Wellenenergie ausgewählte Länder I

Die Nutzung der Wellenenergie in ausgewählten Ländern Teil I

Deutschland und die Wellenenergie

In den 1930ern wird in der US-amerikanischen Presse über eine Erfindung aus Deutschland berichtet, über die hierzulande leider nichts in Erfahrung bringen konnte. In der Ausgabe der Modern Mechanix vom August 1932 ist der Erfinder Erich Roeder mit dem Model einer Schwimmplattform abgebildet, bei der es sich um ein Wellenkraftwerk handeln soll.

Jahre später schlug Walter Spieß aus Bayreuth ein Meereswellenkraftwerk vor, das mit Schwimmkörpern arbeitet, die so angeordnet sind, daß sie vom Seegang ausschließlich senkrecht auf- und ab bewegt werden. Es gibt auch den Vorschlag, Brandungskraftwerke bei der Renovierung alter und beim Bau neuer Deiche mit einzubeziehen.

Der türkische Maschinenschlosser Ali Dogan aus Bremerhaven investiert 1983 sein ganzes Geld in den Bau eines Funktionsmodells des von ihm erfundenen Wellenkraftwerks.

Im Januar 2006 findet während der Fachmesse ‚Clean Energy Power 2006’ in Berlin gleichzeitig auch das 1. Deutsche Meeresenergie-Forum statt, bei dem natürlich auch über die Nutzung der Wellenenergie gesprochen wird.

Im diesem Jahr engagiert sich der südwestdeutsche Energieversorger Energie Baden Württemberg AG (EnBW) für den Bau eines OWC Wellenkraftwerkes mit 250 kW Luftdruck-Turbine an der Nordsee. Noch Ende dieses Jahrzehnts soll es den Betrieb aufnehmen und wäre damit das erste in Deutschland. Turbine und Technik wird die Firma Voith Siemens Hydro liefern, inzwischen weltweit größter Anbieter für Turbinen und Generatoren zur Nutzung der Wasserkraft, die durch den Betrieb einer 500 kW Anlage auf der schottischen Insel Islay bereits Erfahrungen besitzt (s.d.). Das erklärte Ziel ist es, diese neue Technologie potentiellen Kunden aus aller Welt vorzuführen. Im Oktober 2006 beginnt die Standortsuche zwischen Cuxhaven und Emden.

In Deutschland will das Joint Venture Voith Siemens Hydro (VSH) im baden-württembergischen Heidenheim die Wellenenergie bis zur Marktreife vorantreiben. Im Mai 2005 verstärkt sich VSH deshalb mit dem schottischen Wellenspezialisten Wavegen, der seit dem Jahr 2000 die OWC-Testanlage auf der schottischen Insel Islay betreibt und etwa 50 Haushalte mit Elektrizität versorgt (s.d.).

Mittlerweile ist die Technik soweit ausgereift, daß VSH sowohl zusammen mit der britischen RWE-Tochter npower renewables ein 3,5 MW Großprojekt auf der Hebrideninsel Lewis in Schottland prüft, als auch mit dem Energieversorger EnBW eines an der deutschen Nordseeküste. Dabei wird auf kostspielige Kraftswerksanlagen verzichtet, indem man die neuen und kleineren Turbinen (3 m Länge, Leistung 18,5 kW, Wirkungsgrad 40 %), die Ende 2007 auf Islay getestet werden, einfach in geplante Küstenschutzmauern einbaut.

In Schottland sollen 35 Wells-Turbinen in einer Küstenschutzmauer installiert werden, während im Rahmen eines weiteren Projektes an der baskischen Küste eine neu zu errichtende Kaimauer mit 16 Mini-Wells-Turbinen bestückt werden soll.

Die Firma Westwave (früher: Ocean Power Delivery) wird als Konsortium der deutschen E.ON und der britischen Firma Ocean Prospect gegründet und nutzt das in Schottland entwickelte Pelamis-Systeme (s.d.)

Auch diese Firma wird sich 2008/2009 an dem Wave Hub-Projekt, etwa 10 Meilen von Hayle an der nördlichen Küste Cornwalls gelegen, beteiligen – und zwar mit bis zu 7 Stück der 3,5 m durchmesenden,120 – 150 m langen, 750 t schweren und jeweils 750 kW leistenden Pelamis Wellenenergie-Konverter.

Auf der Homepage www.waveenergy.de befindet sich Anfang 2008 kaum mehr als die Ankündigung zukünftiger Aktivitäten. Es scheint sich um ein noch nicht gegründetes Unternehmen in Berlin zu handeln. Auf der Grafik ist die angedachte Technologie leicht zu erkennen.

Der Wellenenergiekonverter besteht aus einem Schwimmkörper von 15 m Durchmesser und ist durch ein Rohr mit einer gleichgroßen Scheibe in 30 m Tiefe verbunden. Durch den Wellenhub ergibt eine oszillierende und kippende Bewegung, deren Leistung in Strom umgewandelt wird. Bei 3 m Wellenhöhe kann ein einziges Modul 500 kW produzieren. Durch den geringen Abstand, in dem die Module betrieben werden können ist es möglich, pro Quadratkilometer Meeresfläche bis zu 1.000 Wellenenergiekonverter zu installieren.

Finnland

Auf dem Meeresboden fest verankert sind die Wave Rollers der finnischen Firma AW-Energy Oy, welche die beständigeren Tiefenwellen ausnutzen. Die sich wiegenden Schwimmkörper bewegen ein Kolbensystem, das umsetzbaren hydraulischen Druck erzeugt.

