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Meereskraftwerke

 

Quelle: Achmed A. W. Khammas (Buch der Synergie)

 

Meereskraftwerke

  • Gezeitenkraftwerke
  • Strömungskraftwerke
  • Wellenkraftwerke
  • Tempreaturgradient
  • Salinitätsgradient (Osmosekraftwerk)
  • Meerwasser- Stauwerke

Im Meer, dem großen Erdwärme-, Sonnen- und auch Gravitationsenergiespeicher, steht ein äußerst vielfältiges Energiepotential zur Verfügung, das immer noch seiner Erweckung harrt. Gezeiten-, Strömungs- und Wellenenergie werden nachfolgend chronologisch und nach Ländern aufgeschlüsselt präsentiert.

Bei den hier aufgeführten Systemvorschlägen sollte auch stets der Hinweis mitberücksichtigt werden, daß die ‚Atemfähigkeit’ des Meeres durch den Anlagenbau nicht vermindert werden darf. Die Wichtigkeit dieser ökologischen Betrachtungen ist schon im Teil A betont worden – auf eine Wiederholung an dieser Stelle kann daher verzichtet werden.

Der aktuelle Stand spiegelt sich in der im Oktober 2006 in Bremerhaven veranstalteten ‚International Conference Ocean Energy – from Innovation to Industry’, bei der gezeigt wird, 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.

Im April 2009 benennt die UN den 8. Juni eines jeden Jahres offiziell zum World Oceans Day.

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 und der Sonne sowie 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 von 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.

Grafik von 1931

Argentinisches Gezeitenkraftwerk
(ca. 1930)

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, vereitelte der erste Weltkrieg eine tatsächliche Umsetzung – und später hörte man nichts mehr davon.

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 12 m Tidenhub an der Bucht von San José geeignet sei, große Mengen an Strom zu liefern. Hier bräuchte man nur einen 7 km langen Damm, um die gesamte Bucht mit ihrer Fläche von 780 km2 abzuschließen.

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

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 bei 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. Andere Schätzungen gehen von bis zu 100 Standorten aus (Stand 2009).

Neben den großen Gezeitenkraftwerken mit Dammbauten gibt es inzwischen sehr viele Systeme, die zur Nutzung von Meeresströmungen im allgemeinen entwickelt worden sind. Eine klare Trennung ist daher nicht möglich. Sofern sich die Unternehmen, Forschungsgruppen und Erfinder nicht explizit auf die Gezeiten beziehen, stelle ich ihre Systeme im nachfolgenden Kapitel Meeresströmungen vor.

Ansonsten hat die Gezeitenenergie den großen Vorteil einer sehr exakten Vorhersehbarkeit.

Große Gezeitenkraftwerke existieren bereits in Frankreich, der ehemaligen Sowjetunion, Kanada und China. Daneben arbeiten insbesondere Länder wie Großbritannien und Süd-Korea an dieser Energieform. Außerdem gibt es weltweit rund 10 Kleinanlagen, die 400 kW oder weniger produzieren.

Ganz neu ist die Tidal Resonance Chamber in Tacoma, ein öffentliches Kunstwerk von Robert Horner, das den Gezeitenwellen des angrenzenden Flusses Thea Foss eine Stimme gibt. Der 2010 errichtete experimentelle Klangpavillon aus Stampflehm, der neben dem Center for Urban Waters, einer marinen Forschungseinrichtung installiert ist, wirkt als Resonanzraum für das kontemplative, taktile und sensorische Erleben der Rhythmen und Zyklen des Flusses.

Ausgestattet mit Sensoren, welche den aktuellen Wasserstand überwachen und mit einem  dynamischen Pumpprogramm regeln, schwingt die Kammer parallel zum Befüllen und Entleeren des Flusses bei Ebbe und Flut. Bei Hochwasser beispielsweise füllt sich die Kammer mit 2.500 Gallonen Flußwasser. Glasröhren in der Südwand schaffen dabei einen Raum, der mit Licht und Klang spielt. Horner hat ein schlagendes Argument für sein begehbares Kunstobjekt: „Die Menschen müssen sich wieder den natürlichen Rhythmen wie denen der Gezeiten und der Planeten anpassen. Bevor wir größere Themen wie den Klimawandel ändern können, müssen wir unsere Haltung ändern und erkennen, daß wir ein Teil des Systems sind. Es verändert sich, und so auch wir.“

Kommen wir nun zur Länderübersicht.

Australien

In Australien hatten bereits Studien in den 1960er Jahren ergeben, daß in der Region von Kimberley, Westaustralien, ein Potential von über 3.000 MW an 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.

Tidal Venturi (Grafik)

Tidal Venturi (Grafik)

Mitte der 1990er erfinden Aaron Davidson und Craig Hill eine patentierte Gezeitenturbine, die fast vier Mal effizienter ist als vergleichbare Turbinen. Grund dafür ist der Einbezug einer Venturi-Düse, die durch ihren Niederdruckwirbel hinter der Turbine das Wasser beschleunigt. Beim Rotor selbst handelt es sich um einen Senkrechtachser vom Darrieus-Typ, wie er aus dem Bereich der Windenergie bekannt ist. Er besitzt mehrere gradlinige und leicht schräg eingebaute schmale Blätter, während die nach hinten erweiterte Düse aus mehreren Lamellen besteht. Das System ähnelt den Turbinen der kanadischen Firma Blue Energy (s.u.).

Ende 1998 wird die Tidal Energy Pty Ltd. gegründet, die im Queensland Government Hydraulics Laboratory in Deagon nahe Brisbane verschiedene Modellgrößen der Davidson-Hill Venturi Turbine testet. Langfristige Idee ist der Bau von Turbinen-Zäunen, durch welche die Gezeitenströmungen hindurchfließen.

2002 fördert die australische Regierung das Unternehmen, um Funktionsnachweise und im Südosten von Queensland Tests mit größeren Modellen durchzuführen. Dabei wird im Oktober 2003 nachgewiesen, daß die Venturi-Hülle den Ertrag des Rotors um 384 % steigert. Als Gesamtwirkungsgrad werden 52 % genannt. Als Resultat gibt es 2004 weitere Fördermittel um eine 5.76 m2 große Venturi-Turbine samt entsprechendem Trägerschiff zu bauen. Diese Pilotanlage wird bis August 2005 erfolgreich getestet. Im Laufe der vergangenen 10 Jahre hat das Unternehmen insgesamt 143.000 Australische Dollar erhalten.

Im Oktober 2009 unterzeichnet Tidal Energy einen Vertrag mit der südamerikanischen Firma Latin Power Group, die drei Anlagen im Wert von jeweils 300.000 $ ordert.

Im Jahr 2002 beginnt die Atlantis Resources Corp. mit der Entwicklung von Entwürfen und Konzepten für frei schwimmende Gezeitenturbinen. Nach umfangreichen Versuchen und Schlepptests stellt das Unternehmen im September 2006 eine 100 kW Testanlage mit dem Namen Aquanator vor. Diese wird in San Remo, Victoria, installiert und erfolgreich ans öffentliche Netz angeschlossen. Mehr über diese Entwicklung befindet sich im Kapitel Strömungsenergie, da sich das Unternehmen später explizit auf diese – und weniger auf die  Gezeitenenergie bezieht.

Im selben Jahr verlegt Atlantis ihren Geschäftssitz nach Singapur – angelockt von den niedrigen Kosten und der hohen Qualität der FuE-Kapazitäten, sowie der ‚Integrität der Gesetze zum Schutz geistigen Eigentums durch das robuste und aktive Rechtssystem’, wie es auf der Homepage des Unternehmens heißt. Den weiteren Werdegang in Bezug auf Aktivitäten im Bereich der Gezeiten behandle ich daher unter Singapur (s.u.).

Die 2003 gegründete Privatfirma Woodshed Technologies (Aus) Pty Ltd. aus Melbourne entwickelt die sogenannte Tidal Delay Technologie, die auf einer ‚Eindämmung oder Verzögerung’ der natürlichen Funktion von Halbinseln oder Landzungen basiert – was zu unterschiedlichen Wasserständen auf jeder Seite des Landes führt. Die gespeicherte potentielle Energie soll dann über Verbindungsleitungen gewonnen werden, die mit Turbinen und Generatoren ausgestattet sind.

In England werden die Geschäfte von der Tochterfirma CleanTechCom Ltd. geführt, einer schottischen Firma, die im Jahr 2006 von den selben Unternehmensgründern aus der Taufe gehoben wird. Im Februar 2008 wird die australische Mutterfirma in eine börsennotierte Aktiengesellschaft mit dem Namen Woodshed Technologies Ltd. umgewandelt. Inzwischen ist man auch an dem britischen Severn Tidal Fence Projekt beteiligt (s.u.).

China

 

Tidal Lagoon (Grafik)

Tidal Lagoon (Grafik)

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

Im Oktober 2004 unterzeichnet die chinesische Regierung in New York einen Kooperationsvertrag mit dem britischen Unternehmen Tidal Electric aus London, bei dem es um das Offshore Tidal Lagoon Project nahe der 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. Die Offshore-Gezeitenlagunen bilden ein neues Konzept, bei dem in Gegenden mit hohem Tidenhub auf flachen Wattflächen durch Aufschüttungen Becken geschaffen werden, die dann als Wasserspeicher dienen.

Dänemark

 

Tideng (Grafik)

Tideng (Grafik)

Die patentierte Gezeitenturbine der Firma Tideng aus Nykøbing ist eine sehr einfache Konstruktion, die einer traditionellen Wassermühle ähnelt. Der horizontal liegende Rotor ist mit sechs Rotorblättern ausgestattet und liegt auf einem strömungsverstärkenden Unterbau. Während der Rotation fahren die Blätter automatisch in und aus dem Rotorkern heraus. Die Anlage soll bis in Tiefen von 150 m funktionieren.

Ein Modell wird am von Sintef, der größten unabhängigen Forschungsorganisation in Skandinavien, getestet. Genauere Daten sind bislang nicht zu erfahren.

Deutschland

Im Juni 2004 findet in Deutschland vor dem Kraftwerk Romkehalle im Auslauf der Okertalsperre bei Bad Harzburg die öffentliche Vorstellung eines 1:10 Demonstrationsmodells des Atlantisstrom Gezeitenkraftwerkes statt. Der Prototype ist von der VW-Coaching GmbH in Zusammenarbeit mit der TU Braunschweig und der Harzwasserwerke GmbH gebaut worden.

Atlantisstrom Gezeitenturbine

Atlantisstrom Gezeitenturbine

Der neuartige, 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 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 die Zeiten des Gezeitenwechsels praktisch ununterbrochen Strom erzeugen.

Bereits 2002 wird am Pfleiderer Institut für Strömungsmaschinen der TU Braunschweig eine Studienarbeit zur Leistungsberechnung eines Gezeitenkraftwerks mit 8 m Durchmesser und 20 m Länge durchgeführt. In einem Strömungskanal in der TU Braunschweig wird Ende 2008 die Leistung eines Atlantisstrom Prototypen mit 1 m Durchmesser und 1 m Länge gemessen, eine weitere Messung erfolgt im Schleppkanal der TU Berlin im August 2009. Es zeigt sich, daß mit einem 20 m langen und 8 m Durchmesser großen Rotor bei einer Strömungsgeschwindigkeit von 2 m/sec je nach ‚Verblockung’ der Anlage zwischen 25 kW und 200 kW erzeugt werden könnten.

Mitte 2007 wird von Peswiki die sogenannte HAOT-Gezeitenturbine der Voith Siemens Hydro Tidal Corp. vorgestellt, die zukünftig in einem Werk in Wando, Süd-Korea, hergestellt werden soll (s.u.). Insgesamt will man hier pro Jahr 600 dieser 1 MW starken Turbinen herstellen. Das bislang vorliegende Konzept sieht die Montage von jeweils drei Stück an einem waagrechten Träger vor. Dieser ist allerdings drehbar gelagert, sodaß die Turbinen der jeweiligen Strömungsrichtung angepaßt werden können. Außerdem dient die Trägerstruktur dazu, den stromerzeugenden Part für Reparatur- oder Wartungsarbeiten komplett aus dem Wasser heben zu können.

Im März 2009 bilden Voith Hydro (80 %) und RWE Innogy (20 %) ein neues Joint-Venture mit dem Namen Voith Hydro Ocean Current Technologies (VHOCT). Im Laufe der kommenden fünf Jahre will man umgerechnet mehr als 38 Mio. $ in die Entwicklung von Meeresenergie-Technologien stecken.

HOAT (Grafik)

HOAT (Grafik)

Anfang 2010 meldet die Presse, daß die Partner  bis Ende des Jahres einen Prototypen für ein Strömungskraftwerk präsentieren wollen, das an Kufen auf den Meeresboden hinabgelassen wird. Die Flügel des Prototyps ähneln dem Propeller eines Motorbootes und sind symmetrisch designt, womit sie bei kommendem und abfließendem Wasser nicht jeweils neu ausgerichtet werden müssen.

Mitte des Jahres verlautet, daß VHOCT im Jahr 2011 eine 1 MW Gezeitenströmungs-Turbine am European Marine Energy Centre vor der schottischen Küste installieren werden, die dann einen zweijährigen Probebetrieb aufnehmen soll (s.u.). Die Herstellung und Installation der Gründungsstruktur zur Verankerung der Turbine übernimmt der Kooperationspartner Bauer Renewables Ltd., eine Tochter des Spezialtiefbau- und Maschinenbaukonzerns Bauer AG. Die Gesamtinvestition liegt bei rund 11,8 Mio. britischen Pfund, an der sich die britische Regierung mit 1,7 Mio. Pfund beteiligt.

Bei erfolgreichem Testbetrieb geht man davon aus, bis 2020 Gezeitenströmungskraftwerke im Umfang von bis zu 100 MW installierter Leistung vor allem vor den britischen Küsten ans Netz bringen zu können.

Im Juli 2010 gibt der Münchner Siemens-Konzern bekannt, daß er sich aus dem Geschäft mit Wasserkraftwerken zurückziehen und künftig verstärkt auf die Nutzung der Meeresströmung als Energiequelle setzen will. Das Unternehmen verhandelt daher mit dem Heidenheimer Maschinenbauer Voith über einen Rückzug aus der gemeinsamen Tochter Voith Hydro, an der Siemens 35 % der Anteile hält. Der Konzern ist offenbar der Meinung, daß die Wachstumsaussichten bei Gezeitenkraftwerken noch größer sind. Bereits im Februar beteiligte sich Siemens an einer Spezialfirma für Meeresströmungstechnik in Großbritannien.

Frankreich

Das Gezeitenpotential Frankreichs wird auf 6 GW geschätzt.

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’Aberwrac’h in der Bretagne, 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.

Der Staudamm ist 750 m lang und umfaßt ein 20 km2 großes Staubecken. Die spezielle Konstruktion erlaubt auch einen Betrieb als Pumpspeicherwerk, da die zehn 24 MW Kaplanturbinen reversibel sind.

Gezeitenkraftwerk La Rance

 

Gezeitenkraftwerk La Rance

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.

Später 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.

Mitte 2008 gibt die staatliche Electricite de France bekannt, daß man 3 bis 6 neue Gezeitenturbinen vor der Nordküste der Bretagne installieren will. Das netzgekoppelte Projekt wird zwischen 23 Mio. € und 27 Mio. € kosten und eine Gesamtkapazität von 4 MW bis 6 MW erreichen. Die Turbinen sollen im Jahr 2011 vor der Küste der Stadt Paimpol ins Wasser gebracht werden, wo die Strömungen zu den stärksten in Europa gehören.

EDF, das auch die Anlage von La Rance betreibt, ist bereits an der englischen Firma Marine Current Turbines beteiligt (s.u.).

Ein weiteres Unternehmen, das mit einer eigenen, seit 2004 patentierten Technologie aufwartet, ist die kleine Firma Hydro-Gen in Landéda, die von David Adrian, einem Schiffahrtsingenieur und ehemaligen Marine-Offizer, gegründet wird. Im Grunde handelt es sich um ein großes, schwimmendes Wasserrad, das in einem Katamaran befestigt ist, dessen Form den Durchsatz des Wassers steigern soll. Die ‚low cost’-Turbine hat kaum Einfluß auf die maritime Umwelt und kann leicht transportiert und angelandet werden.

Hydro-Gen

Hydro-Gen

2006 wird gemeinsam mit den Ingenieurschulen Ecole Nationale des Ingénieurs de Brest (ENIB) und Lycée technique Vauban, ebenfalls in Brest, ein 10 kW Prototype Hydro-Gen 10 mit den Maßen 2,3 x 4,5 m entwickelt, gebaut und getestet. Ein 15 m breiter Rotor mit 15 m Durchmesser soll bei einer Strömungsgeschwindigkeit von 4,6 m/s rund 800 kW erzeugen können.

Für die weiteren Entwicklungsarbeiten zur Optimierung und größeren Dimensionierung wird außerdem mit verschiedenen Partnern kooperiert, wie dem Institut de recherche de l’Ecole Navale (Irenav), der Ecole Nationale Supérieure d’Electrotechnique, d’Electronique, d’Informatique et des Télécommunications (ENSEEIHT), dem Institut de Mécanique des Fluides de Toulouse (IMFT) und dem Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA). Ebenfalls mit aktiv ist die Firma Aquaphile sarl. Ich finde, daß dies alles etwas ‚oversized’ wirkt.

Bis Ende 2008 möchte man eine 20 kW Maschine (Hydro-Gen 20) mit den Maßen 7 x 4 m fertig haben, während bereits 2010 die erste 1 MW Anlage Strom produzieren soll. Angedacht ist ferner eine Version für Flüsse – sowie die Integration einer on-board Wasserstoffherstellung.

Anfang April 2008 verankert die Firma Sabella SAS aus Quimper die erste französische Turbine für Gezeitenströmungen Sabella D03 auf dem Meeresboden an der Odet-Mündung (Finistère) in 19 m Tiefe. Das im Jahr 2000 unter dem Namen Hydrohelix Energies gegründete Unternehmen startet im Dezember 2005 ein Meeresenergie-Projekt ‚Marénergie’, das von der Region Bretagne und anderen Gebietskörperschaften sowie der französischen Organisation für Umwelt- und Energiewirtschaft ADEME finanziell unterstützt wird, während das französisches Forschungsinstitut zur Nutzung des Meeres IFREMER technische Hilfe leistet. Versuche in Strömungsbecken, die 2007 beginnen, verlaufen erfolgreich.

Hydrohelix-Konzept (Grafik)

Hydrohelix-Konzept (Grafik)

Nach einer einjährigen Testphase wird die 10 kW Turbine mit ihren 6 Blättern im April 2009 wieder gehoben, ohne daß an der Turbine besondere Abnutzungserscheinungen oder Korrosionseffekte feststellbar sind. Als problematisch erweist sich jedoch das Biofouling (Bewuchs). An der Entwicklung des 5,5 m hohen Prototyps mit einem Rotordurchmesser von 3 m hatte sich auch die Firmen DCNS, ENAG und Florian Madec Composites (FMC) beteiligt.

Im Oktober 2009 präsentiert Sabella den Entwurf einer größeren Pilotanlage mit einem Durchmesser von 10 m und versucht die hierfür nötige finanzielle Unterstützung zu erhalten. Außerdem wird mit dem kanadischen Centre Hydrolien Industriel Québéquois (CHIQ) eine Partnerschaft geschlossen, was zur Gründung der Sabella Energie Inc. führt, die Mitte 2011 eine flußtaugliche Version SR-01 (Sabella River – 01) im Saint Lawrence River in Montreal testen will.

Mittelfristig möchte das Unternehmen eine 200 kW Anlage an dem Standort Raz de Sein oder Chaussée de Sein et de Fromveur installieren, wofür rund 2 Mio. € erforderlich sind, und langfristig wird sogar an ein 1 MW Gezeitenturbinen-Kraftwerk an der bretonischen Küste gedacht. Die Partner der Sabella sind dabei die Firmen Dourmap, In Vivo Environnement und Sofresid engineering.

Studenten der Ensam (École nationale supérieure d’arts et métiers) entwickeln Mitte 2010 eine Wellenenergieanlage namens Hélissoide, die – zumindest im Konzeptstadium – wie eine Perlenkette aussieht, die sich spiralförmig um eine zentrale Achse windet.

Harvest Konzept Grafik

Harvest Konzept
(Grafik)

Durch die Wellen wird das System in eine Rotation versetzt, die wiederum in Strom umwandelbar ist. Es ähnelt damit der ukrainischen Anlage Krok-1 (s.u.). Die ersten Modellversuche eines vereinfachten Systems im Wellenkanal verlaufen erfolgreich.

Ein Gezeitenenergie-Projekt, das im März 2009 in der Tageszeitung Le Monde vorgestellt wird, wird unter dem Namen Harvest am universitären LEGI Laboratorium in Grenoble entwickelt (Laboratoire des Ecoulements Géophysiques et Industriels).

Die Unterwassertürme von Jean-Luc Achard bestehen aus mehrfach übereinandergestapelten Senkrechtachsern, die sich allerdings von konventionellen Darrieus- oder Gorlov-Turbinen unterscheiden, da die Einzelnen, tragsflächenartigen Blätter pfeilförmig und mittig befestigt sind. Die vertikalen Gezeitenturbinen bilden dabei eine Kette zwischen einem Schwimmer auf der Oberfläche und der Verankerung am Boden.

Parallel dazu wird zusammen mit einem Luftturbinen-Entwickler an einem eher konventionellen OWC-Modell gearbeitet.

Großbritannien

Die älteste Gezeitenmühle Englands soll über 900 Jahre lang in Betrieb gewesen sein.

Erste Vorschläge, an der Mündung des Severn zwischen Cardiff und Weston einen Damm zu bauen, gehen auf das Jahr 1849 zurück, als Thomas Fulljames das Aufstauen des Flusses empfiehlt – für den Hochwasserschutz und um einen Hafen zu bauen. Auf ihn geht auch die abgebildete Zeichnung zurück.

Im Laufe des 20. Jahrhunderts werden mindestens ein Dutzend Vorschläge oder Studien über die Durchführbarkeit der Stromerzeugung aus dem Severn präsentiert, darunter eine offizielle Untersuchung von 1925 die belegt, wie man an dieser Stelle rund 800 MW Strom erzeugen könnte.

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.

Severn-Plan Zeichnung ca. 1925

Severn-Plan (ca. 1925)

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 und erreicht ab 2008 auch vermehrt die Öffentlichkeit (s.u.).

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 langjährigen 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 Seaflow Gezeitenströmungs-Turbine (s.u. Meeresströmung) wird im Bristol-Kanal bei Lynmouth, Nord-Devon, getestet.

Das damals erste Offshore-Gezeiten-Kraftwerk der Welt nimmt Ende August 2003 seinen Betrieb auf. Der 11 m lange Rotor der im Jahr 2000 in Bristol gegründeten Firma Marine Current Turbines Ltd. (MCT) erzeugt rund 300 kW Strom. Im Gegensatz zu dem Gezeiten-Kraftwerk von St. Malo in der Bretagne nutzt das britische SeaGen Kraftwerk nicht die Gezeitenströme in einer Flußmündung, sondern im offenen Meer. 2004 kommt eine weitere Turbine hinzu. Der Betreiber des Gezeiten-Kraftwerks schätzt die Gesamtkapazität solcher Anlagen in Großbritannien auf etwa 10 GW.

Seit dem ersten Testlauf des Prototyps und 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. Die Errichtung der 1,2 MW Anlage, deren Entwicklung und Bau 12 Mio. Englische Pfund gekostet hat, sollte eigentlich im August 2008 erfolgen, doch zuerst muß der Einsatz verschoben werden, weil das gecharterte Kranboot zu einem anderen Einsatzort geschickt, und dann, weil es bei einem Unfall im Hafen auch noch beschädigt wird.

Nach der endgültigen Montage in der Werft Harland & Wolff in Belfast beginnt Marine Current im März 2008 mit großem Aufwand mit der Installation der 1.000 Tonnen-Struktur auf dem Meeresboden 400 m vor der Küste von Strangford Lough. Vom Schleppkahn Rambiz aus positioniert werden vier etwa 9 m tiefe Fundierungsbohrungen eingebracht, welche die Stabilität von Gerüst und Turbine sichern sollen. Vom Boden bis hinauf zur Turmspitze mißt die Anlage 40,7 m, davon stehen rund 24 m ständig unter Wasser.

SeaGen Rotor

SeaGen Rotor

Die SeaGen-Anlage wird für fünf Jahre lizenziert und soll bis zu 1.500 Haushalte mit Strom versorgen. Das britische Wirtschaftsministerium hat das Gezeitenkraftwerk mit bislang fast 7 Mio. € gefördert. Zur Unterstützung ihrer Entwicklungsambitionen in Pentland Firth, Schottland, in anderen Teilen des Vereinigten Königreichs, in Irland und weltweit ernennt MTC die Firma Cavendish Corporate Finance, um neue Investitionen für das Unternehmen zu sichern. Für die Realisierung des Projekts in Pentland Firth wird eine Finanzierung durch die Liegenschaftsverwaltung The Crown Estate beantragt.

Als Besitzer (!) des britischen Meeresbodens bis zur Territorialgrenze 12 nautische Meilen seewärts sowie 55 % des Vorlands arbeitet Crown Estate eng mit ihren Partnern, der schottischen Regierung, der Highlands & Islands Enterprise, dem Orkney Islands Council und dem Highland Council zusammen, um den Nutzen aus Investitionen im Bereich der erneuerbaren Offshore-Energieträger zu maximieren.

Mitte Juli 2008 wird erstmals Energie ins Netz geliefert, bislang allerdings nur bescheidene 150 kW. Die volle Leistungsfähigkeit von 1,2 MW wird dann Mitte Dezember erreicht. Nach dem Austausch der zwei Rotorblätter bei einer der beiden 16 m durchmessenden Axial-Turbinen geht das System im Januar 2009 offiziell in den Vollbetrieb und liefert täglich 18 – 20 Stunden lang seine Energie. Die Austausch-Operation zeigt auch die Vorteile des SeaGen Designs, bei dem die Rotoren leicht aus dem Wasser geholt werden können.

Im September 2009 wird bekannt, daß der Carbon Trust (ein durch die britische Regierung gegründetes und finanziertes unabhängiges Unternehmen zur Beschleunigung der Kommerzialisierung kohlenstoffarmer Technologien) eine Machbarkeitsstudie für eine ferngesteuerte Unterwasser-Bohrplattform mit 150.000 £ finanzieren wird, mit der Bohrpfähle für die Tragstruktur der Turbinen eingebracht werden sollen. Dies würde den Einsatz kleinerer Hilfsschiffe für die Offshore-Arbeiten erlauben und eine Kostensenkung bei der Turbinen-Installation bedeuten.

Siemens Energy erwirbt im März 2010 eine Minderheitsbeteiligung an der Marine Current Turbines von knapp unter 10 %.

Im Rahmen eines Finanzierungspakets des Technology Strategy Board und des Engineering & Physical Sciences Research Council (EPSRC) in Höhe von 7 Mio. £ für neun Forschungs- und Entwicklungsprojekte bei Wellen- und Gezeitenkraftwerken (s.u.) erhalten die MCT und ihre Projektpartner Queens University Belfast, Mojo Maritime und Edinburgh University Mitte 2010 einen Zuschuß von 250.000 £ um eine 2. Generation der SeaGen Gezeitenturbine zu entwickeln, die in Standorten mit größerer Wassertiefe eingesetzt werden kann. Auch diese vollständig untergetauchte Anlage soll mit einer Technologie versehen werden, mit der sie leicht aus dem Wasser gehoben werden kann.

Im August 2010 wird gefeiert, denn die Strangford-Anlage hat bis dato 2 Mio. kWh ins Netz eingespeist.

SeaGen 2. Generation (Grafik)

SeaGen 2. Generation
(Grafik)

Ende 2011 oder Anfang 2012 will MCT gemeinsam mit der Firma RWE npower renewables vor der Küste von Anglesey in Nord-Wales ein Gezeitenkraftwerk mit einer Leistung von 10,5 MW realisieren, bei dem sieben SeaGen Turbinen zu Einsatz kommen sollen. Zusammen mit der kanadischen Minas Bay Pulp & Paper (MBPP) soll ein weiteres SeaGen System in der kanadischen Bay of Fundy installiert werden.

Das Unternehmen geht davon aus, bis zum Jahr 2020 eine Gezeiten-Kapazität von 500 MW zu erreichen. Immerhin zählen zu den Aktionären und strategischen Partnern der MCT große europäische Banken und Unternehmen wie EDF Energy, ESB International, Guernsey Electricity, Triodos Bank, BankInvest und Northern Ireland Electricity.

2003 fördert das britische Handels- und Industrieministerium die 1999 gegründete Tidal Hydraulic Generators Ltd. (THGL) in Welsh (später in Cardiff) mit 1,6 Mio. Pfund. Das Unternehmen arbeitet an der Entwicklung eines Tidenstrom-Generators, der bei den Western Isles eingesetzt werden soll. Das Projekt wird vom Pembrokeshire Coast National Park durch dessen Environmental Development Fund unterstützt.

Die Versuche beginnen 2001 und Anfang 2002 werden die bisherigen flachen Rotorblätter der ersten schwimmenden Versuchsanlage durch ein rechnergestütztes Design ausgetauscht, wie man anhand der Abbildungen gut erkennen kann. Das Time magazine würdigt im Juni 2003 den Unternehmensgründer Richard Ayre als Pionier der Gezeitenenergie, der sich seit 1997 mit ihrer Nutzung beschäftigt.

Anfang 2003 wird an der Entwicklung eines Gitters aus fünf Turbinen von jeweils 6 m Durchmesser gearbeitet, das im Januar 2005 komplettiert werden kann.

Tidal Hydraulic Generator

Tidal Hydraulic Generator

Mitte 2006 wird eine Kooperationsvereinbarung mit der Ingenieurfirma Peter Brotherhood Ltd. in Peterborough abgeschlossen. Das neue joint venture wird Marine Energy Generation Ltd. (MEG) benannt und soll zwei Produkte mit den Bezeichnungen DeltaStream und HydroAir entwickeln.

DeltaStream ist ein auf dem Meeresboden freistehender 1,2 MW Gezeiten-Generator, der ursprünglich von THGL für die rauhen Bedingungen entwickelt wurde, wie sie an der Küste von Pembrokeshire bestehen – während HydroAir eine Luftturbine ist, die von einer oszillierenden Wassersäule (OWC-System) betrieben wird, wobei hier die Wellenbewegung genutzt wird, um Luft durch eine stromerzeugende Turbine zu pressen (s.d). Eine 400 kW HydroAir Anlage soll bis 2008 entstehen.

Der robuste dreieckige Rahmen des DeltaStream Systems wiegt rund 300 t, ist rund 30 m breit und trägt drei Turbinengondeln mit 15 m durchmessenden Rotoren. Anfang 2009 geht im Ramsey Sound vor Pembrokeshire, nahe St. Davis in Wales, ein 1,2 MW Prototyp mit drei Generatoren in den Probebetrieb, der 2010 seine volle Operationsbereitschaft erreichen und dann genug Strom für etwa 1.000 Haushalte erzeugen soll. Das Unternehmen heißt inzwischen Tidal Energy Ltd. – und ist Mitte 2010 noch immer in der Vorbereitungsphase für die Installation und den einjährigen Praxistest der Anlage. Im Juli gibt es erst einmal weitere 1,4 Mio. Pfund Fördergelder, von denen knapp die Hälfte aus dem European Regional Development Fund stammen. Ein sogenannter Full-scale-Prototyp soll nun 2011 zur Verfügung stehen.

Rochester Venturi Pilotprojekt

Rochester Venturi Pilotprojekt

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. Die Strömungsbeschleunigung erfolgt durch einen stromlinienförmigen Körper innerhalb des Rohres, der durch sechs Tragflächenprofile mit der Rohrwandung verbunden ist. Dadurch entstehen sechs konzentrierte Strömungskanäle.

Ein im Norden Englands, in Grimsby installiertes Modell mit einem Düsendurchmesser von 0,6 m 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 die Arbeit fortführen zu können. Man möchte ein kommerzielles Kraftwerk in größerem Maßstab bauen, voraussichtlich in Island.

Im Februar 2010 wird die inzwischen in South Wales beheimatete HydroVenturi als eine der 20 vielversprechendsten Technologiefirmen Großbritanniens betrachtet und vom Technology Strategy Board und Sponsoren wie BP für eine Handels-Mission ins kalifornische Silicon Valley ausgewählt. In Deleware, USA, gibt es eine erste Auslandsrepräsentation, und die weitere Finanzierung des Unternehmens erfolgt durch Firmen wie Porton Capital, Synergis Technology Funds und Imperial Innovations PLC.

Bereits 2004 erfährt man von der Firma Greenheat Systems Ltd. in Tain, Schottland, deren Gründer Andrew H. Mackay der Erfinder einer Gezeitenturbine namens Gentec Venturi ist. Diese sei das „einzige nicht-intermittierende erneuerbare Energie-System der Welt“. Das Unternehmen hofft, Ende 2005 im Bluemull Sound, Shetland, mit dem Bau einer erster Demonstrationsanlage beginnen zu können, deren Ertrag zur Wasserstoffproduktion genutzt werden soll.

Das konzipierte Modell einer 1 MW Turbine besteht aus einem Axial-Flow-Rotor mit 14 m Durchmesser, der in der Mitte von zwei Venturi-Kanälen mit einen 21 m großen Einlaß montiert ist. Die Effizienz des Gesamtsystems soll 18 % betragen. Von einer Umsetzung ist bislang allerdings nichts bekannt.

Das 2005 gegründete Unternehmen TidalStream in Chiswick, West London, beschäftigt sich ebenfalls mit der Nutzung von Strömungen im offenen Meer. Die Technologie des Unternehmens, die auf den seit 1999 durchgeführten Entwicklungsarbeiten eines der Gründer aufbaut, wird im Jahr 2003 unter dem Namen Semi-Submersible Turbine (SST) patentiert.

Ausgehend von Modellen, die der Seaflow Technologie sehr ähnlich sehen (s.u. Strömungsenergie), 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 jedoch leergepumpt werden, worauf er zusammen mit den Rotoren an die Oberfläche steigt und diese leicht zugänglich macht. Eine weitere Konstruktionsweise erlaubt es der beweglichen Gesamtstruktur, sich automatisch der jeweiligen Strömungsrichtung anzupassen.

Das Gezeitenstrom-Konzept der TidalStream trägt inzwischen den Namen Triton und hat sich von anfänglichen Tests 2001 mit einem einzigen 1,5 m durchmessenden Rotor in der Themse bei Chiswick bis zu einem Twin-Rotor-Modell im Maßstab 1:20 weiterentwickelt, das versuchsweise sogar schon ans Stromnetz angeschlossen wird. Ein Test mit einer Sechs-Rotor-Konfiguration findet 2009 im Tiefwasserbecken des Ifremer Marine Research Center in Brest, Frankreich, statt. Eine in 30 m – 50 m Wassertiefe zu installierende Anlage, die für einen praktischen Einsatz vor der Küste vorgesehen ist, soll mittels zwei Rotoren mit einem Durchmesser von jeweils 20 m eine Leistung von 1 MW – 2 MW erreichen.

Für das aktuell verfolgte Projekt einer 10 MW Turbine in Pentland Firth wird eine Triton 10 Anlage mit sechs 20 m Rotoren entwickelt, die in 60 m Tiefe installiert werden soll. Dieses Modell soll die Grundlage zukünftiger Energieparks bilden, in denen z.B. 14 Anlagen pro Quadratkilometer 140 MW bereitstellen können (Anm.: Die fast namensgleiche kanadische Firma Tidal Stream Energy wird weiter unten vorgestellt).

Seit 2003 verfolgt eine Künstlergruppe das Projekt Aluna, das eine ästhetische Skulptur, innovatives Design und moderne Technologie mit dem uralten Wissen über die natürlichen Rhythmen der Erde verbindet: Die weltweit erste Monduhr, die von Gezeitenenergie angetrieben wird. Um Nord- und Südhemisphäre zu berücksichtigen soll die Uhr in zwei Exemplaren in London und in Australien aufgestellt werden.

Aluna (Grafik)

Aluna (Grafik)

Das geplante 40 m breite und fünf Stockwerke hohe Bauwerk besteht aus drei konzentrischen Ringen, die aus halbtransparentem, recyceltem Glas hergestellt sind. Je nachdem wie die eingebetteten LEDs in jedem der Ringe leuchten, können die Bewegungen des Mondes, seiner aktuelle Phase sowie Ebbe und Flut abgelesen werden. Man hofft, daß die Uhr bereits zur Olympiade in London 2012 in Betrieb ist.

Über die Firma Tidal Electric aus London, die das Konzept der ,tidal lagoons’ verfolgt, habe ich bereits oben geschrieben (s. China). Nach 2004 scheint es hier keine weiteren Entwicklungen gegeben zu haben.

2004 läßt das bereits 1971 gegründete Unterwasser-Technologie-Unternehmen Soil Machine Dynamics Ltd. (SMD) Hydrovision aus Newcastle upon Tyne seinen Strömungsgenerator TidEl zur Nutzung der Gezeitenenergie erstmals zu Wasser. Diese Konstruktion schwimmt frei im Wasser und muß nur durch Kabel mit dem Meeresboden verankert werden. Solange es keine Strömung gibt (Stauwasser), schweben die Turbinen in einer vertikalen Position, doch sobald die Gezeitenströmung einsetzt, richten sie sich automatisch in Richtung der Strömung aus, sodaß keine Nachstellmechanismen notwendig sind.

Die Tests mit einem 1:10 Modell werden am New and Renewable Energy Centre (NaREC) in Blyth, Cumbrien, durchgeführt. Die große Anlage besteht aus zwei 15 m Rotoren, die zusammen 500 kW leisten. Auf der World Expo 2005 gibt es einen Echo-Tech award.

Anfang 2010 schließt SMD ein Abkommen zur Zusammenarbeit mit der ursprünglich australischen Atlantis Resources Corp. ab (s.o.), um die derzeit weltgrößte Gezeitenturbine mit 1 MW Leistung herzustellen. Nach sechsmonatigen Fertigungs- und Montagearbeiten beendet SMD den Bau der Gondel für die AK1000 Turbine, die anschließend für die Endmontage der Rotorblätter und der Trägerstruktur nach Invergordon in Schottland transportiert wird. Sobald die Arbeiten an der Steuerung und der Verkabelung fertig sind wird die Anlage dem European Marine Energy Centre (EMEC) in Orkney überstellt, wo sie im September 2010 installiert wird.

Da die Atlantis Resources Corp. inzwischen in Singapur ansässig ist, folgt die weitere Beschreibung des Unternehmens unter dieser Länderzuordnung (s.u.).

Die Entwicklung der sogenannten Open-Center-Technologie beginnt in den USA bereits im Jahr 1995, doch erst zehn Jahre später, also 2005, wird in Irland das Unternehmen OpenHydro gegründet, nachdem man sich in Vorjahr endlich über die weltweiten Rechte geeinigt hatte. Der Begriff leitet sich aus der Konstruktionsform des Rotors ab, dessen innerer Bereich offen ist und für die Meeresfauna damit eine geringere Gefahr bedeutet.

Im Oktober 2007 beteiligen sich private Unternehmen mit 40 Mio. € an der in Dublin ansässigen Firma. Damit ist OpenHydro seit 2005 mit mehr als 50 Mio. € ausgestattet worden, um die wirtschaftliche Nutzung der Open-Center-Technologie voranzutreiben.

OpenHydro Turbine

OpenHydro Turbine

Das System wird als eines von dreien ausgewählt, um ab Januar 2007 am 2004 gegründeten European Marine Energy Centre (EMEC) in Orkney, Schottland, im praktischen Betrieb getestet zu werden. Das Unternehmen erhält eine zusätzliche Förderung in Höhe von 1,8 Mio. €, um eine große Demonstrationsanlage zu errichten, und investiert 5 Mio. € in die Planung und den Bau des weltweit ersten spezialisierten Lastkahns für die Installierung von Gezeiten-Turbinen.

Im Februar 2008 erwirbt die kanadische Firma Emera Inc. eine 7 % Beteiligung an OpenHydro, und im Mai liefert die kleine Testanlage am EMEC erstmals Strom ins öffentliche Netz.

September 2008 erreicht die 1 MW Demonstrationsanlage das EMEC, und im Oktober wird das Unternehmen von der Electricité de France (EDF) ausgewählt, um die erste Gezeitenturbinen-Unterwasserfarm zu entwickeln, die an das französische Stromnetz angeschlossen werden soll. Das Projekt umfaßt die Installation von mindestens 4 und maximal 10 großen Turbinen, die ab 2011 in der Region Paimpol-Bréhat (Côtes d’Armor) in der Bretagne montiert werden sollen.

Im November 2008 werden noch größere Pläne bekanntgegeben. Die Gewässer um die Insel Alderney (Kanalinseln) bilden mit geschätzten 3.000 MW eine der weltweit größten Gezeitenenergie-Ressourcen. OpenHydro erwirbt daher einen Anteil von 20 % der Renewable Energy Ltd. Alderney, die kürzlich eine exklusive 65 Jahres-Lizenz (!) zur Erzeugung von erneuerbarer Gezeiten- und Wellenenergie in den Hoheitsgewässern der Insel erhielt. Beide Unternehmen arbeiten bereits seit drei Jahren zusammen, um die Errichtung kommerzieller Gezeitenenergie-Farmen vorzubereiten. Als erstes soll nun eine 285 MW Farm entstehen, mit bereits genehmigter Anbindung an das europäische Stromnetz. Eine vollständige Nutzung des Potentials würde bis zu 3.000 Turbinen und eine Investition von über 3 Mrd. € erfordern.

2008 gewinnt OpenHydro den SRF Green Energy Award, und 2009 den Rushlight Natural Energy Award, den Renewable Energy Innovation Award der Irish Technology Leadership Group (ITLG)/Irish Times sowie den Company Pioneer Award der Energy Ocean conference in Maine.

Im April 2009 kündigt das Unternehmen an, daß es einen Auftrag für ein 1 MW Gezeiten-Energie-Pilotprojekt im Staat Washington, erhalten hat. Partner ist die Snohomish County Public Utility District (SnoPUD), der zwölftgrößte öffentliche Stromversorger in den USA. Bis zu drei Gezeiten-Turbinen sollen in der Region der Admiralty Mündung (Puget Sound) installiert und mittels Unterwasser-Kabel an das Stromnetz angeschlossen werden. Das Pilotprojekt erhält einen Zuschuß aus dem US-Department of Energy und soll bereits 2011 angegangen werden. Forscher der University of Washington verbringen im April 2009 vier Tage an Bord eines Schiffes, um in der Mündung des Admiralty zwischen Port Townsend und Whidbey Island Daten wie Strömungsgeschwindigkeit sowie Unterwasser-Videos aufzunehmen (mehr dazu unter USA). 

Im Oktober 2009 gibt es noch einmal Geld für OpenHydro. Diesmal soll mit rund 2 Mio. € von Sustainable Energy Ireland (SEI) die Entwicklung der nächsten Generation von 16 m Open-Centre Turbinen gefördert werden.

In Zusammenarbeit mit der Nova Scotia Power geht die 10 Mio. $ teure und 400 t schwere Anlage im November 2009 in der Bay of Fundy in Betrieb, um das schnell fließende Wasser der Minas Passage in der Nähe von Parrsboro, etwa 3 km vor der Black Rock Küste, zu nutzen. Die 1,7 Mio. $ teure Trägerstruktur stammt von den japanischen Cherubini Metal Works, während das Engagement der Nova Scotia Power von der, durch die Regierung Kanadas geschaffenen aber unabhängigen not-for-Profit-Organisation Sustainable Development Technology Canada (SDTC) unterstützt wird.

OpenHydro Prototyp

OpenHydro-Prototyp

Im März 2010 sichern sich OpenHydro und ein weiterer Partner, der Energieversorger SSE Renewables, die exklusiven Rechte an einer 200 MW Gezeitenenergie-Farm in den Pentland Firth vor der Nordküste von Schottland. Rechtevergeber ist wiederum The Crown Estate – die sich den Gerüchten zufolge im persönlichen Besitz der Queen befindet. Der Vertrag ist Teil der Ankündigung des weltweit ersten kommerziellen Wellen- und Gezeitenenergie Leasing-Programms.

Im Juni 2010 gibt OpenHydro bekannt, daß es seine 1 MW Unterwasserturbine in Orkney im Oktober wieder herausholen wird, nachdem auf einem Unterwasservideo zwei gebrochene Blätter zu sehen waren. Diese sollen aus einer Kombination aus Plastik und Glas bestehen. OpenHydro will die Turbine nun reparieren und 2011 erneut installieren. Inzwischen hat die Firma insgesamt schon 74 Mio. $ Investitionskapital aufgebraucht.

Als Trostpflaster gibt es im Juli 2010 bis zu 1,85 Mio. £ vom schottischen WATERS fund, um neue Energietechnologien zu entwickeln und ihren Betrieb zu verbessern. Hierbei soll ein kostengünstiges Energiewandlungs- und Kontrollsystem für den Anschluß der Gezeiten-Turbinen-Farmen an das Stromnetz entwickelt, hergestellt und erprobt werden.

Die 2005 gegründete Tidal Generation Ltd. (TGL) aus Bristol erhält Anfang 2006 von der South West Regional Development Agency (SWRDA) einen Forschungspreis in Höhe von 75.000 £, um ihre Gezeiten-Technologie weiterzuentwickeln. Zur Untersuchung am europäischen Marine Energy Centre auf den Orkney Inseln wird ein 500 kW Prototyp hergestellt.

Anfang 2009 gibt Rolls-Royce plc. bekannt, daß es sich im Rahmen einer 30 Mio. € Forschungsinitiative, die von dem auf öffentlich-privaten Partnerschaften spezialisierten Energy Technologies Institute (ETI) geführt wird, an vier Projekten im Bereich der Wind- und Gezeitenenergie beteiligen wird. Das ETI soll für seine Projekte im Laufe der folgenden zehn Jahre bis zu 1,1 Mrd. £ aus Steuermitteln und Beiträgen industrieller Partner wie BP, E. ON und Shell bereitstellen.

Rolls-Royce, das etwa 5 % seines FuE-Budgets für saubere Energietechnologien einschließlich Gezeitenenergie und Brennstoffzellen aufwendet, hatte im April 2008 einen Anteil von 23,5 % der Tidal Generation Ltd. übernommen.

Nun wird das Unternehmen im Sommer 2009 damit beginnen, Tests an der gemeinsam mit Tidal Generation entwickelten 0,5 MW Turbine durchzuführen. Außerdem wird zusammen mit anderen Partnern wie Garrad Hassan& Partners Ltd., BAM Ritchies, SLP Engineering Ltd., der University of Edinburgh, EDF Energy, E. ON, Plymouth Marine Laboratories und dem EMEC eine 1 MW Turbine entwickelt, die etwa Mitte 2010 in den Testbetrieb gehen soll. Die TGL-Turbinen zeichnen sich durch ihr relativ geringes Gewicht von 80 t/MW aus und sollen in Tiefen über 30 m eingesetzt werden.

Southampton design

Southampton design

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 allerdings erst ein 25 cm großer Prototyp, doch man hofft auf Grund des kompakten Designs innerhalb von fünf Jahren auch ein kommerzielles System anbieten zu können.

Gesponsert wird die Entwicklung durch die Ingenieurschule der Universität und das Engineering and Physical Sciences Research Council (EPSRC).

Die 2001 gegründete und in Yorkshire beheimatete Lunar Energy Power Ltd. baut und testet 2004 das erste Modell im Maßstab 1:20 und möchte bis 2005 einen 1 MW Prototyp vorstellen.

Im März 2007 gibt das Unternehmen gemeinsam mit dem Energiekonzern E.ON den Plan für ein 8 MW Kraftwerk vor der Westküste des Landes bekannt. Die 4 bis 8 Stück Rotech Tidal Turbinen, die in 50 m Wassertiefe auf etwa 10 m hohen Standbeinen stehen, werden von der Firma Rotech Engineering Ltd. aus Aberdeen geliefert. Die 19,2 m langen und 15 m durchmessenden Zylinder verengen sich zur Mitte hin auf den Turbinendurchmesser von 11,4 m und sollen so den Wasserstrom beschleunigen. Als Gewicht der 25 m hohen Turbine werden inklusive Ballast 3.500 t (andere Quellen: 3.000 t) genannt.

Im Oktober wird als Standort die St. David Halbinsel in Pembrokeshire, South Wales, ausgewählt. Baubeginn ist im Sommer 2008, in Betrieb gehen soll das Kraftwerk 2010. Bis 2011 soll die Technologie dann soweit entwickelt sein, daß damit große kommerzielle Energiefarmen errichtet werden können.

Als erster Schritt wird 2008 eine 1 MW Demonstrationsanlage für den Praxisversuch in Orkney hergestellt. Die Besonderheit dieses Konzepts besteht in den getrennten Komponenten, wobei der Rotor für Reparatur- oder Wartungsarbeiten leicht separiert und an die Oberfläche geholt werden kann.

Die Kosten für das Projekt gibt E.ON mit 18 Mio. € an, wobei Lunar Energy die Kosten für die Entwicklung übernimmt. E.ON wiederum ist verantwortlich für den Standort, für das Einholen von Umweltgutachten, für die Beschaffung der Genehmigungen und für die Anbindung an das Stromnetz auf dem Festland. Nach Fertigstellung der Anlage soll das Gezeitenkraftwerk in das Eigentum der E.ON übergehen und auch von dem Stromkonzern betrieben werden.

Im März 2008 unterzeichnet die inzwischen in Hessle nahe Hull beheimatete Lunar Energy eine Absichtserklärung für die Kooperation mit Süd-Korea, bei der es um eine große Gezeitenenergieanlage mit dem zungenbrecherischen Namen Wando Hoenggan Water Way Tidal Stream Power Plant Development geht. Partner bei dem 500 Mio. £ Projekt ist die Korean Midland Power Co. (KOMIPO) in Seoul. Bis 2015 soll vor der Küste ein Feld von insgesamt 300 Turbinen installiert werden, das bis zu 200.000 Haushalte versorgen kann. Die Fertigung und Montage der Gezeiten-Turbinen soll von Hyundai Heavy Industries Samho (HSHI) durchgeführt werden, während Rotech Engineering die Design-Optimierung und Spezialkomponenten liefert.

Lunar Energy Farm (Grafik)

Lunar Energy Farm (Grafik)

Dieses Projekt werde ich im Absatz über Süd-Korea weiter verfolgen (s.u.).

Im Mai 2009 gibt Lunar Energy die erfolgreiche (simulierte) Netzanbindung seiner 1 MW RTT-Turbine bekannt. Der kommerzielle Prototyp soll 2010 beim EMEC in Orkney installiert werden. Das Projekt im walisischen Pembrokeshire, an dem E.ON beteiligt ist, wird allerdings im März 2010 vorerst gestoppt. Die britische Regierung hatte zuvor entschieden, daß Meeresenergie-Projekte in ein großangelegtes Umweltgutachten für die weitere Küstenentwicklung in Wales und England einbezogen werden müssen.

Nach sehr positiven Versuchsergebnissen mit einem Kleinmodell des Ocean Hydro Electricity Generator (OHEG) meldet das Ingenieurteam der 2005 gegründeten FreeFlow 69 Ltd. aus Cornwall im August 2007 einen technischen Durchbruch mit der Entwicklung einer Turbine mit vertikaler Achse, 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.

Bei der bereits 1988 erfundenen, aber lange nicht weiterentwickelten Anlage, die zuerst Sea Engine und dann Osprey (Fischadler) genannt wird, befinden sich Getriebe und Generator oberhalb des Wasserspiegels.

Nach dem Patentantrag von 2005 werden im Folgejahr Kooperationsvereinbarungen mit der Western Hydro und der Unterwasserbau-Firma Rubicon Marine geschlossen. Ab 2006 beschäftigt sich FreeFlow gemeinsam mit der Firma T.A.S.C. mit der Entwicklung einer Archimedes-Spiral-Turbine, die als kleines Laufwasserkraftwerk geplant ist (s.d.). 2007 werden zwei neue Vertikalachsen-Turbinen entwickelt und zum Patent angemeldet, die neben Gezeitenströmungen auch in Flüssen einsetzbar sein sollen.

Für Tests mit einer größeren Turbine baut die Able Engineering Ltd. aus Swadlincote, Derbyshire, ab August 2007 einen 9 m langen Aluminium-Katamaran, der mit seinem ‚Lift’ als Trägerschiff eingesetzt wird. Im Februar 2008 beginnen die Testfahrten in ruhigen Gewässern, wobei mit der Fahrtgeschwindigkeit unterschiedlich schnelle Strömungen simuliert werden.

Freeflow Farm (Grafik)

Freeflow Farm (Grafik)

Das Unternehmen konzipiert auch große schwimmende Farmanlagen, die außerdem mit Windkraftanlagen bestückt werden sollen. Die Ocean Hydro Electricity Generator Plant hat eine Gesamtkapazität von 10 MW. Angedacht sind aber auch schon Farmen mit bis zu 200 MW Leistung. Grundlage bildet ein Ocean Energy Rig genanntes System, das gleichzeitig Wind, Wellen und Strömungen umsetzt, bislang aber nur als Plan existiert. (Zur Vermeidung von Verwechslungen: Ein weiteres Projekt mit dem Namen Osprey gibt es in Schottland, s.u. Wellenenergie).

Mit der Installation des bislang weltgrößten Gezeiten-Generators am nordirischen Strangford Lough beginnt im August 2007 der erste große Praxistest für diese Technologie.

Im Oktober 2007 bekommt der inzwischen fast 170 Jahre alte Plan (!) eines Gezeitenkraftwerks in der Severn-Flußmündung neuen Wind. Ein Regierungskomitee schlägt erneut den Bau eines 16 km langen Dammes vor, dessen Turbinen rund 5 % des gesamten Strombedarfs Großbritanniens decken könnten. Die Baukosten werden auf rund 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 werden wird. Umweltschützer protestieren schon vorab energisch gegen eine Durchführung des Planes…

Ende 2007 sollen an der Küste Nordirlands die Demonstrationsanlagen von drei Gezeiten-Generatoren zusammen 1,2 MW erzeugen.

Unter dem Namen Evopod entwickelt die Firma Oceanflow Energy Ltd. in North Shields eine schwimmend verankerte und halbüberspülte Anlage, die neben der Gezeitenenergie auch Meeres- oder Flußströmungen nutzen kann. Das System ist in Großbritannien, den USA und Südafrika patentiert. Mitentwickler ist die ebenfalls in North Shields beheimatete Forschungs- und Designfirma Overberg Ltd.

Nach ersten Funktionsnachweisen 2005/2006 wird mit Unterstützung des North East Business Innovation Centre (BIC), der School of Marine Science and Technology (MAST) der Universität von Newcastle und ihrem Resource Centre for Innovation and Design (RCID) Mitte 2006 ein Demonstrationsmodell im Maßstab 1:10 hergestellt. Ende 2007 erhält das Unternehmen ein Forschungsstipendium der regionalen Entwicklungsagentur für Nordost-England, um das Evopod System und seine Verankerung unter realen Bedingungen im Gezeitenstrom bei Strangford Narrows, nahe dem Portaferry Marine Laboratory der Belfast University zu testen. Dies wird ab dem Juni 2008 bis ins Jahr 2009 hinein durchgeführt. 2010 wird die Installation erweitert, um an das Stromnetz des Marine Laboratory angeschlossen zu werden.

Oceanflow entwickelt derzeit einen 35 kW Evopod (Oceanflow 35), ein vergrößerte Version des in Strangford Narrows getesteten Geräts. Für stärkere Strömungen kann die Anlage bis auf 55 kW aufgerüstet werden. Die Demonstrationsanlage, für die das Unternehmen eine Förderung von 0,56 Mio. Englische Pfund erhält, soll 2011 im Sanda Sound vor der Küste von Süd-Kintyre in Betrieb gehen. Das Projekt wird von der schottischen Tochtergesellschaft Oceanflow Development Ltd. durchgeführt werden, das das Gerät auch in Schottland baut.

Proteus (Grafik)

Proteus (Grafik)

Außerdem wird an einer Doppelturbine gearbeitet, die im Maßstab 1:40 bereits im Strömungskanal der Newcastle University getestet wird. Eine entsprechend geplante Großanlage ist mit zwei 1,2 MW Generatoren bestückt, die jeweils einen dreiflügeligen Rotor von 16 m Durchmesser haben. Die Nennleistung von 2,4 MW soll ab Strömungsgeschwindigkeiten von 3,2 m/s erreicht werden.

Die 2005 gegründete Neptune Renewable Energy Ltd. (NREL) aus North Ferriby, East Yorkshire, arbeitet sowohl auf dem Gebiet der Gezeiten- als auch auf dem der Wellenenergie (s.d. unter Neptune Triton). Nach Vorversuchen mit Modellen in kleineren Maßstäben (1:40 und 1:10) sowie Simulationen stellt das Unternehmen im September 2007 mit ihrem Neptune Proteus Tidal Power Pontoon eine teilweise verkleidete Savonius-Turbine mit senkrechter Achse vor, die 6 x 6 m groß ist und trotz ihrer geringen Herstellungskosten einen Wirkungsgrad von bis zu 80 % erreichen soll. Die numerische Modellierung und die Test werden in Kooperation mit der University of Hull durchgeführt. 2008 erfolgt die Aquise von Investitionsmitteln um einen Prototyp in voller Größe herzustellen.

Auch beim Proteus sind das Getriebe und der Generator oberhalb des Wassers auf dem Schwimmponton installiert, dessen Wandung einen strömungsverstärkenden ,Diffusor’ bilden. Nach erfolgreicher Patentierung beginnt im Mai 2009 im Wear Dock in Sunderland die Konstruktion eines Prototyps – unter der Federführung des niederländischen Unternehmens Offshore Ship Designers aus IJmuiden.

Ende 2009 gibt das Unternehmen bekannt, daß man 2010 mit Probefahrten beginnen wird, um die 2 Mio. £ teure und 150 t schwere Anlage zu testen. Hierfür wählt NREL die Humber-Mündung aus, die als eine der besten Lagen für Gezeitenkraftwerke auf den britischen Inseln gilt.

Der Bau der 20 m langen und 14 m breite Katamaran-ähnliche Demonstrationsanlage, die mit 2 x 250 kW Generatoren ausgerüstet ist, wird im Februar 2010 beendet. Im Juli wird sie für einen dreimonatigen Praxistest zu Wasser gelassen, wobei eine Gesamtwirkungsgrad von 25 % ermittelt wird.

Proteus Demonstrationsanlage

Proteus Demonstrationsanlage

Das Modell Neptune Proteus NP1000 soll jährlich mindestens 1.000 MWh Strom erzeugen. Bei erfolgreichem Abschluß der Tests ist geplant, im Laufe der Jahre 2011/2012 eine Farm aus den bis dahin noch neu zu entwickelnden NP1500 Modellen zu errichten. Die Kosten sollen im Fall einer Serienproduktion auf 0,5 Mio. £ sinken.

2008 beginnt das Unternehmen ScottishPower Renewables, ein Unternehmensteil der Iberdrola SA, mit der Untersuchung einer weiteren Unterwasserturbine im Pentland Firth. Man geht davon aus, daß hier bis zu 1 GW Strom erzeugt werden können, während Prof. Stephen Salter von der Universität Edinburgh, der sich schon seit Jahrzehnten mit der Nutzung der verschiedenen Meeresenergien befaßt, sogar ein Potential von bis zu 20 GW nennt. Weitere bevorzugte Standorte sind der Sound of Islay und die North Antrim Küste im Norden Irlands.

Nun sollen an jedem Standort zwischen 5 und 20 Stück von 1 MW starken Turbinen installiert werden, die zusammen eine Leistung von bis zu 60 MW erbringen könnten, was genug ist um den Energiebedarf von 40.000 Haushalten zu decken. Die entsprechenden Umweltverträglichkeitsprüfungen sind bereits im Gange, während die Baugesuche im Sommer 2009 eingereicht werden sollen. Bis 2011 könnte so eines der weltweit größten Gezeitenkraftwerke entstehen.

ScottishPower will dabei die Lànstrøm Gezeitenturbine einsetzen, die zu den bislang am weitesten fortgeschrittenen Technologien zählt und als 300 kW Prototyp zu Testzwecken seit 2003 auf dem Meeresboden vor Hammerfest in Norwegen verankert ist (s.u.).

Die Turbinen sind jeweils 30 m groß und haben 20 m lange Rotorblätter. Sie sollen bis in einer Tiefe von 100 m operieren können.

Lànstrøm Turbine

Lànstrøm Turbine

Das Mutterunternehmen Iberdrola wiederum ist ein spanisches Stromerzeugungs- und -vertriebsunternehmen mit Sitz in Bilbao und gilt als einer der größten privaten Stromversorger der Welt. Für die neuen, grünen Energie-Projekte in Großbritannien will man bis 2010 gut 800 Mio. £ investieren. Um die Gezeitenturbinen in Schottland herstellen zu können, wird ein eigenes Unternehmen gegründet, die Hammerfest Strøm UK (HSUK), eine Tochter der norwegischen Firma für Gezeitenenergie-Technologien Hammerfest Strøm AS (HSAS) (s.u.). Die neue HSUK plant nun, gemeinsam mit schottischen und britischen Universitäten, Beratern und Industriepartnern im Jahr 2011 eine 1 MW Anlage HS1000 zu entwerfen, zu entwickeln, einzusetzen und vor Ort in Schottland zu testen. Der kommerzielle Einsatz könnte dann 2012/2013 erfolgen.

Im Februar 2010 erhält die HSUK aus dem Carbon Trust eine Finanzhilfe in Höhe von 3,9 Mio. £ für den Bau und die Erprobung der 1 MW Anlage am EMEC in Orkney.

Im August 2010 schließt ScottishPower einen Vertrag im Umfang von 4 Mio. £. mit Hammerfest Strøm zur Herstellung der ersten weiterentwickelten HS1000 Gezeitenturbine ab, die 2011 in den Einsatz gehen soll. Anschließend plant das Unternehmen, an drei verschiedenen Standorten jeweils bis zu 20 Turbinen zu installieren.

Die Firma ScotRenewables Group Ltd. auf Orkney, Schottland, beschäftigt sich seit 2007 mit dem Konzept einer auf dem Meeresboden verankerten Gondel mit zwei gegenläufig rotierenden Horizontalachsrotoren. Die schwimmende ScotRenewables Tidal Turbine (SRTT) soll leicht transportierbar sein und das Unternehmen erhält eine Förderung von 3,5 Mio. $ um eine Demonstrationsanlage zu entwickeln und zu Wasser zu bringen.

Im Juli 2010 vergibt das inzwischen als ScotRenewables Marine Power Ltd. firmierende Unternehmen den Auftrag zum Bau eines Prototyps seiner neuesten Gezeiten-Turbine an die Werft Harland and Wolff in Belfast (Hersteller des ‚Titanic’). Das Modell SR250 wird eine 30 m lange 250 kW Maschine mit zwei Rotoren von jeweils 8 m Durchmesser besitzen und rund 60 t schwer sein. Es soll anschließend am European Marine Energy Centre in Orkney getestet werden.

Einen sogenannten Pulse Generator, der aus zwei waagrecht angeordneten auf und ab schwingenden Tragflächen besteht, entwickelt die Pulse Tidal Ltd. aus Sheffield. Das Unternehmen wird 2007 gegründet, nachdem sich der Ideengeber schon 10 Jahre lang mit Entwicklungsarbeiten beschäftigt hat. In Kooperation mit Firmen wie IT Power und anderen wird nach anfänglichen Tests in einem Strömungskanal im Mai 2009 die Pulse-Stream 100 Gezeitenstrom-Anlage vorgestellt und in der Mündung des Humber im Norden Englands installiert und ans Netz der Firma Millenium Chemicals angeschlossen. Sie leistet 100 kW.

Pulse-Stream 100

Pulse-Stream 100

Ab Mitte 2009 werden die Mitarbeiterzahl aufgestockt und neue Partner gewonnen. Das Unternehmen gewinnt einen Preis von 40.000 £ bei der Shell Springboard competition und erhält Ende 2009 eine Förderung der EU in Höhe von 8 Mio. €.

Zukünftige Anlagen von Pulse Generation mit einer Leistung von 1 MW sollen sogar in Wassertiefen unter 20 m zufriedenstellend funktionieren. Mitte 2010 beginnt das Unternehmen mit der Durchführung einer einjährigen Umweltstudie, um von Marine Scotland die Lizenz für den Produktionsstart der ersten 1,2 MW Anlagen im Jahr 2012 zu beantragen. Von diesem Gezeitenenergie-Turbinenmodell sollen zukünftig jeweils 8 Stück zu einer 9,6 MW Anlage zusammengeschaltet werden.

Diese neuen Unterwasser-Anlagen sollen direkt auf das Seebett abgesenkt werden, geplanter Standort ist das Wasser vor der Isle of Skye in der Meerenge von Kyle Rhea.

Bereits im Jahr 2000 beginnt die Swanturbines Ltd. aus Swansea damit, ihre Gezeiten-Technologie zu demonstrieren und die entsprechenden Investitionsmittel einzuwerben. 2004 fördert der Knowledge Exploitation Fund mit 350.000 £ eine Durchführbarkeitsstudie über 16 Monate, die gemeinsam mit 9 Partnern aus der Industrie zur Optimierung des Gezeitenkraftwerk Turbinensystems führen soll.

Im Laufe von 8 Jahren wendet das Unternehmen rund 2,3 Mio. £ für seine Forschungen und Entwicklungen auf. Priorität hat dabei die einfache Installation und Wartung sowie das Minimieren von Vibrationen um die Wartungsintervalle möglichst weit zu strecken. Der getriebelose Generator, der im Rahmen einer Kooperation mit dem New and Renewable Energy Centre in Blyth entwickelt wird, soll durch seinen Axialrotor auch bei geringer Strömungsgeschwindigkeit einen hohen Wirkungsgrad bieten. Außerdem sollen die Anlagen mindestens 5 Jahre am Stück unter Wasser bleiben.

Cygnet (Grafik)

Cygnet (Grafik)

Im Februar 2009 meldet die Presse, daß das Modell Cygnet von Swanturbines in South Wales zusammenmontiert wird, um im Rahmen eines 7 Mio. £ Projekts bis Jahresende zu Testzwecken an das EMEC in Orkney geliefert zu werden. Allerdings ist man auch 2010 noch immer am Bau des patentierten 300 kW Prototyps, der nun im Laufe dieses Jahres installiert werden soll.

Die ersten kommerziellen Umsetzungen durch die eigens dafür geschaffene Firma Cygnus Energy (?) werden für 2014 erwartet. Dabei handelt es sich um 1,8 MW Maschinen, die sich bereits in der Entwicklungsphase befinden.

Im April 2008 ruft die schottische Regierung alle Innovatoren im Bereich der marinen erneuerbaren Energien dazu auf, sich um den neuen Saltire Prize zu bewerben. Für die entsprechenden Technologien sind 10 Mio. £ ausgelobt. Grund dafür ist der tatsächliche gegenwärtige Stand: Bislang werden erst 0,27 MW aus Wellenenergie gewonnen, aus der Gezeitenenergie jedoch fast noch gar nichts…

Der Preis soll daher an das Team, vergeben werden, das ein wirtschaftlich rentables Wellen- oder Gezeitenenergie-System entwickelt, das aus den schottischen Gewässern über einen Zeitraum von 2 Jahren mindestens 100 GWh Strom erzeugt. Die Technologie soll auch in Bezug auf ihre ökologische Nachhaltigkeit und Sicherheit beurteilt werden.

Bis Februar 2010 bewerben sich 140 forschende Unternehmen und Konsortien aus 27 Ländern. Die endgültigen Bedingungen sollen im März 2010 bekannt gegeben werden, damit der Wettbewerb offiziell im Juni 2012 eröffnet werden kann. Geschlossen wird er im Juni 2017, und schon einen Monat später soll der Gewinner bekannt gegeben werden.

Das eingangs erwähnte Severn Barrage Projekt kommt im Juni 2008 wieder in die Presse, als das Beratungsinstitut Frontier Economics einen Bericht veröffentlicht, dem zufolge das inzwischen auf 15 Mrd. £ geschätzte Projekt im Vergleich zu anderen erneuerbaren Energien (immer noch) zu teuer sei. Die Analyse ist durch eine Reihe von britischen Umwelt-NGOs in Auftrag gegeben worden, darunter die Königliche Gesellschaft für Vogelschutz (RSPB), der National Trust und WWF-UK. Die potentiellen ökologischen Auswirkungen auf das empfindliche lokale Ökosystem werden in dem Bericht nicht berücksichtigt.

Bereits im Januar 2008 hatten die Regierungen der Welsh Assembly und des Vereinigten Königreiches eine neue Machbarkeitsstudie angekündigt, mit der die Firma Parsons Brinkerhoff beauftragt wurde.

Die jüngste Inkarnation dieser Gezeiten-Pläne umfaßt den Bau einer 10 Meilen lang Sperrmauer von Lavernock Point nahe Cardiff bis nach Brean Down nahe Weston-super-Mare, die 8,6 GW Strom erzeugen und etwa 5% des britischen Bedarfs decken könnte. Vorangetrieben wird das Projekt durch die neu zusammengestellte Severn Tidal Fence group (STF), zu der neben der Edinburgh University Unternehmen und Institute wie die Amec Engineering group, Marubeni Europe plc., Econnect, BMT Group, IT Power, Pulse Tidal Ltd., Metoc und NaREC gehören.

Statt von einem Damm wird inzwischen von einem rund 9 km langen Zaun geredet (Fence), dessen Kosten auf ungefähr 3,5 Mrd. £ geschätzt werden. Er soll aus einer durchgehenden Linie von 500 – 800 Unterwasser-Gezeitenstromturbinen bestehen. Obwohl der Zaun mit ca. 1,3 GW weniger Energie als ein Damm produzieren würde, betrachtet die STF Group diesen Ansatz als einen Kompromiß zwischen Umwelterhaltung, kommerziellen Interessen und den öffentlichen Zielen im Bereich der erneuerbaren Energien, da damit immerhin noch etwa 1 % des Gesamtstrombedarfs gedeckt werden könnten.

Zusätzlich zu dem Gezeiten-Zaun werden eine weitere kleine Barriere sowie Gezeitenlagunen vorgeschlagen, um eine unterbrechungsfreie Stromabgabe zu gewährleisten. Dies würde die Gesamtkapazität auf sogar 2 % des Verbrauchs anheben.

Im August 2008 publiziert die britische Regierung eine Liste von 10 vorgeschlagenen Projekten für eine Gezeitenbarriere über die Severn-Mündung, die im Mittelpunkt der (o.g.) neuen, innerhalb von zwei Jahren zu erstellenden Machbarkeitsstudie stehen werden. Anfang 2009 wird eine Auswahl von 5 Vorschlägen für vertiefende Untersuchungen bekannt gegeben. Dabei handelt es sich um die (schon bekannte) Cardiff Weston Barrage mit einer Kapazität von 8,6 GW (16,8 TWh/a) zwischen Brean Down to Lavernock Point zu einem Schätzpreis von 20,9 Mrd. £, die Inner oder Shoots Barrage weiter innen im Fluß mit einer Kapazität von 1,05 GW bei 3,2 Mrd. £ Baukosten (2,7 TWh/a), die 2,3 Mrd. £ teure Beachly Barrage oberhalb des Wye River mit einer Kapazität von 625 MW (1,6 TWh/a), die Bridgewater Bay Lagoon zwischen Hinkley Point und Weston super Mare (3,8 Mrd. £, 1,36 GW, 2,6 TWh/a) und die Fleming Lagoon zwischen Newport und der Severn road Kreuzung, die 4 Mrd. £ kosten und jährlich 2,3 TWh erzeugen soll.

Die Lagunen würden aus Stein, Geröll und 2,75 m hohen, wurstförmigen und mit Schlamm gefüllten Säcken gebaut werden. Die Säcke sollen eine gut 10 m hohe Lagunenwand bilden. Laut den Projektentwicklern könnte bis 2012 ein Lagunen-Prototyp gebaut werden.

Im August 2009 holt die STF die Ingenieur- und Beratungsfirma Sigma Offshore Ltd. aus Aberdeen mit ins Boot, um an dem Fence-Projekt mitzuarbeiten. Ein weiterer Partner ist CleanTechCom.

Aus der Severn Tidal Fence Group wird das Severn Tidal Fence Consortium (STFC), das im März 2010 eine Folgenabschätzung für die Schiffsnavigation beim Bau des Zaus veröffentlicht.

STFC Konzept (Grafik)

STFC Konzept (Grafik)

Im September 2008 stellt eine Gruppe von Ingenieuren der Oxford University eine besonders leistungsfähige und effiziente Unterwasser-Turbine mit niedrigen Herstellungskosten und geringen Wartungskosten vor. Im Gegensatz zu den meisten anderen Gezeitenturbinen die Transverse Horizontal Axis Water Turbine (THAWT) dreht der zylindrische Rotor (ein Darrieus-Modell) um seine horizontale Längsachse.

Bislang haben die Forscher erfolgreich eine Version mit 1 m Durchmesser und 6 m Länge getestet. Nun wird ein Testmodell mit 5 m Durchmesser gebaut, das 2009 seine Haltbarkeit im offenen Wasser beweisen soll. In voller Größe soll der langsam drehende Rotor 60 m lang sein und einen Durchmesser von 10 m haben. Zwei Stück dieses Modells mit einem Generator in der Mitte könnten rund 12 MW Leistung erzielen.

Ab etwa 2013 könnten dann ganze Farmen aus Thawt-Rotoren auf dem Meeresboden errichtet werden. Man schätzt die Kosten pro installiertem MW auf rund 1,7 Mio. €.

Die bereits erwähne Royal Society for the Protection of Birds (RSPB) präsentiert im November 2008 gemeinsam mit Friends of the Earth, lokalen Vereinen zur Erhaltung des Fischbestandes sowie der Wye and Usk Foundation den Vorschlag eines Gezeiten-Riffs als Alternative zu einer Staustufe.

Severn Tidal Reff (Grafik)

Severn Tidal Reff (Grafik)

Das Severn Tidal Reef Projekt wird von Joseph Evans and Sons Ltd. bzw. Armstrong Evans & Associates aus Launceston entwickelt und soll die Flußmündung 12 Meilen lang westlich von Minehead bis nach Aberthaw überspannen. Die Stromerzeugung würde durch bis zu 1.000 kleine Turbinen mit etwa 3 MW Leistung pro Stück erfolgen. Das Projekt scheint auch von der Firma Atkins unterstützt zu werden, die eine kurze Machbarkeitsstudie vorlegt.

Im April 2009 wird der Severn Embryonic Technologies Scheme (SETS) Fonds aus der Taufe gehoben, um neue Gezeitenkraft-Technologien zu unterstützen, die bislang für detaillierte Analysen technisch noch nicht weit genug entwickelt sind. Insbesondere soll es dabei um Systeme gehen, die geringere Auswirkungen auf die natürliche Umwelt haben als herkömmliche Staustufen oder Lagunen. Aus 17 Vorschlägen werden drei Systeme ausgewählt, ein Niedrig-Sperrwerk von Rolls Royce und Atkins (mit einem neuen, erst noch zu entwickelten Turbinenmodell) sowie zwei Gezeiten-Zäune, von denen einer das bereits erwähnte Projekt der Severn Tidal Fence group (STF) darstellt.

Der zweite Zaun stammt von der bereits 1979 gegründeten Firma für Unterwasser-Technologien FUEL Subsea, die 2002 als Management Buy-Out des zwischenzeitlichen Inhaber Heerema Group unter dem Namen VerdErg Connectors Ltd. neu entsteht. Das in Knaphill, Surrey, beheimatete Unternehmen entwickelt einen Spectral Marine Energy Converter (SMEC), bei dem eine Venturipumpe einen zweiten Flüssigkeitskreislauf mit hoher Geschwindigkeit erzeugt, der wiederum die Turbine und den Generator antreibt. Dies soll die Auswirkungen auf die Umwelt minimieren.

Das ‚radikal neues Design’ der VerdErg ist mir bislang noch nicht ganz einsichtig. Es nutzt die Gezeitenströmung, indem ein großer Teil dieser Strömung durch einen Zaun aus einer Reihe vertikaler und horizontaler Rohre geführt wird. Sobald das Wasser zwischen den vertikalen Rohren hindurchströmt soll eine Druckdifferenz entstehen, die das Wasser dazu veranlaßt mit hoher Geschwindigkeit in die horizontalen Verbindungsrohre zu strömen, wo es dann die Turbinen zur Stromerzeugung antreibt.

Der Zaun von VerdErg wird für die Strecke zwischen Brean Down und Lavernock Point vorgeschlagen und könnte den vorläufigen Schätzungen zufolge jährlich 13,74 TWh generieren. Kosten soll das Projekt rund 9,9 Mrd. £. Eine räumliche Alternative bietet sich zwischen Minehead und Aberthaw an, auch diese will das Unternehmen prüfen. Ansonsten ist VerdErg sehr erfolgreich im Geschäft von unterseeischen Stromverbindungen tätig.

Im Januar 2010 schließt der SETS Fonds den ersten Schritt seines Arbeitsprogramms ab, dessen formelle Präsentation einen Monat später erfolgt. Die Ergebnisse sollen dann bei der zweiten Severn Tidal Power Anhörung vorgestellt werden, die im Laufe des Jahres erwartet wird.

Mitte Oktober 2010 gibt das britische Energieministerium allerdings bekannt, daß es derzeit keine ‚strategische Notwendigkeit’ für den Bau des Severn Barrage Projekts gibt. Statt dessen wird (wie unpassend an dieser Stelle!) ‚grünes Licht’ für den Bau von 8 neuen Nuklearanlagen bis 2025 gegeben.

Im März 2010 unterzeichnet die Liegenschaftsverwaltung Crown Estate Vereinbarungen für 10 Wellen- und Gezeitenkraftprojekte mit einer Gesamtleistung von 1,2 GW in Schottland. Die einzelnen Projekte reichen von 50 MW bis zu 200 MW. Diese Ausschreibung ist weltweit die erste für kommerziell nutzbare Wellen- und Gezeitenkraft.

Im Bereich der Gezeitenenergie sind die Vetragspartner:

  • SSE Renewables Developments (UK) Ltd., 200 MW für den Standort Westray South
  • SSE Renewables Holdings (UK) Ltd. & OpenHydro Site Development Ltd., 200 MW für den Standort Cantick Head
  • Marine Current Turbines Ltd., 100 MW für den Standort Brough Ness
  • Scottish Power Renewables UK Ltd., 100 MW für den Standort Ness of Duncansby

Zeitgleich verkündet die schottische Regierung einen neuen Entwicklungsfonds (WATERS Fund) mit einem Volumen von 12 Mio. ₤ für Meeresenergieprojekte. Mit den Geldern sollen insbesondere Technologien gefördert werden, welche die Installation, den Betrieb und die Pflege neuer Wellen- und Gezeitenkraft-Prototypen effektiver machen.

EMEC Testgebiet

EMEC Testgebiet

Einen Monat später ruft The Crown Estate zur Abgabe von Interessebekundungen für ein Gezeitenenergie-Projekt im Inner Sound, der zwischen Caithness auf dem schottischen Festland und der Insel Stroma liegt, auf. Nach der deadline Ende Mai werden vier (bislang ungenannte) Unternehmen zur Abgabe von Angeboten aufgefordert. Die endgültige Auftragsvergabe soll im Herbst 2010 erfolgen, die Leistung bei 200 MW oder mehr liegen.

Im Juni 2010 meldet die Presse, daß die Firmen Voith Hydro und RWE Innogy (s.o.) über das Gemeinschaftsunternehmen Voith Hydro Ocean Current Technologies eine 1 MW Gezeitenströmungsturbine vor der schottischen Küste installieren werden. Der zweijährige Testbetrieb soll spätestens 2011 am European Marine Energy Centre Ltd. (EMEC) in den Gewässern der Orkney-Inseln starten. Nach ihrer Fertigstellung soll die Demonstrationsanlage jährlich etwa 1.800 MWh Strom ins Netz einspeisen.

EMEC meldet im August 2010, daß man die Standorte für Wellen- und Gezeitenenergie-Systeme von neun auf zwölf erhöht habe. Während es für neue Wellenergieanlagen nun fünf Testplätze gibt, sind es für Gezeitenenergieanlagen sieben, was eine klare Verschiebung der Forschungsprioritäten anzeigt. Neben Voith soll bis Ende des Jahres auch die Atlantis Resources Corporation (s.o.) mit der Installation ihrer Anlage beginnen.Die 5 Mio. £ teure Erweiterung umfaßt u.a. eine Unterwasser-Verkabelung von mehr als 3 km Länge.

Der Erfinder Paul Hales aus East Sussex patentiert (i.d. USA) gemeinsam mit George Brown 1994 eine Gezeitenturbine, die er nach längerer Entwicklungszeit im Rahmen seiner im Januar 2009 gegründeten Firma Hales Marine Energy Ltd. zu vermarkten versucht. Es handelt sich (wieder einmal) um einen Senkrechtachser mit vier selbständig wegklappenden Blättern.

2009 beziffert das Unternehmen die noch notwendigen zweijährigen Forschungsarbeiten allerdings auf rund 250.000 £ und sucht nach Investoren, während es gleichzeitig weitere Patente beantragt. Die Hales Energy Group erhält die Genehmigung für den Bau eines Test-Tanks an der Küste von East Sussex.

2010 wird an einer 1 kW Demonstrationsanlage gebaut, die im Sommer in der Themse getestet werden soll. Sie kann alternative mit Blättern aus Glasfasern oder aus einem Kunststoffmaterial bestückt werden, das durch Luftdruck stabilisiert wird. Zum Starten soll ein kleiner Savonius-Rotor integriert werden.

Holland

Das Dynamic Tidal Power (DTP) Konzept ist eine Erfindung der Ingenieure Kees Hulsbergen und Rob Steijn aus Emmeloord, die sie 1997 zum Europapatent anmelden (EP1997 0.929.575), veröffentlicht wird sie allerdings erst 2003. Hierbei sollen sehr lange Dämme von etwa 30 km – 50 km gebaut werden, die sich von der Küste aus geradlinig weit in den Ozean hinein erstrecken und am Ende eine senkrechte Barriere in Form eines großen T besitzen. Die Dämme enthalten einen oder mehrere Durchlässe, die mit Turbinen bestückt werden sollen. Ein derartiger T-Damm stört die parallel zur Küste schwingenden Flutwellen und führt zu Höhendifferenzen von bis zu 3 m, die ausgenützt werden können.

Bislang letztmals präsentiert die die Hulsbergen Hydraulic Innovation & Design (H2Id) ihre Entwicklung während der 2. International Conference On Ocean Energy (ICOE) im Oktober 2008 in Brest, Frankreich. Kooperationspartner sind die Firmen Alkyon Hydraulic Consultancy & Research, bei der Rob Steijn als Manager tätig ist, sowie Albatros Flow Research. Von einer Umsetzung ist nichts bekannt.

Auf der 5. Europäischen Wellenenergie-Konferenz im September 2003 stellt die holländische Firma Neptune Systems einen Gezeitenenergie-Wandler vor, der auf einem MHD-Konzept beruht (Magneto-Hydro-Dynamik) und die Strömungsenergie des Wassers völlig ohne bewegliche Teile umwandeln soll. Außerdem kann das System den produzierten Strom gleichzeitig noch speichern, und dies mit einer hohen Speicherkapazität. Das Unternehmen plant ein MHD Solenoid-Funktionsmodell mit 1 m Durchmesser und 500 W Leistung, das in einem Strömungskanal getestet werden soll. Anschließend will man einen 20 m Prototyp bauen.

Die Technologie basiert auf der direkten Interaktion zwischen einem magnetischen, einem elektrischen und einem Strömungsfeld, die bereits im Jahre 1832 von Faraday entdeckt wurde: Wenn sich eine leitfähige Flüssigkeit durch ein Magnetfeld bewegt, wird innerhalb des Fluids direkt elektrische Energie generiert.

MHD-Konzept (Grafik)

MHD-Konzept (Grafik)

Die Entwicklung der Technologie geht auf ein holländisches Förderprogramm (EET-Kiem) in den Jahren 19992001 zurück. Erfinder und Patentinhaber ist Dr. Jacob van Berkel mit seiner 1997 gegründeten Firma Entry Technology in Rhenen (ab 2004 Entry Technology Support BV und Entry Technology Ventures BV), die kommerzielle Weiterentwicklung übernimmt ab 2001 die Firma Business Factory.

Im September 2004 wird der Abschlußbericht einer Untersuchung veröffentlicht, demzufolge das patentierte MHD-Konzept wirtschaftlich noch nicht interessant ist, da die Kosten für den Solenoid-Konverter im Bereich von 60.000 € pro installiertem Kilowatt liegen und zudem noch Betriebskosten von rund 6 € pro kWh anfallen. Das Unternehmen geht allerdings davon aus, daß nach einer entsprechenden Optimierung mit Kosten von 30.000 €/kW gerechnet werden kann. Die Untersuchung wird durch einen Zuschuß des holländischen Ministeriums für Wohnungswesen, Raumplanung und Umwelt finanziert.

Das auf Maschinenbau und Verfahrenstechnik spezialisierte technische Beratungsunternehmen Bunova Development BV führt detaillierte numerische Simulationen eines MHD-Generators vom 20 m Durchmesser in einen Gezeitenstrom von 2,7 m/s durch die betätigen, daß pro Meter Länge der Elektrode 48 kW erwartet werden können.

In Bezug auf die Ökologie kommt das Netherlands Institute for Fisheries Research – RIVO zu dem Schluß, daß das System keine tödlichen und/oder anhaltenden Auswirkungen auf die Umwelt hat, es bestehen nur potentielle Auswirkungen. Auch im Hinblick auf magnetische Störungen bei der Navigation von Tieren wie Vögeln und Meeresschildkröten sollen sich keine Effekte zeigen.

Die 2005 veröffentlichte Entry-Website ist seitdem nicht mehr aktualisiert worden, und die der Neptune Systems ist 2010 nicht mehr online.

Nachdem Mitte 2007 eine Reihe von Parteien eine Absichtserklärung unterzeichnen, wird im Januar 2008 ein Kooperationsvertrag unterzeichnet, der den offiziellen Start des Zeeland C-Energy-Projekts markiert, einer ufernahen Demonstrationsanlage für die kombinierte Nutzung der Gezeiten- und Wellenenergie an der Küste in der Nähe der Gemeinde Borsele im Delta des Flusses Westerschelde.

Wave Rotor

Wave Rotor

Das C-Energy Konsortium besteht aus zehn Partnern und einer Reihe von Zulieferern. Initiator des Projekts ist die Gemeinde Borsele, die Kofinanzierung übernimmt Econcern (die Holding von Ecofys), während Ecofys für das Projektmanagement sowie das Design und Engineering der Anlage verantwortlich ist. Die Installation des Rotors erfolgt auf dem Kai der Total Raffinaderij Nederland NV/TRN an der Westerschelde, während sich Istimewa Elektro um die gesamte elektrische Anlage bis zum Netzanschluß kümmert.

