Der Status quo der Erschließung von Meeresenergien
Die Technologien zur Gewinnung von elektrischem Strom aus der mechanischen, chemischen und thermischen Energie der Meere sind noch jung und höchst innovativ. Ihre Entwicklung ist anspruchsvoll: Im Umfeld der Ozeane herrschen raue Bedingungen, der hohe Salzgehalt des Wassers setzt den Anlagen zu, Wellen, Wind und Wasser entfesseln enorme Kräfte. Derzeit geht im Forschungsfeld die Phase des technologischen Experimentierens ihrem Ende zu. Erfolgversprechende Ansätze kristallisieren sich heraus, der Reifegrad der Prototypen wird stetig optimiert. Die Technologie ist heute bereit, sich unter kommerziellen Bedingungen zu bewähren. Entsprechende Projekte scheitern aber aktuell häufig an fehlenden Finanzierungslösungen.
Das Potenzial von Meeresenergien
Meeresenergien haben Potenzial, schließlich sind 70 Prozent der Erdoberfläche von Meerwasser bedeckt. Nach Berechnungen von Voith liegt das theoretische Potenzial der Wellen-, Strömungs- und osmotischen Energien der Meere bei 1,8 TW. Würde dieses vollständig realisiert, ließen sich damit 15 Prozent des weltweiten Primärenergiebedarfs und 70 Prozent des globalen Strombedarfs decken. Bis 2030 können nach Einschätzung von Voith weltweit rund 100.000 Wellen-, Strömungs- und Gezeitenkraftwerke installiert werden. Preislich könnte dann Strom aus Meeresenergie-kraftwerken gleichauf mit dem aus Offshore-Windkraftanlagen liegen. Der European Ocean Energy Association zufolge könnten Meeresenergiekraftwerke bis 2050 ─ entsprechende Investitionen und Forschungserfolge vorausgesetzt ─ in Europa eine Leistung von 188 GW erbringen, dies entspräche einem jährlichen Output von 645 TWh und könnte 15 Prozent des EU-27-Elektrizitätsverbrauchs decken. Meeresenergie hätte damit in Europa einen vergleichbar hohen Anteil am Mix regenerativer Energien wie die Windenergie heute.
Meeresenergie-Technologien brauchen politische Unterstützung
Die Technologien zur Gewinnung der Meeresenergien sind reif für den Markt, doch ihre Kommerzialisierung scheitert bisher an fehlenden Projektfinanzierungen. Diese Problematik ist in erster Linie der weltwirtschaftlichen Krisensituation geschuldet. Zweitens ist sie aber auch ein negativer Nebeneffekt des deutschen Ausstiegs aus der Kernkraft und der neu eingeführten Besteuerung von Kernbrennstoff. Beide Maßnahmen entziehen den deutschen Energieversorgungsunternehmen signifikant finanzielle Spielräume für Investitionen in erneuerbare Energien der „nächsten Generation“. Die Industrie für Meeresenergien mit hohen Upfront Investments spürt dies derzeit sehr stark. Energieversorger mit deutschen Kernreaktoren im Kraftwerkspark reduzieren ihre Meeresenergieteams, stellen die Projektentwicklung ein oder fahren sie stark zurück; einige Energieversorger haben sich (temporär) aus dem Markt verabschiedet. Verbleibende Mittel fließen in das Erreichen ehrgezeiger Offshore-Wind-Ziele. „Neue Erneuerbare“ bleiben auf der Strecke. Dabei ist es sicherlich auf politischer Seite nicht beabsichtigt, dass der Ausstieg aus der Kernkraft den Einstieg in vielversprechende, bislang nicht ausgeschöpfte, erneuerbare Energiequellen blockiert.
Folgende Maßnahmen wären geeignet, um die Realisierung des innovativen, ökologisch wie volkswirtschaftlich wertvollen Potenzials der Meeresenergien voranzutreiben:
- Verrechnung eines Anteils der Kernbrennstoffsteuer mit Investitonen in (neue) erneuerbare Energien bzw. Bindung ihrer Verwendung an die Förderung (neuer) erneuerbarer Energien, ähnlich den Gesetzen zur ökologischen Steuerreform.
- Ausschreibung finanzieller Projektförderungen auf Landes-, Bundes- oder EU-Ebene in einer Größenordnung, die für Meeresenergieprojekte geeignet ist (bisher sind entsprechende Fördertöpfe häufig entweder zu klein oder zu groß) ─ auch für den Einsatz außerhalb Deutschlands.
- Übernahme der Risiken von Meeresenergieprojekten durch öffentliche Stellen auf Landes-, Bundes- oder EU-Ebene.
- Gewährung von Investitionszuschüssen durch entsprechende Förderbanken auf Landes-, Bundes- oder EU-Ebene (L-Bank, KfW, EIB). Die Innovationsleistung, der energiepolitische Nutzen von Meeresenergien, die Exportausrichtung sowie die Stromversorgung von Entwicklungsländern könnten hier Ansatzpunkte bieten.
- EU-weite Begünstigung von Strom aus Meeresenergien in den jeweiligen nationalen Regelungen zur Einspeisungsvergütung.
Voith ─ Pionier in der Gewinnung von Meeresenergien
Voith hat als erster industrieller Akteur das Potenzial der Meeresenergien erkannt. Das Unternehmen engagiert sich seit Mitte der 90er Jahre als Pionier in der Erforschung und Entwicklung von Technologien zu Erzeugung von Elektrizität aus Meeresenergie, mittlerweile ist Voith führend in den Segmenten Wellenenergie und Gezeitenströmungsenergie.