Das 2002 gegründete Unternehmen testet 2003 einen erstes Modell bei Röda Grundet im finnländischen Golf, anschließend folgen Optimierungsversuche an der Technischen Universität Helsinki.

2005 wird ein 1:3 Prototyp vor Salinas, Ecuador, im Pazifischen Ozean sowie am European Marine Energy Center (EMEC) bei Orkney im Atlantischen Ozean versenkt und getestet.

2006 bereitet man die erste Pilotanlage vor, die 2007 auf eine Leitung von 1 MW gebracht werden soll. Und die weltweite Vermarktung soll dann 2008 erfolgen.

Frankreich und die Wellenenergie

2006 ist auch das französische Unternehmen Converteam Group SAS aus Massy Cedex mit der Nutzung von Wellenenergie beschäftigt. Statt sich jedoch mit einem rotierenden System zu befassen führt man hier Versuche mit Linearen Permanentmagnet-Generatoren (LPMG) durch. Für die Archimedes Wave Swing (AWS) genannte Anlage, die auf einer PowerBuoy der Ocean Power Technologies (OPT) aus Pennington, New Jersey, basiert (s.d.), stellt das Unternehmen den weltweit größten LPMG her, wobei auch Hochtemperatur-Supraleiter eingesetzt werden.

Parallel dazu wird zusammen mit einem Luftturbinen-Entwickler an einem eher konventionellen OWC-Modell gearbeitet.

Großbritannien und die Nutzung der Energie der Wellen und des Meeres

1980 werden im britischen Forschungsetat umgerechnet 11 Mio. DM für die maritimen Stromtechnologien ausgewiesen. In diesem Rahmen entwickelt u.a. Prof. Stephen H. Salter an der Universität Edinburgh seine Salter-Ducks weiter (auch ‚nickende Enten’ bzw. ‚Edinburgh-Ducks’ genannt), an denen er zusammen mit David Jeffrey, dem Mitbegründer der wave energy group, seit 1974 arbeitet.

Dieses Kraftwerk besteht aus einzelnen nockenförmigen Schwimmkörpern mit einem Durchmesser von 50 cm, deren Vorderseite so ausgebildet ist, daß sie durch die Wellenenergie zum Auf- und Abschwingen (Nicken) gebracht werden. Es heißt, der gesamte Energiebedarf Großbritanniens könnte durch eine 1.000 km lange Kette entsprechender Schwimmkörper an der schottischen Westküste gedeckt werden. Die Anlage soll einen Wirkungsgrad von 70 % erreichen.

Robert Clerk entwickelt die hydraulischen Maschinen, um die schwingende Bewegung in einen kontinuierlichen Strom zu verwandeln. Die spätere Generation wird ab 1994 von der Artemis Intelligent Power Ltd. konstruiert, die Win Rampen, ein weiteres Mitglied der Wave Power Group um Salter, gründet. Diese Maschinen werden dann u.a. auch in den ‚Pelamis’-Systemen eingesetzt (s.u.).

Sir Christopher Cocknell, Erfinder des Luftkissenboots, konstruiert bewegliche Flossen, die wie Scharniere auf den Fluten liegen (vgl. Japan, Wellenklappen).

1982 stellt die Regierung die Förderung von Entwicklungsprojekten für Wellenkraftwerke wegen ihrer ‚vorhersehbaren Unwirtschaftlichkeit’ ein…

16 Jahre später, 1998, erklärt der Wellenenergie-Experte Ton Thorpe, daß die Stromkosten der Wellenkraftwerke durch die zwischenzeitlich erfolgte technologische Entwicklung auf ein Zehntel der früheren Kosten gesunken seien. So lange dauerte es wohl, bis sich die in Privatinitiative entwickelten Systeme nicht mehr länger aufhalten ließen…

Die britische Firma IT Power, die sich auch mit Gezeiten- und Meeresströmungen beschäftigt (s.d.) entwickelt ebenfalls einen neuen Wandler für die Wellenenergie, der keine sich unter Wasser bewegenden Teile besitzt. Das Unternehmen kooperiert dabei mit der Firma OWEL (Offshore Wave Energy Ltd.). Im Jahr 2002 beginnen die Vorbereitungen für den Testbetrieb eines verkleinerten 20 m Modells.

Im März 2003 gibt das britische Handels- und Industrieministerium bekannt, daß der Prototyp eines neuen Wellengenerators des etablierten Wellenkraftwerks-Herstellers Wavegen – er ist international führend in der ‚oscillating water column technology’ (OWC) – mit 2,1 Mio. Pfund gefördert wird. Standort des Projektes sind die Western Isles, wo auch Versuche mit Gezeitenkraftwerken gemacht werden (s.d.). Wavegen bezeichnet sich als Weltmarktführer im Bereich der Wellenenergie und verweist unter anderem auf ein 75 kW Demonstrations-System der Queens University in Belfast, das auf Islay seit 10 Jahren zufriedenstellend arbeitet.

Mitte den Dekade startet auch in Großbritannien die neue regenerative Energieart richtig durch. 2004 wird das European Marine Energy Centre (EMEC) etabliert, um neue Technologien im Bereich der Wellenkraft zu testen die von privaten Firmen entwickelt worden sind.

