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Wellenenergie


Die Gesamtleistung der Wellen- oder auch Brandungsenergie wird auf etwa 2,5 · 1012 W geschätzt – bzw. auf rund 10 Mio. TWh. Das Potential für den Weltenergiemarkt soll 2.000 TWh betragen, was etwa 10 % der globalen Energieerzeugung nach dem Stand von 2005 entspricht.

Wellenenergie ist eine selbsterneuernde Energie, wobei im Detail zwischen Wind- und Seewellen unterschieden wird. Die durch anhaltenden Wind verursachte Meereswelle ist eine rhythmische Schwingung des Meerwassers. Die einzelnen Moleküle in einer Wasserwelle bewegen sich zwar im Kreis, doch die Energie bewegt sich in einer Richtung. Durch periodische Änderungen der Wasserspiegelform entsteht die transversale Welle, die quer zur Laufrichtung fließt. Dabei pflanzen sich nicht die Wassermassen, sondern die Bewegungsvorgänge fort, im Gegensatz zur oben betrachteten Meeresströmung. Die Wellenhöhe ist die senkrechte Distanz zwischen dem höchsten und dem niedrigsten Punkt der kreisförmigen Schwingung, d.h. zwischen ‚Wellenberg’ und ‚Wellental’.

Ein Objekt, das in einem Wellenfeld eingetaucht ist, ist einer komplexen Mischung aus Bewegungen unterworfen - heben (hoch und runter), schwingen (vor und zurück) und rollen (hin und her). Die meisten der nachfolgend präsentierten Geräte und Anlagen extrahieren jedoch nur einen kleinen Anteil der Gesamtenergie einer Welle.

Unter den verschiedenen Typen der Meereswellen haben vom Wind erzeugte Wellen die höchsten Energiekonzentrationen. Einmal entstanden, können sie Tausende von Kilometern zurücklegen, ohne viel von ihrer Energie zu verlieren. In Küstennähe nimmt aufgrund der Wechselwirkungen mit dem Meeresboden die Energieintensität ab. Diese Energiestreuung kann durch Vorgänge wie Reflektion und Refraktion kompensiert werden und zu Energiekonzentrationen (hot spots) führen.

Da das durchschnittliche auf und nieder der Ozeanwellen etwa 2,5 m beträgt, können hier in jedem Fall nur Niederdruckturbinen Anwendung finden. Eine etwa 3 m hohe Welle enthält je laufendem Meter eine Leistung von mehr als 20 kW. 

Erwähnt werden sollen an dieser Stelle die Forschungsergebnisse von 1987, als Ökologen auf Tatoosh Island im Pazifik feststellen, daß Seetang und Seepalmen in Gebieten mit hoher Brandung mehrfach so produktiv sein können, wie im fruchtbarsten Tropenwald. Es stellt sich heraus, daß die Wasserpflanzen die Energie der Wellen in biologische Produktivität umsetzen. Das wilde Wasser erleichtert einerseits die Nährstoffaufnahme, andererseits bieten die sich ständig hin und her bewegenden Blätter auch die idealen Voraussetzungen, um die Sonnenstrahlen optimal zu nutzen – ein gutes Beispiel für synergetische Effekte in der Natur. 

Laut einer Analyse der Technisch-Naturwissenschaftlichen Universität Norwegens in Trondheim aus dem Jahr 1999 sind bis zu diesem Zeitpunkt weltweit über 1.000 Patente im Bereich der Wellenkraftnutzung nachweisbar. Alleine in Großbritannien sind bis 1973 insgesamt 340 angemeldet worden. Ebenso ist nachweisbar, daß die Bewohner Polynesiens schon viele Jahrhunderte zuvor entdeckt hatten, daß man auf Meereswellen vorzüglich surfen kann. In einer gerechteren Welt würden sie dafür heute noch Tantiemen bekommen...


Geschichte der Wellenenergie


Ähnlich der Strömungsenergie ist auch die Wellenenergie schon früh als potentielle Energiequelle zur Sprache gekommen. Aktenkundig ist ein Vorschlag aus dem Jahr 1799 von einem Pariser Bürger namens Mr. Girard und dessen Sohn. Dankenswerterweise habe ich durch persönliche Korrespondenz mit Herrn Dr. Gerald Müller von der University of Southampton viele Informationen und Abbildungen von historischen Wellenenergieprojekten bekommen. Nach Durchführung weiterer Recherchen kann ich nun ein relativ komplettes Bild der Anfänge dieser Technologie aufzeichnen.

Buckner Wellen-Motor Grafik

Buckner Wave-Motor
(Grafik)

In den 1870er Jahren beginnen sich insbesondere Kalifornier als Erfinder von Anlagen zur Nutzung der Wellenenergie (Wave Motors) zu etablieren, um im Laufe dieses Jahrzehnts werden in den USA sechs Geräte patentiert, von denen eines von einem Erfinder aus Oakland stammt – und unter Gezeitenenergie behandelt wird, da dieses Gerät unter dem Namen ‚tide machine’ bekannt wird. Eine der Innovationen betrifft einen Wellenenergie-Antrieb für Schiffe (s.u. Wellenbetriebene Schiffe und Boote) von einem Erfinder aus Elliot, Kalifornien, während drei der Patente auf Einwohner von San Francisco zurückgehen. Das früheste stammt von Charles Buckner vom Mai 1873 (US-Nr. 138.474), der für Verbesserungen an dem Wave Motor im Jahre 1875 ein zweites Patent erhält. William Filmer folgt im Jahr 1878, doch über dieses System konnte ich bislang nichts herausfinden.

Ein weiteres frühes Patent zur Nutzung der Wellenenergie stammt von I. L. Roberts aus dem Jahr 1881 (US-Nr. 250.104). Dabei handelt es sich um eine Bojenreihe in einem Gerüst, wobei die einzelnen Schwimmer die Wellenenergie über Zahnstangen auf eine gemeinsame Achse übertragen.

In der Dezemberausgabe 1881 des San Francisco News Letter wird über das enorme Potential des ‚Ocean Wave Motor’ eines kalifornischen Bürgers namens John W. Swailes berichtet. Die Erfindung könne für öffentliche und private Bäder in dieser Stadt verwendet werden, zum Löschen von Bränden, zur Reinigung von Straßen, zum Durchspülen der Kanalisation, zur Erzeugung von Druckluft als Antrieb von Maschinen, aber auch von elektrischer Energie zur Straßenbeleuchtung. Tatsächlich wird auch ein Unternehmen gegründet, das von der Stadt eine 50-Jahres-Konzession für kommunale und andere Zwecke gewährt bekommt. Was danach aus Swailes und seiner Erfindung geworden ist, ist unbekannt.

1886 kauft der deutschstämmige, jüdische Ingenieur, Geschäftsmann und spätere Bürgermeister Adolph Sutro bei Lands End in San Francisco das Cliff House Restaurant nebst Umgebung. Sutro war sechs Jahre zuvor aus Nevada zurückgekehrt, wo er einen 3 Meilen langen Tunnel durch die Berge gebaut hatte, um die Entwässerung der Silberminen zu erleichtern. Nun entwickelt er die Gegend zu einem Naherholungsgebiet und eröffnet die Sutro Heights auf der Klippe über dem Cliff House als öffentlichen Garten. Anschließend beginnt er sich ernsthaft mit dem Projekt eines mechanischen Gezeiten-Pools knapp unter dem nördlichen Ende des Cliff House zu beschäftigen, über das er schon nachdenkt, seitdem er vor einigen Jahren die Kraft bemerkt hat, die in Wellen steckt.

Ebenfalls im Jahr 1886 erlaubt Sutro einem Erfinder namens E. F. Steen, auf einem felsigen Strandabschnitt seines Grundstücks ein Wellenkraftwerk zum Pumpen von Wasser und zur Stromerzeugung zu errichten. Steen beginnt tatsächlich mit dem Bau seiner Maschine, muß dann aber mit diversen technischen Problemen kämpfen. Über Steen selbst ist wenig bekannt, möglicherweise handelt es sich um einen europäischen Erfinder, da es kein US-Patent für einen Wellen-Motor unter diesem Namen gibt. Im Januar 1887 wird das Wellenkraftwerk versehentlich gesprengt, als der während eines Sturmes kurz zuvor aufgegebene Zweimastschoner ‚Parallel’ in der Nähe von Sutro Cove auf den Felsen aufläuft. Das Schiff ist mit 40 Tonnen Dynamit und anderen brennbaren Materialien für den Eisenbahnbau beladen. Steen ist danach nicht mehr imstande das Projekt weiterzuführen, und was letztlich mit ihm passiert ist, ist bislang ebenfalls unbekannt. Die Reste seiner Maschine werden 1891 genutzt, als an der gleichen Stelle ein neuer Wellen-Motor gebaut wird (s.u.).

Im Mai 1887 beginnt Sutro mit dem Bau seines Gezeiten-Pool-Projekts ‚The Aquarium’, das als Bildungs-Attraktion für die vielen Besucher gedacht ist, die in das Gebiet kommen: In einem großen Gezeiten-Becken sollen die Wunder des Ozeans gefahrlos beobachtet werden können. Später werden daraus die Sutro Baths.

In den 1890er Jahren genießen Wellen- und Gezeitenenergie-Projekte in Kalifornien Erfolg, Beliebtheit und Finanzierung.

Bereits 1891 wird von einem Mann namens Mr. Henry P. Holland und seinem Finanzier J. A. Fischer auf einem großen Felsen in der Nähe des Standorts der Steen-Maschine ein weiterer Wellen-Motor konstruiert. Während das Modell von Steen auf einer Druck- und Zug-Bewegung basierte, arbeitet Hollands Anlage mittels einer großen Boje, die von den Wellen auf und ab bewegt wird und damit eine Pumpe betreibt, die Wasser durch ein Rohr auf eine nahegelegene Klippe hinauf befördert. Von dort soll das Wasser über eine Reihe von Wasserrädern wieder hinunterfließen und dabei Strom erzeugen. Das System scheint aber auch nicht so zu funktionieren, wie es sollte.

Der Motor wird bald darauf aufgegeben, bleibt aber für weitere 59 Jahre auf dem Felsen und wird ein bekanntes und häufig fotografiertes Wahrzeichen, bevor er schließlich 1950 von einem heftigen Sturm weggeblasen wird.

Einer der ersten Berichte über die Nutzung der Wellenergie stammt von A. W. Stahl aus dem Jahr 1892. Unter dem Titel ,The utilization of the power of ocean waves’ stellt er seine Arbeit auf einem Treffen der American Society of Mechanical Engineers in San Francisco vor. Im Jahre 1893 erlebt ein kleines Projekt in der Nähe des Cliff House einen erfolgreichen Test. Über den Erfinder der Surf Power Pump ist jedoch nichts bekannt.

Gerlach Wave-Motor Grafik

Gerlach Wave-Motor
(Grafik)

Die Los Angeles Times berichtet 1894 über einen Wellen-Motor in Long Beach, der von Emil Gerlach aus Santa Monica getestet wird. Die Maschine funktioniert prinzipiell erfolgreich, es ist allerdings fraglich, ob sie Wasser mit ausreichender Kraft einen Hügel hinauf in ein Becken pumpen kann, von wo aus das Wasser dann wieder nach unten fließen würde, um einen elektrischen Dynamo anzutreiben.

Noch während Gerlach an einer größeren Version seiner Erfindung arbeitet, entscheidet sich im Juli 1895 der kleine Ferienort Capitola in der Nähe von Santa Cruz dafür, einen Gerlach-Wave-Motor zur Erzeugung von Strom für kommerzielle Zwecke einzusetzen. Denn Santa Cruz County benötigt nicht nur eine einzigartige Attraktion, um Touristen in die Stadt zu locken, sondern auch Energie. Das Projekt wird von den Einheimischen mit großer Erwartung verfolgt, und die Zeitung Santa Cruz Daily Sentinel berichtet fortlaufend über dieses erste große Wellen-Motor-Projekt. Im Januar und März 1896 melden die Zeitungen erfolgreiche Tests des Gerlach-Wellen-Motors, doch schon Anfang Juni wird in der Sentinel mit großem Bedauern der Mißerfolg des Projekts verkündet.

