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Energie aus Wind und Wellen

Die Weltmeere sind schier unerschöpfliche Energielieferanten, die unzählige andere Kraftwerke ersetzen könnten. Die Umsetzung befindet sich in der Pilotphase, die Wissenschafter vom Institut für Solare Energieförderungstechniken (ISET) im deutschen Kassel gehören zu den international führenden Forschern.

Auf dem Fensterbrett im Kasseler Büro von Jürgen Schmid steht das Modell eines Windrades, das mit Hilfe einer Solarzelle angetrieben wird. Es ist zu klein, um als Ventilator an heißen Sommertagen zu dienen, aber doch groß genug, um die Leidenschaft des iset-Vorstandsvorsitzenden anzudeuten: Schmid hat sein wissenschaftliches Leben der Forschung und Entwicklung regenerativer Energien gewidmet und das von ihm geleitete Institut zu einer international führenden Forschungseinrichtung für umweltfreundliche Energien gemacht. So war das iset die wissenschaftliche Beratungsinstitution des von der deutschen Bundesregierung über fast 16 Jahre geförderten "250 Megawatt-Wind-Programms". Im Rahmen dieses weltweit größten Windenergie-Projekts wertete das iset die Erfahrungen an 1500 Windrädern aus. Schmid bemerkt nicht ohne Stolz, dass dieser junge, vor Jahren noch belächelte Industriezweig binnen zwanzig Jahren allein in Deutschland mehr als 60.000 stark exportorientierte Arbeitsplätze geschaffen habe.

Auf zu neuen Ufern

Aber längst haben die Kasseler Wissenschafter ihr Betätigungsfeld ausgedehnt und forschen auch über Meeresenergiekraftwerke - ein Bereich, dem ein hohes Potenzial zugeschrieben wird. Die iset-Experten schätzen, dass das Gesamtpotenzial der unterschiedlichen Zweige der Meeresenergie in technisch ausgereifter Form insgesamt 5000 Terrawattstunden pro Jahr liefern könnte - ein Drittel des Weltstromverbrauchs.

Dass sein Institut für Solare Energieförderungstechniken wegen des neuen Forschungsfeldes eigentlich den Namen ändern müsste, kümmert den Dekan des Fachbereichs Elektrotechnik/Informatik an der Universität Kassel wenig. Schmid: "Wenn man Solarenergie als erneuerbare Energie versteht, passt es schon, denn indirekt hängt alle Energie mit der Sonne zusammen." Das gelte auch für die Energiepotenziale der Ozeane, deren Wasser verdunste und woanders zu Regen werde, um dann wieder in Flüsse zu fließen, die schließlich im Meer endeten.

Doch nicht nur der Zyklus von Sonne, Wind und Wasser verbindet Solar-und Meeresenergie. Auch technologisch sind beide Formen der Stromerzeugung verwandt, erklärt Jochen Bard, Diplom-Physiker und iset-Experte im Bereich Meeresenergien. Sein Spezialgebiet sind Meeresströmungsturbinen. Auf diesem Gebiet kooperiert das iset mit dem britischen Unternehmen itPowers in einem von der eu und dem Bundesumweltministerium geförderten Projekt zur Entwicklung einer kommerziell nutzbaren 300 Kilowatt-Turbine. Seit 2003 steht der weltweit erste Prototyp "Seaflow" in der Nähe von Bristol vor der britischen Westküste. Bard wirbt nachdrücklich für die Zukunftsfähigkeit dieser Form von "Ocean Energy". Meeresströmungsturbinen funktionierten nach dem gleichen Prinzip wie Windkraftanlagen, so Bard, nutzen mit Hilfe eines Rotors die kinetische Energie der Wasserströmung des Meeres zum Antrieb eines elektrischen Generators. Dank der Ähnlichkeit der Konzepte konnten technische Lösungen übertragen, Erfahrungen aus dem Betrieb Offshore-Ölplattformen und dem Schiffsbau integriert werden. Bard schätzt, dass die Meeresströmungstechnik bis zu 800 Terrawattstunden pro Jahr liefern könnte.

Auch andere Formen der Meeresenergieforschung machen sich das in der Windenergie erprobte Prinzip der Energieverwandlung zueigen. Wellen stellen eine zwar unregelmäßige, doch unerschöpfliche Form der Meeresenergie dar. Schätzungen zufolge könnte eine Wellenbewegung von 15-30 Kilowatt pro Meter Küstenlinie auf einem Küstenabschnitt von bis 60 km immerhin ein Kohle-oder ein Kernkraftwerk ersetzen. Zu den bereits erforschten Modellen gehören etwa der "Wave Dragon", bei dem die Wellen über eine hohe Rampe laufen, dann in einen Behälter geleitet werden und dort eine Turbine antreiben - oder die auf dem Meeresboden verankerten Bojen, die durch Wellen bewegt Strom erzeugen. Schmid weist aber darauf hin, dass die meisten Anlagen in der Erprobungsphase untergingen oder durch Wellen zerstört wurden, ihr Potenzial also nur schwer einschätzbar sei.

