Die Kraft des Meeres nutzt der Mensch schon seit Jahrhunderten. In Europa stehen am Atlantik noch Mühlen, die den Wechsel des Wasserstandes zwischen Ebbe und Flut nutzen, um Energie zu erzeugen. Sie dienen zum Teil noch heute als Getreidemühle, Schmiede oder als Sägewerk. Doch auch elektrischer Strom lässt sich mit den Gezeiten erzeugen.

Gezeitenkraftwerk in der Bretagne

Über den Damm des Gezeitenkraftwerks Rance führt auch eine Straße.

Seit 1967 ist in Rance bei Saint-Malo in der Bretagne das erste kommerzielle Gezeitenkraftwerk in Betrieb. Eine 750 Meter lange Absperranlage trennt die Mündungsbucht der Rance vom offenen Meer. Bei Flut fließt Meerwasser durch Turbinen in den Speichersee, bei Ebbe läuft es durch die Turbinen wieder ab. Bis zu 240 Megawatt Leistung kann das Kraftwerk maximal erzeugen. Dessen Bau war allerdings ein gewaltiger Eingriff in die Natur mit Folgen: Die Mündung der Rance ist stark verlandet, der Tidenhub deutlich geringer als vor dem Bau der Staudämme und die Tierwelt hat sich deutlich verändert.

Gewaltiger Eingriff in die Natur

Das Gezeitenkraftwerk Sihwa-ho bei Ansan in Südkorea liefert seit 2011 Strom.

Nur in Südkorea existiert ein Gezeitenkraftwerk, das eine vergleichbarer Größe wie Rance hat, alle anderen Anlagen haben weit weniger Leistung. Lange gab es Pläne für weit größere Gezeitenkraftwerke, etwa in Kanada an der Bay of Fundy und in Großbritannien zwischen Cardiff und Bristol. Doch die für den Bau notwendigen Investitionen sind gewaltig, genauso wie die Folgen für die Natur. Daher wird nach Möglichkeiten gesucht, das Meer als Energiequelle zu nutzen, ohne dafür Staudämme errichten zu müssen.

Strömung produziert Strom ohne Damm

Das Meeresströmungskraftwerk SeaGen an der Küste von Nordirland.

Bei einem Meeresströmungskraftwerk befinden sich die Turbinen, die Strom erzeugen, nicht in einer Absperranlage, sondern stehen frei im Wasser. Meeresströmungskraftwerke stoßen kein CO2 aus, greifen nur wenig in die Natur ein und sind für Meerestiere vermutlich keine Gefahr, da sich die Rotoren der Turbinen nur langsam drehen. Sie verursachen jedoch unter Wasser Lärm, der möglicherweise Tiere stört.

Meeresströmungskraftwerken sind zudem (noch) teuer. Sie werden nicht in Serie gebaut und müssen sehr robust sein, um dem Salzwasser standzuhalten. Da sie unter Wasser stehen, verstellen sie zwar nicht den Blick in die Landschaft, dafür sind der Bau und die Wartung aufwendig.

Das erste kommerzielle Meeresströmungskraftwerk

Montage des Strömungskraftwerks SeaGen

Das erste Meeresströmungskraftwerk, das kommerziell Strom ins Netz lieferte, trug den Namen SeaGen. Es stand in Nordirland in der Meerenge von Strangford. Dort strömen im Wechsel von Ebbe und Flut rund 18.000 Kubikmeter Wasser hin- und her. SeaGen lieferte von 2008 bis 2016 elektrischen Strom mit einer maximalen Leistung von 1,2 Megawatt. Die Anlage funktionierte so ähnlich wie ein Windkraftwerk, nur unter Wasser: An einem vierzig Meter hohen Turm waren zwei Rotoren mit einem Durchmesser von je 16 Metern montiert. Diese drehten sich ja nach Strömungsgeschwindigkeit bis zu 14 Mal in der Minute und erzeugten mit einem angeschlossenen Generator Strom. 2016 endete der Betrieb von SeaGen und die Anlage wurde bis 2019 abgebaut.

Nachfolgeprojekt im Norden von Schottland

Noch im Bau ist das Meeresströmungskraftwerk MeyGen. Es befindet sich zwischen dem schottischen Festland und den Orkney-Inseln- Seit 2016 liefern die ersten Turbinen Strom. Voll ausgebaut soll MeyGen bis zu 398 Megawatt Leistung erbringen.

Wenn Wellen zu Strom werden

Im Kraftwerk Limpet schwappten die Wellen hin und her.

Strom lässt sich nicht nur aus der Strömung des Meeres, sondern auch aus der Bewegung der Wellen produzieren. An der Westküste der schottischen Insel Islay produzierte von 2000 bis 2013 das Wellenkraftwerk Limpet Strom auf folgende Weise: Wellen schwappen in eine Kammer. Der Wasserspiegel darin steigt und die darüber liegende Luft wird durch eine Öffnung ins Freie gepresst. Wenn das Meerwasser abfließt, wird wieder Luft eingesogen. Die Luftbewegung treibt eine Turbine an und diese wiederum einen Generator, wobei die Rotationsrichtung gleichbleibt. Da Turbinen und Generatoren nicht dem Meerwasser ausgesetzt sind, benötigen sie kaum Pflege und Wartung. In größerem Maßstab funktioniert nach diesem Prinzip auch das Wellenkraftwerk in der Hafenstadt Mutriku an der Nordküste Spaniens. Dort produzieren 16 Turbinen maximal 296 Kilowatt.

Seeschlange auf den Wellen des Meeres

Das Wellenkraftwerk Pelamis im Modell

Von 2004 bis 2014 produzierte das Wellenkraftwerk Pelamis (griechisch: Seeschlange) vor den Orkney-Inseln im Norden von Schottland Strom. Die Technik: Vier Segmente aus Stahlrohren sind zu 150 Meter langen "Seeschlangen" zusammengekoppelt. An den Gelenkstellen befinden sich hydraulische Pumpen, die Generatoren antreiben. Wenn das Wellenkraftwerk auf dem offenen Meer schwimmt, passt es sich dem Wellengang an, der die Segmente und damit auch die Pumpen bewegt. Getestet wurde auch, ob sogenannte Wellenfarmen möglich sind, also ob mehrere Pelamis-Anlagen nebeneinander funktionieren oder ob sie einander behindern.

Zu wenig Leistung führt in die Pleite

Pelamis sollte bis zu 80 Prozent der aufgenommenen Wellenenergie in elektrische Energie umwandeln. In ruhigem Gewässer schaffte die Anlage aber nur etwa ein Viertel ihrer Höchstleistung von 750 Kilowatt. Nur weiter draußen, in stärker bewegten Gewässern hätte sie diese Höchstleistung erzielen können. Die Seeschlangen blieben aber nur bis zu einer Wellenhöhe von acht Metern auf offener See. Bei stärkerem Wellengang wurden sie in ruhigere Gewässer gebracht. Die Ingenieure wollten die Belastung schrittweise steigern, denn eigentlich sollte Pelamis auch schweren Stürmen auf offenem Meer standhalten können. 2014 gaben die Geldgeber die Tests jedoch auf und das Unternehmen ging in die Insolvenz.