Sind Wellen die nächste große Quelle sauberer Energie?

Wellenkraft, Meeresenergie und Wellenenergie sind alles Begriffe, die zur Beschreibung einer Energieressource verwendet werden, die in der Bewegung der Meereswellen verborgen ist. Versuche, diese Macht zu nutzen, gibt es schon seit vielen Jahren. Es erweist sich jedoch als Herausforderung, den besten Weg hierfür zu finden.

Die USA haben das Potenzial, bis zu 2 Billionen Kilowattstunden (kWh) Energie pro Jahr zu produzieren – das entspricht 64 % der gesamten US-Stromerzeugung im Jahr 2021. Könnte Wellenkraft der nächste große Sprung in der erneuerbaren Energie sein? Oder stehen dem Weg einfach zu viele Herausforderungen im Weg?

Projekte in Israel und Finnland beweisen, dass Wellenenergie Gemeinden mit Strom versorgen kann. Es ist möglich, dass Sie in Zukunft auch Zugang zu Wellenstrom haben. Der Weg dorthin wird jedoch nicht einfach sein, da Finanzierung und Unterstützung für neu entstehende Wellenenergieunternehmen dringend benötigt werden.

Was ist Wellenkraft?

Wenn der Wind auf See weht, erzeugt er Wellen auf der Meeresoberfläche. Diese Wellen transportieren die Energie des Windes, die wir möglicherweise einfangen und in nutzbaren Strom umwandeln können.

Forscher untersuchen verschiedene Möglichkeiten, Energie zu gewinnen, wenn Wellen die Meeresoberfläche anheben und absenken. Dabei handelt es sich um Testgeräte, die auf der Wasseroberfläche platziert oder am Meeresboden verankert werden können, um mit der Bewegung der Wellen bewegt zu werden. Die beste Platzierung dieser Ausrüstung hängt davon ab, die stärksten Wellen zu finden, und das kann je nach Meeresregion variieren.

Die meisten Geräte, die Forscher testen, verwenden irgendeine Art von Hydraulikpumpe zur Stromerzeugung, aber Größe, Form und Bewegung der Technologie werden auf unterschiedliche Weise getestet.

Wave-Farm-Technologie

Ein Unternehmen, CorPower Ocean , hat eine „Wellenfarm“ eingerichtet. Es besteht aus mehreren schwimmenden Bojen, die in Reihen im offenen Meer in einer Tiefe von über 40 Metern aufgestellt sind. Da sich die Bojen mit der Bewegung der Wellen bewegen, wandelt die Hydraulik in den Bojen diese Bewegung in Energie um.

Jede Boje oder „Konverter“ hat einen Durchmesser von 9 Metern und eine Höhe von 18 Metern und muss am Meeresboden verankert werden. Gruppiert können Bojen drei- bis fünfmal mehr Strom erzeugen als ein Offshore-Windpark, der die gleiche Meeresfläche nutzt.

CorPack, Ocean Wave Farm
CorPack, Ocean Wave Farm – Bildnachweis: CorPower Ocean

Um eine Schädigung der Umwelt zu vermeiden, müssen Unternehmen, die solche Großsysteme einsetzen, vor der Installation gründliche Bewertungen durchführen und eine detaillierte Planung durchführen. Neben der Positionierung der Technologie am optimalen Standort zur Erfassung der Wellenenergie müssen sie auch die Auswirkungen auf Anwohner und Wildtiere in der Nähe bewerten. Es ist wichtig, die Tierwelt zu identifizieren und zu schützen, die von der Installation betroffen sein könnte, wie zum Beispiel Fische, Delfine und gefährdete Korallen. Sie müssen auch alle Auswirkungen berücksichtigen, die die Installation auf Anwohner und Unternehmen in der Nähe haben würde, wie z. B. die Blockierung des Sonnenlichts oder die Beeinträchtigung der natürlichen Aussicht. Die Bewertungen ermöglichen es dem Unternehmen, etwaige Probleme vor der Installation zu minimieren oder zu vermeiden.

CorPower Ocean testete verschiedene Systeme, bevor es das aktuelle Design der Wellenfarm entwarf.

