OTEC: Sinnvolle Erneuerbare oder Gefahr für die Umwelt?

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Wasserkraft durch Meereswärmekraftwerk
Wasserkraft durch Meereswärmekraftwerk

Meereswärmekraftwerke nutzen den Temperaturunterschied zwischen warmem Oberflächenwasser und kaltem Wasser aus den Tiefen des Meeres, um sauberen Strom zu erzeugen. Der große Vorteil gegenüber Solar- und Windkraft: Meereswärme kann rund um die Uhr, 365 Tage im Jahr, Strom liefern. Das Potenzial der Meerswärme wäre gewaltig: In den Ozeanen ist genug Wärmeenergie gespeichert, um die ganze Menschheit mit Strom zu versorgen. In Hawaii ist jetzt das bislang größte Meereswärmekraftwerk der Welt ans Netz gegangen. Die Anlage erzeugt allerdings nur rund 100 Kilowatt – das reicht für etwa 120 Haushalte. Auch ein deutlich größeres Kraftwerk ist bereits in Planung. Die Technologie birgt jedoch laut Experten viele Risiken für die Umwelt. Ist sie also eine wirklich sinnvolle Ergänzung zu den „konventionellen“ Erneuerbaren?

Schon Jules Verne sprach in seinem Roman „20.000 Meilen unter dem Meer“ von Elektrizität, die aus den unterschiedlichen Temperaturen des Meerwassers erzeugt werden kann. Die technischen Grundlagen dafür schuf dann – nur etwa zehn Jahre später – der Physiker Jacques-Arsène d’Arsonval Ende des 19. Jahrhunderts. Ein halbes Jahrhundert danach baute Georges Claude, einer der Schüler von d’Arsonval, schließlich das erste Meereswärmekraftwerk der Welt. Zwar nur mit einer Leistung von 22 Kilowatt, dennoch bewies die Testanlage, dass die Umsetzung der Technologie möglich ist.

Meereswärmekraftwerke, auch genannt „Ocean Thermal Energy Conversion Plants“, kurz OTEC-Kraftwerke, fangen die Energie der Sonne ein – genauer gesagt die Wärme der Sonne. Dazu nutzen sie ein recht einfaches Prinzip: An der Meeresoberfläche ist das Wasser bekanntlich wärmer als in den tieferen Schichten der Ozeans. Vor allem in tropischen Gewässern ist der Unterschied zwischen dem vom Sonnenlicht aufgewärmten Oberflächenwasser und dem Wasser in mehreren hundert Metern Tiefe meist sehr groß. Beträgt dieser Temperaturunterschied mehr als 20 Grad, kann ein Kreislauf in Gang gebracht werden, mit dem saubere Energie erzeugen werden kann.

Dazu wird ein flüssiges Arbeitsmedium, beispielsweise Ammoniak oder Propan, durch das warme Oberflächen-wasser zum Sieden gebracht. Dabei entsteht Dampf, der eine Turbine antreibt. Wie bei herkömmlichen Kraftwerken wird diese kinetische Energie dann mittels eines Transformators in Elektrizität umgewandelt. Der erzeugte Dampf wird anschließend durch das nach oben gepumpte Tiefenwasser wieder abgekühlt, verflüssigt, und der Kreislauf beginnt von Neuem.

In Hawaii hat das US-Unternehmen „Makai Ocean Engineering“ vor kurzem das bislang größte Onshore- OTEC-Kraftwerk der Welt erbaut. Doch trotz dieses Titels leistet die Anlage einen eher kleinen Beitrag zur Energieversorgung des US-Inselstaates. Nur rund 105 Kilowatt erzeugt das Kraftwerk – das reicht gerade einmal für etwa 120 Haushalte. Dennoch könnte die Technologie langfristig einen echten Nutzen für Hawaii haben. Der Bundesstaat ist aufgrund seiner geographischen Lange stark abhängig von Rohstoffimporten zur Energieversorgung. Um diese zu verringern setzt die Regierung Hawaiis schon länger auf Erneuerbare Energien. Das Ziel des US-Bundesstaates ist es, die Energieversorgung der Inseln bis 2045 ausschließlich mit regenerativen Energiequellen sicherzustellen. Da diese jedoch bekannterweise nur Strom liefern, wenn Wind weht oder die Sonne scheint, braucht es auch verlässliche, konstant Strom liefernde Kraftwerke.