1895 führt die Zeitung San Francisco Examiner einen Wettbewerb durch, um die besten Ideen zur Verbesserung der Stadt und zur Erhöhung ihrer Bewohnerzahl auszuzeichnen. Der Gewinnerbeitrag umfaßt u.a. den Vorschlag, einen ‚Bonus’ von 50.000 $ auszuschreiben – für die Erfindung eines praktischen Mechanismus, der in der Lage ist die ‚Wellenenergie’ des Ozeans kommerziell zu nutzen.

Im November 1896 hat ein J. M. Dwyer ein funktionierendes Modell seiner Erfindung am Fuße des St. Powell laufen und hofft, ein zweites Modell an der Baker Beach zu bauen. Ein weiteres funktionierendes Modell stellt Henry Shomberg aus Los Gatos im Februar 1897 in San Francisco vor, wobei hier eine größere Version für einen Ort in der Nähe von Santa Cruz geplant ist. Weitere Details darüber habe ich bislang nicht finden können.

Kammern des Armstrong Wave-Motor Grafik

Kammern des
Armstrong Wave-Motor
(Grafik)

Der bisher erfolgreichste Wellenenergiewandler ist Müller zufolge der Wave-Motor von Armstrong in Kalifornien, der von 1896 bis 1911 läuft – ein damit einen bis heute ungebrochenen Rekord hält. Bekannt wird er durch einen Bericht des Santa Cruz Sentinel im Juni 1898: „The Ocean Harnessed. A Wave Motor Has Finally Proved A Success.“

Dieser Motor wird allerdings nicht gebaut, um Strom zu erzeugen, sondern um Meerwasser zu pumpen, mit dem die Straßen gespritzt werden und der Staub zurückgehalten wird. Das Potential zur Erzeugung von Energie wird zwar erwähnt, die Idee wird aber nicht weiter verfolgt. Dieses Mal hatte Santa Cruz jedenfalls in das richtige Projekt investiert. Der Wellen-Motor ist eine Neuheit, der die Stadt einzigartig macht; er wird viel fotografiert und sogar auf Postkarten verewigt.

Die Erfinder sind ein Brüderpaar namens William und John E. Armstrong. Sie hatten ursprünglich in den Klippen von Black Point ein kleines Modell gebaut, und die Vertreter der Stadt waren bei dessen Besichtigung beeindruckt. Die Armstrongs unterzeichneten daraufhin eine Vereinbarung mit der Stadt Santa Cruz, um ihr Gerät in den felsigen Klippen am Ufer des Strandes unterhalb von West Cliff Drive zu installieren.

Der Armstrong-Wave-Motor funktioniert nach dem Prinzip der oszillierenden Wassersäule und wird in den Felsen hineingebaut. In die Seite der Klippe werden zwei Brunnen mit rund 2,4 m und 1,5 m im Durchmesser gegraben, einer hinter dem anderen. Der vordere ist etwa 1,5 m vom Klippenrand entfernt. Ihre Tiefe erstreckt sich von 9 m über der Flutmarke bis zu einem Niveau unterhalb des Wasserstandes bei Ebbe. Durch einen Tunnel sind sie mit dem Meer verbunden. In der vorderen Brunnenkammer befindet sich zwischen vertikalen Führungen ein 270 kg (andere Quellen: 300 kg) schwerer Schwimmer mit Gegengewicht, während die zweite Bohrung eine gängige Kolbenpumpe beinhaltet. Die Wellen, die gegen die Küste schlagen, pressen Wasser durch den Tunnel und den Brunnenschacht hinauf, heben dabei den Schwimmer an, ein Ventil öffnet sich und die Pumpe wird befüllt.

Prospekt der Wave Power & Air Compressing Company

Prospekt der
Wave Power &
Air Compressing Co.

Geht das Wasser zurück, fällt auch das Wasser im Schacht, das Ventil schließt sich und das Gewicht des Schwimmers veranlaßt den mit im verbundenen Pumpenkolben, das Wasser durch ein senkrechtes Rohr 38 m hoch in einen rund 19.000 Liter fassenden Tank zu befördern, der sich auf der Spitze eines 18 m hohen Bohrturms auf dem Hügel befindet. Von dort fließt es kilometerweit entlang der Landstraßen und wird zur Berieselung verwendet. Bei normalen Wetterbedingungen füllt die Pumpe den Vorratsbehälter in etwa einer Stunde.

Der Wellenmotor, der umgerechnet etwa 0,9 – 1,5 kW leistet, wird 1910 oder 1911 demontiert, da ein verbesserter Straßenbelag es weiterhin unnötig macht, die Straßen zu besprühen. Im Jahr 2004 bricht ein Teil der Klippe ab, so daß von dem vorderen Schacht nur die halbrunde Rückwand bleibt. Der einzige bis heute erhaltene Teil der Anlage ist das 10 m tiefe hintere Brunnenloch, das inzwischen durch eine Abdeckung verschlossen wurde.

In den 1890er Jahren gab es in San Francisco auch Firmen mit wohlklingenden Namen wie Wave Power & Air Compressing Company, Hercules Wave Motor Company und Pacific Wave Motor Company, die ich aber noch nicht näher zuordnen kann. Die Abbildung des Prospekts der erstgenannten Firma von 1895 vermittelt vielleicht eine vage Vorstellung von der Funktionsweise des angepriesenen Apparats.

1897 gibt es einen Wright Wave Motor an der Manhattan Beach, dessen Reste heute im Sand am Fuß des Piers begraben sind. Und die Los Angeles Time berichtet im Jahr 1898 von einem Mann namens Burr aus San Francisco, der mit einem imaginären Wellen-Motor-Projekt Investoren betrügt.

In der darauffolgenden Dekade geht das Interesse wieder zurück, obwohl noch einige Versuche dokumentiert sind, die ich der Länderübersicht zugeordnet habe (s.u. USA).

Um das Jahr 1900 herum wird eine Vorrichtung erfunden, mit der sich die Wellenenergie bis zu einem gewissen Grad erfolgreich umsetzen läßt. Diese Vorrichtung, deren Herkunft sich nicht genau zurückverfolgen läßt, die im Juni 1901 aber sogar die Titelseite des norwegischen Kindermagazins MAGNE ziert, wird seither bei sogenannten Heul- oder Glockenbojen verwendet.

Dabei wird die Wellenbewegung durch einen Schwimmer auf die Tonne der Boje übertragen, die sich dann um ihre Längsachse dreht. Diese Bewegung wird wiederum auf ein Getriebe übertragen, welches nach und nach ein Gewicht nach oben zieht. Von seinem höchsten Punkt fällt dieses Gewicht dann wieder herunter und bewegt dabei über dasselbe Getriebe den Anker eines kleinen Elektrogenerators, der Strom zum Aufleuchten der Befeuerung und zum Anschlagen des Glockenzeichens erzeugt.

Ein anderes Modell besteht aus einer Boje, die mit einem am Meeresboden verankerten Schwimmer verbunden ist. Der Transformator selbst setzt sich aus einem Stabmagneten und einem Induktor mit einer federbespannten Aufhängung zusammen. Eine modernisierte Form dieser Technologie zeigt mir mein Freund und Energieexperte Gotthard Schulte-Tigges. Er hat ganz einfach einen Schwimmring mit einer Induktionstaschenlanpe gekoppelt. Seitdem es Hochleistungsmagnete gibt sieht er die Chance, den Gesamtwirkungsgrad des Systems merklich erhöhen zu können.


Entwurf von 1931

Die Erfindung des hydraulischen Widders im Jahre 1796 durch Joseph Michel Montgolfier, einen der beiden Luftfahrt-Pionier-Brüder, bildet die Grundlage für einen amerikanischen Vorschlag zur Nutzung der Wellenenergie, der in Deutschland 1931 von Hanns Günther veröffentlicht wird - leider ohne Angaben zu dem ursprünglichen Erfinder. Dabei wird der Druck der Wellen genutzt, um mittels einer langen Reihe von Widdern Meerwasser in ein höher gelegenes Reservoir zu pumpen, aus dem es dann beim Rücklauf über Turbinen und Generatoren zur Stromgewinnung eingesetzt wird.

Zur Zeit der vorletzten Jahrhunderwende gibt es aber auch schon diverse andere Vorschläge, bei denen u.a. die Energiespeicherung mittels Druckluft integriert wird. Umgesetzt wird jedoch keiner dieser Vorschläge, was zumeist mit der damals noch sehr ineffizenten Technik zusammenhängt.

Da es über den Hydraulischen Widder inzwischen (wieder) genügend verfügbare Informationen gibt, beschränke ich mich hier auf eine knappe Übersicht:

Obwohl die selbsttätige Widderpumpe (belier hydraulique) bereits 1796 erfunden worden war, erhalten in den USA 1809 J. Cerneau und S. S. Hallet ein Patent darauf. Dort nimmt das Interesse an den einfach gebauten, langlebigen und im Unterhalt billigen hydraulischen Widdern ab ca. 1840 stark zu, es werden weitere Patente erteilt und einheimische Unternehmen nahmen die Produktion auf. Erst nach Mitte des 20. Jh. geht das Interesse wieder zurück, als sich mit der Elektrizität auch elektrische Pumpen ausbreiten.

Hydraulische Widder (o. Stoßheber) sind Maschinen, die von einem Wassergefälle angetrieben werden und dabei einen Teil des zufließenden Wassers stoßweise über das Höhenniveau des Zulaufs hinaus hochfördern: Eine große Menge Wasser strömt durch ein Stoßventil, das mittels Zusatzgewichten oder Federkraft offen gehalten wird. Die starke Strömung des Wassers bewirkt, daß die Federkraft überwunden wird und sich das Ventil plötzlich schließt, wobei sich kurzzeitig eine rückwirkende Druckwelle aufbaut. Diese öffnet ihrerseits das Druck- oder Flatterventil und drückt das Wasser in die Steigleitung, woraufhin der Druck in der Pumpe abfällt. Das Flatterventil schließt sich, das Stoßventil öffnet sich, das Wasser fließt wieder durch und der Arbeitszyklus beginnt von neuem.

Alter Stoßwidder

Alter Stoßwidder

Auch heute werden noch Widder gebaut, in Europa beschränkt sich ihre Anwendung allerdings auf die Wasserversorgung abgelegener Gehöfte und Berghütten. Immerhin können sie das Wasser bis zum 20-fachen des Arbeitsgefälles anheben, wobei der Wirkungsgrad etwa 15 % beträgt.

In jüngerer Zeit wird der Einsatz hydraulischer Widder im Rahmen der Agenda 21 Aktivitäten vom Landesamt für Entwicklungszusammenarbeit in Bremen gefördert – und zwar in den Bergregionen Chinas. Dort ermöglicht man 1999 über 40.000 Menschen im Rahmen von Selbsthilfeprojekten ihre Ackerflächen energieunabhängig zu bewässern und sich an eine Hauswasserleitung anzuschließen.

Doch zurück zur Wellenenergie.

In den vergangenen 200 Jahren sind - wie schon gesagt - mehr als 1.000 enstprechende Patente erteilt worden. Neuere und umfassende Forschungs- und Entwicklungsarbeiten zur großtechnischen Umsetzung von Wellenkraftwerken werden hauptsächlich in Japan, England, Frankreich, den USA und Skandinavien geleistet – zumeist mit dem langristigen Ziel, Kraftwerke im Megawattbereich zu entwickeln und marktreif zu machen.