Auch an der Universität von Manchester arbeitet man seit Anfang 2004 gemeinsam mit den Industriepartnern Carillion (früher Mowlem plc) und Royal Haskoning an einem innovativen und bereits patentierten Wellenkraftwerk. Unter dem Namen Manchester bobber werden verschiedene Versionen im Labor getestet und die Untersuchungen an einem Modell im Maßstab 1:100 verlaufen erfolgreich. Parallel dazu wird ein Prototyp in Originalgröße hergestellt (30 m x 60 m), dessen 25 bis 50 einzelne Einheiten jeweils separat Strom erzeugen. Bei dem ‚bobber’ handelt es sich um eine Auftriebsanlage mit mehreren Schwimmkörpern.

Im Mai 2005 wird Wavegen von dem deutschen Joint Venture Voith Siemens Hydro (VSH) übernommen (s.d.).

Weihnachten 2006 läßt der ehemalige Marine-Experte und Hotelbesitzer Michael Whelan seinen 28 t schweren Prototypen in der Galway Bucht in Irland zu Wasser. Die 12 m lange, 6 m breite und 6 m hohe Anlage im Maßstab 1:4 wird acht Monate lang in offener See getestet, sie funktioniert nach dem Prinzip der vertikal oszillierenden Wassersäulen und soll später mit einer Wells-Luftturbine ausgestattet werden. Das Unternehmen Ocean Energy gründet Whelan zu diesem Zweck bereits 2002 und beginnt seine Experimente mit einem Modell im Maßstab 1:50, während ein Prototyp im Maßstab 1:15 später in Frankreich in einem Wellenkanal untersucht wird. Mitbeteiligt an diesen Untersuchungen sind das Hydraulics and Maritime Research Centre, das irische Marine Institut und die Queens University in Belfast. Bislang wurde über 1 Mio.€ in das Projekt investiert.

Im September 2007 wird die Versuchsanlage mit einem 16 kW System zur Stromerzeugung ausgestattet. Sollten auch diese Experimente erfolgreich sein, ist geplant, eine Anlage im Maßstab 1:1 zu bauen. Dieser 600 t Koloß wird 40 m lang, 20 m breit, 16 m hoch und mit zwei jeweils 750 kW leistenden Wells-Turbinen ausgestattet sein.

Auf Grundlage der Edinburgh-Duck, die Stephen Salter in den frühen 1980er-Jahren entwickelt hat, wird Ende 2006 an einer stromerzeugenden Boje gearbeitet, die als Pumpsystem und schwimmende Meerwasser-Entsalzungsanlage dienen kann. Dabei wird das Innere zur Hälfte mit Süßwasser gefüllt, das als Ballast dient und gleichzeitig die Korrosion verhindern soll, während der Luftraum darüber in zwei Kammern aufgeteilt ist. Durch das Schaukeln der Wellen angeregt, wirkt das Ballastwasser wie ein Kolben und erhöht den Luftdruck in der einen Kammer, während in der anderen ein Unterdruck entsteht. Das Ballastwasser wird gleichzeitig auf rund 100°C vorgeheizt und erhitzt über einen Wärmetauscher Salzwasser in einer Sammelkammer, wobei der Unterdruck das Wasser schon bei Temperaturen unterhalb des eigentlichen Siedepunktes verdunsten läßt und dabei hilft, den Dampf aus der Kammer zu ziehen. Das Süßwasser aus dem kondensierten Dampf, wird anschließend an Land gepumpt. Mit dem 20 m langen und 10 m durchmessenden Prototypen sollen täglich 2.000 m³ Süßwasser produziert werden. Über die Energiebilanz des Systems ist mir bislang noch nichts bekannt.

Das 2002 von Chris Budd gegründete Unternehmen C-Wave Power Ltd. beschäftigt sich mit Hilfe des gewonnenen Dti SMART Preises mit der Umsetzung großer, schwimmenden Wellenfarmen, die im Tiefenwasser in 5 – 20 km vor der Küste installiert werden sollen. 2005/2005 wird die Firma umstrukturiert und bekommt 1 Mio. Englische Pfund Anschubfinanzierung. Trotz ihrer Unabhängigkeit siedelt sie sich im ‚SETsquared business incubator’ der Southampton University an, und schnell auf wissenschaftliche Hilfe zurückgreifen zu können.

Das C-Wave System nutzt die seitlich wirkende Kraft der Wellen, die man kennt wenn man einmal versucht hat, bei hohem Wellengang von einem Boot in ein anderes zu springen – das sich durch den Wellengang immer wieder annähert und entfernt. Es ist diese Wirkung der ‚rundlaufenden’ Wellen, die in eine kontinuierliche Bewegung – und dann in Strom umgesetzt wird. Für 2007 hofft C-Wave auf weitere 5 Mio. Pfund, um einen Prototyp mit 1 MW Leistung herzustellen, der etwa 20 m breit und 50 m lang wäre.

Für 2009 plant C-Wave die Inbetriebnahme eines Multi-MW Systems, worauf man sich anschließend mit der Entwicklung großer Plattformen beschäftigen will, die in einer Entfernung zwischen 5 und 20 km von der Küste eingesetzt werden können.

Auch ORECon Ltd. in Exeter, Devon, arbeitet ab 2002 an einem MRC Wellenkraftwerk. An der Univesity of Plymouth finden Versuche mit einem 1:100 Modell im Wassertank statt, für den Einsatz auf See entsteht eine erste Testanlage mit einem Gewicht von 13 t. Bis 2005 folgen weitere Tanktests mit einem 1:20 Modell.