Van der Straaten baut die Stahl-Tragkonstruktion und übernimmt die Installation Vor-Ort, Vekoma entwirft und baut ein vertikales Hub-System, mit dem der Rotor ins Wasser abgesenkt und wieder angehoben werden kann, und Greenlab, ein Jointventure der Stromversorger Greenchoice and Eneco, wird den produzierten Strom ankaufen.

Der von Ecofys Group in Utrecht entwickelte Wave Rotor kombiniert zwei Arten von Rotoren auf einer einzigen Drehachse: einen Darrieus-Rotor mit drei mehr oder weniger senkrechten (oder schrägen) Rotorblättern sowie einen Wells Rotor, der eine Radialbeschaufelung mit symmetrischen Flügelprofilen hat. Dadurch ist er in der Lage, nicht nur Gezeitenströmungen, sondern gleichzeitig auch Wellen in elektrischen Strom umzuwandeln. Versuche im Wellenkanal des NaREC (UK) sind bereits im Jahr 2004 durchgeführt worden.

Ecofys Design

Ecofys Design

Im April 2008 bekommt das Konsortium einen Zuschuß von SenterNovem (40 % der Projektkosten), während zur gleichen Zeit die notwendigen Genehmigungen beantragt werden. In der zweiten Jahreshälfte 2008 wird die 30 kW Anlage hergestellt und im Februar 2009 installiert. Nach erfolgreichen Tests steht der Netzanschluß an, anschließend sollen für einen Zeitraum von mindestens 12 Monaten operative Daten gesammelt und analysiert werden.

Ende 2008 gibt es für das C-Energy-Projekt außerdem rund 0,5 Mio. € über die nächsten zwei Jahre aus dem Förderprogramm für den Süden, das durch den Europäischen Entwicklungsfonds kofinanziert wird.

In einem neuen Design der Ecofys ist allerdings nur noch ein Darrieus-Rotor zu erkennen – vermutlich hat sich der Mischrotor doch nicht bewährt.

Im Februar 2008 wird bekannt, daß die niederländische Firma Tocardo Tidal Energy Ltd., eine hundertprozentige Tochtergesellschaft der Tocardo International BV, die Turbinen für eine 10 MW Gezeitenenergie-Prototypanlage am Hafen von Wick in England bauen wird. Die Arbeit soll Ende dieses Jahres beginnen, um die 2-Blatt-Anlage im Frühjahr 2009 im Wasser zu haben.

Die Tocardo BV wird 1999 von Teamwork Technology BV gegründet, den ursprünglichen Erfindern und Entwicklern der Archimedes Wave Swing-Technologie, einem revolutionären Wellenenergie-Generator (s.d.). Im Jahr 2005 demonstriert Tocardo die erfolgreiche Funktion des Prototyp Aqua 2800 und arbeitet anschließend an der Entwicklung eines kommerziellen Demonstrators. In den Folgejahren hat das Unternehmen Projekte in den Niederlanden, Irland und Kanada, und ab 2008 auch eine 45 kW Demonstrationsanlage Tocardo Aqua T50 bei Den Oever im Norden von Holland (s.u.). Im Dezember 2008 wird die Firma flügge, als der Cleantech Venture Fund E2C die Weiterentwicklung des technischen Ansatzes finanziert.

Anfang 2010 bietet die inzwischen Tocardo International BV genannte Firma in Zijdewind bereits Modelle T50 (mit 50 kW) und T150 (mit 150 kW) an, die auch für Flüsse taugen. Bis Ende des Jahres soll die Palette noch um eine T500 Turbine (mit 500 kW) erweitert werden. Die T50 Anlage kann mit feststehenden Rotorblättern von 2,5 – 4,5 m Durchmesser bestückt werden, die T150 mit Blättern von 4 – 10 m und die T500 mit Blättern von 7 – 20 m Durchmesser. Die 2-Blatt Turbinen mit horizontaler Achse haben getriebelose Permanentmagnet-Generator Rotoren.

Das Unternehmen rechnet damit, daß im Laufe von 2010 in den Niederlanden insgesamt rund 1,5 MWT150 Einheiten installiert werden, wobei sich in Schottland und anderen europäischen Ländern bereits Projekte mit über 10 MW in Entwicklung befinden. Die erste große T500 Turbine soll im Sommer 2011 in Pentland Firth installiert werden.

TCC-Schleuse (Grafik)

TCC-Schleuse (Grafik)

Das Mitte 2008 eröffnete Tidal Testing Centre (TTC) in Den Oever, einem kleinen Dorf 18 km östlich von Den Helder, wird von der gleichnamigen, holländischen TTC-Stiftung betrieben. Die Realisierung wird von dem LEADERplus Programm der EU und der Firma Tocardo International BV (s.o.) gesponsert, die dort ihren ersten kommerziellen Gezeitenenergie-Prototyp installiert.

Das Dorf liegt auf ehemaligem Wassergebiet zwischen dem Wattenmeer und der ehemaligen Zuidersee. Wegen der unmittelbaren Nähe zum Abschlußdeich wird in Den Oever die nach dem Ingenieur und Mathematiker Simon Stevin benannte Stevin-Schleuse (niederl. Stevinsluizen) installiert. Stevin, der bereits 1590 die Theorie aufstellt, daß die Gezeiten durch die Anziehung des Mondes zu erklären sind, wird uns übrigens auch im Kapitel über windbetriebene Fahrzeuge wieder begegnen (s.d.).

Die Schleusenanlage bietet jedenfalls hervorragende Testmöglichkeiten für Gezeitenturbinen, da das Wasser hier laminare Strömungsgeschwindigkeiten von 1,5 m/s bis zu 4,5 m/s erreicht. Die einzelnen Schleusenöffnungen sind jeweils 16 m breit und haben eine Tiefe von 4,2 m.

Die weiteren Meldungen stammen von Anfang 2010, als das TTC ein Pilotprojekt vorbereitet, das die großflächige Umsetzung von Gezeitenenergie zum Inhalt hat. Neben Tocardo sind die Firma Bluewater Energy Services BV sowie die wissenschaftlichen Institute NIOZ, ECN, WMC, Marin und Deltares beteiligt.

Teil der Deltawerke

Teil der Deltawerke

Im April 2010 genehmigt Kansen voor West (Chancen für den Westen, ein Zusammenschluß von vier Provinzen und den vier großen Städten Den Haag, Rotterdam, Amsterdam und Utrecht), ein Programm, das weitgehend vom Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) finanziert wird, das Gezeitenenergie-Forschungsprojekt einschließlich der vorgeschlagenen Experimente und der Herstellung eines entsprechenden Prototyps.

Die Deltawerke (niederl. Deltawerken), ein Schutzsystem gegen Hochwasser und Sturmfluten mit Schwerpunkt in der Provinz Zeeland, das nach der verheerenden Sturmflutkatastrophe von 1953 in den Jahren 1958 bis 1997 gebaut wurde, soll künftig zur Energieerzeugung genutzt werden.

Im April 2010 schlägt ein Regierungsausschuß vor, einige Durchlässe in den Strukturen zu schaffen, die zum einen erlauben, die hinter den Deichen gelegenen und inzwischen von Algen überwucherten Süßwasserseen wieder mit Salzwasser aufzufüllen und ursprüngliche Ökologie zu regenerieren (das Primärziel), und zum anderen den täglichen Tidenhub durch ein Netzwerk von Gezeiten-Kraftwerken zu nutzen.

Indien


1988
wird aus Indien bekannt, daß in der Gegend Ran of Kutch ein 900 MW Kraftwerk geplant sei, 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 sowie 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, einen größeren Prototyp bereits im April zu Wasser lassen zu können.

Im April 2007 meldet die indische Presse, daß die Regierung der Provinz Maharashtra an der Errichtung eines kleinen Gezeitenkraftwerks in den zwei Küstenorten Borya und Budhal im Bezirk Ratnagiri ist, das berits ab Mai 15 – 20 kW produzieren soll. Das Projekt kostet rund 4,5 Mio. Rupien (~ 100.000) und ähnliche Projekte laufen in 15 weiteren Dörfern. Man hofft, daß bei Erfolg dieses Projekts ein ähnliches Projekt mit einer Kapazität von 250 kW durchgeführt werden kann.

Italien

Versuche mit dem Strömungskraftwerk Kobold der Firma Ponte di Archimede International S.p.A., das auch zur Nutzung der Gezeiten geeignet sein soll, beginnen in der Straße von Messina bereits 2001 (s.u. Meeresströmungen).

Im Dezember 2008 berichtet die Fachpresse von dem Plan der Firma Fri-El Green Power S.p.A., die Gezeitenströmung mittels einer international patentierte Technologie inm Form langer Schleppen voller Rotoren einzufangen. Sie sind mit einer gemeinsamen Antriebswelle und einem auf dem Schiff positionierten Stromgenerator verbunden.

Das 1994 unter dem Namen Ener.CO S.r.l. gegründete und 2002 umbenannte Unternehmen in Bolzano (Bozen), das sich mit Wasserkraft-, Biomasse- und Windkraftanlagen beschäftigt, diverse davon selbst betreibt und auch mit Energieunternehmen wie EDF Energie Nouvelles und RWE Innogy Italia kooperiert, will nun auch auf offene Meer hinaus.

Fri-El Konzept (Grafik)

Fri-El Konzept (Grafik)

Das Konzept sieht vor, eine Flotte von 50 Gezeiten-Kraftwerken, jeweils mit einer Leistung von 20 MW, weit draußen auf dem Ozean zu verankern, um mit dem gewonnenen Strom mittels Elektrolyse Wasserstoff zu erzeugen. Die einzelnen Gezeiten-Kraftwerke haben einen Stromgenerator der sich auf einer schwimmenden Plattform befindet, eine Befestigung auf dem Meeresboden ist nicht erforderlich. An der Plattform sind vier gleichlange Kabel befestigt, die in regelmäßigen Abständen mit jeweils fünf Bojen bestückt sind. Unter jeder dieser Bojen hängt eine Turbinen mit einem Rotordurchmesser von 4 m. Jede Kette von fünf untergetauchten Turbinen soll bis zu 1,2 MW Strom erzeugen.

Das System ist vergleichsweise kostengünstig, nicht zuletzt, weil es auf Modulen basiert, die auch leicht transportiert werden können.

Im August 2009 soll die inzwischen Fri-El gehörende schwedische Tochtergesellschaft Sea Power International AB ein 500 kW Prototyp in der Meerenge von Messina getestet werden. Während der neunmonatigen Testdauer sollen durch ein Unterwasserkabel voraussichtlich 400 kW Strom in das öffentliche Netz geleitet werden. Durchgeführt wird das Projekt in Zusammenarbeit mit dem Dipartimento di Ingegneria Areospaziale der Universität von Neapel ‚Federico II’, die Landesregierung des Trentino – Alto Adige beteiligt sich mit 40 % an den Kosten. Im Erfolgsfall ist an eine Massenproduktion in etwa fünf Jahren gedacht.

In einer späteren Projektphase sollen Schiffe auf hoher See im Atlantik operieren und mit Hilfe des Elektrolyse-Verfahrens eigenständig Wasserstoff produzieren, der durch Tankschiffe an Land transportiert und dort gespeichert werden soll. Vorstellbar sei eine Flotte von fünfzig Schiffen mit einer Gesamtkapazität von 1.000 Megawatt und einer jährlichen Produktionsmenge von acht Terawattstunden.

Japan

 

Die 2007 gegründete Firma Nova Energy Co. Ltd. in Kasa Miki, Präfektur Hyogo, will die Gezeitenenergie der Meeresströmungen in der Seto Inland Sea nutzen, einem Gewässer, das die drei Hauptinseln Japans trennt, und das aufgrund der vielen kleinen Inseln keine einheitliche Strömungsrichtung hat. Eingesetzt werden soll daher eine hydrodynamische Turbine, die einem Thunfisch ähnlich ist – und dadurch auch kaum Beschädigungen durch Treibholz oder im Wasser schmwimmenden Trümmern ausgesetzt ist.

Die mit einem neu konstruierten Propeller ausgestatteten strömungsoptimierten Turbinen sollen als große Farmen in Form flexibler Gitter ausgebracht werden. Erste Meldungen darüber gibt es (im Westen) Mitte 2010, als bereits erste Testläufe durchgeführt werden.

Nova Energy Farm Grafik

Nova Energy Farm (Grafik)

Das Modell Maguro NT-001 mit einer Länge von 6 m und einem Durchmesser von 3 m soll bei 1,5 Knoten 10 kW leisten, außerdem wird bereits an einem  NT-03 Modell mit 300 kW gearbeitet, das ebenfalls aus GFK besteht. Auftrieb erhält die schwimmende Turbine durch abgeschlossene Hohlräume im Inneren.

Eine Kraftwerk mit 2 MW würde aus einer 120 m langen, senkrecht ins Wasser reichenden Boje bestehen, an der vier Stück 500 kW Turbinen befestigt sind. In einem Ozeanquadrat von nur 2 km Seitenlänge ließe sich ein 400 MW Kraftwerk installieren.

Im Frühjahr 2010 wird in der Akashi Gezeitenströmung das erste 10 kW Gerät installiert, anschließend soll an den Brückenpfeilern der Akashi-Kaikyo Überquerung ein fest angebrachtes 300 kW Kraftwerk getestet werden. Für 2020 sind Kraftwerke vom Typ NT-800 mit einer Leistung von 2 MW angedacht.

Kanada

Auch in Kanada wurde während der 1980er Jahre ein großes Gezeitenkraftwerk geplant. Diese Planungen gehen allerdings schon auf das Jahr 1944 zurück – und bereits 1969 legte das ‚Atlantic Tidal Power Programming Board’ das Ergebnis einer ausführlichen Studie vor, der zufolge an den Gestaden der Bay of Fundy insgesamt 23 Standorte für Gezeitenkraftwerke existieren. Als erstes sollte am südlichen 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) Turbinen 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 sind 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. in Vancouver 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. (das nichts mit der zuvor genannten japanischen Firma zu tun hat) 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. 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).

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.

Blue Energy Zaun (Grafik)

Blue Energy Zaun (Grafik)

Im Juni 2009 unterzeichnet Blue Energy ein Joint Venture mit der international aktiven Firma World Energy Research, um die Finanzierung eines kommerziellen 200 MW Gezeitenprojektes zu sichern. Das Projektvolumen wird rund 500 Mio. $ betragen, der Standort ist noch nicht festgelegt. Der Plan umfaßt drei Phasen, von denen die erste den Bau einer Gezeiten-Brücke samt einem MW-Turbinenmodul bildet, das auf mehreren vorangegangenen Prototypen sowie umfangreichen Tests an der University of British Columbia beruht.

Die anschließende Projektphase wird aus der Installation von 10 Stück dieser Module bestehen und als kommerzielle Demonstrationsanlage für das abschließende 200 MW Projekt dienen.

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 recht ehrgeizige Pläne, doch der letzte Newsletter auf der Firmenseite datiert vom August 2005, danach scheint das Unternehmen von der Bildfläche verschwunden zu sein. Und auch hier handelte es sich im Grunde um die immer gleiche Davis-Turbine.

Clean Current Turbine

Clean Current 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 vor Vancouver Island in British Columbia eine Demonstrationsanlage in Kooperation mit dem Energieunternehmen EnCana Corp. und dem Lester B. Pearson College of the Pacific. Aufgrund des starken Algenbewuchses wird die Turbine im April 2007 wieder gehoben, überholt und verbessert, bevor sie im Oktober 2008 ein weiteres Mal ins Wasser abgesenkt wird.

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 die Clean Current Power ausgewählt, eine ihrer Anlagen an das neu geschaffene Fundy Institute of Tidal Energy zu liefern, welches später unter dem Namen FORCE (Fundy Ocean Research Centre for Energy) firmiert.

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

Die Örtlichkeit hat Geschichte: Bereits 1607 wird in Port Royal eine Mühle errichtet, die Teilweise mit der Gezeitenströmung betrieben wird. Man schätzt heute ihre Leistung auf umgerechnet 25 kW – 75 kW.

Damit läuft Anfang 2008 der bislang größte Vergleichstest dieser Energiewandler mit insgesamt 4 MW und für etwa 8 Mio. $ an, da die Regierung von Neu-Schottland plant, bis 2013 rund 20 % des Strombedarfs aus erneuerbaren Ressourcen zu decken. Die täglich zwei Mal in die Bucht einströmenden 100 Mrd. Kubikmeter Wasser lassen einen großen Teil dieser Zielsetzung erreichbar werden. Man hofft, hier mindestens 300 MW erwirtschaften zu können.

Im Mai 2009 unterzeichnet Clean Current eine Kooperationsabkommen mit der französischen Firma Alstom Hydro, von der schon die 24 Alstom Bulb 10 MW Gezeitenturbinen von La Rance (Frankreich, s.o.) des Jahres 1966 stammen. Die Vereinbarung beinhaltet auch eine exklusive und weltweite Lizenz für die patentierte Ozean- und Gezeitenenergie-Technologien von Clean Current. Alstom plant, seine ersten Gezeitenkraftwerk-Produkte ab 2012 kommerziell anbieten zu können.

Alstom Bulb Turbine

Alstom Bulb Turbine

Ebenfalls Anfang Mai 2009 wird bekannt, daß die kanadische Firma Minas Basin Pulp and Power in Zusammenarbeit mit dem britischen Unternehmen Marine Current Turbines (s.o.) eine 1,5 MW Gezeitenenergieanlage als Demonstrationsprojekt installieren und an das Stromnetz von Neu-Schottland anschließen wird. Der bereits vorgestellte SeaGen Generator verfügt über 400 m2 Rotorfläche und kann bereits bei einer Strömung von 2,4 m/s (5 Knoten) eine Leistung von 1,2 MW erreichen.

Verdant Power aus New York (s.u.) wiederum arbeitet an einem Demonstrationsprojekt im St. Lawrence River in der Nähe von Cornwall, Ontario, das bis zu 15 MW Leistung produzieren soll – während die Firma Tidal Stream Energy aus Duncan an dem Projekt arbeitet, eine Openhydro-Turbine im südlichen Abschnitt der Discovery Coast Passage zwischen dem US-Bundesstaat Washington und Vancouver Island zu installieren, wo Gezeitenströmungen von 7 – 10 Knoten Geschwindigkeit auftreten.

2009 wartet eine weitere Firma mit einem neuen Konzept auf. Das HydroWing genannte System der 2008 (in Toronto?) gegründeten SeaKinetics Corp. sieht aus wie ein im Wasser schwimmender Kastendrachen mit waagrechten Tragflächen, in dem eine große Anzahl liegender Gorlov-Turbinen (s.u. Strömungsenergie) angebracht sind. Das System sei für den Einsatz bis in 150 m Tiefe geeignet. Bislang unbestätigten Meldungen zufolge sollen 25 Stück dieser HydroWings mit einer Gesamtkapazität von 1,3 MW am EMEC in Schottland getestet werden.

Im März 2009 wird ein Managementvertrag mit dem Joint-Venture-Partner RE-TECH Project Finance geschlossen, und eine weitere Technologie des Unternehmens läuft unter dem Namen Leviathan Energy Wave Turbine. Diese Wellenenergieanlage soll sich gegenwärtig in Israel in der abschließenden Design-Phase befinden (s.d.). Im Juli beginnt sich das Unternehmen auch im Bereich Windenergie zu engagieren – schön weit weg in Tamil Nadu in Südindien.

Es mutet etwas seltsam an, daß die Homepage des Unternehmens in Polen gehostet wird. Außerdem werden keinerlei technische Details bekanntgegeben, über praktische Versuche oder gar Prototypen ist auch nichts zu erfahren. Es sieht eher aus, als handle es sich bei SeaKinetics um eine Aktienblase.

Neuseeland

Im April 2008 gibt Neptune Power aus Christchurch den Plan bekannt, im Sommer 2009 in der Cook Strait Meerenge zwischen den beiden Hauptinseln Neuseelands eine experimentelle Gezeitenturbine zu installieren, die auf einem in Schottland getesteten Prototyp basiert. Das Unternehmen erhält hierfür Unterstützung des Greater Wellington Regional Council, um den bis zu 10 Jahre langen Testeinsatz zu finanzieren.

Tidal Stream Generator

Tidal Stream Generator

Die Installation der Turbine im Karori rip rund 4,5 km vor Wellingtons Island Bay soll 10 Mio. $ kosten. Die schwimmende 1 MW Turbine wird durch einen 700 t schweren Zementblock verankert. Die Herstellung der 14 m durchmessenden Rotoren aus leichten Karbonfasern soll in Neuseeland erfolgen.

Es handelt sich vermutlich um das TidEl-System der britischen Firma Soil Machine Dynamics Ltd. (s.o.).

Crest Energy Ltd. aus Auckland stellt fast zeitgleich ein wesentlich größeres Projekt vor. Dabei soll die in und aus dem Hafen Kaipara in Northland laufende Gezeitenströmung 200 MW generieren, was zur Versorgung von 250.000 Haushalten ausreichen würde. Das Unternehmen reicht den Antrag auf die Genehmigung von 200 Turbinen ein.

Vorbehaltlich der Genehmigungserteilung stellt der Marine Energy Deployment Fund Ende Mai 2008 eine Förderung von 1,85 Mio. NZ$ in Aussicht, und im August empfiehlt das Northland Regional Council dem Umweltministerium die Umsetzung des Projekts. Die Kosten der ersten Bauphase werden auf 40 Mio. NZ$, die Gesamtkosten über einen Zeitraum von mehr als zehn Jahren auf 600 Mio. NZ$ geschätzt.

Im Dezember 2009 übernimmt der führende Energieversorger des Landes Todd Energy einen Anteil von 30 % der Crest Energy. Im August 2010 werden die Projektunterlagen beim Environment Court eingereicht. Das Unternehmen scheint mit den Turbinen der britischen Firma Lunar Energy zu liebäugeln (s.o.).

Norwegen

Schon seit den 1990er Jahren entwickelt das norwegische Unternehmen Hammerfest Strøm große Meeresströmungs-Turbinen (s.d.), die auch für den Einsatz in Gezeitenkraftwerken geeignet sind. 2002 wird der Bau der Demonstrationsanlage in der Meerenge zwischen Kvalsund und Hammerfest beendet, die 2003 ans Netz angeschlossen wird. Sie gilt zu diesem Zeitpunkt als weltweit erstes Unterwasser-Kraftwerk, das von Gezeitenströmen betrieben wird. Die horizontal angebrachten Rotorblätter mit automatischer Anstellung haben einen Durchmesser von 10 m, der Prototyp erzeugt 300 kW.

Für die Zukunft werden diverse Pläne entworfen, doch am besten voran schreitet die Zusammenarbeit mit der ScottishPower Renewables (s.o.), was zur Entwicklung der ausgereiften HS1000 Turbine führt. Um diese ab 2011 am EMEC in Orkney zu testen, erhält das Tochterunternehmen Hammerfest Strøm UK Ltd. im Februar 2010 eine Förderung des Carbon Trust in Höhe von 3,9 Mio. £.

Im August 2010 beteiligt sich das österreichische Unternehmen Andritz Hydro GmbH, ein Spezialist für elektromechanische Gesamtanlagen für Wasserkraftwerke, an Hammerfest Strøm, außerdem wird mit der Konstruktion der HS1000 Turbine für das EMEC begonnen.

Der norwegische Erneuerbare-Energie Konzern Statkraft in Oslo beginnt 2001 eine Kooperation mit der im selben Jahr gegründeten Firma Hydra Tidal Energy Technology AS (HTET) aus Harstad, bei der es um die Entwicklung einer Unterwasser-Strömungsturbine geht. 2004 unterzeichnen die Partner eine Vereinbarung zum Bau der ersten Morild-Anlage, eine verankerte, schwimmende Turbine mit vier Pontons. Die 490 t schwere Struktur ist an der Oberfläche 38 x 15 m und soll eine Lebensdauer von 25 Jahren erreichen.

2005 wird das Design der 1 MW Demonstrationsanlage beendet. Sie ist mit zwei 500 kW Generatoren ausgestattet, wobei jede Turbine auf beiden Seiten einen Rotor hat, der jeweils die Hälfte eines Generators antreibt. Dieser besteht aus zwei gegenläufig rotierenden Teilen (Stator und Rotor) und arbeitet mit variabler Geschwindigkeit. Ein erster Prototyp soll 2007 oder 2008 in Betrieb gehen, was sich allerdings verzögert. 

Statkraft Design (Grafik)

Statkraft Design
(Grafik)

Im Dezember 2008 gründet Statkraft mit seinen in Nordirland ansässigen Partnern B9 Energy und Deepblue Renewables das Konsortium Thetis Energy Ltd., um Gezeitenkraftwerksprojekte vor der Küste Nordirlands voranzutreiben, und im März 2009 sichert sich Statkraft mit 66,6 Mio. $ eine Minderheitsbeteiligung an der Gezeitenenergiefirma Atlantis Resources (s.u. Singapur).

Im Februar 2009 erhält Hydra Tidal von der norwegischen Umweltagentur Enova eine feste Zusage für die Fördersumme von 23 Mio. Kronen, um eine Demonstrationsanlage mit vier Turbinen und Rotoren von 22 m (o. 23 m) Durchmesser zu bauen. Mitte Mai 2009 erteilt das norwegischen Water Resources and Energy Directorate (NVE) Hydra Tidal die Genehmigung, das Morild-Kraftwerk im Gezeitenstrom von Gimsøysund bei den Lofoten zu installieren, worauf umgehend mit dem Bau der Anlage begonnen wird. Bis Ende 2009 erhält das Unternehmen außerdem 16 Mio. Kronen Risikokapital von Innovation Norway.

Das Morild Kraftwerk soll bis zum Sommer 2010 fertiggestellt und installiert werden, der Netzanschluß ist für den Herbst 2010 geplant. Ein einzigartiges Merkmal der Anlage ist, daß ihre Turbinenschaufeln aus laminiertem Kiefernholz hergestellt werden. Neben anderen Unternehmen und Institutionen ist daher auch das norwegische Institute of Wood Technology (NTI) in der wissenschaftlichen Begleitung des Projekts involviert.

Tatsächlich wird der Prototyp Morild II Mitte August vom Stapel gelassen. Nach letzten Montagearbeiten und Tests soll die Anlage Anfang September an ihrem Bestimmungsort Gimsøystraumen in den Lofoten verankert werden.

Bis zu diesem Zeitpunkt haben die Kosten für die Entwicklung des Konzepts im Laufe der letzten 10 Jahre insgesamt rund 125 Mio. NOK betragen. Sie wurden primär durch eine große Anzahl von Industriepartnern und Investoren aufgebracht.

Die im März 2002 von dem Gründer und Erfinder Jan Inge Eielsen gegründete Firma Flumill AS agiert in erster Linie über ihr Tochterunternehmen Flumill UK in Ladybank, Schottland. Da das patentierte Turbinenkonzept jedoch auf dem von Eielsen erfundenen Excess Flow Valve basiert, der auf der ganzen Welt in der Öl- und Gas-Industrie verwendet wird, werde ich diese Technologie trotzdem an dieser Stelle vorstellen.

Flumill (Grafik)

Flumill (Grafik)

Das Unternehmen entwickelte eine Gezeitenkraft-Technologie, die zur Stromerzeugung hocheffiziente Helix-Schrauben nutzt. Geplant sind mit Auftriebskammern versehene, verankerte 4 MW Anlagen (bei 3 m/s), deren bewegte Teile – in Form zweier gegenläufiger archimedischer Spiralen aus Fiberglas von jeweils 30 m Länge – sich nicht schneller drehen als die Geschwindigkeit der Gezeiten selbst, was sie besonders umweltfreundlich macht. Die Generatoren sind ohne Getriebe, und Montage und Demontage für die Wartung sind sehr einfach, da Lage und Position der Schwimmer über Führungsdrähte erfolgt. Ziel ist, das robusteste System auf den Markt zu bringen, das bereits in Gezeiten- oder Meeresströmungen unterhalb von 1 m/s funktioniert und auch für den (horizontalen) Einsatz in Flüssen angepaßt werden kann.

Flumill kooperiert dabei mit der ebenfalls norwegischen Firma Smart Motor aus Trondheim, die seit 1996 innovative elektrische Maschinen, Motoren und Generatoren entwickelt – die im vorliegenden Fall besonders für den Betrieb unter Wasser in einer rauhen Meeresumwelt konzipiert werden.

Im Laufe der Jahre arbeitet Flumill ohne viel Aufsehen an einer Reihe von Prototypen und Testsystemen mit Leistungen von 3 kW bis 60 kW. Bis Ende 2011 soll eine 1,5 MW Flumill power Tower Testanlage entwickelt werden. 

Die 2004 gegründete Tidal Sails AS aus Haugesund arbeitet an einem System, das aus einer langen Kette von an Stahlseilen befestigten Segeln in Form kleiner Tragflächen besteht, die unter Wasser zwischen zwei Umlenkrollen hin und her gleiten, in denen sich auch die Generatoren befinden. Im Kapitel Windenergie wird eine ähnliche Technologie unter dem Namen Karussell-Windkraftanlage vorgestellt (Spanien). Gründer und Präsident des Unternehmens ist der Luftfahrt-Pilot Are Børgesen.

Tidal Sail Modell

Tidal Sail Modell

Im Vergleich zu den sonst üblichen Methode unterscheidet sich die patentierte Tidal Sail Technologie insbesondere durch einen wesentlich größeren Einzugsbereich als der rotierender Systeme. Die langsam umlaufenden jeweils 5 m2 großen Segel aus Fiberglas können beliebig tief ausgebracht werden, da nur die mit Schwimmkörpern versehenen Endstationen befestigt oder verankert werden müssen. Eine kommerzielle Gezeiten-Segel-Anlage würde 10 jeweils 1.000 m lange Stränge haben und 200 bis 300 GWh pro Jahr erzeugen können. Ein erstes Kleinmodell wird 2007 getestet.

2008 wird Tidal Sails als erstes Unternehmen in Nord-Rogaland überhaupt von der EU als Teilnehmer des Euro Stars-Förderprogramms für kleine und mittlere Unternehmen ausgewählt. Das Projekt kommt sogar unter die Top 20 aller zugelassenen europäischen Projekte und erhält eine Forschungsförderung in Höhe von 10 Mio. NOK (~ 1,2 Mio. €).

Im September 2009 zeigt das Unternehmen ein Funktionsmodell im Maßstab 1:4 und 250 m Länge. Nun hofft man darauf, im Laufe des Jahres 2010 einen großen Prototyp und 2011 die erste kommerzielle Anlage ans Stromnetz anschließen zu können. Technologisch folgerichtig kooperiert Tidal Sails dabei auch mit dem weltweit größten Lifthersteller Doppelmayr aus Österreich.

Die Firma Aqua Energy Solutions AS (AES) in Karmsund wird 2008 gegründet, um eine (seit 2010) ebenfalls patentierte Gezeiten- und Meereströmungs-Anlage zu entwickeln und herzustellen, die strukturell der Tidal Sails-Technologie gleicht.

Moonfish Power (Grafik)

Moonfish Power
(Grafik)

Auch das AES-Konzept besteht aus an Drähten befestigten Segeln, die vom Gezeitenstrom bewegt über Umlaufgetriebe einen Generator betreiben. Der erste 200 m lange Prototyp mit einer Nennleistung von 5 MW wird 2009 erfolgreich getestet, und 2010 werden das technologische Konzept und die Leistungsfähigkeit am Polytechnikum überprüft.

2009 wird die Firma Moonfish Power AS in Surnadal gegründet, um ein neuartiges Konzept für die Stromerzeugung aus Gezeitenströmungen zu verfolgen. Die Konstruktion besteht aus einem Schwimmer, der mit einer Rahmenkonstruktion verbunden ist, wobei Turbine und Generator in der Mitte des Rahmens montiert sind. Ein Ballast hält die quasi eingerüstete Anlage mit ihrem 2-Blatt Rotor am Ort. Entsprechend der jeweils vorherrschenden Richtung der Tidenströmung kann das Ganze um 180° gedreht werden. Eine 880 kW Einheit mit einer Jahresleistung von 3,2 GWh soll etwa 53 t wiegen.

Das Unternehmen arbeitet an Modellen und führt Simulationen durch, um das Konzept bis zum September 2010 in kleinem Maßstab völlig überprüft zu haben. Anschließend soll bis März 2012 die erste Einheit in kommerziellem Maßstab in Betrieb genommen werden. Die Firma hofft, insbesondere mit Großbritannien oder Irland ins Geschäft zu kommen.

Russische Föderation (ab Sowjetunion)

Bereits in den Jahren 1964 1968 wird in der früheren Sowjetunion auf der Halbinsel Kola am Weißen Meer in Kislogub (Kislaya Guba), etwa 100 km nördlich von Murmansk, ein Gezeitenkraftwerk mit 400 kW Leistung zu Forschungszwecken betrieben, das mit reversiblen Turbinen ausgerüstet ist. Der Tidenhub beträgt hier 5 m.

Initiator der Kislogubskaya prilivanya elektrostantsiya ist Dr. Lev B. Bernshtein, die Konstruktion erfolgt durch das Institut Gidroproekt. Die Anlage ist mit einem elektrolytischen Korrosionsschutz ausgestattet. 1970 wird das Kraftwerk nach Kolenergo versetzt, wo es bis 1994 mit einer 400 kW Rohrturbine von Neyrpic betrieben wird. Die hier abgebildete Zeichnung stammt von V. Viktorov.

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

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

Kislogubskaya Standort

Kislogubskaya Standort

1996 veröffentlichen Dr. L. B. Bernshtein und Prof. I.N. Usachev vom Hydroproject Institut (Russ. Gidroproekt) in Moskau den Plan für gewaltige Gezeitenkraftwerke in Mezen (8 GW Leistung / 20 TWh pro Jahr) und Tugur (17 GW Leistung / 50 TWh pro Jahr). Während sich die eine Anlage auf der europäischen Seite befindet, würde die andere auf der japanischen stehen. Über der Beringstraße soll dann eine Bahn- und Stromverbindung zwischen Rußland und den Vereinigten Staaten gebaut werden.

In den Jahren 20042007 betreibt die Energiefirma Kolenergo das 400 kW Gezeitenkraftwerk Kislogubskaya erneut, nachdem es mit einer neu entwickelten Turbine von Sevmash ausgestattet wird.

Im Dezember 2005 vereinbaren Sevmash und Ingeocom, eine schwimmende 1,5 MW Turbine zu bauen und zu installieren, die ab 2007 am Standort Kislogubskaya in den Testbetrieb gehen soll. Auftraggeber ist die GidroOGK, eine Tochter der Unified Energy System (UES). Die kastenförmige Anlage ist 33 m lang und 10 m breit und hat einen Tiefgang von gut 15 m. Der Turbinendurchmesser beträgt 5 m. Ohne Ballast wiegt das Ganze 1.100 t.

Sevmash beginnt 2006 in Severodvinsk, Arkhangelsk, die Konstruktion einer weiteren Anlage im Auftrag des Scientific Research Institute of Energy Structures (NIIES), die bis 2010 beendet sein soll. Der geplante Standort dieses Gezeiten-Kraftwerks liegt in der Nähe der Militärstadt Vidyaeva, die sich etwa 80 km westlich von Murmansk Stadt befindet.

Sollten die Resultate der Kolskaya Tidal Power Plant in der Dolgaya Bucht zufriedenstellend sein, plant UES mit dem Bau großer Gezeiten-Kraftwerke mit einer Kapazität von 10.000 MW zu beginnen. Für die Mezen Bucht ist sogar an eine 15 GW Anlage gedacht.

Schweden

Die Sea Power International AB in Solna beschäftigt sich ab 1999 mit der Nutzung der Energie in Gezeitenströmungen. Das seit 1987 bestehende Unternehmen arbeitet eiegentlich an der Entwicklung einer von Göran Lagström patentierten Methode zur Extraktion von Uran aus dem Meerwasser. Eine entsprechende Pilotanlage wird in der finnischen Masa Schiffswerft gebaut und 1991 acht Monate lang erfolgreich vor der Westküste Schwedens betrieben.

Der Abfluß des Wassers zurück in den Ozean führt zu der Idee, es dabei durch eine Turbine zu führen und auf diese Weise elektrische Energie zu erzeugen. Neben verschiedenen Experimenten zur Gewinnung von Energie aus Meereswellen und -strömungen wird auch eine schwimmende Pilotanlage mit dem Namen Floating Wave Power Vessel (FWPV) konstruiert, die im Kapitel Wellenenergie ausführlicher präsentiert wird (s.d.).

1999 schließt die Firma einen Vertrag über 15 Jahre mit der Scottish & Southern Energy plc., um den Shetland-Inseln umgerechnet ca. 5 GWh/Jahr Strom aus Wellenenergie zu liefern.

Nachdem Sea Power 2001 die Firma Power Turbines Exim Stromturbiner AB erwirbt, bekommt die Gezeitenenergie Priorität. Die neue Anlage läuft unter dem Namen Exim Tidal Turbine Power Plant (TTPP).  

Exim TTPP Test 2003

Exim TTPP Test 2003

Die Turbine besteht aus einem einfachen, mehrstöckigen Savonius-Rotor, der unter einer stabil verankerten Boje hängt. Der erste kleine Feldversuch erfolgt 2001 vor den Shetland-Inseln, die Weiterentwicklung am Ship Design and Research Center in Gdansk (Danzig), Polen. In Zusammenarbeit mit Navimor Group in Danzig findet 2002 eine weitere wissenschaftliche Prüfung der 6 m hohen und 1 m durchmessenden Strömungsturbine statt. Bei einer Strömungsgeschwindigkeit von 2,4 m/s werden 44 kW Ausgangsleistung gemessen.

Zu diesem Zeitpunkt werden die Kosten für den Bau, die Montage und Inbetriebnahme einer ersten kommerziellen Anlage auf 2,6 Mio. £ geschätzt. Das Unternehmen denkt auch daran, in die Produktion von Wasserstoff einzusteigen und versucht, ein gemeinsames Projekt mit der Universität St. Andrews zu starten. 2008 wird die Shetland Tidal Power Ltd. gegeründet, um die Kommerzialisierung voranzubringen.

Tatsächlich dauert es jedoch noch bis zum Januar 2010, bis Sea Power mit dem Bau der ersten kommerziellen Anlage beginnt, an der wissenschaftliche Tests und Prüfungen durchgeführt werden sollen. Sie soll 100.000 kWh pro Jahr produzieren. Die Markteinführung soll dann im Spätsommer erfolgen.

Die Entwicklung der Deep Green-Technologie beginnt in der Saab-Gruppe im Jahr 2003. Nach vier Jahren technologischer und kommerzieller Bewertung einer neuen Art von Gezeiten-Kraftwerk wird im Jahr 2007 das Spin-off Minesto mit Hauptsitzin Göteborg bzw. ab 2010 in Västra Frölunda gegründet, um die Kommerzialisierung dieser Technologie voranzutreiben.

Das System besteht aus Unterwasser-Drachen, die ähnlich wie Kite-Surfer den Wind anschneiden um ihre Geschwindigkeit zu beschleunigen und dadurch in der Lage sind, auch bei sehr niedrigen Strömungsgeschwindigkeiten und in großen Tiefen bis etwa 120 m zu funktionieren.

Das Minesto Team wird dabei von verschiedenen industriellen FuE-Partnern wie Saab, Midroc New Technology, BGA Invest, Verdane Capital, Dardan Capital, der Chalmers University of Technology und der British Wind Energy Association unterstützt, die teilweise auch Mitinhaber des Unternehmens sind. Hilfreich ist auch die Aufnahme in das Marine Energy Accelerator-Programm des Carbon Trust. Im Laufe der Folgejahre entwickelt Minesto die Deep Green-Technologie mit rund 2 Mio. $ weiter. 2009 erhält das Unternehmen 0,5 Mio SE Kronen von Västra Götalandsregionen (VGR) sowie 0,4 Mio. SEK von Vinnova, der staatlichen schwedischen Agentur für innovative Systeme.

Minesto Kite (Labormodell)

Minesto Kite (Labormodell)

Der Offshore-Kite ist im Grunde ein Flügel mit einer Turbine, der mittels einer Leine auf dem Meeresgrund befestigt wird. Sobald die Flut den Flügel anströmt, schafft sie eine Auftriebskraft. Da der Drachen durch ein Seitenruder gesteuert wird, kann er in eine Flugbahn gebracht werden, welche die Form einer liegenden acht hat (Lemniskate). Dies erhöht wiederum die Strömungsgeschwindigkeit in die Turbine um das 10-fache, verglichen mit der tatsächlichen Strömungsgeschwindigkeit. Der Generator der Turbine wandelt diese kinetische dann in elektrische Energie um. Ein 7 t schwerer Drachen mit einer Spannweite von 12 m soll dabei eine Geschwindigkeit von 16 m/s erreichen (bei einer Strömungsgeschwindigkeit von 1,6 m/s) und 0,5 MW erzeugen.

Anfang 2010 gibt Minesto bekannt, daß man die Machbarkeits-Nachweisphase beendet hat und nun an dem abschließenden Design arbeiten würde. Es besteht Kontakt mit dem in Santa Cruz, Kalifornien, ansässigen Unternehmen Joby Energy, das sich mit der Entwicklung von Windkraftanlagen in großer Höhe beschäftigt (s.a. unter Windenergie/Drachen). Im Mai gibt es weitere 2 Mio. € Investitionskapital.

Für sein erstes kommerzielle Produkt versucht Minesto seine Kapitaldecke von 5 Mio. €  auf 7 Mio. €  zu erhöhen. Ein Prototyp soll 2011 vor der Küste Nordirlands getestet werden, der nächste Schritt ist dann der Bau kleiner Arrays von 5 bis 10 Drachen, um anschließend mit dem kommerziellen Einsatz beginnen zu können.

Im April 2010 beginnt auch in Schweden die Diskussion darum, bestehende Deichanlagen zu Gezeitenkraftwerken umzubauen.

Singapur

Nachdem die 1996 ursprünglich in Australien gegründete Firma Atlantis Resources Corporation (s.o.) ihren Geschäftssitz im Jahr 2006 nach Singapur verlegt – angelockt von niedrigen Kosten und hohen Qualität der FuE-Kapazitäten sowie dem rigorosen Singapurer Rechtssystem zum Schutz geistigen Eigentums, wie das Unternehmen verlauten läßt –, werden die Forschungsarbeiten stark beschleunigt und ein Nereus LED I genanntes Gezeitenkraftwerk entwickelt. Nereus stellt eine einzig- und eigenartige Horizontalachsen-Turbine für flache Gewässer unter 25 m Tiefe dar, welche Tragflächen (Aquafoils) nutzt, um eine Kette quer zur Strömung zu bewegen. Die im Laufe von 6 Jahren entwickelte Turbine ist robust und für Schwemmgut nicht anfällig.

Mitte 2007 steigt die US-Investmentbank Morgan Stanley als Aktionär bei Atlantis ein und übernimmt 49 % der Anteile.

Ein 30 t schweres Nereus Modell mit 100 kW Leistung wird im offenen Ozean getestet, wobei die ersten Schlepptest im Dezember 2007 in Victoria, Australien, stattfinden und von Black & Veatch überprüft werden. Im Mai 2008 wird eine früher entwickelte Aquanator Turbine entfernt und das bisherige Prüfgelände von Atlantis stillgelegt – während zeitgleich in San Remo, ebenfalls in Victoria, eine 150 kW Nereus I Anlage, jetzt AN-150 Gezeitenstromturbine genannt, installiert und ans Netz angeschlossen wird. Diese Konstruktion soll auch für Flüsse tauglich sein.

Allerdings ist man mit den Ergebnissen dieses Systems nicht zufrieden. Im Juli 2008 wird am New Haven Wharf daraufhin eine Nereus II oder AN-400 Gezeitenstromturbine getestet, deren Resultate eine enorme Zunahme der Effizienz zeigen.

Im September 2008 erwirbt Atlantis von Morgan Stanley die in England ansässige Firma Current Resources Ltd., die nun in Atlantis Resources (UK) Ltd. umbenannt wird (s.o.). Außerdem wird erstmals die neue Atlantis Solon (AS) Turbinenbaureihe vorgestellt. Die im August 2008 in Singapurs Gewässern getestete AS-500 gilt zu diesem Zeitpunkt als die weltweit größte Horizontalachsen-Turbine und ist gleichzeitig die weltweit effizienteste Gezeitenstromturbine mit einem mechanischen Wirkungsgrad von mehr als 42 %, laut den von Black & Veatch bestätigten Resultaten.

Im Dezember 2008 unterzeichnet Atlantis mit der China Light and Power den bislang weltgrößten Vertrag für ein Gezeitenenergie-Kraftwerk. Insgesamt projektiert das Unternehmen derzeit 800 MW.

Weitere Tests der AS-500 Anlage erfolgen im Frühjahr 2009 in Australien.

AK 1000

AK 1000

Im März 2009 verkündet die Atlantis Resources (UK) den Plan, zwei in Schottland geplante Datencenter mit Gezeiten-Energie zu versorgen, eines an der Küste des Pentland Firth in Caithness (Blue Datacenter), das andere weiter südwestlich, in Dumfries und Galloway (Alba 1). Beide Unternehmen sind Partner der Firma Atlantis. Zeitgleich wird Statkraft, der sich im Besitz des norwegischen Staates befindliche größte Erzeuger von erneuerbarer Energie in Europa, mit über 14 Mio. $ Investor bei und Auftraggeber von Atlantis.

Die inzwischen entwickelte kommerzielle Doppelrotor Kong-Serienturbine AK-1000 mit einer Leistung über 1 MW (bei einer Strömungsgeschwindigkeit von 2,6 m/s) soll im Jahr 2010 auf den Markt kommen. Sie ist für Wassertiefen über 25 m ausgelegt. Optimal sei ein schwimmender Einsatz ein Tiefen um 40 m. Die kommerzielle Umsetzung soll 2012 beginnen.

Im August 2010 ist die AK-1000, die größte und stärkste jemals gebaute Gezeiten-Turbine, bereit, am EMEC in Orkney, Schottland, installiert zu werden. Die Turbine hat einen Rotordurchmesser von 18 m, eine Gesamtbauhöhe von 25 m und wiegt 130 t. Die Rotorblattlänge beträgt 7,8 m. Die bei einer Umdrehungszahl von 6 – 8 U/min erzeugten 1 MW reichen aus um 1.000 Haushalte zu versorgen. Die Gondel wurde von Soil Marine Dynamics im britischen Newcastle, und die Tragekonstruktion sowie das Montage-System von Isleburn Engineering, einem Mitglied der in Aberdeen beheimateten Global Energy Group hergestellt. Im Laufe der vorausgegangenen 10 Jahre hat Atlantis mehr als 50 Mio. $ in die Entwicklung und die Tests von Gezeitenturbinen investiert.

Anfang September 2010 wird die gewaltige Anlage auf den Meeresboden abgesenkt und der auf bis zu drei Jahre veranschlagte Testbetrieb in 35 m Tiefe kann beginnen. Atlantis verfügt über eine eigene Leitstelle auf der Insel Eday, von der aus Turbine gesteuert und überwacht werden kann. Der erzeugte Strom wird in das schottische Stromnetz geleitet.

Süd-Korea

Seit der Gründung des Korean Ocean Research & Development Institute (KORDI) im Jahre 1973 wird hier auch über die Energie-Gewinnung aus dem Meer nachgedacht, wie beispielsweise ein Gezeitenkraftwerk in der Carolim-Bucht. Ganz im Südwesten des Landes wiederum, im Kanal von Uldolmok, einer engen Wasserstrasse zwischen der Insel Jindo und dem Festland, strömt das Wasser bei Flut mit sehr hoher Geschwindigkeit ein, und bei Ebbe mit ebenso hohem Tempo wieder aus.

Im März 2002 nimmt das KORDI hier eine erste Gorlov-Turbine (s.u. Strömungsenergie) für Versuchszwecke in Betrieb, und in einer zweiten Versuchsphase wird ab 2005 ein Kraftwerk mit einer Leistung von bis zu 1 MW getestet. Diese Strömungs-Gezeitenkraftwerke sind kleine Turbinenhäuser, die auf Fachwerk-Stelzen im Wasser stehen. Die Strömung treibt die Turbinen mit ihren Helix-förmigen Schaufeln direkt an, einen Damm braucht es für diese Kraftgewinnungsmethode nicht.

Im Mai 2006 wird eine ausführliche Studie zur Nutzung von Meeresströmungen und Gezeitenenergie vorgelegt. Es sind diverse Standorte untersucht und auch Abschätzungen der erzielbaren Leistung gemacht worden. Bei den Meeresströmungen rechnet man mit 500 MW, während die nutzbare Gezeitenenergie sogar 2.400 MW betragen soll. Man denkt inzwischen auch an die Installation einiger tausend Gorlov-Turbinen, die insgesamt sogar bis zu 3.600 MW Leistung erwirtschaften sollen.

Gut im Zeitplan liegen Ende 2006 die Bauarbeiten für das Shiwa Tidal Power Plant Projekt, das mit seinen 260 MW das gegenwärtig größte Gezeitenkraftwerk der Welt in Frankreich (240 MW) knapp überholen wird. Das Projekt beruht einem Plan der staatlichen südkoreanischen Wasserbehörde Korea Water Resources (KOWACO). Der Standort ist an der Westküste des Landes in der an das Gelbe Meer grenzenden Provinz Gyeonggi, in der Nähe der Städt Ansan und Siheung, etwa 40 km südwestlich von Seoul, wo ein Tidenhub von 5,57 m herrscht (andere Quellen: fast 8 m).

Shiwa Tidal Plant Grafik

Shiwa Tidal Plant (Grafik)

Zwischen 1987 und 1994 wird hier ein 12,6 km langer Damm gebaut, der ursprünglich einem Landgewinnungsprojekt dient und die Küste vor dem offenen Meer schützt. Doch schon ein Jahr nach Vollendung des Damms zeigen sich bei dem entstandenen See gravierende Umweltprobleme, die man nun durch den ‚Gezeitenatem’ lösen will.

Die Kraftwerksbaustelle liegt etwa in der Mitte des Dammes und 22 m unter dem Meeresspiegel. Hier entsteht das Turbinenhaus des Sihwa-Kraftwerks. Das durchführende Unternehmen Daewoo bestellt zehn Stück 25,4 MW Niederdruckturbinen von der österreichischen Firma Andritz Vatech-Hydro (in der einst Sulzer-Escher Wyss aufgegangen ist), die ab Anfang 2007 geliefert und in den bestehenden Damm integriert werden. Das auf 250 Mio. $ veranschlagte Projekt soll 2009 in Betrieb gehen und mit einem Jahresnutzungsgrad von 22 % jährlich 543 GWh Energie produzieren.

Bei Ebbe öffnen sich allerdings acht Schleusen, durch die das Meerwasser wieder austritt. Auf eine Nutzung auch dieser Strömungsrichtung wird verzichtet, da sie die Regeneration des Wassers im See beeinträchtigen würde, dessen Qualität durch die Zirkulation von 60 Mrd. t Salzwasser jährlich verbessert werden soll. Der Startschuß für ein weiteres gewaltiges Projekt mit dem Namen Seaturtle Tidal Park fällt im Februar 2010 im Beisein des damaligen Bundespräsidenten Horst Köhler.

Die erste 110 kW Pilotturbine für das neue Gezeitenströmungskraftwerk vor der Küste der südkoreanischen Provinz Jeollanam-do wird bei der Voith AG in Heidenheim entwickelt und gebaut. Der vormontierte Prototyp wird nun gemeinsam mit dem koreanischen Partner Renetec in Korea installiert um bis Ende 2010 der weiteren Erprobung der Technologie zu dienen. Anschließend beginnen die Ausbauarbeiten des Kraftwerks mit seiner Nennleistung von 150 MW, womit der Strombedarf von rund 100.000 Haushalten gedeckt werden soll.

Ursprünglich hatte man sogar an ein 600 MW Kraftwerk gedacht, das ab 2017 oder 2018 mit 200 Einheiten von jeweils drei 1 MW Rotoren von Voith Siemens Hydro Tidal betrieben werden sollte. In Kooperation mit RENETEC war bereits 2002 eine erste Machbarkeitsstudie erstellt worden, technische Konzepte wurde 2005 zusammen mit Schlaich, Bergermann & Partner entwickelt. Projektstudien und Vorentwicklungen wurden auch am Institut für Strömungsmechanik und Hydraulische Strömungsmaschinen der Universität Stuttgart durchgeführt. Dieses Projekt wurde von der Provinz Wando, der RENETEC, dem koreanischen Stahlunternehmen POSCO und dem größten Stromversorger des Landes, der Korean Hydro and Nuclear Power, vorangetrieben, die gemeinsam auch als Betreiber der Anlage auftreten wollten. Im Oktober 2007 wurde mit der deutschen Regierung ein ‚Memorandum of Understanding’ unterzeichnet… womit das Projekt endgültig in der Schublade verwand.

Seaturtle Konzept (Grafik)

Seaturtle Konzept (Grafik)

Der Name des Projekts ‚Seaturtle’ hat seinen Ursprung in den historischen Schildkrötenbooten, koreanisch ,Kobukson’, die erstmals in einer Schrift von 1413 zu Zeiten des Herrschers Taejong erwähnt werden. Sie waren vermutlich die ersten mit Eisen gepanzerten Schiffe der Welt und wurden Ende des 16. Jahrhunderts berühmt, als es dem koreanischen Admirals Lee mit ca. 50 Seaturtle-Schiffen gelingt, ca. 500 angreifende japanische Schiffe in die reißenden Gezeitenströmungen an der koreanischen Küste zu locken und kmplett zu vernichten.

Der Name wird ausgewählt, weil im Zuge der ersten Studien schwimmende Turbineneinheiten untersucht werden, welche ebenso wie der Admiral die großen Strömungen zu ihrem Vorteil nutzen sollen. Obwohl später von den schwimmenden Einheiten Abstand genommen und statt dessen eine Brückenkonstruktion als Haltestruktur gewählt wird, da der jetzige Standort des Projektes in einem taifungefährdetem Gebiet liegt, behält man den Projektnamen bei.

Im März 2008 unterzeichnet die britische Firma Lunar Energy (s.o.) eine Absichtserklärung mit der südkoreanischen Midland Power Company, bei der es um die Realisierung eines großen Gezeitenenergieprojekts mit dem zungenbrecherischen Namen Wando Hoenggan Water Way Tidal Stream Power Plant Development vor der Südküste des Landes geht.

Bei dem 775 Mio. $ Projekt sollen 300 Unterwasserturbinen von 11,5 m Durchmesser die schnellfließenden Gezeitenströme nutzen und ab 2015 bis zu 200.000 Haushalte mit Strom versorgen.

Die koreanischen Behörden wollen Anfang 2009 mit Tests an einer 1 MW Pilotturbine beginnen und die ökologischen Auswirkungen der auf dem Meeresboden fundierten Anlage zu studieren. Gebaut wird der Entwurf der Lunar Energy von den Partnerunternehmen Hyundai Heavy Industries und Rotech Engineering.

Im Mai 2009 meldet das Unternehmen die erfolgreiche Installierung des Prototyps seiner Rotech Tidal Turbine (RTT), die bereits ihren Strom an das Netz abgibt.

USA

Ein frühes US-Patent (Nr. 4.098.081) stammt von 1978. Der Erfinder Harvey R. Woodman aus Napavine, Washington, schlägt ein miteinander verbundenes System aus Luftkammern vor, in denen die Luft durch den Tidenhub komprimiert wird und anschließend über Luftdruck-Turbinen Strom erzeugt werden soll. Von einer Umsetzung ist allerdings nichts bekannt.

Woodmann Patent

Woodmann Patent

Eine Patentrecherche zeigt eine Vielzahl weiterer Ideen und Vorschläge, die jedoch allesamt bislang weder verifiziert noch umgesetzt worden sind. Einige Erfindungen werden jedoch weiterentwickelt:

Die Firma Abacus Controls Inc. aus Somerville, New Jersey, meldet sich 2002 mit dem Konzept eines Unterwasser-Drachens zu Wort. Der Underwater Electric Kite wird für den 1,8 m/s schnellen Golfstrom vor der Küste Floridas entwickelt. Ein 120 kW Prototyp mit einer Spannweite von 12 m und zwei ca. 3 m durchmessenden Rotoren, der auch für die Nutzung von Gezeitenströmung geeignet ist, soll gebaut und in der Chesapeake Bay getestet werden. Angedacht sind Farmen in 12 m Wassertiefe mit 60 Einheiten von jeweils 90 kW Leistung. Die Baukosten einer 10MW Farm werden auf 3,56 Mio. $ geschätzt. Später hört man jedoch nichts mehr von dieser Firma – während die Technologie weiter verfolgt wird (s.u.).

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 quer liegenden Gorlov-Turbinen ähneln. Bereits im gleichen Jahr wird in der Bay of Fundy eine erste 30 kW Version getestet.

2005 ist das Unternehmen mit Sitz in Miami auf Suche nach Finanziers. Zwei Jahre später wird als Firmensitz Fall River, Massachusetts, angegeben – während man den Test der modular aufgebauten Ocean Current Generation (OCGen) genannten Technologie für Ende 2007 vorbereitet.

Das System besteht aus zwei Cross-Flow-Turbinen, die einen Permanentmagnet-Generator auf einer gemeinsamen Welle antreiben. Bei einer richtungsunabhängigen Strömung von 6 Knoten soll die Leistung bis zu 250 kW betragen.

Die Federal Energy Regulatory Commission (FERC) genehmigt dem Unternehmen drei Standorte für Wellenenergieanlagen, mit denen man sich hier ebenfalls beschäftigt (die Western Passage und die CobsCook Bay in Maine, sowie der Cook Inlet in Alaska), wie auch sechs weitere für Gezeiten-induzierte Meeresströmungen (Fort Lauderdale, Key Largo, Miami, St. Lucie, Tavernier und West Palm Beach).

2008 wird ORPC das erste Unternehmen, das in der Bay of Fundy ohne die Verwendung von Dämmen Gezeiten-Strom erzeugt. Allerdings zerbricht der Rotor schon bald nach seiner Installation.

TidFen auf Energy Tide 2

TidFen auf Energy Tide 2

Im August 2010 wird gemeldet, daß die Beta-Modellanlage vor der Küste von Maine (Cobscook Bay, Eastport) zufriedenstellend arbeitet und ihren Strom von 60 kW zuverlässig ins öffentliche Netz schickt. Die Turbinen-Generator-Einheit ist unter dem Forschungs- und Erprobungsschiff Energy Tide 2 von ORPC angebracht. Wissenschaftlich wird das Projekt von der University of Maine begleitet. Förderung erhält das Unternehmen von dem Maine Technology Institute und dem U.S. Department of Energy.

Die Daten der Erprobung des Beta-Modells sollen in den Entwurf einer inzwischen als TidGen bezeichneten Anlage in kommerzieller Größe einfließen, die Ende 2011 in Cobscook Bay, westlich von Eastport, installiert und im Laufe der Zeit auf eine Leistung von 5 MW erweitert werden soll. Weitere Projekte werden in Alaska und Florida verfolgt.

Ocean Renewable verhandelt zu diesem Zeitpunkt mit der FERC um die Genehmigung für eine 1 MW Anlage aus vier 250 kW Modulen, die schon bis Ende 2010 installiert werden soll. Ein weiteres Projekt ist die Errichtung einer Anlage im Fluß Sheepscot in Maine. 2011/2012 will ORPC technisch soweit sein, daß man eine 10 MW Anlage installieren kann.

Das von Philippe Vauthier bereits 1981 gegründete US-Unternehmen UEK Corp. in Annapolis, Maryland, dessen patentierte Underwater Electric Kite Doppelturbine bereits im der Übersicht der verschiedenen Turbinenmodelle präsentiert wurde, plant für 2005 die Absenkung von 25 Turbinen in der Mündung des Indian River in Delaware, um aus den dort herrschenden Tiden insgesamt 10 MW Strom zu erzeugen. Nach vielen Jahren und diversen Prototypen war eine Versuchsanlage im East River vor New York installiert worden. Im Gegensatz zu den Drachen den schwedischen Firma Minesto (s.o.) hat die UEK-Turbine allerdings nichts, was ihren Namen gerechtfertigen würde.

Verträge hat die Firma bereits für eine Doppelturbinen-Anlagen in Sambia, die dort in einem Fluß den Strom für eine Chitokoloki Missionarsschule und ein Krankenhaus erzeugen sollen, sowie für ein ähnliches Projekt im Fluß Caqueta in Kolumbien, wo zwei Gemeinden mit Energie versorgt werden sollen.

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 sollen. 2007 geht die Anlage in Sambia in Betrieb. Aktuellere Informationen liegen mir bislang nicht vor.

UEK-Turbine

UEK-Turbine

Die Oceana Energy Company aus Washington, DC, beginnt schon 2005 und vermehrt 2006 mit der Beantragung von Standort-Genehmigungen für Gezeitenkraftwerke. Hierfür gründet die von hochkarätigen Anwälten geleitete Firma sieben Tochterfirmen in verschiedenen Bundesstaaten. Als erstes beantragt die Golden Gate Energy Company das San Francisco Bay Tidal Energy Project, später folgt die Alaska Tidal Energy Company mit dem Icy Passage Tidal Energy Project nahe Gustavus, dem Wrangell Narrows Tidal Energy Project nahe der Halbinsel Lindenberg bzw. der Insel Woewodski, sowie dem Central Cook Inlet Tidal Energy Project. Und so geht es seitenweise weiter – in Maine (Kennebec, Penobscot), Massachusetts (Cape and Islands), New Hampshire (Portsmouth Area), New York (Astoria) u.s.w.

Verdant Power (s.u.) und andere Gezeitenenergie-Firmen werfen Oceana vor, die Genehmigungen nicht selber anwenden sondern in einigen Jahren mit Gewinn an Konkurrenten verkaufen zu wollen. Tatsächlich erhalten einige der Tochterfirmen 2007 und 2008 Genehmigungen für diverse Standorte in Alaska und Oregon, sowie die Erlaubnis der FERC zur Durchführung von Machbarkeitsstudien in New Hampshire (Piscataqua River), Maine (Kennebec River), Massachusetts und New York. Für das Gezeitenenergie-Projekt in der San Francisco Bay wird eine Zusammenarbeit mit der Pacific Gas and Electric Co., der Stadt und dem Bezirk San Francisco  vereinbart.

Das Unternehmen wirbt zwar mit einer Kooperation mit der U.S. Navy, um am Naval Surface Warfare Center seine Tidal Defense and Energy System (TIDES) Technologie zu entwickeln und zu testen, Belege gibt es dafür aber nicht, ebensowenig wie irgendwelche technischen Angaben.

In South Salem entwickeln Rudi Visket und sein Nachbar Darren Hendren Mitte 2006 eine neue Methode, um 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 herausfließt. 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 offiziell vorgeschlagen, mit Turbinen unterhalb oder in der Nähe 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 Power (s.u. Meeresströmungen). Im März 2008 behauptet das Ingenieurbüro URS in einer neuen Studie jedoch, daß hier tatsächlich nur 1 – 2 MW produziert werden könnten – und dies bei Investitionskosten von zig Millionen und hohen jährlichen Unterhaltskosten.

Im September 2009, nach viereinhalb Jahren der Vorbereitung, befindet sich das San Francisco Gezeitenenergie-Projekt in der Endphase des Genehmigungsverfahrens, da Bürgermeister Gavin Newsom, trotz der Bedenken bezüglich der Kosten, ein strammer Verfechter des Projekts ist. Die Anlage soll 10 bis 30 MW produzieren, wobei inzwischen von einem Ausbaupotential bis zu 100 MW ausgegangen wird. Außerdem prüfen die Beamten in San Francisco über 50 verschiedene Arten von Wellenkraftwerken um herauszufinden, welche Technologie am vielversprechendsten ist.

Ein weiteres Projekt 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.

Verdant (Grafik)

Verdant (Grafik)

Die 2000 gegründete Verdant Power aus New York beschäftigt sich ursprünglich mit der Nutzung von Flußströmungen (s.d.). Im Rahmen des RITE Projekts will das Unternehmen im East River nun ein Netz von sechs Gezeitenturbinen installieren, die auch an das Stromnetz angeschlossen werden sollen. Die Verdant-Turbinen haben eine horizontale Achse und drei Rotorblätter.

Nach den Prototyp-Tests 20022006 erfolgt bis 2008 eine zweijährige praktische Demonstration, bei der Verdant erfolgreich die sechs Turbinen mit ihren 5 m durchmessenden Rotoren zwischen den Stadtteilen Manhattan und Queens in rund 9 m Tiefe betreibt und während einer Laufzeit von 9.000 Stunden 70 MWh an zwei Endabnehmer liefert. Anfang 2010 werden die Turbinen wieder aus dem Wasser des East River geholt und demontiert, um die Auswirkungen des Einsatzes zu analysieren.

Vorbehaltlich der entsprechenden Genehmigungen sollen sich bis 2012 der Bau und die Installation des Free Flow Kinetic Hydropower System (KHPS) mit einer Leistung von 1 MW anschließen. Dabei würden 30 Turbinen zum Einsatz kommen. Langfristig wird an einen Ausbau auf 2 – 4 MW gedacht.

Bis 2012 soll die inzwischen weiterentwickelte 5. Generation des Free Flow System auch im Rahmen des Cornwall Ontario River Energy (CORE) Projekts im St. Lawrence River installiert werden. Dieses Projekt wird von Ontario bereits mit 2,2 Mio. $ gefördert, nach dem Rückzugs eines der Investoren im Sommer 2009 vorerst jedoch zurückgestellt.

Der Kommandant der US-Navy, Region Nordwest (CNRNW), schlägt vor, mittels eines einjährigen Demonstrationsbetriebs einer Verdant-Anlage im Puget Sound, Washington State, zusätzliche relevante betriebliche und umweltrelevante Daten über die Nutzung der Gezeitenenergie zu sammeln. Der Strom soll in einem nahegelegenen Marinestandort genutzt werden. Als optimale Installationsgebiete erweisen sich bei den Voruntersuchungen Marrowstone South und Marrowstone North (s.u.).

Das DOE fördert Verdant mit rund 0,6 Mio. $ über einen Zeitraum von zwei Jahren, um größere und leistungsstärkere Turbinenblätter zu entwickeln und die Fertigungsprozesse zu rationalisieren. Die Firma begann mit Blättern aus Glasfaser und Stahl, und später aus Aluminium und Magnesium. Diese mußten im September 2008 bei dem East River Projekt wegen starker Beschädigung jedoch ausgetauscht werden, was allerdings in weniger als einem Tag gelingt. Die jüngsten Prototypen sind nun aus einer Aluminiumlegierung hergestellt.

Im Gegensatz zu der bisherigen, alleinstehenden Turbinenkonstruktion besteht das neue Design Anfang 2010 aus drei Turbinen, die auf einem dreieckigen Rahmen positioniert sind, der nicht extra verankert werden muß. Eine 1 MW Farm würde dementsprechend aus 10 Dreiecksrahmen mit insgesamt 30 Turbinen bestehen, die jeweils 35 kW Leistung haben.

Verdant Design 2010 (Grafik)

Verdant Design 2010
(Grafik)

Im Mai 2010 unterzeichnen Verdant Power und die China Energy Conservation Environment Protection Group (CECEP), Chinas führendes Unternehmen für erneuerbare Energien, eine Absichtserklärung zur Entwicklung von Gezeitenenergie-Projekten in China.

Von Burton Hamner wird 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 (später Hydrovolts Inc., s.u. Laufwasserkraftwerke), die bereits mit der Energiefirma Tacoma Power für 300.000 $ einen Vertrag für die Machbarkeitsstudie einer Gezeitenenergieanlage im Puget Sound geschlossen hat. Das Unternehmen arbeitet mit einer von GCK Technologies entwickelten Gorlov-Turbine und beginnt im Mai 2007 mit kleineren Versuchen vor der Küste von Seattle, tritt später direkt jedoch nicht mehr in Erscheinung.

2007 erscheint dagegen kurzzeitig eine Firma namens Kinetic Energy Systems Corp. aus Ocala, Florida, die sich u.a. mit einer verkleideten Senkrechtscher-Turbine beschäftigt. Außer einer Grafik ist darüber jedoch nichts zu finden.

Ein weiterer, sogenannter Bowsprit Generator mit Horizontalachse soll bei einem Rotordurchmesser von 10 m und einer Strömungsgeschwindigkeit von 2 m/s etwa 600 kW leisten und einen Wirkungsgrad von 45 % besitzen. Die Firma scheint inzwischen allerdings von der Bildfläche verschwunden zu sein. Möglicherweise ist sie aber auch mit der nachfolgenden Firma identisch, zumindest verwenden beide die gleichen Grafiken.

2007 starten die Aktivitäten der Florida Keys Hydropower Research Corp. in Key West. Ziel ist die Erforschung, Entwicklung, der Bau und Betrieb von Gezeitenstromturbinen, die im Bahia Honda Kanal sauberen Strom erzeugen sollen. Die Arbeiten werden von dem Nonprofit-Unternehmen Florida Keys Hydro Power durchgeführt.

Florida Keys Hydropower (Grafik)

Florida Keys Hydropower
(Grafik)

Die 4,3 m lange und etwa 700 kg schwere 100 kW Anlage soll zwei 4-Blatt Rotoren aus einem Kohlefaser-Verbundwerkstoff mit einen Durchmesser von jeweils 3 m bekommen, die auf einer Achse montiert sind, und in rund 9 m Wassertiefe installiert werden. Kostenpunkt: 100.000 $. Das erste Experiment wird südlich der Seven Mile Brücke geplant, wo eine Gezeitenturbine 60 Tage lang getestet werden soll, um eine Machbarkeitsstudie zu erstellen.

Schon Ende 2008 oder Anfang 2009 sollen mehrere Turbinen verfügbar sein um zu sehen, wie sie als Gruppe vernetzt und gesteuert werden können. Ein Jahr später, so hofft man, wird es vor Ort bereits mehrere hundert Gezeitenturbinen geben. Die bislang letzten Informationen über dieses Projekt stammen vom August 2008, als das Kleinmodell einer Turbinenumhüllung gezeigt wird, welche die Meeresfauna schützen soll.

Im Juli 2008 veröffentlicht die Presse Details über zwei neue Gezeitenprojekte im Nordosten der USA. Die Edgartown-Nantucket Anlage soll 50 Turbinen umfassen, wobei der Strom für rund 1.500 Haushalte über ein ca. 4,5 km langes Seekabel geliefert wird, während das Cape und Island Tidal Energy Project zwischen Martha’s Vineyard und dem Festland von Cape Cod aus 150 Generatoren bestehen soll, die jeweils zwischen 1 und 3 MW Strom produzieren. Es wird von der Massachusetts Tidal Energy Co. vorangetrieben.

Die Veröffentlichung wird durch eine Grafik verziert, auf der eine neuartige, leider jedoch nicht näher definierte Turbinenkonstruktion zu sehen ist. Diese sei für den Muskegat Kanal zwischen Chappaquiddick und Nantucket gedacht.

Muskegat-Projekt (Grafik)

Muskegat-Projekt (Grafik)

Nachdem die University of Massachusetts in Dartmouth Ende März 2008 eine Finanzhilfe der FERC in Höhe von 0,25 Mio. $ bekommen hatte, beginnen die Forscher im Juni mit Versuchen und Analysen der Gezeitenströmungen am geplanten Standort Muskegat. Der erste Pilotgenerator soll hier in zwei Jahren ins Wasser gebracht werden.

Die Firma Natural Currents Energy Services LLC aus Highland, New York, hatte schon im Vorjahr einen Genehmigungsantrag für den Standort eingereicht und gilt als eigentlicher Initiator. Möglicherweise beschleunigt der Wettbewerb ja die Umsetzung des Projekts.

Die seit 2000 aktive Natural Currents erhält Anfang 2010 ihre erste Genehmigung für New Jersey, wo bei der Will’s Hole Marina von Point Pleasant Beach zwei sogenannte Red Hawk Cross-Flow Gezeitenturbinen mit je 20 kW zum Einsatz werden sollen. Im März 2010 werden die (technisch nicht spezifizierten) Rotoren aus Moskau verschifft und im Mai im Auftrag des Bundesstaates installiert. 90 % der Kosten von gut 0,4 Mio. $ werden von dem I BOAT New Jersey Grant Program übernommen.

Im Mai 2010 stellt Natural Currents den Antrag für das Highlands New Jersey Tidal Energy Project am Fluß Shrewsbury in Monmouth County, New Jersey, wo 20 Stück 150 kW Turbinen installiert werden sollen. Das Unternehmen hat insgesamt bereits 10 Standortgenehmigungen der FERC (u.a. für Alaska, Massachusetts, New York und Washington), mit einem Gesamtpotential von 1 GW.

Pressemeldungen zufolge geht im August 2010 am Rande des New Yorker Hafens im Wasser des Shrewsbury River die erste Versuchs-Gezeitenturbine von Natural Currents in Betrieb. In diesen Berichten sieht man erstmals auch das Foto eines relativ kleinen Geräts mit mehreren Blättern, das in 5 m Tiefe aufgebaut wird. Es soll nun 18 Monate observiert werden, danach will man mit dem Bau einer Produktionsanlage beginnen.

Das Unternehmen ist auch in ein Projekt auf den Marshall-Inseln im Pazifischen Ozean involviert, wo die Kombination von Gezeiten- und Windkraftanlagen Strom zur Regeneration von Korallenriffen liefern soll. Die patentierte Biorock-Technologie, die dort eingesetzt werden soll, ist ein Verfahren zur Abscheidung gelöster Mineralien aus dem Meerwasser um eine Art Stahlbeton herzustellen, wobei man Gestelle aus Baustahl und Metallgewebe mit der gewünschten Form in der See versenkt und schwachen Gleichstrom hindurchfließen läßt. Das Resultat ist ein weißer Kalkstein, der dem Material natürlicher Korallen ähnelt.

Goreau-Gorlov Rotormodell

Goreau-Konzept
mit Gorlov Rotormodell

Für die Idee, Gezeitenstrom zur Korallenriff-Restaurierung einzusetzen, hatte übrigens schon im August 2006 Dr. Thomas J. Goreau und sein Team einen Preis bei der IDEAS Competition des MIT in Cambridge gewonnen. Goreau, der in seinen Projekten gerne langsamdrehende Gorlov-Turbinen einsetzt, ist ein enger Freund von Wolf Hilbertz, welcher das Biorock-Verfahren in den 1970er-Jahren entwickelt hatte.

Im Januar 2009 verlautet, daß sich nun auch die U.S. Navy an der Jagd nach Gezeiten-Energie beteiligen wird. Bereits 2010 soll eine erste Gezeiten-Turbine vor der Insel Marrowstone in der Admiralty Mündung ins Wasser gebracht werden, nahe dem Standort der ähnlichen Versuche des Snohomish County Public Utility District (SnoPUD), über die ich weiter oben schon berichtet habe (s. Großbritannien). Die Marine plant ein 2 Mio. $ teures, einjähriges Pilotprojekt, nach dessen Ablauf die Turbinen im Herbst 2011 wieder entfernt, untersucht und anschließend verkauft werden sollen. Die insgesamt zwei bis drei Turbinen – und bis zu sechs, wenn mehr Mittel zugesagt werden – würden die Beleuchtung für einen Parkplatz oder ein bis zwei Gebäude des Marine-Munitionsdepot auf Indian Island südlich von Port Townsend übernehmen.

Das PUD-eigene Projekt wird in der Admiralty Mündung, etwa eine Meile vor Admiralty Head und einige Meilen nördlich von Marrowstone Island umgesetzt. Das PUD und die Marine tauschen sich über ihre Projekte aus. Da beide planen, ihre Turbinen nahe beieinander und etwa zur gleichen Zeit zu installieren, könnte ein Teil der Logistik gemeinsam bewältigt werden.

Das PUD, das in den vergangenen Jahren über 1 Mio. $ in Forschung und Entwicklung gesteckt hat – zur Hälfte vom DOE finanziert –, untersucht derzeit verschiedene Arten von Turbinen. Anschließend sollen in einem Pilotprojekt drei Turbinen 1 MW Strom erzeugen. Eine langfristig geplante Farm mit Hunderten von Turbinen könnte in Zukunft die sichere Versorgung von 70.000 Haushalten übernehmen.

Ingenieure des NASA Jet Propulsion Laboratory informieren 2009 erstmals über eine neue Art von hydrokinetischem Unterwasser-Energiesystem, das dafür konzipiert ist mittels der Wasserströmung – über Turbinenschaufeln, Getriebe und Hochdruckpumpen – einen sekundären Hochdruck-Flüssigkeits-Strom zu erzeugen. Dieser wird durch Leitungen zu einem Sammelrohr und dann zum Ufer geführt, damit die direkte Stromerzeugung an Land geschieht und nicht den korrodierenden Wirkungen auf offener See ausgesetzt ist.

Das Hydrokinetic Energy Transfer System ist ein Spin-off aus einem Forschungsprojekt, das nach einer neuen Methode suchte um Robot-Unterwasserfahrzeuge zu betreiben, ohne daß deren Batterien ständig aufgeladen oder ausgetauscht werden müssen. Man kommt dabei übrigens auf die Ausnutzung der höhenabhängig stark unterschiedlichen Wassertemperaturen (s.u. Temperaturgradient).

Das Patent auf diese innovative Energietechnologie, die als Gezeiten-, Strömungs- oder Flußkraftwerk eingesetzt werden kann, hält das Caltech, welches das JPL im Auftrag der NASA leitet.

Einer der spannendsten Beiträge des Next Generation Design Wettbewerb des Metropolis Magazine im Juli 2009 es das Projekt Docking Stations der Designfirma GRO Architects PLLC aus New York. Dabei soll ein System von modularen Schwimmdocks vor und an den Piers die Gezeitenströmung der New Yorker Flüsse nutzen, um Strom für die (dann auf LEDs beruhende) Straßenbeleuchtung zu erzeugen. Während die Flächen über Wasser den Lebensraum für die Menschen der Stadt erweitert, sind darunter jeweils drei klassische Darrieus-Senkrechtachser mit geraden Blättern angebracht, die in der Strömung rotieren und pro Schwimmdock bis zu 24 kW leisten.

Docking Stations (Grafik)

Docking Stations (Grafik)

Im Oktober 2009 legt Brian Novello von GRO mit seinen Projekt FH2 Flood Harvesting Housingnach und veröffentlicht Entwürfe, in denen er die modularen Docking Stations von New York City zu Energie-sammlnden, schwimmenden Häusern erweitert. Statt offener Flächen und versteckter Unterwasser-Turbinen gibt es nun teilweise geschlossene Gänge im Inneren von spiraligen Turbinen, sowie ein eher technisches Design für die zentrale Verbindungsstelle der Module, die gleichzeitig als Grünflächen für Bäume dient.

Nach zweijähriger Entwicklungszeit und rund 0,5 Mio. $ Kosten präsentiert die Firma Smart Product Innovations aus Pitman, New Jersey, Mitte 2009 eine recht eigenwillige Strömungsturbine namens ECO-Auger, die sehr tierfreundlich sein soll. Die sich verjüngende Spirale ermöglicht es Fischen und anderen Meereslebewesen sie zu durchqueren ohne sich zu verletzen, da es absolut keine scharfen Kanten gibt. Auch Schwemmgut soll die konische Turbine problemlos passieren, die sich mit einer Geschwindigkeit unter 100 U/m dreht. Die Drehung wird über ein Planetengetriebe auf eine Hochdruck-Hydraulikpumpe übertragen, deren gesteuerter Kreislauf wiederum den elektrischen Generator antreibt, der sich außerhalb des Wassers befindet. Durch einen Speicher zum hydraulischen Druckausgleich kann das System, unabhängig von der Stärke von Ebbe und Flut, eine konstante Energieabgabe garantieren.

ECO-Auger

ECO-Auger

Die Anlage, von der schon einige Prototypen hergestellt und getestet worden sind, soll auch unter Brücken zwischen den Bögen unter Schwimmpontons installiert werden, was ihre einfache Anbringung und Wartung ermöglicht. Ende September 2009 gewinnt die neuartige Technologie den ersten Preis des ConocoPhillips Energy Prize, einer gemeinsamen Initiative von ConocoPhillips und der Penn State University, und im Juni 2010 zählt sie das Popular Science Magazine zu den Erfindungen des Jahres.

Die Halcyon Marine Hydroelectric Corp. von Ramez Atiya mit Büros in Salt Lake City, Utah, und Washington, D.C., eine weitere Firma für Gezeiten-Wasserkraftanlagen, ist Presseberichten von Mitte 2010 zufolge bereit, die Kosten von 62 Mio. $ für den Aufbau einer Forschungs- und Demonstrationsanlage mit 18 MW Leistung am Half Moon’s Cove in Cobscook Bay, Maine, vorzufinanzieren. Eigentümerin würde allerdings die Stadt Eastport bleiben, die über die erwartete Lebenszeit der Anlage von 120 Jahren auch 85 % der erwarteten Einnahmen kassieren soll. Ein weiteres Projekt würde in Großbritannien verfolgt werden.

Das Unternehmen soll ein Tidal Wing genanntes System zur Stromerzeugung aus Ebbe und Flut entwickelt haben, das nur ein Zehntel soviel kosten soll wie die sonst üblichen Anlagen. Technische Details darüber werden allerdings nicht veröffentlicht. Atiya selbst besitzt seit 2005 das Patent für eine eher konventionelle Gezeitenenergieanlage, die mit künstlichen Lagunen arbeitet. Für das vorliegende Projekt werden eine Länge von 400 m und die Installation von vier Generatoren vorgeschlagen. Ich glaube allerdings nicht, daß es sich hierbei um ein seriöses Konzept handelt und kann auch keinerlei Innovation erkennen. Eine Internetpräsenz scheint das Unternehmen auch nicht zu besitzen.

Die Firma Bourne Energy aus Malibu bei Los Angeles, die ich schon im Kapitel über Laufwasserkraftwerke vorgestellt habe, bekommt schon ab 2006 viel Presse für ihre verschiedenen Modelle RiverStar, CurrentStar, OceanStar und eben TidalStar. Besonderer Vorteil der schwimmenden Energieanlagen ist, daß sie keinerlei Fundierung auf dem Fluß- oder Seebett benötigen. Außerdem sollen sich die Rotoren vergleichsweise langsam drehen und daher keine Gefährdung für die Meeresfauna darstellen. Anfang 2007 ist das Unternehmen auf der Suche nach Wagniskapital, und im Herbst 2009 soll mit einer limitierten Produktion der Grundversion RiverStar-50 begonnen werden.

Im März 2010 unterzeichnet Bourne einen Letter of Intent mit der Firma China Yingkou XianRenDao Chemical Energy Zone (Yingkou), bei dem es um die Installation ist eine Serie von Gezeiten-Turbinen mit insgesamt 100 MW geht. Die geschätzten Gesamtkosten des Projekts belaufen sich auf 200 Mio. $, wobei die erste Serie von Turbinen bereits im Laufe des Jahres 2010 betriebsbereit sein soll. Bislang ist aus hübschen Grafiken jedoch noch nicht viel von technischen Umsetzungen zu sehen…

Die Firma Free Flow Energy Inc. aus Lee, New Hampshire, engagiert sich ab 2007 auch im Bereich der Gezeitenenergie. Im März 2009 legen Aiman Alawa und seine Kollegen einen sehr umfangreichen Bericht über die Einsatzmöglichkeiten von Meeres-Energiesystemen vor, der für den Minerals Management Service des U.S. Innenministeriums zusammengestellt wurde. Sie sammeln darin eine riesige Zahl an Wellen-, Strömungs- und Gezeitenenergie-Patenten aus der Zeit zwischen 1844 und 2008. Für fast alle der in meiner vorliegenden Arbeit aufgelisteten Technologien lassen sich hier Vorläufer finden – ich empfehle daher eine schnelle Übersicht ab S. 155 dieses Berichts. Außerdem werden hier ausführlich diverse Verankerungstechniken u.a. dargestellt.

Northwest PowerPipe

Northwest PowerPipe

Im Oktober 2009 beschließt Free Flow eine Entwicklungsvereinbarung Firma Lucid Energy Technologies LLC in Goshen, Indiana, welche die Genehmigung beinhaltet, bei schlüsselfertigen hydrokinetischen Free Flow Systemen die spiralförmige Gorlov Helical Turbine (GHT) zu verwenden, die bereits Mitte der 1990er Jahre von Prof. Alexander M. Gorlov an der Northeastern University erfunden und erstmals 1996 im Cape Cod Kanal von der Firma Helical Turbine aus Cambridge, Massachusetts, getestet worden ist. Der russischstämmige Gorlov, der früher auch bei der Errichtung des Assuan-Staudamms beteiligt war, erhält 2001 den ASME Thomas A. Edison Patent Award für seine Innovation. Mehr dazu im nächsten Kapitel.

Die seit 2001 aktive Lucid Energy wiederum kooperiert ab 2010 mit der seit 1966 bestehenden Northwest Pipe Co. aus Vancouver, Washington, um die zum Patent angemeldete und Northwest PowerPipe genannte Technologie weiterzuentwickeln sowie erste Prototypen dieses Systems herzustellen, so z.B. im Februar im Gage-Kanal im kalifornischen Riverside. Weitere Untersuchungen laufen in Dallas, Texas, und in Chelan County, Washington.

Mitte 2008 übernimmt die Vigor Clean Tech aus Ontario 50 % der Lucid Energy.

2009 beschäftigt sich Lucid Energy auch mit der Umsetzung der Gorlov-Turbine als 5 KW Windkraft-Prototyp (s.d.). Bis Ende des Jahres will man 18 Stück davon im Testbetrieb haben um anschließend mit der Großproduktion zu beginnen.

Im Juni 2010 beginnen die Tests am Utah Water Research Laboratory. Auf den dort veröffentlichten Fotos kann man gut erkennen, daß es sich bei dem System um einen kugelförmigen Gorlov-Rotor mit Blättern aus extrudiertem Aluminium handelt, der sich innerhalb des ‚Kraftrohres’ befindet. Die Anlage soll auch zur Energieerzeugung innerhalb normaler Wasser- und Abwasser-Pipelines genutzt werden.

Das Unternehmen erhält 2009/2010 Fördergelder in Höhe von 1 Mio. $ vom U.S. Department of Energy, außerdem werden im Erfolgsfall weitere rund 2,5 Mio. $ an staatlichen Investitionszuschüssen zugesagt, die 2012 fällig werden.

Grenzen der Nutzung

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

Algenbewuchs (EnCana)

Algenbewuchs
(EnCana)

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.

Bei dem EnCana Clean Current Tidal Power Demonstration Project des Pearson College im kanadischen Race Rocks, Victoria, wird 2007 der starke Algebewuchs mit Nereocystis und anderen Arten innerhalb von nur 6 Monaten ausführlich dokumentiert.

Doch auch ohne den Tidenhub der Gezeiten existieren Strömungen in den Meeren, die der Energiegewinnung dienen können. Zu diesen kommen wir als nächstes – wobei es allerdings auch einige Überschneidungen zwischen den beiden Einsatzbereichen gibt.