Die Nutzung der Wellenenergie läßt sich gegenwärtig sechs technisch unterschiedlichen Methoden zuordnen, wobei die meisten aktuell verfolgten Technologien nach dem Prinzip der oszillierenden Wassersäulen (OWC) arbeiten, dessen technische Umsetzung auf den Japaner Yoshido Masuda zurückgeht.  

  • Oszillierende Wassersäulen / Oscillating water columns (OWC)
  • Überspül-Techniken / Overtopping devices (OTS)
  • Pumpenbestückte Schwimmkörper / Float with pumps (FP)
  • Wellen-Mühle-Turbine-Systeme / Wave mill-turbine systems (WT)
  • Mechanische Syteme / Mechanical systems (MS)
  • Lineargeneratoren / Linear generator systems (LG)

  • Die verschiedenen Methoden werden im Text noch einzeln beschrieben, vorab eine Kurzbeschreibung der OWC-Technik: Eine Betonkammer – ähnlich einem umgestülpten Eimer – besitzt im vorderen Bereich unterhalb der Wasseroberfläche eine Öffnung, durch welche die Wellen in den Hohlraum eindringen können. Wenn der Wasserspiegel in dieser hydrodynamischen Kammer steigt und fällt, wird dabei Luft in eine Röhre hinaufgedrückt oder hinuntergesaugt, und die Anlage atmet wie eine Lunge. Der Luftstrom treibt wiederum eine sogenannte Wells-Turbine an, die symmetrische Schaufeln besitzt und sich immer in die gleiche Richtung dreht. Erst ihre Erfindung verhalf OWC-Kraftwerken auszureifen. 

    Auf der folgenden Liste sind die 2004 installierten Wellenenergie-Systeme aufgeführt:

    Prototypen

    Installierte Leistung

    Ort

    Land

    Typ

    Einlauf-breite

    Wasser-
    tiefe

    Zeitraum

    Kaimei

    375 kW
    1000 kW
    560 kW

    Japanisches Meer, Ostmeer

    Japan

    schwimmendes OWC

    B: 12 m

    T: 40 m

    1978-1979
    1979-1980
    1985-1986

    Toftestallen

    500 kW

    Toftestallen

    Norwegen

    Felsküsten-OWC

    Ø: 10 m

    T: 70 m

    1985-1988  

    LIMPET

    500 kW

    Isle of Islay

    Schottland

    Felsküsten-OWC

    B: ?? m

    T: ?? m

    seit 2000  

    ART- Osprey

    500 kW

    vor Schottland

    Schottland

    OWC

    B: ?? m

    T: 20 m

    gescheitert 1995  

    Pico-OWC

    400 kW

    Azoren

    Portugal

    Felsküsten-OWC

    B: 12 m

    T: 8 m

    seit 2001  

    Tapchan

    350 kW

    Toftestallen

    Norwegen

    Tapered Channel

    B: 55 m

    T: 70 m

    seit 1986  

    Trivandrum-OWC

    150 kW
    75 kW

    Trivandrum

    Indien

    Wellenbrecher-OWC

    B: 8 m

    T: 10 m

    1990-1995
    seit 1996  

    Mighty Whale

    110 kW

    Japanisches Meer, Ostmeer

    Japan

    schwimmendes OWC

    B: 30 m

    T: 40 m

    seit 1998  

    Islay-OWC

    75 kW

    Isle of Islay

    Schottland

    Felsküsten-OWC

    B: 17 m

    T: 3 m

    seit 1988  

    Sakata-OWC

    60 kW

    Sakata

    Japan

    Wellenbrecher-OWC

    B: 20 m

    T: 18 m

    seit 1988  

    Sanze-OWC

    40 kW o. Turbine

    Sanze

    Japan

    Felsküsten-OWC

    B: 17 m

    T: 3 m

    1983-1984
    seit 1984  

    Niigata-OWC

    40 kW

    Niigata

    Japan

    Wellenbrecher-OWC

    B: 13 m

    T: 6,5 m

    1986-1988  

    Kujukuri-OWC

    30 kW

    Kujukuri

    Japan

    10 OWC mit Druck- speicher

    ø: 2 m

    T: 2 m

    seit 1987  

    Nicht OWC’s

    15 kW

    Muroran

    Japan

    Pendel in Kammer

    B: 3 m

    T: 2 - 3,5 m

    seit 1983  

    Nicht OWC’s

    12 kW

    Iriomote Island

    Japan

    2 Salter-Ducks in Kammer

    B: 20 m

    T: 10 m

    1984-1988  

    Dawanshan-OWC

    30 kW

    Dawanshan Island

    China

    Felsküsten-OWC

    B: 4 m

    T: 10 m

    seit 1990


    Ausführliche und weiterführende Informationen - auch aus den Folgejahren - sind in den Länderübersichten weiter unten aufgeführt.

    Im Jahresreport 2005 des Ocean Energy Systems Department (OES) der Internationalen Energie Agentur (IEA) wird von der ‚Geburt einer neuen Industrie’ gesprochen. Grund ist ein 2005 abgeschlossener Vertrag zwischen Ocean Power Delivery und einem portugiesischen Konsortium über den Bau von drei Anlagen zur Nutzung der Wellenenergie mit jeweils 750 kW Leistung. Gleichzeitig werden in Australien, Kanada, Irland und den USA Prototypen neuer Anlagenformen in Betrieb genommen, und etliche Firmen präsentieren Entwicklungen, die kurz vor der Marktreife stehen. 

    Bevor wir nun die einzelnen Vorschläge, Versuche und Umsetzungen der Wellenenergie betrachten, möchte ich noch auf drei sehr schöne künstlerische Nutzungen hinweisen, bei denen die Wellen Musik machen.

    Die Sea Organ (morske orgulje) liegt am Ufer von Zadar, Kroatien, und ist die weltweit erste Orgel, die vom Meer selbst gespielt werden kann. Es handelt sich um eine einfache aber elegante Treppe aus weißem Stein, unter der sich 35 musikalisch gestimmte Rohre befinden, die mit Pfeifen-Öffnungen auf dem Bürgersteig verbunden sind. Die Bewegung der Meereswellen schiebt Luft durch die Rohre, wobei je nach Größe und Geschwindigkeit der Welle musikalische Akkorde gespielt werden.

    Blackpool High Tide Organ

    Blackpool High
    Tide Organ

    Dieses Meisterwerk der Akustik und Architektur wird 2005 von dem dalmatinischen Steinmetz-Experten und Architekten Nikola Bašić geschaffen, der für sein Projekt 2006 den European Prize for Urban Public Space erhält. Neben die Einheimischen kommen auch viele Touristen zu diesem einzigartigen Hydro/Aerophon, um seine zufälligen harmonischen Klänge zu genießen. In direkter Nähe befindet sich noch eine weitere Instalation von Bašić namens Sun Salutation, die aus einem großen Kreis mit eingelassenen Solarpeneelen und LEDs besteht, die nach Sonnenuntergang aufleuchten - gespeist von der tagsüber gespeicherten Sonnenenergie.

    Eine Wave Organ genannte Anlage gibt es schon seit 1986 in der San Francisco Bay. Die an mediterrane Ruinen erinnernde Architektur aus Abrißresten des Laurel Hill Friedhofs wird von Peter Richards und George Gonzalez geschaffen, ist aber nicht harmonisch gestimmt. Die Inspiration hierfür kam ursprünglich von dem Künstler Bill Fontana, der Klänge aus der Entlüftungsleitung eines schwimmenden Betondocks in Sydney aufnahm.

    Die 15 m hohe Blackpool High Tide Organ der Künstler Liam Curtin und John Gooding wird 2002 an der New Promenade in Blackpool aufgestellt. Die Skulptur besteht aus Beton, Stahl, Zink und Kupferblech, wobei die Wellenenergie bei Flut Luft durch acht Rohre preßt, die unter der Promenade entlang führen und mit 18 Orgelpfeifen in der Skulptur verbunden sind, die in einer harmonischen B-Dur Reihe gestimmt sind.


    Wellenenergie - Ausgewählte Länder (I)


    In dieser Auflistung findet sich der Stand von Mitte 2013 in den folgenden Ländern:


    Australien

    Irland

    Schweden

    Belgien

    Israel

    Singapur

    China

    Italien

    Spanien

    Dänemark

    Japan

    Südafrika

    Deutschland

    Kanada

    Südkorea

    Finnland

    Mexiko

    Tahiti

    Frankreich

    Neuseeland

    Türkei

    Großbritannien

    Norwegen

    Ukraine

    Holland

    Philippinen

    USA

    Hongkong

    Portugal

     

    Indien

    Russische Föderation

    Weitere Länder


    Australien


    Im August 2010 stellt das World Energy Council fest, daß Australiens Südküste der weltweit vielversprechendste Standort zur Nutzung der Wellenkraft ist. Wenn nur 20 % der dort möglichen Standorte entwickelt werden, könnte das ganze Land komplett von der Wellenenergie versorgt werden, deren lokales Gesamtpotential auf 1.300 TWh pro Jahr geschätzt wird.

    Bei meinen Recherchen fand ich anfänglich nur einen Hinweis auf die wasserdichte Hohlkugel Delphin, die zu einem frühen Zeitpunkt in Australien entwickelt worden sein soll. Sie hat einen Durchmesser von 75 cm, und der durch Schaukeln betriebene Generator gibt etwa 6 W ab. Doch inzwischen geht man das Ganze schon in größerem Maßstab an:


    Die Erfindung einer neuer Energieboje in den 1970ern geht auf den westaustralischen Geschäftsmann Alan Burns zurück. Seine Firma Ocean Power Delivery beginnt 1999 mit ersten Versuchen, und ab 2003 wird an Demonstrationsanlagen gearbeitet. Offiziell gegründet wird das Unternehmen im Jahr 2004, und bereits ein Jahr später wird ein Prototyp an der Henderson Marinebasis zu Wasser gelassen, der sechs Wochen später für weitere Untersuchungen zur Fremantle-Forschungsstation für Meeresenergie geschleppt wird. Ab November 2006 erzeugt der Prototyp CETO I erstmals bis zu 100 kW Strom und Süßwasser.

    Bei dem System wird der von den unter Wasser schwimmenden Bojen erzeugte Druck genutzt, um Wasser an Land zu pumpen, wo es eine Turbine antreibt bzw. mittels Osmosefiltern (RO) entsalzt wird. Hierbei soll eine Leistung von 300.000 l Frischwasser pro Tag erreicht werden.

    Außerdem wird bekanntgegeben, daß man mit der US-Firma Chevron einen Vertrag im Wert von 20 Mio. $ zur Errichtung einer Wellenfarm vor der kalifornischen Küste geschlossen habe. Hier soll möglicherweise das Pelamis-System zum Einsatz kommen (s.u.), während das Unternehmen sonst eher den CETO I Prototypen propagiert.

    Im Mai 2007 verkündet der australische Industrieminister Ian MacFarlane, daß der Einsatz von Wellenenergie der ‚Heilige Gral’ der Stromerzeugung und der Versorgung von Australiens großen Küstenstädten mit Trinkwasser sei. Man habe bislang schon 770 Mio. Aus$ in diese Technologie investiert.

    Ab September 2007 tritt die in Perth beheimatete Ocean Power Delivery unter dem neuen Namen SeaPower Pacific Pty Ltd. auf, benannt nach der griechischen Göttin Keto, die auch als Meeresungeheuer galt. Das Unternehmen gehört jetzt der britischen Renewable Energy Holdings Plc. und der französischen EDF, während die technische Entwicklung und der Betrieb auf der Südhalbkugel von der australischen Firma Carnegie Corp. in Perth fortgeführt wird.