„Die Komplexität des Prozesses hat zu einer Vielzahl von Designs geführt, darunter sich windende schlangenartige Dämpfungsglieder, schaukelnde Bojen und auf dem Meeresboden montierte Geräte. Einige Geräte erzeugen vor Ort Strom und übertragen ihn über Unterseekabel an Land, andere leiten die mechanische Energie der Welle an Land weiter, bevor sie sie in elektrische Energie umwandeln.“ — CorPower Ocean

Unabhängig vom Design des Systems bleibt das Ziel dasselbe: die Wellenbewegung in eine konsistente Energieversorgung umzuwandeln, die der vorhandenen Energieversorgung entspricht oder diese ergänzt.

Herausforderungen für Wellenenergie

Verschiedene Faktoren haben den Fortschritt der Wellenenergietechnologie verzögert. Doch der Ozean selbst stellt die größten Herausforderungen dar. Erfolgreiche Technologie muss in der Lage sein, schädlichen Stürmen, rauen Gezeiten und korrosivem Salzwasser standzuhalten und gleichzeitig eine konstante Energieversorgung sicherzustellen.

Doch das Meer zerstört einige der Geräte und einige Technologien versagen aufgrund von Lecks oder schwachen Materialien. Forschungsteams, die mehrere Technologien nutzen und große Projekte in abgelegenen Gebieten testen, können ihre finanziellen Mittel schnell erschöpfen.

Zu den weiteren Herausforderungen, mit denen diese Teams konfrontiert sind, gehören:

  • Optimale Platzierungen für ihre Technik finden
  • Anpassung des Gerätedesigns zur ausschließlichen Verwendung korrosionsfreier Materialien
  • Wartung großer Geräte, die auf See unterwegs sind
  • Schnelle Reparatur dieser entfernten Geräte

Erfolgreicher Einsatz erneuerbarer Wellenenergie

CorPower Ocean Boje
Bildnachweis: CorPower Ocean

Es wird prognostiziert, dass Wellenenergie bis 2050 das Äquivalent von 10 % des gesamten aktuellen Strombedarfs Europas decken könnte. Angesichts dieses Potenzials ist es ermutigend festzustellen, dass Teams auf der ganzen Welt trotz zahlreicher Herausforderungen Fortschritte machen.

AW-Energy, Finnland

AW-Energy , eine in Finnland ansässige Forschungsgruppe für grüne Energie, hat ein Produkt namens WaveRoller entwickelt . Das System ist ein riesiges, aufklappbares Panel, das am Meeresboden befestigt wird und direkt an das Stromnetz an Land angeschlossen werden kann.

Im Jahr 2019 installierte AW-Energy den ersten WaveRoller im kommerziellen Maßstab in der Nähe von Peniche, Portugal, und begann dort mit der Einspeisung von Strom in das portugiesische Stromnetz. Seit 2021 hat das Unternehmen WaveRoller WaveFarms mit 10 bis 24 WaveRoller-Einheiten erstellt.

Das WaveFarm-Projekt wird derzeit vom Europäischen Meeres- und Fischereifonds finanziert, um einen Betrieb im industriellen Maßstab zu schaffen, der eine vollständige und stabile Infrastruktur schaffen kann, die Versorgungsunternehmen erwerben können.

WaveRoller, Wellenkrafttechnologie
WaveRoller – Bildnachweis: AW-Energy

AW-Energy berichtet, dass diese Technologie „etwa siebenmal mehr Nennstromerzeugungskapazität bereitstellen kann als eine Windkraftanlage in einem ähnlich großen Gebiet“. Dabei handelt es sich um eine beträchtliche Menge erneuerbarer Energie, die möglicherweise den Strom, den wir derzeit aus fossilen Brennstoffen beziehen, ersetzen könnte.

Eco Wave Power, Israel

Eco Wave Power mit Sitz in Israel erzeugt Wellenenergie und sendet sie direkt in das Stromnetz. Diese als „Floater“ bekannten großen horizontalen Einheiten sitzen auf der Meeresoberfläche und werden an vorhandenen Küstenstrukturen wie Piers oder Stegen befestigt. Die Schwimmer haben einen beweglichen Arm, der einen hydraulischen Kolben enthält. Während sich die Schwimmkörper mit der Wellenbewegung auf und ab bewegen, komprimieren und dekomprimieren sie diesen Kolben, der einen Hydraulikmotor antreibt und Energie erzeugt.