Strömungsenergie

Die selbsterneuernde Strömungsenergie innerhalb der Meere, die hier von Gezeitenströmungen getrennt betrachtet wird, ist in die Summe der starken Hauptströmungen (50 · 109 W) und in die Summe der lokalen Strömungen (ebenfalls 50 · 109 W) aufgeteilt. Allein dem Golfstrom wird eine Leistung zwischen 15 und 25 · 109 W zugeschrieben. Da sich nur relativ wenige Länder resp. Unternehmen mit dieser Technologie beschäftigen habe ich die Darstellung hier entsprechend zusammengefaßt. Zu berücksichtigen ist ferner die Unterscheidung zwischen den Strömungen, die aufgrund von Erdrotation und thermischen Effekten stattfinden – und den Gezeiten, die ich ja schon behandelt habe. Die in beiden Fällen eingesetzten Geräte sind allerdings weitgehend identisch – sofern es sich um küstenferne Anlagen handelt.

Als besonders geeignete Standorte für Meeresströmungskraftwerke gelten: 

  • die Koroshio­-Strömungen bei Japan
  • die Cook-Strait bei Neuseeland
  • der Strom vor der Küste Ostafrikas
  • die Meeresengen von Florida, Gibraltar und Messina
  • Wirtschaftlich ausnutzen lassen sich Strömungen mit einer Geschwindigkeit ab 2 m/s. Das US-Departement of Energy hat bereits Mitte der 1980er Jahre an die AERO Environment Inc. in Pasadena einen Auftrag vergeben, der den Bau und Betrieb von 250 Turbinen mit einem Durchmesser von je 20 m zum Inhalt hat. Diese Turbinen sollen dem etwa sechs Knoten schnellen Golfstrom insgesamt 75 MW abzapfen, weiterführende Planungen sprechen von einer 1.000 MW Anlage mit 200 Großturbinen. Diese Pläne sind bislang jedoch nicht umgesetzt worden.

    Wie schon im vorausgegangenen Kapitel zur Gezeitenenergie erwähnt, gibt es bei den folgenden Technologien Überschneidungen zwischen ihrem Einsatz bei der Gezeitennutzung und dem der Nutzung anderer Meeresströmungen. Einige der Turbinen werden uns daher schon bekannt vorkommen.

    Der leichteren Übersicht halber habe ich auch diese Auflistung länderspezifisch unterteilt.

    Australien

    Mitte 2007 wird in den Blogs die patentierte S-Turbine des australischen Farmers und Erfinders Fred Sundermann vorgestellt, die immerhin schon 1 kW produziert. Für ein Projekt in Port Phillip gibt es bereits größere Pläne: Dort sollen in einer Wassertiefe von 25 m insgesamt 36 Turbinen installiert werden, die dann gemeinsam 1.260 MW erzeugen.

    Die S-Turbine würde sich von anderen Systemen darin unterscheiden, daß ihre Konstruktion das Wasser zwingt, den Weg durch die Rotorschaufeln zu nehmen und nicht daran vorbei.

    Deutschland

    1997 meldet Gerhard Steinmüller aus Schulzendorf bei Berlin das Patent Nr. 195.25927.0 an, das aus einem U-Boot-ähnlichen Hohlkörper und Propellern mit Spannweiten von 40 bis 90 m besteht und damit eine Alternative zu fest fundamentierten Systemen bildet. Von einer Umsetzung ist leider nichts bekannt.

    Großbritannien

    Mit der Ausnutzung der Meeresströmungen beschäftigt sich das GEC Hirst Research Lab. (als Teil der US-amerikanischen General Electric Co.), das schon vor seiner Auflösung in den 1990er Jahren spezielle Turbinen mit 8 m Durchmesser entwickelt hat, die bei einer Strömung von 5 m/s eine Leistung von 1 MW erreichen. Turbinen von 100 m Durchmesser werden an der Reading University konzipiert, bei einer Strömung von nur 2 m/s sollen diese Unterwasser-Riesenräder eine Leistung von 10 MW erzielen, ihre Umdrehungsgeschwindigkeit beträgt dabei nur 1 U/m.

    AWCG Grafik

    AWCG (Grafik)

    Neben diesen Axial-Strömungsturbinen untersucht und entwickelt in Großbritannien zu dieser Zeit besonders eine Firma Maldon (?) aus Essex spezielle Vertikal- und Horizontalsysteme. Die Versuche werden gemacht, um die zwischen den englischen Inseln auftretenden Strömungen zur Versorgung von Inselgemeinschaften auszunutzen.

    Die britische Firma Engineering Business Ltd. (EB) aus Northumberland, die sich mit Offshore-Technologien beschäftigt, beginnt 1997 an einem Unterwasser-Energiesystem namens Active Water Column Generator (AWCG) zu arbeiten. Nachdem das britische Handels- und Industrieministerium die Entwicklung im Jahr 1998 mit einem Smart Award auszeichnet, wird 1999 erstmals ein kleineres Modell gebaut und getestet.

    Bei der AWCG Technologie erfolgt die Energieübertragung der in der Strömung oszillierenden Tragfläche durch Luftdruck – und die Stromerzeugung über eine damit betriebene Turbine. Aus diesem Vorläuferprojekt entwickelt sich im Laufe der Jahre der Stingray Tidal Stream Generator, dessen Patent das Unternehmen besitzt.

    Dieser 180 t schwere Energiekonverter besteht aus einer Standsäule mit Auslegern (ähnlich dem unteren Teil eines Bürodrehstuhles) und soll im Yell-Sund bei den Shetland-Inseln auf dem Meeresgrund verankert werden. Der obere Teil, der gleichfalls völlig im Wasser verschwindet, besteht aus einem Wippenarm, an dessen freiem Ende ein horizontaler, hydrodynamisch geformter Kippflügel befestigt ist. Durch die Kraft der Meeresströmung wird der Arm auf und nieder bewegt und erzeugt über einen Hochdrucköl-Kreislauf und einen Generator innerhalb der Standsäule elektrischen Strom.

    Gesponsert mit rund 60 Mio. € vom britischen Handels- und Industrieministerium werden ab 2002 und im Rahmen eines Dreijahres-Programms umfangreiche Tests an der Stingray-Technologie durchgeführt, außerdem gibt es Pläne für eine 5 MW Version.

    Stingray Versuchsanlage

    Stingray Versuchsanlage

    Tony Trapp, Chef des Unternehmens, kommt nach dem Bau und der Installation einer riesigen 150 kW Demonstrationsanlage im Jahr 2005 jedoch zu dem ernüchternden Schluß, daß weder sein Apparat, noch andere Gezeitenkraftwerke, je kostendeckend arbeiten können.

    Andere Unternehmen scheinen allerdings anderer Meinung zu sein.

    Anfang 2000 beginnt die Arbeit am dem damals weltweit ersten Strömungskraftwerk, das im Rahmen eines britisch-deutschen Projekts umgesetzt wird. Nach einigen Jahren Planung werden im Bristol Channel vor der Küste Cornwalls die ersten Rotoren installiert. Die Seaflow Anlage, welche wie ein Unterwasser-Windkraftwerk aussieht, nutzt die von den Gezeiten verursachten Meeresströmungen. Für eine erfolgreiche kommerzielle Nutzung müssen allerdings Strömungsgeschwindigkeiten von mindestens 2 – 2,5 m/sec vorhanden sein.

    Rotor, Netzanschluss, Steuerung und Regelung der Anlage werden von Mitarbeitern der Universitäts-Gesamthochschule Kassel wissenschaftlich bearbeitet und in Zusammenarbeit mit Komponentenherstellern optimiert. Involviert sind das Institut für Elektrische Energietechnik/Rationelle Energiewandlung und das Institut für Solare Energieversorgungstechnik (ISET) unter der Leitung von Prof. Jürgen Schmid. Das internationale Konsortium unter Leitung des Ingenieurbüros IT Power wird auf britischer Seite durch einen Spezialisten für Offshore-Installationen Seacore Ltd. ergänzt. Die Triebstrangkomponenten (Generator, Getriebe etc.) werden von verschiedenen deutschen Herstellern gebaut, die auch Windkraftanlagenhersteller beliefern. Dieses Projekt, das ursprünglich als nur von der Europäischen Kommission gefördertes Forschungsvorhaben startete, wird inzwischen auch vom Bundeswirtschaftsministerium und vom Britischen Department for Trade and Industry mitfinanziert.

    Seaflow-Kaskade

    Seaflow-Kaskade (Grafik)

    Bei der Seaflow-Pilotanlage wird ein Turm, ein sogenannter Monopile, im Meeresboden verankert. Je nachdem wie tief der Meeresgrund bzw. wie stark die Strömung ist, wird ein Rotor mit einem größeren Durchmesser oder zwei an einem Querbalken befindlichen kleinere Rotoren (10 – 15 m Durchmesser) installiert. Die Pilotanlage wird mit einem Rotor von 15 m Durchmesser ausgestattet. Damit sich die Rotorblätter immer unter der Wasseroberfläche befinden, ist die Rotornabe rund 10 m unter dem Niveau des Gezeiten-Tiefstands angebracht. Bei Bedarf kann der gesamte Rotor hochgefahren und oberhalb der Wasseroberfläche gewartet werden.

    In Abhängigkeit von der Witterung und der Auslastung des für die Installation zuständigen Unternehmens Seacore Ltd. sollte die 3,6 Mio. € teure Pilotanlage schon 2002 installiert werden. Da die Komponenten – ähnlich wie bei einer Windkraftanlage – bereits vormontiert vorliegen, dauert die eigentliche Installation nur wenige Tage. Tatsächlich verzögern sich die Arbeiten bis zum Folgejahr.

    Die Pilotanlage, welche für eine Nennleistung von 350 kW ausgelegt ist, soll insbesondere Aufschluß über den Energieertrag dieses Systems bringen. Erwartet werden von Experten rund 4.000 Vollaststunden, was in etwa der Nutzungsdauer von Offshore-Windkraftanlagen entspricht. Noch besser als bei großräumig verteilten Windkraftanlagen kann durch eine geschickte räumliche Verteilung der Meeresströmungsturbinen eine zeitliche Verschiebung und dadurch eine gleichmäßige Stromproduktion realisiert werden.

    Während bei Wellenkraftwerken die Stromproduktion maßgeblich von der Witterung abhängt und die Anlagen betreffend ihrer Standfestigkeit und Auslegung auch auf extreme Energiespitzen ausgelegt werden müssen, garantieren Meeresströmungen eine kontinuierlichere Stromproduktion. Außerdem beeinflussen extreme Energiespitzen wie Stürme die Unterwasseranlage nur unwesentlich.

    Die größten Potentiale für Strömungskraftwerke nach dem Seaflow-Prinzip liegen außerhalb Europas. Doch selbst in Europa sind bislang schon über 100 Standorte bekannt, die sich für eine Energiegewinnung aus Meeresströmungen eignen würde. Diese befinden sich vor allem entlang der britischen, französischen, portugiesischen und spanischen Küste. Nach einer ersten unvollständigen wissenschaftlichen Studie beträgt das Potential in Europa 12.000 MW. Ähnlich wie dies bei der Suche nach geeigneten Standorten für Windkraftanlagen bereits der Fall ist, befindet sich ein Simulationsprogramm in der Entwicklung, welches die Strömungen in Abhängigkeit der Meeresbodenprofile berechnen soll. Dadurch wird zukünftig eine schnellere und aussagekräftigere Suche nach geeigneten Standorten möglich.

    Die Patente sowie die Verwertungsrechte an Seaflow sind in Besitz der im Jahr 2000 gegründeten Marine Current Turbine Ltd. (MCT). MCT bietet den Rahmen für eine finanzielle Beteiligung aus der Industrie, um mittelfristig Kraftwerksparks mit einer Gesamtleistung von 5 bis 10 MW realisieren zu können. Im April 2005 gibt das Unternehmen bekannt, daß der 300 kW Experimental-Prototyp nahe Lynmouth seine erwartete Leistung zu 100 % erreicht. Die Markteinführung von 500 kW bzw. 1.000 kW Rotoren sollen im Jahr 2007 oder 2008 erreicht werden.

    Sea Snail Versuchsanlage

    Sea Snail

    Im August 2007 wird bekannt, daß auch eine Seaflow-Anlage mit dabei sein wird, wenn ab Anfang 2008 an der Küste Nordirlands die Demonstrationsanlagen von drei Gezeiten-Generatoren zusammen 1,2 MW erzeugen sollen. Diese wird von MCT inzwischen unter dem Namen SeaGen vermarktet (s.d.). 

    Das Centre for Research in Energy and the Environment befindet sich an der Robert Gordon University in Aberdeen, Schottland. Hier erfolgen Untersuchungen an Meeresströmung-Energieanlagen ab 2003. Unter dem Namen Sea Snail wird ein kombiniertes System entwickelt, das aus einem Rotor nebst mehreren Tragflächen besteht. Der erste Prototyp hat eine Leistung von 150 kW und wird im Eynhallow Sound getestet.

    Auch diese Konstruktion wird ausgewählt, um in Form einer 30 t schweren Versuchsplattform und mit einer Leistung von 750 kW ab 2006 in Orkney einem Praxistest unterzogen zu werden.

    Der auch im Bereich der Wellenenergie (s.d.) aktive Prof. Stephen Salter von der Edinburgh University entwickelt 2003 ein System mit der Bezeichnung Polo, das in Tiefen um 50 m eingesetzt werden kann, um die dort vorhandenen stärkeren Strömungen zu nutzen.

    Die zylindrische, schwimmende Konstruktion besteht aus einem Rotor mit vertikaler Achse, dessen Generator sich an der Oberfläche befindet. Der Rotor ist mit verstellbaren Blättern ausgestattet. Ein erster Prototyp soll 2004 entstehen, doch anscheinend wird dieses Projekt nicht weiterverfolgt.

    Italien

    Die 1983 als Teil der Caronte Shipping Group. in Messina, Italien, gegründete Firma Ponte di Archimede International S.p.A ist auf die Erforschung und Entwicklung alternativer und erneuerbarer Energiequellen spezialisiert, unter besonderer Berücksichtigung ökologischer Aspekte. Der Name stammt übrigens von dem Projekt einer schachtartigen Unterwasser-Hängebrücke, die von unten verankert und von oben mittels Pontons stabilisiert einen kostengünstigen Mittelweg zwischen Untertunnelung oder Überbrückung von Gewässern bilden soll. 

    Zusammen mit dem Institute of Energy Conversion der Chinesischen Akademie der Wissenschaften und mit Unterstützung des Synergy European Fund werden 1997 in der Straße von Jintang (Zhoushan-Archipel), mit Blick auf Shanghai, Studien zur Anwendung der Enermar Anlage durchgeführt.

    Das Unternehmen beginnt im März 2002 mit dem Testbetrieb ihrer patentierten Kobold Turbine etwa 150 m vor der Küste von Torre Faro in der Straße von Messina. Die Realisierung des ersten Prototyps wird zu 50 % von der Verwaltung der Region Sizilien im Rahmen der Strukturfonds der EU finanziert.

    Es handelt sich dabei um ist eine Cross-Flow-Turbine mit vertikaler Achse und drei geraden Blättern von 5 oder 6 m Länge. Der Durchmesser der Turbine beträgt knapp 6 m. Die verankerte Plattform des Enermar Strömungskraftwerks, unter dem die Turbine zentriert angebracht ist, hat einen Durchmesser von 10 m und eine Höhe von 2,5 m, von denen 1,5 m unterhalb der Wasseroberfläche liegen. Obenauf gibt es einen Kontrollraum, auf dem zeitweilig auch Solarpaneele angebracht werden. Bei einer Strömungsgeschwindigkeit von 2,5 m/s beträgt die Nennleistung 70 kW, erreicht werden 40 kW. Der Wirkungsgrad wird mit 23 % angegeben.

    2005 beginnt eine Zusammenarbeit mit der UNIDO, bei der es um den Einsatz des Systems in der VR China, den Philippinen und in Indonesien geht. Im März 2006 wird die Anlage an das Stromnetz der ENEL in Messina angeschlossen, außerdem laufen weitere Modelltests am National Institute for Naval Architecture Research and Experimentation (INSEAN) in Rom. Für den März 2007 ist geplant, daß eine 200 kW Kobold Turbine Strom für eine indonesische Insel liefern soll. Hierfür wird mit der indonesischen Firma für Alternativenergie Walinusa Energi, ein Tochter der Tason Holdings, das Joint-Venture PT. Kobold Nusa gegründet.

    Mythos-Rotor Grafik

    Mythos-Rotor (Grafik)

    Der Bau des Modells Kobold II beginnt in Indonesien jedoch erst im Mai 2009, wo die Anlage Ende des Jahres an der Küste von Lombok installiert werden soll. Partner ist die Firma PT. Java Sea Transnautics. Das Projekt wird von der UNIDO unterstützt und finanziert. Aktuellere Informationen sind bislang nicht verfügbar.

    Im Jahr 2005 wird ein technologisch ähnliches Projekt von der Aircraft Design and Aeroflight Dynamics Group (ADAG) der Universität von Neapel verfolgt. Das Mythos genannte System besteht ebenfalls aus einer schwimmenden Boje und einer Vertikalachsen-Unterwasserturbine mit drei Blättern.

    Der Durchmesser des Rotors beträgt 12 m, die Länge der 80 cm breiten Blätter jeweils 10 m. Man erwartet einen Wirkungsgrad über 30 %. Die geplanten Bojenmaße betragen 14 m Durchmesser und 3 m Höhe. Bei einer Strömung von 2 m/s soll ein Output von 150 kW erreicht werden. Kooperationspartner ist das Angstroem Laboratory der Universität Uppsala in Sweden.

    Norwegen

     

    Seit den 1990er Jahren entwickelt das norwegische Unternehmen Hammerfest Strøm neuartige Strömungs-Turbinen, die gemeinsam mit anderen Industriepartnern wie ABB und Rolls-Royce sowie verschiedenen wissenschaftlichen Instituten gebaut und getestet werden. Die horizontal angebrachten Rotorblätter haben eine Länge von 15 – 16 m und stellen sich automatisch der Strömungsgeschwindigkeit und -richtung nach. Die Stromgeneratoren sind gekapselt und speziell für den Unterwasserbetrieb konzipiert. Im Unterschied zu den Türmen von  Windkraftrotoren sind die Trägerstrukturen unter Wasser schräg errichtet, um den wesentlich höheren Druckkräften dieser Umgebung besser entgegenwirken zu können.

    Der Bau der Demonstrationsanlage in 17 m Tiefe in der Meerenge zwischen Kvalsund und Hammerfest, wo eine maximale Strömungsgeschwindigkeit von 2,5 m/s vorherrscht, wird 2002 beendet, 2003 erfolgt der Anschluß an das Stromnetz. Auch über dieses Projekt habe ich bereits im vorangegangenen Kapitel berichtet.

    Im Laufe des Jahres 2004 sollten insgesamt 20 Turbinen installiert werden. Der erwartete Output beträgt 32 GWh pro Jahr, und das Investitionsvolumen wird mit 100 Mio. Norwegische Kronen angegeben. Das Projekt ist jedoch nicht realisiert worden.

    Taiwan

    Taiwan, das 99,2 % seines Energiebedarfs importiert, zeigt 2007 Interesse daran, im Osten des Landes die Energie des Kuroshio Meeresstroms zu nutzen, einem Arm des nordpazifischen Stromes, dem äquivalent zum Golfstrom. Die küstennahe und nach Norden fließende Strömung hat eine Durchschnittsgeschwindigkeit von 1,0 m/s und erreicht stellenweise sogar bis zu 1,4 m/s.

    Da man mit einem nutzbaren Potential von 30 GW rechnet wird 2010 vorgeschlagen, eine 30 MW Pilotanlage mit dem Namen Kuroshio Power Plant (KPP) zu bauen. Verantwortlich für die Forschungsplanung im Rahmen des Taiwan National Energy Program, einem Multi-Milliarden US-Dollar Fünf-Jahres-Projekt, das 2009 gestartet ist, ist Prof. Chen Falin an der National Taiwan University in Taipei. Er ist ein starker Befürworter des Meeresströmungs-Projekts. Im März 2010 wird daher zwischen der National Taiwan Ocean University, dem Industrial Technology Research Institute und der CSBC Corp., einem staatlichen Schiffbauunternehmen, ein ,memorandum of understanding’ unterzeichnet, um gemeinsam eine Einrichtung für Feldforschungen zur Energieerzeugung aus der Meeresströmung zu konstruieren. Langfristiges Ziel sind ummantelte 0,5 MW Turbinen mit 10 m Durchmesser, die in Clustern direkt am Meeresboden verankert oder an verankerten, unter Wasser schwimmenden Plattformrahmen befestigt sind.

    USA

     

    Der in Amerika lebende, russischstämmige Prof. Alexander M. Gorlov erhält bereits 1994 sein erstes Patent für die nach ihm benannte Turbine. In den Jahren 1998/1999 wird seine Anlage an den Marine Hydrodynamics Laboratories der Universität von Michigan untersucht. Die leicht verdrillte Abwandlung eines Darrieus-Rotors (s.d.) zeichnet sich insbesondere durch sehr stark reduzierte Vibrationen aus. Als Wirkungsgrad werden 35 % ermittelt. Im Jahr 2001 erhält Gorlov den Thomas A. Edison Patent-Preis für seine Entwicklung.

    Die Rechte an der Gorlovs Technik werden später von dem US-Unternehmen GCK Technology in San Antonio gekauft, doch obwohl es für die weitere Erforschung der Wasserkraft allein im Jahr 2003 Fördermittel in Höhe von etwa 5 Mio. $ gibt, fällt für die Untersuchung an offenen Strömungswandlern nicht ein einziger Cent ab. Einzig private Seiten sind dazu bereit, Arbeiten an dieser Form der Energienutzung finanziell zu unterstützen. Im Laufe der Jahre beschäftigen sich jedoch zunehmend mehr Firmen mit dieser Technologie, insbesondere im Bereich der Gezeitenenergie.

    Verdant Rotor Grafik

    Verdant Rotor (Grafik)

    Die Verdant Power LLC in Arlington, Virginia, wird im März 2000 gegründet, nachdem das Team zwei Jahre lang Versuche mit ihrem selbstentwickelten Prototypen einer Free-Flow Turbine durchgeführt hatte. Das Untenehmen arbeitet in den Folgejahren auch an verschiedenen anderen Konzepten wie der Gorlov Turbine, der CycloTurbine (einem Senkrecht-Darrieus) und der Instream Energy Generation Technology (IEGT).

    Gemeinsam mit der New York Power Authority (NYPA) und der New York University (NYU) forscht man außerdem an einer eher konventionellen Dreiblatt-Struktur, die nach diversen Grundlagenuntersuchungen als Prototyp erstmals in Pakistan entwickelt, hergestellt und getestet wird.

    Nach einer weiteren Demonstrationsanlage 2003 im East River von New York City plant man für 2006 eine Pilotanlage, bei der – vorerst befristet – sechs jeweils 5 m durchmessende Axialturbinen im Flussbett installiert werden sollen. Der East River ist im Grunde kein richtiger Fluss – er verbindet vielmehr den Meeresarm Long Island Sound mit dem New Yorker Hafen und damit dem Atlantik. Die Strömung ist mit 7,4 km/h so stark, daß es ein Unterwasserturbinenkraftwerk lohnenswert erscheinen läßt.

    Bis 2008 sollen sich hier im Abstand von bis zu 30 m und auf einer Länge von 1,5 km zwischen 200 und 300 Rotoren drehen – ist geplant. Mit den geschätzten 10 MW Stromertrag könnten 8.000 Haushalte versorgt werden, bei Kosten, die etwa denen der Windenergie entsprechen.

    Im August 2006 investiert die Tudor Investment 7,5 Mio. $ in die Entwicklung von Verdant, ein weiterer gleichgroßer Betrag wird für Anfang 2007 anvisiert.

    Im April 2007 meldet die Presse, daß Verdant – nach neun Jahren, vier verschiedenen Prototypen und fünf unterschiedlichen Ansätzen – nun endlich damit begonnen hat, fünf weitere seiner knapp 5 m durchmessenden Unterwasserturbinen in den East River abzusenken. Der Strom des bereits zuvor installierten ersten dreiblättrigen Axialrotors (35 kW) hatte einen Supermarkt in Manhattan sowie ein Parkhaus mit Strom versorgt, wo sich Elektrofahrzeuge mit Gezeitenstrom aufladen ließen. Neben dem erwarteten Gesamtertrag von 175 kW wird eine sechste Turbine, die mit diversen Meßinstrumenten ausgestattet ist, das Gebiet überwachen und den Einfluß der Anlagen auf das marine Leben aufzeichnen.

    Verdant Cycloidal Turbine Grafik

    Verdant Cycloidal Turbine (Grafik)

    Die sechs Anlagen müssen allerdings im August 2007 schon wieder aus dem Fluß gehoben werden, um repariert um umkonstruiert zu werden. Die starke Strömung hatte die Rotorblätter beschädigt. Schon zuvor waren mehrere Blätter abgebrochen und durch stärkere ersetzt worden. Mehr daüber im Kapitel Gezeitenenergie – USA.

    Eines der weniger konventionellen Modelle, an denen Verdant auch gearbeitet hat, ist die ‚Cycloidal Turbine’ – die unweigerlich an einige Windkraftsysteme erinnert, welche auf der ursprünglichen, persischen Rotorform beruhen (s.d.). Das Rad dieser Turbine ist mit einer Anzahl von ‚Paddeln’ bestückt, die individuell verstellt werden können, so daß das Resultat aus Widerstand und Auftrieb jeweils einzeln optimiert werden kann. Über eine praktische Umsetzung ist nichts bekannt geworden.

    Im Jahr 2002 beginnt die Atlantis Resources Corp. aus Maclean mit der Entwicklung von Entwürfen und Konzepten für frei schwimmende Gezeitenturbinen (s.d.). Firmengründer Mick Perry hat jedoch auch die Idee, die starke nach Süden gerichtete Meeresströmung im Osten Australiens zu nutzen. Für seine Vielblatt-Kettenturbine namens Aquanator wird er bereits Mitte 2004 als Erfinder des Jahres gekürt. Bis dahin hat das Privatunternehmen schon 3 Mio. $ in die Entwicklung gesteckt. Die Tragflächen-Segelelemente werden in Zusammenarbeit mit Experten der Monash University optimiert.

    Nach diversen Modell-Tests in San Remo, Victoria, im niedrigen kW-Bereich und vielen Schleppversuchen baut und installiert die inzwischen in Atlantis Energy Ltd. umbenannte Firma im Februar 2005 in der Mündung des Clarence River bei Maclean im nördlichen New South Wales einen 100 kW Aquanator. Hier herrscht eine Strömungsgeschwindigkeit von 2,5 Knoten. Im September 2006 wird die 30 t schwere, 57 m breite und 9 m hohe Testanlage erfolgreich ans öffentliche Netz angeschlossen. In einem ab 2007 beginnenden Zweijahresvertrag vereinbart das Unternehmen mit der Firma Country Energy, einem der größten Stromanbieter des Landes, daß dieser den Strom aus der Aquanator-Anlage übernimmt.

    Mitte 2007 steigt die US-Investmentbank Morgan Stanley als Aktionär bei Atlantis ein und übernimmt 49 % der Anteile, während die ursprünglich zusammen mit 200 weiteren Investoren gegründete Atlantis Energy Ltd. im November 2007 in Yamba Energy Ltd. umbenannt wird. Diese Firma bleibt in Mona Vale beheimatet und ihre Haupttätigkeit besteht aus passivem Investment in die Atlantis Resources Corporation Pte Ltd. (ARC) mit Sitz in Singapur.

    Aquanator AN 400

    Im Mai 2008 wird die Aquanator Turbine entfernt und das bisherige Prüfgelände von Atlantis stillgelegt – während zeitgleich in San Remo, in Nähe der Phillip Island Brücke eine neue Anlage, jetzt Nereus I bzw. AN-150 Turbine genannt, installiert und ans Netz angeschlossen wird. Durch die schnellere Strömung bedingt werden hier 150 kW erzielt. Diese Konstruktion soll auch für Flüsse tauglich sein. Allerdings ist man mit den Ergebnissen dieses Systems nicht zufrieden. Im Juli 2008 wird am New Haven Wharf daraufhin eine Nereus II oder AN-400 Gezeitenstromturbine getestet, deren Resultate eine enorme Zunahme in der Effizienz zeigen.

    Im September 2008 übernimmt die ARC die Rechte an Mick Perrys Aquanator, beschäftigt sich aber weiterhin mehr mit der AS Serie (ummantelte Horizontalachsen-Turbinen) und der AK Serie (offene Horizontalachsen-Turbinen), über die ich im Kapitel Gezeitenergie bereits berichtet habe.

    Im Februar 2006 gibt die Bermuda Electric Light Company Limited (BELCO) bekannt, daß man mit dem Unternehmen Current to Current Bermuda Limited (CCB) einen Vertrag zur Errichtung eines 20 MW Strömungskraftwerkes geschlossen habe. Die ersten 10 MW sollen Ende 2007 in Betrieb gehen. BELCO ist der alleinige Stromversorger der Insel, während die CCB eine Tochter des US-Unternehmens Current to Current Corp. in Massachusetts ist, das die Patente für die Entwicklungen des Teams um Manfred Kuehnle hält.

    Rotor der Florida University

    Bauteile
    des FAU-Rotors

    Die Florida Atlantic University (FAU) arbeitet an Strömungsturbinen, die primär im Golfstrom eingesetzt werden sollen.

    Vom Wissenschaftsrat des Staates bekommt die Universität Anfang 2007 einen Betrag von 5 Mio. $ zur Gründung des Florida Center of Excellence in Ocean Energy Technology (COET), das sich mit der Nutzung der Meeresströmung im Golfstrom beschäftigen soll und dabei mit einer ganzen Reihe von Institutionen und Firmen zusammenarbeiten wird: die U.S. Navy, das U.S. Department of Energy, das National Renewable Energy Laboratory, die Unternehmen Florida Power & Light, Ocean Renewable Power, Lockheed Martin, Clipper Windpower, Oceaneering und Aquantis, sowie die University of Central Florida, die Nova Southeastern University und die Harbor Branch Oceanographic Institution.

    Mit den am COET entwickelten und Ende 2007 vorgestellten frei schwimmenden Strömungsturbinen könnte man ein Drittel der Stromversorgung des Bundesstaates decken, wird vorgerechnet. Zu diesem Zeitpunkt arbeitet man bereits an einem großen 20 kW Demonstrationsmodell, das ein wenig wie ein rumpfloses Flugzeuge aussieht. Die beiden Dreiblattrotoren haben jeweils einen Durchmesser von 3 m. Dieses Modell soll im Folgejahr mindestens zwei Wochen lang in Betrieb gehen, um erste praktische Meßergebnisse zu beschaffen. Die kommerziellen Versionen sind in zehnfacher Größe geplant.

    An der FAU arbeitet man außerdem an der Nutzung des Temperaturunterschieds zwischen dem kalten Tiefenwasser und dem warmen Oberflächenwasser zur Stromerzeugung (s.u. Thermalgradient). Das COET in Boca Raton, Florida, erhält für seine Arbeit über 15 Mio. $ an staatlichen und bundesstaatlichen Zuschüssen. Entsprechend langsam geht die Arbeit voran.

    2007 unterzeichnet Florida mit dem Vereinigten Königreich ein Partnerschaftsabkommen über den globalen Klimawandel – physikalisch sind sie durch den Golfstrom miteinander verbunden. Mitte 2008 besuchen Vertreter der FAU und des COET zusammen mit Floridas Gouverneur Charlie Crist verschiedene Universitäten und Organisationen in Großbritannien um Informationen auszutauschen und Abkommen in den Bereichen Meeresenergien, Umweltschutz und Klimawandel zu formalisieren.

    Erst Anfang 2009 versenken Forscher der FAU endlich ihre Meßgeräte in 8 km und 35 km Entfernung und in 220 m bis 645 m Tiefe vor der Atlantikküste von Dania Beach. Mit einem Hochfrequenz-, Low-Power-Sonar sollen die Wasser-Geschwindigkeiten des Golfstroms an verschiedenen Orten vermessen werden. Die Daten sollen zeigen, was zu erwarten ist wenn die erste Testturbine dort ins Wasser eingebracht wird. Dies ist für den Herbst geplant. Ziel ist es, zu beweisen, daß die Beschaffung von Energie aus dem Golfstrom machbar ist, um private Unternehmen zur Erprobung und Entwicklung fortgeschrittener Technologien zu motivieren.

    Neo-Aerodynamic Turbine Grafik

    Neo-Aerodynamic
    (Grafik)

    Im Juni 2007 berichten Blogs über Phi Tran, der eine Turbine entwickelt hat, die sowohl in der Luft als auch im Wasser eingesetzt werden kann. Die Neo-Aerodynamic Turbine ist ein Senkrechtachser mit vier segmentierten Klappflügeln, die ein aerodynamisches Profil aufweisen. Als erster Schritt produzierte das Unternehmen 10 Beta-Modelle, die international verteilt und dort praktisch erprobt werden sollen.

    Trans Unternehmen Neo-Aerodynamic Ltd. Co. befindet sich in Cypress, Texas, und will bis Ende 2007 bereits 1.000 Privathäuser ausgerüstet haben. Im Laufe des Jahres 2008 sollen dann fünf verschiedene Geräte vorgestellt werden – sowohl Windkraftanlagen als auch Anlagen zur Nutzung von Meeresströmungen. Ob allerdings der Sprung von einem 10 kW System zu einer anvisierten Anlage mit 3 MW in so kurzer Zeit gelingen wird, erscheint mir als sehr fraglich.

    Viel Presse bekommt Ende 2008 Prof. Michael Bernitsas von der University of Michigan – Ann Arbor, der seit 2005 am Department of Naval Architecture and Marine Engineering einen Strömungswandler namens VIVACE entwickelt. Der Name steht für Vortex Induced Vibrations Aquatic Clean Energy.

    In Nachahmung der Fische, die schwimmend schwache Wirbel an ihrem Körper ausnutzen um schneller voran zu kommen, werden auch hier Turbulenzen ausgenutzt, die durch Wirbel im Wasser entstehen. Immerhin hätte schon Leonardo da Vinci dieses Phänomen in Form der Aeolsharfe beobachtet, einem Instrument, dessen Saiten durch Einwirkung eines Luftstroms zur Resonanz und somit zum Klingen gebracht werden.

    Bei von Wasser umströmten Zylindern bilden sich solche Wirbel aufgrund der unterschiedlichen Geschwindigkeit an der der Fließrichtung entgegen gesetzten Seite und bringen die Zylinder zum Vibrieren. Dadurch ist es möglich, auch in langsam fließenden Strömungen von 0,25 m/s aus der mechanischen Energie, die durch die Schwingung der gefederten Zylinder entsteht, Elektrizität zu erzeugen. An jedem Zylinder sind an den Enden Magnete befestigt, während die Spulen in den Stützen angebracht sind. Das funktionierende Labormodell besteht aus schlanken Zylindern, die an Federn befestigt quer in der Strömung liegen.

    Vortex Hydro Energy (2. Laborversuch)

    VIVACE
    (2. Laborversuch)

    Ursprünglich hatte Bernitsas im Auftrag der Ölindustrie daran gearbeitet, die sogenannten Wirbelinduzierten Schwingungen (VIV) zu unterdrücken oder zu dämpfen. Nach seinem Umdenken begann er zu untersuchen, wie sich die destruktiven Auswirkungen statt dessen energetisch nutzen lassen. Im Oktober 2009 laufen Tests mit einem Modell im Strömungskanal bei einer Geschwindigkeit 1 m/s, im Februar 2010 beginnt die Arbeit an einem größeren Modell mit 4 Zylindern und einer Strömungsgeschwindigkeit von 1,3 m/s. Die Amplitude der Zylinder entspricht etwa dem dreifachen Zylinderdurchmesser, womit die gesamte resultierende Bewegung rund 6 Durchmesser beträgt.

    Das kostengünstige System kann mit einem Gerüst auf dem Meeresboden angebracht werden, wobei eine 1 x 1,5 km große Fläche mit Einzelsystemen in Höhe zweistöckiger Häuser bei einer Strömungsgeschwindigkeit von 3 Knoten bis zu 500 MW leisten und 500.000 Haushalte mit Strom versorgen kann. Da keine Staudämme, Turbinen oder Propeller nötig sind, stellen die VIVACE-Anlagen für das Wasserleben keine Gefahr da. Die Zylinder bewegen sich auch langsam genug, damit Fische ihnen ausweichen können und selbst bei einer Kollision nicht verletzt würden. Unterstützt wird die Entwicklung vom US Department of Energy, dem Office of Naval Research, der National Science Foundation, der Detroit/Wayne County Port Authority, der DTE Energy Foundation, der Link Foundation und der Commercialization Initiative der Michigan University, dem Patentinhaber von VIVACE.

    Ein Prototyp des Systems mit zwei Zylindern, von denen jeder etwa 10 cm im Durchmesser und etwas mehr als 2 m lang ist, wird im August 2010 im St. Clair River in Port Huron, Michigan, unter realen Bedingungen getestet. Das Gerät kostete schätzungsweise 25.000 $, während Bernitsas für den gesamten Entwicklungsprozeß samt Bau, Installation und Test rund 1 Mio. $ veranschlagt.

    Für die Kommerzialisierung gründet Bernitsas bereits 2004 in Michigan seine Firma Vortex Hydro Energy LLC (VHE). Auf seiner Homepage präsentiert das Unternehmen die 2007 an der Universität von Michigan durchgeführten Untersuchungen in Form diverser Papiere und Powerpoint-Präsentationen, wobei ein Wirkungsgrad von 32 % genannt wird.

    Der Zivilingenieur Geoff Goeggel, Inhaber der Hawaii Consulting Group, schlägt mit seinem HeliTube Konzept einen neuartigen Wandler für Meeresströmungen vor, der wesentlich effektiver als andere Systeme sein soll.

    Heli Tube Grafik

    Heli Tube (Grafik)

    Es handelt sich um verankerte, schwimmend rotierende Ballon-Boyen, deren Drehung durch ein spiralförmig umlaufendes ‚Rotorblatt’ veranlaßt wird. Sobald die HeliTubes ins Meer eingebracht sind, werden sie mit Süßwasser aus einer angeschlossenen Umkehrosmose-Entsalzungsanlage befüllt. Ein Videoclip wird im September 2008 veröffentlicht, in dem von 750 kW großen Einheiten gesprochen wird, die zu Zigtausenden in den Golfstrom eingebracht werden sollen. Bislang ist von Experimenten oder Umsetzungen nichts bekannt.

    Im August 2008 vereinbaren die 2002 gegründete Hydro Green Energy LLC aus Houston, Texas, sowie die Wind Energy Systems Technology Group (WEST) aus New Iberia, Louisiana, um das weltweit erste kombinierte Wind/Wasserkraft-Projekt im Golf von Mexiko umzusetzen und beantragen die entsprechenden Genehmigungen bei der Federal Energy Regulatory Commission. Der Plan sieht vor, dem Wind und den Meeresströmungen rund 5 GW Energie zu entziehen. Da WEST bereits Standortgenehmigungen für Windparks hat, sollen diese nun auch der Hydro Green als Versuchs- und Testplattformen dienen.

    Die patentierte, ummantelte Strömungsturbine von Hydro Green (s.u. Laufwasserkraftwerke), die unter einer Schwimmbake befestigt ist, wird 2008/2009 erstmals in einem 2 x 35 kW Pilotprojekt in Hastings, Minnesota, eingesetzt (andere Quellen: 2 x 100 kW). Zusätzliche Projekte sind in weiteren Bundesstaaten im Gange, darunter in Texas und Louisiana. Im April 2008 hatte das Unternehmen in seiner ersten Finanzierungsrunde 2,6 Mio. $ vom Quercus Trust eingeworben. Der Bau einer Fertigungsstätte ist für 2009 geplant, um anschließend mit der Errichtung modularer Farmen zu beginnen. Gedacht wird an regelrechte Turbinenmauern aus 8 x 10 kleinen 2 kW-Einheiten.

    Der Erfinder John Robson aus Mundelein, Illinois, gründet 2009 die Firma Gulf Stream Turbines LLC, um seine Erfindungen zu kommerzialisieren. Das erste Patent hatte er 2003, ein zweites 2007 erhalten. Seine Gulf Stream Turbine ist ein freischwimmender Unterwassergenerator mit zwei hocheffizienten Rotoren aus Fiberglas und Karbonfasern. Eine einzelne Turbine, die mit zwei 600 kW Generatoren ausgerüstet ist, soll theoretisch knapp 9 Mio. kWh pro Jahr erzeugen.

    Gulf Stream Turbine Grafik

    Gulf Stream Turbine
    (Grafik)

    Es gibt detaillierte Pläne, doch die Firma sucht 2010 noch nach Unternehmen oder Investoren, die an einer Lizenz interessiert sind. Technische Versuchen oder Umsetzungen gibt es bislang nicht.

    Im September 2010 berichtet die Fachpresse über das Projekt von Prof. Darris White von der Embry-Riddle Aeronautical University in Daytona Beach, Florida, einen Schwarm von Unterwasser-Turbinen zu bauen, der sich wie ein Fischschwarm verhält und dabei die Strömungsenergie abzapft. Diese autonomen Turbinen bräuchten nicht am Meeresboden befestigt zu werden. Statt dessen würden sie so verbunden werden, daß sie sich gemeinsam bewegen könnten. Sensoren erlauben ihnen, miteinander zu kommunizieren.

    White, der betont, daß der Golfstrom 21.000 Mal mehr Energie hat als die Niagarafälle, arbeitet an der Entwicklung eines Algorithmus, der es den autonomen Turbinen ermöglicht in Formation zu schwimmen. Das Team beginnt mit dem Bau eines Prototyps, der in zwei Jahren im Golfstrom erprobt werden soll.

    Grenzen der Nutzung

    Die Grenzen dieser Strömungsenergienutzung beginnen mit der Schwierigkeit einer im voraus realistisch zu berechnenden späteren Energieleistung – da sogar der Golfstrom seine Unregelmäßigkeiten hat. Vergleicht man Meeresströmungskraftwerke mit Laufwasserkraftwerken auf dem Land, so sind erstere eigentlich unwirtschaftlich.

    Neben den hohen Investitionskosten bilden die notwendige Verankerung oder die massive Fundamentierung der Kraftwerkskomponenten ebenso große Probleme wie die Wartung der Anlagen. Es kann bei einer zu großen Energieentnahme zu Störungen innerhalb der Strömung kommen, auch können Wechselwirkungen mit Gezeitenströmungen nicht ausgeschlossen werden. Das Resultat könnten wiederum Klimastörungen sein. Weiterhin befürchtet werden auch Störungen der Schiffahrt und des Fischfangs.

    Wellenenergie

    Die Gesamtleistung der Wellen- oder auch Brandungsenergie wird auf etwa 2,5 · 1012 W geschätzt – bzw. auf rund 10 Mio. TWh. Das Potential für den Weltenergiemarkt soll 2.000 TWh betragen, was etwa 10 % der globalen Energieerzeugung nach dem Stand von 2005 entspricht.

    Wellenenergie ist eine selbst­erneuernde Energie, wobei im Detail zwischen Wind- und Seewellen unterschieden wird. Die durch anhaltenden Wind verursachte Meereswelle ist eine rhythmische Schwingung des Meerwassers. Die einzelnen Moleküle in einer Wasserwelle bewegen sich zwar im Kreis, doch die Energie bewegt sich in einer Richtung. Durch periodische Änderungen der Wasserspiegelform entsteht die transversale Welle, die quer zur Laufrichtung fließt. Dabei pflanzen sich nicht die Wassermassen, sondern die Bewegungsvorgänge fort, im Gegensatz zur oben betrachteten Meeresströmung. Die Wellenhöhe ist die senkrechte Distanz zwischen dem höchsten und dem niedrigsten Punkt der kreisförmigen Schwingung, d.h. zwischen ‚Wellenberg’ und ‚Wellental’.

    Ein Objekt, das in einem Wellenfeld eingetaucht ist, ist einer komplexen Mischung aus Bewegungen unterworfen – heben (hoch und runter), schwingen (vor und zurück) und rollen (hin und her). Die meisten der nachfolgend präsentierten Geräte und Anlagen extrahieren jedoch nur einen kleinen Anteil der Gesamtenergie einer Welle.

    Unter den verschiedenen Typen der Meereswellen haben vom Wind erzeugte Wellen die höchsten Energiekonzentrationen. Einmal entstanden, können sie Tausende von Kilometern zurücklegen, ohne viel von ihrer Energie zu verlieren. In Küstennähe nimmt aufgrund der Wechselwirkungen mit dem Meeresboden die Energieintensität ab. Diese Energiestreuung kann durch Vorgänge wie Reflektion und Refraktion kompensiert werden und zu Energiekonzentrationen (hot spots) führen.

    Da das durchschnittliche auf und nieder der Ozeanwellen etwa 2,5 m beträgt, können hier in jedem Fall nur Niederdruckturbinen Anwendung finden. Eine etwa 3 m hohe Welle enthält je laufendem Meter eine Leistung von mehr als 20 kW. 

    Erwähnt werden sollen an dieser Stelle die Forschungsergebnisse von 1987, als Ökologen auf Tatoosh Island im Pazifik feststellten, daß Seetang und Seepalmen in Gebieten mit hoher Brandung mehrfach so produktiv sein konnten, wie im fruchtbarsten Tropenwald. Es stellte sich heraus, daß die Wasserpflanzen die Energie der Wellen in biologische Produktivität umsetzen. Das wilde Wasser erleichtert einerseits die Nährstoffaufnahme, andererseits bieten die sich ständig hin und her bewegenden Blätter auch die idealen Voraussetzungen, um die Sonnenstrahlen zu nutzen – ein gutes Beispiel für synergetische Effekte in der Natur. 

    Ähnlich der Strömungsenergie ist auch die Wellenenergie schon früh als potentielle Energiequelle zur Sprache gekommen. Aktenkundig ist ein Vorschlag aus dem Jahr 1799 von einem Pariser Bürger namens Mr. Girard und dessen Sohn.

    Wellenbetriebene Boje von 1905

    Wellenbetriebene
    Boje (1905)

    Erste Patente zur technischen Nutzung der Wellenenergie werden bereits in den 1890er Jahren vergeben, haben damals aber noch keine praktische Bedeutung. Um 1900 wird jedoch eine Vorrichtung erfunden, mit der sich die Wellenenergie bis zu einem gewissen Grad erfolgreich umsetzen läßt. Diese Vorrichtung wird seither bei Heul- oder Glockenbojen verwendet. Dabei wird die Wellenbewegung durch einen Schwimmer auf die Tonne der Boje übertragen, die sich dann um ihre Längsachse dreht. Diese Bewegung wird wiederum auf ein Getriebe übertragen, welches nach und nach ein Gewicht nach oben zieht. Von seinem höchsten Punkt fällt dieses Gewicht dann wieder herunter und bewegt dabei über dasselbe Getriebe den Anker eines kleinen Elektrogenerators, der Strom zum Aufleuchten der Befeuerung und zum Anschlagen des Glockenzeichens erzeugt.

    Ein älteres Modell eines Wellenkraftwerks besteht aus einer Boje, die mit einem am Meeresboden verankerten Schwimmer verbunden ist. Der Transformator selbst setzt sich aus einem Stabmagneten und einem Induktor mit einer federbespannten Aufhängung zusammen. Eine modernisierte Form dieser Technologie zeigt mir mein Freund und Energieexperte Gotthard Schulte-Tigges. Er hat ganz einfach einen Schwimmring mit einer Induktionstaschenlanpe gekoppelt. Seitdem es Hochleistungsmagnete gibt sieht er die Chance, den Gesamtwirkungsgrad des Systems merklich erhöhen zu können.

    Die Erfindung des hydraulischen Widders 1796 durch Joseph Michel Montgolfier, einem der beiden Luftfahrt-Pionier-Brüder, bildete die Grundlage für einen amerikanischen Vorschlag zur Nutzung der Wellenenergie, der in Deutschland 1931 von Hanns Günther veröffentlicht wird. Dabei wird der Druck der Wellen genutzt, um mittels einer langen Reihe von Widdern Meerwasser in ein höher gelegenes Reservoir zu pumpen, aus dem es dann beim Rücklauf über Turbinen und Generatoren zur Stromgewinnung eingesetzt wird.

    Zur Zeit der vorletzten Jahrhunderwende gibt es aber auch schon diverse andere Vorschläge, bei denen u.a. die Energiespeicherung mittels Druckluft integriert wird. Umgesetzt wird jedoch keiner dieser Vorschläge, was zumeist mit den damals noch sehr ineffizenten Energietransformationstechniken zusammenhängt.

    Da es über den Hydraulischen Widder inzwischen (wieder) genügend verfügbare Informationen gibt, beschränke ich mich hier auf eine knappe Beschreibung:

    Obwohl die selbsttätige Widderpumpe (belier hydraulique) bereits 1796 erfunden worden war, erhielten in den USA 1809 J. Cerneau und S. S. Hallet ein Patent darauf. Dort nahm das Interesse an den einfach gebauten, langlebigen und im Unterhalt billigen hydraulischen Widdern ab ca. 1840 stark zu, es wurden weitere Patente erteilt und einheimische Unternehmen nahmen die Produktion auf. Erst nach Mitte des 20. Jh. ging das Interesse wieder zurück, als sich mit der Elektrizität auch elektrische Pumpen ausbreiteten.

    Prinzip des
    Hydraulischen Widders

    Hydraulische Widder (o. Stoßheber) sind Maschinen, die mit einem Wassergefälle angetrieben werden und dabei einen Teil des zufließenden Wassers stoßweise über das Höhenniveau des Zulaufs hinaus hochfördern: Eine große Menge Wasser strömt durch ein Stoßventil, das mittels Zusatzgewichten oder Federkraft offen gehalten wird. Die starke Strömung des Wassers bewirkt, daß die Federkraft überwunden wird und sich das Ventil plötzlich schließt, wobei sich kurzzeitig eine rückwirkende Druckwelle aufbaut. Diese öffnet ihrerseits das Druck- oder Flatterventil und drückt das Wasser in die Steigleitung, woraufhin der Druck in der Pumpe abfällt. Das Flatterventil schließt sich, das Stoßventil öffnet sich, das Wasser fließt wieder durch und der Arbeitszyklus beginnt von neuem.

    Auch heute werden noch Widder gebaut, in Europa beschränkt sich ihre Anwendung allerdings auf die Wasserversorgung abgelegener Gehöfte und Berghütten. Immerhin können sie das Wasser bis zum 20-fachen des Arbeitsgefälles anheben, wobei der Wirkungsgrad dann etwa 15 % beträgt.

    In jüngerer Zeit wird der Einsatz hydraulischer Widder im Rahmen der Agenda 21 Aktivitäten vom Landesamt für Entwicklungszusammenarbeit in Bremen gefördert – und zwar in den Bergregionen Chinas. Dort hatte man schon 1999 über 40.000 Menschen im Rahmen von Selbsthilfeprojekten ermöglicht, energieunabhängig ihre Ackerflächen zu bewässern und an eine Hauswasserleitung angeschlossen zu werden.

    Doch zurück zur Wellenenergie:

    In den vergangenen gut 200 Jahren sind mehr als 1.000 Patente für diesen Bereich erteilt worden. Neuere und umfassende Forschungs- und Entwicklungsarbeiten zur großtechnischen Umsetzung von Wellenkraftwerken werden bislang hauptsächlich in Japan, England, Frankreich, den USA und in Skandinavien geleistet – zumeist mit dem Ziel, Kraftwerke im Megawattbereich zu entwickeln. .

    Die Nutzung der Wellenenergie läßt sich sechs technisch unterschiedlichen Methoden zuordnen, wobei die meisten aktuell verfolgten Technologien nach dem Prinzip der oszillierenden Wassersäulen (OWC) arbeiten, dessen technische Umsetzung auf den Japaner Yoshido Masuda zurückgeht.  

  • Oszillierende Wassersäulen / Oscillating water columns (OWC)
  • Überspül-Techniken / Overtopping devices (OTS)
  • Pumpenbestückte Schwimmkörper / Float with pumps (FP)
  • Wellen-Mühle-Turbine-Systeme / Wave mill-turbine systems (WT)
  • Mechanische Syteme / Mechanical systems (MS)
  • Lineargeneratoren / Linear generator systems (LG)
  • Die verschiedenen Methoden werden im Text noch einzeln beschrieben, vorab eine Kurzbeschreibung der OWC-Technik: Eine Betonkammer – ähnlich einem umgestülpten Eimer – besitzt im vorderen Bereich unterhalb der Wasseroberfläche eine Öffnung, durch welche die Wellen in den Hohlraum eindringen können. Wenn der Wasserspiegel in dieser hydrodynamischen Kammer steigt und fällt, wird dabei Luft in eine Röhre hinaufgedrückt oder hinuntergesaugt, und die Anlage atmet wie eine Lunge. Der Luftstrom treibt wiederum eine sogenannte Wells-Turbine an, die symmetrische Schaufeln besitzt und sich immer in die gleiche Richtung dreht. Erst ihre Erfindung verhalf OWC-Kraftwerken auszureifen. 

    Auf der folgenden Liste sind die bislang installierten Wellenenergie-Systeme aufgeführt (Stand 2004):

    Prototypen

    Installierte Leistung

    Ort

    Land

    Typ

    Einlauf-breite

    Wasser-
    tiefe

    Zeitraum

    Kaimei

    375 kW
    1000 kW
    560 kW

    Japanisches Meer, Ostmeer

    Japan

    schwimmendes OWC

    B: 12 m

    T: 40 m

    1978-1979
    1979-1980
    1985-1986

    Toftestallen

    500 kW

    Toftestallen

    Norwegen

    Felsküsten-OWC

    Ø: 10 m

    T: 70 m

    1985-1988  

    LIMPET

    500 kW

    Isle of Islay

    Schottland

    Felsküsten-OWC

    B: ?? m

    T: ?? m

    seit 2000  

    ART- Osprey

    500 kW

    vor Schottland

    Schottland

    OWC

    B: ?? m

    T: 20 m

    gescheitert 1995  

    Pico-OWC

    400 kW

    Azoren

    Portugal

    Felsküsten-OWC

    B: 12 m

    T: 8 m

    seit 2001  

    Tapchan

    350 kW

    Toftestallen

    Norwegen

    Tapered Channel

    B: 55 m

    T: 70 m

    seit 1986  

    Trivandrum-OWC

    150 kW
    75 kW

    Trivandrum

    Indien

    Wellenbrecher-OWC

    B: 8 m

    T: 10 m

    1990-1995
    seit 1996  

    Mighty Whale

    110 kW

    Japanisches Meer, Ostmeer

    Japan

    schwimmendes OWC

    B: 30 m

    T: 40 m

    seit 1998  

    Islay-OWC

    75 kW

    Isle of Islay

    Schottland

    Felsküsten-OWC

    B: 17 m

    T: 3 m

    seit 1988  

    Sakata-OWC

    60 kW

    Sakata

    Japan

    Wellenbrecher-OWC

    B: 20 m

    T: 18 m

    seit 1988  

    Sanze-OWC

    40 kW o. Turbine

    Sanze

    Japan

    Felsküsten-OWC

    B: 17 m

    T: 3 m

    1983-1984
    seit 1984  

    Niigata-OWC

    40 kW

    Niigata

    Japan

    Wellenbrecher-OWC

    B: 13 m

    T: 6,5 m

    1986-1988  

    Kujukuri-OWC

    30 kW

    Kujukuri

    Japan

    10 OWC mit Druck- speicher

    ø: 2 m

    T: 2 m

    seit 1987  

    Nicht OWC’s

    15 kW

    Muroran

    Japan

    Pendel in Kammer

    B: 3 m

    T: 2 – 3,5 m

    seit 1983  

    Nicht OWC’s

    12 kW

    Iriomote Island

    Japan

    2 Salter-Ducks in Kammer

    B: 20 m

    T: 10 m

    1984-1988  

    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. 

    Bevor wir nun die einzelnen Vorschläge, Versuche und Umsetzungen der Wellenenergie betrachten, möchte ich noch auf drei sehr schöne künstlerische Nutzungen hinweisen, bei denen die Wellen Musik machen.

    Die Sea Organ (morske orgulje) liegt am Ufer von Zadar, Kroatien, und ist die weltweit erste Orgel, die vom Meer selbst gespielt werden kann. Es handelt sich um eine einfache aber elegante Treppe aus weißem Stein, unter der sich 35 musikalisch gestimmte Rohre befinden, die mit Pfeifen-Öffnungen auf dem Bürgersteig verbunden sind. Die Bewegung der Meereswellen schiebt Luft durch die Rohre, wobei je nach Größe und Geschwindigkeit der Welle musikalische Akkorde gespielt werden.

    Blackpool High Tide Organ

    Blackpool High
    Tide Organ

    Dieses Meisterwerk der Akustik und Architektur wird 2005 von dem dalmatinischen Steinmetz-Experten und Architekten Nikola Bašić geschaffen, der für sein Projekt 2006 den European Prize for Urban Public Space erhält. Neben die Einheimischen kommen auch viele Touristen zu diesem einzigartigen Hydro/Aerophon, um seine zufälligen harmonischen Klänge zu genießen.

    Eine Wave Organ genannte Anlage gibt es schon seit 1986 in der San Francisco Bay. Die an mediterrane Ruinen erinnernde Architektur aus Abrißresten des Laurel Hill Friedhofs wird von Peter Richards und George Gonzalez geschaffen, ist aber nicht harmonisch gestimmt. Die Inspiration hierfür kam ursprünglich von dem Künstler Bill Fontana, der Klänge aus der Entlüftungsleitung eines schwimmenden Betondocks in Sydney aufnahm.

    Die 15 m hohe Blackpool High Tide Organ der Künstler Liam Curtin und John Gooding wird 2002 an der New Promenade in Blackpool aufgestellt. Die Skulptur besteht aus Beton, Stahl, Zink und Kupferblech, wobei die Wellenenergie bei Flut Luft durch acht Rohre preßt, die unter der Promenade entlang führen und mit 18 Orgelpfeifen in der Skulptur verbunden sind, die in einer harmonischen B-Dur Reihe gestimmt sind.

    Wellenenergie – Ausgewählte Länder (I)

    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 schon in größerem Maßstab an:

    Die Erfindung einer neuer Energieboje in den 1970ern geht auf den westaustralischen Geschäftsmann Alan Burns zurück. Seine 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 November 2006 erzeugt der Prototyp CETO I erstmals bis zu 100 kW Strom und Süßwasser.

    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.

    Außerdem wird bekanntgegeben, daß man mit der US-Firma Chevron einen Vertrag im Wert von 20 Mio. $ zur Errichtung einer Wellenfarm vor der kalifornischen Küste geschlossen habe. Hier soll möglicherweise das Pelamis-System zum Einsatz kommen (s.u.), während das Unternehmen sonst eher den CETO I Prototypen propagiert.

    Im Mai 2007 verkündet der australische 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.

    Ab September 2007 tritt die in Perth beheimatete Ocean Power Delivery unter dem neuen Namen SeaPower Pacific Pty Ltd. auf, benannt nach der griechischen Göttin Keto, die auch als Meeresungeheuer galt. Das Unternehmen gehört jetzt der britischen Renewable Energy Holdings Plc. und der französischen EDF, während die technische Entwicklung und der Betrieb auf der Südhalbkugel von der australischen Firma Carnegie Corp. in Perth fortgeführt wird.

    2007 wird die neue Pumpe für den CETO II Prototyp vorgestellt und ab Februar 2008 vor der Küste von Fremantle in Westaustralien  getestet. Im August 2008 erhält Carnegie einen Genehmigung für fünf Jahre, um an der Küste von Albany nach geeigneten Standorten zu suchen. Einer Studie des Unternehmens vom Oktober desselben Jahres sagt aus, daß die küstennahe Wellenenergie in Australien ein Potential von 171.000 MW habe.

    Anfang 2009 unterzeichnet Carnegie ein Memorandum of Understanding mit Synergy, dem größten Strom-Händler Westaustraliens, zur Entwicklung einer Demonstrationsanlage. Während der ersten Phase (bis 2011) wird das Projekt bis zu 6 MW Leistung generieren, was später auf eine Kapazität von 50 MW erweitert werden soll, um 40.000 – 50.000 Haushalte versorgen zu können. Eine derartige 50 MW Anlage würde zwischen 300 Mio. und 400 Mio. Australische $ kosten und sich über eine Fläche von 5 Hektar erstrecken. Bis Mitte des Jahres soll der Standort entschieden werden, entweder vor der Küste von Torbay in der Nähe von Albany, oder vor der Küste von Garden Island. Später werden für die Pilotanlage aber noch andere Standorte vorgeschlagen, wie Warrnambool und Phillip Island in der Nähe von Portland.

    CETO II

    CETO II

    Gleichzeitig laufen Gespräche mit der Landesregierung von Victoria, der Carnegie einen 300 $ Wellenkraft-Plan vorlegt, der 20 % des Strombedarfs decken könnte. Eine Förderung von 12,5 Mio. $ aus dem Low Emissions Energy Development Fund soll dem Unternehmen nun helfen, bis 2013 ein kommerzielles Modell zu entwickeln. Trotzdem geht die Entwicklung nur sehr zögerlich voran, das Unternehmen scheint mehr an seinem Aktienkurs interessiert zu sein. Dieser wird durch Meldungen wie im April 2009 gepusht, daß Carnegie mit der internationalen Bankengruppe Investec eine Vereinbarung in Höhe von 250 Mio. $ getroffen habe, um das Wellenkraftprojekt voranzubringen.

    Im Mai 2009 meldet das Unternehmen, daß es die globalen Rechte an der CETO Technologie für 67 Mio. $ von der Londoner Renewable Energy Holdings plc. erworben habe, dem Patentinhaber. Carnegie hatte von der Holding im Vorjahr für 9,5 Mio. $ die Lizenz für die Südhalbkugel erworben. Für mich sieht das eher nach einem Geld-Verschiebebahnhof aus…

    Weitere 5,5 Mio. $ Finanzmittel kommen Mitte 2009 durch Beteiligungen der Firmen Black Swan Equities und Patersons Securities herein. Außerdem meldet Carnegie, daß die französische Regierung 5,16 Mio. $ investieren würde, um die CETO Technologie vor der Insel Reunion im Indischen Ozean zu erforschen.

    Die Unterzeichnung des 5 MW Projekts mit einem Volumen von 50 – 55 Mio. $ vor Garden Island erfolgt im Oktober 2009. Die Anlage mit einem Gitter aus 30 Bojen wird eine Fläche von 200 m x 200 m in 24 m Wassertiefe umfassen und soll bis 2011 fertiggestellt werden. Zeitgleich wird mit dem Defence Department, das auf Garden Island eine Marinebasis betreibt, eine Absichtserklärung zur Kooperation unterschrieben.

    Im Juni 2010 unterzeichnet Carnegie ein weiteres Memorandum of Understanding mit den französischen Unternehmen EDF EN und DCNS, um das Wellenenergieprojekt vor Reunion anzugehen. Das Projekt ist in drei Etappen angelegt und soll im Endausbau eine Leistung von 15 MW erreichen. Finanzierung und Besitz ist zwischen Carnegie (49 %) und EDF EN (51 %) aufgeteilt. Als erstes soll eine einzelne CETO-Boje geliefert werden, anschließend ein 2 MW Array entstehen, bevor dann die komplette Umsetzung erfolgt.

    Um die Entsalzungstechnologie am National Centre for Excellence in Desalination in Rockingham zu beweisen, wird ein entsprechendes 0,5 Mio. $ Projekt im Juli 2010 zu 50 % von dem gemischt staatlich-bundesstaatlichen Forschungsinstitut selbst finanziert.

    Einen Monat später, im August 2010, wird von dem inzwischen als Carnegie Wave Energy (CWE) firmierenden Unternehmen der Twofold Hafen von Eden ausgewählt, um die CETO III Version zu testen. Hierfür wird eine Drei-Jahres-Lizenz unterzeichnet. Die Testboje – ein Viertel so groß wie eine kommerzielle Boje – soll in 8 – 9 m Wassertiefe im Hafen versenkt werden und einschließlich der Verankerung eine Fläche von etwa 3,5 x 2,5 m belegen. Die endgültige Version für Wassertiefen von bis zu 50 m wird einen Flächenbedarf von 7 x 5 m haben.

    Im Jahr 2006 gibt es ein weiteres 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 sein erstes 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 transportieren, während die anfallende konzentrierte Salzlösung weit entfernt vom Land ins Meer zurückgeleitet 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 verlustreiche Schritt der Umwandlung in elektrische Energie, die anschließend die Pumpen antreibt, welche den Arbeitsdruck für die Umkehrosmose bereitstellen. 

    Energetech Wellenkraftwerk im Schlepp

    …im Schlepp

    Energetechs erstes Wellenkraftwerk zur Stromerzeugung, das im Juli 2006 rund 80 km südlich von Sydney bei Port Kembla installiert wird, beruht auf dem OWC-Prinzip (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 am höchsten Punkt der Anlage installierte 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.

    Die US-Filiale des Unternehmens hat bereits 2004 ein 3,5 Mio. Dollar Projekt unter dem Namen ‚GreenWave Rhode Island’ 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 bereits an sechs Projekten, zwei davon in Australien bei Port Kembla in New South Wales (450 kW Prototyp) und bei Portland in Victoria. Zwei weitere laufen in den USA auf Rhode Island (1,5 MW, später 15 – 20 MW) und auf Hawaii 2,7 MW), die letzten beiden in England (5 W als Teil des Cornwall Wave Hub) bzw. Namibia (1,5 MW, später 15 MW). Später kommt noch ein Projekt in Mexiko dazu.

    Anfang 2008 wird ein Clip mit den Versuchen des 1:60 Modells OWC 1 im Strömungskanal veröffentlicht.

     Versuchsanlage

    Oceanlinx MK3PC

    Im März 2009 wird das 450 kW ‚full-scale’ MK 1 Wellenkraftwerk von Oceanlinx nach einer längeren Sanierung und verschiedenen Umbauten erneut am Port Kembla installiert. Das Unternehmen soll bislang 50 Mio. $ als Investitionsmittel bekommen und umgesetzt haben.

    Genau ein Jahr später, im Februar 2010, wird die 3. Anlagengeneration unter dem Namen MK3PC erstmals zu Wasser gelassen, 150 m vor der Küste von Port Kembla. Doch schon im Mai versenkt schwerer Wellengang die 170 t schwere 2,5 MW Anlage, ein schwerer Schlag für das 5 Mio. $ teure vorkommerzielle Pilotprojekt.

    Immerhin hat die netzverbundene MK3PC bereits drei Monate lang zufriedenstellend gearbeitet. Dafür bekommt Oceanlinx im September 2010 den EcoGen Clean Energy Award.

    Die BioPower Systems Pty Ltd. in Sydney wird von Timothy Finnigan gegründet, dem ehemaligen Technischen Direktor der Energetech Australia Pty. Ltd. (s.o.). Im Februar 2006 bekommt er für seine Enzwicklungen 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 gezielt nach bionischen Erkenntnissen richtet. Während das BioWave System Seegräsern ähnelt und die Oszillation der Bewegung 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 MW und 2 MW entwickelt werden.

    BioWave Kraftwerk Grafik

    BioWave
    (Grafik)

    Die Labortests werden 2007 beendet, und 2008 arbeitet man zusammen mit der Firma Hydro Tasmania an Prototypen der beiden Modelle.

    Im Januar 2008 erhält BioPower 1 Mio. $ Startgeld aus dem Renewable Energy Equity Fund (CVC REEF Limited) der australischen Regierung, und im Februar folgt eine Zusage über 5 Mio. $ seitens der AusIndustry Renewable Energy Development Initiative (REDI). Damit kann das Unternehmen ein zweijähriges Projekt mit einem Umfang von 10,3 Mio. $ beginnen, um produktionsreife Prototypen der beiden Technologien zu bauen und zu testen. Außerdem sollen neue Designs sowie Produktionsmethoden entwickelt werden. Der Eigenanteil bei dem Projekt wird durch Lend Lease Ventures und CVC Sustainable Investments eingebracht.

    Die 20 m großen Prototypen sollen jeweils 250 kW erzeugen, als Standorte für die bioWAVE Anlage wird King Island ausgewählt, während die bioSTREAM Anlage (die mehr für Meeresströmungen ausgelegt ist) bei Flinders Island getestet werden soll.

    BioPower unterzeichnet im August 2009 ein Memorandum of Understanding mit der Siemens AG, um die Technologien gemeinsam zu evaluieren und weiterzuentwickeln. Außerdem wird Siemens die Elektro- und Steuerungstechnik liefern, die von CNC Design entsprechend angepaßt wird.

    Im Oktober 2009 gibt BioPower bekannt, daß man eine Kooperationsvereinbarung mit der Stadt San Francisco geschlossen habe, um gemeinsam mit der San Francisco Public Utilities Commission (SFPUC) die Nutzung von Wellenenergie des Pazifischen Ozeans zu untersuchen und eine Machbarkeitsstudie für ein bioWAVE Wellenkraftwerk 5 km vor der Stadt und mit einer Leistung zwischen 10 MW und 100 MW zu verfassen. Sollten die Ergebnisse vielversprechend sein, wird an eine Umsetzung bis 2012 gedacht.

    BioWave Design

    BioWave Design (Grafik)

    Im gleichen Monat erfolgt auch die Unterzeichnung eines Memorandum of Understanding mit der spanischen Elecnor SA, um die bioWAVE Technologie in Spanien, Portugal und Südamerika zum Einsatz zu bringen. Hierfür soll 2011 eine Demonstrationsanlage in Spanien errichtet werden.

    Im März 2010 meldet BioPower, daß man mit Hilfe der Diamond Energy nun alle Genehmigungen und Rechte für ein kommerzielles Wellenkraftwerk in der Nähe von Port Fairy in Victoria zusammen habe. Die Arbeiten sollen bereits Ende des Jahres beginnen und nach der anfänglichen Installation eines 250 kW Systems mit dem Aufbau eines Array aus 1 MW Einheiten fortgesetzt werden. Vorläufige Schätzungen zeigen, daß der Standort Platz für bis zu 100 MW installierter Leistung bieten könnte, was für bis zu 55.000 Haushalte in Victoria reichen würde.

    Das in New Jersey, USA, beheimatete Wellenenergie-Startup Ocean Power Technologies Inc. (OPT) (s.u.) unterzeichnet im September 2008 eine Vereinbarung mit dem australischen Energieversorger Griffin Energy, um von der Küste Westaustraliens eine 10 bis 100 MW Anlage zu installieren und zu betreiben. Eine ähnliche Vereinbarung wird im Dezember 2008 mit dem australischen Unternehmen Leighton Contractors aus Chatswood getroffen, bei der es um Wellenkraftwerke an den Küsten Australiens und Neuseelands geht. Hierbei tritt als Vertragspartner bereits die Ocean Power Technologies (Australasia) Pty Ltd. (OPTA) auf, als Tochter der OPT.

    Im November 2009 bekommt das Unternehmen 66,5 AU$ von der Regierung, um ab Mitte 2010 eine 19 MW Anlage zu bauen, die 10.000 Haushalte versorgen kann. Dieses Projekt wird von der Firma Victorian Wave Partners geleitet, die von OPT und Leighton gegründet wird.

    Im Oktober 2009 tritt erstmals die Firma Advanced Wave Power (AWP) aus Toowong, Queensland, auf den Plan. Auch die von dem Unternehmensgründer Ivan Voropaev erfundene Nautilus Anlage funktioniert nach dem OWC-Prinzip. Voropaev begann seine Karriere im russischen militärischen Raumfahrtprogramm. Das schwimmende Gerät ermöglicht den unterhalb passierenden Wellen, die Luft von einer Kammer in die nächste schieben. Die Bewegung der Luft treibt wiederum eine Turbine zur Stromerzeugung. Der Bau des nur 200,000 $ teuren Prototyps wird zu 80 % durch die Regierung von Queensland finanziert.

    Nautilus Prototyp

    Nautilus Prototyp

    AWP testet seine 30 m lange und jeweils 1,5 m breite und hohe Anlage ab Juli 2009 für sechs Monate in der Morton Bay, gut 5 km östlich von Nudgee Beach. Sie leistet allerdings nur bescheidene 300 W (?). Das Unternehmen sagt, daß seine Technologie im Vergleich zu ähnlichen Systemen der pneumatischen Umwandlung von Wellenenergie allerdings die höchste Effizienz besitzt. Man sucht nun Partner zur weiteren Entwicklung und Vermarktung der Technologie. Eine kommerzielle Version aus Beton in den Maßen 50 x 200 m soll je nach Wellenstärke bis 2.000 kWh produzieren können. Aktuellere Informationen gibt es bislang nicht.

    Im August 2010 stellt das World Energy Council fest, daß Australiens Südküste der weltweit vielversprechendste Standort zur Nutzung der Wellenkraft ist. Wenn nur 20 % der möglichen Standorte entwickelt werden, könnte das ganze Land völlig von Wellenenergie versorgt werden.

    Belgien

    SEEWEC Wellenkonverter Grafik

    FO³ Wellenkonverter Farm
    (Grafik)

    Das SEEWEC-Konsortium unter der Koordination der Universität Gent 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 dem 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 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 und bei Marintek ein 1:20 Modell von Fred Olsen getestet, das aus einem 21 Punkte-Absorber besteht, der unter einer semi-schwimmenden Plattform plaziert ist.

    Buldra Test

    Buldra Test

    Auf der norwegischen Brevik Werft wird ein 1:3 Modell hergestellt und ab Februar 2005 auf der Labor-Rig Buldra vor der Südküste Norwegens erprobt. Eine Einzelanlage wird in Løkstad getestet. Die Ergebnisse zeigen einen Wirkungsgrad bis zu 65 % (bei einem Durchschnitt von 40%).

    Im Herbst 2007 soll ein erster 1:1 Prototyp zu Wasser gelassen und an das Stromnetz angeschlossen werden, anschließend wird die SEEWEC die 2. Generation der Konverter entwickeln. Dabei will man sich auf eine großzahlige und kostengünstige Massenproduktion konzentrieren.

    Die Resultate während der Projektlaufzeit führen jedoch zu technischen Änderungen. Während das originale Punktabsorber-Konzept auf einer Plattform basiert, wird nun die Befestigung an einen einzigen Punkt auf dem Meeresgrund bevorzugt. Dies führt zur Entwicklung der B1 Version, die später zu einer B22 Anlage in kommerzieller Größe führt, die bei Risør zu Wasser gelassen wird.

    Nach einem Abschlußtreffen im März sowie einem Abschlußbericht im Mai 2009 gilt das Forschungsprojekt als beendet – und die beteiligeten Unternehmen 3B, Fred Olsen Ltd., Spiromatic NV sowie die Universität Gent gewinnen 2009 den JEC Innovation Award.

    Der FO³ Konverter soll ab Frühjahr 2010 an dem Wave Hub Projekt in Großbritannien teilnehmen (s.u.).

    China

    Seit 1990 gibt es eine kleine OWC Anlage mit 3 kW Leistung auf der Insel Dawanshan.

    Ein Team der Akademie der Wissenschaften entwickelt Anfang 2005 einen eigenen Wellenenergie-Konverter. Die 6 kW Experimentalanlage in der Nähe der Stadt Shanwei, Provinz Guangdong, wird 2006 installiert und hat seitdem bereits 20 Taifune unbeschadet überstanden. Auch dieses System arbeitet mit der Umsetzung von Bewegung in hydraulischen Druck.

    Wavelight Grafik

    Wavelight (Grafik)

    Im April 2010 wird ein 10 GW Wellenenergieprojekt vorgeschlagen, nachdem die israelische Firma SDE Energy (s.u.) die Inbetriebnahme einer 1 MW Anlage im Wert von 700.000 $ vor der Stadt Dong Ping in der Provinz Guangzhou angekündigt hat. Außerdem befindet sich das Unternehmen in der Endphase der Verhandlungen über weitere Projekte in der Nähe von Zhanjiang in der Provinz Hainan.

    Möglicherweise aus China stammt das geniale Design des Wavelight von MicroDream, bei dem die mechanische Energie der Wellen eingefangen wird um eine Reihe von LED-Lampen zum Erleuchten zu bringen. Die Leuchten sind entworfen, um Aufmerksamkeit für Rettungsmaßnahmen zu wecken und/oder Schwimmer ebenso wie vorbeifahrende Schiffe zu warnen.

    Die kettenartig miteinander verbundenen Leuchten werden mit einem Gewicht auf dem Meeresgrund verankert und agieren als schwimmende Warnbänder, die sich energetisch selbst versorgen.

    Ein weiteres äußerst intelligentes Design, das vermutlich ebenfalls aus China stammt, wird im Oktober 2009 in den Blogs publiziert.

    Unter dem Namen Rewave entwickelt der Designer Yu-Hong Che ein Gerät für den privaten Konsum in Küstenregionen, wo frisches Wasser knapp ist, oder für den Einsatz als Lebensretter bei Schiffkatastrophen. Das autarke Gerät schwimmt auf dem Wasser und nutzt die Energie der Wellen, um hohen Druck zu entwickeln und das Meerwasser mittels Umkehrosmose zu entsalzen. Nach der Entsalzung, sammelt sich das frische Wasser im oberen Teil und kann über eine Leitung abgezapft werden.

    Dänemark

    Wave Dragon Wellenkraftwerk

    Wave Dragon

    Bis Mitte der 1990er Jahre galt Dänemark als das einzige Land, das langfristig 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 der Kolben wieder 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 dauert bis zum Jahr 2000. Die Arbeit erfolgt nun in Zusammenarbeit zwischen der Wave Dragon ApS in Kopenhagen, 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 betragen 4,35 Mio. €. 

    Bei dem Wave Dragon handelt es sich um den ersten Offshore-Wellenenergiewandler der Welt, er 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 Kompositwerkstoffen 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.

    Wave Dragon Rampe im Bau

    Wave Dragon Rampe im Bau

    Im Oktober 2008 wird bekannt, daß die portugiesische Regierung das Projekt einer 50 MW Wave Dragon Anlage ins Auge gefaßt hat. In der keltischen See soll nach 2012 sogar ein 70 MW System installiert werden.

    Als Grund für die Verzögerung bei der weiteren Entwicklung der Wave Dragon Technologie wird im August 2009 die Finanzkrise genannt. Das Unternehmen ist daher auf der Suche nach zusätzlichem Kapital, um Ende 2010 mit dem Bau einer 7 MW Anlage beginnen zu können, die 2011/2012 rund 2 – 3 Meilen vor den Halbinseln Dale und Marloes im britischen Pembrokeshire nahe St. Ann’s Head zu Wasser gelassen und an das Netz angeschlossen werden soll. Dieses System soll anschließend 3 – 5 Jahre lang getestet werden.

    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 Patente für die WavePlane Erfindung von Erik Skaarup werden bereits 1990 und 1991 eingereicht.

    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.

    WavePlane Modell (2003)

    WavePlane Modell (2003)

    1996 laufen erste Tests an dem University College Cork, 1997 wird ein Schwimmodell (Nr. 1 DK) hergestellt und am Elsinore Technical College untersucht, gefolgt von einem weiteren, bei der Nord Thy Strømforsyning konstruierten Modell. 1998 werden die Patente der Modelle Oxygen-WavePlane und Multi WavePlane erteilt, am Danish Maritime Institute läuft der erste offizielle Test Dänemarks, und außerdem werden Minimodelle am Danish Hydraulic Institute und an der Technical University of Denmark in Elsinore getestet.

    1999 ist das Unternehmen sehr aktiv. Die Oxygen-WavePlane wird gegenüber dem Hafen von Thyborøn und am Danish Maritime Institute getestet und anschließend im Mariager Fjord zu Wasser gelassen. Die aktuelle Anlage hat einen 5 m breiten Zufluß und wiegt 1,1 t. Der Oxygen WavePlane Prototyp wird drei Jahre lang getestet und übersteht sogar den Jahrhundertsturm 1999 unbeschadet.

    Danach scheint das Unternehmen eine längere Durststrecke zu erleben, die einzig von einer Testphase vom September 2002 bis zum April 2003 unterbrochen wird. WavePlane startet zu diesem Zeitpunkt eine Partnerschaft mit dem japanischen Unternehmen NKK, das ein kleines Modell im Meer von Asura testet und die Absicht hat, die WavePlane Technologie auf dem japanischen Markt zu vermarkten. Die Kooperation scheint jedoch nicht weitergeführt worden zu sein, über die Versuchsergebnisse sind auch keine Informationen zu ermitteln.

    Erst im Jahr 2006 wird ein Modell mit elektrischer Ausrüstung zu Wasser gelassen, es wiegt 45 t, der Wassereinlaß ist 14 m breit und der Generator soll 200 kW leisten. Weitere Details darüber gibt es leider nicht.

    WavePlane (2009)

    WavePlane (2009)

    2008 ist die Entwicklungsfirma WavePlane A/S in Aarhus beheimatet und arbeitet an einer full-scale Version des WavePlane, die bis Ende des Jahres irgendwo in der Nordsee in den Testbetrieb gehen soll. Der Bau des Prototyps wird von den Lieferanten selbst an deren eigenen Standorten durchgeführt. Bis zur Erreichung der Produktreife rechnet das Unternehmen mit weiteren 3 – 5 Jahren.

    Ein weiteres dänisches Unternehmen, das mit einer eigenen Methode zur Nutzung der Wellenenergie aufwartet, ist die von Per Resen Steenstrup gegründete Wave Star Energy in Charlottenlund (später in Hellerup beheimatet). Die beiden Brüder und Segler Niels und Keld Hansen aus Esbjerg waren bereits im Jahr 2000 auf die Idee einer Wave Star Machine gekommen. 2003 übernimmt Steenstrup die Rechte an der Technologie und gründet seine Firma. Die Arbeit an einer Umsetzung wird gemeinsam fortgeführt, mit den Brüdern als Berater.

    Das System ist für Flachwasser gedacht und besitzt an beiden Seiten jeweils 20 Schwimmkörper von 1 m Durchmesser, die bereits von nur 5 cm hohen Wellen in Bewegung gesetzt werden.

    Die mit Schwimmern versehene Wave Star-Plattform schneidet die Wellenbewegung in rechtem Winkel. Wenn eine Welle anrollt, werden die wie Halbkugeln geformte Schwimmer einer nach dem anderen angehoben, bis die Welle verebbt. Die Schwimmer sind jeweils am Ende einer Stange befestigt. Jeder aufsteigende Schwimmer treibt einen Kolben, der mit bis zu 200 bar Druck den an einen Generator angeschlossenen Hydraulikmotor antreibt.

    2006 wird ein 1:10 Modell von immerhin 24 m Länge an der Aalborg Universität ausgiebig getestet und später im Nissum Fjord zu Wasser gelassen. Nach einer kurzen ‚Einschwingzeit’ beginnt die Anlage 5,5 kW Strom zu produzieren. Sie erreicht im Laufe von 3 Jahren rund 6.000 Betriebsstunden und übersteht während dessen schadlos 15 starke Stürme.

    Wave Star Designmodell

    Wave Star
    (Designmodell)

    Im April 2008 beginnt auf einer Werft in Polen der Bau einer verkürzten Ausgabe der kommerziellen Wave Star Maschine mit nur 2 von den (sonst) 10 Stangen mit Schwimmern auf jeder Seite. Im Mai erhalten Wave Star Energy und CBD Design einen Designpreis der Biennial of Crafs and Design für einen neuen Entwurf aus Stahl, Beton und Verbundwerkstoffen.

    Im September 2009 wird sie in der Nordsee in Betrieb genommen, 300 m vor der Küste Hanstholms in 7 m Wassertiefe. Die Versuchsanlage hat eine Länge von 40 m, ist 6 m hoch und wiegt 1.000 t. Die zwei Schwimmer an 25 m langen Stangen haben einen Durchmesser von 5 m und sollen jeweils 25 kW bis 50 kW leisten (bei einer Wellenhöhe von 2,5 m).

    Das Unternehmen steht dadurch kurz vor dem Durchbruch mit einer ersten 70 m langen 500 KW Anlage mit 20 Schwimmern. Inzwischen sind die Brüder Clausen, die Familie hinter Danfoss, die Hauptaktionäre der Wave Star Energy.

    Nach umfangreichen Tests sollen dann die restlichen Teile der Anlage hinzugefügt werden und man erwartet, die gesamte Anlage 2010 in Betrieb nehmen zu können. Bereits ein bis zwei Jahre später sollen die ersten kommerziellen Anlagen auf den Markt kommen.

    Die SeWave P/F (Ltd.) in Torshavn wird im Oktober 2003 als 50/50 Joint Venture zwischen dem Färöer Stromversorger SEV A/S und der britischen Wavegen (s.u.) gegründet, nachdem eine im März abgeschlossene Machbarkeitsstudie zu dem Schluß kommt, daß die Färöer Inseln einen ausgezeichneten Standort darstellen und besonders für getunnelte Wellenenergie-Konverter (TWEC) geeignet sind. Das Unternehmen soll eine Demonstrationsanlage der Wavegen Wave Power Plant in kommerziellem Maßstab entwickeln und errichten.

    Im Mai 2005 wird das Design eines entsprechenden Konverters beendet, wobei als bevorzugter Standort Nípan in Vágar, und als Alternative Søltuvík in Sandoy vorgeschlagen werden. Das Projektdesign basiert auf der im Jahr 2000 erbauten 500 kW LIMPET Anlage (Land Installed Marine Power Energy Transmitter) auf der schottischen Insel Islay, dem damals weltweit ersten kommerziellen Wellenkraftwerk, das an ein nationales Stromnetz angeschlossen worden ist und von Wavegen in Zusammenarbeit mit der Queens University in Belfast entwickelt wurde.

    Im Dezember wird das neue 750 kW Projekt unter dem Namen ALDA der EU vorgelegt, um die Finanzierung der 6,4 Mio. € teuren Demonstrationsanlage zu bekommen. Tatsächlich bietet die EU Kommission ein Jahr später eine Förderung in Höhe von 1,3 Mio. € an, was die Regierung der Färöer im August 2007 auch offiziell unterstützt. Der nächste Schritt erfolgt im Juni 2008, als das Parlament der Färöer die Regierung beauftragt, ALDA umzusetzen. Der Wirkungsgrad einer Großanlage mit einem Öffnungswinkel von 90° in Richtung der Wellen, wie es am Standort Nípan der Fall ist, wird auf rund 10 % geschätzt.

    Im Dezember 2008 wird SEV zum alleinigen Besitzer der SeWave. Das Projekt ALDA wird von 6 Partnern vorangetrieben: Neben SeWave bzw. SEV sind das Dresser-Rand, die Queens University Belfast, das University College Cork und die Firma EcoRisk Finance. Außerdem kommt finanzielle Unterstützung von den Ölfirmen ENI und BP – als Teil der Vergabe der ersten Ölbohrungslizenzen durch das Ministry of Petroleum. Das Projekt soll bis 2011 umgesetzt werden und in Betrieb gehen.

    Die 2004 gegründete dänische Firma Floating Power Plant A/S (FPP) entwickelt ein schwimmendes OWC-Kraftwerk namens Poseidon, das die Stabilität einer Bohrinsel haben soll.

    Der Erfinder und Gründer Hans Marius Pedersen arbeitet seit 1980 an Wellenenergiesystemen, die er mit Windkraftanlagen kombinieren möchte. Bereits 1998 erfolgt der Test eines 4,2 m großen, schwimmenden Modells an der Aalborg University, und bis 2000 werden die Untersuchungen im Wellenkanal des Danish Hydraulic Institute (DHI) beendet, wo anschließend bis 2002 Tests an einem 8,4 m breiten Modell erfolgen, auf dem auch schon simulierte Windturbinen angebracht sind. Es zeigt einen Wirkungsgrad von 35 % (Wellenenergie zu Strom).

