauarbeiten für das Shiwa Tidal Power Plant Projekt, das mit seinen 254 MW das derzeit größte Gezeitenkraftwerk der Welt in Frankreich (240 MW) überholen wird. Das Projekt entsteht im Nord-Westen des Landes in der Provinz Gyeonggi in der Nähe der Stadt Ansan, wo ein Tidenhub von 5,57 m herrscht. Zwischen 1987 und 1994 war hier bereits ein 12,6 km langer Damm gebaut worden, der ursprünglich einem Landgewinnungsprojekt diente und die Küste vor dem offenen Meer schützte. Später zeigen sich bei dem entstandenen See jedoch gravierende Umweltprobleme, die man durch den ‚Gezeitenatem’ lösen will.

Das durchführende Unternehmen Daewoo bestellt zehn 25,4 MW Turbinen von der österreichischen Firma VA Tech Hydro (Zusammenschluß von Escher Wyss, Sulzer u.a.), die ab Anfang 2007 geliefert und in den bestehenden Damm integriert werden sollen. Das 250 Mio. $ Projekt wird dann 2009 in Betrieb gehen – mit einem Jahresnutzungsgrad von 22 %.

Weitere Länder mit Gezeitenkraftwerken

Auf der berühmten ‘Zweiten Weltkraftkonferenz’ 1930 in Berlin wurde neben anderen revolutionären Energieformen auch ein Gezeitenprojekt aus Argentinien intensiv diskutiert. Dabei handelte es sich um die Ausarbeitung einer Regierungskommission, der zufolge besonders der Tidenhub von bis zu 12 m an der Bucht von San José geeignet sei. Hier bräuchte man nur einen 7 km langen Damm, um die Bucht mit ihren 780 km² Fläche abzuschließen.

Grafik von 1931

Argentinisches Gezeitenkraftwerk
(ca. 1930)

 

Ein Jahr später soll in einer Seitenbucht der Deseado-Mündung ein kleines Versuchskraftwerk mit 1.000 kWh Tagesleistung gebaut worden sein.

1988 verlautet aus Indien, daß man dort in der Gegend ‚Ran of Kutch’ ein 900 MW Kraftwerk plant, weitere Informationen darüber habe ich allerdings nicht gefunden.

Im Dezember 2004 verlautet aus dem indischen ‚Staatsministerium für nicht konventionelle Energie’, daß man für den Golf von Kachh, den Golf von Cambay in Gujarat und die Region des Durgaduani creek in Sunderbans in West-Bengalen eine potentiell nutzbare Gezeitenenergie von 15 GW errechnet habe.

An der Küste von Katapady-Mattu möchte der Ingenieur Vijaykumar Hegde sein 2006 patentiertes 20 kW Gezeitenkraftwerk bauen, das die Energie mittels Luftdruck speichert. Sein Demonstrationsmodell, das ‚Susi Tidal Power Project’ schwimmt seit 2007 etwa 35 m weit offshore und produziert auch schon ein klein wenig Strom. Der Erfinder hofft nun, seinen größeren Prototypen bereits im April zu Wasser lassen zu können.

Im Juni 2004 findet in Deutschland vor dem Kraftwerk Romkehalle am Fuße der Obertalsperre bei Bad Harzburg die öffentliche Vorstellung eines Demonstrationsmodells des Atlantisstrom Gezeitenkraftwerkes statt.

Der neuartige und bereits patentierte Klappenmechanismus der Schaufeln ermöglicht die Nutzung beider Strömungsrichtungen ohne komplizierte Umstellmechanismen. Die vergleichsweise einfache Konstruktion der von dem Zahnarzt Dr. Kai-Uwe Janssen aus Wolfsburg entwickelten Anlage sichert ihre nahezu völlige Wartungsfreiheit während der auf etwa 20 Jahre angelegten Nutzungsdauer. Außerdem kann die Anlage so tief unter der Wasseroberfläche installiert werden, daß sie weder für die Schiffahrt ein Hindernis noch für den Betrachter sichtbar ist. Dieses Gezeitenkraftwerk kann, als derzeit weltweit wohl einziges, ohne externe Steuerung, völlig selbsttätig sowohl die auflaufende wie die ablaufende Gezeitenströmung nutzen und bis auf den Gezeitenwechsel praktisch ununterbrochen Strom erzeugen.

In Australien hatten bereits Studien in den 1960er Jahren ergeben, daß in der Region von Kimberley, Westaustralien, ein Potential von über 3.000 MW Gezeitenenergie zur Verfügung steht. Später gab es Pläne für die Konstruktion eines Gezeitenkraftwerkes bei Derby mit einer Leistung von 50 MW. Das Australian Greenhouse Office förderte das Projekt zwar mit 1  Mio. $, doch Mitte 2000 wurde es auf Eis gelegt, nachdem eine Kosten/Nutzenanalyse im Vergleich mit einem Gas-befeuerten Kraftwerk durchgeführt wurde.

2004 wird in den USA die Ocean Renewable Power Co. LLC (ORPC) gegründet, die mit Unterstützung der US Navy das Konzept einer Art Gezeiten-Durchflußturbine mit helixförmigen horizontalachsigen Rotoren umsetzen möchte, die liegenden Gorlov-Turbinen ähneln. 2005 ist das Unternehmen mit Sitz in Miami auf Suche nach Finanziers. Zwei Jahre später wird als Firmensitz Fall River, Massachusetts, angegeben – und man bereitet den Test der modular aufgebauten ‚ocean current generation OCGen™ technology’ Ende 2007 vor.