    2007 wird die neue Pumpe für den CETO II Prototyp vorgestellt und ab Februar 2008 vor der Küste von Fremantle in Westaustralien  getestet. Im August 2008 erhält Carnegie einen Genehmigung für fünf Jahre, um an der Küste von Albany nach geeigneten Standorten zu suchen. Einer Studie des Unternehmens vom Oktober desselben Jahres sagt aus, daß die küstennahe Wellenenergie in Australien ein Potential von 171.000 MW habe.

    Anfang 2009 unterzeichnet Carnegie ein Memorandum of Understanding mit Synergy, dem größten Strom-Händler Westaustraliens, zur Entwicklung einer Demonstrationsanlage. Während der ersten Phase (bis 2011) wird das Projekt bis zu 6 MW Leistung generieren, was später auf eine Kapazität von 50 MW erweitert werden soll, um 40.000 - 50.000 Haushalte versorgen zu können. Eine derartige 50 MW Anlage würde zwischen 300 Mio. und 400 Mio. Australische $ kosten und sich über eine Fläche von 5 Hektar erstrecken. Bis Mitte des Jahres soll der Standort entschieden werden, entweder vor der Küste von Torbay in der Nähe von Albany, oder vor der Küste von Garden Island. Später werden für die Pilotanlage aber noch andere Standorte vorgeschlagen, wie Warrnambool und Phillip Island in der Nähe von Portland.

    CETO II

    CETO II

    Gleichzeitig laufen Gespräche mit der Landesregierung von Victoria, der Carnegie einen 300 $ Wellenkraft-Plan vorlegt, der 20 % des Strombedarfs decken könnte. Eine Förderung von 12,5 Mio. $ aus dem Low Emissions Energy Development Fund soll dem Unternehmen nun helfen, bis 2013 ein kommerzielles Modell zu entwickeln. Trotzdem geht die Entwicklung nur sehr zögerlich voran, das Unternehmen scheint mehr an seinem Aktienkurs interessiert zu sein. Dieser wird durch Meldungen wie im April 2009 gepusht, daß Carnegie mit der internationalen Bankengruppe Investec eine Vereinbarung in Höhe von 250 Mio. $ getroffen habe, um das Wellenkraftprojekt voranzubringen.

    Im Mai 2009 meldet das Unternehmen, daß es die globalen Rechte an der CETO-Technologie für 67 Mio. $ von der Londoner Renewable Energy Holdings plc. erworben habe, dem Patentinhaber. Carnegie hatte von der Holding im Vorjahr für 9,5 Mio. $ die Lizenz für die Südhalbkugel erworben. Weitere 5,5 Mio. $ Finanzmittel kommen Mitte 2009 durch Beteiligungen der Firmen Black Swan Equities und Patersons Securities herein. Außerdem meldet Carnegie, daß die französische Regierung 5,16 Mio. $ investieren würde, um die CETO-Technologie vor der Insel Reunion im Indischen Ozean zu erforschen.

    Die Unterzeichnung des 5 MW Projekts mit einem Volumen von 50 – 55 Mio. $ vor Garden Island erfolgt im Oktober 2009. Die Anlage mit einem Gitter aus 30 Bojen wird eine Fläche von 200 m x 200 m in 24 m Wassertiefe umfassen und soll bis 2011 fertiggestellt werden. Zeitgleich wird mit dem Defence Department, das auf Garden Island eine Marinebasis betreibt, eine Absichtserklärung zur Kooperation unterschrieben.

    Im Juni 2010 unterzeichnet Carnegie ein weiteres Memorandum of Understanding mit den französischen Unternehmen EDF EN und DCNS, um das Wellenenergieprojekt vor Reunion anzugehen. Das Projekt ist in drei Etappen angelegt und soll im Endausbau eine Leistung von 15 MW erreichen. Finanzierung und Besitz ist zwischen Carnegie (49 %) und EDF EN (51 %) aufgeteilt. Als erstes soll eine einzelne CETO-Boje geliefert werden, anschließend ein 2 MW Array entstehen, bevor dann die komplette Umsetzung erfolgt.

    Um die Entsalzungstechnologie am National Centre for Excellence in Desalination in Rockingham zu beweisen, wird ein entsprechendes 0,5 Mio. $ Projekt im Juli 2010 zu 50 % von dem gemischt staatlich-bundesstaatlichen Forschungsinstitut selbst finanziert.

    Einen Monat später, im August 2010, wird von dem inzwischen als Carnegie Wave Energy (CWE) firmierenden Unternehmen der Twofold Hafen von Eden ausgewählt, um die CETO III Version zu testen. Hierfür wird eine Drei-Jahres-Lizenz unterzeichnet. Die Testboje – ein Viertel so groß wie eine kommerzielle Boje – soll in 8 – 9 m Wassertiefe im Hafen versenkt werden und einschließlich der Verankerung eine Fläche von etwa 3,5 x 2,5 m belegen. Die endgültige Version für Wassertiefen von bis zu 50 m wird einen Flächenbedarf von 7 x 5 m haben.

    Im Juni 2012 meldet die Presse, daß Carnegie aus dem Emerging Renewables Program der australischen Bundesregierung einen Zuschuß in Höhe von 9,9 Mio. $ sowie weitere 5,5 Mio. $ von der Landesregierung in Victoria bekommen wird, um im ersten Quartal 2013 mit dem Bau der Perth Power CETO-Anlage in der Nähe der Marinebasis Garden Island bei Fremantle zu beginnen. Bereits im vierten Quartal 2013 soll der erste Strom ins westaustralische Netz gespeist werden. Die Gesamtkosten der 2 MW Anlage werden auf 15 Mio. $ geschätzt (andere Quellen: 31 Mio. $).

    Das Unternehmen erwartet, daß der französische Energieriese EDF und die französische Baufirma DCNS später in diesem Jahr auf der Insel Reunion eine Pilotanlage der CETO IV Technologie mit 10 m Durchmesser installieren wird.


    Ein weiteres Unternehmen, das sich professionell mit Wellenergie beschäftigt, ist die 1997 von Tom Denniss gegeründete Energetech Australia Pty Ltd., die seine Idee einer ‚parabolischen Mauer’ umsetzen soll und für das erste Wellenkraftwerk auch eine spezielle Turbine konstruiert. 1999 bekommt das Unternehmen eine staatliche Förderung in Höhe von 750.000 A$, und im November 2001 wird eine erste Finanzierungsrunde abgeschlossen, Investor ist die Connecticut Innovations Inc. Im Jahr 2002 stoßen drei europäische Investmentgruppen mit 3,75 Mio. $ dazu, außerdem beteiligt sich die Deutsche RWE Dynamics mit 750.000 $ an der Energetech.

    Es dauert allerdings noch bis zum März 2003, bis die sogenannte Denniss-Auld-Turbine tatsächlich gebaut und getestet werden kann. Ende des Jahres erhält Energetech 0,5 Mio. $ aus zwei staatlichen US-Fonds, um vor Rhode Island eine Wellenenergie-Anlage zu installieren. Hierfür gründet das Unternehmen eine eigene US-Filiale namens Energetech America, das im Folgejahr das GreenWave Rhode Island Projekt mit einem Umfang von 3,5 Mio. $ initiiert.

    Im Mai 2004 gibt es weitere 1,21 Mio. A$ von der Bundesregierung in Australien, um die Technologie weiter zu optimieren, gefolgt von Investitionsmitteln in Höhe von 500.000 A$ vom Centre for Energy and Greenhouse Technologies im April 2005.

    Energetech arbeitet in dieser Zeit gemeinsam mit den Entsalzungsspezialisten des Unternehmens H2AU an der unmittelbaren Nutzung der gewonnenen Energie zur Meerwasserentsalzung. Die geplante Anlage soll in Küstennähe arbeiten und das gewonnene Trinkwasser in einer Pipeline zum Festland transportieren, während die anfallende konzentrierte Salzlösung weit entfernt vom Land ins Meer zurückgeleitet wird. In einem weiteren Schritt wollen Energetech und H2AU den sich in der pneumatischen Kammer aufbauenden Druck der Luftsäule direkt als Arbeitsdruck für die Umkehrosmose nutzen, mittels der die Entsalzung durchgeführt wird. Damit enfällt der verlustreiche Schritt der Umwandlung in elektrische Energie, die anschließend die Pumpen antreibt, welche wiederum den Arbeitsdruck für die Umkehrosmose bereitstellen. 

    Energetech Wellenkraftwerk im Schlepp

    ...im Schlepp

    Energetechs erstes Wellenkraftwerk zur Stromerzeugung, dessen Bau im Dezember 2006 bei Port Kembla, rund 80 km südlich von Sydney, beendet wird, beruht auf dem OWC-Prinzip (Oscillating Water Column = oszillierende Wassersäule in einer pneumatischen Kammer), das inzwischen als etablierte Standardtechnik gilt, die von dem Unternehmen allerdings stark weiterentwickelt wurde.

    Die für den Betrieb in Küstennähe ausgelegte Anlage ist 36 m lang, 35 m breit, und hat eine Masse von 485 t. Die Baustahl-Konstruktion ist 200 m vor dem Wellenbrecher von Port Kembla auf dem Meeresboden verankert und soll auch einem Sturm, wie er nur einmal alle hundert Jahre vorkommt, widerstehen können. Wände zu beiden Seiten der Eintrittsöffnung fokussieren die Energie der Wellen in die OWC-Kammer. Der entstehende Luftstrom treibt mit seiner hohen Geschwindigkeit die am höchsten Punkt der Anlage installierte Turbine an. So sollen mindestens 500 MWh Elektroenergie pro Jahr erzeugt werden. Als Wirkungsgrad werden 80 % angegeben. 

    Eine Serienproduktion würde den Baupreis auf 1,6 Mio. $ drücken und so zu einer preislich vertretbaren Energiequelle führen, die auch mit fossilen Quellen konkurrieren kann. Energetech erwartet einen Strompreis von rund 5 US-Cent pro Kilowattstunde, der Amortisierungszeitraum des Kraftwerks soll allerdings bei 100 Jahren liegen (!) – wobei es ausgesprochen fraglich ist, ob die Anlagen überhaupt so lange halten.

    Neben Australien prüft Energetech auch Projekte in den Vereinigten Staaten, Spanien und Großbritannien. Im April 2007 ändert das Unternehmen seinen Namen zu Oceanlinx Limited. Verschiedene öffentliche und private Investoren schießen im November weitere 5,9 Mio. Englische Pfund in das Unternehmen.

    Ende 2007 arbeitet das Unternehmen bereits an sechs Projekten, zwei davon in Australien bei Port Kembla in New South Wales (450 kW Prototyp) und bei Portland in Victoria. Zwei weitere laufen in den USA auf Rhode Island (1,5 MW, später 15 – 20 MW) und auf Hawaii 2,7 MW), die letzten beiden in England (5 W als Teil des Cornwall Wave Hub) bzw. Namibia (1,5 MW, später 15 MW). Später kommt noch ein Projekt in Mexiko dazu.

    Anfang 2008 wird ein Clip mit den Versuchen des 1:60 Modells OWC 1 im Strömungskanal veröffentlicht.

     Versuchsanlage

    Oceanlinx MK3PC

    Im März 2009 wird das 450 kW ‚full-scale’ MK 1 Wellenkraftwerk von Oceanlinx nach einer längeren Sanierung und verschiedenen Umbauten erneut am Port Kembla installiert. Das Unternehmen soll bislang 50 Mio. $ als Investitionsmittel bekommen und verbraucht haben. Im Juli gibt es jedenfalls weitere 16 Mio. A$ von einer Investorengruppe, zu welcher der New Energy Fund, Espírito Santo Ventures und Emerald Technology Ventures gehören.