    Poseidon Testanlage auf der Naskovwerft

    Poseidon Testanlage
    (Naskovwerft)

    Nach der Firmengründung beginnt im Frühjahr 2007 auf der Nakskov Werft in Lolland, Süddänemark, der Bau einer 37 m breiten Poseidon 37 Anlage, parallel dazu gehen alle Rechte des Erfinders auf das Unternehmen über.

    Im August 2008 wird die Poseidon 37 Anlage gewassert und im September beginnt ein viermonatiger erfolgreicher Testbetrieb im Offshore Vindeby Windpark der Stromfirma DONG bei Onsevig, wobei sich zeigt, daß die Plattform der ohne Ballast 350 t schweren, 37 m breiten, 25 m langen und bis zum Deck 6 m hohen Anlage tatsächlich für die Installation von Windturbinen geeignet ist (mit Ballast wiegt die Anlage übrigens 450 t). Die auf und ab schwingenden Elemente, die unter der Oberfläche die Wellenenergie aufnehmen, sind jeweils 6 m lang, wiegen 4,7 t und ähneln einer Skateboard-Rampe.

    Trotzdem scheinen weitere Entwicklungsarbeiten notwendig zu sein, denn erst im Juni 2010 wird Poseidon wieder auf das Prüfgelände bei Onsevig geschleppt, um mit der 2. Phase der Tests zu beginnen. Wobei sogar der US-Botschafter in Dänemark persönlich mit dabei ist. Die Testplattform ist mit drei 11 kW Windturbinen ausgerüstet. Die Ergebnisse der Versuche, die sich bis ins Jahr 2011 erstrecken werden, sollen anschließend in die kommerzielle Entwurfsphase fließen. FPP erwartet einen Energiepreis von 11 Cent pro kWh und hofft auf eine Erstumsetzung in Portugal.

    Ein 230 m breites, 25 m tiefes und 20.000 t – 30.000 t schweres Serienmodell Poseidon 230 soll unter Konditionen wie vor der portugiesischen Küste jährlich 28.207 MWh aus der Wellen- und 22.075 MWh Strom aus der Windenergie heranschaffen können. Man geht davon aus, daß das Serienmodell entweder mit drei 1,5 MW bis 2 MW Windturbinen oder mit einer einzelnen 5  MW Turbine ausgerüstet wird.

    Leancon Modell

    Leancon Modell

    Die Leancon Wave Energy in Kolding beginnt 2004 mit der Entwicklung des Multi Absorbing Wave Energy Converter (MAWEC), der sich gegenüber anderen OWC-Anlagen dahingehend unterscheidet, daß er Saugkräfte nutzt um am Ort zu bleiben, und dadurch wesentlich leichter und materialsparender gestaltet werden kann. Ziel sind Stromgestehungskosten von 0,06 €/kWh.

    Im April 2005 ist der Bau eines ersten kleinen Prototyps fertig, anschließend wird ein 6 m breites Modell im Maßstab 1:40 gebaut, das ab September an der Aalborg University (AAU) getestet wird. Durch den etwas wilden Aufbau der Luftschläuche wirkt das Modell sehr improvisiert. Diese Schläuche dienen allerdings nur zur Messung des Drucks, in späteren Versionen wird sich die Turbine direkt innerhalb der zum Patent angemeldeten Anlage befinden. Als Wirkungsgrad werden 29 % ermittelt.

    Im September 2007 beginnen Tests unter Realbedingungen im Meer, aktuellere Informationen sind bisher nicht zu finden.

    Die von Lars Clausen und Lars Elbæk 2006 gegründete DEXA Wave Energy Ltd. aus Holstebro läßt sich ein System patentierten, das von der Technologie her den Pelamis-Kraftwerken ähnelt (s.u.), wobei hier zwei Schwimmkörper quer liegen und über Hydrauliken (auf Wasserbasis) miteinander verbunden sind. Spätere Versionen zeigen geschlossene Pontons.

    Ende 2007 werden an der Universität Aalborg Versuche im Wasserkanal durchgeführt. Kleine Modelle mit den Maßen von 1 x 1 x 0,2 m und einem Gewicht von 100 kg sollen bereits 220 W erzeugen. Später folgt ein Test im Maßstab 1:10 in Limfjorden.

    Die größe bislang angedachte DEXA Anlage mit den Maßen 22 x 22 x 4,5 m und einem Gewicht von 1.000 t könnte 2,2 MW liefern, wobei das installierte MW für weniger als 11 Mio. Dänische Kronen (~ 2 Mio. $) zu haben sei. Die Firma scheint sich zu diesem Zeitpunkt besonders nach Südamerika auszurichten, zumindest werden für fast alle dortigen Staaten Vertreter genannt (die später allerdings nicht mehr auftauchen).

    Ab August 2008 firmiert das Unternehmen unter dem Namen DEXAWAVE Energy ApS. und weist folgende Besitzverhältnisse aus: DEXA Holding ApS (49 %), Innovation MidtVest A/S (25 %), Lars Elbæk ApS (26 %).

    Dexa Wave im Bau

    Dexa Wave im Bau

    Nach anfänglicher Ablehnung genehmigt der Advanced Technology Fund der Europäischen Kommission schließlich das RP7 AquaGen Projekt zu Verifizierung der Dexa-Technologie. Das Unternehmen erhält daraufhin eine Förderung in Höhe von 5 Mio. DK (~ 1 Mio. $) des staatlichen Netzbetreibers Energinet.dk. Dies ermöglicht die Entwicklung eines 5 kW Demonstrationsmodells im Maßstab 1:5, das am DanWEC Testzentrum in Hanstholm in den Versuchsbetrieb gehen soll. Hinter dem Projekt steht ein Konsortium der Dexawave gemeinsam mit der Universität Aalborg, der Firma A1 Consult und einer Reihe von Privatunternehmen mit Erfahrungen im Bereich der Wellenenergie. Außerdem gibt es für Dexawave im September 2009 einen CleanTech prize des dänischen Umweltministeriums, der immerhin 142.600 Kronen schwer ist.

    Im Juli 2010 unterzeichnet das Unternehmen mit der maltesischen Euromed Co. Ltd. eine Absichtserklärung zur Bildung eines gemeinsamen Unternehmens, der Malta DEXAWAVE Energie Ltd. Diese soll zunächst die Wirtschaftlichkeit einer Wellenenergie-Farm vor dem Inselstaat untersuchen. Das Projekt wird mit Unterstützung der maltesischen Regierung und in Zusammenarbeit mit der University of Malta umgesetzt und umfaßt Tests im Meer rund um Malta, um die dort vorherrschenden Bedingungen zu analysieren. Außerdem sollen die Anbindung der See-Kabel, die Auswirkungen auf die Energieversorgung und auf die Umwelt untersucht werden.

    Im Herbst 2010 wird die erste Demonstrationsanlage in Limfjorden zu Wasser gelassen. Die genauen Spezifikationen sind noch nicht veröffentlich worden. Dafür gibt es auf der Homepage Rechenbeispiele, denen zufolge eine 160 MW um die 250 Mio. € kosten würde.

    Wavepiston Grafik

    Wavepiston
    (Grafik)

    Martin von Bülow, Kristian Glejbøl und Frank Daniel Mersebach beschäftigen sich seit 2005 mit der Idee einer neuen Form der Wellenenergienutzung. 2008 und 2009 werden zwei Patente angemeldet (deren erstes im März 2010 auch erteilt wird).

    Im September 2009 gründen die drei die Firma Wavepiston ApS in Roskilde, und das Unternehmen Cat Science übernimmt umgehend Anteile in Höhe von 1,8 Mio. DKK an der neuen Firma.

    Das WavePiston Konzept besteht aus einer länglichen schwimmenden Struktur, auf der senkrechte Flügel montiert sind, die sich horizontal bewegen.

    In ihrer einfachsten Ausführung arbeitet die Anlage durch die mechanische Bewegung der Kollektor-Elemente, um Meerwasser unter Druck durch die Hohlachse zu pumpen, auf der die Kollektoren hin und her gleiten. Das unter Druck stehende Wasser kann anschließend leicht zur Stromerzeugung oder zur Entsalzung genutzt werden.

    Wird das System in Küstengewässern installiert, kann die Turbine und Stromerzeugung an Land installiert werden, wodurch die Wartung erheblich erleichtert wird.

    Wavepiston Labortest

    Wavepiston Labortest

    Es ist vorgesehen, daß die WavePiston Anlagen aus vorgefertigten Modulen gebaut werden, um durch die Massenproduktion zu niedrigen Kosten zu kommen. Jedes Modul besteht aus einem Kollektor und einem Stück der statischen Struktur mit dem axial angeordneten Rohr. Der Kollektor ist eine Platte, die entlang des Rohres vor und zurück gleiten kann, während die Schnittstelle zwischen Platte und Rohr eine einfache Pumpe bildet, die bei jeder Bewegung Wasser in das Rohr hineinpumpt.

    Im Februar 2010 beginnen am AAU Tests mit einem Modell im Maßstab 1:30, und im Juni folgt der Bau einer Konstruktion im Maßstab 1:3, die ab September in der Nordsee in den Versuchsbetrieb geht.

    Das Unternehmen braucht allerdings noch 20 Mio. € um bis April 2011 eine marktreife 15 x 3 m große Anlage mit 3 Achsen und 15 Kollektoren zu entwickeln, die dann für 1 – 2 Jahre getestet werden soll, bevor ihre Kommerzialisierung erfolgt.

    Wellenenergie – Ausgewählte Länder (II)

    Deutschland

    In den 1930ern wird in der US-amerikanischen Presse über eine Erfindung aus Deutschland berichtet, über die ich hierzulande leider nichts in Erfahrung bringen konnte. In der Ausgabe der Modern Mechanix vom August 1932 ist der Erfinder Erich Roeder mit dem Modell einer Schwimmplattform abgebildet, bei der es sich um ein Wellenkraftwerk handeln soll.

    Erich Roeder (1932)

    Jahre später schlägt ein Walter Spieß aus Bayreuth ein Meereswellenkraftwerk vor, das mit Schwimmkörpern arbeitet die so angeordnet sind, daß sie vom Seegang ausschließlich senkrecht auf- und ab bewegt werden. Es gibt auch den Vorschlag, Brandungskraftwerke bei der Renovierung alter und beim Bau neuer Deiche mit einzubeziehen. 

    Der türkische Maschinenschlosser Ali Dogan aus Bremerhaven investiert 1983 sein ganzes Geld in den Bau eines Funktionsmodells des von ihm erfundenen Wellenkraftwerks. Was daraus wird ist unbekannt. 

    Im Januar 2006 findet während der Fachmesse ‚Clean Energy Power 2006’ in Berlin gleichzeitig auch das 1. Deutsche Meeresenergie-Forum statt, bei dem auch über die Nutzung der Wellenenergie gesprochen wird.  

    Im diesem Jahr engagiert sich der südwestdeutsche Energieversorger Energie Baden Württemberg AG (EnBW) für den Bau eines OWC Wellenkraftwerkes mit 250 kW Luftdruck-Turbine an der Nordsee. Noch Ende dieses Jahrzehnts soll es den Betrieb aufnehmen und wäre damit das erste in Deutschland. Turbine und Technik wird die Firma Voith Siemens Hydro (VSH) aus dem baden-württembergischen Heidenheim liefern – inzwischen weltgrößter Anbieter für Turbinen und Generatoren zur Nutzung der Wasserkraft -, die durch den Betrieb einer 500 kW Anlage auf der schottischen Insel Islay bereits Erfahrungen besitzt (s.d.). Erklärtes Ziel ist es, die neue Technologie potentiellen Kunden aus aller Welt vorzuführen. Im Oktober 2006 beginnt die Standortsuche zwischen Cuxhaven und Emden. 

    Voith Siemens Hydro will die Wellenenergie bis zur Marktreife vorantreiben. Im Mai 2005 verstärkt sich das Unternehmen deshalb mit der 1990 von Prof. Alan Wells, dem Erfinder der Wells Turbine, gegründeten schottischen Wellenenergiefirma Wavegen, die seit dem Jahr 2000 die OWC-Testanlage auf der schottischen Insel Islay betreibt und etwa 50 Haushalte mit Elektrizität versorgt (s.u.).

    Mittlerweile ist die Technik soweit ausgereift, daß VSH sowohl zusammen mit der britischen RWE-Tochter npower renewables ein 3,5 MW Großprojekt auf der Hebrideninsel Lewis in Schottland prüft, als auch mit dem Energieversorger EnBW ein weiteres Projekt an der deutschen Nordseeküste. Dabei wird auf kostspielige Kraftwerkanlagen verzichtet, indem man die neuen und kleineren Turbinen (3 m Länge, Leistung 18,5 kW, Wirkungsgrad 40 %), die Ende 2007 auf Islay getestet werden, einfach in geplante Küstenschutzmauern einbaut. In Schottland sollen außerdem 35 Wells-Turbinen in einer Küstenschutzmauer installiert werden, während im Rahmen eines weiteren Projektes an der baskischen Küste eine neu zu errichtende Kaimauer mit 16 Mini-Wells-Turbinen bestückt werden soll.

    Die Firma West Wave (früher: Ocean Power Delivery) wird als Konsortium der deutschen E.ON und der britischen Firma Ocean Prospect gegründet und nutzt das in Schottland entwickelte Pelamis-Systeme (s.d.).

    Westwave will sich ab 2008 auch an dem Wave Hub-Projekt, etwa 10 Meilen von Hayle an der nördlichen Küste Cornwalls gelegen, beteiligen – und zwar mit bis zu 7 Stück der 3,5 m durchmesenden,120 – 150 m langen, 750 t schweren und jeweils 750 kW leistenden Pelamis Wellenenergie-Konverter.

    Wave Hub wird von der South West Regional Development Agency entwickelt und bildet eine Art ‚Unterwasser-Steckdose’ zur Bereitstellung der erforderlichen Infrastruktur für den Anschluß von bis zu 4 Wellenenergie-Projekten an das Stromnetz über eine Umspannstation in Hayle. Mehr darüber findet sich im Kapitelteil über Großbritannien (s.d.).

    Im April 2009 gibt die E.ON UK plc jedoch bekannt, daß man sich aus dem Wave Hub-Projekt zurückzieht, um sich ganz auf die Tests der Pelamis-Anlage in Orkney konzentrieren zu können.

    Auf der Homepage waveenergy.de befindet sich seit 2008 kaum mehr als die Ankündigung zukünftiger Aktivitäten. Es scheint sich um ein noch nicht gegründetes Unternehmen in Berlin zu handeln. Auf der Grafik ist die angedachte Technologie leicht zu erkennen.

    Der Wellenenergiekonverter besteht aus einem Schwimmkörper von 15 m Durchmesser und ist durch ein Rohr mit einer gleichgroßen Scheibe in 30 m Tiefe verbunden. Durch den Wellenhub ergibt eine oszillierende und kippende Bewegung, deren Leistung in Strom umgewandelt wird. Bei 3 m Wellenhöhe kann ein einziges Modul 500 kW produzieren. Durch den geringen Abstand, in dem die Module betrieben werden können ist es möglich, pro Quadratkilometer Meeresfläche bis zu 1.000 Wellenenergiekonverter zu installieren.

    Ein völlig neues Konzept für Wellenenergie-Konverter stellt 2008 das Innovationsbüro Kloss in Bochum vor: Ein leistungsoptimierter, geschlossener Wellenenergie-Konverter.

    Im Gegensatz zu bekannten Konstruktionen ist dieser Wellenenergie-Konverter in der Lage, die Energie vertikaler und horizontaler Wellenkräfte kleiner und großer Meereswellen gleichsam zu nutzen und durch einen sich selbst verstärkenden Schaukeleffekt zu erhöhen. Zudem verhindert seine Funktionsweise leistungsmindernde, äußere Einflüsse. Diese Vorteile ergeben zusammen eine sehr hohe Effizienz, die auf Grund geringer Bau- und Unterhaltskosten Energieerzeugungskosten ermöglicht, die unter denen von Kohle-, Gas- und Atomkraftwerken liegen. Produkt- und Umweltschutz: Die geschlossene Bauweise verhindert, daß Fremdstoffe ins Innere des Konverters dringen bzw. Stoffe aus ihm ins Meer gelangen.

    Kloss-Wellenkonverter Grafik

    Kloss-Wellenkonverter (Grafik)

    Aufgrund unseres persönlichen Kontakts habe ich den bereits zum Patent angemeldeten Vorschlag von Herrn Kloss etwas ausführlicher auch in die Rubrik ‚weitere Innovatien, die ich gut finde‚ mit aufgenommen (s.d.).

    Ansonsten scheint die Wellenenergie in Deutschland kaum auf Interesse zu stoßen. Eine der wenigen Ausnahmen bildet die Firma Brandl Motor in Berlin. Eine Brandl-Generator-Boje basiert ähnlich wie eine OWC-Boje auf der schwingenden Bewegung der Wellen, arbeitet jedoch nicht mit Luftströmungen, sondern mit einem Linearmotor, der aus einer Spule und einem Magneten besteht. Im Grunde handelt es sich um einen Schwimmkörper, an dem ein Rohr montiert ist, welches senkrecht im Wasser hängen kann. Im oberen Teil des Rohres befindet sich eine fest montierte Spule. Daran angebracht ist eine Feder, an deren Ende ein Massestück im unteren Teil des Rohres schwingen kann, wobei ein Magnet, der über einen Stab mit dem Massestück verbunden ist, sich durch die Spule bewegen und eine Spannung induzieren kann. Eine Boje mit einem Schwimmkörper von 15 m Durchmesser soll eine Leistung von 1 MW liefern.

    Der Erfinder, der Österreicher Gerhard Brandl, beschäftigt sich auch mit der Entwicklung eines Freikolbenmotors. Auf seine Bojen will er ferner Darrieus-Senkrechtachser setzen. 2007 und 2008 erhält die Innovation etwas Presse – eine Umsetzung scheint jedoch noch in weiter Ferne zu liegen.

    Eine weitere Innovation aus Deutschland ist das patentierte Imweco Comtanks-System von Erhard Otte aus Bünde, der seine Geräte gerne mit Offshore-Windkraftanlagen kombinieren möchte. Um seine Idee mit der Wellenenergie voran zu bringen, gründet Otte Ende der 1990er die eltec wavepower GmbH mit dem Ziel, aus den Schwingungsbewegungen elektrische Energie zu erzeugen, erleidet allerdings Schiffbruch, da er keine Investoren findet.

    Seine bojenähnliche Schwimmtanks, bis zu 15 m hoch und mit einem Durchmesser von bis zu 5 m, sind über Strömungskanäle mit einem Zentraltank verbunden. In dem System befindet sich eine Arbeitsflüssigkeit wie z.B. Glykol, deren durch das Auf und Ab der Schwimmtanks erzeugte Strömungsenergie umgewandelt wird. Hierfür favorisiert Otte einen MHD-Generator, bei dem die leitfähige Arbeitsflüssigkeit durch ein Magnetfeld gepumpt wird. Positive und negative Ladungsträger sammeln sich dabei an entsprechenden Polen und der so auftretende Kapazitätsunterschied kann als elektrischer Strom nutzbar gemacht werden.

    Über Modellversuche oder gar Umsetzungen dieser Innovationen ist bislang nichts bekannt.

    Prof. Kai-Uwe Graw von der Universität Leipzig hat in einer Machbarkeitsstudie zur Nutzung der Wellenkraft an deutschen Küsten im übrigen festgestellt, daß die Ostsee trotz schwächeren Wellengangs besser geeignet ist als die Nordsee. Mangels Steilküsten kommen aber an Land installierte Systeme wie Limpet nicht in Betracht.

    Jobb Wellenpumpe

    Jobb Wellenpumpe

    Für eine vertiefende Betrachtung des Themas Wellenenergie möchte ich an dieser Stelle auf seine veröffentlichte Doktorarbeit an der Bergischen Universität – Gesamthochschule Wuppertal von 1995 verweisen: Wellenenergie – eine hydromechanische Analyse.

    Der deutsche Netzbetreiber EnBW befindet sich Anfang 2010 auf Standortsuche an der niedersächsischen Nordseeküste, um ein 250 kW leistendes Wellenkraftwerk in ein geeignetes Küstenschutzbauwerk zu integrieren.

    Durch persönliche Korrespondenz erfahre ich 2009 von der Wellenpumpe, die Gangolf Jobb entwickelt und als Kleinmodell auch schon erfolgreich getestet hat. Auf seiner (englischsprachigen) Seite findet man Video-Clips der Versuche sowie diverse weitere Entwurfszeichnungen.

    Seine Erfindung ist eine direkt von Wasserwellen angetriebene Pumpe ohne bewegliche Teile, die den oszillierenden Luftdruck in Wellenkammern nutzt, um damit Wasser über eine Kaskade von artesischen Gefäßen nach oben zu befördern. Konstruiert wird die Wellenpumpe vorzugsweise und kostengünstig aus armiertem Beton.

    Finnland

    Auf dem Meeresboden fest verankert sind die patentierten WaveRoller der finnischen Firma AW-Energy Oy in Vantaa, welche die beständigeren Tiefenwellen ausnutzen. Die sich wie Seetang hin und her wiegenden Platten bewegen ein Kolbensystem, das umsetzbaren hydraulischen Druck erzeugt. Rauno Koivusaari, ein erfahrener Taucher und Erfinder des Systems, entwickelt die ersten Prototypen zusammen mit der Firma Fortum Research und meldet das Patent bereits 1999 an.

    Wave Roller Versuchsaufbau im Wassertank

    WaveRoller
    (Versuchsaufbau)

    Das 2002 gegründete Unternehmen testet ab 2003 ein erstes Modell bei Röda Grundet im finnländischen Golf, anschließend folgen Optimierungsversuche an der Technischen Universität Helsinki. 2005 wird ein 1:3 Prototyp erst im Pazifischen Ozean vor Salinas, Ecuador, sowie anschließend im Atlantischen Ozean am European Marine Energy Center (EMEC) bei Orkney versenkt und getestet.

    2006 bereitet man die erste Pilotanlage vor, die 2007 auf eine Leitung von 1 MW gebracht werden soll. Daran anschließen sollte sich ab 2008 die weltweite Vermarktung. Tatsächlich verzögern sich diese Schritte jedoch beträchtlich, obwohl das inzwischen in Espoo ansässige Unternehmen den großen finnischen Stromversorger Fortum Oyj als Investor gewinnen kann. Weitere Investoren sind Tekes, Aura Capital, JNUljas und Sitra.

    Die Versuche mit einer 4 x 4 m großen Version laufen erst Anfang 2008 rund 500 m vor Peniche in Portugal (‚Hauptstadt der Wellen’) an. Den Sommer über werden Einsatzdaten des zwischen 10 kW und 13 kW leistenden Systems gewonnen.  

    Im Oktober 2009 unterzeichnet AW-Energy mit der EU einen Vertrag in Höhe von 3 Mio. €, um die WaveRoller-Technologie in portugiesischen Gewässern umzusetzen. Es ist der erste Vertrag des neuen EU-Programms ‚CALL FP7 – Demonstration of the innovative full size systems’. Ziel des Projekts ist die Herstellung und Installation der ersten netzgekoppelten WaveRoller-Einheit vor der portugiesischen Küste. An dem von AW-Energy geleiteten Projekt beteiligt sich ein Unternehmenskonsortium aus einigen verschiedenen europäischen Ländern (Belgien, Deutschland und Portugal), darunter Bosch-Rexroth, ABB, Eneolica und das Wave Energy Center.

    2011 soll vor Peniche ein Wave Roller mit einer Leistung von 300 kW in Betrieb genommen und bis 2011 getestet werden. Dieses Teil wiegt (über Wasser) 20 t.

    Ziel des Unternehmens, dessen Chefetage sich derweil ins Silicon Valley bewegt hat, ist die Entwicklung von Schwingplatten aus Stahl und Glasfasern, die jeweils 600 – 800 kW leisten und in Tiefen von 10 – 25 m zu Farmen zusammengefaßt werden können. Das Unternehmen rechnet mit Kosten zwischen 1,5 und 2 Mio. € pro installierten MW und hofft nun, bis 2014 die Vorproduktionsphase zu erreichen.

    Eine ähnliche Technologie verfolgt die Firma Aquamarine Power aus Edinburgh unter dem Namen Oyster (s.u. Großbritannien).

    Ecowave Patent

    Ecowave Patent

    Ein im Jahr 2006 beantragtes und 2007 veröffentlichtes Patent von Seppo und Mikko Ryynänen bildet die Grundlage für eine 2008 erfolgte Neugründung namens Ecowave Oy, die sich im Besitz der Familie Penttila aus Hamina befindet. Die Kerntechnologie besteht aus einem spiralförmigen Rotationskörper, der von den Wellen in Drehung versetzt werden soll. Er erinnert stark an fortgeschrittene Savonius-Rotoren (s.d.). Entsprechende Patente werden in weiteren 40 Ländern beantragt.

    An der Technischen Universität Helsinki wird die Funktion bestätigt, und Mitte 2009 sollen erste praktische Tests erfolgen. Im September erhält das Unternehmen vom Regionalrat der finnischen Region Kymenlaakso eine Förderung in Höhe von 45.000 €. Diese wird genutzt um Beckentests und Computersimulationen durchzuführen.

    Um den Prototyp einer mehrere Meter hohen Turbine, die von Schwimmpontons gehalten wird, in kommerziellem Maßstab zu bauen, versucht Ecowave Geld aus privaten Quellen zu bekommen, bislang anscheinend jedoch ohne Erfolg.

    (Anm.: Die britische Firma Ecowave Systems Ltd. hat mit dem finnischen Unternehmen nichts zu tun.)

    Frankreich

     

    Ein frühes Dokument für das französische Interesse an der Wellenkraft, bildet das in den USA 1983 erteilte Patent (4.392.061) der beiden Erfinder Yves Dubois aus Marcq en Baroeul, und Francois Y. Dubois aus Dinan (vermutlich Vater und Sohn). Von einer technischen Realisierung ist nichts bekannt.

    In Frankreich ist 2006 das französische Unternehmen Converteam Group SAS aus Massy Cedex mit der Nutzung von Wellenenergie beschäftigt. Statt sich jedoch mit einem rotierenden System zu befassen, führt man hier Versuche mit linearen Permanentmagnet-Generatoren (LPMG) durch.

    Power Buoy Wellenkraftwerk

    PowerBuoy

    Für die Archimedes Wave Swing (AWS) genannte Anlage, die auf einer PowerBuoy der Firma Ocean Power Technologies (OPT) aus Pennington, New Jersey, basiert (s.d.), stellt das Unternehmen den weltweit größten LPMG her, wobei auch Hochtemperatur-Supraleiter eingesetzt werden.

    Parallel dazu wird zusammen mit einem Luftturbinen-Entwickler an einem eher konventionellen OWC-Modell gearbeitet.

    Im September 2008 wird angekündigt, daß man bis Juli 2010 bei Croisic (Pays de la Loire-Atlantique) eine erste Testplattform für Offshore-Anlagen installieren wird, um die Nutzung der Wellenenergie zu erforschen. Der Name SEM-REV kommt von der langen französischen: Bezeichnung Système d’expérimentation en mer pour la récupération de l’énergie des vagues. Kosten wird die Versuchsplattform 5,5 Mio. €, Projektpartner sind das staatliche wissenschaftliche Forschungszentrum Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), die lokalen Verwaltungen und der französische Staat.

    Die Plattform bietet Platz für fünf bis sechs experimentelle Systeme. Eines davon wird der Prototyp einer großen Boje namens Searev sein, an der Alain Clement von der Ecole Centrale de Nantes seit 2003 arbeitet. Diese besitzt übrigens den größten Wellenkanal in Frankreich mit den Maßen 30 x 50 x 5 m, in welchem auch das abgebildete Modell im Juni und Oktober 2006 im Maßstab 1:12 getestet wird.

    Searev Farm Grafik

    Searev Farm (Grafik)

    Das System besteht aus einem verschlossenen und versiegelten Schwimmer, in welchem ein wellenbewegtes, schweres Pendel zwei Hydraulikpumpen antreibt, deren Druck wiederum einen Hydraulikmotor mit angeschlossenem Generator in Drehung versetzt.

    Die Searev Anlage soll in ihren kommerziellen Endmaßen von 24 m Länge und 14 m Breite (andere Quellen: 26 x 10 m bzw. 25 x 15 m) und einem Gewicht von 1.000 t (wobei das Pendel alleine 400 t wiegt) 500 kW bis 1 MW produzieren. Eine weitere Baualternative funktioniert mit einem rundlaufenden Pendel – wie in einer mechanisch-selbstaufladenden Uhr.

    2009 soll ein erster Prototyp gebaut und bis 2010 auf offener See getestet werden. Das kommerzielle Niveau sollen die Searev Anlagen dann 2011 oder 2012 erreichen.

    Großbritannien

     

    Stephen Salter und David Jeffrey

    Stephen Salter (r.) mit
    David Jeffrey (1974)

    1980 werden im britischen Forschungsetat umgerechnet 11 Mio. DM für die maritimen Stromtechnologien ausgewiesen. In diesem Rahmen entwickelt Prof. Stephen H. Salter an der Universität Edinburgh seine Salter-Ducks weiter (auch ‚nickende Enten’ bzw. ‚Edinburgh-Ducks’ genannt), an denen er zusammen mit David Jeffrey, dem Mitbegründer der wave energy group, seit 1974 arbeitet.

    Dieses Kraftwerk besteht aus einzelnen nockenförmigen Schwimmkörpern mit einem Durchmesser von 50 cm, deren Vorderseite so ausgebildet ist, daß sie durch die Wellenenergie zum Auf- und Abschwingen (Nicken) gebracht werden.

    Es heißt, der gesamte Energiebedarf Großbritanniens könnte durch eine 1.000 km lange Kette entsprechender Schwimmkörper an der schottischen Westküste gedeckt werden. Die Anlage soll einen Wirkungsgrad von 70 % erreichen.

    Robert Clerk entwickelt die hydraulischen Maschinen, um die schwingende Bewegung in einen kontinuierlichen Strom zu verwandeln. Die spätere Generation wird ab 1994 von der Artemis Intelligent Power Ltd. konstruiert, die Win Rampen, ein weiteres Mitglied der Wave Power Group um Salter, gründet. Diese Maschinen werden dann u.a. auch in den Pelamis-Systemen eingesetzt (s.u.). 

    Sloped IPS Boje

    Sloped IPS Boje

    Zwischen 2001 und 2004 führt Salter Wellentank-Versuche an einer Sloped IPS Buoy durch, die mit fast 250.000 £ gefördert werden. Dabei handelt es sich um einen Schwimmkörper, der von den Wellen bewegt an einer schräg stehenden, festen Achse auf und ab gleitet und dabei Strom erzeugt. An der Technik arbeitet Salter gemeinsam mit seinem Doktorand Chia-Po Lin schon seit 1995, und über erste Meßergebnisse berichten die beiden bereits auf der 3. Wellenenergiekonferenz im Herbst 1998 im griechischen Patras. Die Idee dazu soll auf die schwedische IPS-Boje zurückgehen (s.u.).

    Die Versuche gehen auch im Folgejahrzehnt weiter, unter anderem mittels einer Förderung des Engineering and Physical Sciences Research Council (EPSRC). 2009 erscheinen entsprechende YouTube-Clips.

    Auf Grundlage der Edinburgh-Duck von Salter wird ab Ende 2006 auch an einer stromerzeugenden Boje gearbeitet, die als Pumpsystem und schwimmende Meerwasser-Entsalzungsanlage dienen kann. Dabei wird das Innere zur Hälfte mit Süßwasser gefüllt, das als Ballast dient und gleichzeitig die Korrosion verhindern soll, während der Luftraum darüber in zwei Kammern aufgeteilt ist.

    Durch das Schaukeln der Wellen angeregt, wirkt das Ballastwasser wie ein Kolben und erhöht den Luftdruck in der einen Kammer, während in der anderen ein Unterdruck entsteht. Das Ballastwasser wird gleichzeitig auf rund 100°C vorgeheizt und erhitzt über einen Wärmetauscher Salzwasser in einer Sammelkammer, wobei der Unterdruck das Wasser schon bei Temperaturen unterhalb des eigentlichen Siedepunktes verdunsten läßt und dabei hilft, den Dampf aus der Kammer zu ziehen. Das Süßwasser aus dem kondensierten Dampf wird anschließend an Land gepumpt.

    Mit dem 20 m langen und 10 m durchmessenden Prototypen sollen täglich 2.000 m3 Süßwasser produziert werden. Über die Energiebilanz des Systems ist mir bislang noch nichts bekannt.

    Salter Duck Farm Grafik

    Salter Duck Farm (Grafik)

    Ebenfalls in den 1970er Jahren konstruiert Sir Christopher Cocknell, Erfinder des Luftkissenboots, bewegliche Flossen, die wie Scharniere auf den Fluten liegen (vgl. Japan, Wellenklappen). Von einer Umsetzung ist nichts bekannt.

    1982 stellt die britische Regierung die Förderung von Entwicklungsprojekten für Wellenkraftwerke allerdings wegen ihrer ‚vorhersehbaren Unwirtschaftlichkeit’ ein…

    1984 bildet sich trotzdem ein Firmen-Konsortium aus Großbritannien, der Schweiz und den Niederlanden, um das Konzept des National Engineering Laboratory in East Kilbride nahe Glasgow umzusetzen. Dieses sieht fest verankerte Betonkammern vor, in welchen Wassersäulen oszillieren und die zusammengepresste bzw. angesogene Luft über Turbinen zur Stromerzeugung nutzen (OWC-Prinzip).

    Anfang 1985 wird mit dem Bau begonnen, und bereits nach 18 Monaten kann dieses Kraftwerk rund 25 % des Strombedarfs der Insel Lewin decken. Die Kosten betragen 12 Mio. Englische Pfund. Die Betonkonstruktion ist 33,6 m hoch, wobei der Boden in 20 m Wassertiefe fest verankert ist. Auf 60 m Breite gibt es 4 parallele Wellenkammern mit jeweils einem 1 MW Generator. Der gleichgerichtete Strom wird per Seekabel an Land geschickt.

    In den späten 1980ern wird von Prof. Alan Wells in Belfast eine spezielle Turbine entwickelt, die in Wellenkraftwerken mit schwingender Wassersäule eingesetzt wird, um die Gleichrichtung des Luftstroms durch anfällige Ventilklappen zu vermeiden. Die senkrecht zur Strömung angeordneten, symmetrischen Flügelprofile erzeugen bei beiden möglichen Anströmungsrichtungen eine Vortriebskraft in Bewegungsrichtung. Diese Turbinenbauform wird unter dem Namen Wells-Turbine bekannt und setzt sich aufgrund ihrer einfachen Konstruktion bald durch.

    Der Wirkungsgrad (zwischen 0,4 und 0,7) ist allerdings geringer als der einer Turbine mit gleichbleibender Strömungsrichtung und asymmetrischen Schaufelprofilen. Ein weiterer Nachteil liegt in der fehlenden Selbstanlauffähigkeit, so daß zum Anlaufen der Generator als Motor eingesetzt werden muß.

    1990 gründet Wells die Firma Wavegen, und zwischen 1991 und 1999 ist seine erste Turbine in einem kleinen 75 kW Test-Wellenkraftwerk auf der Insel Islay vor der schottischen Westküste im Einsatz. Dem Unternehmen werden wir noch häufiger begegnen.

    OSPREY Anlage im Bau

    OSPREY 1 (im Bau)

    Im Sommer 1995 geht das ‚erste kommerzielle Wellenkraftwerk der Welt’ mit einer Leistung von 2 MW in Betrieb. OSPREY 1 (Ocean Swell Powered Renewable Energy, auch engl. Fischadler) wird von Prof. Wells und der Applied Research & Technology Ltd. (ART) in Inverness entwickelt und rund 300 m vor der schottischen Nordküste an der Mündung des Clyde-Flusses vor Glasgow verankert. Ein Konsortium aus den sechs Firmen Inverness and Nairn Enterprises, British Steel, GEC-Althom, AEA Technology und Scottish Hydro-Electric investiert 4 Mio. Pfund in die Anlage. Eine Förderung in Höhe von 500.000 € gibt es im Rahmen des JOULE-Programms von der EU.

    Der fast 20 m hohe Stahlkoloß hat eine ebenfalls 20 m breite Einlaßöffnung, ein Gewicht von 750 t, funktioniert ebenfalls nach dem Wasser- bzw. Luftsäulen-Prinzip, soll 2.000 Haushalte 25 Jahre lang mit Strom versorgen und in einer zweiten Ausbaustufe mit einem zusätzlichen 1,5 MW Windgenerator ausgestattet werden. Doch nur einen Monat nach der Installation wird OSPREY durch einen der ersten Sommerstürme (Hurrikan Felix) zerstört und versinkt Anfang August 1995 im Atlantik. Der starke Wellenschlag hatte Löcher in die 44 m langen Ballasttanks gerissen.

    Das Konsortium plant daraufhin den Bau eines OSPREY 2 bis 1998 oder 1999. Der Entwicklungsstand dieser auch OSPREY 2000 genannten Anlage soll von der Firma Wavegen überarbeitet werden, was wegen dem Mangel an Finanzierung jedoch nicht verwirklicht werden kann.

    Eine frühe Entwicklung bildet auch die Wellenpumpe des irischen Ingenieurs Peter McCabe, die speziell für die Entsalzung von Meerwasser gedacht ist. Die Idee geht auf das Jahr 1980 zurück, als McCabe, Mitarbeiter der Firma Hydam Technology Ltd., auf einer Wellenenergiekonferenz in Cambridge erstmals mit Prof. Michael McCormick zusammentrifft, einem damaligen Abteilungsleiter der U.S. Naval Academy, der sich seit 1972 mit Wellenkraft beschäftigt. Man beginnt bald darauf Modelle der McCabe Wave Pump (MWP) zu bauen und Tests in Wellentanks durchzuführen.

    Vor der irischen Küste von Kilbaha, County Clare, wird 1996 ein von Hydam gebauter 40 m langer Prototyp mit 4 m breiten Schwimmern in Betrieb genommen, der 2003 ein weiteres Mal für einen 6-monatigen Testbetrieb in der Shannon Estuary vor Anker geht. 2004 (?) soll auch eine kommerzielle Ausführung dieser Anlage im Bau gewesen sein, die als die einfachste, billigste, am leichtesten zu bedienende und effektivste Technologie gilt, und daher ideal für abgelegene Standorte ist.  

    Das System besteht aus einer am Meeresboden stabil befestigten zentralen Schwimmplattform, an deren beiden Seiten breite, rechteckige und bewegliche Schwimmer aus Stahl angebracht sind, die bei ihren welleninduzierten Bewegungen einen hydraulische Druckkreislauf in Gang setzen. Diese Energie kann auf zwei Arten genutzt werden: entweder zur Stromversorgung (~ 450 kW), oder zur Produktion von Trinkwasser durch eine Umkehr-Osmose-Entsalzung (~ 275.000 m3 pro Jahr, für einen Preis von 5 €-Cent/m3).

    Anfang 2010 gibt die in Dublin beheimatete Energiefirma Energia, ein Teil der Viridian-Gruppe, bekannt, daß man mit dem IEA-nahen US-Unternehmen Ocean Energy Systems (OES) vereinbart habe, 500 kW Wellenkraftwerke mit weiterentwickelten McCabe Wellenpumpen für einen Einzelpreis von 1 Mio. $ herzustellen und zu liefern, die jeweils 12 MWh Strom pro Tag liefern sollen und auf eine Lebensdauer von 20 Jahren angelegt sind.

    1998 erklärt der Wellenenergie-Experte Ton Thorpe, daß die Stromkosten der Wellenkraftwerke durch die zwischenzeitlich erfolgte technologische Entwicklung auf ein Zehntel der früheren Kosten gesunken seien. Nun will die Regierung entsprechende Projekte wieder fördern. So lange dauerte es wohl, bis sich die in Privatinitiative entwickelten Systeme nicht mehr länger aufhalten ließen…

    Pelamis im Labormaßstab 1:7

    Pelamis im
    Labormaßstab 1:7

    Im Januar 1998 wird im schottischen Edinburgh die Ocean Power Delivery Ltd. (ODP) gegründet, um das auch als Sea snake bezeichnete und von dem Maschinenbau-Ingenieur Richard Yemm erfundene Wellenkraftwerk Pelamis Wave Energy Converter (PWEC) zu realisieren. In Kooperation mit mehreren Universitäten wird bereits im Mai mit den Tests an Kleinmodellen begonnen.

    Das wie eine Wasserschlange halb untergetauchte Pelamis-System besteht pro Einheit aus drei röhrenförmigen Segmenten von 350 cm Durchmesser, die zusammen 120 m lang sind und 750 kW erzeugen. Jedes der miteinander durch Gelenke verbundenen Segmente beinhaltet ein komplettes Energiewandlermodul mit einer Leistung von 250 kW.

    Durch die welleninduzierte vertikale und horizontale Knick- oder Pendelbewegung der Module wird an den hydraulischen Gelenken ein hoher Druck erzeugt, der ein Hochdrucköl durch einen hydraulischen Motor preßt, welcher wiederum an einen Stromgenerator gekoppelt ist. Die Pelamis-Kraftwerke arbeiten optimal bei Wassertiefen von 50 – 60 m, also meist in einer Entfernung von 5 – 10 km vom Strand. Der Wirkungsgrad wird mit 70 – 80 % angegeben. Ein Vorteil gegenüber anderen Technologien: Die Anlage paßt sich dem Takt des Meeres an und übersteht selbst starke Stürme. Hofft man.

    Ab März 2002 finanziert ein internationales Konsortium unter Leitung der Norsk Hydro Technology Ventures die weitere Entwicklung mit 9,8 Mio. €, und im Laufe des Jahres 2005 wird der erste Prototyp dem neuen European Marine Energy Centre in Orkney übergeben. Die Anlage produziert genug Energie, um 500 Haushalte zu versorgen.

    2006 wird mit der Installation von drei jeweils 142 m langen, 3,5 m durchmessenden und 700 t schweren P1-A Pelamis Maschinen 5 km vor der nordportugiesischen Küste bei Aguçadoura begonnen. Federführend für dieses 2,25 MW Projekt (3 x 750 kW) sind die Unternehmen Enersis und Babcock & Brown. Enersis hat Interesse, dieses Projekt in Zukunft durch weitere 25 Einzelanlagen auf insgesamt 21 MW zu erweitern.

    Vier weitere Anlagen für den Auftraggeber Scottish Power werden 2007 in einer Entfernung von 2 km vor der Westküste von Orkney installiert, wo sie im Rahmen der öffentlich finanzierten Orcadian Wave Farm vom European Marine Energy Centre (EMEC) untersucht werden.

    Das dritte Projekt unter der Leitung von E.ON UK und Ocean Prospect sieht bis zu sieben Pelamis Generatoren mit einer Gesamtleistung von 5 MW vor, die in einer Entfernung von 15 km vor Hayle an der Nordküste Cornwalls im Rahmen des Wave Hub Projektes genutzt werden sollen.

    Pelamis vor Orkney

    Pelamis
    vor Orkney

    Im September 2007 wird die Ocean Power Delivery Ltd. aus Edinburgh in Pelamis Wave Power Ltd. (PWP) umbenannt und bekommt die die Auszeichnung British Best Renewable Energy Company of 2007.

    Die Einweihung der Pelamis-Anlage vor der portugiesischen Küste erfolgt in Povoa do Varzim im September 2008. Die weitere Entwicklung wird weiter unten präsentiert (s.u. Portugal).

    Im Februar 2009 erhält PWP den Auftrag von E.ON über die nächste Generation der Pelamis-Kraftwerke (P2). Die neue Anlage soll am neuen Standort der PWP bei den Leith Docks in Edinburgh, Schottland, gebaut und anschließend am European Marine Energy Centre (EMEC) in Orkney getestet werden. Die 180 m lange 740 kW Maschine enthält eine Reihe neuer Design-Merkmale um die Leistung zu verbessern und die Herstellung zu vereinfachen.

    PWP bekommt im September 2009 eine Förderung in Höhe von 250.000 £ durch den Carbon Trust, um ein ferngesteuertes Fahrzeug (ROV) zu entwickeln, das die Pelamis Energiekonverter in Position bringen soll. Dies soll die Installation und Wartung schneller, billiger und sicherer machen.

    Ende des Jahres einigt sich Pelamis mit dem europäischen Energieriesen Vattenfall auf ein 100 Mio. $ Wellenenergie-Projekt vor den Shetland-Inseln. Das neue Projekt, nach dem norwegischen Meeresriesen Aegir benannt, wird aus 26 Stück der 180 m langen Pelamis P2 Stromerzeuger bestehen und soll bis zu 200 MW Leistung erzeugen. Der Abschluß der ersten Phase des Projekts soll 2014 erfolgen, und bis 2015 soll die Leistung der einzelnen Pelamis-Elemente auf 20 MW gesteigert werden. (Wegen dem Namen ist allerdings ein Einspruch der u.g. Firma Ocean Navitas Ltd. zu erwarten, die ihre Anlage schon seit 2006 so nennt).

    Pelamis stellt im Grunde eine Optimierung des 1985 von Masuda vorgestellten 3-Schwimmer-Floßes dar, bzw. des 1993 präsentierten Hinged-Barge Systems (Cockerell-Floß), einer der ersten praktisch getesteten Wellenenergiewandler überhaupt.

    Pelamis P2 nach Stapellauf

    Pelamis P2 nach Stapellauf

    Im Mai 2010 stellt E.ON in Schottland das erste Modell der neuen Pelamis-2 Anlage vor, deren Gewicht ca. 1.300 t (andere Quellen: 1.500 t) beträgt. Ihren Namen ‚Vagr Atferd’ (altnorwegisch: Wellenenergie) erhält sie von Matthew Rendall von der Stromness Primary School in Orkney, der den diesbezüglichen Wettbewerb gewonnen hat. Mitte Juni wird die Anlage einem 36-stündigen Test auf offener See bei Firth of Forth unterzogen. Im Juli wird sie dann zum EMEC geschleppt, wo sie Anfang August auch wohlbehalten eintrifft und im Oktober ans Netz angeschlossen wird.

    Ebenfalls im August 2010 ist Pelamis Wave Power das erste Entwicklungsunternehmen, das mit seinem Wellenfarm-Projekt bei Farr Point, Sutherland, als Teilnehmer bei dem mit 10 Mio. £ dotierten Saltire Prize der schottischen Regierung zugelassen wird. Um hierbei zu gewinnen muß die Farm zwischen Januar 2015 und Januar 2017 ohne Unterbrechungen mindestens 100 GWh Strom ins Netz einspeisen.

    Das ursprünglich Armadale Wave Farm genannte Projekt an der Nordküste Schottlands, einige Kilometer vor Bettyhill in Sutherland, wird 2008 gestartet, als man die Genehmigung für die Netzanbindung einer Farm (< 10 MW) erhält. Im März 2010 wird eine Leasingvereinbarung mit der Liegenschaftsverwaltung Crown Estate geschlossen. In der ersten Phase soll die Farm auf 7,5 MW, und in einer zweiten auf 50 MW ausgebaut werden. Die Gesamtkosten werden auf 150 – 200 Mio. £ geschätzt.

    Weitere Projekte sind die 20 MW Aegir-Wellenfarm vor der Westküste Shetlands, wo für den Auftraggeber Vattenfall im Rahmen eines Joint-Venture bis zu 26 Pelamis-P2-Maschinen eingesetzt werden sollen, sowie die Bernera-Wellenfarm vor der schottischen Westküste von Great Bernera, Western Isles, mit identischen Spezifikationen. Diese soll bereits 2013/2014 ans Netz gehen.

    Seit 2000 gibt es auf der Isle of Islay an der schottischen Westküste eine kleine Felsküsten-OWC-Anlage mit einer Leistung von 500 kW, die von der Firma Wavegen aus Inverness betrieben wird, und als weltweit erste Versuchsanlage gilt, die aus Wellenkraft erzeugte Elektrizität in ein kommerzielles Stromnetz einspeist. Bei der Limpet-500 genannten Anlage wird eine Wells-Turbine eingesetzt, die sich unabhängig von der Anströmung immer in gleicher Richtung dreht. Später (?) werden zwei gegenläufige 250 kW Turbinen eingesetzt (Limpet = Land Installed Marine Powered Energy Transformer).

    Die OWC-Anlage besteht aus drei kaminartigen Betonkammern, deren gemeinsame Öffnung unter der Wasseroberfläche liegt. Mit jeder ankommenden Welle wird das Wasser in die ca. 20 m langen Röhren gepreßt und beim darauffolgenden Wellental wieder herausgesaugt. Am oberen Ende münden die Röhren in die Turbine. Ein an die Turbinen gekoppeltes Schwungrad sorgt auch in der Phase zwischen zwei Wellen für eine gleichmäßige Stromproduktion.

    Die Konstrukteure beachten jedoch nicht, daß sich vor der Küste ein Plateau befindet, das den Wellengang negativ beeinflußt. Dadurch erbringt die Anlage lediglich ein Zwanzigstel der eigentlich angepeilten Leistung.

    Im März 2003 gibt das britische Handels- und Industrieministerium bekannt, daß der Prototyp eines neuen Wellenenergie-Generators von Wavegen – das Unternehmen ist inzwischen in der OWC-Technologie international führend – mit 2,1 Mio. Pfund gefördert wird. Standort des Projektes sind die Western Isles, wo auch Versuche mit Gezeitenkraftwerken gemacht werden.

    Wavegen bezeichnet sich selbst sogar als Weltmarktführer im Bereich der Wellenenergie und verweist unter anderem auf ein netzverbundenes 75 kW Demonstrations-System der Queens University in Belfast, das in Limpet auf Islay seit dem Jahr 2000 zufriedenstellend arbeitet.

    Neben dem Küstenwellenkraftwerk Limpet entwickelt Wavegen eine zweite Variante, die sogenannte Breakwater-Turbine. Diese funktioniert nach dem gleichen Prinzip, doch wird die OWC-Technik in eine bereits existierende Küstenschutzmauer oder eine Hafenmole integriert. Eine Version des Breakwater-Typs wird ab 2004 ebenfalls auf Islay getestet. Bis 2008 soll im Baskenland ein entsprechendes Projekt realisiert werden, bei dem 16 Turbinen mit je 18,5 kW Leistung durchschnittlich 200 Haushalte mit Strom versorgen sollen. Das Ente Vasco de la Energía Mutriku Projekt wird voraussichtlich Spaniens erstes netzgekoppeltes Wellenkraftwerk.

    Im Mai 2005 wird Wavegen von dem deutschen Joint Venture Voith Siemens Hydro (VSH) übernommen.

    Wavegen 100 kW Turbine

    Wavegen 100 kW Turbine

    Als Prototyp für das etwas weiter unten beschriebene Siadar Wave Energy Project (SWEP) nimmt Voith Siemens im August 2008 auf Islay eine 100 kW Turbine in Betrieb. Verantwortlich für die Entwicklung ist npower renewables, der britische Ableger der RWE Innogy, und unterstützt wird sie durch das Wave and Tidal Energy Support (WATES) Programm der schottischen Regierung. Im Endausbau, der bereits 2009 beginnen kann, sofern die Genehmigungen dafür zeitnah erlangt werden, soll die Anlage bis zu 4 MW produzieren.

    Neben diversen Projekten, in die das Unternehmen involviert ist (und die an anderen Stellen dieser Aufzählung präsentiert werden), plant Voith Hydro Wavegen zusammen mit der britischen RWE Npower Renewables (Tochter der RWE-Innogy) in Schottland bis 2011 das bislang größte OWC-Wellenkraftwerk der Welt mit einer Nennleistung von 4 MW zu errichten. Rund 350 m vor der Hebrideninsel Lewis gelegen soll das Siadar Wave Energy Project (SWEP) mit seinen rund 8.000 MWh pro Jahr etwa 1500 Haushalte der Western Isles mit Strom versorgen.

    Das Kraftwerk besteht aus einer Betonkonstruktion mit 36 Turbinen und ist auf einem flachen, 250 m langen künstlichen Damm mit dem Meeresboden verankert. Es wird in mehreren kleinen Einheiten an der Kaikante fertig montiert, vor Ort geschleppt und abgesenkt. Die Gesamtbauzeit veranschlagt Npower auf etwa anderthalb Jahre.

    2010 präsentiert Wavegen auf seiner Homepage eine neuentwickelte 18,5 kW Wells-Turbine, die als Modul zum Einbau in Wellenbrecher, Deichanlagen oder Hafenwände gedacht ist und mitsamt Ventil und Schalldämpfer ausgeliefert wird. Das sehr einfache und robuste Komplettmodul wiegt weniger als eine Tonne, so daß Installation oder Deinstallation mittels eines kleinen Mobilkrans erfolgen kann.

    Diese Turbinen bilden die bereits fünfte Generation der Wells-Turbinen und vereinen alle Erfahrungen und Kostenreduktionsmöglichkeiten der bisherigen Entwürfe und der operativen Ergebnisse der Limpet-Anlage. Eine Reihe von europäischen Hafenbehörden zeigen Interesse an der Installation dieser Technologie.

    Die bereits 1981 gegründete britische Beratungsirma IT Power Ltd. mit Sitz in Hampshire und Bristol, die sich auch mit Gezeiten- und Meeresströmungen beschäftigt (s.d.), entwickelt einen schwimmenden Wandler für die Wellenenergie, der keine beweglichen Teile unter Wasser besitzt und mit seinem erzeugten Luftdruck eine entsprechende stromerzeugende Turbine antreibt. Das Unternehmen kooperiert dabei mit der 2001 gegründeten Firma Offshore Wave Energy Ltd. (OWEL).

    In der ersten Phase, die von einem DTI SMART Award unterstützt wird, erfolgt eine mathematische Modellierung der patentierten Anlage, parallel zur Erprobung eines 1,8 m langen Modells im Maßstab 1:100 im Wellentank der Firma QinetiQ. Eine Machbarkeitsstudie für die technisch sehr einfache Anlage wird 2002 veröffentlicht.

    Die zweite Phase, die durch den Carbon Trust unterstützt wird, umfaßt weitere Simulationen sowie die Erprobung eines 15 m langen Modells im Maßstab 1:10 im Wellentank des New and Renewable Energy Centre (NaREC) bei Blyth im Norden von England in den Jahren 2004/2005.

    OWEL Modell 1:10

    OWEL Modell 1:10

    Im Januar 2009 wird die Weiterentwicklung der von Prof. John Kemp, dem Inhaber der beiden Firmen IT Power und OWEL, erfundenen Luftdruck-Technologie durch eine Förderung der South West Regional Development Agency (SWRDA) unterstützt. Ziel ist ein 1:1 Prototyp, der unter dem Namen Grampus bekannt wird (eine Delphinart).

    Die Versuche mit einem 1:40 Modell des OWEL Grampus Wave Energy converter an der University of Southampton zeigen im Juni, daß bei der Umwandlung des horizontal wirkenden Anteils der Wellenenergie in Luftdruck mit einem Wirkungsgrad von 25 % gerechnet werden kann.

    Das Unternehmen möchte Ende 2009 damit beginnen, einen rund 200 m langen seegängigen Prototyp zu entwickeln und zu testen. Dieser soll möglicherweise auch mit zusätzlichen Windkraftwerken bestückt werden. Insgesamt wird mit einer Leistung von 6 MW gerechnet. Bislang konnte eine Finanzierung jedoch noch nicht gesichert werden.

    Die britische Firma Engineering Business Ltd. (EB) aus Northumberland beginnt 1997 an einem Unterwasser-Energiesystem namens Active Water Column Generator (AWCG) zu arbeiten, das zur Nutzung von Meeresströmungen gedacht ist – und aus dem sich später das Stingray-System entwickelt (s.d.). Technologisch besteht eine gewisse Ähnlichkeit mit dem oben beschriebenen finnischen WaveRoller.

    Zur Erweiterung der Anwendungsbereiche von Meeresenergien startet EB 2002 mit der Untersuchung des Frond Wave Generator, der an der Lancaster University entwickelt worden ist. Dieser besteht aus einer oberflächennahen Kollektorfläche, die wie ein senkrecht stehendes Paddel schwenkbar an einem in 20 – 35 m Wassertiefe auf dem Meeresboden verankerten Arm montiert ist. Die Energie der Wellen wird in hydraulische Energie, und diese mit Hilfe eines hydraulischen Motors und eines Generators in elektrischen Strom umgewandelt.

    Frond Wave Generator Grafik

    Frond Wave Generator (Grafik)

    An der Lancaster University werden Simulationen sowie Laborversuche im Maßstab 1:33 und 1:25 durchgeführt. 2003 erscheint der erste gemeinsame Bericht samt einer Machbarkeitsstudie, der zufolge Anlagengrößen von 150 – 500 kW sinnvoll erscheinen. Die Komplettkosten für eine Farm mit zehn Stück der 500 kW Frond Generatoren werden auf knapp 14 Mio. £ geschätzt.

    2005 erscheint der Bericht über 2. Phase mit Tests an diversen Bauformen, die an den Universitäten Lancaster und Newcastle durchgeführt werden. Es besteht der Plan zum Bau einer vorkommerziellen 10 MW Demonstrationsfarm.

    Das Projekt wird jedoch nicht direkt weitergeführt, sondern fließt möglicherweise in die Weiterentwicklung des Oyster ein (s.u.). Der Pfeil auf der Abbildung des Designs zeigt auf einen Menschen – um eine Vorstellung von der Größe des Systems zu geben…

    An der Lancaster University wird ab 2007 auch an einem von Bob Chaplin erfundenen WRASPA-System gearbeitet (Wave-driven Resonant, Arcuate-action, Surging Power Absorber), das für Wassertiefen bis 50 m gedacht ist und aus einem großen Paddel besteht, das senkrecht im Meeresboden verankert seine Schwingung in hydraulischen Druck wandelt.

    WRASPA Grafik

    WRASPA (Grafik)

    Daneben wird an einem sehr robusten PS Frog Mk 5 Wellenenergie-Absorber mit Lineargenerator gearbeitet, dessen Homepage aber noch nicht online gegangen ist (Stand Oktober 2010).

    Mitte der Dekade startet die neue regenerative Energieart in Großbritannien richtig durch. Im Jahr 2004 wird das European Marine Energy Centre (EMEC) etabliert, um die neuen Technologien im Bereich der Wellenkraft zu testen, die von privaten Firmen entwickelt werden.

    Die AWS Ocean Energy Ltd. in Alness ist ein 2004 gegründetes schottisches Unternehmen, das an einem patentierten Archimedes Waveswing System (AWS) genannten Konverter arbeitet. Die ursprünglich 1995 von Fred Gardner und seiner holländischen Firma Teamwork Techniek entwickelte Anlage, deren Rechte 2004 von AWS gekauft werden, besteht aus einem großen luftgefüllten Zylinder, der sich komplett unterhalb der Wasseroberfläche befindet. Die welleninduzierte Relativbewegung zwischen dem oberen, schwimmenden Part und dem unteren, festen Teil wird über einen Lineargenerator zu Strom umgewandelt. Das AWS wird 6 m unter der Wasseroberfläche installiert, wobei die Bojen auch relativ nah nebeneinander montiert werden können.

    Eine 2 MW Pilotanlage wird schon ab Oktober 2004 im Rahmen des Thermie-Projektes der EU an der nordportugiesischen Küste bei Póvoa de Varzim getestet. Sie speist ihren Strom (rund 1,5 MW) erfolgreich ins Netz ein und erzielt dabei einen Wirkungsgrad von 35 %.

    Archimedes Wave Swing System

    AWS System Versuch

    Im März 2006 beginnt AWS neue Techniker und Ingenieure zu rekrutieren und gibt im April bekannt, daß sich die Investmetgruppe RAB Capital mit 2 Mio. englischen Pfund eingekauft hat. Damit soll eine vorkommerzielle 250 kW Demonstrationsanlage hergestellt werden, die als MK 11 (oder Mark Two design) ab Mitte 2009 am European Marine Energy Centre (EMEC) in Orkney installiert und erprobt werden kann.

    Im Februar 2007 bekommt das Unternehmen eine Förderung der schottischen Regierung in Höhe von 2,1 Mio. Pfund um sein vorkommerzielles System weiterzuentwickeln. Diese Bojen werden etwa 25 m hoch sein, einen Durchmesser von 12 m haben, sind mit Schwungscheiben ausgestattet und sollen jeweils 1 MW erzeugen.

    Mitte 2007 gibt AWS bekannt, daß man die erste Minifarm mit 500 kW Archimedes-Einheiten ab dem dritten Quartal 2009 installieren will. Ein Jahr später sollen bereits 20 Einheiten in Betrieb sein. Bis 2013 soll diese Farm sogar auf 100 Einheiten ausgebaut werden. Diese Modellgröße wird einen Durchmesser von 8 m haben und einen Zylinderhub von ebenfalls 8 m.

    Im August 2007 gewinnt das Unternehmen auf der internationalen Konferenz Energy Ocean in Hawaii sowohl einen Company Pioneer Award als auch einen Technology Pioneer Award. Außerdem stellt der Carbon Trust weitere Fördermittel in Aussicht. Investitionsgelder gibt es vom Shell Technology Ventures Fund der Royal Dutch Shell plc. und vom Global Portfolio Tudor Investment Fund. Dies führt zur Erweiterung der Arbeitsmöglichkeiten von AWS in Alness, Ross-shire, im schottischen Hochland, und der Entwicklung eines Folgemodells im Laufe des Jahres 2008.

    AWS II Grafik

    AWS II (Grafik)

    2009 gibt es weitere 2,3 Mio. £ von Shell und vom Scottish Co-investment Fund. Nun wird ein voll funktionsfähiger Prototyp AWS-III für 2011 angekündigt, dem 2013 eine vorkommerzielle Demonstrationsanlage folgen soll, während 2014 eine erste Demonstrationsfarm mit 10 MW in Betrieb gehen soll.

    Ab Mai 2010 wird ein Modell der neuen Version im Maßstab 1:9 vier Monate lang im berühmten Loch Ness getestet. Als im Juli der schottische Minister für Unternehmen und Energie den Teststandort besucht, kann er auch gleich bekanntgeben, daß AWS aus dem WATERS-Programm (Wave and Tidal Energy: Research, Development and Demonstration Support) Fördermittel in Höhe von 1,39 Mio. £ bekommen wird, um die Weiterentwicklung der neuen Version AWS-III voranzutreiben.

    Die zukünftige ringförmige und schwimmende Struktur mit rund 60 m Durchmesser wird aus 12 Zellen bestehen und eine Leistung von 2,5 MW besitzen.

    Zur Überwindung einer der grundlegenden Schwierigkeiten im Bereich der Wellenenergie wird das AWS-III Design keine beweglichen mechanischen Teile besitzen, die in Kontakt mit Meerwasser kommen. Dies geschieht mit Hilfe eines um den Stahlrumpf angebrachten neuartigen Systems flexibler Membranen und die Einbeziehung von Luftturbinen.

    Im Juli 2010 gibt es für AWS und seinen wissenschaftlichen Partner, die University of Strathclyde, 350,000 £ vom Technology Strategy Board der britischen Regierung.

    Interessant ist, daß AWS während der Entwicklung des neuen Modells eine sich abzeichnende starke Ähnlichkeit mit einem anderen Wellenenergiegerät feststellt, nämlich der Coventry Muschel (Coventry Clam), die in den 1970er Jahren an der Coventry University entwickelt wurde. Während das Coventry-Team wiederum ursprünglich mit der Salter Duck-Technologie begonnen haben soll (s.o.).

    Trident Energy Grafik

    Trident Energy (Grafik)

    Hugh-Peter Kelly gründet 2004 seine Firma Trident Energy Ltd. mit Sitzen in Lowestoft und Southend-on-Sea aufgrund der Idee, mit Schwimmern verbundene Linear-Generatoren zu nutzen, um die Wellenenergie direkt in Strom umzuwandeln. Er patentiert seine Erfindung und beginnt ein umfangreiches F & E-Programm, um das Konzept der Direct Energy Conversion Method (DECM) zu überprüfen. Das Verfahren gilt als das einfachste System seiner Art, da weder hydraulische Geräte noch eine Luftverdichtung erforderlich sind. Die auf und ab schwimmenden Bojen unterhalb der aufgeständerten Anlage bewegen die senkrecht beweglichen Teile des Lineargenerators.

    Von Fördermitteln aus dem Carbon Trust unterstützt werden im Jahr 2004 die ersten Tests am New and Renewable Energy Centre (NaREC) in Blyth durchgeführt und 2005 abgeschlossen. 2006 folgen die Aqkuise von Drittmitteln zur Weiterentwicklung der Technologie, eine zusätzliche Unterstützung durch die East of England Development Authority (EEDA) sowie weitere Wellentank-Tests am NaREC.

    Im April 2007 beginnt das Unternehmen ein Offshore-Demonstrationsprojekt. Die erste Phase des Projekts umfaßt die Entwicklung und das Testen einer verkleinerten Version seiner Offshore-Testplattform am NaREC. Die Tests werden im Juli 2007 erfolgreich abgeschlossen und führen zu der Einschätzung, daß eine Farm von 1 km2 Größe bis zu 100 MW erzeugen kann.

    Trident Energy Versuch

    Trident Energy Versuch

    Trident Energy beabsichtigt nun, bis 2010 eine Offshore-Anlage bereitzustellen, die dann ein Jahr lang im praktischen Einsatz geprüft werden soll. Tatsächlich wird im November 2008 eine 150 t schwere und 16 m hohe Demonstrationsanlage vorgestellt, die von der Marinebau-Firma Small & Co. in Lowestoft gebaut wird.

    Im April 2009 wird der 20 kW starke Trident DECM Generator zu seinem Teststandort rund 5 Meilen vor Southwold, Suffolk, geschleppt, wo er für einen geplanten Testzeitraum von 3 Monaten durch untergetauchte Pontons verankert wird. Die Plattform mit den vier Stück 230 V Wechselstrom-Generatoren und etwa 3 m der massiven Maschinenbeine bleiben sichtbar über dem Wasser. Anschließend soll mit dem Bau einer Anlage in kommerzieller Größe begonnen werden. Aktuellere Informationen gibt es noch nicht, auch die Testergebnisse sind bislang nicht veröffentlicht worden.

    Auch an der Universität von Manchester arbeitet man ab 2004 mit Unterstützung des Carbon Trust und gemeinsam mit den Industriepartnern Carillion (früher Mowlem plc) und Royal Haskoning an einem innovativen und bereits patentierten Wellenkraftwerk.

    Unter dem Namen Manchester Bobber werden 2004 und 2005 verschiedene Versionen im Labor getestet und die Untersuchungen an Modellen im Maßstab 1:100 und 1:10 im Wellenkanal des NaREC werden im September 2006 erfolgreich beendet.

    Parallel dazu wird ein Prototyp in Originalgröße geplant (30 m x 60 m), dessen 25 oder 50 einzelne Einheiten jeweils 500 kW Strom erzeugen.

    Bei dem Bobber handelt es sich um eine Auftriebsanlage mit mehreren Schwimmkörpern, die über Seilzüge, Kupplungen, Getriebe und Generatoren den gewünschten Strom erzeugen.

    Grafik des Manchester Bobber

    Manchester Bobber (Grafik)

    Eine zukünftige kommerzielle Plattform für Wassertiefen von 20 – 40 m soll im Jahresdurchschnitt 4 MW erzeugen können. Für deren Entwicklung wird mit Hilfe der University of Manchester Intellectual Property Limited (UMIP) die Firma Manchester Bobber Company Ltd. gegründet, die mit neun industriellen Partnern zusammenarbeitet.

    Ende 2007 gewinnt der Manchester Bobber den Marine Energy Award des 2007 Rushlight Awards, danach wird es jedoch ruhig um das Projekt. Die bislang einzige Meldung besagt, daß das Unternehmen beabsichtigt, 2009 ein Einzelsystem in voller Größe beim European Marine Energy Center, Orkney, testen zu lassen.

    Die 2005 gegründete Green Ocean Energy Ltd. in Aberdeen, Ostschottland, entwickelt eine Wellenenergie-Boje namens Ocean Treader, die mit zwei 20 m langen Schwimmer-Armen ausgestattet ist. Die Welle trifft zunächst auf den ersten Schwimmer und hebt und senkt diesen, bewegt dann die Boje selbst und schließlich auch den zweiten Schwimmer. Durch die relative Bewegung der einzelnen Teile zueinander wird die Wellenkraft über hydraulische Zylinder in Strom verwandelt.

    Eine clevere Modifikation bildet der Wave Treader der nicht frei schwimmt, sondern an den Fundamenten von Offshore-Windanlagen angebracht werden kann. Dies hat den Vorteil, daß sich der Windpark und die Wave Treader die benötigten Untersee-Kabel teilen können, mit denen der Strom an die Küste transportiert wird.

    Beide Systeme sollen aus kostengünstigen Standard-Teilen gefertigt werden und sind auf Wartungsarmut und eine Lebensdauer von 25 Jahren angelegt. Die Wartungsintervalle sollen 5 Jahre betragen. Eine Einzelanlage erzeugt etwa 500 kW.

    Nachdem 2005 das Patent angemeldet ist, beginnen 2007 an der Strathclyde University Versuche im Maßstab 1:50, gefolgt von dem Bau eines 1:12,5 Prototyp im Jahr 2008, der anschließend am NaRec getestet wird. In diesem Jahr erhält Green Ocean eine Förderung von 60.000 £ aus dem NPower Juice Fund.

    Wave Treader Laborversuch

    Wave Treader Laborversuch

    Im Mai 2009 stellt das Unternehmen erstmals ein Modell des Ocean Treader auf der All Energy Messe in Aberdeen vor, und im September folgt eine Förderung in Höhe von 100.000 £ durch den Scottish Enterprise Seed Fund, zusammen mit weiteren 150.000 £ privaten Investitionsmitteln. Diese Unterstützung erlaubt es dem Unternehmen, das Engineering und Testen seines Wave Treader weiterzuführen.

    2010 wird das Design für einen Wave Treader in voller Größe abgeschlossen und mit dem Bau begonnen. Die Anlage soll 2011 in den Testbetrieb gehen. Für 2013 ist die Installation eines Modells der 2. Generation geplant, für 2014 der Aufbau einer ersten kleinen Farm, und für 2015 die kommerzielle Nutzung auf schottischen Offshore-Windfarmen.

    Der Erfinder George Leslie aus Kirkwall stellt Mitte 2005 einen weiteren Vorschlag für ein Wellenkraftwerk vor. Dabei geht es um ein kompliziertes System von Spulen, in denen eine Mischung aus Luft und Wasser zyklisch expandiert und wieder zusammengepreßt wird. Ein kleines, eigenhändig hergestelltes Modell zeigt bereits erfolgreich die Funktion. Als nächstes soll ein 10 kW Modell im Hafen von Lerwick getestet werden. Einer der Vorteile des Systems ist, daß es keinerlei beweglichen Teile besitzt. Von einer Umsetzung ist mir nichts bekannt.

    Im August 2006 schließen die britische RWE-Tochter npower renewables und die schottische Wavegen, Tochtergesellschaft der österreichischen Voith Siemens Hydro, ein Abkommen zur Entwicklung eines 3 MW Wellenkraftwerks auf der Hebrideninsel Lewis, das auf der OWC-Technologie basiert, wie sie in Wavegens Limpet-Anlage seit 2000 im Einsatz ist. Um Baukosten zu sparen soll das Kraftwerk in eine bestehende Küstenschutzmauer integriert werden.

    Im Dezember 2006 läßt der ehemalige Marine-Experte und Hotelbesitzer Michael Whelan den 28 t schweren Prototypen seiner OE Buoy in der Galway Bucht in Irland zu Wasser. Die 12 m lange, 6 m breite und 6 m hohe Anlage im Maßstab 1:4 wird acht Monate lang auf offener See getestet, sie funktioniert nach dem Prinzip der vertikal oszillierenden Wassersäulen und soll später mit einer Wells-Luftturbine ausgestattet werden. Sein Unternehmen OceanEnergy Ltd. im irischen Cobh, County Cork, gründet Whelan gemeinsam mit John McCarthy zu diesem Zweck bereits 2002, als er seine Experimente mit einem Modell im Maßstab 1:50 beginnt.

    Das System besteht aus einer teilweise untergetauchten L-förmigen Kammer mit einer Turbine, die im rechten Winkel über der Wasserlinie angebracht ist. Die Wellen füllen die Kammer mit Wasser, und dieses drückt die Luft hinaus, welche dann die Turbine antreibt. Auch wenn sich das Wasser wieder zurückzieht und dabei Luft in die Kammer saugt, wird diese zum Antrieb der Turbine genutzt.

    Später wird ein Prototyp im Maßstab 1:15 in einem Wellenkanal in Frankreich untersucht. Mitbeteiligt an diesen Untersuchungen sind das Hydraulics and Maritime Research Centre, das irische Marine Institut und die Queens University in Belfast. Bis zu diesem Zeitpunkt sind über 1 Mio.€ in das Projekt investiert worden.

    Im September 2007 wird die Versuchsanlage mit einem 16 kW System zur Stromerzeugung ausgestattet. Sollten auch diese Experimente erfolgreich sein, ist geplant eine Anlage im Maßstab 1:1 zu bauen. Dieser 600 t Koloß wird 40 m lang, 20 m breit und 16 m hoch werden und mit zwei 750 kW Wells-Turbinen ausgestattet sein.

    Der Praxisversuch wird im August 2009 erfolgreich beendet, und im September erhält das Unternehmen eine Förderung in Höhe von 230.000 € aus dem Programm Sustainable Energy Ireland (SEI), das die Entwicklung im Laufe der letzten Jahre schon mit 470.00 € unterstützt hat. Ocean Energy plant nun, innerhalb der nächsten 3 – 5 Jahre Finanzierungsmittel in Höhe von 20 Mio. € einzuwerben, um ihre OE-Technologie bis zur Produktreife zu entwickeln.

    Im Februar 2010 geht Ocean Energy mit der US-Firma Dresser-Rand zusammen, um seine Meeresenergie-Systeme auf kommerzieller Basis zu entwickeln. Dresser-Rand wird hierfür die Turbinen entwickeln und liefern.

    Grafik des Wellenkraftwerks Oyster

    Oyster (Grafik)

    Viel Presse bekommt das Konzept des im Februar 2005 gegründeten Unternehmens Aquamarine Power Ltd. in Edinburgh. Dabei geht es um das Modell Oyster (= Auster), das etwa fünf Jahre zuvor von Sian McGrath erfunden wurde. Versuche ab April 2003 mit einem Labormodell im Maßstab 1:20 verlaufen an der Queens University Belfast sehr erfolgreich, so daß die Ingenieure damit beginnen, einen Prototypen in Originalgröße herzustellen, der vor der schottischen Küste am European Marine Energy Centre (EMEC) in Orkney untersucht werden soll. Anschließend möchte man eine komplette Wellenfarm als Demonstrationsanlage und für Betriebstests installieren.

    2007 beginnt Aquamarine die Zusammenarbeit mit der Scottish and Southern Energy (SSE), und im Oktober 2008 wird die Herstellung eines 315 kW Modells in Originalgröße abgeschlossen.

    Bei der Oyster handelt es sich um einen im Wellengang hin und her schwingenden Konverter, der eine gewisse Ähnlichkeit mit den früher weitverbreiteten Industrie-Heizkörpern hat. Die Bewegung wird in hydraulischen Druck umgesetzt, der eine an Land installierte Turbine betreibt. Pro Einheit sollen zwischen 300 und 600 kW erzeugt werden, und man plant kommerzielle Farmen mit 10 Stück und einer Gesamtleistung von bis zu 6 MW.

    Im Februar 2009 vereinbart Aquamarine ein Joint-Venture mit der SSE-Tochter Airtricity zur gemeinsamen Entwicklung von Standorten mit einer Gesamtleistung von bis zu 1 GW im Jahr 2020. Im Rahmen der Partnerschaft soll bis 2011 eine 2 MW Demonstrationsfarm verwirklicht werden, die im Jahr darauf bis auf 10 MW und danach bis auf 200 MW erweitert werden soll. Außerdem wird mit der Wave Power Research Group der Queens University Belfast eine fünfjährige Forschungskooperation beschlossen.

    Die erste Oyster Demonstrationsanlage wird im August 2009 beim EMEC zu Wasser gelassen und im November 2009 offiziell eingeweiht, als sie beginnt ihre 300 kW ins Netz von Orkney und Umgebung einzuspeisen. Die Ergebnisse des Versuchsbetriebs sollen als Grundlage für das Design der nächsten Generation (Oyster 2) in kommerziellen Maßstab dienen. Für die Installation der Anlage, 500 m vom Ufer entfernt, berechnet Fugro Seacore rund 2 Mio. £.

    Im September 2009 kann das Unternehmen auch die erfolgreiche Aqkuise von 10 Mio. £ Investitionskapital verkünden, und im Februar 2010 erhält Aquamarine weitere 5,1 Mio. £ Fördergelder der britischen Regierung, um das Modell Oyster 2 weiterzuentwickeln. Außerdem wird eine ganze Reihe von Innovationspreisen gewonnen, u.a. den Company Pioneer Award und den British Renewable Energy Award 2010. Die Kosten bis zur Produktionsreife beziffert das Unternehmen zu diesem Zeitpunkt auf noch 50 Mio. £.

    Oyster II Design Grafik

    Oyster II Design (Grafik)

    Das Exklusivrecht für eine erste 200 MW Oyster-Wellenenergie-Farm bei Brough Head (als Teil der 1 GW Vereinbarung mit SSE) bekommt das Unternehmen im März 2010 von der Crown Estate zugesprochen. Im Mai wird das Design des neuen Modells Oyster 2 vorgestellt. Es ist einfacher aufgebaut, hat weniger bewegliche Teile, ist leichter zu warten und erzeugt 250 % mehr Strom als sein Vorgänger. In den Maßen 26 x 16 m soll es 800 kW leisten und bereits im Laufe des Jahres hergestellt werden. Ab dem Sommer 2011 sollen dann beim EMEC drei Einheiten getestet werden, die gemeinsam an eine an Land installierte 2,4 MW Turbine angeschlossen sind.

    Im Juli 2010 gibt Aquamarine den Eingang von weiteren 6 Mio. £ Investitionskapital bekannt, weitere 3 Mio. £ kommen als Fördermittel vom WATERS fund. Damit soll der Test am EMEC finanziert werden.

    Das Großunternehmen BAE Systems aus Farnborough, Hampshire, unterstützt Aquamarine ab Juli 2010, um im Rahmen eines 1 Mio. £ Projekts die Oyster-Technologie zu optimieren. Das Technology Strategy Board finanziert die Partner mit 450.000 £, um ein über 30 Monate laufendes Forschungs-, Entwicklungs- und Demonstrationsprojekt zur kommerziellen Produktion der Oyster Wellenenergie-Konverter zu ermöglichen. Die Ingenieure bei BAE Systems sollen ein intelligentes Diagnosesystem und einen ferngesteuerten Ballastierungsmechanismus entwickeln.

    Aquamarine Power, die sich auch mit der Gezeitenenergie beschäftigt (s.d.: Neptun und Evopod), arbeitet seit 2005 an einem Konzept, um die Oyster-Systeme direkt zur Meerwasserentsalzung einzusetzen, wobei der gewonnene Druck zur Umkehrosmose (RO) genutzt wird. Diese Entwicklung wird gemeinsam mit dem Instituto Tecnológico de Canaria (ITC) durchgeführt und von der Royal Academy of Engineering gefördert.

    Das 2002 von Chris Budd gegründete Unternehmen C-Wave Power Ltd. beschäftigt sich mit Hilfe des gewonnenen Dti SMART Preises mit der Umsetzung großer, schwimmender Wellenfarmen, die im Tiefenwasser in 5 – 10 km vor der Küste installiert werden sollen. 2005 wird die Firma umstrukturiert und bekommt 1 Mio. £ Anschubfinanzierung. Unter Bewahrung ihrer Unabhängigkeit siedelt sie sich im SETsquared business incubator der Southampton University an, um schnell auf wissenschaftliche Hilfe zurückgreifen zu können.

    Das C-Wave System nutzt die seitlich wirkende Kraft der Wellen, die man kennt, wenn man einmal versucht hat bei hohem Wellengang von einem Boot in ein anderes zu springen – das sich durch den Wellengang immer wieder annähert und entfernt. Es ist diese Wirkung der ‚rundlaufenden’ Wellen, die beim C-Wave in eine kontinuierliche Bewegung und dann in Strom umgesetzt wird. Die Technologie wird im Maßstab 1:20 untersucht und belegt, daß sie in der Lage ist eine hohe Energieausbeute zu erreichen.

    Im Juni 2006 beginnt ein Projekt zur Weiterentwicklung des Systems, das vom Carbon Trust mit gut 1601.000 £ gefördert wird und bis Februar 2007 laufen soll. Das Unternehmen hofft auf weitere 5 Mio. £, um einen Prototyp mit 1 MW Leistung herzustellen, der etwa 20 m breit und 50 m lang wäre. Für 2009 plant C-Wave die Inbetriebnahme eines Multi-MW Systems, worauf man sich anschließend mit der Entwicklung großer Plattformen beschäftigen will, die in einer Entfernung bis zu 20 km vor der Küste eingesetzt werden können. Über eine tatsächliche Umsetzung konnte ich bislang allerdings nicht finden.

    Die von Nicola Harper und Fraser Johnson 2002 gegründete Firma OreCon Ltd. in Exeter, Devon, ein Spin-out der Univesity of Plymouth, beschäftigt sich mit einem Multi Resonant Chamber (MRC) Wellenkraftwerk, das auf den Konstruktionsprinzipien für Speicherbojen aus der Ölindustrie basiert und mit mehreren Wassersäulen arbeitet. Die beiden Gründer arbeiten seit 2001 an der Technologie und führen an der Universität Wassertank-Versuche mit Modellen im Maßstab 1:100 und 1:6 durch. Für den Einsatz auf See entsteht ferner eine erste Funktionsanlage mit einem Gewicht von 13 t. Die Installation der ersten kommerziellen 1 MW Anlage ist für den Sommer 2005 geplant – was sich allerdings signifikant verzögert.

    Orecon Grafik

    Orecon (Grafik)

    Erst Anfang 2008 berichtet die Presse, daß die OreCon damit begonnen habe eine riesige Boje aus Stahl mit einem Durchmesser von 40 m zu bauen, die ab 2010 rund 4 Meilen Offshore bis zu 1,5 MW erzeugen soll. Das Unternehmen erhält 12 Mio. £ (andere Quellen: 15 Mio. £) Investitionsmittel von Venrock, Advent Venture Partners, Wellington Partners und den norwegischen Northzone Ventures.

    Im Mai 2009 vereinbart OreCon mit dem portugiesischen Energie-Unternehmen Eneólica die Gründung einer Joint-Venture Firma, um die erste 1,5 MW starke MRC1000-Boje zu bauen und zu installieren. Vor der Küste Portugals soll sie Strom für rund 1.500 Haushalte produzieren. Später ist geplant, zwei weitere Bojen hinzuzufügen um einen Output von 4,5 MW zu erreichen. Im Laufe der nächsten 10 Jahre wollen die Partner dann weitere Multi-MW Farmen realisieren. Zeitgleich wird ein memorandum of understanding mit der Dresser-Rand Co. Ltd. unterzeichnet, welche die Kammer und das Turbinendesign der MRC-Anlage optimieren soll. Ein besonderer Vorteil der MRC-Anlage von OreCon wäre dann, daß sie die OWC-Technologie (mit mehreren Kammern) mit einer patentierten, bidirektionalen HydroAir Luftimpuls-Turbine mit variablem Radius (Variable Radius Turbine, VRT) von Dresser-Rand kombiniert, die sehr viel effektiver als eine Wells-Turbine sein soll.

    Im März 2009 sucht das Unternehmen nach Partnern, um Boyen für einen Testeinsatz am UK Wave Hub (s.u.) in Cornwall herzustellen, der im August 2010 in Betrieb gehen soll. Es springt für die australische Firma Oceanlinx ein (s.o.), die sich nach Erhalt einer Förderung durch die Regierung in Sydney zurückzieht, um ihr Projekt in australischen Gewässern umzusetzen.

    Tatsächlich zu sehen gibt es bislang allerdings nur verschiedene und sehr unterschiedliche Grafiken, von denen eine hier abgebildet ist. Etwas seltsam ist auch, daß das von Johnson im März 2005 beantragte US-Patent (Nr. 7.726.123) erst im Juni 2010 erteilt wird. Das Unternehmen scheint Anfang 2008 an David Crisp in Bodmin, Cornwall, übergegangen zu sein (?) – und Mitte 2010 ist es im Netz überhaupt nicht mehr präsent.

    Prof. Ed Spooner, ein beratender Ingenieur aus Crook in der Nähe von Durham, wird im März 2006 mit seiner Erfindung eines Wellenenergie-Konverters namens Snapper bekannt. Dieser arbeitet mit einem Linear-Generator, bei dem sich ein Magnet innerhalb einer Spule auf und ab bewegt und dabei einen Strom induziert. Spooner ergänzt das System um einen zweiten Satz von Magneten abwechselnder Polarität entlang der Spule und erreicht damit eine Folge von kurzen, schnellen Bewegungen des Kernmagneten, die sich für die Erzeugung von Strom besser eignen als langsame, glatte Bewegungen. Seine Versuche deuten darauf hin, daß sich die Effizienz gegenüber dem bisherigen Wellenenergie-Systemen dadurch um das zehnfache steigern läßt.

    Snapper Tankversuch Montage

    Snapper
    Tankversuch
    (Montage)

    2006 werden diverse Laborversuche durchgeführt, und 2007 erscheint eine sehr ausführliche technische Analyse von Tom Willcock (Durham University) in der es primär um den neuartigen Lineargenerator des Snapper geht.

    Der Erfinder überträgt seine Patentrechte an das New and Renewable Energy Centre (NAREC) in Blyth, Northumberland, wo die Technologie mit einer Finanzierung durch das 7. Rahmenprogramm der EU weiterentwickelt werden soll. Projektbeginn ist im September 2009, die Laufzeit beträgt zwei Jahre. In dem Projektkonsortium befinden sich neben dem NAREC und der University of Edinburgh die Firmen Ecotricity, Meccanotecnica Riesi, SubseaDesign, EM Renewables und Technogama.

    Im September 2007 stellt das Unternehmen Neptune Renewable Energy Ltd. (NRE) aus North Ferriby, East Yorkshire, daß sich auch mit der Gezeitenenergie beschäftigt (s.d.), den Neptune Triton vor, einen Wellenenergie-Konverter für den küstennahen Bereich. Das wie ein großes Komma aussehende Gerät leistet 400 kW und kann bis in einer Wassertiefe von 10 m aufgestellt werden. Die nach einem patentierten axial-asymmetrischen Prinzip funktionierende Anlage ist mit einem hydraulischen Zylinder, einem Turbinen-Generator-Satz sowie Akkumulatoren ausgestattet.

