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1 Mit den Meeren leben – ein Bericht über den Zustand der Weltmeere

Regenerative Energien

Regenerative Energien

> Regenerative Energien wie etwa Sonnen- oder Windkraft wurden bislang vor allem an Land ausgebaut. Weitgehend ungenutzt ist die Energie, die im Meer steckt. Doch das ändert sich. Derzeit wird die Erzeugung von umweltfreundlicher Energie im Meer weltweit vorangetrieben. Die Erwartungen sind groß. Wind, Welle und Meeresströmung sollen künftig einen erheblichen Teil des Strombedarfs der Menschheit decken.

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7.12  > An mehreren Orten in Europa gibt es bereits Anlagen zur Ernte der Meeresenergie.  © maribus

7.12 c > Der Wellenenergiewandler „Pelamis“ reitet wie eine Seeschlange auf dem Meer. Er besteht aus mehreren Segmenten, die sich gegeneinander bewegen und dabei einen hydraulischen Druck aufbauen. Der wiederum treibt ein Turbine an. Derzeit ist eine neue Pelamisgeneration in Bau.   © Pelamis Wave Power

7.12 c > Der Wellenenergie-wandler „Pelamis“ reitet wie eine Seeschlange auf dem Meer. Er besteht aus mehreren Segmenten, die sich gegeneinander bewegen und dabei einen hydraulischen Druck aufbauen. Der wiederum treibt ein Turbine an. Derzeit ist eine neue Pelamisgeneration in Bau.

Ein ungehobener Schatz

Die Meere stecken voller Energie. Gezeitenkräfte bewegen gewaltige Wassermassen. Starke Winde bauen mächtige Wellenberge auf. Fast 90 Prozent der weltweiten Windenergie stecken im Sturm über den Ozeanen. Wind, Welle und Strömung enthalten zusammen 300-mal mehr Energie, als die Menschheit verbraucht. Lange blieb dieser Vorrat ungenutzt. In den vergangenen Jahren aber hat man damit begonnen, die Energie zu ernten. Erste Offshore-Windparks wurden gebaut. In Hunderten von Projekten entstanden und entstehen Kraftwerke, die Strömungs- und Wellenenergie in Strom wandeln. Zu den wichtigsten regenerativen marinen Energien zählen:
  • die Windenergie
  • die Wellenenergie
  • die Gezeitenenergie
  • die Strömungsenergie
  • die aus Temperaturunterschieden in verschiedenen Meerestiefen gewonnene Energie (Meereswärmekraftwerk)
  • die durch Salzgehaltsunterschiede gewonnene Energie (Osmosekraftwerk)
Diese Energieressourcen könnten den Strombedarf der Menschheit theoretisch spielend decken. Doch wird sich künftig nur ein Teil davon nutzen lassen, weil viele Meeresregionen wie etwa die Tiefsee kaum zu erschließen sind oder eine Anbindung an das Stromnetz via Seekabel unerschwinglich wäre. In den küstennahen Gebieten wiederum scheiden viele potenzielle Standorte aus, weil sie der Fischerei oder Schifffahrt vorbehalten sind oder unter Naturschutz stehen. Dennoch könnten die erneuerbaren Energien künftig einen beträchtlichen Teil des weltweiten Strombedarfs decken.

7.12 e > Windräder im Meer gibt es bereits vielerorts. Einer der größten Offshore-Windparks mit 48 Rotoren befindet sich in der Ostsee zwischen Dänemark und Schweden. Um die Energie ins schwedische Stromnetz einspeisen zu können, hat man hier eine Trafostation errichtet. © Siemens-Pressebild

7.12 e > Windräder im Meer gibt es bereits vielerorts. Einer der größten Offshore-Windparks mit 48 Rotoren befindet sich in der Ostsee zwischen Dänemark und Schweden. Um die Energie ins schwedische Stromnetz einspeisen zu können, hat man hier eine Trafostation errichtet.

7.13 > Windräder werden heute meist in einer Wassertiefe von maximal 45 Metern errichtet, da der Bau der Masten sonst zu teuer ist. Eine Alternative sind schwimmende Windräder, die man mit Halteseilen am Grund verankert. Erste Prototypen werden bereits getestet. © Solberg Production/Statoil

7.13 > Windräder werden heute meist in einer Wassertiefe von maximal 45 Metern errichtet, da der Bau der Masten sonst zu teuer ist. Eine Alternative sind schwimmende Windräder, die man mit Halteseilen am Grund verankert. Erste Prototypen werden bereits getestet.