    Genau ein Jahr später, im Februar 2010, wird die 3. Anlagengeneration unter dem Namen MK3PC erstmals zu Wasser gelassen, 150 m vor der Küste von Port Kembla. Einen Monat später speist sie ihren Strom ins öffentliche Netz ein - doch schon im Mai versenkt schwerer Wellengang die 170 t schwere 2,5 MW Anlage, ein schwerer Schlag für das 5 Mio. $ teure vorkommerzielle Pilotprojekt. Immerhin hat die netzverbundene MK3PC drei Monate lang zufriedenstellend gearbeitet. Dafür bekommt Oceanlinx im September 2010 den EcoGen Clean Energy Award. Im Dezember werden drei neue Technologien unter den Namen proWAVE, greenWAVE und blueWAVE bekannt gegeben.

    Im Januar 2011 stellt Oceanlinx die jüngste Fortentwicklung seiner airWAVE Turbine vor, und im Juli 2012 wird bekannt, daß die Regierung aus dem Emerging Renewables Program eine kommerzielle 1 MW greenWave Demonstrationsanlage in Südaustralien mit knapp 4 Mio. $ finanzieren wird. Die Gesamtkosten des Oceanlinx 1 MW Commercial Wave Energy Demonstrator werden auf rund 7,25 Mio. $ geschätzt, die durch eine weitere Finanzierungsrunde unter den Altinvestoren beschafft werden sollen. Die Firma behauptet, den Wirkungsgrad ihrer Anlage in der Zwischenzeit auf 50 % gesteigert zu haben. Die 20 x 20 m große und rund 17 m hohe Struktur aus 2.000 t Beton wird in etwa 10 m Wassertiefe auf dem Meeresboden sitzen. Sie verfügt über eine oszillierende Wassersäule, deren Turbine und andere bewegliche Teile sich über der Wasserlinie befinden. Installiert werden soll das Gerät rund 4 km vor der Küste nahe Port MacDonnell. Oceanlinx entwickelt parallel dazu auch ein aus Stahl gefertigtes Tiefsee-Gerät.


    Die BioPower Systems Pty Ltd. (BPS) in Sydney wird von Timothy Finnigan gegründet, dem ehemaligen Technischen Direktor der Energetech Australia Pty. Ltd. (s.o.). Im Februar 2006 bekommt er für seine Entwicklungen den 20.000 $ schweren IP Strategy Prize der University of Sydney – sowie im April 2006 den Preis der ATPi On-The-Spot business pitching competition.

    Das von Lend Lease Venture Capital, CVC und privaten Investoren finanzierte Unternehmen im Australian Technology Park in Eveleig entwickelt zwei Kraftwerke, die Wellen- und Strömungsenergie umsetzen können, wobei man sich gezielt nach bionischen Erkenntnissen richtet. Während das BioWave System Seegräsern ähnelt und die Oszillation der Bewegung nutzt, sieht das BioStream Modell eher wie die Schwanzflosse eines Haies aus, die einen Wirkungsgrad über 90 % hat. Es sollen jeweils abgestufte Versionen für 500 kW, 1 MW und 2 MW entwickelt werden.

    BioWave Kraftwerk Grafik

    BioWave
    (Grafik)

    Die Labortests werden 2007 beendet, und 2008 arbeitet man zusammen mit der Firma Hydro Tasmania an Prototypen der beiden Modelle.

    Im Januar 2008 erhält BioPower 1 Mio. $ Startgeld aus dem Renewable Energy Equity Fund (CVC REEF Limited) der australischen Regierung, und im Februar folgt eine Zusage über 5 Mio. $ seitens der AusIndustry Renewable Energy Development Initiative (REDI). Damit kann das Unternehmen ein zweijähriges Projekt mit einem Umfang von 10,3 Mio. $ beginnen, um produktionsreife Prototypen der beiden Technologien zu bauen und zu testen. Außerdem sollen neue Designs sowie Produktionsmethoden entwickelt werden. Der Eigenanteil bei dem Projekt wird durch Lend Lease Ventures und CVC Sustainable Investments eingebracht.

    Die 20 m großen Prototypen sollen jeweils 250 kW erzeugen, als Standorte für die bioWAVE Anlage wird King Island ausgewählt, während die bioSTREAM Anlage (die mehr für Meeresströmungen ausgelegt ist) bei Flinders Island getestet werden soll.

    BioPower unterzeichnet im August 2009 ein Memorandum of Understanding mit der Siemens AG, um die Technologien gemeinsam zu evaluieren und weiterzuentwickeln. Außerdem wird Siemens die Elektro- und Steuerungstechnik liefern, die von CNC Design entsprechend angepaßt wird.

    Im Oktober 2009 gibt BioPower bekannt, daß man eine Kooperationsvereinbarung mit der Stadt San Francisco geschlossen habe, um gemeinsam mit der San Francisco Public Utilities Commission (SFPUC) die Nutzung von Wellenenergie des Pazifischen Ozeans zu untersuchen und eine Machbarkeitsstudie für ein bioWAVE Wellenkraftwerk 5 km vor der Stadt und mit einer Leistung zwischen 10 MW und 100 MW zu verfassen. Sollten die Ergebnisse vielversprechend sein, wird an eine Umsetzung bis 2012 gedacht.

    BioWave Design

    bioWAVE Design (Grafik)

    Im gleichen Monat erfolgt auch die Unterzeichnung eines Memorandum of Understanding mit der spanischen Elecnor SA, um die bioWAVE Technologie in Spanien, Portugal und Südamerika zum Einsatz zu bringen. Hierfür soll 2011 eine Demonstrationsanlage in Spanien errichtet werden.

    Im März 2010 meldet BioPower, daß man mit Hilfe der Diamond Energy nun alle Genehmigungen und Rechte für ein kommerzielles Wellenkraftwerk in der Nähe von Port Fairy in Victoria zusammen habe. Die Arbeiten sollen bereits Ende des Jahres beginnen und nach der anfänglichen Installation eines 250 kW Systems mit dem Aufbau eines Array aus 1 MW Einheiten fortgesetzt werden. Vorläufige Schätzungen zeigen, daß der Standort genügend Platz für bis zu 100 MW installierter Leistung bieten könnte, was für bis zu 55.000 Haushalte in Victoria reichen würde.

    Ende 2011 sagt das Ministerium für Energie und Ressourcen des australischen Bundesstaats Victoria der Firma BioPower Systems für ein Pilotprojekt finanzielle Zuwendungen in Höhe von 5 Mio. $ zu. Die Mittel sind für die 14 Mio. $ teure Pilotdemonstration der Energieanlage bioWAVE gedacht, die 250 kW erzeugt und an einem netzgebundenen Standort an der Südküste Victorias, etwa 4 km von Port Fairy entfernt, realisiert werden soll. Aufgrund der hohen Kosten und Schwierigkeiten im Zusammenhang mit Entwicklungsarbeiten unter der Meeresoberfläche hatte das Unternehmen in den vergangenen fünf Jahren zahlreiche Tests an Land, in seinem Werk in Mascot bei Sydney, New South Wales, durchgeführt. Nun soll erstmals eine 400 t schwere Wellenenergie-Anlage in energiereichen, 30 m tiefen Meeresgewässern installiert werden – wozu der Firma allerdings noch weitere 3,6 Mio. $ fehlen.

    Im Juli 2012 wird bekannt, daß die Regierung die oben genannte Anlage der Firma BioPower Systems mit sogar 5,6 Mio. $ aus dem Emerging Renewables Program finanzieren wird.


    Das in New Jersey, USA, beheimatete Wellenenergie-Startup Ocean Power Technologies Inc. (OPT) (s.u.) unterzeichnet im September 2008 eine Vereinbarung mit dem australischen Energieversorger Griffin Energy, um von der Küste Westaustraliens eine 10 bis 100 MW Anlage zu installieren und zu betreiben. Eine ähnliche Vereinbarung wird im Dezember 2008 mit dem australischen Unternehmen Leighton Contractors aus Chatswood getroffen, bei der es um Wellenkraftwerke an den Küsten Australiens und Neuseelands geht. Hierbei tritt als Vertragspartner bereits die Ocean Power Technologies (Australasia) Pty Ltd. (OPTA) auf, als Tochter der OPT.

    Im November 2009 bekommt das Unternehmen einen staatlichen Zuschuß des Department of Resources, Energy and Tourism in Höhe von ca. 66,5 A$ zugesagt, um ab Mitte 2010 eine 19 MW Anlage zu bauen, die 10.000 Haushalte versorgen kann. Dieses Projekt wird von der Firma Victorian Wave Partners geleitet, die von OPT und Leighton gegründet wird... kommt aber längere Zeit nicht weiter.

    Im Juli 2012 tun sich die beiden US-Unternehmen Ocean Power Technologies (OPT) und Lockheed Martin zusammen, um dieses Projekt endlich zu verwirklichen – vermutlich sehr zum Ärger der lokalen Unternehmen. Lockheed ersetzt dabei die australische Beteiligungsgesellschaft Leighton Holdings als Hauptauftragnehmer des 230 Mio. $ Projekts.

    Die langfristige Vereinbarung zwischen den beiden neuen Partnern sieht vor, daß Lockheed Martin OPT bei der Konstruktion und Produktion der PowerBuoys unterstützt, ebenso wie in den Bereichen Marketing, Versorgung und allgemeines Programm-Management. Das Projekt umfaßt die Installation von 28 PowerBuoys (andere Quellen: 45 Stück) und fünf Unterwasser-Umspann-Stationen, um den Energiebedarf von rund 10.000 Haushalten zu decken. Langfristig ist die Anlage darauf angelegt, auf bis zu 100 MW hochskaliert zu werden. Beginnen will man mit der Errichtung im Jahr 2013, und der erste Strom soll 2014 ins Netz geliefert werden – wobei die Installation aller PowerBuoy Einheiten allerdings nicht vor 2017 abgeschlossen werden wird. In der ersten Phase des Projekts sollen drei Stück der 150 kW PowerBuoys installiert werden, gefolgt von der zweiten und dritten Phase mit 7 bzw. 18 PowerBuoys der nächsten Generation mit jeweils 500 kW Leistung. Wie man damit rechnerisch auf 19 MW kommen will, ist nicht ganz nachzuvollziehen. Mehr zu der PowerBuoy-Technologie von OPT in der Länderübersicht USA.


    Im Oktober 2009 tritt erstmals die Firma Advanced Wave Power (AWP) aus Toowong, Queensland, auf den Plan. Auch die von dem Unternehmensgründer Ivan Voropaev erfundene Nautilus Anlage funktioniert nach dem OWC-Prinzip.

    Nautilus Prototyp

    Nautilus Prototyp

    Voropaev begann seine Karriere im russischen militärischen Raumfahrtprogramm. Das schwimmende Gerät ermöglicht den unter dem Rumpf passierenden Wellen, die Luft von einer Kammer in die nächste zu schieben. Die Bewegung der Luft treibt wiederum eine Turbine zur Stromerzeugung. Der Bau des nur 200,000 $ teuren Prototyps wird zu 80 % durch die Regierung von Queensland finanziert.

    AWP testet seine 30 m lange und jeweils 1,5 m breite und ebenso hohe Anlage ab Juli 2009 für sechs Monate in der Morton Bay, gut 5 km östlich von Nudgee Beach. Sie leistet allerdings nur bescheidene 300 W (?). Das Unternehmen sagt, daß seine Technologie im Vergleich zu ähnlichen Systemen der pneumatischen Umwandlung von Wellenenergie allerdings die höchste Effizienz besitzt. Man sucht nun Partner zur weiteren Entwicklung und Vermarktung der Technologie. Eine kommerzielle Version aus Beton in den Maßen 50 x 200 m soll je nach Wellenstärke bis 2.000 kWh produzieren können. Aktuellere Informationen gibt es bislang nicht.