Leuchtturmprojekte im Wellenenergie-Sektor
Im Jahr 2000 fertigte Voith Hydro Wavegen mit LIMPET auf der schottischen Insel Islay das weltweit erste Wellenkraftwerk mit dauerhafter Anbindung an das öffentliche Stromnetz. Heute hält LIMPET mit 10 Betriebsjahren, 70.000 Stunden Stromeinspeisung und einer Verfügbarkeit von über 98 Prozent in den vergangenen zwei Jahren mit Abstand den Rekord in der Leistungsfähigkeit und Zuverlässigkeit von Wellenenergiekraftwerken. In Mutriku, Spanien, installierte Voith in 2011 die erste kommerziell betriebene Wellenenergieanlage. Mit einer Leistung von 300 kW versorgt das Kraftwerk rund 250 Haushalte mit Elektrizität.
Derzeit such Voith einen Investor für das künftig größte Wellenenergieprojekt der Welt, das Siadar Wave Energy Project (SWEP). 30 Turbinen könnten vor der schottischen Hebrideninsel Lewis ab 2012 eine Leistung von vier MW erbringen, mit dem jährlichen Output von über 12 GWh ließen sich 2500 Haushalte mit Elektrizität versorgen. SWEP würde dabei größtenteils kommerziell operieren, es ist ertragsfinanziert im Rahmen der Beihilfen der schottischen Regierung.
Der technologische Ansatz von Voith im Wellenenergiesegment
Zur Gewinnung von Wellenenergie setzt Voith Hydro Wavegen, das Wellenenergie-Kompetenzzentrum von Voith, auf die Oscillating Water Column-Technologie (OWC): Wellen durchfließen einen zum Meer hin offenen Hohlraum und versetzen die Wasseroberfläche im Inneren in Schwingung. Die darüberstehende Luftsäule wird dabei regelmäßig komprimiert und entspannt. Eine Wells-Luftturbine wandelt die periodischen Druckveränderungen in Rotationsenergie um, ein Generator erzeugt daraus Elektrizität. Da die Wellsturbinen ohne Umstellung der Rotorblätter bidirektional funktionieren, werden bewegliche Teile reduziert, womit Wartungsaufwand und Ausfallzeiten minimiert werden. Installiert in einem Kollektorbauwerk an der Küste oder im küstennahen Gewässer liegt die Nennleistung einer OWC-Turbine von Voith bereits heute zwischen 20 und 500 kW. Alternativ kann die Technologie in einen Hafendamm oder ein Küstenschutzbauwerk integriert werden, womit Baukosten sinken. Die Leistung einer einzelnen Turbine liegt in diesem Fall zwischen 20-130 kW. Grundsätzlich können Wellenenergieanlagen auf die vorhandene Infrastruktur an der Küste zurückgreifen, der Anschluss an das öffentliche Stromnetz ist so leicht zu bewerkstelligen. Für den OWC-Ansatz spricht weiter, dass Wells-Turbinen in der Luft rotieren, womit das Ökosystem Meer intakt bleibt.
Pilotprojekt in der Gezeitenströmungsenergie
Voith spielt auch in der Erschließung von Gezeitenströmungsenergie eine Schlüsselrolle: Voith Hydro Ocean Current Technologies liefert derzeit Technologie für den südkoreanischen Sea Turtle Tidal Park, der mit einer Nennleistung von mehr als 100 MW neue Größenmaßstäbe für Meeresströmungskraftwerke setzen wird.
Der technologische Ansatz von Voith in der Gewinnung von Gezeitenströmungsenergie
Zur Gewinnung von Elektrizität aus der Strömung der Gezeiten nutzt Voith eine frei umströmte Horizontal-Achsen-Turbine, die Strömungsenergie in horizontale Rotation umwandelt, wodurch ein Generator Elektrizität erzeugt. Das Turbinen-Generatoren-Set wird von einer Trägerstruktur am Offshore-Meeresboden gehalten. Die Konstruktion basiert auf wenigen, bewegten Bauteilen, die robust und seewasserfest konzipiert sind. Auch hier sind die Rotorblätter der Turbine bidirektional anströmbar, eine Justierung nach Flussrichtung ist nicht erforderlich. Um ohne kostspielige Spezialschiffe auszukommen, hat Voith gleich ein Rückholungsmodul mitkonzipiert, das sich auf einem einfachen Lastenschlepper anbringen lässt. Auch das Ökosystem Meer profitiert vom minimalistischen Design: Die Schmierung der Turbinenlager übernimmt das Meerwasser, umweltschädliches Öl ist dafür nicht erforderlich.
Voith ─ seit 130 Innovationstreiber in der Wasserkraft
Voith ist für technologischen und wirtschaftlichen Herausforderungen der Weiterentwicklung der Meeresenergien bestens gewappnet. Das Unternehmen kann auf starke Partner bauen: Joint Ventures bestehen mit RWE Innogy Ventures und Renetec, Kooperationen mit Bauer Renewables und Hochtief Solutions. Als Familienunternehmen besitzt Voith den Ehrgeiz, Pionierarbeit in Forschung und Entwicklung zu leisten, gleichzeitig nimmt der Konzern eine langfristige Perspektive gegenüber der Rentabilität von Innovationen ein. Schließlich kann Voith auf rund 130 Jahre Erfahrung im Wasserkraftsektor zurückgreifen. Voith Hydro ist einer der führenden Anbieter von Wasserkrafttechnologie auf dem Weltmarkt, ein Viertel der weltweit aus Wasserkraft gewonnenen Energie wird mit Turbinen und Generatoren des Konzernbereichs erzeugt.