Offshore-Windenergie

Die Erschließung der Windenergie ist derzeit am weitesten fortgeschritten. Zugleich ist sie besonders vielversprechend. Experten gehen davon aus, dass allein die Offshore-Windkraft künftig weltweit rund 5000 Terawattstunden Strom pro Jahr liefern könnte – rund ein Drittel des derzeitigen jährlichen globalen Stromverbrauchs von rund 15 500 Terawattstunden (TWh, 1 Terawattstunde entspricht 1 Billion Wattstunden). Für Europa wird erwartet, dass die Windenergieanlagen (WEA) auf See bis zum Jahr 2015 bereits rund 340 TWh jährlich liefern. Bis heute wurden weltweit rund 40 Offshore-Windenergieprojekte realisiert, die meisten in Großbritannien, Dänemark, den Niederlanden und Schweden. Dabei werden zwei Trends deutlich: Zum einen werden die Anlagen immer größer. Zum anderen wagt man sich in immer größere Tiefen vor, denn damit lassen sich die Windparkflächen enorm ausweiten. Baute man zu Beginn dieses Jahrhunderts noch in Küstennähe in Wassertiefen von 2 bis 6 Metern, so werden die Türme der Anlagen inzwischen in mehr als 40 Metern Wassertiefe im Meeresboden verankert. Auch schwimmende Konzepte für noch größere Wassertiefen befinden sich in der Entwicklung. So hat un-längst ein norwegisch-deutsches Konsortium die erste schwimmende WEA vor Norwegens Küste errichtet.

Mit der Erfahrung von Tausenden an Land errichteten WEA ist die Windenergietechnik längst ausgereift. Die hohen Windgeschwindigkeiten und rauen Umweltbedingungen auf See erfordern aber technologische Verbesserungen. Dies haben auch die Probleme mit dem ersten großen Windpark in Dänemark gezeigt. In Deutschland wurden daher im ersten Hochsee-Windpark „Alpha Ventus“ zunächst nur zwölf Windenergieanlagen verschiedener Hersteller errichtet und getestet. Der Park liegt etwa 40 Kilometer vor der Nordseeinsel Borkum und wurde mit Unterstützung des Bundeswirtschaftsministeriums realisiert. Die Errichtung von Offshore-Anlagen ist wegen der anspruchsvollen Gründungsarbeiten und des aufwendigen Anschlusses an das Stromnetz derzeit noch deutlich teurer als an Land. Nach Einschätzung von Fachleuten wird die Windenergie auf See, unterstützt durch Einspeisevergütung und Fördermaßnahmen, in den kommenden Jahren dennoch weiter deutlich wachsen.

Zusatzinfo Der richtige Standort für grünen Strom

Wellenenergie

Derzeit wird das technische Erzeugungspotenzial der Wellenenergie auf eine jährliche Leistung von 11 400 TWh geschätzt. Das nachhaltige Potenzial von jährlich 1700 TWh entspricht etwa 10 Prozent des weltweiten Strombedarfs. Es gibt eine Reihe verschiedener Wellenenergiekonzepte, die Strom auf unterschiedliche Weise erzeugen. Die meisten lassen sich drei Grundtypen zuordnen:
  • das Prinzip „schwingende Wassersäule“ (Oscillating Water Column): Bei diesem Typ strömt durch die Wellenbewegung Wasser in einer luftgefüllten Kammer auf und ab. Dabei wird Luft verdrängt und durch eine Turbine gepresst, die elektrischen Strom erzeugt. Erste Pilotanlagen dieser Art wurden in den vergangenen Jahren in Portugal, Schottland und Japan errichtet.
  • das Prinzip „schwingende Körper“ (Oscillating Bodies): Anlagen dieses Typs erzeugen elektrischen Strom, indem sie die Bewegung der Wellen umsetzen. Dazu zählen schwimmende Generatoren, bei denen sich ein Schwimmkörper an einem festen Widerlager entlang- oder auf- und abbewegt. Andere Systeme bestehen aus flexibel gelagerten Teilen, die sich gegeneinander bewegen und dabei Hydrauliköl unter Druck setzen. Das Öl wiederum treibt eine Turbine an. Für Aufsehen sorgte unlängst das britische System Pelamis, eine Art Seeschlange, die aus mehreren Gliedern zusammengesetzt ist und auf den Wellen reitet. Pelamis wurde 2008 vor Portugal als erstes Wellenenergiesystem weltweit über ein Seekabel ans Stromnetz angeschlossen. In Spanien und Portugal sind weitere Parks in Planung
  • das Prinzip „Überlaufen“ (Overtopping): Ähnlich wie bei einem Stau damm wird beim Overtopping-System ein Reservoir mit Wasser gefüllt, aus dem eine Turbine gespeist wird. Gefüllt wird das Becken durch überlaufende Wellen, die durch Rinnen oder Rampen kanalisiert werden. In Dänemark und Norwegen wurden bereits Prototypen installiert, sowohl schwimmende als auch feste Systeme. >
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