    Im Januar 2012 wird von den Brüdern Glen und Shawn Ryan, zwei Ingenieuren aus Westaustralien, die Firma Bombora Wave Power Pty Ltd gegründet. Die Technologie, mit der sich das Unternehmen beschäftigt, wurde von den beiden Gründern im Laufe von fünf Jahren innerhalb ihrer Ingenieur-Beratungsfirma Rytech Australia Pty Ltd. entwickelt und nun an die neue Bombora übertragen, um die Technologie des Wave Energy Converter Device (WECD) weiterzuentwickeln und zu kommerzialisieren. Bombora (Bommie) ist übrigens ein einheimischer australischer Ausdruck für eine Reihe großer Wellen, die sich in einiger Entfernung von der Küste über untergetauchten Felsen, einem Riff oder einer Sandbank brechen.

    Das neuartige Wellenkraftwerk ist speziell dafür konzipiert, um in der Nähe der Küste Wellen mit einer Höhe von nur 1,4 m zu nutzen und verwendet eine flexible, mit Luft gefüllte Membran. Wenn eine Welle vorbeizieht funktioniert das Gerät ähnlich wie eine Reihe von Fußpumpen, die Luft in ein gemeinsames Verteiler-System pressen, um dann ein Turbine mit Generator zu betreiben.

    Die Wahl von Luft als Arbeitsmedium beruht dem Unternehmen zufolge darauf, daß im Falle von Flüssigkeiten, wie sie häufig bei anderen Systemen genutzt werden, erhebliche Reibungsverluste auftreten, und das die träge Phasenverschiebung (hervorrufen vom Beschleunigen und Abbremsen der Flüssigkeit) das System langsam und nicht anpassungsfähig genug macht, den Energiefluß der vorbeiziehenden Welle über eine breite Palette von Betriebsbedingungen effektiv zu erfassen.

    Die Planungen sehen ein etwa 80 m breites und V-förmiges System vor, das parallel zu den Wellen ausgerichtet 4 – 15 m unterhalb der Wasseroberfläche auf dem Meeresboden sitzt. In dieser Größe soll das Wellenkraftwerk 1,5 MW leisten können. Das Unternehmen hat bereits einen Großversuch in einem Wellen-Simulator gemacht, jedoch noch keinen auf offener See. Details über die Ergebnisse sind bisher nicht veröffentlicht worden.

    Bombora Laborversuch

    Bombora Laborversuch

    Im März 2013 kommt Bombora ins Scheinwerferlicht, als die Firma zu einem der fünf Gewinner der ersten ecomagination ANZ-Challenge des Energiekonzerns GE in Australien und Neuseeland gekürt wird – was mit einem Preisgeld von 100.000 AU-$ verbunden ist. GE soll sogar überlegen, mit 10 Mio. $ in das australische Unternehmen einzusteigen.

    Für Bombora könnte der Preis zu keinem besseren Zeitpunkt kommen, denn bislang hatten die Gründer die Finanzierung des Projekts aus eigener Tasche übernommen und nun beschlossen, die Entwicklung zu beschleunigen – was nun eine erste Runde der externen Kapitalbeschaffung notwendig macht. Benötigt werden erst einmal rund 4 Mio. AU-$ für eine zweijährige Design- und Engineering-Phase. Anschließend will Bombora innerhalb eines dreijährigen Programms den ersten kommerziellen Demonstrator bauen, installieren und testen. Eine Kooperation mit dem Centre for Offshore Foundations der University of Western Australia hat bereits begonnen, um potentielle Standorte für eine Pilotanlage zu finden.


    Belgien


    SEEWEC Wellenkonverter Grafik

    FO³ Wellenkonverter Farm
    (Grafik)

    Das SEEWEC-Konsortium unter der Koordination der Universität Gent besteht aus 11 Partnern, die aus den fünf EU-Ländern Belgien (Universität Gent, Spiromatic NV), Holland (Standfast Yachts), Portugal (Instituto Superior Técnico), Schweden (ABB / Chalmers University of Technology) und England (Fred Olsen Ltd. / Natural Power Consultants Ltd.), sowie aus dem assoziierten Norwegen kommen (Brevik Engineering A.S. / Marintek SINTEF / University of Science and Technology).

    Der mit EU-Hilfe ab 2001 gemeinsam entwickelte FO³ genannte Konverter, eine robuste, schwimmende Plattform in Küstennähe, nutzt die Erfahrungen aller Partner.

    Nach Forschungen an den Universitäten in Oslo und Trondheim werden 2003 die Schlüsselpatente eingereicht, und Anfang 2004 wird im Sintef Ocean Basin Laboratory in Trondheim und bei Marintek ein 1:20 Modell von Fred Olsen getestet, das aus einem 21 Punkte-Absorber besteht, der unter einer semi-schwimmenden Plattform plaziert ist.

    Buldra Test

    Buldra Test

    Auf der norwegischen Brevik Werft wird ein 1:3 Modell hergestellt und ab Februar 2005 auf der Labor-Rig Buldra vor der Südküste Norwegens erprobt. Eine Einzelanlage wird in Løkstad getestet. Die Ergebnisse zeigen einen Wirkungsgrad bis zu 65 % (bei einem Durchschnitt von 40%).

    Im Herbst 2007 soll ein erster 1:1 Prototyp zu Wasser gelassen und an das Stromnetz angeschlossen werden, anschließend wird die SEEWEC die 2. Generation der Konverter entwickeln. Dabei will man sich auf eine großzahlige und kostengünstige Massenproduktion konzentrieren.

    Die Resultate während der Projektlaufzeit führen jedoch zu technischen Änderungen. Während das originale Punktabsorber-Konzept auf einer Plattform basiert, wird nun die Befestigung an einen einzigen Punkt auf dem Meeresgrund bevorzugt. Dies führt zur Entwicklung der B1 Version, die später wiederum zu einer B22 Anlage in kommerzieller Größe führt, die bei Risør zu Wasser gelassen wird.

    Nach einem Abschlußtreffen im März sowie einem Abschlußbericht im Mai 2009 gilt das Forschungsprojekt als beendet – und die beteiligeten Unternehmen 3B, Fred Olsen Ltd., Spiromatic NV sowie die Universität Gent gewinnen 2009 den JEC Innovation Award.

    Der FO³ Konverter soll ab Frühjahr 2010 an dem Wave Hub Projekt in Großbritannien teilnehmen (s.d.).


    China


    In China wird Wellenenergie-Forschung seit 1980 an mehr als zehn Universitäten durchgeführt. Das Guangzhou Institute of Energy Conversion beispielsweise entwickelt 1985 eine 60 W leistende wellenbetriebene Navigations-Licht-Boje, die auch praktisch erprobt wird.

    Seit 1990 gibt es eine kleine OWC Anlage mit 3 kW Leistung auf der Insel Dawanshan.


    Ein Team der Akademie der Wissenschaften entwickelt Anfang 2005 einen eigenen Wellenenergie-Konverter. Die 6 kW Experimentalanlage in der Nähe der Stadt Shanwei, Provinz Guangdong, wird 2006 installiert und hat seitdem bereits 20 Taifune unbeschadet überstanden. Auch dieses System arbeitet mit der Umsetzung von Bewegung in hydraulischen Druck.


    Der Industriedesigner GU Jiawei nimmt 2008 an dem Feel The Planet Earth Wettbewerb teil – mit einem Vorschlag namens CWTOWER, ein wellen- und solarbetriebenes Gerät mit rund 100 m langem Rüssel, das kaltes Tiefenwasser an die Meeresoberfläche hochpumpen soll, um die Entstehung von Hurrikans zu reduzieren. Einem Forschungsunternehmen namens Atmocean zufolge würde die Reduzierung der Oberflächen-Wassertemperatur um 1°F die Kraft des entstehenden Hurrikans um 5 % senken. Ein ähnliches Projekt wird uns noch in der Länderübersicht Großbritannien begegnen.

    Wavelight Grafik

    Wavelight (Grafik)


    Im April 2010 wird ein gigantisches 10 GW Wellenenergieprojekt vorgeschlagen, nachdem die israelische Firma SDE Energy die umgehende Inbetriebnahme einer 1 MW Anlage im Wert von 700.000 $ vor der Stadt Dong Ping in der Provinz Guangzhou angekündigt hat. Außerdem befindet sich das Unternehmen in der Endphase der Verhandlungen über weitere Projekte vor der Insel Nan San in der Nähe der Stadt Zhanjiang, wo die Wellen ständig eine Höhe von 2 – 3 m haben, sowie in der Provinz Hainan.

    Möglicherweise aus China stammt das geniale Design des Wavelight von MicroDream, bei dem die mechanische Energie der Wellen eingefangen wird um eine Reihe von LED-Lampen zum Erleuchten zu bringen. Die Leuchten sind entworfen, um Aufmerksamkeit für Rettungsmaßnahmen zu wecken und/oder Schwimmer ebenso wie vorbeifahrende Schiffe zu warnen.

    Die kettenartig miteinander verbundenen Leuchten werden mit einem Gewicht auf dem Meeresgrund verankert und agieren als schwimmende Warnbänder, die sich energetisch selbst versorgen.


    Ein weiteres äußerst intelligentes Design, das vermutlich ebenfalls aus China stammt, wird im Oktober 2009 in den Blogs publiziert.

    Unter dem Namen Rewave entwickelt der Designer Yu-Hong Che ein Gerät für den privaten Konsum in Küstenregionen, wo frisches Wasser knapp ist, oder für den Einsatz als Lebensretter bei Schiffkatastrophen. Das autarke Gerät schwimmt auf dem Wasser und nutzt die Energie der Wellen, um hohen Druck zu entwickeln und das Meerwasser mittels Umkehrosmose zu entsalzen. Nach der Entsalzung, sammelt sich das frische Wasser im oberen Teil und kann über eine Leitung abgezapft werden.


    Im November 2012 unterzeichnet die Ocean University of China eine Absichtserklärung mit der israelischen Firma Eco Wave Power (EWP), um das erste Wind Clapper und Power Wing Wellenenergie-System des Unternehmens in kommerziellem Maßstab zu finanzieren und zu testen. Mehr dazu unter der Länderübersicht Israel.


    Dänemark


    Kim Nielsen von der Dänischen Technischen Universität in Lyngby, wo man sich seit 1978 mit diesem Thema beschäftigt, testet über einen Zeitraum von sechs Monaten im Sommer und Herbst 1985 einen im Jahr zuvor hergestellten 1 kW Wellenenergie-Wandler mit 8 Pumpen im offenen Wasser des dänischen Øresund, nachdem er zuvor Versuche in einem großen Wasserkanal des Danish Maritime Institute durchgeführt hatte. Das System wird in dieser Zeit sogar ans Netz angeschlossen und liefert rund 500 W.


    Nielsen-Anlage 1984

    Die von der dänischen National Agency of Technology geförderte Anlage besteht aus mehreren wannenförmigen Schwimmern, die mit einer am Meeresboden befestigten Struktur mit einer Anzahl von Kammern verbunden sind. Jeder Schwimmer besitzt zwei Edelstahlkabel, die jeweils einen Pumpenkolben betätigen. Bei jeder Welle wird der Schwimmer (und damit der Kolben) angehoben, wobei Wasser in die Kammern eindringt und eine Turbine antreibt. Sinkt der Schwimmer ins Wellental, fällt auch der Kolben wieder herab. 

    Bei den Versuchen gibt es jedoch mehrere technische Probleme, so daß von den ursprünglich 8 Pumpen bald nur noch 6 funktionieren. Später werden weitere Glasfaser-Rohre der Pumpen zerstört, die Schwimmer reißen sich los, und die ganze Anlage zerlegt sich Stück für Stück. Für das Folgejahr wird eine neue Anlage geplant, deren Umsetzung sich dann aber sehr lange verzögert.