    Die Labortests mit einem Modell im Maßstab 1:100 werden 2005 abgeschlossen, für den Sommer 2006 wird der Bau eines Modells im Maßstab 1:10 geplant, und bereits ein Jahr später soll eine 400 kW Anlage fertig sein. Für 2008/2009 wird ein wesentlich größerer Plan geschmiedet: ein Feld mit einer Gesamtleistung von 8 MW. Danach wird das Projekt vermutlich eingestellt, denn NRE konzentriert sich völlig auf die Gezeitenenergie.

    Die 1999 von dem Physiker William Dick gegründete Wavebob Ltd. im irischen Maynooth, Co. Kildare, investiert sechs Jahre Forschungsarbeiten und Untersuchungen und 4 Mio. € in die Entwicklung der Wellenenergie-Boje Wavebob, ein axialsymmetrischer, selbstreagierender Punktabsorber mit 500 kW Leistung. In der industriellen Ausbaustufe soll jede Anlage 1 MW erzeugen.

    Wavebob Grafik

    Wavebob (Grafik)

    Im März 2006 kann das Unternehmen dem Irish Marine Institute/SEI in Galway Bay den ersten 30 kW Prototypen für Tests zur Verfügung stellen, der von der Firma Harland and Wolff Heavy Industries hergestellt worden ist. Er ist für eine Lebensdauer von 20 Jahren ausgelegt. Im Dezember wird die Wavebob Ltd. zur Innovation Company of the Year 2006 gekürt.

    Der Test vor der Westküste Irlands beginnt im Oktober 2007, die Details werden jedoch nicht bekanntgegeben. Sicher ist nur, daß im Laufe der Zeit mindestens 3 Anlagengenerationen im praktischen Einsatz untersucht werden.

    Im März 2008 unterzeichnet die Wavebob Ltd. eine Vereinbarung mit dem schwedischen Energiekonzern Vattenfall AB, um die Wellenenergie-Technologie gemeinsam bis zur Produktreife weiterzuentwickeln. Im gleichen Jahr gewinnt das Unternehmen den Green Innovation Award. Die Forschungsarbeiten werden derweil in Kooperation mit der Chevron Ltd., der US Navy und der National University of Maynooth durchgeführt.

    Im Januar 2009 übernimmt Vattenfall für 500.000 € einen Anteil von 51 % der 2002 gegründeten (und etwas undurchsichtigen) Beratungs- und Entwicklungsfirma Pandion Ltd. mit Hauptsitz in Limassol, Cypern, während die Wavebob Ltd. die übrigen 49 % hält. Pandion soll bereits den Antrag gestellt haben, an der Westküste Irlands kommerzielle Wellenkraft-Anlagen mit einer Gesamtkapazität von über 250 MW zu errichten.

    Ein weiteres Kooperationsabkommen wird im Oktober 2009 bekanntgegeben – diesmal mit dem Rüstungs- und Luftfahrtunternehmen Lockheed Martin. Außerdem wurden weitere 3 Mio. € an Investitions- und Fördermitteln eingenommen. Die Hälfte stammt aus dem Programm der Regierungsagenturen Sustainable Energy Ireland und Enterprise Ireland, während der Rest von Privatinvestoren wie John Hartnett und Firmen wie BVP Investments stammt.

    Wavebob (2009)

    Wavebob (2009)

    Im Dezember 2009 gibt das Unternehmen bekannt, im Rahmen des 7. Rahmenprogramms der EU gemeinsam mit 5 weiteren Firmen eine Förderung in Höhe von 5,1 Mio. € zu erhalten, um eine vorkommerzielle und netzangebundene Anlage herzustellen und vor der Küste Portugals in Betrieb zu nehmen. Den Restanteil des auf insgesamt 8,5 Mio. € veranschlagten STANDPOINT-Projekts übernehmen die Firmen aus 5 EU-Staaten selbst. Neben der Wavebob Ltd. (Ireland) sind dies Vattenfall (Schweden), Generg Novos Desenvolvimentos (Portugal), Germanischer Lloyd (Deutschland), Hydac (Deutschland) und Wedge Global (Spanien). Das im November startende Projekt hat eine Laufzeit von drei Jahren.

    Im Juni 2010 erringt Wavebob während der Energy Ocean International Conference in Fort Lauderdale, USA, den renommierten Energy Ocean Technology Pioneer Award. Und im September erhält das Unternehmen eine Förderung in Höhe von 2,24 Mio. $ durch das US Department of Energy, um bis 2013 eine Demonstrationsprojekt in kommerziellem Maßstab vor der US-Küste durchzuführen. Weitere Pläne für Wellenenergie-Farmen gibt es für County Mayo an der Westküste Irlands und für Portugal.

    Die Firma hat inzwischen die Tochterunternehmen Wavebob (NI) Ltd. in Nord-Irland und Wavebob LLC in Annapolis, Maryland, gegründet und will noch im Jahr 2010 einen ersten kommerziellen Wavebob vorstellen.

    England plant im September 2007 den Bau einer großen Testanlage für Wellenenergie-Systeme 18,5 km vor Hayle an der Küste von Cornwall, wo man bis zum Sommer 2009 das Wave Hub Projekt umsetzen will, bei dem für geschätzte 56,5 Mio. € ein Unterseekabel-Netzwerk in 50 m Wassertiefe verlegt wird, an das die Wellenenergie-Konverter angeschlossen werden können.

    Ein segmentiertes Feld von insgesamt 8 km2 soll verschiedenen Unternehmen angeboten werden, damit diese ihre Anlagen dort installieren. Ab 2010 könnten dann im Zuge des Langzeitversuchs 20 MW Strom erzeugt werden. Pro Anbieter werden jeweils bis zu 30 Anlagen mit einer Gesamtleistung von maximal 5 MW zugelassen. Angebote erwartet man u.a. von den Unternehmen Oceanlinx (Australien), Ocean Power Technologies (England), Fred Olsen (Norwegen) und WestWave, einem Konsortium aus der deutschen E.ON und der britischen Firma Ocean Prospect, die das Pelamis-Systeme aus Schottland nutzt und zuvor unter dem Namen Ocean Power Delivery bekannt war (s.d.). Insgesamt melden 16 Firmen ihr Interesse an.

    Die zuständige South West Regional Development Agency (SWRDA) wählt im November 2008 die Firma JP Kenny aus, eine Tochter der John Wood Group PLC, um die Konstruktion, Beschaffung und den Bau des Wave Hub Projekts zu verwalten. Das 20 MW Projekt wird von Anfang an für einen Ausbau auf 50 MW ausgelegt.

    Die Finanzierung erfolgt durch die SWRDA (12,5 Mio. £), den Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) (15 Mio. £), die Regierung des Vereinigten Königreichs (19 Mio. £) und die Regierung des Peninsula Research Institute for Marine Renewable Energy (PRIMaRE) (20 Mio. £).

    Im April 2009 zieht sich E.ON aus dem Projekt zurück, da es seine Pelamis-Anlage zuerst in Schottland testen will, bevor sie an den Wave Hub angeschlossen wird. Auch die australische OceanLinx verzichtet auf eine Teilnahme. Statt dessen trägt sich die britische OreCon neu in die Interessentenliste ein, und im Juli unterzeichnet die Ocean Power Technologies aus New Jersey (s.u.) eine Vereinbarung zur Teilnahme. Sie plant den Bau, die Installation und den Betrieb einer Wellenenergie-Farm mit einer Leistung von bis zu 5 MW.

    Wave Hub Kammer

    Wave Hub Kammer

    Im November 2009 beginnen die Arbeiten an dem Wave Hub Projekt, und im März 2010 bestätigt die Regierung einen Zuschuß in Höhe von 5 Mio. £ für den Bau verbesserter Straßen- und Hafenanlagen in Hayle (Gesamtkosten: 12,8 Mio. £), wo das Umspannwerk des Projektes , das die Testplattform mit dem Festland verbindet, bereits im Bau ist. Der Vertrag für die Installation der Kabelanbindung wird im Mai für 7 Mio. £ an die Firma CTC Marine Projects vergeben. Das Erdkabel ist ein 25 km langes, 33 kV Dreiphasen-Stromkabel, das alleine 1.300 t wiegt. Im Juni 2010 starten die Erdarbeiten am Strand von Hayle und auch die Montage des Hubs selbst beginnt.

    Dieser besteht aus einer 12 t schweren, 2 m hohen und 6 m langen Stahlkonstruktion, die auf dem Meeresboden installiert wird. Sie ist mit Kunstharz umhüllt, um ihre Wasserdichte während einer Lebensdauer von 25 Jahren sicherzustellen. Vier 300 m lange Anschlüsse führen zu den einzelnen Wellenfarmen.

    Nach einigen wetterbedingten Verspätungen läßt die SWRDA den Wave Hub im September 2010 vor der Nordküste von Cornish zu Wasser. Die Installation führt das Kabelleger-Schiff Nordica durch. Nach den angesetzten Tests sollen die ersten Wellenkraftwerke im Laufe des Jahres 2011 angeschlossen werden.

    Überraschenderweise betragen die Kosten des Gesamtprojekts bislang nur 42 Mio. £ – was beträchtlich unter der Erstabschätzung liegt.

    Doch nicht nur Großprojekte werden unterstützt, auch die kleine Versuchsstation des Hydraulics and Maritime Research Centre an der College Cork Universität bekommt 2007 rund 1 Mo. € zu seiner Modernisierung, sowie 2 Mio. € für die Weiterentwicklung und Kommerzialisierung der dort entwickelten Anlagen. Zu dieser Zeit beträgt die Einspeisevergütung in England für Elektrizität aus Wellen oder Gezeiten 22 Cent/kWh.

    Im Juni 2007 wird die Pure Marine Gen Ltd. in Belfast gegründet, um laut Eigenaussage insbesondere zur Kostenreduktion bei Wellen- und Gezeitenenergie-Projekten beizutragen.

    Der Carbon Trust und Inter-trade Ireland fördern das Unternehmen Anfang 2009 mit 153.000 £, um den hauseigenen Wellenenergie-Wandler weiterzuentwickeln. Der DUO Wave Energy Converter fängt Energie sowohl aus der vertikalen als auch der horizontalen Komponente der Ozeanwellen auf. Auf längere Sicht plant Pure Marine Geräte mit einer Kapazität von über 2 MW zu entwickeln, die in großen Arrays von über 500 MW eingesetzt werden können.

    Außer dem Foto eines kleinen Labormodells gibt es bislang jedoch weder technische Details noch Berichte über irgendwelche Umsetzungen.

    Im September 2007 erhält die 1998 gegründete Wellenergiefirma Embley Energy aus Bristol eine Förderung von 150,000 £ vom Carbon Trust, um die Entwicklung ihrer innovativen schwimmenden Betonkonstruktion weiterzuführen, auf welcher der patentierte Sperboy OWC-Wellenenergie-Konverter beruht. Die Förderung soll die wirtschaftliche und technische Machbarkeit der neuen Technologie belegen, und die Arbeit erfolgt in Kooperation mit den Universitäten von Bristol und The West of England.

    Sperboy Grafik

    Sperboy (Grafik)

    Im Gegensatz zu vielen anderen OWC-Anlagen wird bei der Sperboy laminierter, schwimmender Beton genutzt – und eine Konfiguration die gewährleistet, daß sich alle beweglichen Teile oberhalb der Wasserlinie befinden. Als Ergebnis soll die zylindrische Boje eine auf 40 – 50 Jahre geschätzte Lebensdauer haben und nur minimale Wartung benötigen, was mit einer signifikanten Senkung der Betriebskosten einhergeht. Eine mit vier Turbinen ausgestattete und 3.500 bis 4.500 t schwere Boje soll über 250 MW erzeugen können.

    Erste Unterstützung aus dem JOULE III Programm der EU bekommt das Unternehmen bereits 1998. An der University of Plymouth werden 2001 Versuche an einem Modell im Maßstab 1:5 beendet, und 2003 folgen Simulationen, die technische Veränderungen zufolge haben. Statt mehreren Rohren wird nun eine Variante mit nur einem Rohr bevorzugt. Das Unternehmen plant die Produktreife bis 2015 zu erreichen, um anschließend große Wellenenergie-Farmen mit 750 Boyen auf einer Fläche von 15 km2 zu installieren.

    2006 folgt eine Förderung durch den Carbon Trust und den nPower Juice Fund, um eine zweijährige Studie durchzuführen, an der auch Trafalgar Marine, W. S. Atkins & Co. und das H.M.R.C. University College in Cork teilnehmen. Außerdem sponsert Great Western Research Alliance eine Untersuchung der Sturmtauglichkeit an den Universitäten von Bath und Plymouth, die vom Oktober 2007 bis zum September 2010 läuft. Es wird zumindest ein größeres Modell gebaut, Details über das Foto hinaus fand ich jedoch nicht.

    2008 gibt es einen Rechtstreit um das 2007 erteilte Patent der Embley Energy, in dem die Firma unterliegt. Während das Patent (GB 2.424.042) zwar in Kraft bleibt, wird der Großteil der Patentansprüche durch das UK Intellectual Property Office (UKIPO, das frühere Patentamt) für ungültig erklärt. Seitdem ist es um das Unternehmen still geworden.

    Im Januar 2008 gibt die irische Regierung bekannt, daß man 38 Mio. € für die Förderung der Meeresenergie bereitstellen würde, von denen 26 Mio. € für die Weiterentwicklung der Wellen- und Gezeitenenergie vorgesehen sind. 2 Millionen € sind für den Bau einer Forschungsstation mit Netzeinbindung für Anlagen im industriellen Maßstab auf der Halbinsel Mullet im Nordwesten des Landes vorgesehen. Kleine Anlagen wurden in den letzten Jahren in der Bucht von Galway getestet, in der aber auch die Wellen relativ klein sind.

    Der patentierte Searaser des britischen Erfinders Alvin Smith aus Dartmouth ist eine Art Doppelboje, deren unbeweglicher unterer Teil über eine Kette an einem Gewicht am Meeresboden hängt, während der zweite, an der Wasseroberfläche sichtbare Schwimmer, mit den Wellen hoch und runter gleitet. Die Ernergieumsetzung erfolgt über ein verbindendes Hydraulikgestänge zwischen den beiden Bojen, wobei ein ausgetüfteltes Doppelkolben- und Ventilsystem dafür sorgt, daß der Searaser bei beiden Bewegungen Wasser pumpt.

    Searaser Grafik

    Searaser (Grafik)

    Die Idee dazu kommt Smith bereits 2006, und nach verschiedenen kleinen Tests und Versuchen gründet er 2008 zusammen mit drei befreundeten Geschäftsleuten die Firma Dartmouth Wave Energy Ltd., um die Entwicklung voranzutreiben und zu kommerzialisieren.

    Im September 2008 wird ein Prototyp 83 vor der Südküste Devons auf offener See getestet, der 0,77 kW leistet. Der Pumpzylinder hat einen Durchmesser von 83 mm, der Kolbenhub beträgt 1,8 m, und pro Sekunde werden durchschnittlich 1,31 Liter Wasser gepumpt, was sich auf immerhin 112 m3 pro Tag addiert.

    Ein Gerät in voller Größe soll Wasser mindestens 200 m hoch pumpen können, während die Leistung eines 600 mm Modells auf 61 kW geschätzt wird. Für 2009 ist die Entwicklung eines Searaser mit einem Kolbendurchmesser von 324 mm geplant. Die vier Gründer haben bis zu diesem Zeitpunkt 250.000 £ in den Searaser investiert, der sich wohl besonders gut für Meerwasser-Pumpspeicherwerke eignet.

    Im Juni 2010 unterzeichnet das Unternehmen ein Joint-Venture mit dem Energieunternehmen Ecotricity, um Mittel für die weiteren Entwicklungsschritte zu erhalten.

    Im Mai 2009 stellt die 2007 gegründete Firma Checkmate Seaenergy UK eine neuartige Konstruktion für eine effiziente und kostengünstige Nutzung von Wellenkraft vor. Anaconda sieht aus wie eine Schlange, wird an einer Kette befestigt und im Ozean plaziert. Die vorbeiströmenden Wellen bewegen das Gerät wie eine Anaconda durchs Wasser. Die Idee entstand um 2004 als universitäres Projekts und wird später von dem emeritierten Physiker Francis J. M. Farley fortgeführt.

    Die aus synthetischem Gummi gefertigte schlangenförmige und mit Wasser gefüllte Konstruktion kann Wellenbewegungen dynamisch aufnehmen, indem es von diesen sozusagen gequetscht wird. Das so kanalisierte Wasser soll dann die Turbine am Ende der nahe der Meeresoberfläche schwebenden Anaconda antreiben. Damit könnten der Materialverschleiß und die hohen Instandhaltungskosten mechanischer Konstruktionen vermieden werden.

    Finanziert vom Engineering and Physical Sciences Research Council (EPSRC) und in Zusammenarbeit mit den Entwicklern der Anaconda erarbeiten Ingenieure der Universität von Southampton ein Programm um zu ermitteln, wie weit die Schläuche normalen, stärkeren und sehr starken Wellen standhalten können. Dazu werden Schläuche mit Durchmessern von 25 cm und 50 cm einen Testprogramm unterzogen.

    Anaconda Labortes

    Anaconda Labortest

    2009 stehen die Machbarkeitsstudien mit einem 8 m langen Prototyp im Maßstab 1:25 kurz vor dem Abschluß. Die Tests im Wellentank werden im  Haslar Marine Technology Park von QinetiQ in Gosport, Hampshire, durchgeführt und zeigen gute Resultate. Bei der für 2014 erwarteten Marktreife würde die Konstruktion eine Länge von bis zu 200 m, einen Durchmesser von 7 m sowie eine Leistungskapazität von rund 1 MW erreichen. Hierfür würden etwa 110 t Gummi benötigt, wobei die entsprechende Zusammenarbeit mit der Firma Avon Fabrications LLP erfolgt. Die Kosten einer 1 MW-Installation werden auf 2 – 3 Mio. £ geschätzt.

    In der ersten vier Monaten 2010 werden weitere Untersuchungen im Wellentank der Strathclyde University in Glasgow durchgeführt. Die im Juni veröffentlichten Ergebnisse bilden die Grundlage eines neuen Businessplans der Checkmate Seaenergy, der im Laufe des Sommers Investoren vorgelegt werden soll. Gleichzeitig arbeitet das Team an dem Design eines Modells im Maßstab 1:4.

    Die im Mai 2006 in North Lincolnshire gegründete Firma Ocean Navitas Ltd. (lat.: Energie) entwickelt den Aegir Dynamo, benannt nach dem norwegischen Meeresriesen Ægir. Genutzt wird eine Schwimmboje, deren auf und ab in der Dünung über eine Reihe von Getrieben auf einen Permanentmagnet-Generator übertragen wird. Kern des Ganzen ist der ausgetüftelte mechanische Antrieb mit Zahnrädern und Freiläufen. Ein kleiner Prototyp im Wellentank erzeugt 0,3 kW, beraten wird das Unternehmen von der Nottingham Trent University. Die Tests bestätigen die Prognose des Unternehmens, daß 96,5 % der aufgenommenen Wellenenergie in Strom umgewandelt wird (!). Ein Modul mit einem Gewicht von 1,5 t würde demnach aus Wellen von nur 1,2 m Höhe über 30 kWh Strom gewinnen.

    Ende 2007 wird an einer 35 kW Demonstrationsanlage gebaut, die als kommerzielle Version bis zu 200 kW erzeugen soll. Der hier abgebildete Aegir Dynamo ist eine 100 kW Maschine mit den Maßen  90 x 50 x 60 cm und einen Gewicht von knapp 1 t. Um Tests unter kontrollierten Bedingungen durchführen zu können, wird 2008 ein spezieller Wellen-Simulator entworfen und gebaut, in dem bis zu 2,8 m hohe Wellen erzeugt werden können.

    2009 soll die Entwicklung ausgereift sein und man will eigentlich mit der Herstellung von 1 MW Anlagen beginnen, die vor Orkney in Schottland und vor St. Ives in Cornwall in Betrieb gehen sollen. Ocean Navitas bemüht sich um Investitionen oder Partnerschaften mit anderen Entwicklern für den Bau küstennaher 45 kW Anlagen für isolierte Küstengemeinden und für 200 kW Bojen zur kommerziellen Stromerzeugung. Mitte des Jahres erhält das Unternehmen den East Midlands Innovation Award des Institute of Engineering & Technology (IET).

    Ocean Navitas Farm Gra

    Ocean Navitas Farm (Grafik)

    Ende 2009 wird eine Zusammenarbeit mit Taiwan beschlossen – auf Empfehlung der schottischen Erneuerbare-Energien Beraterfirma Aquatera Ltd., die den Aegir Dynamo als die am besten geeignete Technologie für die Gewässer Taiwans bewertet, wobei 50 globale Technologien verglichen werden. Partner ist das staatliche Industrial Technology Research Institute (ITRI). Bei Llongdong sollen bis 2010 drei kleine Versuchsanlagen installiert und anschließend bis 2011 getestet werden. Langfristig ist an eine 75 MW Farm im Jahr 2025 gedacht.

    Ebenfalls 2009 bringt Ocean Navitas mit dem WaveRuler eine neue und kostengünstige Lösung für die Überwachung von Ozeanwellen und Gezeiten auf den Markt.

    Die Firma Jospa Ltd. in Blackrock, Dublin, wird im September 2008 gegründet, um ein System namens Irish Tube Compressor zu entwickeln, das aus verstärkten, flexiblen Schläuchen besteht, die auf dem Wasser liegen. Diese nutzen die von den Meereswellen schneckenförmig nach vorn getriebene Luft und Wasser, wobei das vorn austretende Wasser und der Luftdruck in Strom umgewandelt oder für andere Prozesse wie die Meerwasserentsalzung verwendet werden. Erste Versuche mit dieser OWC-Version werden im Kleinformat ab Oktober bei der Firma Sea Power Ltd. in Galway durchgeführt und mit verschiedenen Bauformen bis 2009 fortgesetzt. Aktuellere Informationen gibt es nicht.

    Im September 2009 wird in Schottland ein neuer Marine Renewables Proving Fund mit 36 Mio. $ ausgestattet, um Wellen- und Gezeitenenergie zu fördern. Hauptziel des Fonds ist, kommerziellen Entwicklern dabei zu helfen, ihre Technologien bis zu einem Stadium zu bringen, an dem es installiert werden kann. Für die anschließende Phase kann dann eine Unterstützung durch den mit rund 82 Mio. $ ausgestatteten Marine Renewables Deployment Fund beantragt werden.

    Die Umsetzung geht schnell, bis Mai 2010 werden entsprechende Entwicklungen durch den neuen Fonds bereits mit über 10 Mio. £ gefördert.

    Im März 2010 unterzeichnet die Liegenschaftsverwaltung Crown Estate Vereinbarungen für 10 Wellen- und Gezeitenkraftprojekte mit einer Gesamtleistung von 1,2 GW in Schottland. Die einzelnen Projekte reichen von 50 MW bis zu 200 MW. Diese Ausschreibung ist weltweit die erste für kommerziell nutzbare Wellen- und Gezeitenkraft. Im Bereich der Wellenenergie sind die Vertragspartner:

    • SSE Renewables Developments Ltd., 200 MW am Standort Costa Head
    • Aquamarine Power Ltd. & SSE Renewables Developments Ltd., 200 MW am Standort Brough Head
    • Scottish Power Renewables UK Ltd., 50 MW am Standort Marwick
    • E.ON, 50 MW am Standort West Orkney Süden
    • E.ON, 50 MW am Standort West Orkney mittlerer Süden
    • Pelamis Wave Power Ltd., 50 MW am Standort Armadale

    Im Mai 2010 gibt das US-Unternehmen Rockhouse Mountain Energy bekannt, daß es vor der Westküste Irlands eine 500 MW Wellenfarm installieren will. Dabei sollen 1.000 Stück der 500 kW starken PowerBuoy PB500 Anlagen der ebenfalls amerikanischen Firma Ocean Power Technologies (OPT) zum Einsatz kommen. Das Projekt wird von der US-Botschaft in Dublin unterstützt und soll bis 2020 beendet sein.

    Sicherlich alle involvierten Seiten erfreut eine Meldung der Queens University in Belfast im Mai 2010. Nachdem die Konstrukteure von Wellenkraftwerken seit Jahren davon ausgehen, daß die am besten nutzbare Wellenenergie in einer Entfernung von 2 – 10 km vor der Küste vorherrscht, entdeckt der Wissenschaftler Matthew Folley, daß die Wellen in einer Entfernung von 500 m – 2 km überraschende 80 – 90 % der weiter außen nutzbaren Energie enthalten. Die Vergleiche belegen, daß küstennahe Wellen eine nutzbare Leistungsdichte von rund 16,5 kW pro Meterbreite haben, verglichen mit den 18,5 kW der Offshore-Wellen.

    Küstennahe Wellenfarmen bedeuten dafür einen geringeren Aufwand für die Instandhaltung. Und während bei den Offshore-Wellen die größte Energie in der Auf- und Abbewegung des Wassers liegt, liegt bei den Wellen in Küstennähe die größte Energie in der Vor- und Rückwärtsbewegung des Wassers.

    Im September 2009 gibt Schottland übrigens bekannt, daß man bis 2025 den gesamten Strombedarf des Landes aus Erneuerbaren Quellen decken will.

    Vielleicht beteiligen sich an der Verwirklichung dieses Zieles auch Andrew MacKay und seine Firma Greenheat Systems Ltd. aus Tain, Ross-shire, die Mitte 2010 ein internationales Patent (Nr. 2010064041) für eine Methode, die Kraft der Wellen direkt in Wärme umzuwandeln. Es bleibt abzuwarten, ob diese – mir nicht ganz nachvollziehbare – Idee auch tatsächlich umzusetzen ist.

    Holland

    Poseidon Wellengenerator

    Poseidon

    Beim 9. Internationalen Wettbewerb ‚Europas Jugend forscht für die Umwelt’ 1998 gewinnen drei 15- und 16-jährige holländische Schüler den 3. Preis mit ihrem Wellenkraftgenerator Poseidon.

    Seine Energie bezieht dieser Generator aus der Ungleichmäßigkeit der Wellenbewegung. Dieses Ungleichgewicht bewegt ein an einer drehbaren Achse befestigtes Gewicht. Die Bewegungsenergie wird dann in elektrischen Strom umgewandelt – bei dem prämierten Modell sind es allerdings nur 0,4 W.

    Die 1997 von Dr. J. van Berkel gegründete Firma Entry Technology Ventures BV in Rhenen wird 2004 in die Entry Technology Support BV und die Entry Technology Ventures BV aufgeteilt. Im Oktober 2005 wird die Homepage der beiden Unternehmen freigeschaltet und die Innovation HydroPowerLens (‚Waterkrachtlens’) wird als Invention of the year nominiert – von der internationalen Technologie-Verwertungsagentur ID-NL in Delft. Entry Technology ist außerdem an der Entwicklung des Gezeitenkraftwerks Neptune Systems beteiligt (s.d.).

    Bei der Wasserkraftlinse handelt es sich um eine eher unkonventionelle Technik zur Nutzung der Wasserkraft in Flüssen, die in Wellenkraft umgewandelt wird. Daher präsentiere ich das System auch an dieser Stelle. Die drei wichtigsten Komponenten des Systems sind ein Wellengenerator, ein Wellenkonzentrator und ein Wellenenergie-Wandler. Da Wasser nicht komprimiert werden kann, werden Wasserwellen genutzt um die Energie zu verdichten, ähnlich wie in einer Lupe, weswegen es auch zu dieser Namensgebung kommt. Nach der Verdichtung kann das Wasserkraft-Potential mittels einer relativ kleinen und preiswerten Turbine effektiv in Strom umgewandelt werden.

    Eine technisch-wirtschaftliche Machbarkeitsstudie zeigt, daß die Hauptkomponenten des HydroPowerLens-Systems technisch umsetzbar sind. Die Kosten pro installiertem kW werden auf ca. 4.200 € geschätzt. 2006 wird die Technologie als Teil eines interfakultären Projekts unter dem Titel The Hydropower Lens an der Universität Eindhoven simuliert und analysiert. Dabei kommt man auf einen vorsichtig geschätzten Wirkungsgrad von 25 %. Nach einigen Optimierungen soll eine mobile Testanlage konstruiert, gebaut und getestet werden, um die Einsatzfähigkeit der Innovation zu bestätigen. Es ist fraglich, ob dabei ein Erfolg erzielt wurde, denn nach diesem Zeitpunkt gibt es keinerlei Meldungen mehr darüber.

    Über den von Ecofys in Utrecht entwickelten Wave Rotor habe ich schon im Kapitel Gezeitenenergie berichtet (s.d.), da er zwei Arten von Rotoren auf einer einzigen Drehachse kombiniert: einen Darrieus-Rotor mit drei Rotorblättern sowie einen Wells Rotor. Dadurch ist er in der Lage nicht nur Gezeitenströmungen, sondern gleichzeitig auch Wellen in elektrischen Strom umzuwandeln. Erste Versuche im Wellenkanal des NaREC (UK) werden 2004 durchgeführt, später folgen diverse Modelle und Prototypen. Für die Wellenenergienutzung scheint die Entwicklung jedoch nicht besonders relevant zu sein.

    Von staatlichen oder universitären Arbeiten ist mir bislang nichts bekannt. Vermutlich ist man in Holland Brandungswellen gegenüber eher mißtrauisch eingestellt…

    Das Land ist allerdings an dem im April 2000 von der EU-Kommission gegründeten thematischen Netzwerk WaveNet beteiligt, das 2003 einen umfassenden Bericht über den Stand der Wellenenergietechnologien veröffentlicht. WaveNet erhält unter dem Teilprogramm Energie, Umwelt und nachhaltige Entwicklung des Fünften Rahmenprogramms über einen Zeitraum von drei Jahren rund 600.000 €. An dem Netzwerk sind 14 Hochschul-, Industrie- und Forschungspartner aus neun EU-Ländern Von sinnvollen Ergebnissen ist allerdings nichts wahrzunehmen, inzwischen (2010) ist auch die Website der damalige Coordinated Action on Ocean Energy vom Netz genommen worden.

    Hongkong

    Das 2004 gegründete Unternehmen MotorWave, das sich auch mit den Motorwind micro turbines beschäftigt (s.u. Windenergie/neue Designs) ist von Hong Kong aus aktiv, dem ständigen Wohnort des französischstämmigen Lucien Gambarota.

    MotorWave Wellenkraftwerk

    MotorWave

    Das von Gambarota entwickelte und patentierte MotorWave System sieht aus wie eine Reihe aneinander gebundene Wasserbälle, wobei jedes Element aus rund 70 Modulen besteht und sich über eine Spanne von rund 300 m erstreckt.

    Pro Element soll die Anlage stündlich bis zu 4 m2 Wasser auf eine Höhe von 50 m pumpen können. Außerdem kann sie direkt an ein Wasserentsalzungssystem gekoppelt werden. Die Installationskosten werden mit 170 $/kW angegeben, was äußerst gering ist.

    Im Februar 2006 wird vor der Küste der Insel Po Toi eine 27,5 m lange und 3 m breite Versuchsanlage aus Edelstahl und Polyfoam, einem hochschwimmenden, elastischen Schaumstoffmaterial, ausgebracht. Die 100.000 $ teure Anlage verschwindet jedoch schon einen Tag später spurlos, möglicherweise gestohlen, so daß die geplante Vorführung vor Medien und potentiellen Investoren wortwörtlich ins Wasser fällt.

    Gambarota verspricht daraufhin den Bau einer billigeren Version des Prototyps aus einfachem Stahl. Sein selbstfinanziertes Projekt wird von dem Marine Department und Forschern der Universität Hongkong unterstützt. Das Projekt scheint jedoch eingestellt worden zu sein, denn nach 2006 gibt es keinerlei neue Meldungen mehr darüber.

    Indien

    Seit Beginn der 1980er Jahre wird konsequent an der Entwicklung von Projekten zur Nutzung der Wellenenergie gearbeitet. Das Potential entlang der 6.000 km langen Küste wird auf 40.000 MW geschätzt.

    Besonders motiviert ist Indien nicht nur, weil es auf die teure Einfuhr von Energie angewiesen ist, sondern weil darüber hinaus eine riesige Menge kleiner Fischerhäfen existieren, die aufgrund der natürlichen Küstenformation durch künstliche Wellenbrecher geschützt werden müssen. Hierfür eignen sich sogenannte ‚intelligente Wellenbrecher’, die nicht nur die Häfen vor den Wellen schützen, sondern die Wellenenergie gleichzeitig in elektrische Energie umwandeln.

    Ab 1982 untersucht die staatliche geförderte Wave Energy Group am Indian Institute of Technology (IIT) in Madras Wellenenergie-Technologien und führt auch zahlreiche Modellversuche durch.

    Im Fischereihafen von Vizhinjam bei Trivandrum (o. Thiruruvananthpuram, Kerala) wird im Oktober 1991 ein OWC-System mit bis zu 150 kW Leistung auf der Grundlage von Beton-Caissons gebaut. 1993 wird am IIT das National Institute of Ocean Technology (NIOT) gegründet, das während einer fünfzehn Jahre langen kontinuierlichen Entwicklungsarbeit aus einer norwegischen Technik für Entwicklungsländer ein dort auch funktionierendes Produkt macht. Im April 1996 wird in Vizinjham eine fortgeschrittene Anlage installiert, doch weitere Details darüber sind nicht aufzufinden.

    Meldungen zufolge werden für eine Weiterführung des OWC-Wellenbrecherkonzepts jedoch Mittel bewilligt, um nahe Cochin in Thangasserry (nördlich von Trivandrum) insgesamt 1 km Wellenbrecher mit Wellenenergiekraftwerken (etwa 0,5 bis 1 MW installierter Leistung) auszurüsten. Die Kosten für das Projekt, das in Form einer eigenständigen Gesellschaft verwirklicht wird, werden gemeinsam von den für Fischerei, Bergbau und Energie zuständigen Ministerien getragen, da der Wellenbrecher später gleichzeitig dem Schutz der Fischerboote, dem Verladen von Erzen und der Energieerzeugung dienen soll.

    Avadhuta-Anlage

    Avadhuta-Anlage

    Der Arzt Dr. Pruthvi Raj Avadhuta aus Hyderabad erhält 2002 das Patent für seinen Gezeiten- und Wellenergiewandler, den er als 8 m hohen Bambusturm an der Küste von Manganpudi nahe Machilipatnam (Krishna Distrikt/Andhra Pradesh) erbaut und erfolgreich testet. Dabei wird die Wellenbewegung genutzt, um ein 1 – 1,5 t schweres Gewicht anzuheben, das wie ein Uhrwerk einen 2 kW Generator antreibt. Das abgebildete Foto stammt aus einem veröffentlichten Clip.

    Ein weiteres Patent meldet M. Sivasailam aus Tamil Nadu 2003 an, es wird ihm 2007 erteilt und scheint sich um ein ähnliches mechanisches Prinzip zu handeln. Und T. Sampath Kumar aus Bangalore wird 2007 mit einem patentierten mechanischen System bekannt, das er für die indische Firma Nualgi entwickelt. Der Kolben der mit Ketten am Ozeanboden befestigten Schwimmboje namens Indian wave energy device (iwave) bewegt eine Kurbel, die über ein Getriebe mit einen Dynamo verbunden ist. Über praktische Umsetzungen dieser Erfindungen ist nichts bekannt.

    Sehr interessant klingen Meldungen vom Oktober 2009, denen zufolge die in Tel Aviv beheimatete Firma Om Sai Mantra Powergen, eine Tochter der israelischen SDE Energy (s.u.), ein memorandum of understanding mit der Regierung der Provinz Gujarat unterzeichnet hat, bei dem es um die Errichtung einer 5 MW Wellenenergie-Anlage bis Ende 2010 geht. Diese soll 5 Mio. $ kosten. Im Erfolgsfall wird der Auftrag für eine 100 MW Anlage in Aussicht gestellt, mit einem auf 700 Mio. $ begrenztem Budget.

    Israel

    S.D.E. Wave Energy Ltd. (SDE) ist ein Unternehmen in Tel Aviv, Israel, das 2006 behauptet, Weltmarktführer zu sein (?!) – und den kostengünstigsten Wellenstrom herstellen zu können, zu 2 US-Cent/kWh. Die Firma des Erfinders Shmuel Ovadia wird mit 2 Mio. $ vom ‚Chief Scientist of Israel’ finanziert, außerdem wird ihr garantiert, daß ihr 20 Jahre lang 50 MW Strom zu einem Preis von 5,25 US-Cent/kWh abgenommen wird.

    SDE-Testanlage

    SDE-Testanlage

    Nach 7 Modellanlagen testet SDE seinen patentierten Anlagen-Prototyp erstmals ab Februar 2000 für mehrere Monate im geschichtsträchtigen Jaffa-Hafen von Tel Aviv, wobei dieser bis zu 40 kW leistet. Auch hier wird die Wellenenergie über ein hydraulisches System genutzt, das etwa 28 kWh pro Meter belegter Küstenlänge erwirtschaftet. Nur 10 % der Anlagenteile kommen direkt mit dem Seewasser in Berührung. Eine geplante 1 MW Anlage soll etwa 650.000 $ kosten.

    Das Unternehmen plant nun den Bau einer Demonstrationsanlage in Ashdod innerhalb von drei Jahren. Mit dem israelischen Industrie- und Handelsministerium wird ferner die Errichtung eines 50 MW Wellenenergie-Kraftwerks vereinbart, das 20 Jahre lang betrieben werden soll. Außerdem soll in Sri Lanka eine 150 kW Demonstrationsanlage gebaut werden. Anfänglich wird sogar über eine 200 MW Anlage für 130 Mio. $ gesprochen.

    Im Mai 2008 behauptet SDE, die zwischenzeitlich schon 4 Tochterfirmen gegründet hat, internationale Aufträge in Höhe von 3 Mrd. $ in den Büchern stehen zu haben – nun würde man nach einer Finanzierung für diese Projekte suchen.

    Im Juli 2008 folgt die Meldung, daß SDE eine Vereinbarung mit der VR China unterzeichnet hat, um dort seine Wellenkraftwerke zu installieren. Der Bau der Kraftwerke soll von Investoren aus Hongkong und China finanziert werden. Zwei speziell hierfür gebildete Joint-Ventures in Hongkong sollen eine erste Modellanlage in der Provinz Guangzhou im Süden Chinas bauen. Sollte sich das Modell als erfolgreich erweisen, wird die Einrichtung von Wellenkraftwerken in ganz China starten – mit einer Gesamtkapazität von bis zu 10 GW.

    Ebenfalls 2008 soll das Unternehmen eine Vereinbarung mit 25-jähriger Laufzeit mit einem (ungenannten) afrikanischen Land abgeschlossen haben, um dort Wellenkraftwerke mit einen Gesamtleistung von 100 MW zu bauen. Die erwarteten Kosten würden 100 Mio. $ betragen, doch auch hierfür würden noch Investoren gesucht.

    Die nächste Nachricht vom Dezember 2009 betrifft das Interesse Zyperns an der SDE-Technologie. Dem Unternehmen zufolge sei man bereits seit drei Jahren im Gespräch. Nun gibt das zypriotische Institute of Energy bekannt, daß man bereit ist SDE dabei zu helfen, seine Energiewandler in Zypern zu etablieren. Als erster Standort wird die Marina von Larnaca ins Auge gefaßt. Die Länge der verfügbaren Wellenbrecher vor der Marina beträgt ca. 400 m, und die Höhe der anrollenden Wellen ist für die Zwecke des SDE-Geräts ebenfalls zufriedenstellend. Zypern erlebt gegenwärtig lange Stromausfälle aufgrund eines starken Rückgangs der Regenfälle, außerdem ist das Land mit einem eklatanten Mangel an Trinkwasser konfrontiert. Hier könnte Strom aus Wellenenergie nützlich sein, um Meerwasser-Entsalzungsanlagen zu betreiben.

    Im April 2010 gibt Das Unternehmen bekannt, daß der Bau des 1 MW Kraftwerks in China kurz vor dem Abschluß ist. Ddie Anlage in der Stadt Dong Ping, Provinz Guangzhou, hat rund 700.000 $ gekostet. Die Errichtung einer zweiten Anlage nahe der Stadt Zhanjiang, Provinz Hainan, wird bereits verhandelt.

    Im August 2010 installiert SDE im Jaffa-Hafen eine neue 60 kW Wellenkraftanlage, die im Laufe der Zeit auf 50 MW erweitert werden soll. Das Modul besitzt eine einzelne Boje und arbeitet vollautomatisch (sofern dies auch die Wellen tun). Im Vergleich zu ähnlichen Systemen würde die neue Anlage die höchste Effizienz besitzen. Für diese Anlage wird mit der staatlichen Elektrizitätsgesellschaft ein Abnahmepreis von 12 US-Cent pro kWh vereinbart. Inzwischen scheint auch das Geschäft mit Sri Lanka unter Dach und Fach zu sein. Die entsprechende Konstruktion und Erprobung würde bei der Firma Coral in Sebastopol auf der Krim erfolgen.

    Ein weiteres Unternehmen, das sich (neben der Windenergie, s.d.) mit Wellenkraft beschäftigt, ist die 2006 gegründete Firma Leviathan Energy Inc. von Dr. Daniel Farb, der seine Wellenturbine am Technion – Israel Institute of Technology testen läßt, während die hydrodynamische Optimierung zusammen mit Prof. Moshe Rosenfeld an der Universität Tel Aviv erfolgt. Das neue System fängt zur gleichen Zeit die Energie sowohl der vertikalen als auch der drehenden Bewegungen der Wellen ein.

    Seanergy Versuch

    Seanergy Versuch

    2007 soll das Unternehmen eine Absichtserklärung unterzeichnet haben, um in Indien Wind- und Wellenergieprojekte im Umfang von 50 Mio. $ zu entwickeln. 2009 kommt es zu einer Kooperation mit der kanadischen Gezeitenenergie-Firma SeaKinetics Corp. (s.d.), um die Leviathan Energy Wave Turbine weiterzuentwickeln.

    2010 investiert Shlomo Gilboa, ein zum Erfinder gewandelter Lokalpolitiker, Millionen von Dollar in die offiziell 2008 gegründete Firma Seanergy in Haifa, die seit 15 Jahren an einem Wellenkraftwerk gleichen Namens arbeitet. Immerhin soll dieses „20 Mal mehr Energie als alle anderen existierenden Wellenenergie-Technologie erzeugen.“ Dies hätten Prototyp-Tests vor der Küste Haifas bewiesen. In dem System wird die Welle ‚gehalten’, während sie normalerweise im Sekundentakt kommt und geht. Dies geschieht durch ein Reservoir innerhalb der Boje, das die Welle quasi ‚einfängt’. Eine Seanergy Farm von 300 m2 soll rund 1 Mio. m3 entsalztes Wasser produzieren (aber in welchem Zeitraum? Pro Tag?).

    Seanergy arbeitet mit der Israel Electric Corporation zusammen und wird von Ingenieuren der Universität Haifa unterstützt. Nach kleineren Laborversuchen wird 2009 eine etwa vierstöckige, sehr professionelle Testanlage gebaut (an Land), die auch erfolgreiche Resultate erbringt. Das System firmiert auch unter dem Namen Turbo Outburst Power (TOP) bzw. Top Desalination System (TDS). Mitte 2010 ist das Unternehmen mit einer Reihe von großen und kleinen Unternehmen auf der ganzen Welt im Gespräch, um eine erste Anlage mit vier Stück Vierer-Bojen im Umfang von 2 Mio. $ zu finanzieren.

    Japan

    Ein 1977 beantragtes und 1997 in den USA erteiltes Patent (4.179.886) beschreibt ein relativ kompliziertes Wellenkraftwerk, das von dem Erfinder Junjiro Tsubota aus Tokio stammt. 1980 folgt ein weiteres Patent (4.208.875), 1981 ebenso (4.258.269). Inhaltlich gleichen sie sich weitgehend. Von einer Umsetzung ist nichts bekannt.

    Seit 1978 experimentiert man mit sogenannten Wellenklappen, die man zu schwimmenden Flößen mit Drehgelenken zusammenfügt. Die Internationale Energie-Agentur unterstützt dieses Kaimei (Meereslicht) genannte Projekt, bei dem die in den Bojenkörpern installierten Turbogeneratoren durch das Steigen und Fallen der Wasseroberfläche kolbenartig in Bewegung versetzt werden. Dadurch wird die Wellenbewegung in eine Knickbewegung und schließlich in Kompressionsarbeit in den Zylindern mit Kolben umgesetzt. Große Wellenflöße von 12 x 80 m sollen komprimierte Luft zum Betrieb von Turbogeneratoren erzeugen, pro Quadratmeter Floß etwa 2 kW. 

    Im Dezember 1979 versorgt vor der Insel Honsuh eine 80 kW Versuchsanlage (andere Quellen nennen 125 kW) 1.000 Häuser über 5 Stunden mit Strom, wobei 8 Generatoren auf jeweils 80 m langen Schwimmplattformen im Einsatz sind. Weiterführende Planungen sprechen von 2 MW Einheiten.

    Das Kaiyo-System wird 1980 auf Iriomote Island nahe Okinawa in Japan installiert. Bei diesem Wellenenergiewandler handelt es sich im Grunde um zwei Salter-Ducks (s.o.), die zusammen in einem Caisson befestigt sind. Gegenüber der Originalkonstruktion fehlt jedoch die gemeinsame Verbindungsachse, und die bewegten Körper arbeiten gegenüber Referenzpunkten an Land. Die zwei Auftriebskörper sind je 6 m breit und 7,25 m lang, der gemessene Wirkungsgrad liegt bei rund 25 %.

    Ab 1983 gibt es ein 40 kW OWC in Sanze.

    Das Kujukuri-OWC aus dem Jahre 1987 weicht insofern von allen anderen bisher installierten Systemen ab, da hier insgesamt zehn Oszillationskammern eingesetzt sind, die alle zusammen über eine Hochdrucksammelleitung an einen Speicherbehälter angeschlossen sind. Auf diese Art wird nur eine 30 kW Turbine benötigt, die mit einer gerichteten und relativ gleichmäßigen Strömung betrieben werden kann.

    Kujukuri OWC

    Kujukuri OWC

    Obwohl dieses System preiswerter ist als andere Systeme, ist über die Erkenntnisse die mit dieser Konstruktion gewonnen wurden, kaum etwas bekannt. Fast alle bisherigen Überlegungen zur Nutzung von Wellenenergie mittels Luftturbinen-Kraftwerken basieren darauf, daß die Energie sowohl der Ein- als auch der Ausströmung direkt genutzt wird. Die bislang einzige Ausnahme ist das Kujukuri-OWC. Es ist jedoch durchaus denkbar, daß – wie bei der Nutzung der Gezeitenenergie – unter Verwendung nur einer Strömungsrichtung nahezu die gleiche Leistung mit wesentlich geringerem Aufwand erzielt werden kann. Bei der Nutzung einer einzigen Strömungsrichtung fällt die genutzte Strömung deshalb stärker aus, weil die Gegenströmung nicht geschwächt wird. An dieser Stelle besteht allerdings noch grundlegender Forschungsbedarf.

    Das seit 1988 existierende 60 kW OWC in Sakata wird als Beton-Caisson realisiert, welches als Teil eines Wellenbrechers konzipiert ist.

    Eine Anlage nach dem ‚Wellenbrecher-System’ (ähnlich der ersten Pilotanlage in Toftestallen, Norwegen) liegt in der Bucht von Tokio. Sie ist 80 m lang, 12 m breit und 15 m hoch, wiegt 750 Tonnen und hat eine Leistung von 1 MW. Wellen bis zu 4 m können genutzt werden.

    Wissenschaftler des Muroran Institute of Technology und der Narasaki Co. Ltd., ebenfalls in Muroran, entwickeln gemeinsam ein Wellenkraftwerk mit dem Namen Pendulor, dessen Prototyp ab April 1983 über 32 Monate lang betrieben wird. Es handelt sich um eine Caisson-Anlage mit einer Art Klapptor, das an einen hydraulischen Druckkreislauf angeschlossen ist.

    Nach 20 Monaten wird der Prototyp durch einen Sturm beschädigt und muß deshalb verstärkt werden. Die verbesserte Ausgabe zeigt nach ihrer Installation im November 1985 eine sehr hohe Stabilität gegenüber Stürmen, doch die Effizienz ist noch immer unbefriedigend.

    Eine wesentlich überarbeitete Neuauflage namens New Pendulor mit 5 kW Nennleistung wird im August 1998 am gleichen Standort an der Südküste von Hokkaido installiert und die Versuche im letzten Quartal des Jahres beweisen die inzwischen erreichte höhere Effizienz. Später wird eine 300 kW Anlage geplant, die anscheind jedoch nicht verwirklich wird.

    Ab 1981 ist auch eine kleine Ausgabe mit 20 kW zur Beheizung des öffentlichen Bades einer Fischereikooperative im Hafen Mashike in Betrieb, die allerdings ebenfalls bei einem Sturm zerstört wird und 1983 durch ein kürzer gebautes Modell ersetzt wird.

    Der in Muroran entwickelte Pendel-Wellenenergiekonverter kann mit verschiedenen Betriebsarten eingesetzt werden, d.h. mit konstanter Geschwindigkeit, mit konstanter Kraft oder mit konstanter Energieabgabe. Mit dem Pendel-Wellenenergiekonverter liegen inzwischen reichhaltige Versuchserfahrungen aus fünfzehn Betriebsjahren vor.

    Das System gilt als robust und einfach, hat mit 40 – 50 % einen recht hohen Wirkungsgrad und ist einfach zu warten, da die Lagerungs- und Antriebsteile alle oberhalb des Wasserspiegels liegen. Die aktuelle Version des in Muroran realisierten Typs hat einen zusätzlichen Kanal neben dem Pendel zur Verbindung des Meeres mit dem Raum hinter dem Pendel. Die Zusatzkonstruktion soll die Leistung erhöhen, aber auch gleichzeitig die Maximalbewegungen während Sturmsituationen dämpfen.

    Die Firma Kansai hat in Miyazu ebenfalls ein Pendel-Wellenenergiekraftwerk verwirklicht. Das Auftriebspendel-Wellenenergiekraftwerk ist in einem Caisson installiert, an dessen Boden es gelagert ist; das eigentliche Pendel wird durch Auftrieb in der Neutralposition gehalten. Die Zielsetzung war es, ein Kraftwerk zu entwickeln, das auch bei extrem niedrigen Wellen Strom erzeugen kann: Bei nur 10 cm Wellenhöhe werden 100 W Strom erzeugt (bei 5 m Breite des Caissons).

    Mighty-Whale

    Mighty-Whale

    Ein weiterer Prototyp ist die japanische Mighty-Whale Anlage. Diese schwimmende Plattform in ‚Fischform’ soll die Wellenenergie in elektrische Energie, Wärme oder komprimierte Luft umwandeln. Sie hat Luft- und Schwimmkammern, ihre Lage wird durch die abgeschrägte Form des Schwimmkörpers stabilisiert. Der Nutzen der Anlage ist nicht nur durch die Energiewandlung gegeben, sondern auch dadurch, daß auf der wellenabgewandten Seite nur noch kleine Wellen vorherrschen: Sie soll daher auch zum Schutz von Fischzuchtanlagen Verwendung finden.

    Das Mighty-Whale Projekt wird in zwei unterschiedlichen Maßstäben in Wellenkanälen und Wellenbecken getestet. Es werden auch Vergleiche zu normalen Unterwasserwellenbrechern durchgeführt. Der maximale, in Versuchen im Maßstab 1:100 bestimmte Wirkungsgrad der Konstruktion liegt bei 60 % hinsichtlich der Energienutzung, die Wellenhöhenreduktion hinter der Anlage beträgt bis zu 80 %.

    Der Baubeginn für das 120 kW Mighty-Whale Projekt ist bereits 1996, und die Tests im Meer beginnen im März 1998. Die bisherigen Projektkosten der 50 m langen, 30 m breiten und 12 m tiefen Anlage betragen 1,3 Mio. $ für den Entwurf, 10 Mio. $ für die Realisation und etwa 4 Mio. $ für die Tests im Meer. Später ist von dem Projekts nichts mehr zu hören.

    Sehr interessant ist eine Entwicklung, die Anfang 2008 bekannt wird. Der 69-jährige japanische Abenteurer Kenichi Horie plant nämlich eine Solo-Reise mit dem weltweit modernsten von Wellen angetriebenen Boot von Hawaii nach Japan.

    Suntory Mermaid II mit Horie

    Suntory Mermaid II
    mit Horie

    Die Suntory Mermaid II wandelt Wellenenergie in Schub um, indem sie zwei Flossen nutzt die unter dem Bug angebracht sind. Diese bewegen sich mit den Wellen auf und ab und erzeugen die ‚Kicks’, die das Boot vorwärts treiben. Eine ähnliche Technologie sei bereits 1850 in England erfunden aber dann nicht weiter verfolgt worden. Ich habe am Ende dieses Kapitels eine eigene Zusammenfassung der bisherigen Entwicklungen im Bereich der wellenbetriebenen Bootsantriebe angefügt.

    Horie hatte u.a. 1996 den Pazifik überquert – mit einem Katamaran aus recycelten  Bierdosen, und 1999 fährt er mit der aus recycelten Bierfässern bestehenden Malt’s Mermaid II von San Fransisco aus nach Japan – und 2002 mit der Malt’s Mermaid III wieder retour. 2004 folgt eine nonstop Weltumrundung mit der ersten Suntory Mermaid.

    Das neue Boot, ein 9,5 m langer, 3,5 m breiter und 3 t schwerer Katamaran aus recyceltem Aluminium, wird von Yutaka Terao und den Forschern der Universität Tokai in der japanischen Hafenstadt Shimizu entwickelt, und der Start erfolgt Mitte März 2008. Für die 7.000 km lange Strecke braucht Horie allerdings 111 Tage (andere Quellen: 108 Tage), da das Boot im Schnitt langsamer als mit Schrittgeschwindigkeit fährt (ca. 1,5 Knoten). Maximal werden 5 Knoten erreicht.

    Das Interesse der Branche ist trotzdem relativ hoch, da eine entsprechende Konstruktion zusätzlich zum Dieselmotor Schätzungen zufolge bis zu 15 % Kraftstoff einsparen könnte.

    Und falls Sie eine von Wellen und Solarzellen betriebene Licht-, Radio- oder GPS-Boje für Ihr Wassergrundstück erwerben möchten, können Sie sich an die schon 1951 gegründete Ryokuseisha Corp. in Tokio wenden.

    Ab 2006 kooperiert die Firma Hyper Drive Corp. aus Tokio mit Wissenschaftlern von SRI International aus den USA (s.d.) bei dem Projekt, die dort neu entwickelte Technik namens Electroactive Polymer Artificial Muscle (EPAM) im Bereich der Wellenenergie zu nutzen. Mit einem Versochsmodell des gummiartigen Materials gelingt es bereits 2008 genug Strom zu erzeugen um eine schwache Lampe zum Erleuchten zu bringen.

    Das Unternehmen hat den Plan, um 2010 Systeme mit einer Leistung von 100 W vorstellen zu können und anschließend entsprechende Umsetzungen auf den Markt zu bringen.

    Kanada

    Der Erfinder John Berg beginnt Ende der 1970er an einem Wellenkraftwerk zu arbeiten, das er selbstbewußt Waveberg nennt. Im Rahmen seiner Firma Waveberg Development Ltd. in New York investiert er in die Entwicklung und die Patente mehr als 1 Mio. $ (bis 2010). Sein System scheint sich durch eine besondere Stabilität auszuzeichnen – vielleicht weil es auf einer Dreieckstruktur aus einem zentralen Schwimmer mit drei Auslegern beruht.

    Waveberg Modell

    Waveberg Modell (1979)

    Die oszillierenden Bewegungen der gelenkig verbundenen Ausleger betreiben eine Seewasserpumpe, die dieses mit hohem Druck durch Rohrleitungen an Land fördert, wo die Energie in Strom umgewandelt wird. Als Materialien werden korrosionsbeständige und langlebige Kunststoffrohre und Glasfaserverbundwerkstoffe genutzt, was auch eine günstige und einfache Herstellung erlaubt.

    1990 und 1991 wird ein großes Modell am Institute for Ocean Technology des National Research Council (NRC) in St. John, Neufundland, mit Erfolg getestet. 1992 beginnt ein Versuchsbetrieb auf offener See bei Lunenburg, Neuschottland, der 14 Monate andauert. Die Waveberg-Anlage überlebte mehrere Stürme, die riesigen Wellen verstärken ihre Leistung und verursachen keine Schäden.

    Ein Prototyp mit 11 m Durchmesser wird 1996 bei Cape Canaveral in Florida getestet, und überlebt im Folgejahr ebenfalls einen extremen Sturm. Danach scheint es eine Pause gegeben zu haben, denn erst 2004 wird auf der Emerging Technologies Conference am MIT ein neuer Prototyp mit 4,5 m Durchmesser präsentiert.  2006 folgen Tests an einem Modell im Maßstab 1:50 in dem Wellentank des Hydraulic and Maritime Research Centre (HMRC) des University College Cork in Irland, wo bis 2009 weitere Untersuchungen an dieser Technologie durchgeführt werden.

    Ein kommerzieller Waveberg in voller Größe soll 50 m groß sein und über 100 kW leisten, der Herstellungspreis wird auf 150.000 $ geschätzt. Die Technologie ist durch mehrere Patente geschützt, deren jüngstes 2018 ausläuft.


    Waveberg Prototyp (1996)

    2010 arbeitet Berg an einem weiterentwickelten Modell im Maßstab 1:35, in weiteren Schritten sind Ausführungen in 1:12 und 1:4 geplant, anschließend ein Modell in voller Größe. Diese 50 m Anlage soll am EMEC in Orkney getestet werden und dann ‚auf Tour’ gehen – bis nach Korea. Ebenfalls 2010 erhält Berg gemeinsam mit Paul T. Wegener ein bereits 2005 angemeldetes Patent zur Nutzung von Tragflächen und anderen strömungsumsetzenden Formen zur Steigerung des Outputs schwimmender Wellenkraftwerke.

    Im Jahr 1998 kommt der von Per Andersen aus Mississauga, Ontario, erfundene Floating Wave Generator (FWG) in die Presse. Das Unternehmen Andersen Wave-Tech Inc. (AWTI) patentiert und entwickelt das System, das mittels der Wellenenergie das Wasser auch reinigen und mit Sauerstoff anreichern soll. Außerdem soll es in der Lage sein, auf Wunsch sogar künstliche Wellen zu erzeugen. Außer einer kleinen Versuchsanlage, die in Frenchman’s Bay Yacht Club in Pickering, Ontario, zu Wasser gelassen wurde, scheint jedoch nicht viel mehr unternommen worden zu sein.

    WET EnGen Grafik

    WET EnGen Grafik

    Unter dem Namen WET EnGen entwickelt und patentiert das 2004 gegründete Unternehmen Wave Energy Technologies Inc. aus Ketch Harbour ein eigenständiges Wellenenergie-System, das von Alan Vowles, Brian Kurczaba und Heather Acres erfunden worden ist. Die Wellen heben und senken bei diesem System einen großen, schaufelförmigen Kollektor (Smart Float), der sich an der verankerten und um 45° geneigten Achse auf und ab bewegt, was den Mechanismus zur Energieerzeugung darstellt. Auch mit dem WET EnGen soll Strom produziert und/oder Wasser entsalzt werden.

    Das einfache Design beweist seine Funktionalität sowohl bei Laborversuchen als auch bei Tests im offenen Wasser, die zwischen 2004 und 2007 stattfinden. Das Unternehmen nutzt dabei die Testmöglichkeiten des National Research Council in Sandy Cove, Neuschottland. 2005 werden erste Investitionsmittel eingeworben, und 2006 wird ein 20 kW Modell auf offener See sowie im Wellenkanal des Institute of Ocean Technology (IOT) in St. John auf Neufundland getestet.

    2007 wird eine Zusammenarbeit mit (ungenannten) wissenschaftlichen und kommerziellen Institutionen begonnen und ein Businessplan für die WET EnGen Technologie entwickelt.

    WET EnGen Anlage

    WET EnGen Anlage

    Im Mai 2007 nimmt das inzwischen in Halifax bzw. Toronto ansässige Unternehmen noch an der All-Energy 07 Exhibition and Conference in Aberdeen, Schottland, teil, danach werden die Aktivitäten anscheinend eingestellt.

    Die Firma SyncWave Energy Inc. (SEI) im kanadischen Pemberton, Vancouver, entwickelt und testet Mitte 2005 einen kleinen Wellenenergiekonverter namens Power Resonator, der in Form eines vernetzten Feldes ab 2008 zum Einsatz kommen soll. Das Unternehmen war 2004 als Sieber Energy Inc. gegründet worden.

    Bei dem Power Resonator handelt sich um eine zylindrische Boje mit mehreren Schwimmern, deren tief ins Wasser reichende, bewegliche Achse einen hydraulischen Kreislauf in Gang setzt, dessen Generator sich an Land befindet. Damit wird der elektrische Kreislauf weitab vom Meerwasser gehalten. Die auch SWELS genannte Technologie wird mit Unterstützung von Wissenschaftlern und Ingenieuren der University of Victoria entwickelt, und das erste Design einer Versuchsanlage für die offene See entsteht zusammen mit der Marinus Power LLC aus Houston, Texas.

    Die Arbeiten verzögern sich aber stark, bis das Unternehmen im März 2009 durch die Sustainable Development Technology Canada (SDTC), einer regierungsseitig gegründeten non-profit Organisation, mit umgerechnet 2,2 Mio. US $ gefördert wird. Einen Monat später kommen weitere 1,6 Mio. $ aus dem ICE Fund der Provinz British Columbia hinzu. Zusammen mit 1 Mio. US-$ in Form von Sachleistungen der Cianbro Corporation, einem Industriepartner von Marinus, hat SEI damit 60 % der benötigten Mittel zusammen, um das Demonstrationsprojekt zu finanzieren.

    Dem Stand von 2010 zufolge plant das inzwischen in Nanoose Bay, British Columbia, ansässige Unternehmen, den Resonator 2011 vor der Westküste von Vancouver Island ins Wasser zu lassen.

    AquaBuOY von Finavera

    AquaBuOY

    Anfang September 2007 läßt das kanadische Unternehmen Finavera Renewables Inc. aus Vancouver, British Columbia, seine 22 m hohe und 40 t wiegende Testboje namens AquaBuOY bei Newport vor der Küste Oregons zu Wasser, wo sie zwei Monate lang im praktischen Betrieb erprobt werden soll.

    Auch bei diesem System wird mittels der periodischen auf und ab Bewegung das Salzwasser direkt und unter Hochdruck durch Turbinen gepreßt, wobei die einzelnen Bojen ihren Strom dann über unterseeische Kabelverbindungen an Land leiten. Eine der Testanlagen ist zusätzlich auch noch mit Solarpanelen und kleinen Windrädern ausgestattet.

    Einen Tag, bevor das 2 MW leistende Gerät wieder aus dem Wasser geholt werden soll, versinkt es bis in eine Tiefe von rund 35 m und bildet damit eine Gefährdung für die lokalen Krabbenfischer. Eine Bergung der 2 Mio. $ teuren Boje kommt für das Unternehmen aus finanziellen Gründen zur Zeit nicht in Frage.

    Im Juni 2007 wird bei den Oregon Iron Works mit der Konstruktion des Modells AquaBuOY 2.0 mit einem Durchmesser von 3 m begonnen, das bereits im August fertig und im Oktober öffentlich vorgestellt wird. An dem Projekt nehmen diverse Firmen und Institutionen teil, unter anderem das SAIC, die Oregon Iron Works, die Elliott Bay Design Group, David Evans & Associates, Dunlop Oil & Marine, ABB und Honeywell International Inc. Die anschließenden Tests erfolgen vor der Küste von Newport, Oregon.

    Im Dezember 2007 vereinbart Finavera mit der Pacific Gas and Electric Co. (PG&E) den Bau einer 2 MW Wellenfarm mit 8 Bojen rund 4 km vor der nordkalifornischen Küste (Humboldt County), die bis 2012 fertig sein soll. Im Erfolgsfall soll die Farm anschließend bis auf 100 MW erweitert werden. Das Projekt wird im Oktober 2008 allerdings zunichte gemacht, als die California Public Utilities Commission die Genehmigung verweigert.

    Im November 2008 gibt das Unternehmen bekannt, daß es seine Tochter Finavera Renewables Ocean Energy Ltd. (samt aller Rechte an der AquaBuOY Wellenenergie-Technologie) verkaufen will, um sich in Zukunft ausschließlich auf Windenergieprojekte zu konzentrieren. Im Februar 2009 werden trotzdem bei der Federal Energy Regulatory Commission ein Lizenzantrag für das Makah Bay Pilotprojekt in Washington eingereicht, und im Humboldt County eine Vorläufige Genehmigung für ein Wellenenergie-Projekt in Kalifornien beantragt. Aktuellere Informationen scheint es bislang nicht zu geben.

    Das Surf Power Wellenenergiesystem, das von der 2003 gegründeten Firma Seawood Designs Inc. (SDI) in Vancouver Island entwickelt wird, besteht aus einem großen tragflächenartigen Ponton aus Stahl und Aluminium, der an einer am Meeresboden verankerten Stangenhydraulik befestigt ist. Auch hier wird ein hydraulischer Kreislauf in Gang setzt, dessen von einer Pelton-Turbine betriebene Generator sich an Land befindet. Die rechteckigen, leicht flügelförmigen Pontons können sich vertikal und horizontal bewegen, wiegen jeweils 16 t und sind 6 x 22 bzw. 26 m groß. Eine Farm aus 50 Pontons soll 25 MW erzeugen und zwischen 25 Mio. $ und 38 Mio. $ kosten.

    Die Erfindung von Charles Wood erhält 2005 ein US-Patent, und im Juni wird ein Modell im Maßstab 1:22, das immerhin 4 W leistet, im Huron See in Ontario getestet. Nach einer längeren Pause wird im September 2009 von Dynamic Systems Analysis Ltd. (DSA) in Victoria, BC, der erste Teil einer ausführlichen dynamischen Simulation veröffentlicht, die durch eine Förderung von NRC-IRAP ermöglicht wurde. Einen Monat später folgt eine Patenterteilung in Großbritannien. Versuche mit einem Modell im Maßstab 1:10 beginnen am Institute for Ocean Technology (NRC-IOT) in St. John im Mai 2010.

    Neuseeland

    Neuseeland verfügt über einige der besten maritimen Energieressourcen in der Welt. In einer offiziellen Studie aus dem Jahr 2008 wird das nutzbare Potential der Wellenenergie auf 7 – 8 GW geschätzt, und das von Gezeitenströmen auf 1 GW.

    Mitte 2004 beginnt das staatlich geförderte, vierjährige Wave Energy Technology Research and Development Programme (WET-NZ), das von einem Konsortium des National Institute of Water & Atmospheric Research (NIWA) in Wellington, der staatlichen Industrial Research Ltd. (IRL) in Christchurch und der privaten Technologie- und Beratungsfirma Power Projects Ltd. (PPL) in Wellington durchgeführt wird.

    Im Rahmen des Programms soll eine Effizienz-maximierte Wellenenergie-Anlage für Tiefen von 20 – 100 m entwickelt werden, die auf der Verwendung neuartiger Direktantriebe und der adaptiven Reaktion auf Veränderungen der Wellenbewegungen beruht. Dabei wird versucht, sowohl die kinetische als auch die potentielle Energie der vorbeilaufenden Wellen zu nutzen. Die kompakten, leichten und modularen Systeme sollen jeweils bis zu 500 kW leisten.

    Weitere Projektziele sind die Evaluation, Anpassung und Vermarktung weiterer Wellenenergie-Technologien, die hydrodynamischen Modellierung von Wellenstrukturen, die Analyse von Wellenenergiepotentialen und die Entwicklung eines direkt angetriebenen Funktionsmodells der oben erwähnten neuen Technologie. Im Juni 2006 beginnt die NIWA mit der Aufnahme von Daten, indem eine Datawell wave rider Boje rund 4 km vor der Küste von Northland ins Wasser gebracht wird.

    Ebenfalls 2006 wird die Aotearoa Wave and Tidal Energy Association (AWATEA) gegründet, wobei die Kurzfassung einem sehr gut passenden Wort in der Maori-Sprache entspricht: ‚neue Dämmerung’ oder ‚neuer Anfang’. Aufgabe der Organisation ist die Unterstützung und Beschleunigung der Entwicklung einer marinen Energiewirtschaft.

    Zeitgleich erfolgen erste Tests im Wellentank der University of Auckland sowie der Bau einer 2 kW Versuchsanlage im Maßstab 1:4 durch das NIWA, welche die Funktionsfähigkeit des Systems belegen soll. Es wird hierfür mehrmals im Hafen von Lyttelton im offenen Wasser getestet.

    Das Entwicklungsteam hat ein einzigartiges Konzept entwickelt und zum Patent angemeldet. Es besteht aus einem kleinen, schlanken Gerät, das an der Oberfläche pendelt, wobei die Stromerzeugung durch die Rotation des Geräts um seinen Drehpunkt zwischen dem unter Wasser befindlichen Hauptholm und dem Schwimmer erfolgt. Für Transportzwecke wird der Schwimmer festgestellt, wodurch die flach im Wasser liegende Anlage leicht abgeschleppt werden kann. Nach den Tests in Lyttelton wird sie nach Wellington überführt, damit das NIWA mit Verankerungsversuchen beginnen kann. Außerdem startet die IRL mit dem Bau einer Anlage in voller Größe, während die Datawell-Boje zu anderen Standorten versetzt wird, um weitere Messungen durchzuführen. Am ihrem ersten Standort registrierte sie Wellen bis zu 8 m Höhe.

    Im Dezember 2006 wird der zwischenzeitlich fertiggestellte 6 m lange vorkommerzielle 500 kW Wellenenergiewandler im Hafen von Lyttelton erstmals zu Wasser gelassen und Anfang 2007 beginnen die Feldtests, die zwei Jahre lang laufen sollen. Der letzte bislang veröffentlichte Report stammt allerdings vom August 2007, danach wird es ruhig um das Projekt.

    WET-NZ Versuch

    WET-NZ Versuch

    Im Mai 2009 ist zu erfahren, daß der Vorschlag des WET-NZ für ein Wellenkraftwerk vor der Küste von Taranaki mit 760.000 $ aus dem im Oktober 2007 aufgelegten und mit 8 Mio. $ ausgestatteten staatlichen Marine Energy Deployment Fund gefördert wird ($ = Neuseeländ. $). Auch diesmal sind die PPL und die IRL wieder mit an Bord. Projektziel ist der Bau und die Inbetriebnahme einer vorkommerziellen Anlage in halber Größe und einer Leistung von 20 kW. Ein entsprechender 2 kW Prototyp wird vor Canterbury und im Hafen von Wellington getestet.

    Zwischen 2005 und 2009 sollen landesweit rund 26 Meeresenergie-Projekte vorgeschlagen worden sein, die von konzeptionellen Ideen über Forschungsprojekte von Universitäten bis zu Inbetriebnahme-Projekte reichen. Eines der Projekte betrifft eine Gezeitenenergie-Turbine der Firma Crest Energy, die 2008 als erste Begünstigte eine Förderung des Marine Energy Deployment Fund in Höhe von 1,85 Mio. $ erhalten hat und an einer Versuchsanlage arbeitet, die in der Hafenzufahrt von Kaipara im Norden Aucklands installiert werden soll (s.d.).

    Im März 2010 meldet die Presse den Plan der Industrial Research Ltd., im Sommer 2011 eine experimentelle Wellenkraft-Anlage 4,5 km vor der Küste von Waitara in einer Wassertiefe von 25 m zu installieren. Das Gerät von halber Größe (ca. 17 m Länge) soll in New Plymouth gebaut werden, 20 kW leisten und für rund 5 Jahre betrieben werden.

    Im Juli 2010 wird das Chatham Island Projekt als das dritte ausgewählt, das eine Förderung des Fonds erhält, diesmal sind es 2,16 Mio. $. Der Vorschlag der Chatham Islands Marine Energy Ltd. (CHIME) beinhaltet den Bau eines Land-basierten OWC-Wellenkraftwerks mit zwei 110 kW Wells-Turbinen an der Südwestküste von Chatham Island, das mehr als die Hälfte des Strombedarfs der 650 Inselbewohner decken und den Gebrauch von Dieselgeneratoren reduzieren soll. Die 5 Mio. $ teure 220 kW Anlage nahe Point Durham im Südosten der Stadt Waitangi soll im Juli 2012 in Betrieb gehen. Im Erfolgsfall stellt dies einen Technologiewechsel dar, der auch leicht auf anderen Inseln umsetzbar ist.

    Die restlichen 880.000 $ des Fonds werden im September 2010 ausgelobt. Fast zeitgleich bekommt die WET-NZ eine Förderung in Höhe von mehr als 2 Mio. $ vom US Department of Energy, um ihr Wellenergiesystem in den USA einzusetzen. Der Antrag hierzu wird von der amerikanischen Partnerfirma Northwest Energy Innovations aus Portland, Oregon, eingereicht, wo zunächst eine Anlage im Maßstab 1:4 getestet werden soll. Gleichzeitig sind Versuche im Wellentank der Oregon State University geplant. WET-NZ hofft, dadurch bald zu einem 100 kW System vorstoßen zu können, das für einen kommerziellen Einsatz geeignet ist.

    Norwegen

    Wissenschaftler der Universität von Trondheim errechnen, daß die Wellenenergie an den 2.500 km langen Felsfjorden des Landes eine Leistung von 600 Mio. MW besitz. Die Regierung läßt daraufhin in den 1980er Jahren auf der Insel Toftestallen in der Nähe von Bergen zwei unterschiedliche Verfahren erproben:

    Die um 1986 errichtete erste Pilotanlage besteht aus einem langen Betondamm der so konstruiert ist, daß nur hohe Fluten und Wellenkronen über die Barriere schwappen. Sie werden in einem über dem Meeresspiegel gelegenen Reservoir aufgefangen, von wo aus sie durch einen Abfluß ins Meer zurück geleitet werden und dabei eine Turbine antreiben. Nachteile dieser Tapchan genannten Methode (Tapered Channel = spitz zulaufender Kanal) sind der aufwendige Betondamm und der niedrige Wirkungsgrad. Zudem schleudern die Wellen immer wieder Geröll über die Staumauer und verstopfen den Abfluß des Auffangbeckens. Ein Vorteil besteht allerdings darin, daß die eigentlichen Maschinen zur Energieproduktion nicht den Ozeanbedingungen ausgesetzt sind, wodurch eine längere Haltbarkeit und bessere Wartungsmöglichkeiten erreicht werden.

    Norwegisches Kraftwerk Grafik

    OWC Kraftwerk
    (Grafik)

    Weiter unten beim SSG-Projekt werden wir ein weiteres Mal auf diese Technik treffen. Für das hier veröffentliche Foto von 2008 – es zeigt den teilweise zerstörten Zufluß – bedanke ich mich bei Gangolf Jobb.

    Das zweite Pilotkraftwerk hängt (bzw. hing), einer mächtigen Orgelpfeife gleich, in einer Felsnische westlich der Stadt Bergen und funktioniert wie ein Wasserkolben.

    Die ‚Schwingende Säule’ (OWC) wird nach vierjähriger Entwicklungszeit 1984 durch die Firma Kvaerner Brug A.S. in Oslo errichtet. Es handelt sich um einen stabilen Betonbau von etwa 16 m Höhe mit einer seewärts offenen Kammer, in welche die Wellen einlaufen. Unter der Wasseroberfläche gibt es eine 3,5 m breite Öffnung, die in einen senkrecht stehenden Betonschacht mündet, in dessen oberem Teil eine Luftturbine mit einem Durchmesser von 2 m und einem Gewicht von 9 t sitzt. Die in der Kammer aufgestaute Welle treibt Wasser in den Schacht, worauf der Wasserspiegel steigt. Wenn die Welle abläuft und ausströmt, sinkt der Wasserspiegel wieder: Er oszilliert mit der Frequenz des Seegangs bis zu 7 m auf und ab und wirkt wie ein Kolben, der Luft aus der Kammer durch die Turbine treibt bzw. wieder durch die Turbine in die Kammer saugt.

    Die hier eingesetzte Wells-Turbine behält unabhängig von der Strömungsrichtung der Luft immer die gleiche Drehrichtung bei, und dies mit einer ziemlich gleichmäßigen Drehzahl von 1.000 bis 1.500 U/min. Die OWC-Anlage hat 500 kW Leistung. Beanstandet wird allerdings die extrem hohe Lautstärke des Luftpropellers, der eher wie eine Sirene klingt. 

    Anfang 1989 gibt das Unternehmen bekannt, daß ein heftiger Sturm die Versuchsanlage losgerissen und aufs offene Meer hinausgetrieben hat, wo sie gesunken ist. Es sei nicht vorhersehbar, ob die 106 Mio. DM teure Anlage wieder geborgen werden könne. 

    Es gibt in Norwegen außerdem Versuche zur ‚Bündelung’ von Wellen bis zu einer Tiefe von 30 m mittels sogenannter ‚Wellen-Linsen’. Schätzungen zufolge könnte eine 150 km lange Kette aus 1 kW Wellengeneratoren den gesamten Jahresbedarf des Landes von 70 Mrd. Kilowattstunden decken (Stand 1980). Das System erinnert an die HydroPowerLens aus Holland (s.o.).

    Seawave Slot-Cone Generator (Grafik)

    Seawave Slot-Cone Generator
    (Grafik)

    Der Seawave Slot-Cone Generator (SSG) wiederum besteht aus drei übereinander angeordneten Reservoirs, die von überspülenden Wellen gefüllt werden, sowie einer Mehrstufen-Turbine (Multi Stage Turbine, MST) die von dem hinauslaufenden Wasser betrieben wird. Dieses Anlagenkonzept läßt sich relativ leicht in Deiche integrieren. Der Erfinder Egil Andersen aus Haugesund verkauft sein Patent an das 2004 gegründete norwegische Unternehmen Wave Eenergy SSG, das in Tananger, nahe der Stadt Stavangar, beheimatet ist.

    Ähnlich wie bei der auf Toftestallen realisierten Tapchan-Anlage wird das Wasser der auf den Strand auflaufenden Wellen über einen ansteigenden, spitz zulaufenden Kanal in ein erhöhtes Becken geleitet, aus dem es durch eine Turbine wieder in das Meer zurücklaufen kann. Das System benötigt aufgrund des Speicherbeckens mehr Platz als die meisten anderen Wellenenergiesysteme und kann aufgrund der Einlaufverluste (einschließlich der Flachwassereffekte) nur einen begrenzten Teil der anfänglich, d.h. im tiefen Wasser zur Verfügung stehenden Energie nutzen. Durch die Abflußvergleichmäßigung (so wird das wirklich genannt!) des Speicherbeckens und den Einsatz einer Niederdruckwasserturbine ist diese Anlagenform aber wesentlich problemloser zu betreiben als andere Systeme. 

    2005 folgen verschiedene Simulationen und gemeinsam mit der norwegischen University of Science and Technology wird das Konzept der patentierten Mehrstufen-Turbine weiterentwickelt – mit Förderung des Renergi-Programms des Norwegischen Forschungsrates in Höhe von 715.000 NOK. Man plant nun, an der Westlüste der norwegischen Insel Kvitsøy eine Pilotanlage zu errichten, da die Wellen dort eine durchschnittliche Energiedichte von 19 kW/m aufweisen. Wave Energy arbeitet außerdem am Konzept einer kreisförmigen, schwimmenden Offshore-Anlage, die z.B. zur Versorgung von Ölbohrplattformen (!) genutzt werden kann.

    Ebenfalls 2005 folgt eine 1 Mio. € Förderung durch die EU, welche die Durchführung von Versuchen an der Universität von Aalborg im Maßstab 1:25 und die Planung einer Anlage in voller Größe erlaubt. An diesem Projekt sind unter der Koordination durch Wave Energy acht weitere europäische Partner beteiligt. Anfang 2006 wird bekanntgegeben, daß ENOVA 23,5 % der Bau- und Installationskosten übernehmen wird.

    Bis Ende 2006 gelingt es Wave Energy zusätzliches Investitionskapital in Höhe von 22,5 Mio. NOK einzuwerben, womit die Finanzierung der Pilotanlage gesichert ist. Im Oktober 2007 erhält die Firma einen 200.000 NOK schweren Preis der Næringslivets Internasjonaliseringsstiftelse (NORINT). Zu dieser Zeit verhandelt Wave Energy über Projekte in Norwegen, Dänemark und den USA.

    Im Februar 2009 zeichnet ein besonders interessantes Projekt ab, die Einbindung einer SSG-Anlage mit 10 MW Leistung in das Modernisierungskonzept des dänischen Hafens Hanstholm, das ab 2012 umgesetzt werden soll.

    SSG Hanstholm Konzept Grafik

    SSG Hanstholm Konzept
    (Grafik)

    Für die Vorbereitung des Markteintritts in den USA, Großbritannien und Kanada startet Wave Energy im Juli 2009 eine Kooperation mit der staatlichen Innovation Norway. Im Oktober stellt das Unternehmen den Antrag, seinen Prototyp in der Gemeinde Eigersund zu testen. Die Gesamtinvestionen für dieses Projekt werden auf 15 – 20 Mio. NOK geschätzt, für die 1. Phase bis September 2010 sind 1 Mio. NOK angesetzt. Die geplante Anlage ist 10 m breit und soll eine Leistung von rund 150 kW haben. Im gleichen Gebiet namens Svaaheia an der Südwestküste des Landes plant die Firma Dalane Vind zeitgleich den Bau einer 24 MW Windfarm.

    Im März 2010 schließen Wave Energy, der Hafen Hanstholm und Innovation Norway eine Finanzierungsvereinbarung für ein gemeinsames Entwicklungsprojekt ab, bei dem es um eine umsetzbare Lösung für die Einbindung der SSG-Technologie geht. Die Kosten in Höhe von 1,8 Mio. NOK werden demzufolge gedrittelt. Die Ausgaben von rund 800.000 NOK für die Machbarkeitsstudie eines ähnlichen Projekts im Hafen von Garibaldi in Oregon, USA, werden ebenfalls fast zur Hälfte von Innovation Norway übernommen.

    Die Pelagic Power AS wird Ende 2005 gegründet. Sie ist in Vanvikan im Bezirk Leksvik in Nord-Trøndelag beheimatet und das Ergebnis einer Kooperation der Firmen Leskvik businesses Lycro AS (30,8 %), Innovtive Development & Marketing AS (9 %) und Leksvik Industrial Vekst (6,9 %), sowie der Norwegian University of Sience and Technology (9,5 %) und dem Nord-Trøndelag Elektrisitetsverk fkf (33,8 %). 

    Geschäftsinhalt der Pelagic ist die Entwicklung und Vermarktung einer besonders günstig herzustellenden Wellenpumpen-Anlage des Ideengebers und Patentinhabers Dagfinn Røyset. Eine kommerzielle Installation soll aus 50 – 100 Einzelpumpen bestehen, die schwimmend 20 – 40 m unterhalb der Wasseroberfläche angebracht sind und Seewasser zum Stromgenerator an Land pumpen.

    Schon 2005 werden Untersuchungen an verschiedenen Modellen am Sintef Marintek in Trondheim und in einem Dock außerhalb von Trondheim durchgeführt, und im März/April 2007 wird ein 1:3 Modell mit 6 Pumpen namens Pelagic Power 1 unter realen Gegebenheiten bei Lauvsnes im Bezirk Flatanger in Nord-Trøndelag getestet.

    Pelagic Versuchsanlage

    Pelagic Versuchsanlage
    (im Bau)

    Es zeigt sich allerdings, daß noch weitere Entwicklungsarbeiten notwendig sind. Neben einem Re-Design wird auch an einem Konzept gearbeitet, das unter dem Namen W2-POWER Wind und Wellen gemeinsam nutzen will. Die letzten Pressemeldungen stammen von 2008, seitdem gibt es nichts Neues.

    Ab 2005 will auch das bereits 1848 gegründete Schiff- und Schwerbauunternehmen Fred. Olsen Norge & Co. aus Oslo eine Wellenenergie-Anlage auf Karmøy installieren. Das Unternehmen hat in aller Ruhe eine Plattform-basierende neue Multipoint absorber Technologie entwickelt und geht davon aus, für Norwegen damit einen neuen und wichtigen Industriezweig geschaffen zu haben.

    Die in nur drei Monaten gebaute Buldra-Plattform im Maßstab 1:3 wurde bereits vor Brevik getestet, wo die roten ‚Eier’ die Bewegungsenergie der Wellen erfolgreich in Strom umwandelten. Bis Ende 2007 ist ein Prototyp aus Komposit-Werkstoffen für die offene See geplant, der eine Lebensdauer von 15 Jahren haben und etwa 2,5 MW erzeugen soll. Diese Anlage könnte möglicherweise in Portugal installiert werden.

    Fred. Olsen arbeitet bei diesem Projekt mit mehreren Unternehmen und Institutionen zusammen, darunter Brevik Engineering, ABB, Dsc Engineering, Det norske Veritas, Marintek/Sintef, Brdr. Aa, Heimdals, NTNU und der Universität von Oslo. Bislang hatte sich das Unternehmen auf dem Sektor der erneuerbaren Energien primär mit der Windenergie beschäftigt. Da das vorliegende Projekt unter dem Titel FO³ vom SEEWEC-Center der Universität Gent in Belgien geleitet wird, habe ich es dort schon ausführlich dargestellt (s.o.).

    Die Firma Langlee Wave Power AS in Hvalstad wird im August 2006 gegründet, nachdem der Gründer Julius Espedal im Jahr zuvor auf die Idee einer Lowcost-Wellenenergie-Anlage gekommen ist, die auf einem Punktabsorber-Prinzip beruht und besonders die horizontale Bewegung von Tiefenwellen nutzen soll. In einem mit dem Meeresgrund verankerten, schwimmenden Rahmen sind mehrere senkrechte Flügel befestigt, welche die horizontale Bewegung der Wellen umsetzen. Die Bewegungen werden durch Hydraulikflüssigkeit an einen Generator übertragen.

    Langlee Konzept Grafik

    Langlee Konzept (Grafik)

    Zwischen 2006 und 2008 werden im Wellenlabor der Technisch-Naturwissenschaftlichen Universität Norwegen (NTNU) in Trondheim Testreihen an einem Modell des inzwischen patentierten Langlee wave power converter im Maßstab 1:3 durchgeführt.

    Anfang 2008 steuern schwedischen Investoren, darunter Bohren Wind AB und Farna Invest AB, insgesamt 3,5 Mio. NOK bei, und übernehmen dafür ein Drittel der Firma Langlee. Für den Bau einer Anlage in voller Größe bedarf es allerdings noch weiteren Kapitals.

    Im August 2009 unterzeichnet Langlee eine Absichtserklärung mit dem türkischen Energieunternehmen Ünmaksan um nach dem Test einer Pilotanlage (2010) eine kommerzielle 24 MW Anlage im Wert von rund 1 Mrd. NOK (~ 167 Mio. $) zu errichten. Die Lizenzgebühren, die Langlee bei diesem Projekt einstreichen kann, werden auf etwa 90 Mio. NOK beziffert. Ünmaksan wählt Langlee nach eigenen Angaben unter 70 Mitbewerbern mit den unterschiedlichsten Technologien aus, weil es die robusteste und kosteneffektivste Lösung verspricht.

