Die Meere bedecken mehr als zwei Drittel unserer Erde und sind ständig in Bewegung. Wind, Stürme und die Anziehungskraft des Mondes sorgen dafür, dass Wellen unaufhörlich über die Ozeane rollen – Tag und Nacht, im Sommer wie im Winter. Diese Bewegung steckt voller Energie. Während Windräder die Kraft der Luft nutzen und Solaranlagen Sonnenlicht in Strom verwandeln, kann auch das Meer Energie liefern. Neben Strömungskraftwerken und Gezeitenturbinen gibt es Wellenkraftwerke, die die Kraft der Wellen nutzen und sie in elektrischen Strom umwandeln. So entsteht aus dem Rhythmus der Wellen eine saubere und erneuerbare Energiequelle, die ein wichtiger Schlüssel für die Energieversorgung unserer Zukunft sein könnte.
Wie erzeugen Wellen Strom?
Wellenkraftwerke nutzen die natürliche Bewegung des Meeres, um elektrische Energie zu gewinnen. Dabei machen sie sich entweder die Auf- und Abbewegung der Wellen oder den entstehenden Wasserdruck zunutze, um Turbinen und Generatoren anzutreiben. Je nach technischem Konzept unterscheiden sich Aufbau und Funktionsweise der Anlagen, doch das grundlegende Ziel ist immer gleich:
1. Oszillierende Wassersäule (OWC)
Bei der Oszillierenden Wassersäule (OWC) – auch pneumatische Kammer genannt – wird die Bewegung der Wellen genutzt, um Luft in einer Kammer in Bewegung zu setzen. Die Kammer ist nach unten zum Meer hin offen. Über der Kammer befindet sich ein Röhrensystem mit einer Turbine und einem Generator. Trifft eine Welle nun auf die Kammer, steigt der Wasserspiegel im Inneren an und presst die Luft durch die Röhre nach oben, wodurch die Turbine angetrieben wird. Zieht sich die Welle zurück, sinkt das Wasser wieder ab und saugt die Luft erneut durch die Turbine zurück in die Kammer. Unterdruck entsteht, der wichtig ist, damit der Luftstrom erhalten bleibt und sich die Turbine unabhängig von der Strömungsrichtung kontinuierlich dreht. Auf diese Weise wird kontinuierlich Strom erzeugt.
OWCs werden vor allem in Küstennähe eingesetzt.
2. Wellenboje
Bei Wellenbojen, die zu Schwimmkörper- oder Auftriebskörper-Systemen zählen, wird die Bewegung der Wellen direkt zur Stromerzeugung genutzt. Eine oder mehrere Bojen schwimmen auf der Meeresoberfläche, bewegen sich mit den Wellen auf und ab und sind am Meeresboden verankert und mit einem Generator verbunden. Die Bewegungen an der Oberfläche erzeugen Energie, die über mechanische oder hydraulische Systeme auf den Generator übertragen werden. In manchen Anlagen bewegen sich mehrere Schwimmkörper gegeneinander, wodurch zusätzlich Energie gewonnen werden kann. Häufig werden mehrere Bojen zu einem Verbund zusammengeschaltet und leiten den erzeugten Strom über Unterwasserkabel an Land. Ein großer Vorteil dieser Technik ist, dass sie auch weit draußen im Meer eingesetzt werden kann, wo die Wellen besonders stark und gleichmäßig sind.
3. Überlauf-Systeme
Bei Überlauf-Systemen wird die Energie der Wellen genutzt, um Wasser in ein höher gelegenes Becken zu leiten. Dafür treffen die Wellen auf eine Rampe oder ein Bauwerk, über dessen Spitze sie in ein Reservoir überspülen. Das gesammelte Wasser fließt anschließend kontrolliert zurück ins Meer und treibt dabei Turbinen an, ähnlich wie bei einem Wasserkraftwerk an einem Staudamm. Der entscheidende Unterschied ist, dass die Energie nicht aus einem Fluss, sondern aus den Meereswellen stammt. Über einen Generator wird die Bewegungsenergie des Wassers schließlich in elektrischen Strom umgewandelt.
Das Potenzial für die Energiewende
Wellenkraft kann ein wichtiger Baustein der Energiewende sein, weil sie besonders zuverlässig ist und den Mix aus erneuerbaren Energien bereichert und stabilisiert. Während Solarenergie nachts nicht zur Verfügung steht und Windkraft stark vom Wetter abhängt, sind Meereswellen fast ständig in Bewegung. Dadurch lässt sich Wellenenergie besser planen als viele andere erneuerbare Energiequellen. Bei der Stromerzeugung entstehen weder CO₂ noch Luftschadstoffe, und es werden keine Brennstoffe benötigt – das macht Wellenkraft zu einer besonders sauberen Energieform. Vor allem Länder mit langen Küstenlinien können davon profitieren, denn Wellenkraftwerke lassen sich sowohl küstennah als auch auf hoher See betreiben. Zwar ist dort der Anschluss an das Stromnetz aufwendiger, doch könnte er mit vorhandener Infrastruktur, etwa aus Offshore-Windparks, kombiniert werden.