Vor der Küste von Pembrokeshire im Südwesten von Wales will ein dänisches Firmenkonsortium 2007 einen Wellendrachen zu Wasser lassen (s. Dänemark).

Ed Spooner, ein beratender Ingenieur aus Crook in der Nähe von Durham, wird 2006 mit seiner Erfindung eines Wellenenergie-Konverters namens Snapper bekannt. Auch er arbeitet mit einem Linear-Generator, bei denen sich ein Magnet innerhalb einer Spule hinauf und hinunter bewegt und dabei einen Strom induziert. Spooner ergänzt das System um einen zweiten Satz von Magneten abwechselnder Polarität entlang der Spule und erreicht damit eine Folge von kurzen, schnellen Bewegungen des Kernmagneten, die sich für die Erzeugung von Strom besser eigenen als langsame, glatte Bewegungen. Seine Versuche deuten darauf hin, daß sich die Effizienz gegenüber dem bisherigen Wellenenergie-Systemen dadurch um das zehnfache steigern läßt. Der Erfinder überträgt seine Patentrechte an das New and Renewable Energy Centre in Blyth, Northumberland.

Im September 2007 stellt das Unternehmen Neptune Renewable Energy Ltd. (NRE) aus North Ferriby, East Yorkshire, daß sich auch mit der Gezeitenenergie beschäftigt (s.d.), den Neptune Triton vor, einen Wellenenergie-Konverter für den küstennahen Bereich. Das wie ein großes Komma aussehende Gerät leistet 400 kW und kann bis in Wassertiefe von 10 m aufgestellt werden. Die nach einem patentierten axial-asymmetrischen Prinzip funktionierende Anlage ist mit einem hydraulischen Zylinder, einem Turbine-Generator Satz sowie Akkumulatoren ausgestattet.

Die Labortests mit einem Modell im Maßstab 1:100 wurden 2005 abgeschlossen, für den Sommer 2006 wurde die Errichtung eines Modells im Maßstab 1:10 geplant und bereits ein Jahr später sollte die 400 kW Anlage fertig sein. Für 2008/2009 wird ein wesentlich größerer Plan geschmiedet: ein Feld mit einer Gesamtleistung von 8 MW.

Die Wavebob Ltd. im irischen Maynooth, Co. Kildare, testet ihren ersten Prototypen im Oktober 2007 vor der Westküste Irlands. Das bereits 1999 von dem Physiker William Dick gegründete Unternehmen investiert sechs Jahre an Forschungsarbeiten und Untersuchungen und 3 Mio. € in die Entwicklung des Wavebob.

Im März 2006 kann das Unternehmen den ersten Prototypen seiner schwimmenden Boje dem Irish Marine Institute/SEI in Galway Bay für Tests zur Verfügung stellen und im Dezember wird es zur ‚Innovation Company of the Year 2006’ gekürt. In ihrer industriellen Ausbaustufe soll jede Anlage 1 MW erzeugen können.

Im Januar 2008 gibt die irische Regierung bekannt, daß man 38 Mio. € für die Förderung der Meeresenergie bereitstellen würde, von denen 26 Mio. € für die Weiterentwicklung der Wellen- und Gezeitenenergie vorgesehen sind. 2 Millionen € sind für den Bau einer Forschungsstation mit Netzeinbindung für Anlagen im industriellen Maßstab auf der Halbinsel Mullet im Nordwesten des Landes vorgesehen. Kleine Anlagen wurden in den letzten Jahren in der Bucht von Galway getestet, in der aber auch die Wellen relativ klein waren.

England plant September 2007 den Bau einer großen Testanlage für Wellenenergie-Systeme vor der Küste von Cornwall, wo man bis zum Sommer 2009 das Wave Hub Projekt beendet haben will, bei dem für 56,5 Mio. € ein Unterseekabel verlegt wird, an das die Wellenenergie-Konverter angeschlossen werden können. Ein segmentiertes Feld von insgesamt 8 km² soll verschiedenen Unternehmen angeboten werden, damit diese ihre Anlagen dort installieren. In zwei Jahren könnten dann im Zuge des Langzeitversuchs 20 MW Strom erzeugt werden. Pro Anbieter werden jeweils bis zu 30 Anlagen mit einer Gesamtleistung von maximal 5 MW zugelassen.

Angebote erwartet man von den Unternehmen Oceanlinx (Australien), Ocean Power Technologies (England), Fred Olsen (Norwegen) und WestWave, einem Konsortium aus der deutschen E.ON und der britischen Firma Ocean Prospect, welche das Pelamis-Systeme aus Schottland nutzt und zuvor unter dem Namen Ocean Power Delivery bekannt war (s.d.).

Auch die kleine Versuchsstation des Hydraulics and Maritime Research Centre an der College Cork Universität bekommt 1 Mo. € zu seiner Modernisierung, sowie 2 Mio. € für die Weiterentwicklung und Kommerzialisierung der dort entwickelten Anlagen.

Zu dieser Zeit beträgt die Einspeisevergütung in England für Elektrizität aus den Wellen oder Gezeiten 22 Cent/kWh.

Wellenenergie in Holland

Beim 9. Internationalen Wettbewerb ‚Europas Jugend forscht für die Umwelt’ 1998 gewinnen drei 15- und 16-jährige holländische Schüler den 3. Preis mit ihrem Wellenkraftgenerator Poseidon.

