Als internationale Entwickler modernster Projekte im Bereich der erneuerbaren Energien werden wir häufig gebeten, die verschiedenen Formen der sauberen Energie zu definieren. Die Frage "Ist Wellenenergie erneuerbar?" wird häufig gestellt, und die endgültige Antwort lautet: Ja, Wellenenergie ist eine erneuerbare und äußerst nachhaltige Energiequelle.
Der Grund dafür ist, dass es sich bei der Energie selbst nicht um einen endlichen, brennbaren Brennstoff handelt. Vielmehr handelt es sich bei der Wellenenergie technisch gesehen um eine hochkonzentrierte Form der Sonnenenergie. Die Ressource erschöpft sich nicht bei der Nutzung, sondern wird durch natürliche, unerschöpfliche Prozesse ständig erneuert.
Um zu verstehen, warum es sich um eine erneuerbare Energie handelt, muss der halbwegs erfahrene Enthusiast eine kurze Analyse ihres physikalischen Ursprungs vornehmen, der sich von anderen Formen der Meeresenergie unterscheidet.
Der technische Ursprung: Wie die Wellenenergie erzeugt wird
Die Wellenenergie ist ein indirektes Produkt der Sonnenenergie. Der gesamte Prozess ist eine Kette von Energieumwandlungen:
1. Sonneneinstrahlung: Die Energie der Sonne erwärmt die Erdatmosphäre ungleichmäßig.
2. Druckunterschiede: Durch diese ungleichmäßige Erwärmung entstehen Regionen mit hohem und niedrigem Atmosphärendruck.
3. Winderzeugung: Die Luft bewegt sich von Hochdruck- zu Tiefdruckgebieten und erzeugt Wind.
4. Wellenbildung: Wenn dieser Wind über die riesige Oberfläche des Ozeans weht, überträgt er durch Reibung kinetische Energie auf das Wasser. Diese "Windscherung" erzeugt Wellen, die sich im Laufe der Zeit und über größere Entfernungen (als "Fetch" bezeichnet) zu großen, starken Meereswellen ausweiten.
Die von einer Welle aufgenommene Energie ist also einfach Sonnenenergie, die in kinetische Energie der Atmosphäre (Wind) umgewandelt und dann als mechanische kinetische Energie (Wasserbewegung) übertragen und gespeichert wurde. Da dieser Prozess von der Sonne angetrieben wird, ist die Ressource per Definition erneuerbar.
Diese Energie nutzbar zu machen, ist eine große technische Herausforderung, die zu zahlreichen Entwürfen für "Wave Energy Converter" (WEC) geführt hat. Es gibt zwar viele Entwürfe, aber sie fallen hauptsächlich in drei Kategorien, die wir häufig auf ihre technische Machbarkeit hin untersuchen.
Dabei handelt es sich in der Regel um schwimmende, bojenartige Strukturen, die am Meeresboden verankert sind. Sie absorbieren Energie aus der "wippenden" vertikalen Bewegung der Wellen. Wenn sich die Boje hebt und senkt, treibt sie ein System von Hydraulikpumpen oder einen Lineargenerator an, der sich im Inneren der Vorrichtung befindet. Dieser "Punktabsorber" ist wirksam, weil er Energie aus allen Richtungen auffängt.
Dabei handelt es sich um lange, schlangenartige Vorrichtungen, die aus mehreren Segmenten bestehen, die senkrecht zu den ankommenden Wellen schwimmen. Wenn die Welle an der Vorrichtung vorbeizieht, biegen sich die einzelnen Segmente an ihren Gelenken. Diese Bewegung wird dann zum Antrieb von Hydraulikpumpen genutzt, die wiederum elektrische Generatoren antreiben.
Ein OWC ist häufig eine feste oder schwimmende Struktur mit einer großen, hohlen Kammer, die teilweise in das Wasser eingetaucht ist. Wenn Wellen eintreffen, dringen sie in die Kammer ein und bewirken, dass der Wasserstand im Inneren steigt und fällt. Diese Bewegung wirkt wie ein Kolben, der die Luft in der Kammer herausdrückt und dann wieder ansaugt. Dieser bidirektionale Luftstrom wird durch eine spezielle Turbine (eine Wells-Turbine) geleitet, die so konstruiert ist, dass sie sich unabhängig von der Richtung des Luftstroms dreht und Strom erzeugt.
Eine entscheidende Unterscheidung: Wellenenergie vs. Gezeitenenergie
Aus unserer fachlichen Sicht ist es wichtig, zwischen Wellenenergie und Gezeitenenergie zu unterscheiden. Dies ist der häufigste Punkt der Verwirrung für Enthusiasten.
1. Die Wellenenergie (um die es in diesem Artikel geht) wird durch den Wind erzeugt, der wiederum durch die Sonnenerwärmung verursacht wird. Sie ist variabel und wetterabhängig.
2. Die Gezeitenenergie wird durch die Anziehungskraft von Mond und Sonne verursacht. Sie ist aufgrund der Himmelsmechanik, nicht des Wetters, vollständig vorhersehbar.
Obwohl es sich bei beiden um erneuerbare Formen der Meeresenergie handelt, sind ihre Quellen und ihr technisches Verhalten völlig unterschiedlich.
Unser Expertenfazit
Um die Frage direkt zu beantworten: Ja, die Wellenenergie ist eine zu 100 % erneuerbare Ressource. Sie ist eine umgewandelte Form der Sonnen- und Windenergie, die in der mechanischen Bewegung der Meeresoberfläche gespeichert wird.
Sie wird zwar noch nicht im gleichen Umfang wie die Photovoltaik oder die Windturbinen eingesetzt, aber das liegt nicht an ihrer mangelnden Erneuerbarkeit. Vielmehr sind die derzeitigen Herausforderungen technischer und finanzieller Art, vor allem in Bezug auf den Bau kosteneffizienter Maschinen, die der rauen Meeresumgebung standhalten können. Als Entwickler betrachten wir die Wellenenergie als eine riesige, ungenutzte Ressource, die eine bedeutende zukünftige Chance für die globale Energiewende darstellt.
Ressourcen
Internationale Energieagentur (IEA) - Wellenenergie: https://www.iea.org/energy-topics/oceanOceanEnergiesysteme (OES): https://www.ocean-energy-systems.orgU.S.National Renewable Energy Laboratory (NREL) - Wellenenergie: https://www.nrel.gov/research/wave.html