Optimistischer scheint dagegen die Energiewirtschaft zu sein. So will die Energie Baden-Württemberg ag (enbw) das erste deutsche Wellenenergie-Kraftwerk an einem noch zu suchenden Standort an der deutschen Nordseeküste entwickeln. Es soll die Leistung von 250 kW erreichen und könnte pro Jahr rund 120 Haushalte versorgen. "Das geplante Kraftwerk dient primär als Versuchsanlage zur Weiterentwicklung einer hoffnungsvollen, aber jungen Technologie", so Konzernpressesprecher Dirk Ommeln. Dass sich die enbw auf dieses Feld wagt, hat Insider der Branche überrascht. Für Ommeln stehen erneuerbare Energien aber durchaus im "strategischen Fokus der enbw" und müssten entsprechend erforscht werden. Der in Karlsruhe ansässige Konzern will mit diesem Projekt seine Position im Bereich der erneuerbaren Energien ausbauen und Wegbereiter für eine deutsche Führungsrolle auf dem Gebiet der Meeresenergie sein.

Noch steckt die Meeresenergie-Forschung in der Pionierphase. Fragen der Korrosion müssten gelöst, Belastungen für Flora und Fauna des Meeres erforscht werden, meint Schmid. Das größte Problem für die kommerzielle Nutzung ist die Netzanbindung der Offshore-Anlagen. Schmid verweist darauf, dass die besten "Super-Netze" beim Transport nur noch fünf Prozent Verlust erzeugten. Während Bard die Kosten für die Verlegung der Unterwasserkabel für erheblich hält, schätzt sie Schmid auf 1-2 Cent pro Kilowattstunde für eine Strecke von Nordafrika bis nach Kassel. Allerdings müsste in der Startphase der Staat die Industrie unterstützen.

Chance für Schwellenländer

In Deutschland besitzen Nord-und Ostsee kaum Potential für eine Nutzung der Meeresenergie, da die Energieleistung zu niedrig ist. Dennoch gebe es deutsche Interessen, betont Schmid: Die deutsche Energiewirtschaft sei stark am Weltmarkt vertreten, die deutsche Kraftwerks-, Turbinen-und Windkraftanlagen-Industrie ebenso. Umweltpolitisch wären dank der Einführung der Emissionszertifikate auch emissionsarme Projekte außerhalb der Bundesrepublik anrechenbar. Je höher die Energiekosten weltweit - angetrieben durch den Ölpreis - stiegen, desto konkurrenzfähiger werde Strom aus alternativen Energien. Politisch sei der Ausbau der Meeresenergie gewollt, betont Schmid. Das von der rot-grünen Bundesregierung im Jahre 2000 verabschiedete "Erneuerbare Energiengesetz" erwähne ausdrücklich alle Formen der Meeresenergie. Bedeutung könnte der Strom aus den Ozeanen für Entwicklungs-und Schwellenländer mit langen Küstenzonen und Ballungsräumen am Meer gewinnen. "Wenn wir China und Indien nicht ins Boot der alternativen Energieerzeugung bekommen", warnt Schmid, "brauchen wir uns im Westen kaum anzustrengen, denn dann emittieren die in kurzer Zeit mehr als die ganze Welt."

Schmid schätzt, dass Meeresströmungskraftwerke bereits in fünf bis zehn Jahren in Form großer Farmen kommerziell nutzbar sein werden. Prinzipiell sei es denkbar, sie mit Offshore-Windparks zu verbinden, aber selten fänden sich am gleichen Ort optimale Bedingungen für Wind-und Wellenenergie. Schmid ist fest von der Zukunftsfähigkeit der Meeresenergie überzeugt: "Auf dem Gebiet der erneuerbaren Energien sind wir noch lange nicht am Ende. Wir können die Atomenergie ersetzen - und wir können sogar mehr als nur Ersatz leisten, wenn wir nur wollen." Er werde nicht müde, dies immer wieder zu betonen. Und mit der gleichen Stetigkeit, mit der Schmid für die regenerativen Energien kämpft, dreht sich der Rotor des kleinen Windrads auf seiner Fensterbank.

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