Seine Energie bezieht dieser Generator aus der Ungleichmäßigkeit der Wellenbewegung. Dieses Ungleichgewicht bewegt ein an einer drehbaren Achse befestigtes Gewicht. Die Bewegungsenergie wird dann in elektrischen Strom umgewandelt – bei dem prämierten Modell allerdings nur 0,4 W.

Von staatlichen oder universitären Arbeiten ist mir aus Holland sonst nichts bekannt. Vermutlich ist man dort den Brandungswellen gegenüber eher mißtrauisch eingestellt.

Das Land ist allerdings an dem im Jahr 2000 von der EU-Kommission gegründeten thematischen Netzwerk WaveNet beteiligt, das 2003 einen umfassenden Bericht über den Stand der Wellenenergietechnologien veröffentlicht.

WaveNet wird im April 2000 ins Leben gerufen und erhält unter dem Teilprogramm „Energie, Umwelt und nachhaltige Entwicklung“ des Fünften Rahmenprogramms über einen Zeitraum von drei Jahren rund 600.000 €. An dem Netzwerk sind 14 Hochschul-, Industrie- und Forschungspartner aus neun EU-Ländern beteiligt.

Die Aktivitäten des Netzwerks führen zu einer Reihe von Ergebnissen, einschließlich einer Website, die umfangreiche Informationen über verschiedene Wellenenergiethemen liefern soll.  www.wave-energy.net

Hong Kong und die Kraft der Wellen

Wie eine Reihe aneinander gebundener Wasserbälle sieht das 2004 von Lucien Gambarota
entwickelte MotorWave System aus, bei dem jedes Element aus rund 70 Modulen besteht die sich über eine Spanne von rund 300 m erstrecken. Pro Element soll die Anlage bis zu 4 m2 Wasser pro Stunde auf einer Höhe von 50 m pumpen können. Außerdem soll sie mit einem Wasserentsalzungssystem gekoppelt werden. Die Installationskosten werden mit 170 $/kW angegeben, was äußerst wenig ist.

Das Unternehmen MotorWave, daß sich auch mit den ‚Motorwind micro turbines’ beschäftigt (s.u. Windenergie/neue Designs) ist von Hong Kong aus aktiv, dem Wohnort des französischstämmigen Gambarota.

Israel und Wellenenergie

S.D.E. Energy Ltd. ist ein Unternehmen in Tel Aviv, Israel, das 2006 behauptet, Weltmarktführer zu sein (?!) – und den kostengünstigsten Wellenstrom herstellen zu können, zu 2 US-Cent/kWh.

Die Firma wird teilweise vom ‚Chief Scientist’ in Israel finanziert, außerdem wurde garantiert, daß ihr 20 Jahre lang 4 MW Strom zu einem Preis von 5,25 Cent/kWh abgenommen wird.

Auch hier wird die Wellenenergie über ein hydraulisches System genutzt, das etwa 28 kWh pro Meter belegter Küstenlänge erwirtschaftet. Eine geplante 1 MW Anlage soll etwa 650.000 $ kosten.

Wellenkraft in Japan

Seit 1978 experimentiert man mit sogenannten Wellenklappen, die man zu schwimmenden Flößen mit Drehgelenken zusammenfügt. Die Internationale Energie-Agentur unterstützt dieses ‚Kaimei’ (Meereslicht) genannte Projekt, bei dem die in den Bojenkörpern installierten Turbogeneratoren durch das Steigen und Fallen der Wasseroberfläche kolbenartig in Bewegung versetzt werden. Dadurch wird die Wellenbewegung in eine Knickbewegung und schließlich in Kompressionsarbeit in den Zylindern mit Kolben umgesetzt. Große Wellenflöße von 12 x 80 m sollen wellenbewegt komprimierte Luft zum Betrieb von Turbogenera­toren erzeugen, pro Quadratmeter Floß etwa 2 kW, umgeformt in Elektrizität.

Im Dezember 1979 hat vor der Insel Honsuh eine 80 kW ­Versuchsanlage (andere Quellen nennen 125 kW) 1.000 Häuser über 5 Stunden mit Strom versorgt, dabei waren 8 Generatoren auf jeweils 80 m langen Schwimmplattformen im Einsatz. Weiterführende Planungen sprechen von 2 MW-Einheiten.

Das Kaiyo-System wurde 1980 auf Iriomote Island nahe Okinawa in Japan installiert. Bei diesem Wellenenergiewandler handelt es sich um zwei ‚Salter-Ducks’ (s.d.), die in einem Caisson befestigt wurden. Gegenüber der Originalkonstruktion fehlt hier die gemeinsame Verbindungsachse, die bewegten Körper arbeiten gegenüber Referenzpunkten an Land. Die zwei Auftriebskörper sind je 6,00 m breit und 7,25 m lang, der gemessene Wirkungsgrad liegt bei rund 25 %.

Das Kujukuri-OWC aus dem Jahre 1987 weicht von allen anderen bisher installierten Systemen ab, da hier insgesamt zehn Oszillationskammern eingesetzt werden, die alle mit einer Hochdrucksammelleitung an einen Speicherbehälter angeschlossen sind. Auf diese Art wird nur eine Turbine (30 kW) benötigt, die mit einer gerichteten, relativ gleichmäßigen Strömung betrieben werden kann.