Hier könnten künftig die OTEC-Kraftwerke einspringen, da sie das ganze Jahr rund um die Uhr Strom erzeugen können und sich auch kurzfristig an- und wieder abschalten lassen. Ein anderer Vorteil: Mit einem bestimmten Typen von Meerwasserkraftwerken, der das Wasser unter Vakuumbedingungen direkt verdampft, lässt sich sogar Meerwasser entsalzen. In Zeiten der globalen Erwärmung mit häufiger auftretenden Dürren und Wasserknappheit wäre das ein hochwillkommener Nebeneffekt. Das Potenzial der OTEC-Kraftwerke ist demnach gewaltig.

Die Weltmeere sind vergleichbar mit riesigen Solaranlagen. Sie speichern die Energie der Sonne in Form von Wärme. Hochrechnungen ergaben, dass sich weltweit rein theoretisch mehrere Terawatt Energie mit der Meereswärme erzeugen ließen – mehr als genug um die gesamte Menschheit mit sauberem, verlässlichen Meereswärmestrom zu versorgen. Bislang gibt es jedoch nur sehr wenige OETC-Projekte und für die globale Energiegewinnung sind Anlagen nicht von Bedeutung. Doch warum ist das so?

Das Problem liegt zum einen in der sehr geringen Energieausbeute. Um ausreichende Mengen Strom zu erzeugen, müssten hunderte Kubikmeter Wasser pro Sekunde durch gewaltige Rohre gepumpt werden. Solche Anlagen hätten riesige Ausmaße. Das wäre extrem aufwendig und kostenintensiv. Außerdem glauben Umweltschützer, dass Meerestiere durch die Rohre angesaugt und getötet werden könnten. Sollten die Anlagen in großen Stil eingesetzt werden, gilt es außerdem als sehr wahrscheinlich, dass sich Algen an der Meeresoberfläche drastisch vermehren würden, da nährstoffreiches Tiefenwasser an die Oberfläche gepumpt wird. Auch die Auswirkungen der gigantischen Pumpen auf die Meeresströmungen sind noch gänzlich unerforscht.

Trotz dieser Vorbehalte will Makai gemeinsam mit dem US-Rüstungskonzern „Lockheed Martin“ bald ein we-sentlich größeres OTEC-Kraftwerk auf Hawaii oder auf Guam, einer Insel im westpazifischen Ozean bauen – diesmal im Gegensatz zur 105 Kilowatt-Anlage auf dem Meer. Dieses Offshore-Meereswärmekraftwerk soll nach Fertigstellung eine Nennleistung von 100 Megawatt erzielen. Das wäre genug um etwa 120.000 Haushalte mit Strom zu versorgen. Die Kosten für eine Kilowattstunde Meereswärmestrom sollen dabei laut Makai bei etwa 20 US-Cent liegen. Das Fachmagazin „Spektrum“ schreibt, dass der Bau eines solches Kraftwerks grob geschätzt rund eine Milliarde US-Dollar kosten dürfte, vor allem wegen der gigantischen Ausmaße, die die Anlage haben müsste.

Allerdings ist die Energie- und Wasser-versorgung von Inselgruppen ohnehin sehr teuer. Für solche Regionen könnten sich die Meereswärmekraftwerke demnach tatsächlich lohnen. Ob sie in Zukunft wirklich weltweit zu einer sinnvollen Ergänzung für die „traditionellen“ Erneuerbaren werden, wird sich erst noch zeigen. Dafür muss vor allem geklärt werden, ob die befürchteten Umweltprobleme gelöst werden können. Sonst dürfte das „grüne Image“ dieses Kraftwerkstypen bereits vor der kommerziellen Nutzung in Frage gestellt werden.

Quellen: Trend der Zukunft / Treehugger / Makai / Lockheed Martin / Wikipedia

 

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