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Gezeitenkraftwerk

Dieser Artikel erläutert Gezeitenkraftwerke in Staudamm-Bauweise; zu Kraftwerken, die Gezeitenströmungen nutzen siehe Meeresströmungskraftwerk.

Ein Gezeitenkraftwerk ist ein Wasserkraftwerk, das die Lageenergie des wechselnden Wasserspiegels des Meeres, also des Tidenhubs zwischen Ebbe und Flut und die kinetische Energie des Gezeitenstromes zur Produktion von elektrischem Strom nutzt.

Gezeitenkraftwerke entnehmen ihre Energie letztlich der Erddrehung mit Hilfe der Anziehungskraft des Mondes und der Sonne auf die Erde (siehe auch Gezeiten). Sie bremsen die Strömungsbewegung der Meere durch Gezeiten lokal minimal ab. Das Abbremsen geschieht durch Stauung der auf- und ablaufenden Strömung und in der Folge durch die Nutzung der in dem gestauten Wasser enthaltenen potentiellen Energie durch Turbinen, die die durch sie generierte Rotationsenergie dann über elektrische Generatoren in elektrische Nutzenergie verwandeln. Im Verhältnis zur gesamten Abbremsung durch die natürliche Gezeitenreibung fällt dies nicht ins Gewicht, die Erde hat wegen ihrer hohen Masse eine sehr hohe Rotationsenergie. Daher werden Gezeitenkraftwerke üblicherweise zu den regenerativen Energien gezählt.

Inhaltsverzeichnis

Staudamm-Bauweise

Bisher wurden Gezeitenkraftwerke immer mit einem Staudamm an Meeresbuchten oder in Ästuaren verwirklicht.

Funktionsweise

Gezeitenkraftwerke funktionieren nach dem Staudamm-Prinzip und werden an Meeresbuchten und in Ästuarien (Flussmündungen) errichtet, die einen besonders hohen Tidenhub (Differenz zwischen Hoch- und Niedrigwasserstand) aufweisen. Damit dieser wirksam werden kann, wird die entsprechende Bucht mit einem Deich abgedämmt. Im Deich befinden sich Wasserturbinen, die bei Flut vom einfließenden Wasser, bei Ebbe vom ausfließenden Wasser beschickt werden, weshalb die Turbinen in beiden Durchströmungsrichtungen arbeiten. Dies erreicht man, indem man die Rotorenblätter umstellt. Da schon ein geringes Wassergefälle zur Stromerzeugung genutzt werden muss, kommen sogenannte Rohrturbinen zum Einsatz, deren bekanntester Vertreter die Kaplan-Turbine ist.

Ein solches Gezeitenkraftwerk kann auch überschüssigen Strom anderer Kraftwerke nutzen um Meereswasser in den Stauraum zu pumpen. Damit kann zusätzlich elektrischer Strom erzeugt werden. In diesem Fall wirkt das Gezeitenkraftwerk gleichzeitig als Pumpspeicherkraftwerk.[1]

Ökonomie und Ökologie

Fordert man ein Minimum an Tidenhub von 5 m, so gibt es ungefähr 100 geeignete Buchten auf der Erde, die für ein Gezeitenkraftwerk genutzt werden könnten. Nur die Hälfte dieser ließe einen wirtschaftlichen Einsatz zu. Da Ebbe und Flut alle 12 Stunden und 24 Minuten auftreten, kann die Leistung nicht gleichmäßig abgegeben werden. Verstärkt wird dieses Problem ungleichmäßiger Energiegewinnung zudem durch hohe Spring- und schwache Nipptiden. Der Betrieb mit Salzwasser bewirkt starke Korrosion der Turbinen; dies bedeutet erheblichen Wartungsaufwand, was wiederum die Wirtschaftlichkeit senkt.

Außerdem sind sie ökologisch nicht unproblematisch, da sie die Fauna und Flora der Küstengewässer beeinflussen. Die Ökosysteme an Küsten sind mit dem natürlichen 12-Stunden-Zyklus entstanden, aber hinter einem solchen Gezeitenkraftwerk sind die Phasen verschoben. Die Wanderung von Wassertieren aus und in die Bucht sowie in dort einmündende Flüsse wird behindert.

Solche Gezeitenkraftwerke mit einem Staudamm werden in Zukunft aufgrund der begrenzten möglichen Standorte und den hohen ökologischen Auswirkungen nur einen geringen Anteil zur Strombedarfsdeckung leisten können (siehe auch Weblinks).

Anlagen

Das erste und zur Zeit größte Gezeitenkraftwerk wurde ab 1961 an der Atlantikküste in der Mündung der Rance bei Saint-Malo in Frankreich erbaut und am 26. November 1966 eingeweiht. Die Inbetriebnahme erfolgte am 4. Dezember 1967. Der Tidenhub beträgt in der Bucht bei St. Malo normal 12, manchmal auch 16 Meter. Der Betondamm ist 750 Meter lang, wodurch ein Staubecken mit einer Oberfläche von 22 km² und einem Nutzinhalt von 184 Mio. m³ entsteht. Der Damm besitzt 24 Durchlässe, in denen jeweils eine Turbine mit einer Nennleistung von 10 MW installiert ist. Die gesamte Anlage hat somit eine Leistung von 240 MW und erzeugt jährlich rund 600 Millionen Kilowattstunden Strom. Dieses Kraftwerk arbeitet auch als Pumpspeicherkraftwerk.

Ein weiteres Gezeitenkraftwerk mit allerdings nur 20 MW befindet sich in Annapolis Royal an einer Nebenbucht der Bay of Fundy in Nova Scotia, Kanada. Es wurde 1984 errichtet und dient in erster Linie der Forschung und Entwicklung. Es arbeitet im Ein-Richtungs-Betrieb und nutzt nur den Ebbstrom.

Seit längerem wird an der Bay of Fundy auch ein großes Gezeitenkraftwerk von 5.000 MW Leistung geplant, aufgrund der hohen Investitionen wurde es aber bisher nicht realisiert. Daneben bestehen auch Bedenken über die Auswirkungen eines derartigen Projektes; neben ökologischen Folgen (die Bay of Fundy ist ein wichtiges Fischereigebiet) wird auch befürchtet, dass der Gezeitenhub an der Gegenseite der Bucht durch einen Kraftwerksdamm verändert würde und dadurch Städte wie Boston überflutet werden könnten. Weitere kleinere Gezeitenkraftwerke gibt es in Russland bei Murmansk mit 0,4 MW und in China. Das größte chinesische Gezeitenkraftwerk befindet sich bei Jiangxia in der Provinz Zhejiang. Es wurde 1986 fertiggestellt und hat 10 MW Leistung. Das größte Gezeitenkraftwerk mit 10 Turbinen zu je 26 MW (gesamt 260 MW) wird zur Zeit in Sihwa Südkorea, südlich von Seoul, gebaut.[2]

Geschichte

Die Kraft des Tidenhubs wurde bereits im 17. Jahrhundert an der Kanalküste in England und Frankreich genutzt. Noch heute kann man dort an einigen Küstenabschnitten Gezeitenmühlen aus früheren Jahrhunderten sehen.

Siehe auch

Einzelnachweise

  1. Funktionsweise Gezeitenkraftwerk St. Malo www.poweron.ch
  2. Energiequellen mit Zukunft: Meereskraft für die Steckdose www.sueddeutsche.de, 08.01.2008