    Erst zwischen 1994 und 1996 wird im dänischen Teil der Nordsee außerhalb von Hanstholm ein zweiter Test im offenen Wasser durchgeführt. Die Forschung und Entwicklung des Offshore-Wellenenergie-Wandlers, der auf den Vorarbeiten von Nielsen basiert, übernimmt ab 1989 die hierfür neu gegründete Firma Danish Wave Power Aps. (DWP).

    Die Muttergesellschaften der DWP repräsentieren die für die Umsetzung erforderlichen Kompetenzen: Højgaard & Schultz A/S als Bauunternehmer, NKT A/S für die Stromkabel, Flygt Pumps für Turbinen und Pumpen, und die in Kopenhagen beheimatete Nielsen-Firma RAMBØLL als Beratende Ingenieure. Finanziert wird das Projekt Hanstholm Phase 2B von der dänischen Energieagentur und den Muttergesellschaften der DWP. Weitere Unterstützung kommt von der Otto Bruuns Stiftung, den Unternehmen Trelleborg und Scan Ventile, der Gemeinde Hanstholm u.v.a. Für die Installation stellt der Energieversorger Elsam das Schiff ‚Elsam II’ samt Crew zur Verfügung.

    DWP-Test 1994

    DWP-Test 1994

    Die erste große Aufgabe für DWP ist der Bau eines 45 kW Wellenenergie-Konverters, der noch im Jahr 1989 in dem 30 m tiefem Wasser der Nordsee, rund 3 km nördlich des Hafens von Hanstholm, getestet werden soll. Nach nur einem Monat Betrieb muß das Gerät wieder an Land geholt werden: Ein Versagen der Ventile hatte die Dämpfung der Bewegung des Kolbens verhindert, die Geschwindigkeit der Aufwärtsbewegung des Kolbens erhöhte sich, bis dieser aus dem oberen Anschlag herausbrach. Daraufhin wird beschlossen, die Folgearbeiten in kleinerem Maßstab mit einem weiteren 1 kW Wellenenergie-Konverter durchzuführen.

    Ein erster Test beginnt im Juli 1994 mit der erfolgreichen Installation im Seebett, doch schon im September reißt eine der Ankerleinen, und nachdem wenige Tage später ein Sturm mit Windgeschwindigkeiten von bis zu 40 m/s und bis zu 6 m hohen Wellen über den Standort hinwegfegt, sinkt der Schwimmer und kann erst zwei Tage später an Land zurückgeholt werden. Die Leckage ist durch winzige kleine Löcher beim Verschweißen der vertikalen Seite und der Unterseite des Schwimmers verursacht worden.

    Während die Anlage verstärkt und auch eine Zinkanode angeschlossen wird, um die galvanische Korrosion zu reduzieren, driftet im Februar 1995 ein unbemannter Trawler direkt durch den Test-Standort und reißt die Datenübertragungs-Boje mit sich, die einen Monat später mit unbeschädigtem Funksender an der Küste von Hirtshals wiedergefunden wird. Im Mai folgt eine erneute Testrunde, in deren Verlauf diverse technische Komponenten ersetzt oder verbessert werden. Und im September überlebt die neue Anlage sogar Sturmwellen von 9,6 m Höhe.

    Nachdem das Gerät über einen Zeitraum von neun Monaten eine zuverlässige Leistung gezeigt und unter allen Bedingungen und Wellenstärken Strom erzeugt hat, wird im Januar 1996 damit begonnen, es wieder zu demontieren, und im April holt eine 800 t Offshore-Kran die Unterwasser-Komponente hervor, die nun ausgiebig untersucht werden soll, um die starken und oftmals destruktiven Einwirkungen die maritimen Umwelt auf die Anlagenkomponenten zu analysieren.

    Parallel zu den Tests ist DWP auch Koordinator des europäischen Joule Offshore-Wellenenergie-Projekts OWEC-1, mit 21 Teilnehmern aus Firmen und verschiedenen Universitäten in Griechenland, Portugal, Irland, Großbritannien, Schweden und Norwegen. Mehr dazu in der Länderübersicht Schweden.

    An dieser Stelle möchte ich Kim Nielsen von RAMBØLL dafür danken, mich 2011 mit den entsprechenden Hintergrundinformationen versorgt zu haben.


    Wave Dragon Wellenkraftwerk

    Wave Dragon

    Der Däne Erik Friis-Madsen beobachtet 1986 im Südpazifik, wie die Wellen das Riff eines Atolls überspülen und dann durch Löcher wieder abfließen. Dies inspiriert ihn ein neuartiges Wellenenergie-Kraftwerk mit dem Namen Wave Dragon zu entwickeln, das im Grunde ein künstliches schwimmendes Atoll darstellt, welches einen mittigen Abfluß hat, in dem eine Wasserturbine installiert ist.

    1997 werden im Maßstab 1:45 erste Tests in einem Wellentank gemacht, die Optimierung der Anlage und die Anpassung der Turbine dauert bis zum Jahr 2000. Die Arbeit erfolgt nun in Zusammenarbeit zwischen der Wave Dragon ApS in Kopenhagen, der Dänischen Energiebehörde, dem dänischen Unternehmen Elkraft System und der Europäischen Kommission. Zum Projektteam gehören außerdem Partner aus Österreich, Dänemark, Deutschland, Irland, Schweden und Großbritannien, die Kosten des Projekts betragen 4,35 Mio. €. 

    Bei dem Wave Dragon handelt es sich um den ersten Offshore-Wellenenergiewandler der Welt, er wird schwimmend ausgebracht, besteht aus zwei Wellenreflektoren, welche die Wellen in Richtung der Rampe leiten. Hinter der Rampe befindet sich ein großes Sammelbecken, in dem das Wasser vorübergehend gespeichert wird. Damit funktioniert das System nach der Überspülmethode, d.h. es wandelt die Lageenergie der Wellen, die in das Bassin strömen, in Elektrizität um.

    Im März 2003 wird vor Nissum Bredning, wo sich das Thema Wellenenergie seit 1997 wieder erheblicher Unterstützung erfreut, ein 261 t schwerer und 57 m langer Prototyp des Wellen-Drachen installiert – diesmal im Maßstab 1:4,5 – der anschließend auch an das Stromnetz angeschlossen wird. Für die Anlage werden 10 besonders niedertourige Kaplan-Turbinen entwickelt und hergestellt. 

    Bis 2005 werden gründliche Tests bezüglich des hydraulischen Verhaltens, der Turbinenstrategien und der Energieerzeugung durchgeführt. Zu diesem Zeitpunkt befinden sich bereits zwei Anlagen mit einer Leistung von je 300 kW im Test. Im April 2006 startet ein von der EU mit 2,4 Mio. € gefördertes Projekt, um die Entwicklung auf ein höheres Leistungsniveau zu heben, das bis Ende März 2009 laufen wird. Dabei wird eine Pilotanlage mit 4 – 7 MW Leistung angestrebt, die nicht mehr aus Stahl, sondern aus Kompositwerkstoffen besteht.

    Anderen Meldungen zufolge ist bereits für 2007 der Bau einer Großanlage mit 77 MW Leistung geplant, die im britischen Wales stationiert werden soll. Die erste 7 MW Einheit soll bereits im Frühjahr ins Wasser gebracht werden. In der Endausbaustufe mit 11 Einheiten wird die Anlage rund 60.000 Haushalte mit Strom versorgen können.

    Wave Dragon Rampe im Bau

    Wave Dragon Rampe im Bau

    Im Oktober 2008 wird bekannt, daß die portugiesische Regierung das Projekt einer 50 MW Wave Dragon Anlage ins Auge gefaßt hat. In der keltischen See soll nach 2012 sogar ein 70 MW System installiert werden.

    Als Grund für die Verzögerung bei der weiteren Entwicklung der Wave Dragon Technologie wird im August 2009 die Finanzkrise genannt. Das Unternehmen ist daher auf der Suche nach zusätzlichem Kapital, um Ende 2010 mit dem Bau einer 7 MW Anlage beginnen zu können, die 2011/2012 rund 2 – 3 Meilen vor den Halbinseln Dale und Marloes im britischen Pembrokeshire nahe St. Ann’s Head zu Wasser gelassen und an das Netz angeschlossen werden soll. Dieses System soll anschließend 3 – 5 Jahre lang getestet werden.


    Das 1994 gegründete dänische Unternehmen WavePlane Production A/S (WPP) in Gentofte entwickelt ein schwimmendes Wellenkraftwerk nach dem Modell einer ‚künstlichen Küste’, dessen Tanks mit Schaum gefüllt sind. Die Patente für die WavePlane Erfindung von Erik Skaarup werden bereits 1990 und 1991 eingereicht.

    Die WavePlane Anlage besitzt mehrere übereinanderliegende Einlaßschlitze die jeweils zu einem Reservoir führen. Durch die axiale Verankerung dreht sich das Ganze von alleine den Wellen zu, die beim Überspülen durch die Einlassschlitze in die Anlage hineinfließen. Aus den Reservoirs wird das Wasser kontinuierlich durch ein ‚Schwunggrad-Rohr’ geführt. Durch die Rotation entsteht ein Wasserwirbel, dem das von oben kommende Wasser zugeführt wird, was seine kinetische Energie verstärkt. Diese wird dann von einem Generator abgegriffen.

    WavePlane Modell (2003)

    WavePlane Modell (2003)

    1996 laufen erste Tests an dem University College Cork, 1997 wird ein Schwimmodell (Nr. 1 DK) hergestellt und am Elsinore Technical College untersucht, gefolgt von einem weiteren, bei der Nord Thy Strømforsyning konstruierten Modell. 1998 werden die Patente der Modelle Oxygen-WavePlane und Multi WavePlane erteilt, am Danish Maritime Institute läuft der erste offizielle Test Dänemarks, und außerdem werden Minimodelle am Danish Hydraulic Institute und an der Technical University of Denmark in Elsinore getestet.

    1999 ist das Unternehmen sehr aktiv. Die Oxygen-WavePlane wird gegenüber dem Hafen von Thyborøn und am Danish Maritime Institute getestet und anschließend im Mariager Fjord zu Wasser gelassen. Die aktuelle Anlage hat einen 5 m breiten Zufluß und wiegt 1,1 t. Der Oxygen WavePlane Prototyp wird drei Jahre lang getestet und übersteht sogar den Jahrhundertsturm 1999 unbeschadet.

    Danach scheint das Unternehmen eine längere Durststrecke zu erleben, die einzig von einer Testphase vom September 2002 bis zum April 2003 unterbrochen wird. WavePlane startet zu diesem Zeitpunkt eine Partnerschaft mit dem japanischen Unternehmen NKK, das ein kleines Modell im Meer von Asura testet und die Absicht hat, die WavePlane Technologie auf dem japanischen Markt zu vermarkten. Die Kooperation scheint jedoch nicht weitergeführt worden zu sein, über die Versuchsergebnisse sind auch keine Informationen zu ermitteln.

    WavePlane (2009)

    WavePlane (2009)

    Erst im Jahr 2006 wird ein Modell mit elektrischer Ausrüstung zu Wasser gelassen, es wiegt 45 t, der Wassereinlaß ist 14 m breit und der Generator soll 200 kW leisten. Weitere Details darüber gibt es leider nicht.

    Ab 2008 ist die Entwicklungsfirma WavePlane A/S in Aarhus beheimatet und arbeitet an einer full-scale Version des WavePlane, die bis Ende des Jahres irgendwo in der Nordsee in den Testbetrieb gehen soll. Der Bau des Prototyps wird von den Lieferanten selbst an deren eigenen Standorten durchgeführt. Bis zur Erreichung der Produktreife rechnet das Unternehmen mit weiteren 3 – 5 Jahren.