Obwohl dieses System preiswerter ist als andere Systeme, ist über die Erkenntnisse, die mit dieser Konstruktion gewonnen wurden, kaum etwas bekannt. Fast alle bisherigen Überlegungen der Nutzung von Wellenenergie mit Luftturbinenkraftwerken basieren darauf, dass die Energie sowohl der Ein- als auch der Ausströmung direkt genutzt wird – einzige Ausnahme ist das Kujukuri-OWC. Es ist jedoch durchaus denkbar, dass, wie bei der Nutzung der Gezeitenenergie, unter Verwendung nur einer Strömungsrichtung nahezu die gleiche Leistung mit wesentlich geringerem Aufwand erzielt werden kann. Bei der Nutzung einer einzigen Strömungsrichtung fällt die genutzte Strömung stärker aus, da die Gegenströmung nicht geschwächt wird. An dieser Stelle besteht grundlegender Forschungsbedarf.

Eine Anlage nach dem ‚Wellenbrecher-System’ (ähnlich der ersten Pilotanlage in Toftestallen, Norwegen) liegt in der Bucht von Tokio. Sie ist 80 m lang, 12 m breit und 15 m hoch, wiegt 750 Tonnen und hat eine Leistung von 1 MW. Wellen bis zu 4 m können genutzt werden.

Am Muroran Institute of Technology in Hokkaido, arbeitet man am der Nutzung der in einer stehenden Welle erzeugten Wasserbewegung durch ein in diese Wellenbewegung eingesetztes Pendel (Pendel-Wellenenergiekraftwerk).

Der in Muroran entwickelte Pendel-Wellenenergiekonverter kann, da eine hydraulische Energieübertragung verwendet wird, mit verschiedenen Betriebsarten eingesetzt werden, so z.B. mit konstanter Geschwindigkeit, mit konstanter Kraft oder mit konstanter Energieabgabe. Mit dem Pendel-Wellenenergiekonverter liegen reichhaltige Versuchserfahrungen vor, innerhalb der fünfzehn Betriebsjahre in Muroran wurde der Wellenenergiekonverter auch schon einmal aufgrund von Zerstörung durch Sturmereignisse ersetzt. Das System gilt als robust und einfach, hat mit 40 % bis 50 % einen recht hohen Wirkungsgrad und ist einfach zu warten, da die Lagerungs- und Antriebsteile alle oberhalb des Wasserspiegels angeordnet sind. Die aktuelle Version des in Muroran realisierten Typs hat einen zusätzlichen Kanal neben dem Pendel zur Verbindung des Meeres mit dem Raum hinter dem Pendel. Die Zusatzkonstruktion soll die Leistung erhöhen, aber auch gleichzeitig die Maximalbewegungen während Sturmsituationen dämpfen.

Die Firma Kansai hat in Miyazu ebenfalls ein Pendel-Wellenenergiekraftwerk verwirklicht. Das Auftriebspendel-Wellenenergiekraftwerk ist in einem Caisson installiert, an dessen Boden es gelagert ist; das eigentliche Pendel wird durch Auftrieb in der Neutralposition gehalten. Die Zielsetzung war es, ein Kraftwerk zu entwickeln, das auch bei extrem niedrigen Wellen Strom erzeugen kann: Noch bei nur 10 cm Wellenhöhe werden 100 W Strom erzeugt (bei 5 m Breite des Caissons).

Als weiterer Prototyp ist noch die japanische Anlage Mighty-Whale zu nennen. Diese schwimmende Plattform in ‚Fischform’ soll die Wellenenergie in elektrische Energie, Wärme oder komprimierte Luft umwandeln. Sie hat Luft- und Schwimmkammern, ihre Lage wird durch die abgeschrägte Form des Schwimmkörpers stabilisiert. Der Nutzen der Anlage ist nicht nur durch die Energiewandlung gegeben, sondern auch dadurch, dass auf der wellenabgewandten Seite nur noch kleine Wellen vorherrschen können: Sie soll zum Schutz von Fischzuchtanlagen Verwendung finden.

Das Mighty-Whale-Projekt wurde in zwei unterschiedlichen Maßstäben in Wellenkanälen und Wellenbecken getestet. Es wurden auch Vergleiche zu normalen Unterwasserwellenbrechern durchgeführt. Wie zu erwarten war, ist insbesondere vor dem Mighty-Whale-Wellenbrecher die Wellenhöhe reduziert, da die Wellenenergie nicht reflektiert, sondern absorbiert wird. Der maximale in Versuchen im Maßstab 1:100 bestimmte Wirkungsgrad der Konstruktion liegt bei 60 % hinsichtlich der Energienutzung, die Wellenhöhenreduktion hinter dem Bauwerk beträgt bis zu 80 %.

Der Baubeginn für das 120 kW Mighty-Whale Projekt war bereits 1996, und die Tests im Meer begannen am 24. März 1998. Die Projektkosten der 50 m langen, 30 m breiten und 12 m tiefen Anlage betrugen 1,3 Mio. US $ für den Entwurf, 10 Mio. US $ für die Realisation und etwa 4 Mio. US $ für die Tests im Meer.

Kanada und die Wellenenergie

Im Jahr 1998 kommt der von Per Andersen aus Mississauga, Ontario, erfundene Floating Wave Generator (FWG) in die Presse. Das Unternehmen Andersen Wave-Tech Inc. (AWTI) patentiert und entwickelt das System, das mittels der Wellenenergie das Wasser auch reinigen und mit Sauerstoff angereichert soll. Außerdem soll es in der Lage sein, auf Wunsch sogar künstliche Wellen zu erzeugen. Außer einer kleinen Versuchsanlage, die in Frenchman’s Bay Yacht Club in Pickering, Ontario, zu Wasser gelassen wurde, scheint jedoch nicht viel mehr unternommen worden zu sein.

