Mehr vom Meer

Kombi-Kraftwerke sollen Meeresenergie endlich rentabel machen. Festen Schrittes stapft Laurent Marquis über einen schmalen Steg hinaus aufs Meer. Nach 300 Metern ist der Ingenieur am Ziel – einem flachen Metallbau auf vier Stelzen, der anmutet wie die Miniaturausgabe einer Förderplattform. Doch der Kasten bohrt nicht nach Öl, sondern gewinnt Strom aus der Kraft der Wellen. Unten treiben zwei Halbkugeln im Seegang, jede sechs Meter im Durchmesser. „Diese Bojen sind mit Hydraulikzylindern im Inneren der Anlage verbunden”, erklärt Marquis. „Wenn sie mit den Wellen auf- und abwogen, treiben sie Stromgeneratoren an.” Zum Beweis öffnet er eine Metalltür: Heraus schallt das Dröhnen der Hydraulikpumpen. Der Prototyp mit dem Namen „Wavestar” steht an der dänischen Nordseeküste in der Nähe des Industriehafens von Hanstholm. Seit Januar 2012 speist die Anlage Strom ins Netz. „ Sie hat schon einige Stürme überstanden, zum Teil mit zehn Meter hohen Wellen”, sagt Marquis. Bei schwerem Wetter, wenn die Brecher höher als vier Meter sind, hangelt sich die Plattform hydraulisch an den Stelzen hoch, um so der zerstörerischen Wucht des Wassers zu entkommen. Bislang rechnet sich das Konzept allerdings nicht. Die Kosten sind zu hoch, der Ertrag ist zu niedrig – der Wavestar-Prototyp von Hanstholm leistet gerade mal 35 Kilowatt, weniger als der Motor eines Kleinwagens. Um die Sache wirtschaftlich zu machen, streben die Ingenieure deshalb eine Allianz mit einer anderen Offshore-Technik an: Windparks auf hoher See. Sie hoffen, dass sich durch Wellenkraftwerke, platziert im Raum zwischen den Rotoren, beide Konzepte profitabel vereinen lassen. Verlässliche Stromquelle Von dieser Wind-Welle-Kombination versprechen sich die Experten gleich mehrere Synergieeffekte. So könnten Windräder und Wellenkraftwerke einen Teil der Infrastruktur gemeinsam nutzen, etwa die Umspannstation und das Stromkabel zum Land. Monteure könnten beide Anlagentypen gleichzeitig warten und reparieren. Außerdem dürfte eine kombinierte Wind- und Wellenfarm verlässlicher Strom liefern als ein reiner Windpark. Denn bei Flaute herrscht oft noch ordentlich Seegang, und der Park könnte dann weiter Energie liefern. Die EU hält die Sache für so aussichtsreich, dass sie ein Forschungsprojekt namens „Marina Platform” initiiert hat. Hier sollen Experten spezielle Software-Werkzeuge schaffen, um die Hersteller der Anlagen bei der Entwicklung neuer Konzepte zu unterstützen. Wavestar konnte bereits den dänischen Energieversorger Dong für ein Pilotprojekt interessieren. Der Plan sieht vor, einen mit 20 Bojen ausgestatteten, 0,6 Megawatt starken Prototypen mitten im dänischen Nordsee-Windpark „Horns Rev 2″ aufzustellen. „Er wird 300 Meter neben einem der Windräder stehen und mit diesem über ein Stromkabel verbunden sein”, erläutert Marquis. „Damit wollen wir herausfinden, inwieweit sich die erhofften Synergieeffekte einstellen.” Testlauf in der Bretagne Ferner tüfteln die Ingenieure gemeinsam mit dem französischen DCNS-Konzern daran, die Wavestar-Bojen direkt an den Türmen der Windräder anzubringen. Von jedem Turm könnten drei Reihen mit je 20 Bojen abzweigen und bei günstigem Seegang 2,4 Megawatt Leistung bringen – so die Vision. Zunächst soll das Konzept in einem Testzentrum an der bretonischen Küste in Frankreich erprobt werden. Außerdem ist ein