    Das Unternehmen möchte bereits Anfang 2010 eine Pilotanlage im Maßstab 1:2 vor der Küste Norwegens in Probebetrieb nehmen, doch ganz so schnell geht es nicht.

    Im August 2009 werden die Untersuchungen an einem 1:20 Modell an der Aalborg University erfolgreich abgeschlossen und bestätigen die zuvor durchgeführten Simulationen. Ende 2009 erhält Langlee vom Research Council of Norway eine Finanzierungszusage über 5 Mio. NOK, um die Forschungs- und Entwicklungsarbeiten der nächsten zwei Jahre durchführen zu können. Im Laufe des Jahres hatte das Unternehmen bereits 7 Mio. NOK von Skattefunn, Innovation Norway und NRC bekommen, sowie 6,7 Mio. NOK durch die Ausgabe von Aktien eingenommen. Im März 2010 werden Aktien für weitere 5 Mio. NOK ausgegeben, wodurch sich die Besitzverhältnisse wie folgt aufteilen: Färna Invest AB (49 %), New Tracks Development AS (43 %), Svein M. Nilsen AS (4%), Fredrik Anderson (3%) und Mitarbeiter der Firma (1 %).

    Langlee Farm Grafik

    Langlee Farm (Grafik)

    Im Mai 2010 wird Aker Solutions als strategischer Partner ausgewählt, um das Design des Langlee E2 Wellenkraftwerks zu entwickeln und umzusetzen, das im Herbst 2011 bei der norwegischen Insel Runde installiert werden soll.

    Vermutlich 2006 startet die OWWE Ltd. (Ocean Wave and Wind Energy) von Iver Ottesen. Sein später auch patentierter Wave Pump Rig ist eine pneumatisch stabilisierte Plattform mit hydraulischen Wellenenergie-Konvertern, deren Konzept er erstmals 1979 in der Tageszeitung Sunnmørsposten und dem Teknisk Ukeblad veröffentlicht. Ab 1992 arbeitet die US-Firma Float Incorporated an einem sehr ähnlichen System (s.u.). Bei seinem Wave Power Rig handelt es sich wiederum um eine ‚Überspül’-Technik, wie sie beispielsweise beim dänischen Wave Dragon genutzt wird (s.o.).

    Ottesen beantragt 1997 die Unterstützung der Entwicklung, doch die Wellenenergie hat noch keine hohe Priorität in Norwegen. Im Laufe der Jahre entwickelt er das Konzept eines Hybrid Wave Power Rig, der mit zusätzlichen Windkraftanlagen ausgestattet ist. Unter der Bezeichnung 2Wave1Wind wird sogar der gleichzeitige Einsatz von zwei unterschiedlichen Wellenenergie-Systemen vorgeschlagen. Außerdem wird ein kleines Funktionsmodell gebaut, ohne jedoch nähere Informationen darüber zu veröffentlichen. Eine für den Einsatz in der Nordsee konzipierte kommerzielle Plattform soll jedenfalls 150 m lang, 50 m breit und 30 m tief werden. Von tatsächlichen Umsetzungen ist nichts bekannt. Das letzte Update der Homepage stammt von 2006.

    2Wave1Wind Konzept Grafik

    2Wave1Wind Konzept
    (Grafik)

    Im Januar 2007 wird die Firma Straumekraft AS in Bergen gegründet und übernimmt die Besitzrechte an dem Prototyp 1 des Wellenenergie-Konverters, an dem Ingvald Straume seit 2001 arbeitet. Die Idee dazu kommt ihm, während er mit seinem kleinen Sohn spielt – weshalb die ersten Modelle auch aus Teilen von Plastikspielzeugen bestehen. Zwischen 2002 und 2004 bildet er zusammen mit weiteren Ingenieuren ein Team, welches das Konzept weiterentwickelt, einen Businessplan erstellt und erste Kontakte zu Innovation Norway und potentiellen Industriepartnern aufbaut. 2005 fördert die Miljøansvar Stiftung den Bau eines Prototyps mit 30.000 NOK, und 2006 gibt es weitere 100.000 NOK vom E-CO Renewable Energy Price. Damit wird der Prototyp 1 gebaut und in Hjeltefjorden in Betrieb genommen.

    Nach der Unternehmensgründung werden 2007 erste mathematische Simulationen des Konzepts durchgeführt, Patente angemeldet und der Bau des Prototyps II in Auftrag gegeben. Außerdem erreicht Straumekraft das regionale Finale des DnB NOR Innovationspreises.

    Oscillating Device Grafik

    Oscillating Device
    (Grafik)

    Das Konzept des Unternehmens beruht auf einer mechanischen Energieübertragung. Es basiert auf einer Schwimmboje, die über ein Zugkabel, eine Winde mit automatischer Spannvorrichtung und ein Getriebe mit einem hydraulischen System an Land verbunden ist, dessen Generator den Strom erzeugt. Die von den Wellen bewegte Boje zieht an dem Kabel und zwingt die Winde sich zu drehen. Das relativ billig herstellbare System ist in der Lage auch extreme Wellen zu überleben, und weist gleichzeitig einen hohen Wirkungsgrad bei normalen Wellenhöhen auf. Die geringe Effizienz bei hohen Wellen ist der Schlüsselfaktor für die Überlebensfähigkeit des Systems. In einer mathematischen Untersuchung, die von CMR Prototech durchgeführt wird, besteht das Konzept erfolgreich gegenüber Wellen von bis zu 25 m Höhe.

    2008 wird das Patent für Norwegen erteilt, und im Herbst werden See-Tests vor der Insel Fedje im Westen des Landes durchgeführt. Von dort stammt das hier abgebildete, etwas unscharfe Foto.

    Die bislang letzten Meldungen stammen von 2009, als die Idevekst AS im Auftrag der Straumekraft eine strategische Bewertung des Konzepts vorlegt. Außerdem werden von verschiedenen Unternehmen Angebote eingeholt, um eine Demonstrationsanlage namens the fisherman zu bauen – und um Konzeptdesigns für eine Wellenfarm mit dem Namen Adwaita zu entwickeln. Die aktuellen Besitzverhältnisse am Aktienpaket des Unternehmens sehen wie folgt aus: Ingvald Straume (15,96 %), Gamo Invest AS (Geir Arne Mo) (13,87 %), Øystein Holm (13,84 %), Sauar Invest AS (Erik Sauar) (13,04 %), Marvi AS (11,36 %).

    2009 wird die Entwicklung des norwegischen Ingenieurs Arvid Nesheim aus Vollen bekannt, dessen Oscillating Device eine weitere Wellenergie-Boje darstellt. Sein Gerät soll allerdings gleichermaßen die Energie aus der vertikalen, horizontalen und rollenden Bewegung des Wassers in Strom umwandeln. Bis auf Grafiken gibt es bislang aber noch nichts zu sehen.

    Philippinen

    Im Oktober 2007 stellt der Ingenieur Noro Camomot aus Cebuano ein kleines Wellenkraftwerk mit einer Leistung von 2,2 kW vor. Bereits 2005 hatte er einen nationalen Erfinderpreis für die Idee und ein Miniaturmodell seiner Anlage gewonnen. Gemeinsam mit einem Freund investiert er 500.000 Peso (~ 8.300 €) in die Entwicklung und Installation in Tabunan, Borbon, Cebu.

    Ein Jahr später folgt eine Anlage namens NJ-6 Sea Wave Electric Power Generator, die bis zu 15 kW erzeugt und damit ein ganzes lokales Dorf mit Licht versorgen kann. Sie muß mindestens 10 m vom Ufern entfernt verankert werden. Finanziert hat den Bau seine Schwester Luna. Die 3 x 3 m große Schwimmplattform wird mit Hilfe der Visayan Inventors Association ins Wasser der South Road Properties gebracht. Eine kommerzielle Einheit soll 1 – 1,5 Mio. Peso kosten und eine Lebensdauer von 10 Jahren haben.

    Portugal

    Portugals 1.793 km lange Atlantikküste ist für Wellenkraftwerke ausgesprochen gut geeignet. Nach Berechnungen des portugiesischen Wave Energy Centers (WAVEC) sollen sich insbesondere Küstenabschnitte mit einer Gesamtlänge von 335 km für die Nutzung eignen – vor allem in Regionen zwischen Porto und Lissabon, aber auch an der Alentejo-Küste.

    Die Technische Universität von Lissabon arbeitet bereits seit 1978 intensiv an der Erforschung der Wellenenergie.

    Unter dem Namen European Pilot Plant entsteht 1998 im Nordwesten der portugiesische Azoreninsel Pico im Atlantik das erste experimentelle Wellenkraftwerk, das mit 4 Mio. € aus Mitteln der Europäischen Kommission, des portugisischen Staates, des nationalen Stromkonzerns EDP und der EDA finanziert wird. Es läutet nach längerem Stillstand eine neue Phase in der Erforschung der Meeresenergie ein und wird im Rahmen der Weltausstellung Expo in Lissabon vom Institut für Zukunftsweisende Technologien (Instituto Superior Técnico, IST) vorgestellt. Die Mechanik der OWC-Anlage kommt von der schottischen Firma A.R.T (heute Wavegen), die Elektronik von Efacec aus Portugal, daneben wirken die Firmen Profabril und PROET an der Errichtung mit. Die wissenschaftliche Begleitung erfolg durch die Queens University in Belfast und das irische University College in Cork. Die Größe des Prototyps mit einer Wells-Turbine von etwa 2,5 m Durchmesser erlaubt eine Leistung von 400 kW, womit rund 10 % des Strombedarfes der Insel gedeckt werden sollen. 

    Nach einem guten Start gibt es jedoch einige schwere bautechnische, mechanische und auch finanzielle Störungen, so daß die Pico-Anlage nur kurz in Betrieb ist und anschließend mehrere Jahre „wie ein gestrandeter angerosteter Großcontainer“ auf einem Klippenvorsprung der Vulkaninsel steht. Bis 2004 gehört die Anlage offiziell dem Stromversorger der Azoren EDA, danach geht sie in den Besitz des 2003 gegründeten Wave Energy Centre (WavEC) in Lissabon über, einer Nonprofit-Organisation.

    Erst 2005 entschließen sich die Regierung und der EDP, das wissenschaftliche Pilotprojekt zu retten, und investieren für seine Instandsetzung – zusammen mit EU-Fördermitteln – insgesamt 1,2 Mio. €. Der Koordinierungsauftrag geht an das WavEC, und Ende Oktober 2006 geht die Anlage wieder in Betrieb.

    Es ist jedoch fraglich, ob nicht eine andere Motivation hinter der Wiederbelebung des Projektes steht, denn gerade in Portugal gehen die ersten großen Projekte an den Start, die zumeist vom privaten Sektor initiiert werden.

    2007 wird das Werk aufgrund der Unterfinanzierung nur gelegentlich betrieben, während man sich um eine Lösung für das Vibrationsproblem und die Wartung der alterungsanfälligen Anlagen bemüht.

    Im Jahr 2008 wird mit dem Energieversorger Energias de Portugal SA (EDP) ein Vertrag mit dem Ziel abgeschlossen, die kontinuierliche Nutzung der Pico-Anlage für eine Mindestdauer von 3 Jahren zu gewährleisten. An der Umsetzung beteiligen sich außerdem Kymaner, EFACEC und Consulmar. Aufgrund der starken Schäden im Beton und den damit verbundenen hohen Kosten wird das Projekt bis Ende 2008 ausgesetzt. Das WavEC beabsichtigt allerdings, die Anlage spätestens im Sommer 2009 wieder betriebsfertig zu haben und investiert weitere 150.000 €. Tatsächlich arbeitet das OWC im Laufe des Jahres 2010 mehrfach im automatischen Betrieb und produziert bis Mai immerhin 7.000 kWh.

    Pico (2009)

    Pico (2009)

    2001 wird erstmals der Bau eines OWC-Wellenbrecherkraftwerks in der Mündung des Douro in Porto, im Norden des Landes, vorgeschlagen, das auf den Erfahrungen von Pico basiert. Es soll mit 3 Wells-Turbinen ausgestattet werden und 750 kW leisten. 2006 werden bei der EU Mittel beantragt, doch 2007 wird das Projekt mangels Unterstützung der lokalen Verwaltungen gestoppt.

    Ende 2008 arbeiten trotzdem Wissenschaftler der Technischen Universität Lissabon mit Kollegen des Massachusetts Institute of Technology zusammen, um das Konzept zu optimieren – in der Hoffnung, daß es in Zukunft doch irgendwann einmal verwirklicht wird.

    Die Firma Kymaner wird 2005 gegründet, um in Portugal Wellenenergieprojekte zu entwickeln und gilt lange als das einzige portugiesische Unternehmen, das sich ausschließlich mit diesem Spezialgebiet beschäftigt. Als Entwicklungsziele werden kompakte Turbo-Generatoren für Wellenbrecher (20 – 200 kW), ufernahe OWC-Lösungen (200 – 600 kW) und schwimmende OWC-Anwendungen (> 750 kW) definiert. 2009 sollte ein Relaunch der Homepage erfolgen, seitdem gibt es jedoch nichts Neues mehr zu erfahren.

    Ab Mitte 2006 entsteht rund 5 km vor der portugiesischen Atlantikküste, bei Aguçadoura in der Provinz Varzim im Norden des Landes, das erste kommerziell genutzte Wellenkraftwerk der Welt. Eine wichtige Motivation des verantwortlichen Ondas de Portugal (Waves of Portugal) Konsortiums: Die Regierung in Lissabon hat beschlossen, Strom aus dem Meer mit 22 €-Cent pro kWh zu vergüten.

    Pelamis Kraftwerksfeld Grafik

    Pelamis Kraftwerksfeld
    (Grafik)

    Das Aguçadoura Projekt mit einem Umfang von 8,8 Mio. € ist nur das erste einer geplanten ganzen Reihe ähnlicher Projekte. Neben der Pelamis Wave Power Ltd. (früher: Ocean Power Delivery) sind EDP und EFACEC beteiligt. Initiiert wird das Projekt von der portugiesischen Firma für Erneuerbare Energie Enersis, doch schon Ende 2005 wird es von der australischen Investmentgesellschaft Babcock & Brown Ltd. aufgekauft.

    Das Pelamis System der schottischen Firma Ocean Power Delivery Ltd. (ODP) besteht aus vier halb untergetauchten und jeweils 30 m langen Stahlzylindern mit hydraulischen Kolben in den Verbindungsstücken. Ich habe es bereits ausführlich im Absatz über Großbritannien vorgestellt (s.d.). Durch das andauernde Heben und Senken wird ein Hochdruck-Öl durch einen Hydraulik-Motor gepumpt, der wiederum den Generator antreibt. Zunächst werden zwölf Röhren, d.h. drei 750 kW Systeme von jeweils 120 m Länge mit einer Gesamtleistung von 2,25 MW verankert. In einer späteren Ausbaustufe sollen dann sogar über 100 Zylinder zum Einsatz kommen.

    Damit der praktische Einsatz der Pelamis-Wellenkraftwerke detailliert beobachtet werden kann, wird es durch ein armdickes Kabel verbunden, das im Wesentlichen aus einer Stahlarmierung besteht, mit einem im Inneren liegenden kupfernen Hochspannungskabel, durch welches der Strom ins öffentliche Netz eingespeist wird, sowie kleineren Stromleitungen zur Notversorgung der Aggregate an Bord, und dazu haarfeine Glasfaserkabel zum Austausch von Daten.

    Der Kabelanschluß ist ein sensibler Punkt, denn eines der Argumente für das Seeschlangen-Kraftwerk ist gerade seine Wartungsfreundlichkeit. Dazu zählt nicht nur die Zuverlässigkeit im Betrieb, sondern auch der geringe Aufwand im Ernstfall, falls eine Störung vorliegt. Pelamis kann in einen sicheren Hafen geschleppt werden, wo auch bei schwerer See gearbeitet werden kann. Das spart Zeit und Geld – jedoch nur wenn das Ab- und Ankoppeln auch unter Seegang funktioniert. 

    Ende September 2007 wird das Wellenkraftwerke vor Agucadoura offiziell eingeweiht und in Betrieb genommen. Die Einspeisevergütung für Strom aus Meereswellen beträgt inzwischen 23 €-Cent/kWh. Mittelfristig ist der Ausbau auf 21 MW geplant.

    Agucadoura Wellenfarm

    Agucadoura

    2008 gerät Babcock & Brown infolge der Finanzkrise in Schwierigkeiten und beschließt im August 2009 die freiwillige Liquidation. Auch der Anteil von 77 % an dem Aguçadoura Projekt steht zum Verkauf (die übrigen 23 % befinden sich im Besitz der Pelamis Wave Power Ltd.). Im November 2008 werden die Pelamis-Machinen in den Hafen Leixões geschleppt, da es Probleme mit Kugellagern und leckgeschlagenen Schwimmern gibt. Es zeigt sich, daß die Technologie noch nicht vollständig ausgereift ist.

    Im März 2009 holt Pelamis seine drei Kraftwerke endgültig aus dem Wasser – aufgrund technischen und finanziellen Schwierigkeiten, wie es heißt. Das Unternehmen will sich auf die neue P2 Maschine konzentrieren, die ab 2010 in Orkney getestet werden soll (s.d.).

    Währenddessen laufen harte Verhandlungen um die Übernahme der Rechte an den Pelamis-Anlagen, wobei das zuständige Konsortion hofft, diese bis zum Frühjahr 2011 wieder in Betrieb nehmen zu können.

    Im Mai 2009 vereinbart das portugiesischen Unternehmen Eneólica mit der britischen Firma OreCon die Gründung einer Joint-Venture Firma, um ein weiteres Wellenenergie-Projekt vor der Küste des Landes durchzuführen. Dabei soll eine der schwimmenden OWC Energiebojen von OreCon zum Einsatz kommen. Die MRC1000 Anlage hat eine Leistung von 1,5 MW. Später sollen zwei weitere hinzugefügt werden, um einen Gesamtoutput von 4,5 MW zu erreichen. Im Laufe der 10 Folgejahre wollen die Partner dann weitere Multi-MW Farmen realisieren. OreCon wird jedoch im Februar 2010 aufgrund fehlender Mittel geschlossen – womit auch das Projekt in Portugal zu den Akten gelegt wird.

    Von dem nächsten Ansatz berichtet die Presse im September 2010. Das hierfür bereits im Vorjahr gegründete europäische Wellenenergiekonsortium Standpoint plant unter Leitung der irischen Firma Wavebob und mit Beteiligung der portugiesischen Firma Generg, dem schwedischen Vattenfall Konzern und den deutschen Firmen Germanischer Lloyd sowie Hydac System ein neues 3-Jahres-Projekt mit einer Investition in Höhe von 8,1 Mio. €. Standpoint wird im Rahmen des FP7 Forschungsprogramms mit 5,1 Mio. € von der EU gefördert. Es werden zwei Standorte ins Auge gefaßt, um bis Ende 2011 mit der einjährigen Testphase zu beginnen – die sogenannte Wave Energy Pilot Zone der Regierung nahe Nazare, sowie eine Örtlichkeit nahe Porto. Zum Einsatz kommen soll ein Wavebob, der mehrere hundert Haushalte mit Strom versorgen kann. Er hat einen Durchmesser von 14 m und eine Höhe von 8 m über dem Wasserspiegel.

    Russische Föderation (ab Sowjetunion)

     

    Zeichnung aus dem russischen Patent

    Russisches Patent

    Eine 800 kW Anlage geht 1968 vor Murmansk in Betrieb.

    Wissenschaftler des Forschungsinstituts für Energetik G. M. Krschischanowski entwickeln Mitte der 1980er Jahre einen ‚Schwimmer-Umformer’, der etwa 100 bis 200 m vom Ufer entfernt betrieben werden soll und aus einem Schwimmer besteht, in dem sich eine Hubkolbenpumpe, eine Heißluftturbine und ein Elektrogenerator befinden.

    Im Mai 2007 melden Wissenschaftler des privaten russischen Centre of Renewable Energy die Entwicklung und Patentierung eines neuartigen kleinen Wellenenergiesystems.

    Die Entwicklung sei sehr preisgünstig und einfach in der Montage. Man plant bereits für den Sommer des Jahres den Einsatz einer entsprechenden Versuchsanlage. Weitere Informationen darüber liegen mir bislang noch nicht vor.

    ATC Farm Grafik

    ATC Farm
    (Grafik)

    Im Oktober 2009 wird in der Fachpresse über die 1991 gegründete russische Firma Applied Technologies Company Ltd. (ATC) aus Moskau berichtet, die nun ebenfalls eine neuartige Technik zur Nutzung der Wellenenergie entwickelt habe.

    Die Float Wave Electric Power Station (FWEPS) besteht aus einem sich teilweise unter Wasser befindenden oszillierenden Zylinder, einem elektrischen Linear-Generator und einem Energiespeicher-System.

    Für das System hatte ATC im Mai 2008 den Energy Globe award gewonnen. Im Rahmen des internationalen INCO 2 Programms zur Forschungskooperation soll die FWEPS-Technologie gemeinsam mit EU-Partnern weiterentwickelt werden (Projekt MARINECO).

    Das Unternehmen kündigt an, zuerst ein 10 kW Modul zu entwickeln und zu testen, um dann mit der Entwicklung, Herstellung und Erprobung einer Farm von 50 kW Anlagen mit einer Gesamtleistung von bis zu 10 MW zu beginnen.

    In einem aktuellen Fernsehbericht sind Versuche in einem Wellentank sowie der Bau einer Demonstrationsanlage zu sehen. Über Ergebnisse von Erprobungen auf offener See ist bislang noch nichts bekannt.

    Schweden

    Seit 1992 arbeitet ein Team an der Chalmers-Universität in Göteborg an einem System, das insbesondere für küstennahe Gewässer gedacht ist und wie eine Triangel in der Brandung schwimmt. Es besteht aus Schaufelrädern, die zu zwei langen Wasserwalzen von jeweils rund 23 m verbunden und dabei scherenförmig gespreizt sind. Flutet eine Welle über die Walzen hinweg, werden die oberen Schaufelkammern mit Wasser gefüllt, das Rad kippt vornüber. Weicht die Welle zurück, kann das Wasser aus den wieder aufwärtsdrehenden Schaufeln herausfließen. Im Wellental strömt Luft ein und unterstützt durch den Auftrieb die Drehung der Rotorachse. Die Wellenenergie wird damit direkt in Drehbewegung verwandelt und die Kraftübertragung erfolgt auf einen Generator am Kopf der verankerten Anlage.

    Da die Anlage fast ausschließlich aus Aluminium besteht und ohne schwere mechanische Teile auskommt, ist sie leicht zu transportieren und zu installieren. Ich weiß jedoch nicht, ob es eine Versuchsanlage gegeben hat und was aus dem Projekt schließlich geworden ist. An der Chalmers-Universität werden jedenfalls so gut wie jährlich Dissertationen zum Thema Wellenenergie geschrieben – die jüngste datiert von 2010 und dreht sich um eine Versuchsanlage, die im März 2006 rund 2 km vor der Westküste des Landes nahe der Stadt Lysekil (s.u.) installiert und in den Folgejahren mehrere Male und für jeweils mehrere Monate in Betrieb genommen wird. Dabei handelt es sich um eine Schwimmboje mit einem am Boden fest verankerten 8 m hohen Lineargenerator. Die Doktorarbeit von Rafael Waters wird 2008 an der Universität Uppsala abgelegt.

    Waters Versuchsanlage

    Waters
    Versuchsanlage

    Der Teststandort für Wellenkraftanlagen nahe Lysekil wird seit 2004 vom Centre for Renewable Electric Energy Conversion dieser Universität betrieben. Im Rahmen des bis 2013 genehmigten Einsatzes sollen bis zu 10 netzverbundene Wandler, 30 Umwelt-Meßbojen sowie ein Beobachtungsturm installiert und im praktischen Einsatz untersucht werden. Zum Zeitpunkt dieses Updates Ende 2010 sind allerdings nur ein einziger Wandler (der Linear-Generator von Waters), eine Anzahl Meßbojen sowie der Beobachtungsturm in Betrieb.

    Die 2001 gegründete Firma Seabased AB in Uppsala bildet zusammen mit ihren Töchtern Seabased Industry AB und Seabased Energy British AB die Seabased Group. Das Mutterunternehmen hält alle Patente und sonstigen Rechte an dem Bojen-Wellenkonverter, den das Unternehmen kommerzialisieren will. Dabei handelt es sich augenscheinlich um die von Rafael Waters entwickelte Anlage – nur, daß dieser in der gesamten Firmenpräsentation namentlich nirgendwo mehr auftaucht. Die von dessen (?) Professoren Mats Leijon und Hans Bernhoff hervorgebrachte Seabased bezieht sich nur auf die Zusammenarbeit mit dem Centre for Renewable Electric Energy Conversion und anderen Forschungsgruppen der Universität Uppsala (s.o.), während die beiden Professoren-Unternehmensgründer auch als Erfinder des Systems auftreten.

    Das relativ einfache Prinzip besteht aus einem Schwimmer, der an einem Seil zieht, das mit einem am Meeresboden verankerten Lineargenerator verbunden ist – dessen bewegliche starke Magnete von einer ganz gewöhnlichen Stahlfeder wieder nach unten gezogen werden.

    Eine typische Wellenfarm mit 10 – 200 MW würde zwischen 2.000 und 10.000 Einzelanlagen erfordern, wobei alle 40 bis 100 Einheiten mit einer Niederspannungs-Verbindungsstation unter Wasser verbunden sind (roter Pfeil), von denen wiederum alle 20 bis 100 Stück an eine Anlage mit mittlerer Spannung angeschlossen sind (gelber Pfeil). Von hier aus wird der gewonnene Wechselstrom ins Netz geleitet.

    Die Forschungsarbeiten an der Universität Uppsala werden unter anderem durch die schwedische Energiebehörde, die Ångpanneföreningen Forschungsgemeinschaft, die Gothenburg Energy, den Kabelhersteller Draka Holding NV, den norwegischen Energieversorger Statkraft, den finnischen Energieversorger Fortum und den schwedischen Energieversorger Vattenfall finanziert. Die beiden letzteren sind auch die ersten, welche die Wellenkraftanlage von Seabased bestellen. In Zusammenarbeit mit Vattenfall und der schwedischen Energiebehörde führt das Unternehmen auch eine Standortstudie für ein Wellenkraftwerk mit 10 – 15 MW Leistung durch. Parallel dazu wird mit dem Bau von 4 Stück 20 kW und einer 50 kW Anlage begonnen.

    Seabased Versuch

    Seabased Versuch

    Seabased beginnt im ersten Halbjahr 2008 mit der Produktion seiner Anlagen und der Errichtung einer Pilotfarm in Skagerrak, rund 2 km westlich vom Leuchtturm Islandsberg bei Gullholmen im Verwaltungsbezirk Lysekil, wo sich auch die Produktionsstätte befindet. Bis 2010 sollen hier bis zu 40 Generator-Bojen im Einsatz sein. Im September 2008 liefert das Unternehmen seine erste Anlage an Vattenfall. Sie besteht aus zwei 20 kW Bojen und einer Niederspannungs-Verbindungsstation und wird genau ein Jahr später, im September 2009, am Umweltzentrum Runde an der norwegischen Küste zu Wasser gelassen. Die Mini-Farm soll 2 – 3 Jahre getestet und anschließend bewertet werden.

    An einem schwimmenden Wellenkraftwerk arbeitet auch die Firma Interproject Service AB (IPS) aus Bettna. Gemeinsam mit der Technocean (TO) wird eine Bojenanlage namens IPS OWEC Buoy (auch: Slack Moored IPS Point Absorber) entwickelt, deren jüngste Patente von 1996 stammen. Die beteiligte Gruppe hat zwischen 1994 und 1996 das Projekt OWEC-1 Offshore Wave Energy Converters organisiert. Insgesamt fließen über 20 Jahre an theoretischen und praktischen Studien, Labortests in einem Wellentank in Irland und Versuche auf See mit maßstabsgerechten Anlagen von 6 – 8 m Länge in das System ein, das einen Wirkungsgrad von bis zu 35 % erreichen soll.

    IPS OWEC Versuch

    IPS OWEC Versuch

    Geplant sind Einzelanlagen zwischen 19 kW und 150 kW, die sich zu Farmen bis 100 MW zusammenschalten lassen. Die Idee einer Begrenzung des Antriebhubs durch eine Verbreiterung der Passage, in der sich der Wasserkolben bewegt, ergibt einen sehr funktionalen Überlastschutz für die IPS Boje. Trotzdem scheint das Projekt später nicht weiterverfolgt worden zu sein.

    Das 1987 gegründete schwedische Unternehmen Sea Power International AB in Solna arbeitet ab 1999 an zwei Generatoren, von denen der eine mittels der Gezeitenströmung (s.d.), der andere von Wellen angetrieben wird. Dabei handelt es sich um ein System namens Floating Wave Power Vessel (FWPV), dessen erste Testmodelle am Chalmers Institute of Technology (CTH) in Göteborg untersucht werden.

    Anschließend wird eine 160 t schwere schwimmende FWPV Pilotanlage mit 20 kW Leistung konstruiert, die während einer 8-monatigen Testperiode vor der norwegischen Küste Wellen von bis zu 12 m Höhe übersteht. Geplant wird auch eine 1,5 MW Anlage, die vor den britischen Shetland-Inseln installiert werden soll. Ab 2002 beschäftigt sich Sea Power jedoch primär mit seinem Strömungskraftwerk und die Wellenenergie wird nicht weiter verfolgt.

    Der WaveReaper der 2008 gegründeten Firma WavePartner in Stockholm ist ein selbstjustierendes System, das sich automatisch der Wellenhöhe anpaßt. Lizenzen für die 15 kW Anlagen, bei denen Kunststoff-Fässer aus PVC, die meerwasserresistent sind und eine Hubkraft von jeweils ca. 100 kg besitzen, sowie eine mechanische Energieübertragung zum Einsatz kommen, sollen kostenlos vergeben werden. Man will einen Prototyp bauen, doch von einer tatsächlichen Umsetzung ist bislang nichts zu finden.

    Gemeinsam mit der non-profit Organisation o2gruppen wird an noch weiteren Systemen gearbeitet, von denen es bislang aber auch nicht mehr als ein paar Grafiken gibt. Mit einem Aland-Wing soll die Meeresströmung zur besseren Vermischung des Meerwassers genutzt werden, die Oxygenplant (in Schwedisch Syreverk) ist eine wellenbetriebene Sauerstoffpumpe, und der Saltlock soll eine Sperre zur Steuerung des Zuflusses an frischem Salzwasser bilden – alles für die Belebung der Baltischen See. Das Ganze ist noch im sehr frühen Planungsstadium.

    Die Vigor Wave Energy AB wird 2009 in Göteborg gegründet, um eine völlig neue Art von Wellenenergie-Konverter namens Vigor Wave Energy Converter zu kommerzialisieren, der das Wasser und die Luft als quasi mechanische Teile zur Stromerzeugung nutzt. Berechnungen zeigen ebenso wie Simulationen und praktische Versuche im Wellentank, daß das Konzept in der Lage ist, auf kostengünstige Weise sehr hohe Energien zu extrahieren.

    Vigor Wave Energy Converter Grafik

    Vigor Wave Energy Converter
    (Grafik)

    Technisch erinnert die auf dem Wasser liegende Röhre an das bereits beschriebene Anaconda-System der britischen Firma Checkmate Seaenergy UK (s.o.). Wellenbewegungen drücken Wasser und Luft in der Röhre voran und erzeugen damit den Druck, der das Wasser durch eine Turbine preßt, die sich in einer zentralen Schwimmplattform befindet, an die verästelt mehrere Schläuche angeschlossen sind. Ein relativ kostengünstiger einzelner Schlauch soll dabei mehr als 3 MW, eine Farm bis zu 100 MW erzeugen können.

    Das Unternehmen scheint ein Spin-of der Chalmers University in Göteborg zu sein, da die GU Holding das Wellenkraft-Projekt VIGOR im September 2008 für den Umweltpreis des Nordischen Rates nominiert.

    Ziel des neuen Unternehmens ist die Entwicklung und der Vertrieb von Anlagen zwischen 1 MW und 100 MW, wobei die ersten großen Kraftwerke zwischen 2014 und 2016 an den Start gehen sollen.

    Im Jahr 2009 werden Patente in Nordamerika, Europa, Japan und Australien angemeldet. Durch öffentliche Zuschüsse sowie Eigenkapital durch die Ausgabe von Aktien ist das Unternehmen Mitte 2010 mit rund 3 Mio. Kronen ausgestattet, doch für den Bau eines Prototyps im Maßstab 1:4 werden schätzungsweise 8 Mio. Kronen benötigt. Vigor gehört aktuell fünf Partnern: GU Holding (34 %), Daniel Ehrnberg, Erfinder des Systems (30 %), Innovationsbron (8 %), Kaponjären 1 AB (9 %) und AKT Future (9 %).

    Mitte 2010 kooperiert Vigor mit der Chalmers University bei der Rechner-unterstützten Optimierung des Systems, wobei ein 200 m langer, 6 m breiter und 1,5 m hoher Schlauch simuliert wird. Dabei werden als (theoretisch) optimale Maße eine Höhe von etwa 90 cm und eine Breite von 4 m festgestellt. Im August 2010 erhält das Unternehmen eine Förderung in Höhe von 75.000 Kronen aus dem 50-Year Fund for Science, Technology and Environment des Königs Carl XVI Gustaf.

    Im Januar 2009 übernimmt der schwedische Konzern Vattenfall für 500.000 € einen Anteil von 51% der (britischen?) Entwicklungsfirma für Meeresenergie Pandion Ltd., während die Wavebob Ltd. die übrigen 49 % hält. Pandion hat bereits den Antrag gestellt, an der Westküste Irlands kommerzielle Anlagen mit einer Kapazität von über 250 MW zu errichten. Es ist bislang noch nicht zu eruieren, ob es sich bei Pandion um ein seriöses Unternehmen handelt – oder wieso die halbe Million Euro nach Zypern geflossen ist, wo das Unternehmen sein Hauptbüro hat.

    Die Firma Ocean Harvesting Technologies AB (OHT) wird im September 2007 in Karlskrona gegründet, um eine innovative und patentierte Technologie weiterzuentwickeln, die eine sehr kostengünstige Energieerzeugung ermöglichen soll. Hierbei wird die Wellenenergie in einem Gegengewicht gespeichert, das über Kabel und Trommeln wiederum den Generator betreibt. Eine 100 kW Anlage für einen Standort mit mittelstarkem Wellenaufkommen soll etwa 14 m lang, 5 m breit und 2 m hoch werden. Dabei würde die Schwimmboje 15 t und das Gegengewicht 10 t wiegen.

    OHT Konzept Grafik

    OHT Konzept (Grafik)

    Mit Know-how und Finanzierung unterstützt wird OHT durch eine strategische Zusammenarbeit mit Energieversorgungsunternehmen E.ON, die im November 2009 eingegangen wird. Zu diesem Zeitpunkt wird auch am dänischen Hydrologischen Institut in Hørsholm außerhalb Kopenhagens ein Modell im Maßstab 1:20 untersucht.

    Im Herbst 2010 wird ein 25 kW Wellenenergie-Konverter gebaut, der im März 2011 in Hanöbukten im Süden Schwedens in den Testbetrieb auf See gehen soll. Die 35 m2 große Anlage wird samt Gegengewicht rund 18 t wiegen.

    In einer nächsten Phase sollen 6 Anlagen à 100 kW installiert und gemeinsam an das Netz angeschlossen werden. Die erste kleine kommerzielle Farm aus 50 Einzelanlagen mit einem Jahresertrag von rund 25 GWh ist für 2014/2015 geplant. Bisher hat Ocean Harvesting Technologies vom Pier Venture AB und drei privaten Investoren aus Blekinge und Kronoberg Risikokapital in Höhe von 10 Mio. Kronen erhalten.

    Im Februar 2010 veröffentlicht Dan Wilhelmsson am Institut für Zoologie der Universität Stockholm seine Dissertation – in der er nachweist, daß die Unterwasser-Fundamente von Offshore-Wind- und Wellenenergieanlagen durch die Schaffung künstlicher Riffe für das Leben im Meer von Vorteil sein können, in dem sie die Zahl der dort lebenden Fische und Krebse erhöhen.

    Spanien

    Claudio Bianco aus Barcelona präsentiert März 2006 eine Erfindung, die er Kontinuierliche Federspannung nennt und die auf der Nutzung der Schwingungen des Wassers beruht, um eine Feder zu spannen und auf diese Weise elektrischen Strom zu erzeugen. Er bastelt verschiedene Modelle zusammen, die er auf seiner Seite auch detailliert dokumentiert.

    2008 kommt das Projekt Hydrospiral hinzu, das unmittelbar mit der beruflichen Tätigkeit Biancoc zusammenhängt, der Strandbademeister ist und das Phänomen der Rückströmung an Meeresstränden gut kennt. Bei seinem Vorschlag sollen die anbrandenden Wellen zu einem Rückflußkanal geleitet werden, der meeresseitig die Form eines Y hat, wodurch an beiden Seiten Wirbelströmungen entstehen sollen, die das Fließgleichgewicht unterstützen. Von einer Umsetzung ist bislang nichts bekannt.

    Im Mai 2008 bereitet der spanische Energieversorger Iberdrola die Testphase eines 40 kW Wellenkraftwerks in Santoña, nahe Bilbao an der nordspanischen Atlantikküste, vor, wo die 60 t schwere, 20 m lange und an der Oberfläche 7 m durchmessende PowerBuoy PB40 des US-Unternehmens Ocean Power Technologies Inc. (OPT) im Laufe der nächsten Monate 4 km weit draußen rund 50 m über dem Meeresboden verankert werden soll. Anschließend sollen 9 weitere PB150 Bojen mit jeweils 125 kW dazu kommen, die gemeinsam Strom für 2.500 Haushalte liefern können. Die Gesamtkosten des Projekts belaufen sich auf 3,2 Mio. €.

    Für das Santoña Wave Energy Project (SWEP) gründet die Iberdrola-Tochter für erneuerbare Energien, Iberdrola Renovables, bereits im Juli 2006 eine spezielles Joint-Venture namens Iberdrola Energías Marinas de Cantabria an welchem der Mutterkonzern zu 60 % beteiligt ist. Jeweils 10 % halten Total, OPT, das spanische Institut für das Diversifizieren und Sparen von Energie (IDAE) sowie die Entwicklungsgesellschaft Cantabria (SODERCAN). Unterstützung kommt auch aus dem Programa de Fomento de la Investigación Técnica‘ (PROFIT) des Ministeriums für Industrie, Tourismus and Handel.

    An der Installation, die im September 2008 erfolgt, ist auch die britische Spezialfirma Mojo Maritime Ltd. aus Cornwall beteiligt.

    Santona OPT

    Santona OPT

    Im März 2010 wird OPT mit 2,2 Mio. € aus dem 7. Rahmenprogramm der Europäischen Kommission gefördert, um das Projekt fortzusetzen. Der Betrag ist Teil einer Förderung in Höhe von 4,5 Mio. €, mit denen das Konsortium motiviert wird. Dieses besteht inzwischen neben der OPT aus dem Wave Energy Centre (Portugal), Fugro Oceanor (Norwegen), DeGima (Spanien), der University of Exeter (GB) und dem ISRI (GB).

    Die Presse präsentiert im März 2010 ein Wellenenergiesystem, das in Spanien selbst entwickelt wird und einen besonders hohen Stromertrag verspricht. Der Multiple Wave Energy Converter Lift España (WELCOME) ist ein Vorschlag von Pipo Systems und soll durch ein Konsortium aus der Anortec, dem öffentlichen Forschungsinstitut Platform Oceanic Canary und der Industrial School of Barcelona (CEIB) weiterentwickelt werden. Das Wissenschafts- und Innovationsministerium fördert das Projekt mit 2,1 Mio. €.

    Bei dem System, das auf der APC-PISYS Technologie basiert, werden mehrere Bojen an der Oberfläche und einer variabel einstellbaren Tiefe unter Wasser ausgelegt. Da sich die Bojen in entgegengesetzten Richtungen bewegen resultiert daraus eine gleichzeitige Erhöhung ihrer Kraft sowie der zurückgelegten Wegstrecke. Nach Meinung der Erfinder nutzt das System sowohl die potentielle als auch die kinetische Energie der Meereswellen.

    In der aktuell laufenden Testphase wird in Barcelona und Gran Canaria ein 100 -150 kW Prototyp im Maßstab 1:5 gebaut, der im Frühjahr 2010 vor der Nordostküste der Kanarischen Inseln ins Wasser gebracht werden soll. Der erste industrielle Farm-Prototyp soll anschließend in Galizien installiert werden und aus mehreren Einheiten von jeweils 8 oder 16 Einzelanlagen bestehen, die gemeinsam bis 20 MW erzeugen sollen. Der Strom sei insbesondere für den Betrieb von Entsalzungsanlagen gedacht.

    Oceantec Versuch

    Oceantec Versuch

    Die im Mai 2008 gegründete baskische Firma Oceantec Energias Marinas S.L. in Zamudio ist ein Joint-Vernture der staatlichen Iberdrola (2/3) und der privaten Tecnalia Research & Innovation (1/3). Unternehmensziel ist die Entwicklung und Vermarktung des Oceantec Wave Energy Converter, wofür das Unternehmen mit 4,5 Mio. € ausgestattet wird. Man stützt sich auf Vorarbeiten von Tecnalia seit 2004, die 2006 ein Patent für die Technologie beantragt und ab 2007 Simulationen und Modelltests durchführt.

    Im September 2008 erfolgt ein zweimonatiger See-Test mit einem Prototyp im Maßstab 1:4, 2009 wird an den Kraftübertragungssystemen gearbeitet, die auch schwere Schwungscheiben beinhalten. Der erste Prototyp in voller Größe soll 2011 in den Testbetrieb gehen, gefolgt 2012 von einer Pilotfarm aus mehreren Einzelanlagen.

    2010 arbeitet Tecnalia auch selbst an einer Wellenenergie-Maschine namens Biscay Marine Energy Platform (BIMEP), von der es bislang aber nur hübsche Animationen gibt. Es handelt sich um eine große Boje.

    Südafrika

    Der staatliche Energieversorger Eskom führt 2002 eine Untersuchung zur Beurteilung der Meeresenergie entlang der südafrikanischen Küste durch, wobei neben den Meereswellen auch Meeresströmungen, die Gezeiten und die thermische Leistung des Meeres als potentielle Energiequellen analysiert werden. Da die Ergebnisse zeigen, daß Gezeitenkraftwerke und ozeanthermische Anlagen noch nicht umsetzbar sind, konzentriert man sich auf die Wellen- und Strömungsenergie.

    Auf dem erstem Ocean Energy Workshop im Jahr 2008, organisiert von Eskom und Saneri, wird festgestellt, daß Südafrika ein Bienenstock an Tätigkeiten in diesem Bereich ist. Viele Investoren und Projektentwickler sind derzeit mit Studien beschäftigt, wie sie die Energie des Meeres nutzen können. Eskom zufolge liegt das Potential der Wellenkraft entlang der südafrikanischen Küste zwischen 8.000 und 50.000 MW. Bevorzugte Standorte liegen entlang der Süd-, Südost- und Westküste des Landes.

    Im Mai 2009 vereinbaren die Eskom und das South African National Energy Research Institute (Saneri) gemeinsam nach einem Standort für die Errichtung einer Forschungsbasis für Wellenenergie-Technologien zu suchen, wo entsprechende Systeme entwickelt und demonstriert werden können.

    Außerdem sollen bis Mitte 2010 fünf verschiedene Systeme ausgewählt werden, die dann zwischen 2012 und 2015 auf ihre Anwendbarkeit untersucht werden.

    Südkorea

    Das koreanische Ministerium für Maritime Angelegenheiten und Fischerei (MMAF) erforscht und entwickelt ab 2004 (?) ein Wellenkraftwerk mit einer hydraulischen Turbine, wie auch eine Kraftwerk, das die Temperaturdifferenz zwischen höheren und tieferen Schichten Meerwasser nutzt (s.u. Temperaturgradient).

    Koreanischer Container

    Koreanischer Container

    Unter den vielen YouTube-Clips, die inzwischen das Netz überschwappen, stammt einer vom November 2008. In ihm wird eine einfache, mechanisch funktionierende Wellenenergieanlage gezeigt, die in erster Linie aus einem schwimmenden, handelsüblichen Container besteht. Die Schwimmboje, die den Generator über Kettenzüge und Schwungräder betreibt, ist innerhalb des Containers plaziert. Man sieht, daß die Stromabgabe relativ kontinuierlich erfolgt. Leider ist es mir nicht gelungen, weitere Details darüber herauszufinden.

    Veröffentlichten Forschungsberichten zufolge beschäftigen sich mindestens die Muongji University in Gyeonggi, die Kwandong University in Gangwon, die Kyushu University, die Korea Maritime University und das Korea Research Institute of Ships and Ocean Engineering (KORDI) auch mit dem Thema Wellenenergie. 2009 erscheint beispielsweise eine Arbeit unter dem Titel ‚Leistungsuntersuchung an dem Wellenenergie-Umwandlungssystem im östlichen Wellenbrecher des Hafens Jeju’. Dort befindet sich ein 60 m langer Caisson an dem Messungen durchgeführt werden. Details über die technische Ausstattung konnte ich bislang nicht eruieren.

    In weiteren Clips, die im August 2010 veröffentlicht werden, zeigt das koreanische Unternehmen waveenergy ein kleines Wellenkraftwerk namens Sharens Wave Energy (o. Poseidon wave generator), das mittels eines Klappenmechanismus erfolgreich 1 kW Strom erzeugt. Es steht direkt am Strand und soll im regulären Einsatz nur rund 30 m vom Strand entfernt installiert werden.

    WSG Design Grafik

    WSG Design (Grafik)

    Das Unternehmen arbeitet mindestens seit 2009 an der in Korea bereits patentierten Technologie, da zu diesem Zeitpunkt die Homepage freigeschaltet wird. Möglicherweise geht es auf Arbeiten am KORDI und der Korea Maritime University aus dem Jahr 2005 zurück.

    Im September 2010 berichten die Blogs über den Wave and Solar Energy Generator (WSG), der von vier südkoreanischen Designern entwickelt wird. Das Konzept soll neben den Wellen auch die Gezeitenströmung sowie die Solarenergie nutzen. In den Felafel-förmigen Bojen befindet sich eine Seilzugmechanik, die an den Generator anschlossen ist.

    Der vom System generierte Strom wird durch ein Unterwasserkabel übertragen, wobei ein Teil der erzeugten Energie dazu verwendet wird die mit Solarzellen belegten Bojen in der Nacht leuchten zu lassen, damit keine Schiffe oder Boote versehentlich durch die Wellenfarm pflügen.

    Tahiti

    Die Gesellschaft zur Erforschung und Entwicklung Polynesiens (Société d’études et de développement polynésienne, SEDEP) beschäftigt sich seit 2004 auch mit dem Thema Wellenenergie.

    Im Dezember 2008 soll am Papara Riff die zu jenem Zeitpunkt weltweit dritte OWC Wellenenergie-Anlage (nach Schottland und Australien) entstehen.

    Türkei

    Im November 2001 stellt Metin Çokan aus Ankara das Konzept eines schwimmendes Wellenenergiesystems vor, von dem er ab April 2004 auch ein Modell baut, nachdem er von der türkischen Firma Kosgeb 70.000 € geliehen bekommt und auch von der Firma Tübital finanziell unterstützt wird. Çokan hat von 1958 bis 1992 an der Entwicklung gearbeitet, bis er 2001 ein internationales Patent darauf erhält.

    Die Anlage in voller Größe wird im Mai 2005 erstmals gewassert, schaukelt aufgrund ihrer geringen Größe aber wie ein Boot in den Wellen – und kann wegen dem Mangel an weiterer Finanzierung nicht mehr weiterentwickelt, sprich vergrößert werden. Bis dato hat das Unternehmen 472.000 türkische Lira (vmtl. neue Lira ~ 235.000 €) verschlungen. Trotzdem gründet der Erfinder im Februar 2006 die Forschungs- und Entwicklungsgesellschaft Naturalist Enerji Ltd., um die Wellenkraftanlage langfristig doch kommerzialisieren zu können.

    Im August 2009 unterzeichnet das türkische Energieunternehmen Ünmaksan eine Absichtserklärung mit der norwegischen Firma Langlee Wave Power (s.d.) um – nach dem Test einer Pilotanlage im Jahr 2010 – mittelfristig eine kommerzielle 24 MW Anlage im Wert von rund 1 Mrd. NOK (~ 167 Mio. $) zu errichten. Die Lizenzgebühren, die Langlee bei diesem Projekt einstreichen kann, werden auf etwa 90 Mio. NOK beziffert. Ünmaksan wählt Langlee nach eigenen Angaben unter 70 Mitbewerbern mit den unterschiedlichsten Technologien aus, weil es die robusteste und kosteneffektivste Lösung verspricht.

    Ukraine

    Krok-1 Grafik

    Krok-1 (Grafik)


    Seit
    1990 existiert die in Kiew ansässige Firma Krok-1 von V. Ovsyankin, der sich u.a. auch mit einer Wellenkraftanlage beschäftigt und dabei im Laufe der Jahre mit der National Aviation University, der National Shipbuilding University, dem Institute of Hydromechanics of NAS of Ukraine, der Kyiv Werft und anderen zusammenarbeitet.

    Das flexible, schwimmende System besteht aus langen Achsen, um welche spiralförmige Flächen gewunden sind, die von den Wellen zur Rotation gebracht werden. Am Ende der Achsen befinden sich die Generatoren zur Stromerzeugung. Auf eine Breite von 1 km sollen sich bis zu 24 Module installieren lassen, die je nach Standort und Wellenstärke jeweils 0,5 – 3 MW erzeugen können. Als Installationskosten werden 3.500 – 4.000 $/kW angegeben.

    Krok-1 Versuch

    Krok-1 Versuch

    Es werden verschiedene kleine Modelle gebaut und im Wellentank untersucht. 2006 wird auf der Kyiv Werft der Prototyp WPP-10 mit einer Leistung von 10 kW zusammenmontiert und im März/April 2007 bei der Militär-Forschungsbasis in Sevastopol im offenen Wasser gestestet. Die tatsächliche Leistung des in der Ukraine patentierten Geräts beträgt 2 – 3 kW.

    Für eine 2 MW Anlage im Schwarzen Meer, die Ende 2008 durch den Akademischen Rat des Landes geprüft und genehmigt wird, sind Investitionskosten in Höhe von 8 Mio. $ erforderlich. 2009 wird als erster Schritt zur Umsetzung eine Einverständniserklärung über die Teilnahme der Firma Bosch Rexroth an dem WPP Bauvorhaben unterzeichnet. Aktuellere Informationen gibt es bislang noch nicht.

     

    UKRAINE-1 Grafik

    UKRAINE-1 (Grafik)

    Ein weiteres Unternehmen, das auf dem Gebiet der Wellenenergie aktiv ist, ist die bereits seit 1954 bestehende Firma Design Bureau Yuzhnoye SDO, die ursprünglich zur Entwicklung ballistischer Interkontinentalraketen gegründet wurde. Zwischen 1962 und 2005 wurden außerdem rund 400 Satelliten entwickelt und gestartet, 70 Raumfahrzeuge und 12 Trägersysteme entwickelt.

    2005 stellt das Unternehmen in Dnepropetrowsk ein Wellenkraftwerk mit der Bezeichnung Sea Wave Electrical Power Complex (SWEPC) vor, das gemeinsam mit der lokalen National University entwickelt wird und zur Herstellung von Wasserstoff gedacht ist. Die Anlage mit einem Wirkungsgrad von bis zu 50 % soll in Größen zwischen 1 kW und 3 MW gebaut werden können. Eine 10 kW Anlage mit 4 Jahren Lebensdauer würde rund 10 t wiegen, die Maße 22 x 5 x 4 m besitzen und mit 8 Rotoren ausgestattet sein. Unter dem Namen UKRAINE-1 wird ein graphischer Entwurf gezeigt, bei dem es sich um eine 8,6 t schwere Anlage mit einer Nennleistung von 20 kW geht, dessen Projektentwicklung 125.000 € kosten soll.

    Ein Modell VGE / UKRAINE-2 mit rund 50 t Gewicht wird ebenfalls entworfen, es soll 120 kW leisten und für die Projektentwicklung werden 250.000 € veranschlagt, während die Baukosten auf 400 Mio. € geschätzt werden (!).

    Exportanlage (2010)

    Exportanlage (2010)

    Ein kleines Versuchsmodell, das gebaut und auf See getestet wird, zerbricht 2006 während eines Sturmes im Schwarzen Meer.

    Ein ähnliches Modell namens Waversurfer wird derzeit in Sebastopol im Auftrag der in Dnepropetrovsk ansässigen Firma CORAL fertig konstruiert und soll anschließend nach Sri Lanka ausgeliefert werden.

    Für das jüngste Foto danke ich meinem Freund Hans-Georg Baldszun, der die Ukraine häufig bereist. Leider habe ich den Eindruck, daß der Modellbau noch immer mit alten Ölfässern u.ä. Materialien erfolgt, die für dieses Einsatzfeld völlig ungeeignet sind – wenn man von kurzzeitigen 3.-Welt-Lösungen absieht, die dann aber auch lokal und eigenhändig hergestellt werden sollen und können.

    Die Vereinigung Novij Energija mit Sitz in Kiew entwickelt in Dnepropetrovsk einen Wellenkraftwerkstyp, bei dem die Kräfte zwischen den Wellenbewegungen und der Beharrungskraft eines Gyroskops zur Energie-Gewinnung genutzt werden sollen.

    USA

    Ein ausgesprochen frühes Patent zur Nutzung der Wellenenergie stammt von I. L. Roberts aus dem Jahr 1881 (Nr. 250.104). Dabei handelt es sich um eine Bojenreihe in einem Gerüst, wobei die einzelnen Schwimmer die Wellenenergie über Zahnstangen auf eine gemeinsame Achse übertragen.

    Titelbild der Modern Mechanix vom August 1932

    Titelbild von 1932

    In 1930ern bekommt ein System zur Nutzung der Wellenenergie, das von einem Erfinder aus Los Angeles stammt, reichlich Presse.

    Die von diesem vorgeschlagenen gewaltigen runden Bojen besitzen einen sogenannten ‚inertia motor’, der im Grunde aus einem sehr schweren Gewicht besteht, das der hebenden Energie der Welle Widerstand entgegengesetzt. Dadurch werden Kolben in Zylindern bewegt, die einen Ölkreislauf unter hohem Druck erzeugen, der wiederum eine Turbine antreibt, durch deren Generator Strom erzeugt wird.

    Der Vorschlag schafft es sogar auf das Titelblatt der Modern Mechanix vom August 1932.

    Nur zwei Jahre später, im Mai 1934, wird über die Erfindung von Chester E. Shuler, ebenfalls aus Los Angeles, berichtet. Dessen System besteht aus großen Schwimmern mit festen Betonfundamenten, die mittels Gegengewichten und einem Getriebe die Bewegungen der Welle in nutzbare Energie umsetzen.

    Dabei wird die zyklische Zugkraft auf ein großes Schwungrad in der Transformerstation an Land übertragen. Aus der Darstellung wird deutlich, daß für diese Idee wohl eine der damals überall in Amerika verbreiteten Öl-Förderpumpen Pate gestanden hat.

    Shuler Entwurf

    Shuler Entwurf

    Die Firma Lockheed experimentiert Anfang der 1970er Jahre mit einem Dam-Atoll aus schwimmenden Inseln von 80 m Durchmesser, die sich wie Frisbee-Scheiben im Wasser wölben und jeweils 1 – 2 MW abgeben sollen. Tatsächlich wird ein Modell im Maßstab 1:100 gebaut und getestet. Ein 1979 erteiltes Patent (Nr. 4.125.895) ist inzwischen zwar ausgelaufen, dennoch verfolgt der ehemalige Patentinhaber Leslie S. Wirt zusammen mit Duane L. Morrow aus Kalifornien die Weiterentwicklung dieser Technologie auch noch 2008 – ohne daß es jedoch Anzeichen für eine Umsetzung gibt.

    Dies ist insofern schade, als daß das Design des Damm-Atolls mit seiner 100 m durchmessenden Kuppel eine zentrale zylindrisch-vertikale Kammer vorsieht, in der das Wasser zu einer flüssigen Schwungscheibe geformt wird. Es ist dieser Strudel aus konzentrierter Wellenenergie, der die Turbine antreibt.

    Interessant ist vielleicht noch, daß ein Paul F. R. Weyers aus Sunnyvale gemeinsam mit Lockheed 1981 ein weiteres Patent (Nr. 4.327.296) beantragt, das 1982 auch erteilt wird. Der Wave-powered motor hat eine frappierende Ähnlichkeit mit dem Dam-Atoll, wie man anhand der beiden Patentauszüge gut erkennen kann. Bei letzterem ist der nach unten gerichtete Wirbel sogar eingezeichnet. Ich betone dies insofern, als daß eine ähnliche Technologie in wesentlich kleinerem Format (und als Flußkraftwerk) in Form des Gravitationwasserwirbelkraftwerks vorliegt (s.d.) – und daß mein bevorzugtes Synergetisches Modell (s. Teil D) eine ähnliche Wirbeltechnik aufweist, die allerdings aufwärts gerichtet ist.

    Wave-powerd motor Patent

    Wave-powerd motor Patent

    Eine weitere einfache von Wellenenergie betriebene Pumpe entwickelt die ‚Scripps Institution of Oceanography’, wo 1983 auch der patentierte Marine Hydroelectric Generator (MHEG) von John Trepl II untersucht wird. Das erste Modell nutzt einen Fahrrad-Dynamo und leistet 3 W. Der Erfinder gründet 1987 in Monarch Beach, Kalifornien, die Firma Marine Hydroelectric Co., um seine Innovation voranzutreiben.

    Der MHEG besteht aus einem Schwimmer, der über ein Kabel mit einer Antriebstrommel, einem Beschleuniger und einem Schwungrad verbunden ist, das den Generator mit einer konstanten Geschwindigkeit antreibt.

    1984 wird ein 50 kW MHEG-System entwickelt und hergestellt und von der Texaco Corp. die Plattform Helen vor der kalifornischen Küste angemietet, um zwischen Juli und November entsprechende Versuche durchzuführen. Als Ergebnis wird ein Wirkungsgrad von knapp 30 % festgestellt, womit eine 26 m große Anlage 1 MW leisten könnte.

    Die Technologie wird auch von der University of Texas in Austin untersucht und bestätigt, und als erwartete Lebensdauer werden 50 Jahre angegeben. Für den Bau der ersten kommerziellen Anlagen werden 22 Mio. $ veranschlagt, wobei ein 150 kW und ein 1 MW System ins Auge gefaßt werden.

    Um die Technologie auch außerhalb der USA zu kommerzialisieren wird 1994 in Tahiti die Tochter Energie Environnement De Polynesie (EEP) gegründet, die mit der Gemeinde Uturoa in Französisch-Polynesien einen langfristigen Vertrag unterzeichnet.

    2006 führt Price Waterhouse eine unabhängige Untersuchung des MHEG-Systems durch. Hier wird Trepls Firma allerdings World Energy Corp. (WECORP) genannt. Über tatsächliche Umsetzungen der Technologie ist bislang nichts zu finden – aber immerhin ist das Unternehmen auch 2010 noch Online.

    Am Institut of Oceanography in Kalifornien wird ebenfalls an einem Wellenenergiewandler, der im Wasser steht, gearbeitet. Beim Eintauchen des Schwimmkörpers schiebt sich Wasser durch eine lange Röhre in ein Reservoir. Das Wiederausströmen des Wassers läßt sich durch das automatische Schließen eines Klappenventils verhindern. Ist das Reservoir gefüllt, strömt Wasser über eine Reihe von Turbinen zurück ins Meer. Andere Vorschläge betreffen 1 x 2 m große Aluminiumplatten, die der Wellenfront entgegengestellt je 1 kW/h erzeugen sollen. In den Folgejahren wird aber keines dieser Modelle ernsthaft weiterentwickelt.

    OWEC-Test im Wassertank

    OWEC-Test

    Die 1978 gegründete Ocean Wave Energy Co. (OWECO) in Bristol, Rhode Island, arbeitet an der Kommerzialisierung ihres OWEC Ocean Wave Energy Converter für den sie vom Gouverneur von Rhode Island auch schon einen Energy Innovation Award bekommen hat. Es handelt sich um ein selbsttragendes, skalierbares und schnell montierbares System, das 1980 patentiert wird (Nr. 4.232.230).

    1982 werden drei verschiedene Modelle in Wassertanks getestet, die alle auf einer Anzahl von Schwimmkugeln beruhen, welche mittels Gestängen an zentral und fest installierten Wandlerkugeln befestigt sind. 1987 gibt es ein weiteres Patent (Nr. 4.672.222), und 1989 werden Komponenten in voller Größe entwickelt. Ab 2000 werden weitere Struturanalysen und Simulationen durchgeführt, die zu einem weiteren Patent (Nr. 7.352.073) im Jahr 2008 führen. Aktuellere Informationen gibt es bislang nicht.

    Die Technologie des Delbuoy Wellenergie-Wandlers wird Ende der 1970er und im Laufe der 1980er Jahre von Dr. Charles M. Pleass und Douglas C. Hicks entwickelt. Es geht dabei um eine einfach herzustellende Boje, die Meerwasser entsalzen soll. Die Erfinder erhalten Patente für das System, führen an der Südwestküste von Puerto Rico erfolgreiche See-Tests durch und machen große Fortschritte in Richtung einer Kommerzialisierung der Technologie. Es gelingt ihnen mehrere Monate lang einen Prototyp zu betreiben der Trinkwasser herstellt. Bei durchschnittlichem Wellenaufkommen kann die Anlage pro Tag 300 – 500 Gallonen Trinkwasser aufbereiten.

    In den späten 1980ern wird die Installation auf dem Testgelände in St. Croix sogar von Horizon International in einer Co-Produktion mit dem deutschen Fernsehen gefilmt und ausgestrahlt. Für den anschließenden Mißerfolg wird das Mißmanagement der Firma verantwortlich gemacht, welche die Lizenz von der University of Delaware erworben hat. Außerdem geht das gesamte Equipment durch den Hurrikan Hugo verloren. Seitdem ruht das Projekt.

    Papentzeichnung des GyroWaveGen-Prinzips

    GyroWaveGen Patent

    Schon 1979 erfunden und 1982 patentiert versuchen die Erfinder Herbert K. Sachs und George A. Sachs aus Michigan 2007 noch immer – inzwischen mit einem neuen Design – mit ihrem GyroWaveGen (bzw. generic GyroGen) auf den Markt zu kommen.

    Zur Stabilisierung der Position gegenüber den Kräften der Welle wird hier ein Schwungrad eingesetzt. Die Firma Paradyme Systems (früher Paradigm Systems) in Michigan kündigt an, bis Ende 2007 eine Homepage mit ausführlichen Informationen freizuschalten. Was 2010 allerdings noch immer nicht erfolgt ist.

    Aus den 1980er und 1990er Jahren gibt es eine Vielzahl von Wellenkraft-Patenen aus den USA, von denen ich hier nur einige Wenige als Beispiele erwähnen möchte. Die Counter-rotating wave energy conversion turbine von Michael E. Mccormick aus Annapolis (Nr. 4.271.668 von 1981), das Spaced apart wave generator float array von Glenn E. Hagen aus New Orleans (Nr. 4.392.349 von 1983), ein Wave driven power generation system von Carroll K. Gordon, ebenfalls aus New Orleans (Nr. 4.781.023 von 1988) oder die Oscillating force turbine von Mansel F. Fox aus Edwards AFB (Nr. 5.005.357 von 1991).

    1994 gibt die Firma Ocean Power Technologies (OPT) bekannt, daß sie ein völlig neues Verfahren zur Nutzung der Wellenenergie entwickelt hat, das ohne jede Art störanfälliger Turbinen auskommt. Statt dessen werden Plastikfolien zwischen dem Meeresgrund und Flößen, die auf der Wasseroberfläche schwimmen, gespannt. Diese Folien enthalten piezoelektrische Elemente, welche die Verformungsenergie in Elektrizität umwandeln. Bis 1996 soll eine erste Versuchsanlage mit 100 kW Leistung in Betrieb gehen, doch weitere Informationen dazu gibt es nicht mehr, während sich die Firma inzwischen der Bojen-Technologie zugewandt hat (s.u.).

    Die Piezo-Technologie wird allerdings nicht aus den Augen verloren und von verschiedenen anderen Firmen weiterentwickelt (s.a. Micro Energy Harvesting).

    CES WavePump Grafik

    CES WavePump (Grafik)

    Das Startup-Unternehmen Ocean Motion International mit Sitzen in Colorado und Oregon wird 1990 gegründet und patentiert 1995 mit der WavePump ein relativ einfaches System zur Nutzung der Wellenergie. Der Wasserdruck mehrerer kombinierter Einzelanlagen soll dann eine Turbine antrieben.

    Das OMI Combined Energy System (CES) wird Küstenstädten und -gemeinden angeboten. Die geplanten Offshore-Plattformen sollen 5 bis 50 MW produzieren, wobei neben der Stromproduktion und einer RO-Einheit zur Wasserentsalzung auch die technischen Möglichkeiten zur Energiespeicherung mittels einer ‚on board’ Wasserstoffherstellung installiert sind.

    Im spanischen Golf von Cadiz werden Versuche unternommen um das Konzept zu optimieren, und 2002 wird ein 1:20 Funktionsmodell in Dana Point, Kalifornien, öffentlich vorgestellt. Seit 2004 hört man allerdings nichts mehr von dem Unternehmen.

    Im Jahr 2000 erfindet und patentiert Steve Khachaturian das VersaBuoy Floating System, für dessen Entwicklung und Vermarktung er in Urbana, Illinois, die Versabuoy International LLC gründet.

    Die Technologie, die nur halb soviel kostet wie die bislang für die Tiefsee hergestellten Ölplattformen, ist modular aufgebaut und erlaubt neben der Nutzung der Wellenenergie auch gleichzeitig die der Windenergie. Kleinere Modellversuche im Maßstab 1:50 verlaufen vielversprechend, ebenso ein sechswöchiges Testprogramm im Offshore Model Basin im kalifornischen Escondido. Später werden vier verschiedene Konfigurationen im Golf von Mexiko getestet, wobei sie auch einen 100-Jahre-Hurrikan schadlos überstehen. Das System besitzt eine Reihe von Stützen, die im inneren in mehrere Tanks aufgeteilt sind. Wie die Energieumwandlung konkret verlaufen soll, konnte ich nicht feststellen (oder habe es nicht verstanden). Von einer praktischen Umsetzung ist nichts bekannt.

    Seadog Wellenkraftwerk

    Seadog

    Im November 2003 beginnt das Unternehmen Independent Natural Resources Inc. (INRI) aus Eden Prairie in Minnesota mit den Tests an seinem neuen, patentierten Wellenenergie-System namens Seadog am Offshore Technology Research Center der Texas A&M University. Nach der Erstellung eines Businessplans, der 2004 veröffentlicht wird, erfolgen praktische Erprobungstests an der Küste von Surfside, Texas, und später, ab dem März 2007 auch im Golf von Mexiko. Hier wird eine 10,5 m hohe und 8,6 t schwere Boje ins Wasser gebracht.

    Eine einzelne Seadog-Pumpe, die im Grunde aus einem großen und einem kleinen Zylinder besteht, kann je nach Wellengang bis zu 150.000 l Meerwasser pro Tag pumpen. Ein Teil davon soll gleichzeitig entsalzt werden.

    Später stellt das Unternehmen eine vergrößerte Version für einen einjährigen Test an der Nordküste Kaliforniens her, der Ende 2008 bis Anfang 2009 stattfinden soll. Außerdem werden mit verschiedenen Interessenten Projekte im Umfang von 14 bis zu 200 Systemen besprochen. Die letzten Meldungen auf der Homepage stammen von 2008, als das Unternehmen die Tochterfirma Renew Blue Inc. gründet, die sich mit der Lizensierung der Seadog-Technologie beschäftigen soll.

    Renew scheint dabei erfolgreich zu sein, denn schon im Oktober 2009 gibt die Firma bekannt, daß das Texas General Land Office die Errichtung der ersten Wellenfarm des Bundesstaates genehmigt hat. Ozeanwasser und Wellenenergie sollen entsalztes Wasser produzieren – das anschließend als weltweit erstes ohne fossile Brennstoffe hergestelltes Flaschenwasser abgefüllt werden soll. In der Nähe von Freeport sollen schon bald 3.000 Gallonen pro Tag auf Flaschen gezogen und vertrieben werden. Falls es eine Hype wird, kann man von einer sehr lukrativen Geschäftsidee der Marke Renew Blue (‚Environmentally Friendly Bottled Water’) sprechen.

    Die modulare 46 x 23 m große Offshore-Plattform mit 18 Seadog-Pumpen, die außerhalb von Houston hergestellt wird, soll Ende 2009 oder Anfang 2010 etwa 1,5 km vor der Küste in einer Wassertiefe von etwa 25 m installiert werden und 60 kW produzieren, von denen nur 4 kW als Zusatzenergie für die tägliche Wasserproduktion benötigt werden. Doch es gibt Verzögerungen, und erst im Mai 2010 erhält das Unternehmen auch die Genehmigung des U.S. Army Corps of Engineers, die aufgrund des Flüsse- und Hafengesetzes von 1899 erforderlich ist.

    Laut einer Studie des Electric Power Research Institute (EPRI) vom Januar 2005 liegt die gesamte Wellenkraft an den Küsten der USA bei ungefähr 2.100 Terawattstunden pro Jahr. Das entsprechende Förder-Programm des US-Energieministerium zur Nutzung dieser Energiequelle wird zwischenzeitlich zwar aufgegeben, trotzdem entwickeln verschiedene Firmen wie Ocean Power Delivery, AquaEnergy Group oder Ocean Power Technology die unterschiedlichsten Prototypen weiter.

    Konzept der Universität Oregon

    Oregon-Konzept

    Vom September 2005 datiert der Vorschlag der Oregon State University (OSU), einen Lineargenerator und Permanentmagnete zu nutzen, um die Wellenschwingungen in elektrische Energie umzuwandeln. Während der Magnetanker fest mit dem Meeresboden verbunden ist, wird die Spule des Generators an der auf und ab schwingenden Boje befestigt. Das an der Universität entwickelte Konzept kann 250 kW erzeugen, wodurch 200 Bojen ausreichen würden, um den gesamten Geschäftsbereich von Portland mit Strom zu versorgen. Im Herbst 2007 wird ein erster Prototyp vor der Küste Oregons installiert.

    Motor der Entwicklung ist Prof. Annette von Jouanne, die sich seit 1998 mit der Wellenenergie beschäftigt und schon früh von der National Science Foundation (NSF) unterstützt wird.

    2007/2008 führt die Universität zusammen mit der 2005 gegründeten Firma Columbia Power Technologies LLC (CPT) und der U.S. Navy eine Evaluierung von 18 verschiedenen Wellenkraftwerken mit Direktantrieb durch und benennt 5 davon als vielversprechend. Diese Versionen werden als 200 W Modelle nachgebaut und im Wellentank getestet. Außerdem werden Simulationen für Baugrößen von 100 kW durchgeführt sowie Kalkulationen der Herstellung, Installation, Wartung usw.

    Im September 2008 führen die OSU und die CPT eine Reihe erfolgreicher Feldversuche durch, die für die CPT die Grundlage einer späteren Kommerzialisierung bilden sollen. Bei dem 11. Prototyp handelt es sich wieder um den Lineargenerator der OSU, der diesmal als 10 kW-Version ausgeführt und rund 4 km vor Newport fünf Tage lang im offenen Wasser getestet wird.

    CPT Versuch

    Die Columbia Power Technologies aus Charlottesville, Virginia, bei deren Gründung neben der OSO insbesondere die Firma Greenlight Energy Resources Inc. involviert ist, soll ein Kraftwerk mit möglichst wenigen Teilen, einem Direktantrieb und einem Permanent-Magnet Generator entwickeln. Die enge Kooperation mit der OSU besteht bereits seit 2005.

    Als das DOE Mitte September 2009 die Förderung von 22 Hydro-Energie-Projekten mit der bescheidenen Summe von insgesamt 14,6 Mio. $ bekanntgibt, ist auch CPT mit dabei, die 600.000 $ für die Fortsetzung ihrer Forschungsarbeit bekommt, während mit weiteren 750.000 $ eine full-scale Demonstrationsanlage gebaut werden soll. Aus dem im Oktober verabschiedeten Verteidigungsetat des Folgejahres gibt es 2,4 Mio. $ für Bojen, die an Navy-Standorten installiert werden sollen, und aus einer Art KMU-Programm weitere 150.000 $.

    Im Juni 2010 schließt CPT eine Forschungsvereinbarung mit GL Garrad Hassan, dem weltweit größten Beratungsunternehmen für erneuerbare Energie, um seine inzwischen Manta Wave Energy Converter genannte Anlage weiterzuentwickeln und zu optimieren. Schon Ende des Jahres soll ein Prototyp im Puget Sound in Testbetrieb gehen.

    Im Dezember 2004 gewinnt der damals 17-jährige Aaron Goldin aus Encinitas, Kalifornien, an seiner San Dieguito High School Academy im kalifornischen Encinitas mit seinem Autonomuos Gyroscopic Ocean-Wave-Powerd Generator (Gyro-Gen) den mit 100.000 $ dotierten und von Siemens Westinghouse gestifteten großen Schülerpreis. Die mit einem Schwungrad ausgestattete Schwimmboje nutzt die Trägheit, die der Hubenergie der Welle Widerstand leistet, um mit ihrem Generator diese Wellenenergie in Strom umzuwandeln. Sein Funktionsmodell leistet immerhin 3 W.

    Die Juroren behaupten, daß sie bislang weder im Internet noch bei einer Patenterecherche ein ähnliches System gefunden haben – was m.E. jedoch nicht stimmt. Trotzdem beantragt der junge Mann 2005 ein Patent für seine Erfindung, das er 2008 auch erteilt bekommt. Danach hört man allerdings nichts mehr von ihm.

    Oregon-Testmodell im Schlepp

    2005 wird kurz über eine Innovation aus dem Jahre 1972 von David Woodbridge berichtet, der damals in Satellite Beach, Florida, die Aqua-Magnetics Inc. (AMI) gründete, die inzwischen von seinem Sohn Thomas, einem ehemaligen NASA-Ingenieur geleitet wird.

    Der etwa körpergroße Prototyp des Ocean Swll Wave Energy Converter (OSWEC) steht in der heimischen Garage der Woodbridges, ist den Anforderungen der Küstenwache entsprechend knallgelb angestrichen und hat bei ersten Versuchen schon 10 W erzeugt. In Originalgröße soll die Anlage 160 kW leisten. Woodbridge besitzt sechs amerikanische und internationale Patente, und seine low-cost Entwicklung wird von der Technological Research and Development Authority des Bundesstaates Florida mit 30.000 $ unterstützt. Aus eigener Tasche hat er bis dato etwa 10.000 $ für seine Entwicklung ausgegeben.

    Ohne genauere Datierung berichtet das Unternehmen von der Entwicklung eines kleineren und leichteren Generators mit 40 cm Durchmesser und etwa 10 W Leistung, der Positionslichter und Überwachungseinrichtungen von Meerestieren betreiben soll. Als Kooperationspartner werden die Noah Industries Inc. aus Melbourne, sowie Ocean Specialists Inc. aus Stuart, beide in Florida, genannt.

    Woodbridge Versuch

    Woodbridge Versuch

    1992 wird vor Melboure, Florida, ein erfolgreicher Versuch mit einer Plattform mit drei Generatoren durchgeführt. Neuere Informationen über die Entwicklung gibt es nicht.

    Ebenfalls seit 1992 arbeitet die Firma Float Incorporated aus San Diego an einer Schwimmplattform mit Wellenpumpe namens Pneumatically Stabilized Platform (PSP), die zwischen 1997 und 2001 mit guten Ergebnissen im Rahmen des dänischen Wellenenergie-Programms getestet wird. Die Plattform besteht aus zylindrischen Komponenten die zu einer rechteckigen Form verbunden werden. Jeder Zylinder ist oben verschlossen, an der Basis, zum Meer hin, jedoch offen und enthält Luft bei einem Druck, der leicht über dem normalen atmosphärischen Druck liegt. Zur Stabilisierung des Ganzen sind die einzelnen Zylinder über Ventile miteinander verbunden, womit ein Ausgleich gegenüber unterschiedlichen Druckverteilungen bewirkt werden kann.

    Anfang 1993 interessiert sich das Naval Surface Warfare Center für die PSP-Technologie als schwimmende Militärbasis und fördert die Entwicklung eines Prototyps ab August 1995 mit 2,5 Mio. $. Bis Dezember 1996 wird ein Modell mit den Maßen 30 x 90 gebaut und im Offshore Model Basin Wellentank in Escondido, California, getestet. Dieses Modell besteht aus 75 Zylindern, von denen jedoch nur 5 aktiv sind. Ab 1997 wird das Projekt vom Office of Naval Research (ONR) weitergeführt und eine Plattform in der Größe von 150 x 1.500 m geplant, während die Modelltests in Escondido im Sommer 1998 fortgeführt werden. Das letzte Update auf der Homepage des Unternehmens datiert vom August 2006 und legt nahe, daß man im Bereich der Wellenenergie-Nutzung keine weiteren Schritte mehr unternommen hat.

    Die seit 1994 bestehenden Ocean Power Technologies (OPT) aus Pennington, New Jersey, arbeiten inzwischen an dem PowerBuoy-System, das ursprünglich von der US-Navy entwickelt wurde und dann ab 1997 insgesamt acht Monate lang getestet wird. Es ist für Wassertiefen von 30 – 60 m ausgelegt, was zumeist einer Küstenferne von 1,5 – 8 km entspricht. Bis 2003 werden diverse Tests vor Atlanic City, NJ, durchgeführt, und 2004 wird ein Joint-Venture mit der spanischen Iberdrola A.A. eingegangen, um dort eine Wellenenergie-Farm zu errichten. Die erste Boje für die Navy wird in Hawaii installiert, für die Geschäfte in Europa wird die Ocean Power Technologies Ltd. im britischen Warwick gegründet, und zum Betrieb eines Unterwasser-Sensorsystems der Lockheed Martin Corp. wird eine 1 kW Anlage entwickelt und getestet.

    Im Oktober 2005 wird vor Tuckerton, New Jersey, die erste Demonstrationsanlage mit 40 kW Leistung in Betrieb genommen. Das 15,6 m hohe Gerät schwimmt weitgehend unter Wasser, nur rund 4 m ragen hervor, und der größte Durchmesser nahe der Wasseroberfläche beträgt 3,6 m. Außerdem wird mit der französischen Total S.A. eine Vereinbarung über den Bau einer Wellenenergie-Farm an der Westküste des Landes geschlossen.

    Eine weitere 40 kW Anlage wird 2006 etwa 1,5 km vor der Küste Hawaiis installiert, um Strom für die Marine Corps Base der U.S. Navy in Oahu zu liefern, wofür diese 7 Mio. $ bezahlt. Danach sollen weitere fünf noch größere Bojen geliefert und angeschlossen werden, um insgesamt rund 1 MW zu erzeugen. In diesem Jahr wird außerdem ein Vertrag mit der Homeland Security geschlossen, der Standort einer 5 MW Farm im Rahmen des Wave Hub Projekts vor Cornwall festgelegt, die Genehmigung für eine 50 MW Farm vor Reedsport, Oregon, beantragt, ein Vertrag für eine schlüssselfertige 1,25 MW Installation mit der Iberdrola SA geschlossen und eine Marketing-Kooperation mit Lockheed vereinbart.

    Eine weitere Versuchsanlage ist 2007 in Spanien bei Santoña geplant. Hier wird ein kommerzielles Netz mit einer Gesamtleistung von 1,39 MW ins Auge gefaßt; Kooperationspartner sind der spanische Energieversorger Iberdrola, der französische Mineralölkonzern Total sowie zentrale und regionale spanische Regierungsstellen. Sollte sich die Technik bewähren wird davon ausgegangen, daß das Wellenenergie-Feld vor Santoña auf 100 MW ausgebaut wird (s.d.). OPT schließt vorsorglich schon mal einen Betriebs- und Wartungsvertrag für die Anlage ab.

    Im April 2007 geht das Unternehmen erfolgreich an die Nasdaq-Börse, das Ergebnis sind zusätzliche 90 Mio. $ in der Firmenkasse. Zu diesem Zeitpunkt testet OPT seine ersten 150 kW Anlagen im Rahmen eines Projektes in Reedsport, Oregon, und ab 2008 will man Systeme mit 250 kW Leistung vorstellen. Die anschließend ab 2010 geplanten PowerBuoys mit einer Leistung von 0,5 MW sollen 18,6 m hoch werden, von denen sich 5,4 m oberhalb der Wassers befinden, und einen maximalen Durchmesser von 12,6 m besitzen.

    PowerBuoy Wellenkraftwerk auf Sattelschlepper

    PowerBuoy

    Ende 2007 unterzeichnen OPT und Converteam Ltd. einen Kooperationsvertrag zur gemeinsamen Entwicklung eines Hochtemperatur-Supraleiter-Lineargenerators, der bei den zukünftigen PowerBuoys eingesetzt werden soll. Diese Technologie kann das für die Stromgenerierung notwendige magnetische Feld sehr viel günstiger und – vom Gewicht her – auch wesentlich leichter bereitstellen, als die üblichen Permanentmagnet-Lineargeneratoren. Die exklusive Zusammenarbeit soll mindestens fünf Jahre dauern.

    Weitere Höhepunkte 2007 sind 1,9 Mio. $ für das Navy-Projekt in Oahu, ein 1,75 Mio. $ Vertrag zur Versorgung des Deep Water Acoustic Distribution System (DWADS) der Navy, eine 0,5 Mio. $ Vereinbarung mit der PNGC Power zur Herstellung der ersten kommerziellen PB150 Boje in Reedsport, sowie 1,2 Mio. $ aus Schottland für die Herstellung, Installation und Demonstration der neuesten PB150-Generation. Außerdem werden Genehmigungen für zwei 100 MW Farmen bei Coos Bay und Newport, Oregon, beantragt.

    Anfang 2008 wird bekannt, daß sich OPT an dem Wave Hub Projekt in Cornwall beteiligen wird. Für den Praxistest am European Marine Energy Centre (EMEC) auf Orkney wird der Standort für eine 2 MW Installation festgelegt. Mit der Firma Leighton Contractors Pty. Ltd. wird die Zusammenarbeit auf dem australischen Markt beschlossen, und mit Griffin Energy die Errichtung einer Farm vor der Küste Westaustraliens.

    Im Rahmen des Santoña-Projekts wird die erste PB40ES PowerBuoy ins Wasser gelassen, außerdem bekommt das Unternehmen 2 Mio. $ vom DOE zur Förderung der Bojenherstellung in Reedsport. 2008 führt das Unternehmen außerdem diverse praktische Tests durch, darunter auch im Rahmen des DWADS-Vertrags, der zwischenzeitlich um weitere 3 Mio. $ aufgestockt wird, und im Oktober wird die neue Navy-Boje vor Hawaii ins Wasser gelassen.

    An OPT läßt sich gut zeigen, welche Dynamik das Geschäft mit (erfolgreichen) Wellenenergie-Konvertern inzwischen bekommen hat. Anfang 2009 erhält das Unternehmen vom DOE eine Förderung von 2 Mio. $, um im Laufe des zweiten Halbjahres eine PowerBuoy vor der Küste von Reedsport, Oregon, zu installieren. Danach soll die Herstellung und Inbetriebnahme von neun weiteren PB150 PowerBuoys folgen, was für 2010 angedacht ist.

    Im Laufe des Jahres wird ferner ein Memorandum of Understanding mit dem Bundesstaat Oregon unterzeichnet, die Oregon Iron Works (OIW) werden ausgesucht, um mit der Produktion der ersten kommerziellen Anlagen zu beginnen, mit denen das 1,5 MW Projekt vor Reedsport bestückt werden soll, und im Rahmen der Kooperation mit Leighton wird ein 66,45 Mio. $ schwerer Vertrag mit der Australischen Regierung geschlossen, bei dem es um die Errichtung einer 19 MW Farm vor der Küste von Victoria geht. Die Arbeiten dafür sollen im zweiten Quartal 2010 beginnen.

    USB Grafik

    USB (Grafik)

    OPT gibt ferner den erfolgreichen Testeinsatz seines Underwater Substation Pod (USP) in Spanien bekannt, bei dem es sich um einen Unterwasser-Stromsammler nach dem ‚plug and play’ Prinzip handelt, der für jede Form von Offshore-Energieanlagen geeignet sein soll. Er ist in Zusammenarbeit mit Iberdrola Marinas de Cantabria, Iberdrola S.A., Sodercan, IDAE, und Total entwickelt worden. Außerdem wird 2009 eine Exklusivvereinbarung mit einem japanischen Konsortium geschlossen, an dem die Firmen Idemitsu Kosan Co., Mitsui Engineering & Shipbuilding Co. und Japan Wind Development Co. beteiligt sind. Geplant wird eine Demonstrationsanlage aus drei Bojen, wobei mittelfristig der Ausbau auf mindestens 10 MW ins Auge gefaßt wird.

    Mit der US-Navy wird ein weiterer Vertrag über 2,4 Mio. $ geschlossen, bei dem das OPT Stromerzeugungssystem auf das Littoral Expeditionary Autonomous PowerBuoy (LEAP) Programm der Navy übertragen werden soll, für die Weiterentwicklung des Hawaii-Projekts fließen zusätzliche 1,2 Mio. $, und die Zusammenarbeit mit Lockheed Martin wird ausgebaut. Für die beiden Partner zusammen gibt es einen 15 Mio. $ schweren Vierjahresvertrag der Navy und der Homeland Security zur Terrorismusprävention vor den Küsten des Landes.

    OPT bietet seine Autonomous PowerBuoys inzwischen in viel verschiedenen Größen an. Das Modell Sub-Mini wiegt 20 kg und leistet 250 mW, Mini mit immerhin schon 1,7 t Gewicht kann 100 W liefern, das 2,3 t schwere Modell Small 500 W und das Modell Medium mit einem Gewicht von rund 20 t leistet 20 kW. Es ist sozusagen für jeden Geldbeutel etwas dabei.

    Anfang 2010 bekommt OPT 2,2 Mio. € aus dem 7. Rahmenprogramm der Europäischen Kommission, um am Standort SantoÒa in Spanien eine seiner Bojen zu installieren. Dieses WavePort genannte Projekt wird von einem Konsortium durchgeführt, das mit insgesamt 4,5 Mio. € gefördert wird und aus folgenden Partnern besteht: Wave Energy Centre (Portugal), Fugro Oceanor (Norwegen), DeGima (Spanien), die University of Exeter (UK) und ISRI (UK).

    Im Februar 2010 beginnt OPT vor Reedsport mit der Installation seiner zehn Bojen. In den Fachblogs wird lamentiert, daß dieses 60 Mio. $ teure Projekt, das ab 2012 Strom für (nur) 400 Haushalte liefern wird, maßlos überteuert sei. Andere Quellen sprechen dagegen von 1.000 Haushalten, was im Durchschnitt einer Investition von 60.000 $ pro Haushalt entsprechen würde.