In Deutschland spielt die Wasserkraft zwar noch eine eher untergeordnete Rolle im Energiemix (ca. 3 Prozent), doch weltweit sieht das anders aus. In Brasilien macht die Wasserkraft so zum Beispiel bereits rund 80 Prozent (Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt) des Energiemixes aus. Das zeigt, welches Potenzial in der Nutzung von Wasserenergie steckt.
Für die Wellenkraft allein wird das globale Potenzial auf etwa 29.500 Terawattstunden pro Jahr geschätzt – fast zehnmal so viel wie der jährliche Stromverbrauch von Europa. Nach Angaben des Umweltbundesamt könnten pro Meter Küstenlinie im Durchschnitt 15 bis 30 Kilowatt Strom gewonnen werden, was rund 15 Prozent des weltweiten Strombedarfs entspricht. Diese Strommenge würde auch ausreichen, um den täglichen Energiebedarf von etwas drei bis fünf Zwei-Personen-Haushalte zu decken (GASAG). Besonders hohe Wellenleistungen treten vor allem an den westlichen Küsten zwischen dem 40. und 60. Breitengrad auf, etwa im nordöstlichen Atlantik (Uni Stuttgart). Innerhalb Europas gelten deshalb vor allem die britischen Inseln als besonders geeignet für den Einsatz von Wellenkraftanlagen. Ein Beispiel dafür ist ein bereits bestehendes oszillierendes Wassersäulen-Kraftwerk auf der schottischen Insel Islay, das seit dem Jahr 2000 zu Forschungs- und Testzwecken betrieben wird (Uni Stuttgart).
Gibt es auch Nachteile?
Trotz vieler Vorteile befindet sich die Wellenkraft noch in der Entwicklungsphase und wird bislang vor allem in Forschungs- und Demonstrationsprojekten erprobt. Seit Ende der 2000er-Jahre konnten dabei wichtige Erfahrungen gesammelt werden, die zur technischen Weiterentwicklung beitragen. Erste kommerzielle Anlagen, etwa 2008 vor der Küste von Portugal oder 2010 im spanischen Mutriku, zeigten zwar noch technische Schwächen, lieferten jedoch wertvolle Erkenntnisse. Der Rückzug vieler großer Energiekonzerne aus dem Bereich der Meeresenergie ist daher vor allem darauf zurückzuführen, dass die Technologie bislang noch nicht ausreichend ausgereift ist.
Zu den größten Herausforderungen von Wellenkraftwerken gehören:
- Hohe Kosten: Der Bau ist aufwendig und teuer, da die Anlagen extremen Bedingungen wie starken Stürmen, hohem Wellengang und Salzwasser standhalten müssen. Das belastet die Materialien und führt zu Korrosion (der langsamen Zersetzung von Metallen).
- Begrenzte Standorte: Wellenkraftwerke funktionieren nur dort sinnvoll, wo regelmäßig starke Wellen auftreten. Geeignete Standorte müssen daher sorgfältig ausgewählt werden – anders als in Deutschland sind dafür, wie oben beschrieben, vor allem die Küsten in Großbritannien besonders gut geeignet.
- Auswirkungen auf Umwelt: Je nach Bauweise können Lebensräume von Meerestieren beeinflusst oder Küstenlandschaften verändert werden. Deshalb ist eine genaue Umweltprüfung wichtig. Insgesamt werden die Umweltauswirkungen jedoch geringer eingeschätzt als bei der Windenergie.
Trotz dieser Nachteile gelten Wellenkraftwerke weiterhin als vielversprechende Zukunftstechnologie. Weltweit wird weiter daran geforscht, die Anlagen robuster, effizienter und umweltfreundlicher zu machen. Forschende betonen, dass neue Energietechnologien Zeit brauchen, um sich durchzusetzen – auch die Windenergie wurde in den 1980er-Jahren noch unterschätzt, bevor sie sich als wichtige Säule der erneuerbaren Energien etablierte.
Mehr Eindrücke zu Wellenkraftwerken findest du auch auf unserem Instagramkanal in unserem Reel „Wellenkraftwerke auf die eins“ oder unserem Info-Post „Wellenkraft – Energie aus dem Meer“.
Quellen
Bundesministerium für Wirtschaft und Energie
Bundestag
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt
Erneuerbare Energien Aktuell
GASAG
MDR
Orsted
Umweltbundesamt
Uni Stuttgart
Verband der Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik
