Pictures of the Future    Frühjahr 2007

Sonne und Mond anzapfen

10 000 bis 100 000 Wellenkraftwerke weltweit kann sich Dr. Jochen Weilepp vorstellen. Der Leiter der Abteilung für Meeresenergien bei Voith Siemens Hydro Power Generation (VSH) und sein Team wollen diese bislang fast ungenutzte Energie anzapfen. Sie identifizieren, bewerten, entwickeln und kommerzialisieren neue, viel versprechende Stromerzeugungstechnologien aus Wasserkraft.

Noch wird der Weltenergiebedarf hauptsächlich durch nicht erneuerbare Ressourcen wie Öl, Kohle, Gas sowie Atomenergie gedeckt. Diese natürlichen Quellen sind in absehbarer Zeit erschöpft. Alternativen sind Wasser-, Wind- und Solarenergie, Biomasse und Geothermie. Derzeit stammen etwa 18 % des weltweit erzeugten Stroms aus Wasserkraftwerken. Über ein Drittel davon wird mit Turbinen und Generatoren von VSH hergestellt.

Wasserkraft hat viele Vorteile: Sie ist eine erneuerbare Energieform, setzt keine Treibhausgase frei, schafft mit Stauseen Orte der Erholung, dient der Trinkwasserspeicherung, der landwirtschaftlichen Bewässerung und dem Hochwasserschutz und verbessert die Schiffbarkeit von Flüssen. Doch natürlich gibt es auch einen Haken: Der Bau großer Wasserkraftwerke ist oft ein Eingriff in die Natur mit teils erheblichen Auswirkungen für die Anwohner. "Wir sind uns dieser Verantwortung bewusst und setzen uns deswegen für eine soziale sowie umwelttechnisch verantwortungsvolle Realisierung ein", betont Dr. Hubert Lienhard, Sprecher der Geschäftsführung von VSH und Mitglied des Vorstands der Voith AG.

20 % vom Weltmarkt. Mechanische und elektrische Ausrüstungen für Wasserkraftwerke sind das Kerngeschäft von Voith Siemens Hydro. Das Joint-venture der beiden Konzerne Voith und Siemens mit Hauptsitz in Heidenheim und weltweit etwa 2 500 Mitarbeitern wurde im Jahr 2000 gegründet. Voith hält 65, Siemens 35 % der Firmenanteile. "Wir produzieren nicht nur, wir forschen und entwickeln und beraten auch – sind also ein Komplettanbieter. Bis auf den Dammbau, der die Sache von Bauingenieuren ist, machen wir alles", fasst Dr. Siegbert Etter, Leiter Zentrale Technik, zusammen. Insgesamt tummeln sich etwa zehn Firmen auf dem Markt. Der Weltmarktanteil von VSH liegt bei 20 %t, der Auftragseingang des letzten Geschäftsjahres betrug 720 Mio. €. Damit ist das Unternehmen die stabile Nummer 2.

Während der Bau von Stauseen als Quelle der Wasserkraft ein alter Bekannter ist, ist die Nutzung der Energie des Meeres relativ neu. "Theoretisch liegt ihr Potenzial bei 1,8 TW Gesamtleistung, davon kommt allein 1 TW von der Wellenenergie. Zum Vergleich: 1 TW – das ist so viel wie 700 große Kernkraftwerke", sagt Weilepp.

Bei Wellenkraftwerken gilt: Je breiter ein solches Kraftwerk ist, desto mehr Leistung kann es bringen – bei einem guten Standort im Jahresmittel etwa 30 kW/m. Kommerzielle Wellenkraftwerke gibt es noch nicht, aber rund 100 Konzepte für die Realisierung. "Davon werden weniger als zehn innerhalb von drei Jahren auf den Markt kommen", schätzt Etter, denn es sei eine komplexe Angelegenheit, eine neue Energieform im großen Stil nutzbar zu machen.