Unter dem Namen WET EnGen™ entwickelt und patentiert auch das 2004 gegründete Unternehmen Wave Energy Technologies Inc. aus Ketch Harbour ein eigenständiges Wellenenergie-System, das von Alan Vowles, Brian Kurczaba und Heather Acres erfunden wurde. Das einfache Design beweist seine Funktionalität sowohl bei den Laborversuchen als auch bei Tests im offenen Wasser. Die Wellen heben und senken dabei einen schaufelförmigen Kollektor, der sich an der befestigten und um 45° geneigten Achse hoch und runter bewegt, was gleichzeitig den Mechanismus der Energieerzeugung bildet. Auch hier soll Strom produziert und/oder Wasser entsalzt werden.

2006 wird ein 20 kW Modell auf offener See sowie im Wellenkanal des Institute of Ocean Technology in St. John, Neufundland, getestet.

SyncWave Energy Inc. (SEI) im kanadischen Pemberton, Vancouver, entwickelt Mitte 2005 unter den Namen Power Resonator einen kleinen Wellenenergiekonverter, der in Form eines vernetzten Feldes ab 2008 zum Einsatz kommen sollen. Es handelt sich um mehrere zylindrische Bojen, die einen hydraulischen Kreislauf in Gang setzen, dessen Generator sich aber an Land befindet. Damit wird der elektrische Kreislauf fern vom Wasser gehalten. Das Unternehmen war 2004 als Sieber Energy Inc. gegründet worden.

Anfang September 2007 läßt das kanadische Unternehmen Finavera Renewables aus Vancouver, British Columbia, seine 22 m hohe und 40 t wiegende Testboje bei Newport vor der Küste Oregons zu Wasser, wo sie zwei Monate lang im praktischen Betrieb erprobt werden soll. Einen Tag, bevor das 2 MW leistende Gerät wieder aus dem Wasser geholt werden sollte, versinkt die AquaBuOY bis in eine Tiefe von rund 35 m und bildet damit eine Gefährdung für die lokalen Krabbenfischer. Eine Bergung der 2 Mio. $ teuren Boje   kommt für das Unternehmen aus finanziellen Gründen zur Zeit nicht in Frage.

Auf der anderen Seite veröffentlicht die Firma jedoch mehrere ehrgeizige Pläne in den USA, Kanada, Südafrika und Portugal, wo man noch vor Ende 2008 das Folgemodell, die AquaBuOY 3.0, installieren will. Spätestens ab 2010 will das Unternehmen dann kommerziell auf den Markt kommen. Für 2012 hat man bereits eine Vereinbarung mit der kalifornischen Pacific Gas and Electric Company geschlossen, um eine 2 MW Wellenenergie-Anlage vor der nordkalifornischen Küste zu installieren. Insgesamt lägen zur Zeit Pläne für mehr als 250 MW zu installierender Leistung an der amerikanischen Westküste auf dem Tisch.

Auch bei diesem System wird mittels der periodischen auf und ab Bewegung das Salzwasser direkt und unter Hochdruck durch Turbinen gepreßt, wobei die einzelnen Bojen ihren Strom dann über unterseeische Kabelverbindungen an Land leiten. Eine der AquaBuOY-Testanlagen ist zusätzlich auch noch mit Solarpanelen und kleinen Windrädern ausgestattet.

Norwegen und die Energie des Meeres

Wissenschaftler der Universität von Trondheim errechneten, daß die Wellenenergie an den 2.500 km langen Felsfjorden Norwegens 600 Mio. MW pro Jahr beträgt. Die Regierung ließ Ende der 1980er Jahre auf der Insel Toftestallen zwei unterschiedliche Verfahren erproben:

Die eine Pilotanlage besteht aus einem langen Betondamm, der so konstruiert ist, daß nur hohe Fluten und Wellenkronen über die Barriere schwappen. Sie werden in einem über dem Meeresspiegel gelegenen Reservoir aufgefangen, von wo aus sie durch einen Abfluß ins Meer zurück geleitet werden und dabei eine Turbine antreiben. Nachteile dieser Methode sind der aufwendige Betondamm und der niedrige Wirkungsgrad. Zudem schleudern die Wellen immer wieder Geröll über die Staumauer und verstopfen den Abfluß des Auffangbeckens. Über diese Technik haben wir auch schon zuvor gesprochen, weiter unten beim SSG-Projekt treffen wir sie ebenfalls.

Das zweite Pilotkraftwerk hängt, einer mächtigen Orgelpfeife gleich, in einer Felsnische westlich der Stadt Bergen und funktioniert wie ein Wasserkolben. Die ‚Schwingende Säule’ wurde nach vierjähriger Entwicklungszeit bereits 1984 durch die Firma Kvaerner Brug A.S. in Oslo errichtet. Dabei handelt es sich um einen stabilen Betonbau von etwa 16 m Höhe mit einer seewärts offenen Kammer, in welche die Wellen einlaufen. Sie besitzt unter der Wasseroberfläche eine 3,5 m breite Öffnung, die in einen senkrecht stehenden Betonschacht mündet, in dessen oberem Teil eine Luftturbine mit einem Durchmesser von 2 m und einem Gewicht von 9 t sitzt. Die in der Kammer aufgestaute Welle treibt Wasser in den Schacht: der Wasserspiegel steigt. Wenn die Welle abläuft und ausströmt, sinkt der Wasserspiegel wieder: Er oszilliert mit der Frequenz des Seegangs bis zu 7 m auf und ab und wirkt wie ein Kolben, der Luft aus der Kammer durch die Turbine treibt bzw. wieder durch die Turbine in die Kammer saugt.