Floater-Wellenenergie-Technologiesystem
Floater-System – Bildnachweis: Eco Wave Power

Schwimmer sind für Wartungszwecke leicht zugänglich und können schnell über den Meeresspiegel angehoben werden, um Schäden bei stürmischem Wetter zu vermeiden. Sie können auch relativ schnell und einfach installiert werden.

Diese Technologie hat großes Potenzial, den globalen Sektor der erneuerbaren Energien zu verändern – unabhängig davon, wo sie angesiedelt ist. Die verfügbaren Ressourcen an den Küsten der Welt sind riesig. In Kalifornien beispielsweise beträgt der jährliche Strombedarf etwa 292 Terawattstunden (TWh), während die verfügbare Ressource aus Wellenenergie an der Küste etwa 328 TWh beträgt . Wenn Unternehmen leicht übertragbare Technologien entwickeln, können Gemeinden auf der ganzen Welt von ihren Erfolgen profitieren.

Eco Wave Power errichtete seine erste Station im Hafen von Jaffa in Israel . Durch staatliche Förderung konnten sie ihren Betrieb ausweiten und wurden zum ersten Wellenkraftwerk in Israel, das an das Stromnetz angeschlossen wurde. Diese Station ist nun seit 2014 in Betrieb, als die Gruppe einen Stromabnahmevertrag mit der Regierung von Gibraltar und der Gibraltar Electricity Authority unterzeichnete. Sie eröffneten 2016 das erste kommerzialisierte netzgekoppelte Projekt in Gibraltar und es ist immer noch in Betrieb.

Wellengetriebener Energiefortschritt in den USA

Das Potenzial für Wellenenergie ist weltweit erheblich. Wissenschaftler schätzen, dass es bei vollständiger Nutzung den jährlichen Strombedarf der Welt decken könnte . Damit die USA von der Wellenenergie profitieren können, muss die Regierung stärker darauf reagieren, den Einsatz von Wellentechnologien entlang der US-Küsten zu unterstützen. Zwar gibt es derzeit keine aktuellen Wellenenergiestrategien, doch gibt es einige Anzeichen dafür, dass sich eine zunehmende Unterstützung für diese erneuerbare Energiequelle abzeichnet.

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Pläne des US-Innenministeriums für saubere Energie

Die Pläne des US-Innenministeriums (DOI) für saubere Energie deuten darauf hin, dass Wellen- und Gezeitenprojekte eine wichtige Überlegung für die Zukunft sauberer Energie sein werden und „Gemeinden im ganzen Land dabei helfen werden, Teil der Klimalösung zu sein und gleichzeitig gute Löhne zu schaffen.“ Gewerkschaftsjobs.“

Bisher gibt es keine konkreten Pläne dazu, wie und wann die USA Wellenenergie implementieren werden. Es laufen jedoch bedeutende Forschungsprojekte zur Wellenenergie, die von staatlichen Stellen unterstützt werden.

US-Energieministerium finanziert Wellenenergie

Im Jahr 2022 kündigte das US-Energieministerium mit Unterstützung des Bureau of Ocean Energy Management (BOEM) des DOI eine Finanzierung von 25 Millionen US-Dollar für acht neue Wellenenergieprojekte an. Die Projekte werden diese Mittel nutzen, um Probleme zu überwinden und verschiedene Technologien zu testen, um den erfolgreichen Einsatz zukünftiger Wellenenergieprojekte sicherzustellen.

Im Rahmen des PacWave- Projekts werden neue Wellentechnologien getestet . Im Rahmen dieses Projekts wird in Oregon eine neue Testanlage für Wellenenergie, bekannt als South Test Site , gebaut. Nach seiner voraussichtlichen Fertigstellung im Jahr 2024 wird der Standort zum Testen einer breiten Palette von mit dem Wellennetz verbundenen Energiegeräten genutzt. Mit diesem Projekt soll Folgendes erreicht werden:

  • Testen Sie Energiewandlerdesigns für abgelegene Gebiete oder kleine, lokale Energienetze.
  • Konverterentwürfe entwickeln, die entweder an das Stromnetz angeschlossen oder davon getrennt werden können; Und
  • Führen Sie Forschung und Entwicklung im Zusammenhang mit Umweltüberwachungstechnologien, Instrumentierungssystemen und anderen Technologien durch. ( energy.gov )

Dieses Projekt stellt ein starkes Engagement der Regierung und großer Forschungsgruppen dar, um Wellenenergie zum Funktionieren zu bringen. Hinter diesem Schritt steht auch das Bestreben, Wellenenergie mit der bestehenden Energieinfrastruktur kommerziell nutzbar zu machen. Im Erfolgsfall würde dies die Dekarbonisierungsziele beschleunigen und das Ziel der Regierung unterstützen, bis 2050 Netto-Null-Emissionen zu erreichen .

