Strom aus Wellendämpfern am Meeresboden

Berkeley (USA) – Wellenkraftwerke müssen nicht auf der Wasseroberfläche schwimmen. Sie können auch am Meeresboden effizient die Wellenenergie in elektrischen Strom wandeln. Mit einer Art Kraftwerkteppich soll pro Quadratmeter sogar eine höhere Stromausbeute erreicht werden können als mit den derzeit in Bau befindlichen Offshore-Windparks. Gerade Stürme oder seltene Tsunamis könnten für die Stromgewinnung besonders ergiebig sein. Das errechnete nun ein Maschinenbauingenieur, der sein Kraftwerkskonzept in der Fachzeitschrift „Proceedings of the Royal Society A: Mathematical, Physical & Engineering Sciences“ vorstellt.

„Es ist bekannt, dass schlammige Meeresböden den Wasserwellen signifikant Energie entziehen können“, erklärt Mohammad-Reza Alam von der University of California in Berkeley. Diesen Effekt nutzen Fischer seit Jahrhunderten, wenn sie ihre Boote bei drohenden Stürmen über solche Schlammzonen steuern. Durch die wellendämpfende Wirkung des Meeresbodens können sie hier ein Unwetter auf lokal relativ ruhiger See abwarten. Genau dieses Verhalten brachte Ingineur Alam auf seine Idee des Meeresbodenkraftwerks.

In flachen Küstengewässern bis etwa 20 Meter Tiefe könnte am Meeresboden ein großer, flexibler Teppich – beispielsweise aus einer stabilen Kunststofffolie – ausgelegt werden. Unter diesem Teppich sollen dann zahlreiche, senkrecht aufgestellte Federn oder Dämpfer die Energie der Wellen wie ein natürlicher Schlammboden aufnehmen. Die stetige Bewegung der Dämpfer ließe sich dabei über Generatoren in elektrischen Strom umwandeln. Alam simulierte ein solches Wellenkraftwerk und erkannte, dass so etwa die Hälfte der Bewegungsenergie der Wellen genutzt werden könnte.

Auf das Küstengebiet der Nordsee mit Wassertiefen um zehn Meter übertragen zeigen die Simulationen eine Leistung von etwa 6,5 Kilowatt pro Quadratmeter. Dieser Wert liegt mehr als doppelt so hoch wie das theoretische Maximum eines Offshore-Windparks. Ein weiterer Vorteil: Windparks und bisher konzipierte Wellenkraftwerke müssen bei Sturm und hohem Wellengang abgeschaltet werden. Das Meeresbodenkraftwerk dagegen könnte unter diesen Bedingungen besonders viel Strom liefern. Zudem würde es den Wellen einen Teil ihrer Energie entziehen und damit die Überschwemmungsgefahr für die Küsten reduzieren. Sogar die Wucht eines sehr selten auftretenden Tsunamis könnte mit den flexiblen Strukturen am Meeresboden gedämpft werden.

Von einer praktischen Anwendung ist dieses Konzept allerdings noch weit entfernt. Nun gilt es, einen kleinen Prototyp mit möglichst langlebigen Dämpfern und flexiblen Folien zu entwickeln. Auch die Auswirkungen auf die Tierwelt am Meeresboden müssten analysiert werden. Da Ablagerungen aus Sand oder Schlamm den Betrieb dieses Wellenkraftwerks stören würden, denkt Alam an einen Aufbau bevorzugt auf steinigem Meeresboden.