Die hier eingesetzte ‚Wells-Turbine’ behält unabhängig von der Strömungsrichtung der Luft immer die gleiche Drehrichtung bei, und dies mit einer ziemlich gleichmäßigen Drehzahl von 1.000 bis 1.500 U/min. Die Anlage soll 500 kW Leistung gehabt haben. Beanstandet wurde allerdings die extrem hohe Lautstärke des Luftpropellers, der eher wie eine Sirene klang.

Anfang 1989 gab das Unternehmen bekannt, daß ein heftiger Sturm die Versuchsanlage losgerissen und aufs offene Meer hinausgetrieben hätte, wo sie gesunken sei. Es sei nicht vorhersehbar, ob die Anlage, die 106 Mio. DM gekostet habe, wieder geborgen werden könne.

Es gibt in Norwegen außerdem Versuche zur ‚Bündelung’ von Wellen bis zu einer Tiefe von 30 m mittels sogenannter ‚Wellen-Linsen’. Schätzungen zufolge könnte eine 150 km lange Kette aus 1 kW Wellengeneratoren den gesamten jährlichen Bedarf von 70 Mrd. Kilowattstunden decken (Stand 1980).

Wie bei der bereits 1986 auf Toftestallen in der Nähe von Bergen realisierten ‚Tapchan’-Anlage demonstriert, wird das Wasser der auf den Strand auflaufenden Wellen über einen ansteigenden, spitz zulaufenden Kanal (TAPered CHANnel = spitz zulaufender Kanal) in ein erhöhtes Becken geleitet, aus dem es durch eine Turbine wieder in das Meer zurücklaufen kann. Das System benötigt aufgrund des Speicherbeckens mehr Platz als die meisten anderen Wellenenergiewandlersysteme und kann aufgrund der Einlaufverluste (einschließlich der Flachwassereffekte) nur einen begrenzten Teil der anfänglich, d.h. im tiefen Wasser zur Verfügung stehenden Energie nutzen, es ist aber durch die Abflußvergleichmäßigung des Speicherbeckens und die einsetzbare Niederdruckwasserturbine wesentlich problemloser zu betreiben als andere. Ein weiterer Vorteil des ‚Tapchan’ besteht darin, dass die eigentlichen Maschinen zur Energieproduktion nicht den Ozeanbedingungen ausgesetzt sind, wodurch eine längere Haltbarkeit erreicht wird – wie auch bessere Wartungsmöglichkeiten.

Der Seawave Slot-Cone Generator (SSG) besteht aus drei übereinander angeordneten Reservoirs, die von überspülenden Wellen gefüllt werden, und einer Mehrstufen-Turbine, die vom hinauslaufenden Wasser betrieben wird. Diese Anlage läßt sich leicht in Deiche integrieren. Der Erfinder Egil Andersen aus Haugesund verkaufte sein Patent 2003 an das norwegische Unternehmen WAVEenergy, das sich in Aalgard, rund 20 km südlich von Stavangar befindet, und 2004 folgt eine Förderung durch die EU, die Versuche an der Universität von Aalborg im Maßstab 1:25 und 1:25 erlauben. 2005 werden verschiedene Simulationen durchgeführt und gemeinsam mit der Norwegischen University of Science and Technology wird das Konzept der Mehrstufen-Turbine weiterentwickelt, diesmal mit Förderung des Renergi-Programms des Norwegischen Forschungsrates. Man plant nun, an der Westlüste der norwegischen Insel Kvitsøy eine Pilotanlage zu errichten, wo die Wellen eine durchschnittliche Energie von 19 kW/m aufweisen. Außerdem arbeitet das Unternehmen am Konzept einer kreisförmigen Offshore-Anlage.

Ab 2005 will auch das bereits 1848 gegründete Schiff- und Schwerbauunternehmen Fred. Olsen Norge aus Oslo eine Wellenenergie-Anlage auf Karmøy installieren. Das Unternehmen hatte in aller Ruhe eine Plattform-basierende neue ‚Multipoint absorber’ Technologie entwickelt und geht davon aus, für Norwegen damit einen neuen und wichtigen Industriezweig geschaffen zu haben. Die in nur drei Monaten gebaute Buldra-Plattform im Maßstab 1:3 wurde bereits vor Brevik getestet, wo die roten ‚Eier’ die Bewegungsenergie der Wellen erfolgreich in Strom umwandelten. Bis Ende 2007 ist ein Prototyp aus Komposit-Werkstoffen für die offene See geplant, der eine Lebensdauer von 15 Jahren haben und 2,52 MW erzeugen soll. Diese Anlage wird dann möglicherweise in Portugal installiert werden.

Fred. Olsen arbeitet bei diesem Projekt mit mehreren Unternehmen und Institutionen zusammen, darunter Brevik Engineering, ABB, Dsc Engineering, Det norske Veritas, MARINTEK/SINTEF, Brdr. Aa, Heimdals, NTNU und die Universität von Oslo. Bislang hatte sich das Unternehmen auf dem Sektor der erneuerbaren Energien primär mit der Windenergie beschäftigt. Da das vorliegende Projekt unter dem Titel FO³ vom SEEWEC-Center der Universität Gent in Belgien geleitet wird, hatten wir es auch dort schon einmal kurz dargestellt (s.d.).