Was kannst du tun?

Wellenenergie hat das Potenzial, bis zu 20 % des US-amerikanischen Strommixes zu decken. Wie können wir dazu beitragen, eine Veränderung umzusetzen und diejenigen, die die Entscheidungen treffen, dazu zu bringen, diese Lösung ernst zu nehmen?

Während Wissenschaftler und Ingenieure weiterhin Technologien erlernen und erweitern, ist die beste Unterstützung, die sie erhalten können, die Finanzierung, Zuschüsse und die Möglichkeit, mit großen Unternehmen zusammenzuarbeiten. Die beste Unterstützung, die wir als Verbraucher bieten können, besteht darin, uns für sie einzusetzen – über sie zu sprechen, ihre Fortschritte zu teilen und die Machthaber zu ermutigen, eine bessere Art der Energieversorgung zu wählen.

Unterstützen Sie die Forschungsprojekte. Finden Sie die neuen Technologieentwickler und Wissenschaftler, die derzeit hart daran arbeiten, den Energieriesen ausgereifte Wellenenergiesysteme zur Verfügung zu stellen. Die meisten von ihnen haben Social-Media-Kanäle, Abonnements oder Kontaktformulare auf ihren Websites. Je mehr Werbung sie erhalten, desto stärker schärfen wir das Bewusstsein dafür, dass ihre Technologien einsatzbereit sind.

Kontaktieren Sie Ihre örtlichen Vertreter . Teilen Sie Forschungsergebnisse und Beweise mit Ihren lokalen, staatlichen und bundesstaatlichen Gesetzgebern. Bitten Sie sie, diese entscheidende neue Technologie zu unterstützen.

Machen Sie Karriere im Bereich Umweltinnovation. Wenn Sie Ingenieur oder Designer sind oder werden möchten, suchen Sie nach Möglichkeiten, etwas zu bewirken und Ihre Talente in der Wellenenergie einzusetzen. Wenn Sie bereits in der Branche tätig sind, denken Sie über neue Möglichkeiten zur Sensibilisierung nach – wie diese Beispiele von Lego-Modellen, die zur Demonstration von Wellenwalzen verwendet werden.

Könnten Wellen unser Stromnetz antreiben?

Der Ersatz unserer derzeitigen Energiequellen ist für die Zukunft unseres Planeten von entscheidender Bedeutung. Mit den Fortschritten bei erneuerbaren Technologien haben wir eine langsame, aber stetige Verbesserung erlebt. Bisher waren Solar- und Windenergie die Spitzenreiter im Bereich der sauberen Energie, aber Wellenenergie zeigt das Potenzial, das fehlende Glied zu sein, nach dem wir gesucht haben.

Obwohl viele von uns bereits erneuerbare Energiequellen nutzen, können wir uns nicht zu 100 % darauf verlassen. Solar- und Windenergie beispielsweise können bei schlechtem oder ungünstigem Wetter oder schlechtem/keinem Licht keinen gleichmäßigen, starken Stromfluss liefern. Da Wellen jedoch eine konsistente Energiequelle darstellen, die mehr als fünfmal dichter ist als Wind oder Sonne, wird die Kombination dieser Ressourcen eine stabilere saubere Energieversorgung schaffen.

Wellenkraft könnte unsere Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen verringern und unsere Energieversorgung stabilisieren. Da die Forschung und Entwicklung in diesem Bereich jedoch noch im Gange ist, ist es schwierig vorherzusagen, ob und wie dies geschehen wird.

Was wir jedoch wissen ist, dass Regierungen und Gemeinden auf der ganzen Welt weiterhin nach Wegen zur Dekarbonisierung und Reduzierung des Klimawandels suchen. Erneuerbare Ressourcen wie Windkraft werden der Schlüssel zum Erreichen dieser Ziele sein.

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