Die Federal Energy Regulatory Commission (FERC) hat dem Unternehmen bereits drei Örtlichkeiten für Wellenenergieanlagen genehmigt, mit denen man sich hier ebenfalls beschäftigt, (die Western Passage und die CobsCook Bay in Maine sowie der Cook Inlet in Alaska), sowie sechs für Gezeiten-induzierte Meeresströmungen (Fort Lauderdale, Key Largo, Miami, St. Lucie, Tavernier und West Palm Beach). 2011/2012 will ORPC soweit sein, daß man eine 10 MW Anlage installieren kann.

UEK-Turbine

UEK-Turbine

Das von Philippe Vauthier gegründete US-Unternehmen UEK Corp. in Annapolis, Maryland, dessen Doppelturbine unter dem Namen Underwater Electric Kite bereits am Ende der Übersicht der unterschiedlichen Turbinenmodelle präsentiert wurde, plant für 2005 die Absenkung von 25 Turbinen in der Mündung des Indian River in Delaware, die insgesamt 10 MW Strom aus den dort herrschenden Tiden erzeugen sollen, was den Bedarf von etwa 10.000 Menschen decken kann. Verträge gibt es bereits für zwei Anlagen in Sambia, die dort in einem Fluß den Strom für eine Missionarsschule und ein Krankenhaus erzeugen sollen, sowie für ein ähnliches Projekt im Fluß Caqueta in Kolumbien, wo zwei Gemeinden mit Energie versorgt werden sollen. Eine Versuchsanlage war zuvor bereits im East River vor New York installiert worden.

Im März 2006 gehört der Underwater Electric Kite zu den drei ausgewählten Anlagen, die in der schottischen Bucht von Fundy einem umfassenden Praxistest unterzogen werden.

In South Salem entwickeln Rudi Visket und sein Nachbar Darren Hendren Mitte 2006 eine neue Methode, mit konventioneller Technologie die Gezeitenenergie zu nutzen: Sie schlagen den Bau von Kanälen über Land vor, die in einem Speicherbecken enden in welches das Tidenwasser hinein- bzw. wieder hinausfließt. In gewissen Abständen sind entlang dieser Kanäle traditionelle Wasserräder installiert, die sich mit der jeweiligen Strömungsrichtung drehen und Strom erzeugen können.

Im September 2006 wird in den USA vorgeschlagen, mit Turbinen unterhalb der Golden Gate Bridge Strom für rund 40.000 Haushalte in San Francisco zu erzeugen. Die Gezeitenströmung ist hier so stark, daß das Electric Power Research Institute mit 38 MW Energie rechnet. Eingesetzt werden sollen bei diesem Projekt die Strömungsturbinen von Verdant (s. nächste Seite). Ein weiteres Projekt des Unternehmens läuft unter dem Namen ‚New York’s Roosevelt Island Tidal Energy (RITE) Project’. Hier sollen an der Mündung des East River bis zu 10 MW Energie gewonnen werden. Der wichtigste Projektpartner, die New York State Energy Research & Development Authority (NYSERDA), hat bereits 2 Mio. $ in die Vorarbeiten investiert.

Außerdem wird von Burton Hamner derweil die Firma Tidal Energy Systems Inc. (TES) gegründet. Das in Seattle, Bundesstaat Washington, ansässige Unternehmen hat damit den gleichen Präsidenten wie die Puget Sound Tidal Power LLC, die bereits mit der Energiefirma Tacoma Power für 300.000 US-Dollar einen Vertrag für die Machbarkeitsstudie einer Gezeitenenergieanlage bei Puget geschlossen hat. Auch dieses Unternehmen arbeitet mit einer von GCK Technologies entwickelten Gorlov-Turbine und beginnt im Mai 2007 mit kleineren Versuchen vor der Küste von Seattle.

Grenzen der Nutzung von Meeresenergie durch Gezeitenkraftwerke

Bei den bislang gebauten Gezeiten-Kraftwerken zeigte sich, daß die ersten Verschleißerschein­ungen schon nach 15 und nicht, wie vorausberechnet, erst nach 30 Jahren, auftraten, obwohl seewasserbeständiges Material genutzt worden ist. Außerdem ist der Wartungsaufwand durch Versanden und Verschlicken der Anlagen äußerst hoch, die Einflüsse auf Muschelbänke und Tischbestände sind sehr destruktiv, da z.T. riesige Absperrungen notwendig sind, die das biologische Gleichgewicht im Meer empfindlich stören.

Vier Mal täglich gibt es bei Gezeitenkraftwerken einen sogenannten ‚Null-Leistungs-Punkt’ ohne Stromabgabemöglichkeit, der sich außerdem täglich um rund 50 Minuten verschiebt, so daß er manchmal genau mit der Spitzenlastzeit zusammenfällt.

Die Investitionskosten für den Dammbau, den meist erforderlichen Stausee und die komplizierten Schleusensysteme sind relativ hoch, die Dauer dieser Investition aufgrund der schwierigen Bauausführung ebenfalls. Zur Energietransformation können außerdem nur wirkungsschwache Niederdruckturbinen genutzt werden, deren Wirkungsgrade zwischen 25 % und 65 % schwanken.

Doch auch ohne den Tidenhub der Gezeiten existieren Strömungen in den Meeren, die der Energiegewinnung dienen sollen (Strömungskraftwerk). Zu diesen kommen wir als nächstes – wobei es selbstverständlich diverse Überschneidungen zwischen den beiden Einsatzbereichen gibt.