Wellenkraftwerk

So funktioniert ein Wellenkraftwerk

Das Wellenkraftwerk ist eine besondere Form des Wasserkraftwerkes. Es nutzt die Energie der Wellen und damit eigentlich auch indirekt die Kraft des Windes.

Wellenenergie gehört zu den erneuerbaren Energien, da sie in unendlicher Dauer auf der Erde vorhanden sind. Im Unterschied zu einem Gezeitenkraftwerk wird nicht der Höhenunterschied zwischen Ebbe und Flut ausgenutzt, sondern die kontinuierliche Bewegungsenergie der Wellen.

Technologien eines Wellenkraftwerks

Die Nutzung der Wellenergie ist durch verschiedene Technologien möglich.

Pneumatische Kammer

Zum einen wird eine pneumatische Kammer eingesetzt. Sie nutzt die Energie der ein- und ausströmenden Luft, die die Bewegung des Meeres verursacht mit einem Windgenerator.

Schwimmkörper

Ein anderes Prinzip besteht aus Schwimmkörpern, die miteinander oder mit dem Ufer verbunden sind. Die Wellenbewegung versetzt auch die Schwimmkörper in Bewegung. Diese wird über hydraulische Systeme aufgenommen und ein Generator damit angetrieben.

OWC-Prinzip

Seit November 2000 ist auf der schottischen Insel Islay ein Wellenkraftwerk auf der Basis des OWC-Prinzips in Betrieb. Es speist erstmalig Strom in ein kommerzielles Stromnetz.

Beim OWC-Prinzip drückt die Welle das Wasser in kaminförmige Betonröhren und zieht es beim Ablaufen wieder heraus. Das obere Ende der Röhren mündet in Turbinen. Die sich auf und ab bewegende Wassersäule komprimiert und saugt die Luft in den Betonsäulen an.
Dabei entsteht ein schneller Luftstrom, der eine Turbine antreibt.

In Planung ist die Inbetriebnahme eines Wellenkraftwerks auf der färöischen Insel Sandoz. Es soll nach der gleichen Technik wie auf Islay arbeiten.
Dazu werden in die Kliffs, in welchen sich die Generatoren befinden, Tunnel gebohrt. Die Kliff-Tunnel sollen dann auch an anderen Standorten, wie auf den Shetlandinseln und Orkney realisiert werden.

Nachteile des OWC-Prinzip

Ein großes Problem ist die unstetige Energieabgabe, die durch die Wellenschwankung entsteht. Man versucht durch Kurzzeitspeicher, zum Beispiel durch Schwungräder, diese Schwankung auszugleichen.
Auch Kraftwerke an verschiedenen Standorten könnten zum Ausgleich beitragen.

Bewegliche Auftriebskörper

Eine andere Möglichkeit die Bewegungsenergie der Wellen zu nutzen ist mehrere bewegliche Auftriebskörper durch Gelenke beweglich zu verbinden. Die Meereswellen bewegen den so entstandenen Teppich.
In den Gelenken befinden sich hydraulische Zylinder. Durch die Bewegungsenergie an den Gelenken wird die Arbeitsflüssigkeit durch Röhren mit integrierten Turbinen und Generatoren in Ausgleichszylinder gedrückt.

Entwickelt wurde dieses Konzept von dem Berliner Ingenieur Gerard Brandl. Das Konzept nutzt zum Antrieb eines Lineargenerators die vertikale Bewegung zwischen einem Auftriebskörper an der Meeresoberfläche und ein daran hängendes Gegengewicht.

Das berühmteste Kraftwerk, das nach dieser Technologie arbeitet ist sicher das Pelamis Projekt der Ocean Power Delivery Limited in Stromness auf den Orkney-Inseln.
Das Kraftwerk hat die Form einer Schlange, ist 150 Meter lang und 3,5 Meter breit. Seit Mitte 2006 wird es vor der Küste Portugals eingesetzt.

Wellenkonzentrator "Wave-Dragon"

Das Wave-Dragon Projekt arbeitet mit einem Wellenkonzentrator. Dieser konzentriert die Wellen durch zwei v-förmig angeordnete Barrieren zur Mitte hin, wodurch die Wellen verstärkt werden. Diese vergrößerten Wellen laufen eine Rampe hinauf, von wo aus sie über Turbinen, die einen Generator antreiben, zurück ins Meer fließen.

Die gesamte Anlage ist ein schwimmendes Offshore-Kraftwerk und nicht an die Küste gebunden. Schon seit 2003 existiert ein Prototyp in Nissum Bredning im Norden Dänemarks.

Generelle Problematik und Nachteile eines Wellenkraftwerks

Ein Hauptproblem bei Wellenenergieanlagen war bisher die Robustheit gegenüber „Monsterwellen“, also überdurchschnittlich hohen Wellenbergen, die sehr plötzlich und unvorhersehbar auftauchen können.
Moderne Anlagen umgehen dieses Problem, indem die Auftriebskörper so konstruiert sind, dass sie durch zu große Wellen hindurch tauchen.

Die Entwicklung und der Bau von Wellenkraftwerken ist noch mit sehr hohen Kosten verbunden, die sich auf den Strompreis niederschlagen.
Doch mit der Weiterentwicklung der Technik und dem Finden von neuen geeigneten Standorten, wird auch die Stromgewinnung aus Wellenenergie einen größeren Anteil zur Deckung des weltweiten Strombedarf beitragen.

Effizienz eines Wellenkraftwerks

Der internationale Weltenergierat in London hat berechnet, dass Wellen- und Gezeitenkraftwerke etwa 15 Prozent des weltweiten Strombedarfs decken könnten. In Europa wären folgende Küsten geeingnete Standorte:

• Großbritannien
• Spanien
• Portugal
• Irland
• Norwegens

Allein in Schottland könnten im Jahre 2020 rund 40 Prozent des Strombedarfs durch Wellenenergie gedeckt werden.