    Das Hawaii-Projekt mit der Navy entpuppt sich als äußerst lukrativ, denn es gibt in diesem Jahr weitere 380,000 $ zur Durchführung weiterer Tests und Untersuchungen. Angesichts der Kapitalausstattung der Firma von inzwischen 140 Mo. $  (erstes Quartal 2010) ist es aber nur ein kleiner Tropfen. Etwas interessanter ist da schon die neue 1,5 Mio. $ Förderung des DOE vom April, die OPT für die Entwicklung der nächsten Generation Bojen erhält, die anstatt 150 kW nun bis zu 500 kW leisten sollen. Die neuen Modelle werden etwa 46 m lang werden und einen Durchmesser von 12 m haben, ihr Gewicht wird 200 t betragen und ihr Preis auf 4 Mio. $ geschätzt.

    Ebenfalls im April gibt die US-Firma Rockhouse Mountain Energy LLC (RME) bekannt, daß sie für die Westküste Irlands die Errichtung einer 500 MW Wellenenergiefarm plant, die mit PB500 PowerBuoys (500 kW) ausgestattet 2020 in Betrieb gehen soll.

    Mitte 2010 wir eine PB40 PowerBuoy, die seit ihrer Inbetriebnahme Mitte Dezember 2009 bereits 4.400 Betriebsstunden absolviert hat, bei der Marine-Basis in Hawaii erfolgreich an das öffentliche Stromnetz angeschlossen. Außerdem gibt es neues Geld vom DOE: 2,4 Mio. $ für die weiteren Arbeiten und die Installation der PB150 Boje vor Reedsport, sowie weitere 2,4 Mio. $ für die Entwicklung der PB500 Modelle. Hierfür gibt es auch von der South West of England Regional Development Agency (SWRDA) eine Förderung in Höhe von rund 2,3 Mio. $ an die Tochter Ocean Power Technologies Ltd.

    Im September 2010, als das US-Energieministerium die Förderung von 22 Wasserenergie-Projekten bekanntgibt, ist auch OPT mit dabei – mit immerhin 750.000 $ für weitere Entwicklungsarbeiten an neuen Prototypen.

    Anfang 2006 startet an der University of Rhode Island in Kingston ein Projekt zur Entwicklung einer sogenannten Tri-Spar Buoy, bei der drei PVC-Rohre ein gleichschenkliges Dreieck formen. Initiiert wird das Projekt von der Firma Teledyne Scientific & Imaging LLC, ein in Kalifornien beheimateter Hersteller von marinem Equipment, dem es darum geht eine Lösung zur Stromversorgung isoliert liegender wissenschaftlicher Beobachtungsstationen zu finden.

    In jedem Rohr befindet sich ein Lineargenerator, der bei dem abgebildeten Labormodell bis 0,2 W abgibt. 10 m lange Rohe sollen genug Strom produzieren können, um eine Batterie aufzuladen oder Sensoren mit Energie zu versorgen. Gefördert wird die Entwicklung mit 130.000 $ von der Defense Advanced Research Projects Agency, für die zusätzliche Optimierung schießt die Universität weitere 30.000 $ hinzu.

    Von einer weiteren Verfolgung des Projekts ist erst Mitte 2010 wieder etwas festzustellen, als die Universität zusammen mit den Electro Standards Laboratories eine Forschungsförderung in Höhe von 200.000 $ vom Rhode Island Science and Technology Council bekommen, um die Bojenentwicklung voranzutreiben. Neben Simulationen, Modelltests im Wellenkanal soll auch ein Prototyp gebaut und in der Narragansett Bay getestet werden.

    AquaBuoy Wellenkraftwerk Grafik

    AquaBuoy
    (Grafik)

    Die 2001 gegründete AquaEnergy Group Ltd. aus Mercer Island, Washington, beantragt 2006 die Genehmigungen für den Bau einer Testanlage in der Makah-Bucht im US-Bundesstaat Washington. Die AquaBuoy-Technik des Unternehmens funktioniert über eine Schlauchpumpe, die sich mit den Wellenbewegungen ausdehnt und zusammenzieht. Der Wasserdruck erzeugt dann Elektrizität.

    Man projektiert bereits mehrere AquaBuOY-Großanlagen: In Figuera da Foz (Portugal) soll bis 2008, in Makah Bay (Washington) bis 2009, und in Ucluelet (British Columbia) bis 2010 jeweils ein Wellenkraftwerk in Betrieb gehen. In der Endausbaustufe sollen diese drei Projekte zusammen eine Leistung von 200 MW erzielen.

    Die AquaEnergy Group wird allerdings schon im Juni 2006 zu 100 % von der irischen Finavera Renewables Ltd. übernommen, nachdem diese sich im Vorjahr bereits mit 1 Mio. $ zu 10 % beteiligt hatte. Damit gehen auch alle Rechte an der AquaBuoy-Technologie sowie alle geplanten Projekte auf die Finavera über (s.d.).

    2007 genehmigt die Federal Energy Regulatory Commission (FERC) ein Wellenenergie-Projekt in Oregon, und auch im Februar 2008 wird über ein neues 100 MW Projekt berichtet, bei dem die AquaBuOY Wellenenergie-Konverter eingesetzt werden sollen. An dieser Stelle darf nicht vergessen werden, daß die AquaEnergy Group inzwischen von Finavera Renewables übernommen worden ist (s.d.).

    Das Projekt vor Humboldt County an der kalifornischen Küste wird von der FERC für drei Jahre genehmigt, um die notwendigen Studien und Untersuchungen durchzuführen.

    Um die Effizienz bei Messbojen zu steigern, die sich durch den Seegang mit Energie versorgen, experimentiert Jeffrey Cheung, ein Materialwissenschaftler bei  Rockwell Scientific in Los Angeles, seit 2006 mit Ferrofluiden. Diese Magnetflüssigkeiten sind eine Lösung magnetischer Nanopartikel in einer neutralen Flüssigkeit.

    AquaBuoy auf Sattelschlepper

    AquaBuoy auf Sattelschlepper

    Eine der Bauweisen, die Cheung erprobt, ist ein Stabmagnet innerhalb einer mit Magnetflüssigkeit gefüllten Röhre, um die die Spule gewickelt ist und an deren beiden Enden zwei weitere Magneten befestigt sind, die den Magneten in der Röhre in Position halten. Die Reibung des Magneten in der Röhre kann so auf 1/40 der Reibung auf Eis reduziert werden.

    Erste Versuche mit Bojen sind ebenfalls erfolgreich: Schon in ruhiger See mit etwa 60 cm Wellengang kann 1/3 W elektrische Energie gewonnen werden, was nun auf 1 W gesteigert werden soll. Cheung bekommt zwar entsprechende Patente 2004 (Nr. 6800427) und 2007 (Nr. 7.288.860) erteilt, doch dann verlieren sich die Spuren der Innovation.

    Eine weitere Anlage zur Nutzung der Wellenenergie ist der Wave Rider der im Jahr 2000 gegründeten Firma SeaVolt Technologies Inc. aus Berkeley bzw. San Francisco, Kalifornien, bei dem eine Schwimmboje hinauf und hinunter gezogen wird und den Strom über einen hydraulischen Kreislauf produziert. Versuche in Wasserkanälen sind 2003 erfolgreich, später scheint das Unternehmen seine Aktivitäten jedoch eingestellt zu haben.

    WaveBlanket Grafik

    WaveBlanket (Grafik)

    Das WaveBlanket, das um 2005 in die Presse kommt, besteht aus einer dünnen, nachgiebigen und selbst-reparierenden Membran aus zwei oder mehr Schichten mit voneinander isolierten pneumatischen Kammern, die über Ventile und einen Verteiler mit einer oder mehreren Turbinen verbunden sind. Das Ganze schwimmt auf dem Wasser und wird von den Wellen wie ein Akkordeon bewegt.

    Die Vorteile dieser Erfindung von Benjamin Gatti aus Lake Park, North Carolina, liegen auf der Hand: kostengünstige, leichte und flexible Strukturen aus luftgefüllter Polymerfolie, einfacher Transport und schnelle Installation. Die Matten lassen sich auch mit einem Überspül-Reservoir kombinieren, oder mit Flossen-Elementen zu Nutzung der Meeresströmung.

    Das Strukturmaterial des WaveBlanket sei rund 7 Jahre lang in Gebrauch gewesen und hätte auch alle entsprechenden Belastungsspitzen erfolgreich überlebt. Das Projekt ist augenscheinlich nicht weiter verfolgt worden, und die entsprechende Homepage ist auch nicht mehr am Netz.

    Googles Serverfarmen sollen in Zukunft auf offener See installiert und mit Wellenenergie betrieben werden. Einen entsprechenden Patentantrag reicht das Unternehmen im Februar 2007 ein, auch erste Experimente mit Wellengeneratoren laufen bereits (der Spiegel berichtet erst im September 2008 darüber). Laut Google will man Anlagen des britischen Unternehmen Pelamis Wave Power (PWP) einsetzen (s.d.).

    Die schwimmenden Rechenzentren würden 3 – 7 Meilen von der Küste entfernt, bei einer Wassertiefe von 50 – 70 m verankert werden. Ein positiver Nebeneffekt ist das Vorhandensein von unbeschränkten Mengen an Kühlwasser. Das Konzept könnte dazu verwendet werden, um 40 MW Rechenzentren zu bauen, bei denen keine Immobilien- oder Vermögenssteuern anfallen. Tatsächlich wird dem Unternehmen das Patent im April 2009 erteilt, weitere Entwicklung gibt es bislang nicht.

    Grafik des Duckdiver

    Duckdiver (Grafik)

    Im März 2007 meldet sich das Unternehmen Swell Fuel aus Houston, Texas, mit einer eigenen Innovation, dem Duckdiver – der nicht nur vom Namen her an die Salter Ducks aus England erinnert (s.d.).

    Das von Chris Olson erfundene und patentierte Lever Operated Pivoting Float System (LOPF) wird für wissenschaftliche Untersuchungen und Studienzwecke auch schon kommerziell angeboten.

    Das auf und ab der Wellen beschleunigt den Rotor auf 200 Umdrehungen pro Minute. Bislang sind 24 verschiedene Prototypen hergestellt worden. Das Unternehmen möchte später mit vier verschiedenen Leistungsklassen auf den Markt kommen: mit 20, 100, 1.000 und 5.000 W. Im Oktober 2007 werden an der Universität von Rhode Island Versuche im Wellenkanal durchgeführt, anschließend gelingt es dem Unternehmen, Lizenzen für seine Technologie an sieben südamerikanische Staaten zu verkaufen, in denen 2008 lokale Hersteller auf den Markt gehen wollen.

    2009 bietet das Unternehmen 300 W und 1,5 kW Bojen mit unterschiedlichen Ausgangsspannungen an. Kleinere und größere Ausführungen werden auf Bestellung gefertigt. Sie zeichnen sich durch ihr geringes Gewicht, die niedrigen Kosten und eine einfache Handhabung aus. Besonders gut sollen sie zur Stromversorgung von Restaurierungsprojekten an Korallenriffen verwenden lassen.

    Der neueste (58.!) Prototyp wird Trojan genannt – und das LOPF System wird inzwischen in Indonesien von Mars Symbioscience getestet, und in Südkorea von Samkun Powertec.

    Künstlicher Muskel  des SRI

    Künstlicher Muskel

    Im August 2007 beendeten Forscher der unabhängigen non-profit Forschungs- und Entwicklungsorganisation SRI International aus dem kalifornischen Menlo Park ihre mehrmonatigen Tests im Ozean bei Tampa Bay, Florida.

    Am SRI hatte man um 2003 sogenannte ‚künstliche Muskeln’ erfunden, mit denen nun die Wellenenergie genutzt werden soll. Das gummiartige Material mit dem Namen Electroactive Polymer Artificial Muscle (EPAM) erzeugt durch das zyklische Auseinanderziehen und die anschließende Kontraktion Elektrizität, ohne daß es dafür weiterer Geräte bedarf. Man hofft damit sehr preisgünstige Systeme entwickeln zu können.

    Der Generator der SRI-Forscher besteht aus einigen Quadratmetern von handelsüblichem Gummimaterial mit einer Dicke von 0,1 mm, das wie in einem Sandwich zwischen zwei Polymermatten als Elektroden aufgewickelt wird, in denen sich das konduktive Material befindet. Sobald der entstandene Tubus auseinandergezogen wird (bei der Boje durch ein nach unten ziehendes Gewicht), wird die isolierende Gummischicht dünner und verringert die Entfernung zwischen den beiden Elektroden. Durch einen geringen Batteriestrom angeregt fließt etwas Energie zwischen den Elektroden, doch sobald das Gummi wieder in seinen Originalzustand zurückspringt, zwingt es die Elektroden auseinander und indiziert dadurch eine höhere Voltzahl, die abgezapft und in einem Stromkreis genutzt werden kann.

    Bei einer Wellenhöhe von 80 cm erreicht der künstliche Muskel eine Leistung von 20 W. Weil die Wellen jedoch nur alle vier Sekunden kommen, wird nur ein Dauer-Output von 5 W erreicht. Eine Rolle von 1 m Länge und 50 cm Durchmesser soll mit einer optimierten Elektronik 1 kW erzeugen können.

    Problematisch ist allerdings die einige Kilovolt betragende Voltzahl, die erst herunter transformiert werden muß. Dies war auch das Hauptproblem bei dem Schuh, denen das Forschungsinstitut schon vor einigen Jahren vorgeführt hat. In dessen Sohle befindet sich ein Stück des Polymers, wodurch es dem Träger möglich ist, während des Laufens sein Handy zu laden – sofern irgendwo auch ein kleiner Transformator untergebracht ist.

    Im Dezember 2008 wird in der Monterey Bay vor Santa Cruz eine Demonstration des 3 m hohen Wellenenergie-Konverters durchgeführt, die von der japanischen Firma Hyper Drive Corp. gesponsort wird, die sich mit der weltweiten Förderung der Wellenergie beschäftigt und seit 2006 auch großes Interesse an der EPAM-Technologie zeigt. Für einen kommerziellen Einsatz ist das Material bislang noch zu teuer und der Ertrag zu gering, doch kleiner dimensionierte Einsatzmöglichkeiten bietet der große Bereich des Micro Energy Harvesting (s.d.). SRI möchte bereits 2009 entsprechende Systeme anbieten, mit der Produktion von Energie in großem Maßstab rechnet man in 5 bis 10 Jahren.

    2004 wird die Lizenz für das Material übrigens an das zu diesem Zeitpunkt gerade neu gegründete SRI Spin-off Unternehmen Artificial Muscle Inc. (AMI) vergeben, das im März 2010 von der Firma Bayer Materialscience LCC übernommen wird. Mit Anwendungen im Bereich der Wellenenergie scheint man sich dort jedoch nicht zu beschäftigen.

    SRI Farm Grafik

    SRI Farm (Grafik)

    Im Dezember 2007 wird über die Versuche der Air Force Academy (AFA) berichtet, die Wellenenergie zu nutzen. Das System hat Ähnlichkeit mit den Rädern alter Raddampfer, wobei die einzelnen Paddel wie Flossen funktionieren und sich entsprechend der unterschiedlichen Wellenkonditionen anpassen lassen. Man rechnet allerdings mit mehreren Jahren weiterer Forschungsarbeit, um den Cycloidal Turbine Propeller soweit zuentwickeln, daß damit Geräte mit einem Output von einigen Kilowatt gebaut werden können.

    Auf dem Treffen der American Physical Society im November 2009 wird der Ansatz der AFA erneut vorgestellt und über die Versuche mit den drei schmalen, senkrechten Blättern der Cycloidal Turbine berichtet, deren Funktion denen von Tragflächen ähnelt. Im Labormaßstab ist eine Anlage unter 1 m groß, während eine kommerzielle Anlage bis zu 40 m groß werden soll.

    Im Sommer 2011 soll in dem gigantischen Wellentank der Oregon State University (in dem auch Tsunamis simuliert werden können) mittels einer größeren Anlage ausprobiert werden, ob es sich lohnt die Entwicklung weiterzuführen. Hierfür spendiert die National Science Foundation 285.000 $.

    2007 wird das Konzept für eine interessante Umsetzung bekannt, bei der zur Verminderung von Hurrikanen im Golf von Mexiko kaltes Tiefenwasser mittels einer riesigen Zahl von Wellenenergie-Pumpen an die Oberfläche gefördert werden soll um diese abzukühlen. Die Idee stammt von dem Erfinder Phil Kithil aus New Mexico, der mit seiner Firma Atmocean Inc. in Santa Fe bereits einzelne Pumpen hergestellt hat, mit denen es gelingt die umgebende Wasseroberfläche um etwa 7° abzukühlen.

    Kithil Straws Grafik

    Kithil Straws (Grafik)

    Bei dem 5 Mrd. $ Projekt sollen 1,6 Millionen Pumpen in Form eines 1.600 km langen Bandes eingesetzt werden – was 100 Montageschiffe erforderlich macht, die vier Monate lang Tag und Nacht die sogenannten Straws ins Wasser bringen und verankern.

    Im Juli 2007 will Kithil zum Test 10 Stück seiner patentierten, wasserkühlenden Pumpen bei den Bermudas einsetzen, die aus jeweils 200 m langen flexiblen Schläuchen bestehen, an deren Spitze sich eine Schwimmboje mit dem Pumpmechanismus befindet, der das kältere und nährstoffreiche Wasser aus der Tiefe holt. Größere Wellen bedeuten mehr Kühlung, was günstig ist, da den Hurrikanen üblicherweise groß Wellen vorangehen.

    Kithil Team wird auch die Auswirkungen auf die marine Tierwelt messen da vermutet wird, daß der erhöhte Nährstoffgehalt des Wassers die Gesundheit der Nahrungsmittelkette im Ozean verbessert. Möglicherweise steigert es auch die natürliche Fähigkeit des Meeres zur Kohlenstoffbindung, indem das Wachstum von Plankton nahe der Meeresoberfläche angeregt wird.

    Um die sogenannte Karl-Letelier Hypothese zu überprüfen, der zufolge eine wesentlich größere Netto-Absorption von CO2 im Meerwasser möglich ist, wenn der Nitratgehalt – als limitierender Nährstoff – gesteigert wird, beteiligt sich Atmocean im Mai 2008 mit drei Pumpen an einem Test im Pazifik, etwa 60 nautische Meilen nördlich von Hawaii. Der Versuch wird auf dem Discovery Channel in der Serie Project Earth, Episode ‚Hungry Oceans’ vorgestellt.

    Atmocean WEST Grafik

    Atmocean WEST (Grafik)

    Zum Zweck der Energiegewinnung stellt Atmocean Grafiken einer Wave Energy/Sequestration Technology (WEST) vor, bei der – den Grafiken zufolge – auf- und zuklappende Paddel an einer langen Kette hängen, die das Auf und Ab der Wellenbewegung in hydraulischen Druck wandeln, der dann (als Seewasser) durch einen Schlauch zum landseitigen elektrischen Generator geleitet wird. Jede dieser Ketten soll 1,5 t wiegen.

    Bis 2010 führt das Unternehmen insgesamt 21 Ozean-Tests mit verschiedenen Dimensionen der wellenbetriebenen Pumpen durch, wobei Durchmesser von 3 m – 13,5 m und Schlauchlängen von 60 m – 300 m zum Einsatz kommen. Für Oktober 2010 ist die Installation von 10 Stück miteinander verbundener WEST-Anlagen vor New Jersey im Atlantik geplant, die ein Jahr lang weitere Daten liefern sollen. Die Kommerzialisierung des Systems könnte dann ab 2013 beginnen, als primärer Zielmarkt gelten Inseln und Inselstaaten.

    Anfang 2007 bekommt die 1989 gegründete und dem US-Militär nahestehende Firma Scientific Applications & Research Associates Inc. (SARA) aus Cypress, Kalifornien, das Patent (Nr. 7.166.927) zugesprochen, das den langen Titel Modular liquid-metal magnetohydrodynamic (LMMHD) power generation cell trägt. Diese Technologie wird kurzgefaßt auch als MHD Wave Energy Conversion (MWEC) bezeichnet. Interessanterweise beruft sich das Unternehmen außerdem auf das bereits 1992 an einen Timothy M. Rynne aus Huntington Beach erteilte Patent (Nr. 5.136.173), das sich ebenfalls mit dem Einsatz eines magnetohydrodynamischen Generators zur Nutzung der Wellenenergie beschäftigt.

    Die SARA behauptet, damit eine kostengünstige Lösung zur Energiegewinnung aus Meereswellen entwickelt zu haben, die einen Wirkungsgrad von rund 50 % aufweist. Das Unternehmen entwirft, baut und testet im März 2007 einen 100 kW MHD-Generator als Labor-Demonstration und entwickelt auch das Konzept eines Generators, der im tiefen Ozean vertäut werden kann.

    Der MHD-Generator wird mit einem verankerten System verbunden, das von den Wellen auf und ab bewegt wird, wobei eine (mechanische) Welle die Bewegung zu dem Generator überträgt, der sich tief unter Wasser befindet. Dadurch wird die leitende Flüssigkeit durch leistungsstarke Permanentmagnete hindurchgepreßt, was einen elektrischen Niederspannungs-Kreislauf erzeugt. Dieser wird durch einen elektrischen Wechselrichter zu 60 Hz Wechselstrom umgewandelt. Pro Boje sollen dabei 16 in Serie geschaltete MHD-Zellen zum Einsatz kommen.

    Die Ergebnisse des Versuchs oder Informationen über weitere Entwicklungsschritte hat SARA bislang nicht veröffentlicht. Auf der (18.) International Offshore and Polar Engineering Conference in Vancouver Mitte 2008 legen allerdings Wissenschaftler der chinesischen Akademie der Wissenschaften und der Firma TransUniv Machinery Co. Ltd. in Shanxi, China, ein Papier mit dem Titel Analysis of Liquid Metal MHD Wave Energy Direct Conversion System vor – womit anzunehmen ist, daß die Entwicklung dieser interessanten Technologie in Zukunft eher in China weiterverfolgt wird… ähnlich wie es bereits mit der Magnetschwebebahn Transrapid geschehen ist. Eine weitere Veröffentlichung im Dezember 2009 scheint dies zu belegen.

    In der ersten Untersuchung, die im Netz leider nicht vollständig veröffentlich ist, wird auch davon gesprochen, daß ein MWEC-System bereits 2005 durch die Scientific Applications & Research Associates Inc. im praktischen Einsatz getestet worden sei.

    Der Wave Reaper – eine low-cost und open-source Wellenenergieanlage mit einem angeblichen Wirkungsgrad von 30 % – erscheint erstmals 2008 in den Blogs. Aus den entsprechenden Grafiken kann man ersehen, daß es sich um ein mechanisches System handelt, bei dem das Auf und Ab einer oder mehrerer Schwimmbojen durch einen Seilzug an eine entsprechende Generatorbox an Land transferiert wird.

    Wave Reaper Grafik

    Wave Reaper (Grafik)

    Mir scheint allerdings, daß die Protagonisten derartiger Systeme stets vergessen, daß auch die Seilzüge ein Gewicht haben, dessen Trägheit erst einmal überwunden werden muß, bevor nützliche Arbeit erzeugt werden kann. Herkunft und Quelle dieses Systems sind nicht mehr herauszufinden, und auch die entsprechende Seite ist nicht mehr am Netz.

    Anfang 2007 wird in Sunnyvale, Kalifornien, die Firma Liquid Robotics gegründet, ein Joint-Venture zwischen Roger Hine und der Jupiter Research Foundation in Los Altos und Puako, einer 2003 gegründeten non-profit Forschungsgemeinschaft, um eine nicht verankerte Datenboje weiterzuentwickeln, mit welcher ursprünglich Buckelwale beobachtet werden sollen.

    Das Produkt der Bemühungen ist der patentierte Wave Glider, der als Unmanned Maritime Vehicle (UMV) Dutzende von zuvor nicht möglichen Anwendungen und Aufgaben ermöglicht. An der Technologie wird bereits seit 2005 gearbeitet, und schon frühe Exemplare des selbständigen Wasser-Vehikels legen Strecken von über 10.000 Meilen zurück. Nun soll durch das neue Unternehmen die Kommerzialisierungsphase eingeläutet werden. Für Tests und Untersuchungen wird eine Basis bei Kawaihae auf Hawaii geschaffen, und 2008 werden die ersten Objekte an Kunden ausgeliefert.

    Durch das kontinuierliche Ernten von Energie aus der Umwelt ist ein Wave Glider in der Lage, lange Strecken zurücklegen, feste Positionen zu halten und/oder weite Gebiete zu überwachen ohne jemals aufgetankt werden zu müssen. Die einzigartige zweiteilige Architektur mit einem speziellen Flügelsystem wandelt die Wellenbewegung direkt in Schub um, während die Sonnenkollektoren den Strom für Sensoren und andere Nutzlasten liefern. Dadurch kann der Wave Glider in eine weit entfernte Gegend reisen, Daten sammeln und für Wartungsarbeiten zurückkehren, ohne daß hierfür jemals ein Schiff seinen Hafen verlassen muß. Es werden Fahrten über mehr als 5.000 km innerhalb von 5 Monaten dokumentiert.

    Wave Glider mit Unterwasserschwimmer

    Wave Glider mit
    Unterwasserschwimmer

    Der autonome Schwimmer besitzt eine konfigurierbare Plattform, die eine Vielzahl von Sensor-Nutzlasten unterstützt. Die Daten werden über Satellit an Land übertragen und die ständige Präsenz an der Oberfläche bedeutet, daß diese Daten gesendet werden können, sobald sie gesammelt sind. Die Traglast kann von den Kunden installiert oder von Liquid Robotics integriert werden.

    Im Januar 2009 umkreist ein Wave Glider namens Red Flash die Insel Hawaii in nur neun Tagen und erreicht dabei eine Durchschnittsgeschwindigkeit von 1,57 Knoten, während die beiden Glider Honu und Kohala Mitte des Jahres die über 2.500 Meilen lange Strecke von Hawaii bis ins kalifornische San Diego innerhalb von 82 Tagen zurücklegen – ausschließlich von Wellenkraft angetrieben.

    Die Jupiter Research Foundation plant inzwischen, im August 2012 fünf Wave Gliders im spanischen Sevilla starten zu lassen – anläßlich des Jahrestages der berühmten Fahrt von Magellan 1519, die dieser ebenfalls mit fünf Schiffen begann. Es ist geplant, sich bei der Umfahrung der Erde möglichst eng an die damalige Route zu halten.

    2007 wird in Portland der Oregon Wave Energy Trust (OWET) gegründet, an dem Fischerei- und Umweltgruppen, die Industrie und die Regierung beteiligt sind. Die gemeinnützige Public-Private Partnership wird vom Oregon Innovation Council finanziert und hat die Aufgabe, die verantwortungsvolle Entwicklung der Wellenenergie in Oregon zu unterstützen um den Bundesstaat zum Marktführer in Nordamerika zu machen. Dabei will man bis 2010 etwa 800 Haushalte mit 2 MW Wellenergie-Strom beliefern – und bis 2025 bei einer Leistung von 500 MW angekommen sein.

    Die 2007 gegründete Firma Resolute Marine Energy (RME) aus Boston, Massachusetts, arbeitet an einer eigenen, netzunabhängigen Technologie zur Wellenkraft-Nutzung. Das Unternehmen wird vom U.S. Department of Energy und dem U.S. Department of Interior Minerals Management Service dabei unterstützt, verschiedene Prototypen zu bauen und zu testen. Die RME will kurzfristig mit 1 kW – 10 kW Anlagen auf den Markt kommen und zielt dabei auf offene Aquakultur-Farmen, Entsalzungsanlagen und Meeresobservationssysteme. Später sollen größere System dazu kommen, die ans Netz angeschlossen werden können.

    Die Firma arbeitet an der Entwicklung von zwei Konvertern, welche die mechanische Energie der Wellen in Strom, Druckluft oder Meerwasser unter Druck umwandeln. Der zum Patent angemeldete AirWec nutzt eine Platte unter dem Wasser sowie eine Boje, die dem Wellenverlauf folgt, um Druckluft zu liefern. Dieses System soll primär bei der Offshore-Fischzucht eingesetzt werden. Ein erster Prototyp wird im Januar 2009 im Golf von Maine, etwa 3,2 km östlich der Nordspitze von Plum Island in Newburyport, Massachusetts, getestet. Die Kosten werden mit 100.000 $ in Form von Beteiligungen sowie einem 30.000 $ Zuschuß der U.S. National Oceanic and Atmospheric Administration gedeckt. Für weitere Tests und die Entwicklung der 2. Generation beantragt RME weitere 100.000 $.

    Der zweite Konverter des Kleinunternehmens, das mit Experten des MIT zusammenarbeitet, trägt den Namen SurgeWec und besitzt ein Paneel, das eine Pumpe aktiviert, um die kinetische Energie der Wellen in Meerwasser unter Druck zu konvertieren. Dieses Meerwasser kann genutzt werden um eine Entsalzungsanlage zu betreiben. Für diese Entwicklung beantragt RME 1,2 Mio. $ vom DOE und versucht die restlichen 700.000 $ über private Investoren aufzutreiben. Für eine Demonstrationsanlage werden rund 3 Mio. $ und für den Prototyp einer kommerziellen Ausführung 20 Mio. $ benötigt.

    Man hofft, bis zum Sommer 2011 die Computermodellierung und verkleinerte Wellentank-Tests beider Geräte abzuschließen und mit ersten Versuchen im Ozean beginnen zu können. Versuche mit einer größeren Version sollen dann im Sommer 2012 beginnen.

    Mitte 2010 gibt das DOE bekannt, dam man RME im Rahmen verschiedener Programme fördern wird, damit das Unternehmen 2011 einen Prototyp in Maine ins Wasser bringen kann.

    Einen Floating Wave Generator (FWG), der nicht mit dem gleichnamigen kanadischen Gerät verwechselt werden sollte, ist das Ergebnis von Bastlerarbeiten der Green Wave Energy Corp. von Glenn Edward Cook aus Simpson, Pennsylvania. Diese führen zur Erteilung entsprechender Patente im Jahr 2008.

    Die beiden anderen Systeme werden unter den Bezeichnungen Syphon Wave Generator und Under The Bottom Generator geführt. Die Gerätschaften befinden sich alle jedoch noch in einem sehr frühen Entwicklungsstadium.

    FWG Modell

    FWG Modell

    Im August 2008 berichtet die Presse über den Erfinder Tom Windle aus Bartlesville, Oklahoma, der sich seit 30 Jahren mit der Wellenenergie beschäftigt und u.a. eine Schwimmplattform entwickelt hat, die er in umliegenden Seen testet. Windle ist ein lokaler Pionier, der seit den 1970er Jahren energiesparende Ideen verfolgt und umsetzt. Seinen Schmuck- und Edelstein-Shop auf dem South Washington Boulevard hat er mit der damals größten Solaranlage des gesamten Bundesstaates beheizt, und heute heizt und kühlt er sein Geschäft mit Hilfe der Geothermie.

    Die Anlage funktioniert mittels einer Kolbenpumpe, die Wasser durch eine Turbine zur Stromerzeugung drückt. Mitte der 1980er experimentiert Windle vor der Küste von Texas, und ein Prototyp, der von 1990 bis 1995 erfolgreich vor La Jolla im Wasser in Betrieb ist, überlebt problemlos drei schwere Stürme. Die Weiterentwicklung wird aus Geldmangel eingestellt.

    Inzwischen schlägt Windle vor, die vielen bestehenden Offshore Öl- und Gas-Bohrplattformen umzubauen, so daß sie mittels Wellenenergie Wasserstoff produzieren. Was sinnvoll ist, da es den Rohstoff Meerwasser zu Genüge gibt, eine Zwischenspeicherung der Wellenenergie sich erübrigt, und sich der Wasserstoff mittels bereits existierender technischer Anlagen auch problemlos speichern bzw. verschiffen läßt.

    Ebenfalls im August 2008 unterzeichnet die Triton Renewable Energy Ltd. ein Memorandum of Understanding mit der Renewable Energy Holdings Plc., um eine Wellenfarm für die Bermudas zu planen, zu bauen und zu betreiben. Eingesetzt werden soll die australische CETO-Technologie (s.d.). Zuerst ist eine Demonstrationsanlage mit 2 MW geplant, anschließend eine netzverbundene 20 MW Farm. Ein Zeitplan für das Projekt liegt noch nicht vor.

    Im Februar 2009 gibt Gavin Newsom, der Bürgermeister von San Francisco, bekannt, daß er die vorläufige Genehmigung für ein 10 – 30 MW Wellenenergie-Projekt vor der Küste des Stadt gegeben hat, das in Zukunft bis auf 100 MW erweitert werden kann. Grundlage dafür ist eine jüngst beendete Studie, welche die Stadt mittels einer Förderung durch die Sidney Frank Foundation und anderen Seiten durchgeführt hat. Schon 1887 hatte ein Vorgänger, der deutschstämmige, jüdische Bürgermeister Adolph Sutro, die Kraft bemerkt die in Wellen steckt und ein Becken bauen lassen, um diese zu nutzen. Leider konnte ich bislang noch keine weiteren Details über dieses Vorläuferprojekt eruieren.

    Aiman Alawa und seine Kollegen der Firma Free Flow Energy Inc. aus Lee, New Hampshire, legen im März 2009 einen sehr umfangreichen Bericht über die Einsatzmöglichkeiten von Meeres-Energiesystemen vor, der für den Minerals Management Service des U.S. Innenministeriums zusammengestellt wurde. Sie sammeln darin eine riesige Zahl an Wellen-, Strömungs- und Gezeitenenergie-Patenten aus der Zeit zwischen 1844 und 2008. Für fast alle der von mir präsentierten Technologien lassen sich hier Vorläufer finden (ab S. 134 dieses Berichts).

    Im Mai 2009 berichtet die Presse über die Wave Machine von Freddie Richmond aus der Region Whitfield County, der schon 1955 erste Überlegungen in Bezug auf Wellenenergie-Anlagen angestellt hat. Inzwischen besitzt er mehrere Patente über spezielle Textilmaschinen, die er auch herstellt und weltweit vertreibt.

    Richmond Wave Machine

    Das nun von ihm vorgeschlagene System, das bisher noch nicht praktisch erprobt wurde, beinhaltet eine flache Plattform, die zwischen zwei starken Stangen befestigt im Ozean stationiert wird. An der Spitze der Plattform ist ein Zylinder befestigt. Ist keine Welle da, füllt sich dieser mit Luft, und sobald eine Welle die Plattform nach oben drückt, wird diese komprimiert und kann gespeichert werden, um anschließend einen Generator zu betreiben. Bislang scheint sich jedoch noch niemand mit einer Umsetzung des Vorschlags zu beschäftigen.

    Im November 2002, mit Erteilung des entsprechenden Patents, wird in Englewood, New Jersey, die Firma Able Technologies LLC (AT) gegründet. Kerngeschäft ist die Entwicklung und Vermarktung des Electricity Generating Wave Pipe (EGWAP). Das System besteht aus einem verankerten, nicht korrodierenden Rohr mit Öffnungen, das vom Meeresboden bis über die höchsten Wellenberge reicht. Wenn sich der Wasserstand durch den Wellengang hebt, steigt ein innen angebrachter Schwimmer auf und ein Gegengewicht sinkt ab. Dabei wird über ein Getriebe der Generator zur Stromerzeugung in Bewegung gesetzt.

    Ende 2009 ist man dann soweit, einen Prototyp im Wellentank einer Marine-Basis in Leonardo, südlich der Raritan Bay, unter der Schirmherrschaft des Minerals Management Service des US-Innenministeriums zu testen. Die Ergebnisse sind ermutigend.

    Die etwas ominöse kalifornische Firma ELGEN Wave will 2009 seine Horizon Platform genannte Technologie entwickeln und vermarkten, bei der es sich um eine Reihe von speziellen Punktabsorbern in einem sehr stabilen, schwimmenden Plattform-Rahmen handelt. An mehreren innen angebrachten senkrechten Achsen sind Schwimmer befestigt, die von den Wellen auf und ab bewegt werden.

    Aufgrund ihrer Vielzahl befinden sich die stromerzeugenden Schwimmer stets in verschiedenen Positionen, sodaß sie in ihrer Gesamtheit eine stabile Stromabgabe ermöglichen. Von einer Umsetzung ist nichts bekannt, auch auf der Homepage des Unternehmens ist außer einer Animation noch nicht viel zu sehen. In einer undatierten Veröffentlichung wird allerdings behauptet, daß man schon drei Modelle getestet habe.

    ELGEN Grafik

    ELGEN (Grafik)

    Das Stevens Institute of Technology in Hoboken, NewJersey, eine seit 1870 bestehende und besonders innovative Privatuniversität, entwickelt 2008 einen Wellenkonverter, der unter dem Namen Wave Energy Harnessing Device (WEHD) bekannt gemacht wird. 2009 werden diverse Versuche in Wellentanks durchgeführt, die auf der Universitäts-Seite als Clips zu sehen sind. Über die Besonderheiten der Technologie ist allerdings nicht viel zu erfahren – irgendwie soll es die Energiedichte in einem Ozean-Wellenfeld erhöhen.

    Zur Vermarktung wird die Seahorse Power LLC gegründet, die das System erst einmal bis zur Produktreife weiterentwickeln soll. Die WEHD-Plattformen sollen dann pro Stück genug Energie für 400 Amerikaner liefern, wie es auf der Unternehmens-Homepage heißt. Für die On-Board-Energiespeicherung sind 100 kWh Hydraulikspeicher bzw. Hochgeschwindigkeits-Schwungräder vorgesehen. Das Unternehmen sucht nun nach 7,5 Mio. $, um einen ersten Prototyp in voller Größe zu bauen und zu testen, der 1 MW leisten soll.

    Als das U.S. Department of Energy Mitte September 2009 die 22 Meeresenergie-Projekte bekannt gibt, die eine Förderung von zusammen 14,6 Mio. $ erhalten sollen, wird neben den bereits genannten Unternehmen auch die Principle Power Inc. aus Seattle, Washington, mit 750.000 $ bedacht. Diese Firma soll im Laufe von maximal zwei Jahren eine innovative, schwimmende Trägerstruktur namens WindFloat Foundation entwerfen und bewerten, die gleich eine ganze Reihe verschiedener Wellen- und Windenergie-Systeme an Bord hat. Bislang zeigt das Unternehmen auf seiner Seite nur animierte Schwimmplattformen mit drei Ballasttanks und einer Windkraftanlage.

    WindFloat Grafik

    WindFloat (Grafik)

    Im November 2009 informiert die Stadtverwaltung von Yakutat in Alaska darüber, daß sie ein Demonstrations-Wellenergieprojekt finanzieren wird, das in vier Phasen umgesetzt werden soll. Die ersten beiden Phasen, eine Konzept- und eine Machbarkeitsstudie für zusammen 44.000 $, sind von dem Stromversorger Yakutat Power finanziert und vom Electric Power Research Institute (EPRI) bereits durchgeführt und abgeschlossen worden – mit positivem Ergebnis.

    Als nächstes wird die schottische Firma Aquamarine Power mit dem Bau der 1,6 Mio. $ teuren Pilotanlage beauftragt, die Hersteller des 650 kW Oyster-Wellenkonverters ist, der hier eingesetzt werden soll. Yakutat schlägt vor, die anfallenden Kosten zwischen dem Staat Alaska (75 %) und dem US Department of Energy (25 %) aufzuteilen. Der Projektstart ist für den Januar 2011 vorgesehen. Im Erfolgsfall soll nach einiger Zeit eine Farm mit bis zu 5,2 MW Leistung in Form von 8 kommerziellen Einheiten entstehen, deren Gesamtkosten in diesem Fall auf gut 46 Mio. $ geschätzt werden.

    Die PG&E beantragt im Dezember 2009 bei der FERC die Genehmigung zur Durchführung einer Dreijahresstudie an einem dritten Standort für eine Wellenenergie-Farm (nach den Tests vor Mendocino und Humboldt Countie). Diesmal geht es um die Vandenberg Air Force Base an der Küste von Santa Barbara County, wo ein 5 – 10 Meilen langes Unterwasserkabel ausgelegt werden soll, um verschiedene Wellenenergie-Wandler im praktischen Einsatz testen zu können. Für die bisherigen Untersuchungen an der kalifornischen Küste, die noch bis 2011 gehen werden, ist das Unternehmen mit 1,2 Mio. $ vom DOE und mit 4,8 Mio. $ von der California Public Utilities Commission (CPUC) unterstützt worden. Im Juni 2009 war der Standort Mendocino allerdings gestrichen worden, da Humboldt County eine bessere industrielle Infrastruktur und auch eine stärker interessierte Gemeinschaft aufweist.

    Ein neuer Wellenenergie-Wandler mit nur drei beweglichen Teilen wird im August 2010 unter dem Namen Spindrift Hydrokinetic Energy Device bekannt. Das System von Brian Moffat befindet sich noch in der Anfangsphase, und das dafür geplante Unternehmen ist bislang auch noch nicht gegründet. Aus den Grafiken und Konzepten ist erkennbar, daß es sich bei dem Gerät um eine Kombination aus einer Schwimmboje und einem Venturirohr handelt. Wie das Ganze im Detail funktionieren soll, ich mir noch nicht klar geworden.

    In der Beschreibung heißt es, daß der Spindrift-Generator die Differenz zwischen der Wellenhöhe an der Oberfläche und der ‚Stabilität’ des Wassers in der Tiefe nutzt, wobei sich die Lichtmaschine in der Boje an der Oberfläche befindet, während sich tief unten eine Turbine befindet, bei der das Wasser durch eine Venturi-Düse beschleunigt wird.

    Grafik aus dem Hirsch-Patent

    Hirsch-Patent

    Eine kurze Patenterecherche ergab, daß es aus den 1990er und 2000er Jahren noch viele Dutzend weitere interessante Vorschläge gibt, die ich hier aber nicht alle auflisten möchte. Die meisten von ihnen haben es auch nicht über das Papierstadium hinaus geschafft. Bevor man sich nun mit der Umsetzung eigener Ideen beschäftigt – es haben mich nach der Erstveröffentlichung dieser Seiten einige dementsprechende Mails erreicht – sollte man also auf jeden Fall eine intensive und möglichst internationale Patenterecherche durchführen um festzustellen, ob es sich bei der eigenen Innovation nicht um ein bereits existierendes Konzept handelt, auch wenn es bislang vielleicht noch nicht umgesetzt worden ist.

    Als Vertreter für die vielen Erfinder habe ich William Walter Hirsch aus Huntington Beach, Kalifornien, ausgewählt dessen Patent (Nr. 7.199.481) von 2007 eine Anordnung senkrechter Stangen beschreibt, an denen energieerzeugende Schwimmer auf und ab steigen.

    Wellenbetriebene Schiffe und Boote

    Patent Nr. 541.775

    Patent Nr. 541.775

    Die Idee, Wellen zum Antrieb von Booten zu nutzen, ist nicht neu – ihre Umsetzung jedoch relativ schwierig. Im Prinzip geht es darum, die verschiedenen Schwingungsformen der Wellen in eine kinetische horizontale Bewegung umzuwandeln. Eine entsprechende Technologie sei bereits 1850 in England erfunden aber dann nicht weiterverfolgt worden.

    Es gibt diverse Vorläufer, wie das mit drei Flossen ausgerüstete Modellboot eines namentlich nicht genannten Erfinders aus Long Beach, Kalifornien, über welches das US-Magazin Popular Science im April 1935 berichtet („Wave Power Runs Model Boat“), und das bei einer Länge von ca. 45 cm eine Geschwindigkeit von 8 km/h erreicht.

    In der UdSSR hat sich 1936 ein G. E. Pavlenko mit der Technologie beschäftigt (,Wave energy as a means of ship propulsion’), aus dem britischen Patent Nr. 541.775 stammt eine der hier gezeigten Abbildungen, und weitere Patente stammen aus Großbritannien (Nr. 588.953), aus Japan (Nr. 5.6039.995, auch hieraus gibt es eine Abbildung), sowie aus den USA (Nr. 3.845.733 von 1974, Nr. 4.129.089 von 1978, Nr. 4.332.571 von 1982, aus dem die dritte Abbildung stammt, Nr. 4.481.002 von 1984).

    Patent Nr. 4.481.002

    Patent Nr. 5.6039.995

    In Trondheim, Norwegen, beginnen 1978 Tests mit einem wellennutzenden Modell des erfindenden Ingenieurs Ejnara Jakobson, aus denen 1980 Versuche mit einem 1 m langen Boot resultieren, das eine Geschwindigkeit von 1,78 Knoten erreicht. Später folgen Untersuchungen an einem 7,5 m langen Boot, das mit zwei bzw. vier Flügeln ausgestattet wird, die jeweils eine Fläche von 0,5 m2haben. Damit werden 6 Knoten erreicht.

    Das Unternehmen Wave Control Co. hält die Patente an dem System und führt die Versuche durch. Von der norwegischen Regierung erhält es 1983 eine Förderung in Höhe von 450.000 Kronen, um die Technologie weiterzuentwickeln. Den Quellen zufolge ist auch das Institute of Fisher Technology Research (?) an den Untersuchungen beteiligt.

    1984 werden erfolgreiche Versuche mit einem 20,4 m langen und 180 t schweren Trawler namens Kystfanqst (?) durchgeführt, der mit einer aus- und einklappbaren Anlage mit Tragflächen zur Umsetzung der Wellenenergie in Vortrieb ausgestattet ist. Die Struktur besteht aus zwei Flügeln, die drei Meter vor dem Bug befestigt werden, wobei zwei Varianten zum Einsatz kommen: eine mit 3 m2, die andere mit 5 m2 großen Flügeln. Um die notwendige Anstellwinkel zu halten werden pneumatische Servomechanismen verwendet. Die Ergebnisse sind ermutigend.

    In Japan werden 1981 – 1984 intensive theoretische und experimentelle Forschungen an oszillatorischen Triebwerken durchgeführt, die zu dem Entwurf eines großen Schiffes führen, das für seine Bewegung die Wellenenergie nutzt. Besonders aktiv sind das Institute of Technical Research und die Firma Hitachi Tzozen Corp. in Osaka. 1984 werden Pläne für zwei Schiffe von 27 m bzw. 300 m Länge entwickelt, die mit Triebwerks-Flügeln ausgestattet sind. Das Große Schiff soll ausschließlich mit der Wellenkraftanlage auf bis zu 11 Knoten beschleunigt werden können.

    1996 veröffentlicht V. V. Arabadzhi, Forscher am Institute of Applied Physics der Russischen Akademie der Wissenschaften in Nizhny Novgorod einen Artikel ,Calculation of the thrust of a wave-powered marine propelling device’ – und unter dem Titel ,The Self-Propelled Model of a Boat, Based on the Wave Thrust’ folgt 2009 ein weiterer Bericht über die Entwicklung, von der inzwischen auch Versuche mit einem kleinen Modell im Wellentank durchgeführt worden sind.

    Auch am Department of Mechanical Engineering der Universität Glasgow wird an einem Wellenantrieb für Boote gearbeitet. R. C. McGregor und G. R. Thomson veröffentlichen 1997 einen Bericht mit den Titel: ‚Sea trials of wave propulsion of a yacht using a flexible fin propeller’. Eine flexible Flosse (oszillierende Tragfläche) kann energieeffizienter sein als herkömmliche Schraubenpropeller. Nun wird in den kontrollierten Bedingungen eines Labors untersucht, ob die flexible Flosse Wellenenergie in ein Hilfsmittel für den Vortrieb umwandeln kann. Auch hier werden die Ergebnisse als positiv bewertet.

    2005 erhält G. G. Cambon aus Italien das internationale Patent (Nr. 2005058689) für ein Boot, das sich mittels welleninduzierter kinetischer Energie fortbewegt.

    Orcelle Modell

    Orcelle (Modell)

    Die Firma Wallenius Wilhelmsen Logistics wird von Toyota beauftragt, für die Expo 2005 in Japan ein Null-Emissions-Schiff zu entwerfen. Dabei entsteht das Projekt der E/S Orcelle, über die ich schon in den Kapiteln Windenergie und Elektro- und Solarboote geschrieben habe – da sie auch diese beiden Erneuerbaren Energien nutzt.

    Das erste moderne Transportschiff, das vollständig mit erneuerbaren Energien betrieben werden soll, ist etwa 250 m lang und mit drei großen Segel ausgestattet, die gleichzeitig mit Solarzellen belegt sind. Seine Hülle wird aus einem extrem leichten Aluminium-Thermoplast-Werkstoff bestehen.

    Außerdem – und deshalb wird das Projekt hier aufgeführt – soll es eine Anlage geben, welche die Wellenenergie nutzt. Zwischen den seitlichen Rümpfen und dem Hauptrumpf sind je drei Flossen vorgesehen, die dazu beitragen das Schiff bei rauher See zu stabilisieren. Sie liegen flach im Wasser und sehen aus wie vergrößerte Lamellen einer Jalousie. Gleichzeitig helfen die Stabilisierungsflossen auch bei der Energieversorgung: Werden sie durch die Wellen auf und ab bewegt, dann übertragen sie diese mechanische Energie an Generatoren, die daraus Strom erzeugen. Bislang gibt es erst ein kleines Anschauungsmodell des Schiffes.

    Ebenfalls 2005 beginnt Jörg Sommer mit der Entwicklung seines Öko-Trimarans, der neben zwei großen, gegenläufigen Twister-Senkrechtachsern (eine Weiterentwicklung des Darrieus-Rotors) und einem weit gespannten Solarzellendach auch die Wellenenergie nutzen soll, und zwar mittels seiner drei flexibel aufgehängten Schwimmer, die mit ihren hydraulischen Systemen sowohl während der Fahrt als auch bei Stillstand zur Stromgewinnung für das bordeigene Speichersystem beitragen.

    Sommer kombiniert die Nutzung der verschiedenen Energieressourcen mit einem ansprechenden Design, das technisch durchdacht im Laufe der Folgejahre in mehreren Stufen weiterentwickelt wird. 2010 findet man auf seiner Homepage auführliche Beschreibungen, Grafiken und Animationen.

    2006 bietet das Technology Transfer Office der University of California, San Diego, unter der Referenznummer Tech ID 21070 eine Erfindung an, mit der die Wellenbewegungen des Meers in Vortrieb umzuwandeln sind. Sie ist für leichte Boote, wissenschaftliche Beobachtungsgeräte oder Rettungsinseln geeignet. Das System besteht aus einem leichten Segel, welches den Unterschied der Wellenbewegung an der Meeresoberfläche und etwas weiter in der Tiefe ausnutzt, um eine Vortriebskraft zu entwickeln, die eine schwimmende Plattform oder ein Schiff selbständig vorantreiben kann. Mittels einer GPS-fähigen Lenkung könnte ein autonomes Fahrzeug die Welt umrunden, ohne jemals einen Tropfen Kraftstoff zu benötigen.

    Deng Zhihong aus Kanada erhält 2008 das internationale Patent (Nr. 2008052440) für ein Gerät, das Wellenenergie in Vortrieb wandelt.

    Einen weiteren dieser wellenbetriebenen Schiffsantriebe schlägt Francois Kneider aus dem französischen Velaux vor. Er beginnt spätestens 1990 mit seiner Arbeit, da er in diesem Jahr ein Patent beantragt, doch bis 2010 ist das Projekt noch immer nicht über Grafiken und ein kleines Modell hinausgekommen.

    Es werden aber noch mehrere andere neue Ansätze entwickelt, die zum Teil sogar schon erfolgreich verwirklicht worden sind. Besonders hervorzuheben ist das wellenbetriebene Boot von Kenichi Horie aus Japan, über das ich weiter oben schon ausführlich berichtet habe.

    Die Suntory Mermaid II wandelt Wellenenergie in Schub um, indem sie zwei Flossen nutzt die unter dem Bug angebracht sind. Diese bewegen sich mit den Wellen auf und ab und erzeugen die ‚Kicks’, die das Boot vorwärts treiben. Dieses ist ein 9,5 m langer, 3,5 m breiter und 3 t schwerer Katamaran aus recyceltem Aluminium, der von Yutaka Terao und den Forschern der Universität Tokai in der japanischen Hafenstadt Shimizu entwickelt worden ist.

    Suntory Mermaid II Grafik

    Suntory Mermaid II (Grafik)

    Im März 2008 startet Horie zu einer 7.000 km langen Fahrt, für die er allerdings 111 Tage braucht (andere Quellen: 108 Tage), da das Boot im Schnitt langsamer als mit Schrittgeschwindigkeit fährt (ca. 1,5 Knoten). Maximal werden 5 Knoten erreicht.

    Auch in der Ukraine wird an einem Wellen-Antrieb für Schiffe gearbeitet. Die 2008 dort patentierte Ship Wave Engine (SWE) transformiert die Wellenenergie in Rotationsenergie für den Propeller, wobei u.a. eine Schwungmasse zum Einsatz kommt, die von den Wellenimpulsen beschleunigt wird. Zuständig ist das  Laboratory of New Systems of Alternative Power in Kiew, eine praktische Umsetzung ist bislang noch nicht erfolgt.

    Anfang 2007 wird Sunnyvale, Kalifornien, die Firma Liquid Robotics gegründet, über die ich weiter oben ebenfalls schon berichtet habe. Das Unternehmen entwickelt eine autonome Datenboje namens Wave Glider, die von Wellenergie angetrieben wird. Eine ausgetüftelte zweiteilige Architektur mit einem speziellen Flügelsystem in rund 6 m Tiefe, das über ein Kabel mit der Surfboard-artigen Plattform an der Oberfläche verbunden ist, wandelt die Wellenbewegung direkt in Schub um.

    2008 werden die ersten Produkte an Kunden ausgeliefert, und im Januar 2009 umkreist ein Wave Glider die Insel Hawaii in nur neun Tagen, wobei er – ausschließlich von Wellenkraft angetrieben – eine Durchschnittsgeschwindigkeit von 1,57 Knoten erreicht. Andere Modelle legen Strecken von über 10.000 Meilen zurück.

    Im August 2010 wird bekannt, daß BP Wave Glider einsetzen wird, um die langfristigen Auswirkungen der Ölkatastrophe im Golf von Mexiko zu messen.

    Tabakian-Boot

    Tabakian-Boot

    Ebenfalls 2010 arbeitet der aus Montevideo, Uruguay, stammende Abenteurer Gustavo Tabakian im spanischen Cadiz an einem wellenbetriebenen Bootsantrieb, mit dem er den Atlantik überqueren will. Hilfe bekommt er dabei von Ken Upton von der Amateur Yacht Resarch Society (AYRS) in London. Upton soll die erste Person gewesen sein der aufgefallen ist, daß Delphine für ihre Schwimmgeschwindigkeit eigentlich zehn Mal mehr Muskeln bräuchten als sie tatsächlich vorzuweisen haben. Er kommt zu dem Schluß, daß die Meeressäuger die Rollbewegung der Wellen zur Beschleunigung ihres Vortriebs nutzen.

    Die entsprechende Umsetzung von Tabakian verwendet Flossen, um die vertikale Bewegung der Wellen in horizontalen Vortrieb umzuwandeln. Er erwartet, damit Geschwindigkeiten von 10 Knoten oder mehr zu erreichen. Aus den Zeichnungen seines Blogs ist zu entnehmen, daß sein Boot 6 m lang und 1,7 m breit ist, das Leergeweicht wird rund 200 kg betragen. Bislang gibt es allerdings noch keine Fotos von seinem Antriebssystem (Stand Oktober 2010).

    Ohne jegliche Angaben erscheint im April 2010 ein YouTube-Clip, in dem der junge Inder (?) B. R. Shreyas das Modell eines kleinen Bootes präsentiert, das von Wellen angetrieben werden soll. Der Mechanismus scheint dem Antriebssystem der Mermaid zu ähneln. Mit seinem sozialen Projekt namens Sharang will er die Antriebstechnik verbreiten und sei in einem von Dell organisierten internationalen Wettbewerb auch schon unter den Top 100 Innovationen gelandet, was ich bislang jedoch noch nicht verifizieren konnte.

    Wellenkraft-Boot Shark

    Wellenkraft-Boot Shark

    Im August 2010 erscheinen zwei weitere YouTube-Clips, in denen ein wellenbetriebenes Boot mit dem optimistischen Namen Shark zu sehen ist.

    In seinem in Kammern unterteilten und nach unten offenen Rumpf sind mehrere Schwimmer eingelassen, die über Freiläufe alle auf eine gemeinsame Achse zugreifen, an deren Ende sich ein Getriebe mit angeschlossener Schiffsschraube befinden. Bei dem gezeigten Versuch gelingt es den relativ schwachen Wellen jedoch kaum, die Achse in Drehung zu versetzen.

    Ich denke, daß in den kommenden Jahren noch andere Technologien auftauchen werden, bei denen die Wellenenergie erfolgreich zum Vortrieb von Schiffen genutzt wird.

    Grenzen der Nutzung

    Die hohen Kosten der Wellenenergienutzung entstehen durch die notwendige Menge kleiner Anlagen in Form sehr langer Transformationsketten. Die Energieleistung ist außerdem relativ gering und unperiodisch. Neben ihrer Stabilität gegenüber Sturmwellen müssen die Systeme sensibel genug sein, um auch kleine Wellen ausnutzen zu können. Auch treten erhebliche horizontale Schwungkräfte auf, die entweder aufgefangen oder ebenfalls genutzt werden können, welche die Anlagen dann aber noch weiter komplizieren.

    Zur Erzielung einer konstanten Ausgangsleistung erfordern Wellenkraftsysteme kostspielige  Zwischenspeicher, negative Umwelteinflüsse werden befürchtet und verlässliche Erfahrungswerte zu Wirkungsgraden liegen bislang noch nicht ausreichend vor.

    Zusammengefaßt gibt es folgende Risiken:

    • Korrosion der Anlage, insbesondere der Turbine durch Salzwasser (ausgenommen OWC-Kraftwerke mit Lufttrbinen)
    • Gefahr der Zerstörung der Anlage bei Extremwellen und Sturmfluten
    • Gefahr der Umweltverschmutzung bei austretendem Hydraulik-Öl
    • Eingriffe in die vorhandene Meeresströmung (mögliche Versandung)
    • Beeinträchtigung der Schifffahrt
    • Optische und akustische Beeinträchtigung bei Wellenkraftwerken oberhalb der Wasserlinie

    Temperaturgradient (OTEC)

    Der Vorschlag, den Temperaturgradienten der Meere, also den Unterschied zwischen den oberen warmen und den unteren kälteren Wasserschichten auszunutzen, geht auf den französischen Wissenschaftler Prof. Jacque Arsene d’Arsonval im Jahre 1881 zurück… der möglicherweise von Jules Verne beeinflußt worden ist, der in seinem Buch ,20.000 Meilen unter dem Meer’ schon 1869 davon sprach, daß man den ozeanischen Temperaturunterschied zur Stromproduktion nutzen könne.

    Diese, sich in der Hauptsache durch Sonnenenergie, Erdkernwärme und Wärme mechanischer und biologischer Prozesse im Meer selbsterneuernde Energie wird auf etwa 50 · 1012 W geschätzt, von denen rund 2 · 1012 W nutzbar sein sollen. Die international gebräuchliche Bezeichnung dieser Energienutzungsmethode lautet inzwischen Ocean Thermal Energy Conversion (OTEC), in Deutschland wird sie manchmal auch als Tiefen-Thermalenergie bezeichnet.

    D’Arsonvals Artikel erschien am 17. September 1881 in der Revue Scientifiqe und beinhaltete auch den Vorschlag, im Dampfkessel statt Wasser flüssige Schwefelsäure zu nutzen, da diese einen nutzbaren Druck schon bei einer Temperatur von 30°C entwickelt, wie sie z.B. in den heißen Quellen von Gernelle vorliegen – während das Oberflächenwasser mit seiner Temperatur von 15°C die Kondensatorseite des Kreislauf kühlen kann. Noch größere Temperaturdifferenzen stellt d’Arsonval zwischen der Meeresoberfläche in den Tropen und der fast überall bei 4°C liegenden Wassertemperatur der Tiefsee fest. Ein Temperaturunterschied von 15°C – 20°C reicht aus, um eine Niederdruck-Dampfmaschine oder ähnliche Gerätschaften zu betreiben.

    Die Idee wird 1913 von einem Amerikaner namens Campbell aufgegriffen, die beiden Italiener Dornig und Boggia beschäftigen sich damit, und ebenso 1924 der Berliner Physiker Dr. E. Bräuer.

    Doch erst im November 1926, als die Pariser Akademie der Wissenschaften einen Bericht über das Energiekonzept des französischen und bereits weltberühmten Ingenieurs Georges Claude erhält – mitunterzeichnet von dessen Elektroingenieur Paul Boucherot – beginnt die Idee Gestalt anzunehmen. Claudes Bekanntheit hängt übrigens mit seiner Erfindung der Neonröhre 1909 zusammen, für die er am 19. Januar 1915 das US-Patent Nummer 1.125.476 erhält.

    Nach einem ersten Kleinversuch mit einer Energieausbeute von 3 W wird sogleich eine 50 kW Anlage entworfen, die Ende April 1928 am belgischen Hüttenwerk von Ougrée erfolgreich in Betrieb genommen wird, wo als Wärmequelle das aufgeheizte Kühlwasser der Hochöfen dient. Die Prüfung der Energiebilanz zeigt, daß die gesamten Hilfsmaschinen nur ein Viertel der erzielten Leistung verbrauchen, so daß die nutzbare Ausbeute 75 % beträgt.

    1929 beginnt Claude, der sich das Prinzip des offenen Kreislaufs patentieren läßt und übrigens ein Student und Freund d’Arsonvals ist, mit einem Versuch in der Bucht von Matanzas an der Nordküste Kubas, etwa 85 km östlich von Havanna, der ihn die damals gewaltige Summe von über 1 Mio. $ kostet. Das größte Problem bildet dabei die – aufgrund des sanft abfallenden Meeresbodens – notwendige Verlegung eines 2 km langen, riesigen Ansaugrohres, mit welchem das kalte Tiefenwasser an die Oberfläche geholt wird.

    Rohrinstallation 1930

    Rohrinstallation 1930

    Da Claude das Rohr später für ein größeres Werk nutzen will, sieht er einen Durchmesser von 1,6 m vor, obwohl für die Versuchsanlage ein viel geringerer Durchmesser genügt hätte. Das Rohr wird aus leichtgewellten Stahlblech hergestellt, zunächst in Längen von 20 m, die man mit der nötigen Wärmeisolation versieht und dann unter Verwendung von Gummidichtungen zusammenschraubt. Auf diese Weise fertigt man zwei Teile an, ein 150 m langes Stück, das man von der Küste aus ins Meer hinausschiebt, wo es bis 18 m Tiefe hinabreicht, sowie das Hauptrohr von 1.850 m Länge, das von Tauchern an das Küstenrohr angeschlossen werden soll. Doch zweimal mißlingt die Verlegung. Beim ersten Mal reißen die Haltetrossen und das Rohr versinkt, beim zweiten Mal knickt es ein und bekommt einen Riß, den man nicht ausbessern kann. Im September 1930 wird der dritte Versuch erfolgreich abgeschlossen, allerdings mit einem kürzeren Rohr, das schon in 600 m Meerestiefe endet.

    Da aus diesem Grund das Kühlwasser mit einer Temperatur von 14°C am Kondensator angelangt, und aufgrund der Oberflächentemperatur von 28°C nur ein Gefälle von 14° zur Verfügung steht, leistet die eigentlich auf 50 kW ausgelegte Anlage nur 22 kW, was weniger ist, als die Pumpen für ihren Betrieb benötigen. Die Hauptgründe dafür sind der schlecht gewählte Standort sowie Probleme mit Algenbewuchs. Trotzdem betrachtet Claude seinen Versuch als erfolgreich, da er beweist, daß die Technologie handhabbar und auch ertragreich ist.

    Für vertiefende Informationen über die damaligen Versuche ist es interessant, den Artikel darüber in dem US-Magazin Modern Mechanix vom Dezember 1930 zu lesen.

    Grafik eines Schwimmenden Meereskraftwerkes

    Schwimmendes Meereskraftwerk

    Claude und Boucherot machen zwar noch weitere große Pläne, wie den eines schwimmenden Meereskraftwerkes mit einem Durchmesser von 600 m und sternförmig angeordneten Maschinenhallen mit jeweils 40 MW Leistung, und man denkt sogar an schwimmende Flughäfen, die ihre Energie von Temperaturgradient-Kraftwerken beziehen.

    1931 errichtet ein französisches Marine-Unternehmen in Le Havre eine Pilotanlage zur Nutzung auf Schiffen, welche als Warmwasser-Quelle das erhitzte Kühlwasser der Schiffsmotoren und als Kaltwasser-Quelle das Wasser der Meeresoberfläche nutzt. Erzeugt wird Trinkwasser mit nur 1-2 ppm Salz. Der damaligen Presse zufolge wird das Projekt jedoch von Seiten abgewürgt, die weiterhin mehr Kraftstoffe für Schiffe verkaufen wollen.

    Im November desselben Jahres wird in der New York Times ein Artikel über einen ähnlich lautenden Vorschlag von Nikola Tesla veröffentlicht, der die Technologie aber danach anscheinend nicht weiter verfolgt.

    Zwischen 1933 und 1935 konstruieren Claude und Boucherot außerdem eine weitere Anlage mit offenem Zyklus, die sich diesmal an Bord eines fest verankerten 10.000 t Frachters vor der Küste von Brasilien befindet.

    Claude ist auch in anderen Bereichen aktiv, wie zum Beispiel beim Bau einer schwimmenden Anlage zur Herstellung und dem Vertrieb von industriellem Eis, die 1935 auf dem Schiff La Tunise in Brasilien installiert wird. Und immerhin erhält er für seine Bemühungen die Medaille des 50. Jahrestages der American Society of Mechanical Engineers.

    Nachdem tropische Stürme jedoch beide OTEC-Versuchsanlagen zerstören, beendet Claude seine diesbezüglichen Aktivitäten, die ihn fast in den Bankrott getrieben hätten.

    1941 engagiert sich auch die Französische Regierung, die 1942 eine Institution namens Energie des Mers gründet, eine halboffizielle Gesellschaft zur Erforschung und zum Bau von OTEC Anlagen. In Labors und an einem Standort in Abidjan in Westafrika werden Forschungen zu den Auswirkungen auf die Umgebung durchgeführt, wenn große Mengen an kaltem Wasser durch Pumpen heraufgeholt werden. Die Einflüsse erweisen sich dabei als nur gering. Außerdem wird das Kaltwasser-Rohr sechs Monate lang vor Ort gelassen, um die Korrosion und das Biofouling zu studieren.

    In Laboratorien in Dakar und in Frankreich wird an Problemen von Verdampfer und Kondensator gearbeitet, einschließlich der Luft- und Gas-Entnahme aus dem Meerwasser im Verdampfungsstadium. Eine Gesamtanlage wird geplant aber nie gebaut.

    1947 und 1948 studiert Bryn Beorse die französischen Untersuchungen und übernimmt sie nach seiner Rückkehr in die USA als Grundlage für seine Arbeiten am neu gegründeten Sea Water Conversion Laboratory (SWC) der University of California.

    1951 erhält Prof. Everett D. Howe, Gründer und erster Direktor des Labors, Fördermittel des Bundesstaates und des Saline Water Office, und an der Universität werden von Dr. Lev Akonjanoff Anlagen mit offenem Kreislauf gebaut und getestet, da man hier in erster Linie an der Meerwasser-Entsalzung interessiert ist. Gleichzeitig baut und testet das SWC bei seiner Richmond Field Station eine erste Anlage für geringe Temperaturdifferenzen, später eine zweite. Vor dem US-Kongreß sollen zu diesem Zeitpunkt auch zwei kleine Thermalmaschinen nach französischer Bauart vorgeführt worden sein. Außerdem gibt es Planungen, die allerdings nicht umgesetzt werden, für eine Entsalzungsanlage nahe La Jolla, wo täglich 5 Mio. Gallonen Süßwasser produziert werden sollen.

    Ab 1954 gibt es über Jahre hinweg Kontakte und Treffen zwischen Beorse, Howe und André Nizery, stellvertretender Direktor der Electricite de France (EDF), sowie David Jenkins, Direktor des Saline Water Office des US-Innenministeriums.

    1956 nimmt Nizery die Versuche vor Abidjan an der Elfenbeinküste wieder auf. Dort liefern zwei Anlagen zusammen 10 MW. Der ‚Rüssel’ der Anlage holt 8°C kaltes Wasser aus 420 m Tiefe hoch, womit die Differenz zum 30°C warmen Oberflächenwasser 22° beträgt. Diese Versuche werden jedoch nicht weitergeführt, weil die Stromkosten dieser OTEC-Anlagen nicht mit dem günstigen Preis des konventionellen hydroelektrischen Stroms konkurrieren können.

    Die heutigen Vorschläge betreffen in erster Linie besonders große Unterwasserstationen welche die Temperaturdifferenz ausnutzen sollen, obwohl als Wirkungsgrad derartiger Systeme nur 2 – 3 % genannt werden.  Dabei wird technologisch unterteilt zwischen Anlagen mit geschlossenem, mit offenem oder mit Hybrid-Kreislauf.

    Im Modell sehen derartige Stationen zumeist folgendermaßen aus: Aus den Tiefen des Meeres (die Nennungen variieren zwischen 600 m und 1.200 m) wird mittels langer Röhren oder Rüsseln von großem Durchmesser kaltes Tiefenwasser hinaufgepumpt, um ein leichtflüchtiges und bei niedrigen Temperaturen siedendes Arbeitsmedium zu kondensieren (meist Ammoniak oder Freon). Das warme Oberflächenwasser wird anschließend zur Verdampfung dieses Arbeitsmediums genutzt, welches dann eine Turbine zur Stromproduktion antreibt. Über die nachfolgende Kondensation schließt sich der Kreislauf. 

    Als mögliche Standorte für Meereswärmekraftwerke kommen Hawaii und Puerto Rico in Frage, daneben fast nur noch die Philippinen und Indonesien – eben dort, wo ganzjährig Temperaturdifferenzen von mindestens 25° ausgenutzt werden können. Zwar bleibt das Tiefenwasser auch in anderen Gegenden ganzjährig kalt, aber die Bedingung einer ebenfalls ganzjährig entsprechend warmen Oberfläche wird nirgends sonst so gut erfüllt. 

    Aus Gründen der Übersichtlichkeit werden die neueren Entwicklungen nun den Ländern nach präsentiert. Zwischen Oktober 2001 und Februar 2010 wird das aktuelle Geschehen auf dem OTEC-Sektor auch ausführlich auf der OTEC News site präsentiert, die von der schwedischen non-profit Organisation GreenOcean Project gemanagt wird.

    OTEC-Design von Dean Willey

    Dean Willey-Design

    Australien

    Ein futuristisches Design von Dean Willey wird während des ersten OTEC Workshop im australischen Townsville Ende September 2005 präsentiert.

    Das Treffen kommt auf Initiative der Society for Sustainability and Environmental Engineering zustande, einer Abteilung der australischen Society of Engineers.

    Auch hier handelt es sich um ein schwimmendes Kraftwerk, das für North Queensland angedacht ist.

    Weitere Details darüber liegen mir jedoch nicht vor.

    Deutschland

     

    OTEC-Design

    Design von
    Pflanz und v. Holstein

    Ein sehr interessantes Konzept wird auf der Internationalen Windenergie-Konferenz in Berlin im Sommer 2002 präsentiert.

    Die Designs stammen von Henning von Holstein und dem Münchener Ingenieurbüro Tassilo Pflanz, und stellen die Visionenen zukünftiger OTEC-Kraftwerke dar, wie man an dem abgebildeten Beispiel gut sehen kann.

    Bei dem Vorschlag sind auch Windkraft- sowie Wellenenergieanlagen mit einer Leistung von jeweils 36 MW integriert.

    Die OTEC-Anlage selbst soll 37 MW leisten.

    Von dem riesigen, schwimmenden Bauwerk befinden sich 700 m unterhalb des Wasserspiegels, während die Spitzen der Windkraft-Türme 260 m weit hinaufragen.

    Die gewonnene Energie soll in Form von Wasserstoff mittels Tankern vermarktet werden.

    Weitere Entwicklung aus Deutschland sind mir bislang noch nicht bekannt.

    Frankreich

    Nachdem Frankreich in der Frühzeit der OTEC-Technologie eine erste Rolle gespielt hat, gibt es erst Anfang 2010 neue Meldungen, als ein Memorandum of Understanding zwischen dem französischen Staat, der Lokalregierung von Französisch-Polynesien und der Firma Pacific Otec unterzeichnet wird, einem Firmenteil der Pacific Petroleum Co., bei dem es um die Finanzierung einer Machbarkeitsstudie für ein thermisches Meereskraftwerk von Tahiti geht, die 1,09 Mio. € kostet. Mit dabei ist auch die staatlich-französische DCNS, Europas Marktführer im Bereich des Marineschiffbaus.

    Der französische Staat wird 50 % der Kosten übernehmen, die andere Hälfte teilen sich das Land, die Pazifik Otec und die DCNS. Geplant wird eine Offshore-OTEC Anlage von 25 m Höhe, wobei sich weitere 25 m unterhalb der Wasseroberfläche befinden, um gegenüber starken Strömungen und hohen Wellen ausreichend stabil zu sein.

    An den Projektvorbereitungen dieser 5 MW Anlage wird schon seit 2005 gearbeitet, es besteht auch eine Technologie-Partnerschaft mit dem japanischen Unternehmen Xenesys Inc. (s.u.), das die ersten Studien für das Projekt durchgeführt hat.

    Großbritannien

    Anfang 2008 beschäftigt sich ein Team britischer Architekten, darunter Dominic Michaelis, sein Sohn Alex Michaelis und Trevor Cooper-Chadwick von der Southampton University, mit der Konstruktion eines Netzwerks an schwimmenden Plattformen, die neben OTEC-Generatoren auch mit Solar-, Wind- und Wellenkraft-Anlagen ausgestattet sind.

    Eine Einzelplattform soll rund 250 MW erzeugen – wodurch sich mit gut 50.000 Stück der gesamte Weltenergiebedarf decken ließe (Stand 2000). Außerdem würde jede Anlage pro Tag auch noch ca. 300.000 l Süßwasser produzieren.

    Die Architekten denken dabei an bewohnte Insel-Plattformen, auf denen die Techniker samt ihren Familien auch wohnen und sich durch Eigenanbau und Fischerei weitgehend selbst versorgen.

    Für die Umsetzung wird um 2000 zuerst die Firma Solar Energy Ltd. mit Hauptsitz in London gegründet, aus der später die Energy Island Ltd. wird. Ich habe darüber bereits in dem Kapitel über Sonnenenergie (Maritime Solarinseln) berichtet. Auch Dr. Luis Vega, von dem das zwischen 1993 und 1998 erfolgreich betriebene 210 kW OTEC-Kraftwerk mit offenem Kreislauf auf Hawaii entwickelt wurde (s.u.), ist Mitglied der Energy Island Group.

    Holland

    1996 untersucht die niederländische Energie- und Umweltbehörde Novem gemeinsam mit der Industriegruppe Hoogovens ein Konzept des Meeresbau-Ingenieurs Frank Hoos, das sämtliche bis dahin geltenden Maßstäbe sprengen würde. Das Projekt MegaPower zielt auf den Temperaturunterschied zwischen dem lauen Meerwasser und den eisigen Minusgraden der höheren Luftschichten. Schon die kleinste Version wäre 5 km hoch (!) – bei einem Durchmesser von 50 m.

    Der MegaPower-Turm soll etwa 30 km von der Küste entfernt auf einem Ponton schwimmen. In seinem Inneren zirkuliert Butangas, das – von der Meereswärme verdampft – mit einer Geschwindigkeit von bis zu 180 km/h den Kamin hinaufjagt. An der Turmspitze herrscht Frost zwischen minus 10° bis minus 35°C, wodurch sich das Medium verflüssigt und durch ein zentrales Fallrohr wieder hinunterstürzt. Die Turbinen einer derartigen Anlage sollen bis zu 7 GW Leistung erzielen. Um die 400.000 t Gesamtgewicht des Bauwerks aufzufangen sollen vier ellipsoide Wasserstoffballons mit Durchmessern von 360 – 900 m wie Schwimmflügel am Turm befestigt werden.

    Eine noch höhere, zweistufige Turmvariante hat sogar eine Bauhöhe von 7,5 km, womit an der Turmspitze Temperaturen von minus 45°C herrschen würden. Im oberen Turmteil würde dann Wasserstoff zirkulieren, was wiederum genügend Auftrieb erzeugt, um auf die Stützkissen am Turmschaft verzichten zu können. Im unteren Segment, das am Boden einen Durchmesser von 2,5 km haben würde, soll Ammoniak als Arbeitsmedium eingesetzt werden. Der gerippte Wärmetauscher an der Turmspitze würde einen Durchmesser von 1,2 km haben. Ein wesentliches Problem konnte allerdings bislang noch nicht gelöst werden, denn die Funktionstüchtigkeit einer derartigen Anlage läßt sich im verkleinerten Maßstab kaum testen.

    Indien

    Im Jahr 2000 konstruiert das indische Institute for Energy Studies mit Hilfe der japanischen Saga University eine kleine schwimmende OTEC-Anlage mit seiner Leistung von 1 kW, die bei Tamilnadu, am Südzipfel des Subkontinents, stationiert wird.

    Bereits zwei Jahre zuvor hatte das National Institute of Ocean Technology (NIOT) in Chennai und Madras dem Fachunternehmen Makai Ocean Engineering Inc. den Auftrag für die Verrohrung und den Ansaugrüssel aus Hochdruck-Polyethylen erteilt. Dieses Unternehmen hatte auch schon das Rohr von Keahole, Hawaii, abgesenkt – wo es anstatt der geplanten zweijährigen Lebensdauer auch noch 10 Jahre später zufriedenstellend funktionierte.

    Die indische NIOT OTEC Barke namens Sagar Shakti ist 72 m lang und wird durch eine 1 m durchmessende Pipeline mit 1.415 kg/s Wasser aus 1.000 m Tiefe versorgt.

    Titanium-Wärmetauscher des Sagar Shakti OTEC

    Titanium-Wärmetauscher
    des Sagar Shakti OTEC

    Das nachfolgende indische Regierungsprojekt einer schwimmenden 1 MW OTEC-Anlage scheitert jedoch daran, daß sich das Ansaugrohr löst und in die Tiefe verschwindet.

    Im Frühjahr 2003 wird eine ebenfalls mit japanischer Hilfe entwickelte 1 MW Pilotanlage vor der Küste von Chennai in den Testbetrieb genommen. Bei dem NIOT Tuticorin Projekt soll Kaltwasser aus bis zu 1 km Tiefe genutzt werden.

    Anfang 2004 wird gemeldet, daß die indische Regierung plant, tausende von 50 MW OTEC Anlagen zu installieren.

    Die Anlage von Chennai produziert Mitte 2007 täglich 1.000 t Trinkwasser, das Kaltwasser stammt aus 500 m Tiefe und wird mit einem Rohr von 1 m Durchmesser hinaufbefördert. Die genutzte Temperaturdifferenz beträgt 15°C. Innerhalb eines Jahres will das NIOT eine weitere Anlage mit zehnfacher Kapazität in Betrieb nehmen.

    Japan

    Bereits 1981 nimmt Japan für einige Monate eine 100 kW Anlage in der Republik Nauru im pazifischen Ozean in Betrieb, bei der 90 kW für den Pumpenbetrieb benötigt werden. Das stationäre Kraftwerk auf der Insel bekommt sein kaltes Wasser aus einer Tiefe von 580 m, als Arbeitsmedium wird Freon genutzt, und der Wärmetauscher besteht aus Titanium. Eine höhere Leistung als 31,5 kW wird jedoch nicht erreicht. Dafür findet die CC-OTEC Demonstration Plant ihren Platz auf einem Briefmarken-Block von 1982.

    Briefmarkenblock der Republik Nauru mit OTEC

    Briefmarken der Republik Nauru

    Im Jahr 1994 entwickelt Dr. Haruo Uehara, ursprünglich Entwickler von Atomkraftwerken, einen nach ihm bekannten Kreislauf, den er als Alternative zu dem bekannten Rankine-Kreislauf mit dessen Effizienz von nur 3 % betrachtet. Dieses System wird vom Institute of Ocean Energy der japanischen Saga Universität im Rahmen einer 9 kW Anlage getestet, wo man sich bereits seit 1973 mit der OTEC-Technologie beschäftigt. Dabei wird ein Wirkungsgrad von 5 – 6 % festgestellt.

    Das erste praktische Experiment in Japan erfolgt im Oktober 1979 vor Shimane, und bereits ein Jahr später wird in der Stadt Imari eine Versuchsanlage errichtet. 1992 wird daraus das OTEC Laboratory, und 1993 meldet man im Namen der japanischen Regierung vier Patente an. Im September 1997 wird ein Memorandum of Understanding mit dem indischen National Institute of Ocean Technology unterzeichnet, als dessen Resultat eine OTEC-Testanlage im indischen Meer entsteht (s.o.). Die erste Anlage, welche den o.g. Uehara-Kreislauf umsetzt, wird im März 1999 errichtet, und zwar mit einer Leistung von 50 kW.

    Eine ähnliche Vereinbarung wie mit Indien wird im April 2001 auch mit der Republik Palau unterzeichnet, wo bis 2015 an sieben Standorten OTEC-Anlagen mit einer Gesamtkapazität von 30 MW in Betrieb gehen sollen.

    2003 wird an der Saga Universität in der Stadt Imari offiziell das Institute of Ocean Energy (IOES) gegründet, für den Bau und die Ausstattung werden rund 4 Mrd. Yen investiert. Bereits im Juni wird am IOES erfolgreich eine 30 kW Pilotanlage in Betrieb genommen, die Strom und Süßwasser produziert.

    Seit 1989 gilt in Japan die Firma Xenesys Inc. aus Akashi, Präfektur Hyogo (später mit Hauptsitz in Tokio) im Bereich der OTEC-Technologie als führend. Auf der Seite dieses Unternehmens, das ab 2000 auch die entsprechenden Patente der Saga University übernimmt, findet man viele Informationen über den aktuellen Stand der Entwicklungen in Japan seit 2002.

    2003 plant man eine 100 MW Anlage, die im Laufe der kommenden fünf Jahre realisiert werden soll. Neben dem Interesse an Süßwasser wird auch an die Extraktion von Lithium aus dem Meerwasser gedacht, außerdem gibt es Gespräche mit Saudi-Arabien, das eine OTEC-Anlage zur Meerwasserentsalzung haben möchte. Für diese erste kommerzielle Umsetzung wird gemeinsam mit neun saudischen Geschäftsleuten (60 %) Anfang 2004 mit 2 Mio. Rial Startkapital ein Joint-Venture namens Xenesys Arabia gegründet. Innerhalb eines Jahres soll für einen Betrag zwischen 8 und 17 Mio. $ (?) eine 3 MW Anlage entstehen, die zusätzlich 2.000 t Süßwasser pro Tag produziert. An dem Projekt beteiligen sich auch die Unternehmen Hitachi Zosen und Kobe Steel ltd., einer der größten Titaniumhersteller weltweit, der sich auch anteilsmäßig an der Xenesys beteiligt, da eine OTEC-Anlage von 1 MW Leistung für ihre Wärmetauscher zwischen 12,4 t und 18 t dieses Metalls bedarf.

    Xenesys OTEC Offshore Grafik

    Xenesys OTEC Offshore
    (Grafik)

    Xenesys entwickelt auf Grundlage der OTEC-Technologie auch ein Verfahren namens Discharged Thermal Energy Conversion (DTEC), bei dem industrielle Abwärme genutzt wird, um Strom und/oder Süßwasser zu produzieren. Insgesamt besitzt das Unternehmen schon 50 Patente in diesem Entwicklungsbereich.

    Bei dem Streit mit China Anfang 2005 um die südlichste japanische Insel Okinotorishima wird das Thema OTEC ein Politikum, als Tokios Gouverneur S. Ishihara davon spricht, genau dort eine Meeres-Thermalanlage errichten zu wollen, um die territoriale Zugehörigkeit zu Japan zu demonstrieren. Im Januar 2006 startet die Saga University zusammen mit der National Fisheries University eine Standortuntersuchung in dem umstrittenen Gebiet.

    Im Februar 2006 vereinbart Xenesys mit der Präfektur Saga, in Imari-shi ein OTEC-Forschungsinstitut zu errichten, und im März wird mit der Saga University und der Stadt Imari-shi der Bau einer Fabrikation für OTEC-Systeme beschlossen, in die Xenesys 1,8 Mrd. Yen investiert. Im November 2007 beginnt die Arbeit an beiden Neugründungen.

    Die Japan External Trade Organisation (JETRO) finanziert Mitte 2006 eine Machbarkeitsstudie für Kuweit, bei der es primär um die Meerwasser-Entsalzung geht. Im Mai 2007 folgt die Unterzeichnung eines Memorandum of Understanding zwischen der Xenesys und der Kuwait National Petroleum Company (KNPC) mit einem Investitionsvolumen von rund 2 Mrd. Yen. Dabei soll die DTEC-Technologie in der Raffinerie des Hafen al-Ahmadi eingesetzt werden. Im November des Jahren wird ein MoU mit der Qatar Electricity and Water Company unterzeichnet, bei dem es um die Machbarkeitsstudie für eine OTEC-Anlage geht, die ebenfalls von JETRO und dem japanischen Wirtschaftsministerium gefördert wird.

    Im August 2008 wird ein weiteres Joint-Venture mit der Pacific Petroleum Company (PPC) beschlossen, um eine OTEC-Anlage in Tahiti zu realisieren. Die Xenesys Pacific Research & Services s.a.s. soll die Technologie in der Nähe neu entstehender Krankenhäuser und Industriekomplexe zur Stromversorgung und Kühlung einsetzen. Im November wird außerdem eine Kooperation mit dem Mitsubishi-Konzern vereinbart, wobei es – nach vorgegebenem Muster – diesmal um Abu Dhabi als Standort geht.

    2009 scheint es nur Gespräche mit Indonesien und Taiwan zu geben, doch Anfang 2010 erhält Xenesys den Auftrag für die Machbarkeitsstudie einer 5 MW Anlage für Tahiti. Die Hälfte der Kosten werden von der französischen Regierung übernommen. Außerdem beschließt auch Kumejima-cho, Präfektur Okinawa, bis März 2011 zu untersuchen, ob es machbar ist, dort eine OTEC-Anlage zu installieren. Eine weitere DTEC-Machbarkeitsstudie wird für Kasachstan erstellt.

    Im August 2010 gibt die japanische Regierung bekannt, daß man 2012 eine OTEC-Anlage bauen will, die 2016 ihren kommerziellen Betrieb aufnehmen soll. Erste Tests hiefür sollen bereits 2011 beginnen. Für die kommenden fünf Jahre (bis 2015) wird hierfür ein Etat von 13 Mrd. Yen eingeplant.