Pilotpark aus drei Kombianlagen geplant. Diese Allianz mit der Windkraft dürfte für Wavestar die einzige Möglichkeit sein, wirtschaftlich zu werden. Andere Projekte setzen auf eine alternative Strategie: die Verbindung der Wellenkraft mit schwimmenden, nur durch Stahlseile gehaltenen Windrädern. Deren Vorteil gegenüber den heutigen, fest im Meeresgrund verankerten Rotoren: Sie können bei Tiefen bis zu 700 Metern operieren, also auch an steil abfallenden Küsten. Erste Prototypen dieser Schwimmturbinen haben sich bereits bewährt. Mit „Hywind” treibt seit 2009 eine Art riesige Flasche vor der norwegischen Küste bei Stavanger. Der Turm samt Rotor ragt als Flaschenhals aus der See, der mit Beton gefüllte Korpus schwimmt tief unter Wasser und macht das Gebilde zu einem gigantischen Stehaufmännchen, das sogar bei Sturm nicht umkippt. Vor Portugal schwimmt seit 2011 „Windfloat”. Bei dieser Testanlage ist der Rotor auf einen großen und damit stabilen Ponton in Dreiecksform montiert. Insbesondere dieses Konzept ließe sich künftig zu einem Kombi-Kraftwerk erweitern. Die Vorteile: Windrad und Wellengeneratoren würden sich nicht nur Schwimmplattform und Anschlusskabel teilen, sondern auch die teure Verankerung der Stahlseile. Und: Bei den großen Wassertiefen, in denen man die Schwimm-Kraftwerke betreiben könnte, laufen die Wellen länger und gleichmäßiger als an flachen Küsten – das ist gut für den Wirkungsgrad der Wellengeneratoren. Das US-amerikanische Unternehmen Principle Power hat mehrere Modelle solcher Kombi-Kraftwerke in einem Wellenkanal getestet. So bauten die Ingenieure in den Schwimmponton spezielle Kammern ein, in denen Luft durch die wogende See zusammengepresst wird. Die komprimierte Luft setzt die Turbine in Bewegung, die dann über einen Generator Strom erzeugt. Mit ihren verkleinerten Modellen wollten die Fachleute vor allem eine wichtige Frage beantworten: Destabilisieren die Wellengeneratoren den Schwimmponton womöglich so stark, dass das Windrad zu sehr ins Schwanken geraten kann? Beruhigender Wellenkanal Die Resultate der Tests im Wellenkanal beruhigten die Fachleute: „Das Wellenkraftwerk hat den Schwimmponton nicht destabilisiert, das Windrad also nicht beeinträchtigt”, berichtet Principle-Power-Chefin Alla Weinstein. „Technisch scheint das also machbar.” Noch weiter ist die Entwicklung des dänischen „Poseidon” -Projekts. Bei diesem Projekt wurde bereits ein Prototyp im Maßstab 1 zu 3 auf der Ostsee getestet: ein 37 Meter breiter Ponton mit drei recht kleinen Windrädern und Hydraulikzylindern, die durch den Seegang in Bewegung versetzt werden. Jetzt tüfteln die Entwickler an dem Konzept für eine größere Anlage, 80 Meter breit und mit einer Leistung von 4 Megawatt. Probleme bereiten aber auch hier die Kosten. Der Grund: Wellengeneratoren sind heute noch zu ineffizient, als dass sich ein schwimmendes Kombi-Kraftwerk lohnen würde. Also sind die Experten darauf angewiesen, dass die Wellenkraft-Branche die Effizienz ihrer Anlagen in den nächsten Jahren deutlich hochschraubt. Erst wenn das gelingt, könnte manch ehrgeizige Vision wahr werden: Die US-Firma Float Incorporated etwa plant eine riesige künstliche Insel von einem Kilometer Breite, die mit zwölf Windrädern sowie Dutzenden Wellengeneratoren bestückt ist – und eine maximale Leistung von satten 120 Megawatt vorweist. ■ von Frank Grotelüschen