"Unsere Breakwater-Technologie wird zu denen gehören, die den Markteintritt schaffen", ist sich Weilepp sicher. VSH hat sich für die Technologie der oszillierenden Wassersäule entschieden und im Mai 2005 die schottische Firma Wavegen übernommen, die seit 2000 die erste Wellenkraftanlage dieser Art auf der Insel Islay betreibt (siehe Kasten). Ein wichtiges Teil ist die so genannte Wells-Turbine, die sich unabhängig von der Anströmung immer in dieselbe Richtung dreht. Das verhindert das ständige Beschleunigen und Abbremsen beim Ändern der Drehrichtung, wodurch Energie verloren ginge. Das ist wie bei Vögeln, von denen der Erfinder Alan Wells angeblich inspiriert wurde, die durch Auf- und Abschlagen der Flügel immer einen Vorwärtstrieb erzeugen.

Die Anlage versorgt etwa 50 Haushalte auf Islay. Das ist nicht viel, immerhin aber ist das schottische Wellenkraftwerk das einzige weltweit, das bereits heute dauerhaft in ein Stromnetz einspeist. "Für uns ist es eine ideale Umgebung, um die Technik und das Verfahren besser zu verstehen und unter realen Bedingungen zu testen", sagt David Gibb, Geschäftsführer von Wavegen. Mit ersten Ergebnissen: So gelang es dem Team bei Wavegen, den Wirkungsgrad der Turbine zu verbessern. Nun planen sie erste konkrete Einsätze: Ein Großprojekt in Schottland wird zusammen mit der britischen RWE-Tochter npower geprüft. Und VSH sucht mit dem Energieversorger EnBW einen geeigneten Standort für ein Wellenkraftwerk an der deutschen Nordseeküste mit einer geplanten Nennleistung von etwa 250 kW.

Hafenschutz mit Kraftwerk. Die Anlage von Wavegen wird auch Limpet genannt, also Napfschnecke, da sie genau wie diese Schnecken an den Klippen "klebt". Außerdem steht dieser Name auch für Land Installed Marine Powered Energy Transformer. Dass sich die Anlage an der Küste befindet, hat viele Vorteile: Sie ist gut zugänglich, gut zu warten und einfach ans Stromnetz anzubinden. Um zusätzlich Kosten abzufedern, entstand folgende Idee: Da Häfen Schutzmauern als Wellenbrecher benötigen, kann man diese Mauern zugleich als Wellenkraftwerk nutzen. So hätte ein einziges Bauwerk zwei Funktionen zu geteilten Kosten. In die Schutzmauer können kleinere Luftkammern eingebaut werden. Dafür wären mehrere kleine Turbinen nötig, die das Team von Wavegen derzeit in der schottischen Limpet-Anlage testet. Konkrete Pläne existieren bereits für einen Hafenneubau in Nordspanien.

"Darüber hinaus zapfen wir seit kurzem neben der Sonne auch den Mond an", schmunzelt Etter und erklärt: "Meeresenergie teilt sich auf in Wellen- und Gezeitenenergie. Erstere beruht auf der Kraft der Sonne, die zweite auf der des Mondes." Auch bei der Gezeitenenergie gibt es unterschiedliche technologische Ansätze: Während bei einem herkömmlichen Gezeitenkraftwerk ein Damm notwendig ist, werden bei einem Gezeitenströmungskraftwerk mehrere Unterwassermaschinen an einer Brückenkonstruktion eingesetzt. "Das ähnelt einem Windpark unter Wasser", beschreibt Technikchef Etter. Ein solches Kraftwerk will Voith Siemens Hydro nun entwickeln und erproben. In einem Joint Venture mit einem koreanischen Unternehmen soll ein Großprojekt in Korea mit 500 bis 1 000 Turbinen realisiert werden. Noch befindet sich das Vorhaben jedoch im Planungsstadium.

Obwohl sich die Energieerzeugung aus dem Meer in den vergangenen fünf Jahren geradezu stürmisch entwickelt hat, gibt es noch etliche Fragen zu klären, etwa: Welche Ansätze werden sich bei der Wellen- und Gezeitenenergie durchsetzen? Wie günstig kann man mit ihnen Strom produzieren? Wie entwickeln sich andere Stromerzeugungstechnologien? Bis zu Jochen Weilepps Schätzung von 10 000 bis 100 000 Wellenkraftwerken weltweit ist es noch ein weiter Weg. Aber erste, entscheidende Schritte sind getan.
                                                                                                                 Gitta Rohling