    Nach all den Jahren der Planung sollte es nun bald mit den Umsetzungen beginnen…

    Kanada

    Im Frühjahr 2004 wird in Toronto das Deep Lake Water Cooling Projekt in Betrieb genommen. Hier wird dem Ontariosee in einer Tiefe von etwa 83 m Wasser mit einer Temperatur von 4°C entnommen und durch ein Rohrleitungssystem in das Fernkühlwerk der Stadt gepumpt. Dort wird gesammelt, aufbereitet und anschließend als Fernkälte durch ein unterirdisches Rohrleitungsnetz zu den angeschlossenen Gebäuden geleitet.

    Das System versorgt z.B. die Steam Whistle Brauerei, das Air Canada Center und einige Bürogebäude. Das danach leicht erwärmte Wasser wird zum Teil für die Trinkwasserversorgung der Gebäude verwendet, während der nicht benötigte Rest wieder in den Ontariosee zurückgeleitet wird. Durch dieses Projekt wird der Strombedarf für die Kühlung der Gebäude um 75 % reduziert. Betrieben wird die Anlage von der City of Toronto Water Supply Division gemeinsam mit dem lokalen Energieversorger Enwave.

    USA

    In den USA finden Konzepte zur Nutzung des Meerestemperaturgradienten schon früh große Aufmerksamkeit. J. Hilbert Anderson und sein Sohn James H. Anderson Jr. beginnen bereits 1962 mit ihren Versuchen und gründen 1972 in Jacobus, Pennsylvania, die Sea Solar Power Inc. – doch jahrzehntelang existieren nur Pläne für Demonstrationsanlagen, von denen ein 10 MW System landbasiert installiert werden soll, während eine 100 MW Anlage als Schiff konzipiert wird, das auch noch täglich 120.000 t Trinkwasser produziert.

    Das Unternehmen legt im Juli 1994 eine Studie für ein 100 MW OTEC-Kraftwerk an der Küste Sri Lankas vor Kulasekarapattinam vor, etwa 46 km vom Golf von Mannar entfernt. Über eine Umsetzung ist mir jedoch nichts bekannt.

    Die Abell Foundation aus Baltimore läßt sich diese Technologie später lizenzieren und gründet ein spezielles Unternehmen zu ihrer Vermarktung mit dem Namen Sea Solar Power International, das Anfang 2002 Pläne für ein schwimmendes 100 MW OTEC-Kraftwerk vorlegt, das parallel auch in einer Version als reine Entsalzungsanlage mit einem Tages-Output von 500 Mio. Liter Trinkwasser entwickelt wird. Für Demonstrationszwecke werden außerdem Vorschläge für einen Festland-OTEC mit einer Leistung von 10 MW gemacht.

    Owens Patent

    Owens Patent

    Ende 2006 arbeitet das Unternehmen an seinen beiden ersten Verträgen – einer davon mit Hawaii, der andere mit den Caymen Islands in der Karibik. Hierbei sollen die Energieanlagen nicht weiterverkauft werden, sondern nur der von ihnen erzeugte Strom.  Bislang gibt es noch keine Meldungen über eine tatsächliche Umsetzung.

    Neben den Andersons beschäftigen sich mit dieser Energieform noch viele andere, darunter Dr. Clarence Zener von Westinghouse; Dr. Abraham Lavi, Carnegie Mellon; Dr. William Heronemus an der Universität von Massachusetts; Dr. William Avery und Johns Hopkins am Applied Physics Lab; Dr. Robert Cohen vom DOE; sowie Dr. John Craven und Dr. Hans Krock an der Universität Hawaii.

    In Folge der Öl-Krise in den 1970er Jahren will Präsident Carter mehr als 200 Mio. $ in die OTEC-Technologie investieren. Aufgrund des bald wieder gesunkenen Ölpreises werden diese Investitionen jedoch ausgesetzt.

    In den 1970er Jahren ist außerdem eine bemerkenswerte Zunahme von Patentanmeldung für OTEC-Anlagen festzustellen. Als Beispiele nenne ich hier die US-Patente von Clarence Zener und John G. Fetkovich aus Pennsylvania (Nr. 3.995.160, Anmeldung 1975, Erteilung 1976, sowie Nr. 4.083.189, 1977, 1978), Lester J. Owens aus Florida (Nr. 4.087.975, 1977, 1978) und Michael J. Wittig und Stephen J. Jennings aus Pennsylvania (Nr. 4.210.819, 1978, 1980, sowie Nr. 4.189.647, 1978, 1980).

    OTEC-Design von 1977

    Design von 1977

    Die US Energy Research and Development Administration (ERDA) startet 1973 das OTE-Programm und stellt Gelder für Studien und Untersuchungen bereit, während das Departement of Energy (DOE) ab 1974 ein Lockheed/TRW-Programm fördert, bei dem die praktische Erprobung einer schwimmenden Testplattform vor Ke-Ahole Point an der Kona Küste von Hawaii erfolgt – am Natural Energy Laboratory of Hawaii Authority (NELHA).

    In dem zu jener Zeit weltweit am weitesten fortgeschrittenen Untersuchungslabor für OTEC-Technologien wird die über 25° betragende Temperaturdifferenz zwischen der Oberfläche und 1.000 m tiefem Kaltwasser genutzt.

    Bis 1978 gibt das US-Energieministerium insgesamt etwa 56 Mio. $ für die Erforschung der Nutzung des Temperaturgradienten aus, und William F. Whitmore verbreitet diese Idee aus dem letzten Jahrhundert in einem langen Artikel in der Technology Review vom Oktober desselben Jahres. 1980 wird bereits ein Förderbetrag von umgerechnet 335 Mio. DM ausgewiesen. 

    Zwischen 1977 und 1983 erscheint auch eine regelmäßige Publikation unter dem Titel The OTEC Liaison, in welcher über die jeweiligen Entwicklungen auf dem Sektor dieser Energienutzungsmethode berichtet wird.

    Die US-Pläne sehen Ende der 1970er eine gestaffelte Versuchsreihe vor: 

    1979
    0,5 MW
    1980
    10 MW
    1982
    10 MW
    1983
    25 MW
    1985
    100 MW

    Ein 400 MW-Kraftwerk soll dagegen erst nach 1985 gebaut werden – und nur, wenn alle anderen Stufen erfolgreich betrieben worden sind. Auch der US-Atomenergiekommission liegen zu dieser Zeit Pläne für Meereswärmekraftwerke vor, hier will man bis zum Jahre 2000 sogar eine 20.000 MW Anlage im Meer installieren. 

    In Frage gestellt werden alle diese Pläne durch eine Untersuchung des OTA, dem technologischen Beratungssamt des amerikanischen Kongresses, die zu dem Schluß kommt, daß die erforderliche Technik derzeit noch nicht beherrscht wird. Und obwohl alleine der Wärmeinhalt des Golfstromes ausreichen würde, den Gesamtenergiebedarf der Vereinigten Staaten des Jahres 1980 um mehr als das 75-fache zu decken (unabhängig davon, ob dies auch technisch lösbar oder überhaupt ökologisch sinnvoll ist), gelten die für weitere Versuche bis 1985 erforderlichen 1 Mrd. $ als zu hoch – insbesondere weil die beteiligten Firmen von ‚einigen weiteren Milliarden Dollar’ reden, die als Investitionskosten für das Gesamtprojekt mit einkalkuliert werden müßten. 1978 hätte ein 100 MW Kraftwerk mindestens 210 Mio. $ gekostet.  Die großen Pläne werden arg zurechtgestutzt.

    Tatsächlich funktioniert ab 1979 die erste 50 kW Anlage des NELHA unter dem Namen Mini-OTEC. Sie ist auf einem umgebauten Schiff der US Navy installiert, das etwa 2 km vor Keahole Point verankert ist. Bei dem rund 3 Monate dauernden Versuch wird eine Netzeinspeiseleistung von 10 – 17 kW erreicht, da 40 kW der Gesamtleistung für den Betrieb der Pumpen benötigt werden, die das 5,5°C kalte Wasser aus 670 m Tiefe heraufbefördern.

    Keahole Point OTEC

    Keahole Point OTEC

    1980 wird vom DOE die Testanlage OTEC-1 errichtet, mit der in erster Linie die geschlossenen Kreisläufe von Wärmetauschern getestet werden sollen. Diese Anlage befindet sich an Bord eines umgebauten Tankers der US Navy, der vor Kawaihae an der Kona-Küste von Hawaii verankert ist, sie gewinnt jedoch keine Energie.

    In der Versuchsanlage an der Küste wird derweil Meerwasser entsalzt und nachgewiesen, daß für die Technologie auch große Polyethylen-Rohre genutzt werden können (Durchmesser Kaltwasserrohr: 1,0 m, Warmwasserrohr: 0,7 m).

    1983 wird für eine künstliche Insel am Kahe Point vor der Küste von Oaho ein 40 MW OTEC-Versuchskraftwerk geplant – nach Ende der Konstruktionsphase aus Geldmangel aber nicht realisiert.

    Eine zweite Art der Thermalgradientenkraftwerke soll als Nebeneffekt destilliertes Wasser anbieten. Bei den 1984 gefaßten Plänen soll der Temperaturunterschied zwischen dem 24°C bis 27°C warmen Oberflächenwasser und dem etwa 900 m tiefen und 14°C kalten Wasser genutzt werden, in dem das warme Wasser einem Unterdruck ausgesetzt wird – bis es bei den schon genannten 27°C verdampft. Dieser Dampf soll dann eine Turbine betreiben und anschließend in einem Wärmetauscher, der mit Tiefenwasser gekühlt wird, entsalzt kondensieren. Bei diesem Konzept des ‚offenen Kreislaufes’ kann auf unsichere oder sogar gefährliche Verdampfungsmittel wie Ammoniak oder Freon vollständig verzichtet werden. Eine erste Pilotanlage mit einer Leistung zwischen 2 MW und 5 MW soll vor Florida installiert werden, doch auch diese Pläne werden später nicht umgesetzt. 

    Versuche des amerikanischen DOE National Laboratory zeigen, daß statt dem teuren Titan auch Aluminium genutzt werden kann, um die großen Wärmetauscher von OTEC-Systemen herzustellen. Um 1984 entwickeln die dortigen Experten des Solar Energy Research Institute (SERI, inzwischen: National Renewable Energy Laboratory) außerdem einen speziellen Verdampfer, der das warme Seewasser in Niedrigdruckdampf umwandelt und einen Wirkungsgrad von 97 % erreicht.

    Das Labor auf Hawaii verkündet 1993, daß man 4°C – 5°C kaltes Wasser aus 650 m Tiefe nützen will, um eine weitere Versuchsanlage zu betreiben. Das Tiefenwasser soll außerdem auch noch Gewächshäuser kühlen – und in Zukunft sogar den Flughafen von Keahole Point. Tatsächlich ist dort dann von 1993 bis 1998 ein experimentelles Meereswärmekraftwerk mit offenem Kreislauf erfolgreich in Betrieb – zu dieser Zeit das weltweit einzige. Bei einer Oberflächenwassertemperatur von 26°C und einer Tiefenwassertemperatur von 6°C (aus 825 m Tiefe) beträgt die Generatorleistung 210 kW, und bei sehr hohen Temperaturen im Spätsommer werden sogar 250 kW erreicht. Sehr wirtschaftlich ist das System trotzdem nicht, denn zur Förderung des Wassers werden gleichzeitig etwa 200 kW von den Pumpen verbraucht.

    Die OTEC-Anlage von Keahole Point erwirtschaftet im Mai 1993 während eines Versuchslaufs 50 kW Überschußenergie und bricht damit den bisherigen Rekord des japanischen Systems von 1982 mit dessen Leistung von 40 kW (s.u.). Inzwischen weiß man auch, daß der Bewuchs von Wärmetauscher-Oberflächen durch die Beigabe kleiner Mengen an Chlor verhindert werden kann.

    Kondenser des Keahole Point OTEC

    Kondenser des
    Keahole Point OTEC

    Da die ursprünglich erwartete Energieleistung des NELHA jedoch nicht erreicht werden kann, wird die Anlage nach Ende der Versuche im Januar 1999 verschrottet. Es erweist sich allerdings, daß das Wasser aus der Tiefe exakt den Bedürfnissen von Aquakultur-Unternehmen entspricht.

    Im August (o. Oktober?) 2001 arbeitet man am NELHA daran, ein 3 km langes und in einem Stück gefertigtes Rohr von 140 cm Durchmesser abzusenken, um damit eine neue, bis zu 1,4 MW leistende Anlage mit einer Netzeinspeiseleistung von rund 400 kW zu versorgen. Dieses Teilprojekt kostet 11,2 Mio. $ und sollte im Sommer 2002 abgeschlossen sein, wird aufgrund fehlender Finanzierung jedoch abgebrochen. 

    Pläne für eine 1 MW Anlage werden nochmals im Juni 2006 bekannt, scheinen bislang jedoch nicht verwirklicht worden zu sein. Die Kühlung des NELHA durch kaltes Tiefenwasser soll jedoch monatlich 4.000 $ an Stromkosten einsparen… immerhin!

    Diese Möglichkeit, kaltes Tiefenwasser zu nutzen, wird seit 2003 in Ithaca (US-Bundesstaat New York) an der Cornell-University sowie an einer benachbarten Highschool umgesetzt. Statt mit der kostspieligen Klimaanlage werden die Lehrgebäude mit dem 4°C kalten Tiefenwasser aus dem Cayuga-See gekühlt, was zu einer Energieersparnis von 87 % führt.

    Ein weiterer Aktivist auf der Szene, den das US-Magazin Wired im Juni 2005 präsentiert, ist der bekannte, auf Honolulu lebende Wissenschaftler und Meeresforscher John Piña Craven, der inzwischen einen umfassenden Plan entwickelt hat, wie man das kalte Tiefenwasser gleichzeitig zur Energieerzeugung, Meerwasserentsalzung, Kühlung, Bewässerung sowie in Aquakulturen nutzen kann.

    Ähnliche Systeme werden für nun 65 Bürogebäude in der Hauptstadt Honolulu entwickelt, die ab 2007 mit Wasser aus dem Pazifischen Ozean gekühlt werden sollen. Die Pumpstation der Firma Honolulu Seawater Air Conditioning wird über eine 4,5 km lange Pipeline aus Polyethylen 6°C kaltes Wasser aus 500 m Tiefe ansaugen. In einem großen Wärmetauscher wird das Salzwasser dann einen Süßwasserkreislauf kühlen, der die Bürohäuser versorgt, wo sich das 7°C kalte Wasser in Leitungen in Wänden und Zimmerdecken verzweigt. Das um rund 5° erwärmte Meerwasser wird derweil über eine zweite Pipeline in den Pazifik zurück geleitet. Die Energieersparnis gegenüber einer strombetriebenen Kühlung soll etwa 75 % betragen.

    Grafik des Lockheed OTEC

    Lockheed OTEC (Grafik)

    In der Presse taucht das Thema inzwischen häufiger auf, und es scheinen sich auch größere Firmen damit zu beschäftigen. Ein Indiz dafür ist die Grafik einer großen 265 MW OTEC-Anlage, die aus den Büros der Lockheed Space and Missile Co. Inc. stammt und in einem Artikel vom Sommer 2006 erscheint – wobei ich inzwischen allerdings herausgefunden habe, daß diese Grafik erstmals schon 1975 veröffentlicht wurde! Auch das hier ebenfalls abgebildete Modell der Firma TWR aus Redono Beach, Kalifornien, stammt von 1975.

    Die TWR hatte sich gemeinsam mit Bechtel schon 1974 an dem Bau einer 0,5 MW Prototyp-Anlage auf Hawaii beteiligt, die das Kaltwasser durch ein 60 cm durchmessendes Rohr aus einer Tiefe von 650 m bezog und 1979 sogar kurzzeitig funktionierte, bis die Reagen-Administration das Projekt stoppte. Auch Lockheed fror sein Engagement Mitte der 1980er ein.

    Tatsächlich gibt die Lockheed Martin Corp. aus Bethesda im Februar 2008 bekannt, daß sie 1,2 Mio. $ vom DOE erhalten habe, um eine 10 MW OTEC-Demonstrationsanlage zu errichten, die rund 3.000 Haushalte versorgen soll. Dabei werden erstmals neue Werkstoffe wie Glasfasern und preisgünstige Komposit-Materialien zum Einsatz kommen. Geplant ist die Entwicklung einer funktionsfähigen, schwimmenden OTEC-Anlage bis 2013.

    10 MW Modell von Lockheed

    10 MW Modell
    (Lockheed)

    Im November 2008 wird auch das Taiwan Industrial Technology Research Institute aus Taipei mit an Bord geholt, und 2009 folgt die 1973 gegründete Makai Ocean Engineering Ltd. aus Oahu, Hawaii, die sich auch mit der Energiegewinnung aus dem Meer beschäftigt – insbesondere mit Software zur Verlegung von Rohren und Kabeln. Außerdem werden Tiefenwasser-Kühlsysteme entwickelt und implementiert, wie z.B. Mitte 2007 in Toronto, wo mittels 83 m tief reichender Rohre Büro- und Wohnhäuser versorgt werden.

    Im Frühjahr 2009 arbeitet das Unternehmen im Auftrag des Naval Facilities Engineering Command an einer Machbarkeitsstudie für eine OTEC-Anlage vor der Insel Guam.

    Makai wird im Frühjahr 2010 vom DOE gefördert, um eine 100 MW Offshore-OTEC-Anlage nach dem sogenannten Mist Lift Open Cycle Prinzip zu entwickeln und zu modellieren. Diese kostensparende Technologie ist 1977 von Dr. Stuart Ridgeway erfunden worden und bedarf keiner Wärmetauscher oder großer Pumpen. Die Stromerzeugung funktioniert dabei mittels konventioneller Wasserturbinen.

    2008 soll auch die US-Navy mehr als 1 Mio. $ für Forschungen zur Nutzung der OTEC-Technologie ausgegeben haben. Für die Versorgung der entfernten Militärbasis auf der Insel Diego Garcia im Indischen Ozean soll die Firma OCEES (s.u.) eine schwimmende 8 MW Anlage entwerfen und bauen, die 5 km vor der Küste vertäut zusätzlich zu dem Strom auch noch rund 5 Mio. Liter Süßwasser pro Tag produzieren soll. Es wäre weltweit die erste Anlage in kommerziellem Maßstab. Derzeit wird der Energiebedarf auf Diego Garcia durch Dieseltreibstoff gedeckt, der von Tankschiffen angeliefert wird. Die neue OTEC-Anlage soll daher im Laufe ihrer Betriebsdauer von 30 Jahren etwa 290 Mio. $ einsparen.

    Etwas mysteriös sind Meldungen vom März 2009, denen zufolge die NASA eine Technik entwickelt, die auf einer geheim gehaltenen Flüssigkeit basiert. Aufgrund unterschiedlicher Wassertemperatur dehnt sich diese Flüssigkeit in einem speziellen Rohr aus und setzt so eine andere Flüssigkeit unter Druck, welcher dann in nutzbare Energie umgewandelt werden kann. Details dazu gibt es bislang nicht.

    Ein weiteres Unternehmen, das in Honolulu auf Hawaii beheimatet ist und sich mit der OTEC-Technologie beschäftigt, ist die Ingenieurfirma Ocean Engineering and Energy Systems International Inc. (OCEES), die bereits 1988 unter dem Namen Ocean Engineering & Energy Systems gegründet wird. Firmenchef Dr. Oney hat zuvor am NELHA gearbeitet und nahm auch an der Entwicklung der dortigen 210 kW Pilotanlage teil.

    Im September 2009 gibt OCEES bekannt, daß man zukünftig auch die Firma Lockheed Martin bei der Entwicklung von OTEC-Anlagen unterstützen wird. Als Preis für den neu geplanten Prototypen wird ein Betrag zwischen 150 Mio. $ und 250  Mio. $ genannt – obwohl dieses System immer noch kleiner ist als die geplanten kommerziellen Anlagen.

    Zeitgleich meldet Lockheed den Abschluß eines Vertrags in Höhe von gut 8 Mio. $ mit dem Naval Facilities Engineering Command (NAVFAC), um ein OTEC-System für die US-Navy zu entwickeln. Die Arbeiten sollen in Hawaii, Kalifornien, Texas und Virginia erfolgen und bis Ende September 2010 abgeschlossen sein. Tatsächlich ist das Unternehmen im August 2010 noch auf der Suche nach entsprechenden Partnern. Bislang bekannt ist nur, daß die Kaltwasser-Rohre von der Firma Janicki Industries in Sedro-Wolley, Washington, hergestellt werden sollen.

    Als das U.S. Department of Energy Mitte September 2009 die 22 Meeresenergie-Projekte bekanntgibt, die eine Förderung von insgesamt 14,6 Mio. $ erhalten, ist auch die OCEES dabei, die mit einem Betrag von 600.000 $ biologische Untersuchungen für die Warmwasser-Zuführung der geplanten OTEC-Anlage in Port Allen, Kauai/Hawaii, durchführen soll. Die Lockheed Martin Corp. erhält ihrerseits zweimal 500.000 $ um Konzepte für eine landbasierte und eine schwimmende OTEC-Anlage, sowie ein geographisches Informationssystem und rechnergestützte Optimierungswerkzeuge zu entwickeln.

    Ebenfalls im September 2009 erscheinen in der Presse Berichte über das sogenannte Marshall Hydrothermal Recovery System, das die mehrere hundert Grad heiße Hochtemperatur-Geothermie auf dem Meeresboden in einer Tiefe von mehr als 2.100 m dazu nutzt, um neben der Stromproduktion auch noch Mineralien zu gewinnen. Bei dieser Methode werden also sowohl der Kältepol als auch der Wärmepol in der Tiefe gesucht, während die Interaktion und Weiterverarbeitung an der Oberfläche geschieht. Von einer Umsetzung ist bislang nichts bekannt.

    Marshall-System Grafik

    Marshall-System
    (Grafik)

    Ende 2009 kommt die Idee von Daniel Asturias und Isaac Harwell, die 18 bzw. 19 Jahre alt sind, in die Presse, mit der sie sich am Pete Conrad Spirit of Innovation Wettbewerb beteiligen. Die beiden schlagen sogenannte Motionless Thermal Generators (MoTGens) vor, eine Art Wärmetauscher ohne bewegliche Teile, die in der Tiefsee über heißen Schloten installiert Strom erzeugen sollen. Diese Schlote finden sich in der Nähe von unterseeischen Vulkanen. Das umgebende Kaltwasser der Tiefsee bildet den Kältepol des Systems.

    Als Test-Standort empfiehlt das Harwell Asturias Labs Team den Juan-de-Fuca-Rücken, einen etwa 500 Kilometer langen ozeanischen Meeresrücken im Pazifik westlich von Vancouver Island, der sich entlang der Küsten von Oregon und Washington erstreckt. Die Kosten zur Herstellung und Installation einer MoTGen-Einheit mit 45 MW Leistung werden auf 2 Mio. $ geschätzt.

    Laut Pressemeldungen im April 2010 ist eine Projektplanung der Firma Ever-Green Energy, bei der es um die Kühlung von mehreren 100.000 m2 Wohn- und Bürofläche in Honolulu geht, nach sechs Jahren zu 80 % abgeschlossen. Das Unternehmen hat vor einigen Jahren eine ähnliche, allerdings sehr viel kleinere Anlage in Cornell installiert.

    Die Honolulu Seawater Air Conditioning LLC, lokaler Entwicklungspartner der Ever-Green, soll die Rohre auslegen, um das kalte Tiefenwasser aus einer Entfernung von gut 6 km und einer Tiefe von etwa 490 m heraufzuholen. Die Wärmetauscher, die das ca. 7,2°C kalte Wasser in Empfang nehmen, befinden sich an Land.

    Die Projektkosten werden auf 245 Mio. $ beziffert, die Finanzierung ist trotz staatlicher Zusagen aber noch nicht komplett. Im Idealfall könnte die Fernkühlung im Oktober 2012 in Betrieb gehen.

    Ebenfalls im April 2010 kommt das kalifornische Start-Up Unternehmen GreenFix Energy in die Presse, das den Einsatz von kilometergroßen, schwimmenden Solarflößen vorschlägt, die einen fast ebenso langen Namen haben: Oceanic Atmospheric Solar Insulated Incapsulation System (OASIIS).

    OASIIS Grafik

    OASIIS (Grafik)

    Im Gegensatz zu den meisten OTEC-Systemen, die das kalte Tiefenwasser als Temperatursenke nutzen, soll sich das von Richard Henderson erfundene OASIIS mit dem nur kühlen Wasser nahe der Oberflächen begnügen. Die für den Verdampferkreislauf benötigte Temperaturdifferenz wird dadurch erreicht, daß eine große Wassermenge innerhalb der Floßkonstruktion durch die Sonne aufgeheizt wird.

    Die schwimmenden Inseln werden in Maßen zwischen 1 km und 3 km Seitenlänge gedacht, als Leistung werden 250 MW angegeben.

    Das Unternehmen sieht sich in Konkurrenz zu den CSEM Solar Island Solarinseln der Schweizer Firma Nolaris, über die ich im Kapitel Sonnenergie bereits berichtet habe (s.d.). Im Gegensatz zu dieser befindet sich GreenFix jedoch erst in einer sehr frühen Planungsphase.

    Weitere Technologien

    Eine Alternative zu unterschiedlichen Wärmeschichten im Meer bilden unterschiedlich warme Flüsse an Land, die in diesem Fall aber auch genügend nah aneinander liegen müßten. Ein derartiges Projekt wird 1976 bei Manaus in Brasilien realisiert, wo ein Kraftwerk mittels Ammoniak betrieben wird. Derartige Standorte sind jedoch äußerst selten und aus globaler Sicht daher weitgehend irrelevant. 

    Eine weitere Möglichkeit diskutieren Mitte der 1980er Jahre russische Forscher, die im hohen Norden ein Freon-betriebenes Luft/Wasser-Temperaturgradient-Kraftwerk bauen wollen: Dort würde die Temperaturdifferenz zwischen dem 1°C warmen Meerwasser in 1 m Tiefe und der Lufttemperatur von minus 20° bis minus 30°C genutzt werden können. Im Jahr 1991 bestätigten Meßflüge des Alfred-Wegener-Instituts in Bremerhaven, daß im Nordpolarmeer ein Quadratkilometer Wasseroberfläche während des Herbstes 500 MW Wärme an die Atmosphäre abgibt. Sobald sich eine Eisdecke gebildet hat, sinkt der Wärmefluß in die Atmosphäre auf nur 50 MW.

    Doch auch diese Vorstellungen sind nicht neu, denn die Idee eines Eiskraftwerkes geht bereits auf den Physiker Dr. Barjot Anfang des lezten Jahrhunderts zurück, der die Temperaturunterschiede zwischen der Luft an den Polen von mindestens minus 22°C, und dem des Wassers unterhalb der Eisschicht, wo es zumeist eine Temperatur über Null von 2°C – 3°C hat, nutzen will. Als Betriebsmittel schlägt Barjot Butan vor, auch aufgrund dessen Eigenschaft, daß es sich im Wasser nicht löst. Als hauptsächlichen Einsatzbereich dieser Technologie betrachtet er die kanadischen Bergwerksgebiete im hohen Norden mit ihrer damals unzureichenden Energieversorgung.

    Diese Technologie – die auch unter dem Namen Polarkraftwerk bekannt wird – basiert auf einem Wärme/Kälte-Kreislauf, bei dem Eis, Salzlauge, das leicht siedende Butan und nicht gefrorenes Tiefenwasser zum Einsatz kommen, wie aus der schematischen Darstellung ersichtlich wird. Berechnungen ergeben, daß bei einem theoretischen Wirkungsgrad von nur 4 % aus 1 m3 Wasser mit einer Temperatur von + 2°C und einer Lufttemperatur von – 22°C dieselbe Energiemenge gewonnen werden kann, wie aus dem Fallen dieses Kubikmeters aus einer Höhe von 1.200 m!

    Grafik des Barjot-Eiskraftwerkes

    Barjot-Eiskraftwerk (Grafik)

    Barjot schlägt diverse geeignete Orte für seine Kraftwerke vor, darunter Nordkanada, Nordsibirien, Alaska, Grönland, Island und die Ufer des weißen Meeres. Er selbst versucht eine erste Anlage an den Ufern der Hudson-Bay zu errichten, kommt über das Planungsstadium jedoch nicht hinaus.

    Das Eis- bzw. Schneekraftwerk von Dr. Barjot wird 1931 in dem Buch In 100 Jahren von Hanns Günther, und dann noch einmal 1958/59 von dem Wirtschaftsjournalisten Anton Zischka in dem Werk Vom Tretrad zur Atomenergie beschrieben. Danach scheint es aus dem kollektiven Gedächtnis verschwunden zu sein, laut Zischka auf Betreiben der Ölmultis und ihren Raffinerienfreunden, die alles damit zusammenhängende torpedieren, wozu sogar die Vernichtung der Kenntnis darüber gehört.

    Erst 1982 erscheint in der Januarausgabe der Transatlantik ein Artikel von John McPhee unter dem Titel Eiskraftwerk – eine Patentschrift.

    Grenzen der Nutzung

    Obwohl die Angaben der UNESCO auch von positiven Nebeneffekten sprechen – so sei das aus der Tiefe emporgepumpte Kaltwasser bakterienfrei und hätte einen höheren Gehalt an wertvollen Nährstoffen, was der Fischzucht in anliegenden Gebieten zugute kommen würde –, werden trotzdem gravierende negative Effekte auf Meeresflora und -fauna erwartet, besonders im Hinblick auf die starken Temperaturveränderungen durch das Mischen der verschieden warmen Wasserschichten.

    Die Methode ist im allgemeinen sehr teuer, auch beim Gebrauch von Spitzenmaterialien wird höchstens mit einer 40-jährigen Funktionstüchtigkeit gerechnet. Wegen des sehr geringen Wirkungsgrades ist eine große Anzahl derartiger Kraftwerke erforderlich, was wiederum eine starke ökologische Belastung erwarten läßt.

    Probleme bringen die Verankerung, die Stabilisierung gegenüber Strömungen und auch die Wartung mit sich. Weiterhin besteht das Problem der Veralgung auf der warmen Seite des Wasserkreislaufes. Da in Küstennähe die notwendige Meerestiefe nur sehr selten vorkommt, ist eine teure Energieübertragung über große Entfernungen bis zum Verbraucher erforderlich. Die gut nutzbaren tropischen Gewässer liegen außerdem viel zu weit von den Zentren industrieller Großverbraucher entfernt, als daß eine Energieübertragung wirtschaftlich wäre. Der geringe Wirkungsgrad resultiert übrigens z.T. aus dem erforderlichen hohen Energieaufwand für das Bewegen der großen Wassermassen mittels Pumpen – für eine 100 MW-Anlage müssen immerhin 400.000 l/s umgeschlagen werden.

    Drastisch ist auch ein Vergleich, bei dem davon ausgegangen wird, den gesamten weltweiten Energieverbrauch von etwa 2 TW (2009) alleine durch OTEC-Anlagen zu decken. Der hierfür benötigte Kaltwasserstrom würde in diesem Fall nämlich das Zehnfache der Wassermenge aller in die Meere fließenden Gewässer dieses Planeten betragen.

    Salinitätsgradient (Osmose-Kraftwerk)

    Die Nutzung der Salinität des Meeres zur Energieerzeugung ist eine relativ neue Idee. Informationen darüber, daß der bereits erwähnte Französische Ingenieur Georges Claude 1929 auf Kuba diesbezügliche Versuche unernommen habe, ließen sich bislang nicht bestätigen. Erstmals beschrieben wird die osmotische Kraft 1748, als der französische Physiker Jean-Antoine Nollet eine mit Alkohol gefüllte Schweinsblase in eine Wasserwanne packt, worauf die Blase anschwillt und platzt.

    Bei der heutigen technischen Umsetzung wird der hohe osmotische Druck zwischen Süß- und Salzwasser, d. h. der Unterschied zwischen der hohen Salinität des Meerwassers und der niedrigen des ‚süßen’ Flusswassers, als Energiedifferenz genutzt. Werden Süß- und Salzwasser nämlich durch eine semipermeable Membrane getrennt, so fließt Wasser von der Süß- zur Salzwasserseite – getrieben (oder gesogen?) von dem Konzentrationsunterschied des Salzes. Dieses Prinzip bildet gewissermaßen eine spiegelbildliche Technologie zur reversiblen Osmose (RO), die bereits erfolgreich zur Meerwasserentsalzung genutzt wird. 

    Von den weltweit zur Verfügung stehenden ca. 30 · 1012 W könnten etwa 2,6 · 1012 W genutzt werden. Als Wirkungsgrad der Osmose-Kraftwerke werden 25 % bis 30 % angegeben. Gegenwärtig stehen drei Methoden zur Verfügung, die alle auf halbdurchlässigen Membranen aufbauen: 

    Die Nutzung des osmotischen Drucks zwischen dem unterschiedlichen Oberflächenwasser- und Tiefenwassersalzgehalt im Meer selbst, wobei die ‚stärkere’ Salzlösung aufsteigt. Das Aufsteigen und/oder der anschließende Fall soll der Stromerzeugung dienen.

    Eine weitere Form ist die Nutzung des osmotischen Drucks an den Meeresmündungen der Flüsse. Das Süßwasser trifft hier mit einer osmotischen Druckdifferenz von etwa 24 Atmosphären auf das Meerwasser, was ausreichen soll, um eine 238 m hohe Salzwassersäule aufzubauen. Extremfälle wie der Salt Lake in den USA mit einer osmotischen Druckdifferenz von 380 Atmosphären oder das Tote Meer zwischen Palästina und Jordanien mit sogar 500 Atmosphären (gegenüber dem Süßwasser des Jordans) würden sich natürlich besonders gut ausnutzen lassen. Mit diesen Druckdifferenzen ließen sich entsprechend hohe Salzwassersäulen aufbauen – wo auch hier anschließend wieder der freie Fall zur Stromerzeugung genutzt wird. Beim Toten Meer beträgt der theoretische Höhenunterschied etwa 5.000 m (!).

    Ein Pluspunkt dieser Methode ist, daß viele große Städte direkt an Flußmündungen liegen – womit eine verlustreiche Übertragung der Energie unnötig wird. Für die Columbia-Flußmündung haben kalifornische Wissenschaftler errechnet, daß sich daraus eine Nutzleistung von etwa 4.600 MW ergeben würde, falls von der Strömungsmenge des Flusses (6.600 m3/s) nur 50 % mit einem Wirkungsgrad von 30 % ausgenutzt werden könnten.

    Alternativ kann auch Meerwasser in ölentleerte unterseeische Salzstöcke gepumpt werden, um damit das Salz herauszulösen. Die resultierende hochprozentige Salzlösung wird dann an die Meeresoberfläche gepumpt, wo die osmotische Druckdifferenz zum normalen Seewasser genutzt wird. Durch die jahrzehntelange Ölexploration sind die Lagen vieler unterseeischer Salzstöcke bekannt, doch das ziemlich sichere Auftreten von Ölrückständen in der Salzlösung würde bei einer Verwiklichung dieses Ansatzes ein energieaufwendiges Zurückpumpen der Salzlösung in die Salzhöhle erforderlich machen.

    Eine ‚membranlose’ Methode steht allerdings auch zur Verfügung, bei welcher der unterschiedliche Dampfdruck von Süß- und Salzwasser genutzt wird. Bei gleicher Temperatur verdampft mehr Wasser aus einem Behälter mit Süßwasser als aus einem mit Salzwasser. Durch den geringeren Dampfdruck über dem Salzwasser bewegt sich der Wasserdampf vom Süß- zum Salzwasserbehälter. Wird hier eine Turbine zwischengeschaltet, kann damit Energie erzeugt werden. Dabei wirkt die Oberfläche des Wassers selber quasi als Membran. Allerdings werden bei dieser Umsetzung nur geringe Druckunterschiede erreicht, so daß hier sehr große Turbinen benötigt werden. Die außerdem notwendigen Wärmetauscher sind aber immer noch billiger als die Membranen.

    Die technische Realisierung von Osmose- oder Salzkraftwerken hängt daher zumeist von den speziellen Membranen ab, welche die Salze effizient und möglichst vollständig zurückhalten – für Wasser aber gleichzeitig gut durchlässig sind. Wegen des Mangels an geeigneten Membranen kann das Prinzip in den 1970er Jahren noch nicht realisiert werden, als sich der israelische Wissenschaftler Sidney Loeb damit beschäftigt. Seit Mitte der 1990er Jahre gibt es jedoch verschiedene neue Ansätze, um aus Polymeren geeignete Membranen zu entwickeln und herzustellen.

    Kommen wir nun zur Chronologie der Entwicklung und Umsetzung:

    Wader Tower Grafik

    Wader Tower
    (Grafik)

    1999 wird in Laguna Beach, Kalifornien, von den Erfindern Warren Finley und Edward Pscheidt die Firma Wader LLC gegründet, die sich mit der Energiegewinnung aus dem Vermischen von Süß- und Salzwasser beschäftigt, ohne daß dabei Membranen zum Einsatz kommen. Das Unternehmen versucht seinen patentierten Hydrocratic Generator zu vermarkten, der auch unter dem Namen Wader Tower bekannt wird. Die Patente datieren von 2001, 2006 und 2008.

    Im Mai 2004 werden an Bord der Forschungsplattform FLIP vor San Diego Experimente mit verschieden langen Rohren und unterschiedlichen Durchmessern durchgeführt. Diese über 100 m lange Plattform gehört der US-Navy und wird vom Marine Physical Laboratory des Scripps Institution of Oceanography betrieben. In einem Video wird außerdem ein Laborversuch vorgeführt, bei dem das Süßwasser aus einem höheren Reservoir in eine senkrechte Auftriebsröhre geleitet wird, die sich komplett in einem Becken mit Salzwasser befindet. Das aufsteigende Süßwasser dreht eine kleine Turbine, die sich innerhalb der Röhre befindet. 2010 sucht das Unternehmen allerdings noch immer nach einer Finanzierung für den Bau einer Demonstrationsanlage.

    Von einem ähnlichen System wurde schon einmal unter dem Namen SHEOPP Converter berichtet (Submarine hydro-electro-osmotic power plant). Dieses System scheint auf den Italiener M. Reali aus Milano im Jahr 1980 zurückzugehen.

    2001 startet der in Regierungsbesitz befindliche norwegische Energiekonzern Statkraft Energi, Oslo, der sich seit 1997 mit der PRO-Technologie beschäftigt (Pressure Retarded Osmosis), gemeinsam mit Wissenschaftlern des GKSS-Forschungszentrums in Geesthacht bei Hamburg, des portugiesischen Instituto de Ciencia e Tecnologia de Polimeros, des norwegischen Institute of Technology (SINTEF) sowie der Technischen Universität Helsinki ein von der EU gefördertes Gemeinschaftsprojekt zur Entwicklung eines Osmose-Kraftwerks. Man untersucht zuerst einmal mehr als 50 verschiedene Membranentypen, bis zwei davon übrig bleiben, die sich bereits seit Jahren in Osmoseanlagen zur Meerwasserentsalzung bewährt haben: Cellulose-Acetat, das auch zu Kunstseide verarbeitet wird, sowie die sogenannten Dünnfilm-Composite (TFC), die aus einem hauchdünnen Polyamidfilm und einem Trägermaterial zur Stabilisierung bestehen (Polyamide sind unter Handelsnamen wie Nylon oder Perlon bekannt).

    2004 übernehmen der Norwegische Staat und Statkraft die weitere Finanzierung der Versuchsanlage in der Sintef-Zentrale in Trondheim sowie der geplanten zwei Salinity Power Pilotanlagen.

    Osmose-Kraftwerk Grafik

    Osmose-Kraftwerk (Grafik)

    Die kritische Größe bei der Umsetzung dieser Technologie ist die Leistung, die mit einem Quadratmeter Membranfläche erzeugt werden kann. Während die Kunststoff-Membran aus Geesthacht am Anfang lediglich eine Leistung unterhalb 0,1 Watt pro Quadratmeter liefern kann, erreichen die Wissenschaftler drei Jahre später schon knapp 2 W/m2. Die Zielvorgabe lautet allerdings, die Leistung auf 5 W/m2 zu steigern, denn erst dann arbeitet die Membrane auch wirtschaftlich.

    Die Europäische Kommission und der Statkraft-Konzern (der in Norwegen derzeit 133 Wasserkraftwerke betreibt, zu denen nochmals 19 in Schweden und vier in Finnland dazukommen) beziffern das Potential in Europa mit 200 Terawattstunden pro Jahr, was etwa dem doppelten Verbrauch an Elektrizität eines Landes wie Norwegen entspricht. Allein der Rhein könnte an seiner Meeresmündung in den Niederlanden 3 GW Energie erzeugen.

    An den zahlreich vorhandenen norwegischen Flußmündungen könnten insgesamt bis zu zwölf Milliarden kW/h pro Jahr erzeugt werden – was etwa 10 % des jährlichen Bedarfs entspräche. Für den gesamten europäischen Raum kommt man auf eine mögliche Energieproduktion von 200 Milliarden kW/h pro Jahr.

    Die größte Herausforderung besteht allerdings noch immer darin Membranen zu finden, die effizient, robust und doch kostengünstig sind. Die Wissenschaftler rechnen Mitte der Dekade mit mindestens weiteren fünf Jahren Forschungsaufwand für die Entwicklung von Membranen, die auch kommerziell eingesetzt werden können.

    Im Oktober 2007 verbreitet sich eine Meldung rasant durch so gut wie alle  Medien: Der norwegische Statkraft-Konzern wird in der Gemeinde Hurum, an einer Flußmündung im südlichen Ausläufer des Oslofjordes, den Prototypen eines Osmose-Kraftwerks mit einer Leistung von 2 – 4 kW errichten. Bis zu diesem Zeitpunkt hat das Unternehmen bereits zehn Jahre Forschung und Entwicklung in die Technologie investiert. Die Kosten für das anstehende Projekt werden zu diesem Zeitpunkt mit rund 13 Mio. € veranschlagt.

    In der Presse wird die bescheidene Anlage als weltweite Pioniertat von großer Wichtigkeit dargestellt. Entweder hat Statkraft eine überaus effiziente Presseabteilung – oder die bemerkenswert breite Veröffentlichung dieser Nachricht ist ein Indiz für das große Bedürfnis nach neuen Vorschlägen und Lösungen für die Energiefrage…

    Baubeginn ist im Sommer 2008, und im November 2009 nimmt die Prototyp-Anlage in der ehemaligen Södra-Zellulosefabrik in Tofte, 96 km südwestlich von Oslo, ihren Betrieb auf. Sie wird von der norwegischen Prinzessin Mette-Marit persönlich eröffnet. Aktuellen Aussagen zufolge hat die Anlage 5 Mio. $ gekostet, und generiert nun zwischen 1,5 kW und 2 kW Strom.

    Statkraft Anlage Innenansicht

    Statkraft Anlage

    Die eingesetzten Membranen des Instituts für Polymerforschung GKSS erbringen pro Quadratmeter eine elektrische Leistung von 3 W. Sie sind 0,1 Mikrometer dünn und bestehen aus mehreren Schichten auf einem stabilisierenden Trägergewebe. Die Testanlage wird zunächst mit 12 Bar arbeiten, was einem Wasserfall von 120 m Höhe entspricht.

    Nach 2020 sieht Statkraft bereits Dutzende von Großanlagen in Betrieb, die zusammen 12 TWh, oder rund 10 % des Norwegischen Bedarfs decken.

    Mit einer Startkapital-Finanzierung durch die Syddansk Teknologisk Innovation A/S wird 2005 die Firma dänische Aquaporin mit Stammsitz in Lyngby, nördlich von Kopenhagen, gegründet, deren Ziel es ist, die Filterung und Entsalzung von Wasser durch den Einsatz industrieller, biotechnologischer Methoden zu revolutionieren. Kerngeschäft ist die Entwicklung der Aquaporin Membran-Technologie, die ab 2011 vermarktet und lizenziert werden soll.

    Wenn man weiß, daß Aquaporine (AQP) Proteine sind, die Kanäle in der Zellmembran bilden, um den Durchtritt von Wasser und einigen weiteren Molekülen zu erleichtern, versteht man auch die Wahl des Firmennamens.

    Im April 2007 erhält das Unternehmen 37 Mio. DK Investitionskapital, außerdem startet ein dreijähriges EU-Entwicklungsprojekt, das Aquaporin gemeinsam mit europäischen Industrie- und Forschungspartnern durchführt.

    2008 befindet sich die Entwicklung der artifiziellen Proteine, die von der Partnerfirma Novozymes durchgeführt wird, noch in einem frühen Versuchsstadium, während Aquaporin an den Gittern und Membranen selbst arbeitet. Allerdings besteht inzwischen auch eine Zusammenarbeit mit dem französischen Wasserkonzern Veolia im Bereich der Entsalzung. Mittelfristig soll die Technologie dann im Bereich der osmotischen Energieerzeugung eingesetzt werden (siehe EP Nr. EP1937395 von 2008).

    2010 befindet sich Aquaporin im Besitz der M. Goldschmidt Holding A/S Gruppe, weitere Teilhaber sind die Morten Østergaard Jensen Holding ApS und die Artefakt Holding ApS. In diesem Jahr erfolgt auch die Erteilung des zweiten EU- und des ersten US-Patents.

    Bereits im März 2007 baut das holländische Energieforschungs-Zentrum KEMA, das sich seit 2002 mit der Salinitätsenergie beschäftigt, zusammen mit der ebenfalls holländischen Firma VolkerWessels (VWS) an einem 250 kW Prototyp, der nach dem Prinzip der sogenannten reversen Elektrodialyse (Reverse Electrodialysies, RED) funktioniert.

    Bei dem Projekt geht man von der Zielvorstellung aus, in Zukunft aus einzelnen 250 kW Modulen, von denen jedes die Größe eines Seecontainers hat, eine 200 MW Anlage zusammenzustellen. Man errechnet, daß ein Einsatz dieser Technologie an allen Flußmündungen des Landes eine Gesamtleistung von 3.300 MW erbringen würde.

    Im März 2009 wird in Holland vorgeschlagen, den 75 Jahre alten Afsluitdijk Deich bis 2020 zu einer Salzwasser-Energie-Anlage umzubauen, die 200 – 300 MW Elektrizität erzeugen soll. Am holländischen Forschungsinstitut für Hydrotechnologie Wetsus in Harlingen dreht sich zu diesem Zeitpunkt in einer Laboranlage bereits ein kleiner Rotor. Beteiligt an der Entwicklung sind auch Forscher des internationalen Beratungsunternehmen KEMA, die für das Blue Energy getaufte System einen Innovationspreis einheimsen.

    Im November 2009 erhält Jan Post von der Wageningen University für seine entsprechende Doktorarbeit eine Auszeichnung (‚Blue Energy: electricity production from salinity gradients by reverse electrodialysis’), und eine weitere Dissertation von Piotr Dlogolecki an der Universität Twente trägt den Titel ‚Mass Transport in Reverse Electrodialysis for Sustainable Energy Generation’.

    Weiterhin mit involviert ist auch die bereits 2005 gegründete Firma REDstack B.V., ein Spin-Off von Wetsus. Das Unternehmen verkündet auf seiner Homepage, daß – zumindest theoretisch – aus einem Volumen von 1 m3/s Süßwasser und der gleichen Menge Meerwasser 1 MW Strom erzeugt werden kann. Im selben Jahr vereinbaren die European Salt company (ESCO-salt), Wetsus, die Harlingen Industries und die Firma Magneto Special Anodes in Schiedam, eine 5 kW Blue Energy Versuchsanlage in Frisia/Harlingen zu errichten. Diese Anlage wird ab Juni 2008 von REDstack betrieben.

    REDstack Module

    REDstack Module

    Im Juli 2010 erhält das Unternehmen die Genehmigung für den Bau eines 50 kW Demonstrationskraftwerks bei Breezanddijk im 20 km langen Afsluitdijk Deich, der die salzige Nordsee von dem weniger salzigen IJsselmeer trennt. Die Finanzierung des 3,5 Mio. € teuren Projekts ist bislang aber noch nicht gesichert. Im Oktober 2010 starten zwei von der EU bezuschußte Forschungsprojekte, bei denen auch REDstack mitmacht. Nähere Details sind bislang noch nicht verfügbar.

    Für die Zukunft wird von einer kommerziellen Anlage mit einer Leistung von 25 MW und 5 Mio.m2 Membranfläche gesprochen, die möglicherweise um 2015 gebaut werden könne. Sie würde die Ausmaße eines Fußballstadions haben.

    Mitte 2009 wird eine weitere Technologie bekannt, die von dem Physiker Doriano Brogioli an der Universität Milano-Bicocca in Monza entwickelt wird. Seine Prototyp-Zelle basiert auf zwei Stückchen Aktivkohle, einem porösen Kohlenstoff, der im allgemeinen zur Filterung von Wasser und Luft eingesetzt wird. Yury Gogotsi, Direktor des A. J. Drexel Nanotechnology Institute an der Drexel University in Philadelphia bezeichnet die Technologie als Reverse Capacitance Desalination.

    Der elektrische Doppelschicht-Kondensator (Electronic Double Layer, EDL) besteht aus zwei porösen Kohlenstoff-Elektroden, die in Salzwasser getaucht werden. Die Elektroden werden an eine Stromversorgung angeschlossen, so daß eine negativ und die andere positiv aufgeladen wird. Da Salzwasser aus positiv geladenen Natrium-Ionen und negativ geladenen Chlorid-Ionen besteht, zieht die positive Elektrode die Chlorid-Ionen und die negative Elektrode die Natrium-Ionen an. Mit Hilfe der elektrostatischen Kraft, welche die entgegengesetzt geladenen Ionen in der Nähe ihrer jeweiligen Elektroden hält, kann der EDL-Kondensator eine Ladung speichern. Um diese abzunehmen, wird frisches Wasser in das Gerät gepumpt, wodurch die Natrium- und Chlorid-Ionen gegen die elektrostatische Kraft von den Elektroden wegdiffundieren.

    Das System wandelt im Grunde die mechanische Arbeit des Mischens von Salz- und Süßwasser in elektrostatische Energie um, die dann als nutzbare Energie gewonnen werden kann. Eine typische Zelle erfordert Brogioli zufolge Aktivkohle im Wert von etwa drei Dollar, und bei einem ausreichenden Wasserstrom soll damit der Bedarf eines kleinen Hauses gedeckt werden können.

    Auch das Almaden Research Center der Firma IBM beschäftigt sich Mitte 2009 mit dem osmotischen Druck zwischen Süß- und Salzwasser und bereitet eine entsprechende Studie vor. Das Unternehmen beschäftigt sich schon seit einer Zeit mit der Entwicklung von RO-Membranen zur Meerwasserentsalzung und arbeitet dabei mit der japanischen Werkstoff-Firma Central Glass, der University of Texas in Austin sowie dem Forschungszentrum der King Abdul Aziz City for Science and Technology in Saudi-Arabien zusammen.

    Im Gegensatz zu den beschriebenen Ansätzen, bei denen der osmotische Druck durch die Zuführung von Süßwasser zum Salzwasser erzeugt wird, versuchen die Forscher bei IBM diesen Druck durch die Zuführung von sauberem (oder weitgehend sauberem) Wasser zu dem extrem salzigen Abwasser von Entsalzungsanlagen zu erreichen.

    Oasys Water Inc. (Osmotic Application Systems) in Cambridge, MA, ein Spin-Off der Yale University, erhält im Februar 2009 Investitionsmittel in Höhe von 10 Mio. $, um eine patentierte Technologie namens Engineered Osmosis (EO) zu entwickeln, welche die Kosten der Meerwasser-Entsalzung halbieren soll. Zu den Investoren gehören die Advanced Technology Ventures, Draper Fisher Jurvetson und Flagship Ventures.

    Bei der von Robert McGinnis erfundenen Technologie wird die Abwärme von Kraftwerken genutzt, um den osmotischen Druck beträchtlich zu steigern. Anstatt der Aufteilung in Salzwasser und Süßwasser, teilt Oasys Salzwasser und sehr salziges Wasser. Dieses besteht aus Wasser, das mit einer besonderen Art Salz gemischt wird, das thermolytisches Salz genannt wird – im vorliegenden Fall besteht dieses aus Ammoniak und Kohlendioxid. Bei Erhitzen verwandeln sich diese Salze zu Gas.

    Diese extrem salzige Lösung preßt frisches Wasser aus industriellen Abwässern oder Meerwasser durch die Membran, wobei Salzlake zurückbleibt. Anschließend wird das thermolytische Gemisch geringfügig erhitzt, wodurch das Ammoniak und das Kohlendioxid ausgasen und Süßwasser zurücklassen. Um den Vorgang zu wiederholen werden das Ammoniak und das Kohlendioxid wieder zusammengebracht. Die benötigt Wärme ist mit rund 20°C relativ klein, so daß die Abwärme eines Kraftwerks oder einer Fabrik ausreichen.

    Da außerdem nur eine geringe Menge Strom zum Pumpen des Wassers erforderlich ist (im Gegensatz zur Umkehrosmose mit ihrem erforderlichen sehr hohen Druck) erklärt Oasys, daß man frisches Wasser zu einem Zehntel der Kosten von heutigen Umkehrosmoseanlagen produzieren kann. Bis Dezember 2009 wird eine winzige Pilotanlage errichtet, der im Herbst 2010 eine größere Demonstrationsanlage folgen soll. Anschließend will man das Thema Energie angehen.

    Das Unternehmen geht davon aus, daß sich sein System auch als günstiges, in großem Stil einsetzbares Speichergerät für Strom verwenden läßt. Im Gegensatz zu einer Leistung von 3 W/m2 bei den bisherigen Membranen rechnet Oasys damit, durch den hohen osmotischen Druck des Ammoniak-Kohlensäure-Salzes bis auf eine Leistung von 200 W/m2 zu kommen.

    Eine derartige große Batterie würde aus zwei riesigen Auffangbehältern bestehen, einer für Salzwasser und einer für Süßwasser, die neben einem Kraftwerk errichtet werden. Die Abwärme der Anlage wird regulär genutzt um das Wasser zu entsalzen. Als alternative Wärmequellen werden auch die Geothermie und die Solarenergie genannt. Sobald während Bedarfsspitzen mehr Leistung benötigt wird, werden Salzwasser und Süßwasser zur Stromerzeugung genutzt, mit einem Wirkungsgrad zwischen 50 % und 80 %.

    Um die Technologie bis zur Produktreife zu entwickeln sind dem Unternehmen zufolge zusätzlich bis zu 50 Mio. $ erforderlich.

    Am Lehrstuhl für Energiesysteme und Energiewirtschaft der Ruhr-Universität Bochum untersucht Mitte 2010 Dipl.-Ing. Peter Stenzel die Kriterien, mit denen geeignete Standorte für Osmosekraftwerke identifiziert werden können. Neben den technischen und wirtschaftlichen Aspekten werden erstmals auch ökologische Überlegungen mit einbezogen. So muß der Fluß eine gewisse Wasserentnahme vertragen, wobei ein Mindestpegel nicht unterschritten werden sollte, um nicht Pflanzen und Tiere zu gefährden. Bei den weltweit analysierten Flußmündungen erweisen sich besonders Standorte an den Mittelmeerküsten, in Skandinavien und Amerika als chancenträchtig. Das Potential in Deutschland ist eher gering.

    Ebenfalls Mitte 2010 veröffentlicht die Cleantech-Beratungsfirma Kachan & Co. aus San Francisco einen 17-seitigen Bericht (für 395 $!), in dem konstatiert wird, daß das Potential der osmotischen Energie groß genug sei, um damit bis zum Jahr 2030 etwa 50% der europäischen Strombedarfs decken zu können.

    Grenzen der Nutzung

    Insgesamt gesehen ist die Nutzung der Meeressalinität noch immer mit äußerst hohen Anlagenkosten verknüpft, die notwendigen semipermeablen Membranen sind sehr teuer und die Technik insgesamt noch wenig entwickelt. Die gegenwärtig existierenden Membranen kosten rund 30 € pro Quadratmeter (Stand 2010).

    Einsprüche seitens Umweltschützern bezüglich dieser Projekte sind noch nicht vorgebracht worden – anzunehmen, es gäbe deshalb keine Auswirkungen, wäre jedoch etwas kurzsichtig.

    Hydrosphärengenerator

    Die Sea Solar Power International in Baltimore, Maryland, ein Unternehmen der Abell Foundation, analysiert Anfang 2006 das US-Patent von Richard M. Dickson aus Portland, Oregon, dessen Vorschlag auf der Nutzung des Druckunterschieds zwischen Oberflächenwasser und Wasser in großen Tiefen beruht, was Leistungen bis zu 500 MW möglich machen soll. Sowohl die Howaldtswerke-Deutsche Werft AG (HDW) in Kiel, als auch die Florida Hydro Inc. in Palatka, Florida, hätten das System bereits bewertet, Details darüber sind bislang jedoch noch nicht veröffentlicht worden.

    Die Animation auf Dicksons Homepage zeigt eine unterseeische Konstruktion von 15 m Durchmesser in 100 m Tiefe, in der sich zyklisch eine Art Kolben bewegt, wobei sich – allerdings langsamer – auch die Meeresoberfläche zyklisch hebt und senkt.

    SHPS Funktion Grafik

    SHPS Funktion

    Die Idee dazu kommt Dickson im Jahr 2001, als er in einem Buch über die Tauchfahrten von Dr. William Beebe aus den 1930er Jahren liest, wie ein in rund 450 m Tiefe mit Wasser befülltes Gerät, das anschließend an die Oberfläche geholt wurde, den Überdruck in seinem Innern mit einer unglaublichen Gewalt entließ. Ein Patentantrag für das Submersible Hydroelectric Propulsion System (SHPS) von Ende 2006 wird zurückgewiesen.

    Laut Sterling D. Allan von peswiki.com (im November 2006) handelt es sich um ein System, das keine eindeutige Input-Energie aufweist. Er rechnet daher nicht damit, daß es funktionieren könnte. Der Kontakt zur HDW hatte auch nichts mit einer ‚Bewertung’ zu tun sondern beschränkte sich auf eine höfliche Ablehnung.

    Im Februar 2008 erhält Dickson für sein Hydrosphären-Konzept, das er bei Interviews gerne auch Air Water Gravity Generator (AWGG) oder Ocean Pressure Electric Conversion (OPEC) System bezeichnet, eine Ehrenurkunde des History Channel und des Modern Marvels Invent Now Challenge 2007. Beim Update dieses Kapitels Ende 2010 ist seine Seite jedoch nicht mehr Online.

    Die latente hydrostatische Energie (sprich: der Wasserdruck) soll auch der Grund für die Funktion der Spiteri Wasserpumpe des maltesischen Erfinders Joe Spiteri-Sargent sein, für die er 2007 den Energy Globe Award des Europäischen Parlaments bekommt – obwohl eine Patentierung des Systems in England zweimal abgelehnt wird. Eine Patentierung 2006 in Malta scheint dagegen akzeptiert worden zu sein.

    Die Maschine arbeitet unterhalb einer Wasseroberfläche und setzt über einen rhythmischen Kippvorgang die hydrostatische Energie eines Gewässers unter Ausnutzung des Auftriebs und der Gravitation dergestalt um, daß Wasser hochgepumpt werden kann und letztlich ein künstlicher Wasserfall entsteht, dessen Energie über eine Turbine Strom erzeugt.

    Spiteri-System Grafik

    Spiteri-System (Grafik)

    Spiteri erlangt die Inspiration zu seiner Maschine 1989 in Kanada, wo er seit langem lebt, und schuldet diese dem ehemaligen Ministerpräsidenten Dom Mintoff, der 1980 sagte: „Wenn Malta nur so etwas wie ein Wasserfall hätte, dann wäre unser Strom viel billiger.“ Ab 1991 beginnt Spiteri gemeinsam mit dem Wasserbauingenieur Marco Cremona mit der Entwicklung von Prototypen und der Durchführung praktischer Versuche in einem 4 m hohen Wassertank in Luqa.

    In seine Firma Sargent Enterprises Ltd. (SEL) investieren 22 Familienmitglieder und Freunde, was die Entwicklung und den Prototypenbau überhaupt erst möglich macht. Auf dem Foto ist ein Modell der 1. Generation zu sehen. Mittelfristig denkt der Erfinder an Stationen mit mehreren Einzelpumpen, die bis zu 250 kW produzieren.

    Ein möglicherweise ähnliches System hat der Zeitungsverleger Ruben Pesebre erfunden. Gemeinsam mit seinem Partner Nemesio ,Boyet’ Antonio Jr. läßt er 2005 auf den Philippinen einen Underwater Pressure Energy Converter (UPEC) patentieren, über den ich bislang jedoch keine näheren Details in Erfahrung bringen konnte.

    Hygrogenerator

    Brasilianische Forscher der Universität Campinas stellen auf dem Treffen der American Chemical Society in Boston im August 2010 das Konzept für ein System vor, bei dem Panels auf Hausdächern elektrischen Strom aus jener Energie der Atmosphäre erzeugen, die sich sonst in Blitzen entladen würde.

    Bei hoher Luftfeuchte laden sich Aluminium-Partikel positiv, Silizium-Partikel hingegen negativ auf. Den Wissenschaftlern zufolge beweist dies, daß Wasser in der Atmosphäre elektrische Ladung sammelt, umformt und an andere Materialien übertragen kann. Die entstehende Ladung wird Hygroelektrizität genannt, wobei Hygro für Feuchtigkeit steht.

    Die Elektrizität aus der Atmosphäre ist daher besonders für die Tropen mit ihren vielen Gewittern eine Perspektive. Die Brasilianer testen derzeit, welche Metalle sich für Panels am ehesten eignen.

    Meerwasser-Stauwerke

    Da die folgenden Projekte das Meer nur als Wasser-Reservoir berücksichtigen und das abgezapfte Wasser in zwei Fällen auch über Land geleitet wird, sind diese Projekte nicht unter ‚Meereskraftwerke’ aufgelistet. Bei den aufgeführten Energieprojekten handelt es sich um ein Projekt in der Senke des Toten Meeres, um das Qattara-Projekt in Ägypten, sowie um den Atlantropa-Plan des deutschen Architekten Hermann Soergel.


    Am 24. August 1980 wird mitgeteilt, daß die Regierung in Jerusalem das durch Kriegsgeschehen zeitweise zurückgestellte Kanalprojekt zwischen dem Mittelmeer und dem Toten Meer erneut wieder ins Auge gefaßt hat. Dieser Plan sieht vor, ein 100 – 130 km langes Kanal- und Tunnelsystem zu ziehen, wobei die nutzbare Fallhöhe zum Toten Meer hin etwa 400 m beträgt. Die Stromproduktion von 600 MW soll Israels Bedarf des Jahres 1990 zu 60 % decken. Ein Jahr später erfolgt sogar die offizielle Einweihung des Projektes durch den damaligen Ministerpräsidenten Menachem Begin.

    Die Idee soll auf Theodor Herzels Buch ‚Altneuland’ von 1902 zurückgehen. Doch ich fand auch Hinweise darauf, daß bereits 1850 die Britische Regierung eine Kommission unter der Leitung von Admiral William Allen ausgesandt hatte, um die Möglichkeiten einer Verbindung zwischen dem Mittelmeer und dem Roten Meer zu prüfen. Es ist sehr gut möglich, daß man schon damals den Umstand im Auge hatte, daß sich mit dem ‚tiefsten Punkt der Erde’ noch einiges anfangen ließ. Eine weitere Ideenquelle soll der Franzose Pierre Gandrillon gewesen sein, dessen Plan zwei Kraftwerke südlich des (gestauten) Tiberias-Sees mit 300 m Fallhöhe und an der Mündung ins Tote Meer mit 208 m Fallhöhe vorsah, sowie einen Hochbehälter, in welchen das Mittelmeerwasser hinaufgepumpt wird.

    Einen direkten Kanal zwischen Haifa und dem Toten Meer hatte 1899 der Schweizer Ingenieur Max Burkhard vorgeschlagen – und dieser Vorschlag war es auch, der bei Herzl auf starkes Interesse stieß.

    1943 publizieren dann die beiden US-Amerikanischen Experten Walter C. Lowdermilk und John Savage einen weiteren Plan, durch einen Verbindungskanal zwischen Mittel- und Totem Meer mit angeschlossenem Kraftwerk etwa 100 MW Elektrizität zu erzeugen.

    Es bleibt die Frage, ob nicht weitere Waffengänge mit den arabischen Nachbarn dazu beitragen werden, das Projekt in der Schublade zu lassen – ebenso, ob nicht von seiten arabischer und israelischer Umweltschützer starker Widerstand zu erwarten ist. Für Israel hätte das Projekt mehrere Vorteile:

    • Stromproduktion von bis zu 22 % des aktuellen Verbrauchs
    • Erleichterung der Ölsteingewinnung am Toten Meer
    • Tourismus durch Seen am Kanalverlauf
    • Entsalzung und Entwicklung der Negev-Wüste
    • Der Kanal kann als südliche Verteidigungslinie fungieren


    1983
    wird bekannt gegeben, daß die 1974 begonnenen Studien abgeschlossen seien und nun der Israelischen Regierung vorliegen würden. Als Starttermin für den Bau wird das Jahr 1993 vorgeschlagen. Doch schon am 02.03.1984 meldet die sowjetische Nachrichtenagentur TASS plötzlich den Beginn der Arbeiten, wobei eine Bauzeit von nur zwei Jahren genannt wird (!). Tatsächlich hatte bereits 1977 eine Regierungskommission vier verschiedene Trassenführungen für das Projekt erarbeitet, von denen eine vom Golf von Aqaba ausging, während die anderen drei das Wasser vom Mittelmeer heranführen sollten. Aus politischen Gründen wurde damals die südliche Route favorisiert.

    Landkartenskizze des Friedenskanal

    Friedenskanal

    Auf arabischer Seite wird ein dramatisches Ansteigen des Wasserspiegels des Toten Meeres befürchtet, was mehrere auf jordanischer Seite angesiedelte Industrieprojekte bedrohen würde. Auch auf der Arabischen Energiekonferenz in Algerien 1984 wird das Projekt scharf angegriffen, wobei erstmals neben den politischen auch ökologische Argumente ins Spiel gebracht werden. Möglicherweise aufgrund der schweren Wirtschaftskrisen in Israel wird Anfang Juni 1985 durch den Energieminister verkündet, daß man das Projekt vorläufig gestoppt habe.

    Die Idee bekommt neues Gewicht, als die Regierungen Israels und Jordaniens auf dem Weltgipfel in Johannesburg im Jahr 2002 das Projekt Friedenskanal (‚Peace Conduit’) vom Roten zum Toten Meer vorstellen. Mittlerweile unterstüzen auch die Palästinensischen Behörden diesen Vorschlag, denn inzwischen redet man von 500 MW Energie, die sich Jordanien, Palästina und Israel dann teilen könnten, wobei ein Großteil dieser Energie zur Meerwasserentsalzung genutzt werden soll.

    Im Dezember 2006 einigen sich Jordanien, Israel und Palästina darauf, eine Machbarkeitsstudie für das inzwischen auf 2 bis 4 Milliarden $ geschätzte Projekt in Auftrag zu geben. Diese Studie und die Umweltverträglichkeitsprüfung sollen zwei Jahre dauern und etwa 15 Mio. $ kosten. Über 10 Mio. davon sind von den USA, Kanada, Japan, Spanien, Frankreich und anderen europäischen Ländern übernommen worden (anderen Quellen zufolge hätten die USA, die Niederlanden und Japan signalisiert, sich an den Kosten zu beteiligen).

    Im August 2007 gibt die jordanische Regierung bekannt, daß man Anfang Dezember mit einer Studie zum Bau eines 200 km langen Kanals zwischen dem Toten und Aqaba am Roten Meer beginnen werde. Man würde sich insbesondere über die Hilfe Chinas bei der Umsetzung des Projektes freuen, da dieses Land das entsprechende Know-how sowie die notwendige Technologie besitzen würde.

    Bei der Veranstaltung ‚Technologie als Brücke’ der Berlin-Brandenburgischen Akademie der Wissenschaften im Februar 2008 spreche ich das Projekt Friedenskanal an, doch es stellt sich heraus, daß die Personen auf dem Podium noch nie davon gehört haben, so daß auch meine Frage nach der Rolle der EU bei diesem Projekt erst einmal nicht beantwortet werden kann. Einzig der Vorsitzende des Vereins ‚Deutsche Meerwasserentsalzung e.V.’ Claus Mertens wartet mit den jüngsten Entwicklungsschritten auf.

    Der Leiter der Vertretung der Europäischen Kommission in Deutschland, Dr. Gerhard Sabathil, schickt mir jedoch wenige Tage später eine eMail mit der Antwort eines seiner Mitarbeiter in Brüssel:

    The ‚Peace Canal’ or ‚Red Dead Canal’ is indeed an old ‚idea’ which comes up regularly.
    While the Commission has not been involved in any specific initiative, I recall the World Bank had planned to finance a technical, economical and environmental feasibility study.
    Howeever, I do not know whether the WB eventually carried out this study.
    As you can imagine, this is a highly controversial project which has been strongly criticised by several NGOs, notably Friends of the Earth Middle East.

    Laut dem Magazin ZENITH Nr. 1/2008 gehört inzwischen auch der israelische Staatspräsident Schimon Peres zu den überzeugten Unterstützern des Projektes, das nun als ,Friedenstal’ präsentiert wird. Und auch die Knesset setzt die Vision auf ihre Top-Agenda.

    Im Juli 2008 meldet die Presse, daß das ‚Peace Conduit’ Projekt noch in diesem Sommer der israelischen Regierung vorgestellt werden soll – um eine offizielle Genehmigung zu erhalten. Die Entwickler planen bereits riesige Industrie- und Wohnbauten entlang der Strecke des Kanals auf beiden Seiten der israelisch-jordanischen Grenze. Der israelische Milliardär Yitzhak Tshuva will bis 2050 bis zu 3 Millionen Israelis in der Region Arava ansiedeln.

    Während einer Konferenz der EU über die Mittelmeer-Region, die im Dezember 2008 auf der jordanischen Seite des Toten Meeres stattfindet, widersetzen sich israelische Aktivisten vehement dem Kanal-Projekt, ganz im Gegensatz zu den offiziellen Teilnehmern aus Jordanien. Bei Umsetzung des Projekts würden täglich 1,9 Mrd. m3 Wasser aus dem Roten Meer zum Toten Meer fließen. Was für die eine Seite eine Chance darstellt, wird von der anderen als gewaqltige Gefährdung betrachtet.

    Im Mai 2009 gibt die jordanische Regierung auf dem Weltwirtschaftsforum für den Nahen Osten in Jordanien offiziell bekannt, daß man das Kanalprojekt auf jeden Fall umsetzen wird. Als Kosten werden Zahlen zwischen 5 Mrd. $ und 10 Mrd. $ genannt, die Bauzeit wird auf 20 Jahren geschätzt.

    Ende Juni 2009 zieht Israel nach, indem der stellvertretende Ministerpräsident Silvan Shalom ankündigt, daß die Weltbank zugestimmt habe, eine (weitere!) Machbarkeitsstudie für den Kanal-Plan zu finanzieren, die 1,25 Mio. $ kosten soll. Einen Monat später wird bekannt, daß sich nun auch der Milliardär und Geschäftsmann Yitzhak Tshuva an dem Bau des geplanten Kanals beteiligen will, da er es als lukrative Geschäftsinvestition betrachtet.

    Ende Juli 2009 treffen sich Vertreter aus Jordanien, Israel und der Palästinensischen Autonomiebehörde um unter der Leitung von Vertretern der Weltbank das weitere Vorgehen bei dem (gemeinsamen?) Projekt zu besprechen. Ziel ist die Bildung eines Ausschusses (Technical Steering Committee) zur Untersuchung der Umsetzungsmöglichkeiten.


    Doch werfen wir nun einen Blick auf das zweite Projekt, den in Nordägypten geplanten Qattara-Kanal (o. Kattara). Das Projekt war bereits 1916 von einem Berliner Professor vorgeschlagen worden und beinhaltet die Ausnutzung der Qattara-Senke mit ihrer Tiefe von bis zu 137 m unter dem Meeresspiegel, was sie zum tiefsten Punkt Afrikas macht.

    Es ist vorgesehen, die Senke durch einen etwa 76 km langen  Kanal mit dem Mittelmeer zu verbinden und dann mit zufließendem Meerwasser zu füllen. Das im Durchschnitt 60 m betragende Gefälle soll dabei der Stromproduktion dienen – während der Füllphase mit 670 MW und danach, d.h. während der anschließenden Verdunstungsphase, mit 352 MW. Diese zweite Phase setzt ein, wenn sich der Wasserspiegel des neu entstandenen Salzsees auf 60 m unterhalb des Meeresspiegels einpendelt und durch die ständige Verdunstungsrate stabilisiert.

    Nach etwa 60 Betriebsjahren würde die Anlage dann allerdings zum Stillstand kommen, da sich der Salzgehalt des ‚Sees’ der kritischen 27%-Grenze nähert, worauf die resultierende Krustenbildung eine weitere Verdunstung verhindert und die Senke ein für alle mal voll läuft (andere Quellen sprechen von einem kritischen Salinitätsgrad von 33 %, dieser wären erst nach 78 Betriebsjahren erreicht). Einige technische Daten können den Umfang des geplanten Projekts vielleicht verdeutlichen:

    Projektkosten bis zu 7,82 Mrd. DM
    Realisation durch die Zündung von 213 ‚sauberen’ Atomsprengsätzen aus US-Beständen wird ein Kanal durch das 50 – 200 m hohe ‚Libysche Plateau’ gezogen.
    Vorarbeiten 1960 erste Vorstudie, 1975 Durchführbarkeitsstudie, Konsortium unter der Federführung von ‚Lohmeyer Int. GmbH’ in Frankfurt, Kostenträger ist die Bundesrepublik Deutschland: bisher 11,5 Mio. DM (Stand 1976).
    Bauzeit 10 Jahre, in drei Phasen.
    Betriebsdauer 60 – 70 Jahre, Amortisation nach etwa 50 Jahren.

    Mitte 1978 meldete die Kairoer Presse, daß die Bundesrepublik vorgeschlagen hätte, die Kredite für weitere Vorstudien auf ca. 19 Mio. DM aufzustocken, obwohl die Arbeit des genannten Konsortiums schon ergeben hat, daß das Projekt ‚technisch durchführbar’ sei. Ägypten will das Projekt auch deshalb vorantreiben, um die stark wachsende Bevölkerung aus dem Nilgebiet wegzusiedeln. Auch soll in dem überfluteten Gebiet der Qattara-Senke die Ölexploration vorangetrieben werden, erleichtert durch eben diese Überflutung des jetzt aus Salzsümpfen und Wanderdünen bestehenden Gebietes.

    Evakuierungspläne (während der Sprengungen) sprechen von 25.000 Menschen und einem Entschädigungsbetrag von rund 3 Mrd. DM – anderen Schätzungen zufolge müßten etwa 28 Mio. Menschen evakuiert werden! Nur 450 km von dem Sprenggebiet entfernt befindet sich der tektonisch instabile Rote-Meer-Grabenbruch, auf den die Druckwellen der Sprengungen nicht ohne Auswirkungen bleiben dürften. Es wird bei der Projektrealisation auch eine Versalzung und ggf. sogar eine Verseuchung des (süßen) Grundwassers befürchtet, welches sich genau unterhalb der Qattara-Senke in verschiedenen Strömungsrichtungen bewegt und die Lebensader der verschiedenen Oasen im gesamten Raum bildet. Auch besteht die Gefahr neu auftretender Strömungen im Mittelmeer, mit Erosionswirkungen selbst an entfernten Küsten – zu alledem müßten vor Baubeginn auch noch die alten Bomben und Minen des 2. Weltkrieges (z.B. in El-Alamein) beseitigt werden.

    Doch das Projekt scheint inzwischen erst einmal eingefroren worden zu sein, denn schon Anfang 1980 waren die Kosten für weitere erforderliche Vorstudien auf fast 13 Mio. $ angewachsen – und die Atombomben-Idee wurde aus ökologischen Erwägungen fallen gelassen. Nachdem Bonn das Projekt mit inzwischen 18,3 Mio. DM genügend untersucht hatte, beschloß man von weiteren Zahlungen abzusehen. Im Februar 1981 mußte sich der damalige Außenminister Genscher daher bei einem Besuch in Ägypten die Frage gefallen lassen, ob der Rückzug von diesem Projekt eine ‚Herabstufung Ägyptens in politischer und wirtschaftlicher Hinsicht’ bedeuten würde. Nichts desto weniger schien das Projekt damit bis auf weiteres gestorben zu sein – was bei Einwohnern Ägyptens und Umweltschützern in der ganzen Welt große Erleichterung hervorgerufen hat.

    Aber solche Ideen sind langlebig – immerhin waren bis dahin schon 12 unterschiedliche Konzepte und 8 verschiedene Kanalrouten ausgiebig studiert worden. 1983 stellten die schwedischen Consultant-Firmen SWECO und Nitro Nobel die Praktibilität des Projektes fest – zu einem Preis von 5 Mrd. $. Die ‚Schwedische Kommission für Technische Zusammenarbeit’ war zwei Jahre zuvor für die Deutschen eingesprungen und hatte die weitere Studie finanziert. Nun wurden auch neue Daten vorgelegt:

    Start des Zuflußkanals bei El-Alamein – Kanalbreite bis zu 350 m, Kanaltiefe bis zu 120 m – teilweise Auslegung als Tunnel – Termin der Inbetriebnahme 2001 – erzielbare Energie 1.800 MW.

    Doch gleichzeitig wurde auch ein neues Problem benannt, nämlich die Stabilität der Erdkruste gegenüber dem Gewicht des neuen Sees. Außerdem gibt es Projekte, das unterirdische Süßwasser der Sahara in die durstigen Küstenstädte des Nordens zu pumpen – was durch den Qattara-Kanal möglicherweise verhindert werden kann. 1984 informierte der ‚New Scientist’ seine Leser jedenfalls darüber, daß das Projekt nun doch zurückgestellt worden sei – während im Sommer 1988 bekannt wurde, daß schwedische Experten an einer neuen Studie arbeiten… ein weiterer Pendelschlag.

    Nicht zuletzt soll erwähnt werden, daß es auch weitere geeignete Stellen gibt, an denen Meerwasser-Stauwerke errichtet werden könnten, dazu gehören  das kaspische Meer (- 26 m), der See von Assal in Somalia (- 174 m) sowie das Todestal (- 84 m) und das Tal Coahulla mit dem ‘trockenen’ See (- 90 m) in den USA.

    Das Kattara-Projekt taucht auch in dem 2008 veröffentlichten Science-Fiction Roman Das letzte Theorem von Arthur C. Clarke und Frederik Pohl auf: Aliens wollen sich in der Region ansiedeln und bieten im Gegenzug die Umsetzung des gewaltigen Projekts zur Stromerzeugung an.


    Ein weit gigantischeres Projekt stammt von dem deutschen Architekten Hermann Sörgel, der das Mittelmeer absenken, die Sahara bewässern und Europa für immer mit sauberem Strom versorgen wollte. Entstehen sollte dabei der neue Kontinent Atlantropa.

    Daß die Zeit reif dafür war, als Sörgel mit seiner Idee im März 1928 erstmals an die Öffentlichkeit geht, beweist die technische Entwicklung: Etwa zeitgleich mit der Erfindung von Stromgeneratoren waren im 19. Jahrhundert auch moderne Wasserkraft-Turbinen entwickelt worden, und Anfang des 20. Jahrhunderts ist die Technik für die Stromerzeugung marktreif. Sofern die Fallhöhe des Wassers mindestens 50 m beträgt, lassen sich mit den modernen ‚Francis-Turbinen’ bereits Wirkungsgrade von bis zu 90 % erreichen.

    Die zuvor auch Panropa-Projekt genannte Vision ist überwältigend: Das größte Kraftwerk Europas verschließt die Meerenge von Gibraltar, und bis zu 88.000 m3 Wasser schießen hier pro Sekunde durch die gewaltigen Turbinen und erzeugen 50.000 MW Strom. Für die Straße von Gibraltar, die an ihrer engsten Stelle nur 12 km breit, dafür aber bis zu 300 m tief ist, plant Soergel einen gigantischen, bogenförmigen Damm, der über weite Strecken im seichten Wasser steht, so daß nur ein Teilstück von 5 km im tiefen Wasser erbaut werden muß. Die Dardanellen werden ebenfalls durch einen Staudamm verschlossen, und auch hier erzeugen die Generatoren Strom. Durch ein gigantisches Verbundnetz, das natürlich die Zusammenarbeit zwischen den einzelnen Staaten erfordert, läßt sich so ganz Europa mit Strom versorgen – und wächst zu einem einheitlichen und friedlichen Wirtschaftsraum zusammen. Außerdem vereint der Gibraltardamm Europa mit dem prosperierenden afrikanischen Kontinent.

    Detailpläne Atlantropa

    Atlantropa Gesamtkonzept

    Hanns Günther beschreibt die Fernziele des Projektes in seinem 1931 erschienenen Kosmos-Büchlein In hundert Jahren: „Das Panropa-Projekt soll in einer großen und gemeinsamen Aufbau- und Friedensarbeit, an der alle Völker Europas teilnehmen müßten, das sich zersetzende Abendland wirtschaftlich heben und einigen.“ Die politischen Gegebenheiten widersprechen zu jener Zeit einer Verwirklichung des Planes, „aber in hundert Jahren wird er vielleicht längst verwirklicht sein, als erste große Gemeinschaftstat der Vereinigten Staaten von Europa.“

    Sörgel beschäftigt sich jedenfalls ausführlich mit dem lokalen Klima und stellt fest, daß die warmen Sommer und die trockenen Westwinde am Mittelmeer dafür sorgen, daß ständig große Mengen an Wasser verdunsten, während die wenige Flüsse, die ins Mittelmeer münden, diese Verluste nicht ausgleichen können. Das Mittelmeer kann seinen Wasserspiegel also nur durch den ständigen Nachschub von Atlantikwasser halten. Würde man die Straße von Gibraltar schließen, dann würde der Meeresspiegel um über 1,65 m pro Jahr sinken.

    Jahre später ist das Mittelmeer deutlich kleiner geworden, doch dafür hat Europa 233.000 km2 Neuland als Siedlungsfläche dazu gewonnen, etwa die Größe Frankreichs. Im Westen liegt der Wasserspiegel des Mittelmeers nun um 100 m tiefer, nach einer weiteren Staustufe bei Sizilien fällt er sogar auf 200 m ab. Und im Norden Afrikas erstrecken sich in der einst ausgedörrten Sahara nun ausgedehnte Plantagen. Inzwischen sind neue Häfen gebaut, und ganze Städte verlegt worden.

    Sörgel gelingt es seine Popularität zu nutzen, um Mitstreiter für seine Idee zu finden. Einer von diesen ist der jüdische Architekt Erich Mendelsohn. Er ist er in der zionistischen Bewegung aktiv, die einen eigenen Staat Israel anstrebt, und durch das neue Küstenland, so glaubte er, würde auch genug Lebensraum entstehen, um Palästinensern und Juden ein friedliches Nebeneinander zu garantieren. Mendelsohn bietet Sörgel an, die Planung für dieses neue Palästina zu übernehmen.

    Während der Weltwirtschaftskrise von 1929 bietet sich die Idee von Atlantropa für viele Menschen als realisierbares Utopia an, doch nachdem die Nationalsozialisten 1933 an die Macht kommen, gerät die Idee in ihre schwerste Krise, denn die neue Regierung in Berlin mißtraut der pazifistischen Ausrichtung des Projektes. Erst nach dem Krieg blüht die Idee von Atlantropa noch einmal auf. Am Deutschen Museum in München wird ein ‚Atlantropa-Institut’ gegründet, von dem aus Sörgel um Mitstreiter für sein Projekt wirbt.

    Der Atlantropa-Traum stirbt fast am selben Tag wie sein Schöpfer: Am Abend des 4. Dezember 1952 radelt Sörgel auf dem Weg zu einem Vortrag die Münchner Prinzregentenstraße entlang, als ihn auf der völlig geraden Straße ein Auto erfaßt. Wenige Wochen später erliegt er seinen Verletzungen, während der Fahrer nie ermittelt wird.

    Virtuelles Bild des Gibraltar-Kraftwerks

    Kraftwerk bei Gibraltar

    Heute geht man davon aus, daß Atlantropa  in der Mittelmeerregion zu einem ökologischen Desaster geführt hätte. Computersimulationen lassen vermuten, daß eine Absenkung des Mittelmeers um 100 bis 200 m die Verdunstung und damit auch die Niederschläge stark verringen würde. Auch der Grundwasserspiegel in den Mittelmeerländern würde sich vermutlich senken, und eine ausgedehnte Dürre in der Region wäre die Folge – ein Resultat, das durch den inzwischen stattgefundenen Klimawandel anscheinend auch ohne Sörgel erreicht wird.

    Möglicherweise wäre Atlantropa aber auch weltweit auf erbitterten Wiederstand gestoßen, denn das Mittelmeerwasser wäre ja nicht verschwunden, sondern in die anderen Meere geflossen. Damit würde der Meeresspiegel weltweit um einen Meter ansteigen und ganze Küstenregionen überfluten. Auch dies scheinen wir gerade ohne die Idee Sörgels zu schaffen…!

    Trotzdem erfreut sich Herman Sörgels Atlantropa inzwischen neuen Interesses – aus historischen Gründen. So wird im Rahmen eines studentischen Seminars im Wintersemester 2003/2004 an der TU Darmstadt am Fachgebiet Architektur (IKA, Informations- und Kommunikationstechnologie in der Architektur) das Makroprojekt ‚Atlantropa’ mit CAD-Technik visualisiert. Ein Besuch auf der speziellen Website ist sehr zu empfehlen.

    Und am 13. Februar 2006 erfolgte die Erstausstrahlung der 45-minütigen Dokumentation des WDR von Michel Morales und Harald Rauser ‚Der Traum vom neuen Kontinent – Atlantropa’.

    Denn Visionen sind nicht klein zu kriegen, und das ist gut so. Man muß sie ja nicht immer realisieren – aber darüber nachdenken, träumen und phantasieren sollte man schon dürfen!

    Und so erscheint Ende 2007 im ‚International Journal of Global Environmental Issues’ der Aufsatz einer mehrköpfigen Autorengruppe um den Geologen Roelof Dirk Schuiling von der Universiteit Utrecht mit dem Titel: ‚Power from closing the Red Sea: economic and ecological costs and benefits following the isolation of the Red Sea’. Diesmal geht es nicht um das Mittelmeer, sondern um das Rote Meer, und die Wissenschaftler untersuchen die Kosten und den Nutzen eines Dammes, welcher an der zwischen Eritrea, Dschibuti und dem Jemen gelegenen Meerenge Bab-el-Mandab das Rote Meer sperren und damit 50 GW Strom produzieren könnte. Ein dort errichteter Staudamm würde nämlich das Einfließen von Meerwasser aus dem Indischen Ozean in das Rote Meer unterbinden, dessen Wasserspiegel aufgrund der Verdunstung sinken würde – allerdings mit katastrophalen ökologischen Folgen.

    Schuiling und seine Kollegen hatten bereits vor zwei Jahren ein ähnliches Projekt für die Straße von Hormus, die den Iran vom nordöstlichen Zipfel der arabischen Halbinsel trennt, vorgeschlagen…