    Ein weiteres dänisches Unternehmen, das mit einer eigenen Methode zur Nutzung der Wellenenergie aufwartet, ist die von Per Resen Steenstrup gegründete Wave Star Energy in Charlottenlund (später in Hellerup beheimatet). Die beiden Brüder und Segler Niels und Keld Hansen aus Esbjerg waren bereits im Jahr 2000 auf die Idee einer Wave Star Machine gekommen. 2003 übernimmt Steenstrup die Rechte an der Technologie und gründet seine Firma. Die Arbeit an einer Umsetzung wird gemeinsam fortgeführt, mit den Brüdern als Berater.

    Das System ist für Flachwasser gedacht und besitzt an beiden Seiten jeweils 20 Schwimmkörper von 1 m Durchmesser, die bereits von nur 5 cm hohen Wellen in Bewegung gesetzt werden.

    Die mit Schwimmern versehene Wave Star-Plattform schneidet die Wellenbewegung in rechtem Winkel. Wenn eine Welle anrollt, werden die wie Halbkugeln geformte Schwimmer einer nach dem anderen angehoben, bis die Welle verebbt. Die Schwimmer sind jeweils am Ende einer Stange befestigt. Jeder aufsteigende Schwimmer treibt einen Kolben, der mit bis zu 200 bar Druck den an einen Generator angeschlossenen Hydraulikmotor antreibt.

    2006 wird ein 1:10 Modell von immerhin 24 m Länge an der Aalborg Universität ausgiebig getestet und später im Nissum Fjord zu Wasser gelassen. Nach einer kurzen ‚Einschwingzeit’ beginnt die Anlage 5,5 kW Strom zu produzieren. Sie erreicht im Laufe von 3 Jahren rund 6.000 Betriebsstunden und übersteht während dessen schadlos 15 starke Stürme.

    Wave Star Designmodell

    Wave Star
    (Designmodell)

    Im April 2008 beginnt auf einer Werft in Polen der Bau einer verkürzten Ausgabe der kommerziellen Wave Star Maschine mit nur 2 von den (sonst) 10 Stangen mit Schwimmern auf jeder Seite. Im Mai erhalten Wave Star Energy und CBD Design einen Designpreis der Biennial of Crafs and Design für einen neuen Entwurf aus Stahl, Beton und Verbundwerkstoffen.

    Im September 2009 wird sie in der Nordsee in Betrieb genommen, 300 m vor der Küste Hanstholms in 7 m Wassertiefe. Die Versuchsanlage hat eine Länge von 40 m, ist 6 m hoch und wiegt 1.000 t. Die zwei Schwimmer an 25 m langen Stangen haben einen Durchmesser von 5 m und sollen jeweils 25 kW bis 50 kW leisten (bei einer Wellenhöhe von 2,5 m).

    Das Unternehmen steht dadurch kurz vor dem Durchbruch mit einer ersten 70 m langen 500 KW Anlage mit 20 Schwimmern. Inzwischen sind die Brüder Clausen, die Familie hinter Danfoss, die Hauptaktionäre der Wave Star Energy.

    Nach umfangreichen Tests sollen dann die restlichen Teile der Anlage hinzugefügt werden und man erwartet, die gesamte Anlage 2010 in Betrieb nehmen zu können. Bereits ein bis zwei Jahre später sollen die ersten kommerziellen Anlagen auf den Markt kommen.


    Die SeWave P/F (Ltd.) in Torshavn wird im Oktober 2003 als 50/50 Joint Venture zwischen dem Färöer Stromversorger SEV A/S und der britischen Wavegen (s.u.) gegründet, nachdem eine im März abgeschlossene Machbarkeitsstudie zu dem Schluß kommt, daß die Färöer Inseln einen ausgezeichneten Standort darstellen und besonders für getunnelte Wellenenergie-Konverter (TWEC) geeignet sind. Das Unternehmen soll eine Demonstrationsanlage der Wavegen Wave Power Plant in kommerziellem Maßstab entwickeln und errichten.

    Im Mai 2005 wird das Design eines entsprechenden Konverters beendet, wobei als bevorzugter Standort Nípan in Vágar, und als Alternative Søltuvík in Sandoy vorgeschlagen werden. Das Projektdesign basiert auf der im Jahr 2000 erbauten 500 kW LIMPET Anlage (Land Installed Marine Power Energy Transmitter) auf der schottischen Insel Islay, dem damals weltweit ersten kommerziellen Wellenkraftwerk, das an ein nationales Stromnetz angeschlossen worden ist und von Wavegen in Zusammenarbeit mit der Queens University in Belfast entwickelt wurde.

    Im Dezember wird das neue 750 kW Projekt unter dem Namen ALDA der EU vorgelegt, um die Finanzierung der 6,4 Mio. € teuren Demonstrationsanlage zu bekommen. Tatsächlich bietet die EU Kommission ein Jahr später eine Förderung in Höhe von 1,3 Mio. € an, was die Regierung der Färöer im August 2007 auch offiziell unterstützt. Der nächste Schritt erfolgt im Juni 2008, als das Parlament der Färöer die Regierung beauftragt, ALDA umzusetzen. Der Wirkungsgrad einer Großanlage mit einem Öffnungswinkel von 90° in Richtung der Wellen, wie es am Standort Nípan der Fall ist, wird auf rund 10 % geschätzt.

    Im Dezember 2008 wird SEV zum alleinigen Besitzer der SeWave. Das Projekt ALDA wird von 6 Partnern vorangetrieben: Neben SeWave bzw. SEV sind das Dresser-Rand, die Queens University Belfast, das University College Cork und die Firma EcoRisk Finance. Außerdem kommt finanzielle Unterstützung von den Ölfirmen ENI und BP – als Teil der Vergabe der ersten Ölbohrungslizenzen durch das Ministry of Petroleum. Das Projekt soll bis 2011 umgesetzt werden und in Betrieb gehen.


    Die 2004 gegründete dänische Firma Floating Power Plant A/S (FPP) entwickelt ein schwimmendes OWC-Kraftwerk namens Poseidon, das die Stabilität einer Bohrinsel haben soll.

    Der Erfinder und Gründer Hans Marius Pedersen arbeitet seit 1980 an Wellenenergiesystemen, die er mit Windkraftanlagen kombinieren möchte. Bereits 1998 erfolgt der Test eines 4,2 m großen, schwimmenden Modells an der Aalborg University, und bis 2000 werden die Untersuchungen im Wellenkanal des Danish Hydraulic Institute (DHI) beendet, wo anschließend bis 2002 Tests an einem 8,4 m breiten Modell erfolgen, auf dem auch schon simulierte Windturbinen angebracht sind. Es zeigt einen Wirkungsgrad von 35 % (Wellenenergie zu Strom).

    Poseidon Testanlage auf der Naskovwerft

    Poseidon Testanlage
    (Naskovwerft)

    Nach der Firmengründung beginnt im Frühjahr 2007 auf der Nakskov Werft in Lolland, Süddänemark, der Bau einer 37 m breiten Poseidon 37 Anlage, parallel dazu gehen alle Rechte des Erfinders auf das Unternehmen über.

    Im August 2008 wird die Poseidon 37 Anlage gewassert und im September beginnt ein viermonatiger erfolgreicher Testbetrieb im Offshore Vindeby Windpark der Stromfirma DONG bei Onsevig, wobei sich zeigt, daß die Plattform der ohne Ballast 350 t schweren, 37 m breiten, 25 m langen und bis zum Deck 6 m hohen Anlage tatsächlich für die Installation von Windturbinen geeignet ist (mit Ballast wiegt die Anlage übrigens 450 t). Die auf und ab schwingenden Elemente, die unter der Oberfläche die Wellenenergie aufnehmen, sind jeweils 6 m lang, wiegen 4,7 t und ähneln einer Skateboard-Rampe.

    Trotzdem scheinen weitere Entwicklungsarbeiten notwendig zu sein, denn erst im Juni 2010 wird Poseidon wieder auf das Prüfgelände bei Onsevig geschleppt, um mit der 2. Phase der Tests zu beginnen. Wobei sogar der US-Botschafter in Dänemark persönlich mit dabei ist. Die Testplattform ist mit drei 11 kW Windturbinen ausgerüstet. Die Ergebnisse der Versuche, die sich bis ins Jahr 2011 erstrecken werden, sollen anschließend in die kommerzielle Entwurfsphase fließen. FPP erwartet einen Energiepreis von 11 Cent pro kWh und hofft auf eine Erstumsetzung in Portugal.

    Ein 230 m breites, 25 m tiefes und 20.000 t – 30.000 t schweres Serienmodell Poseidon 230 soll unter Konditionen wie vor der portugiesischen Küste jährlich 28.207 MWh aus der Wellen- und 22.075 MWh Strom aus der Windenergie heranschaffen können. Man geht davon aus, daß das Serienmodell entweder mit drei 1,5 MW bis 2 MW Windturbinen oder mit einer einzelnen 5  MW Turbine ausgerüstet wird.


    Leancon Modell

    Leancon Modell

    Die Leancon Wave Energy in Kolding beginnt 2004 mit der Entwicklung des Multi Absorbing Wave Energy Converter (MAWEC), der sich gegenüber anderen OWC-Anlagen dahingehend unterscheidet, daß er Saugkräfte nutzt um am Ort zu bleiben, und dadurch wesentlich leichter und materialsparender gestaltet werden kann. Ziel sind Stromgestehungskosten von 0,06 €/kWh.

    Im April 2005 ist der Bau eines ersten kleinen Prototyps fertig, anschließend wird ein 6 m breites Modell im Maßstab 1:40 gebaut, das ab September an der Aalborg University (AAU) getestet wird. Durch den etwas wilden Aufbau der Luftschläuche wirkt das Modell sehr improvisiert. Diese Schläuche dienen allerdings nur zur Messung des Drucks, in späteren Versionen wird sich die Turbine innerhalb der zum Patent angemeldeten Anlage befinden. Als Wirkungsgrad werden 29 % ermittelt.

    Im September 2007 beginnen Tests unter Realbedingungen im Meer, aktuellere Informationen sind bisher nicht zu finden.


    Die von Lars Clausen und Lars Elbæk 2006 gegründete DEXA Wave Energy Ltd. aus Holstebro läßt sich ein System patentierten, das von der Technologie her den Pelamis-Kraftwerken ähnelt (s.u.), wobei hier zwei Schwimmkörper quer liegen und über Hydrauliken (auf Wasserbasis) miteinander verbunden sind. Spätere Versionen zeigen geschlossene Pontons.

    Ende 2007 werden an der Universität Aalborg Versuche im Wasserkanal durchgeführt. Kleine Modelle mit den Maßen von 1 x 1 x 0,2 m und einem Gewicht von 100 kg sollen bereits 220 W erzeugen. Später folgt ein Test im Maßstab 1:10 in Limfjorden.

    Die größte bislang angedachte DEXA Anlage mit den Maßen 22 x 22 x 4,5 m und einem Gewicht von 1.000 t könnte 2,2 MW liefern, wobei das installierte MW für weniger als 11 Mio. Dänische Kronen (~ 2 Mio. $) zu haben sei. Die Firma scheint sich zu diesem Zeitpunkt besonders nach Südamerika auszurichten, zumindest werden für fast alle dortigen Staaten Vertreter genannt (die später allerdings nicht mehr auftauchen).

    Ab August 2008 firmiert das Unternehmen unter dem Namen DEXAWAVE Energy ApS. und weist folgende Besitzverhältnisse aus: DEXA Holding ApS (49 %), Innovation MidtVest A/S (25 %), Lars Elbæk ApS (26 %).

    Dexa Wave im Bau

    Dexa Wave im Bau

    Nach anfänglicher Ablehnung genehmigt der Advanced Technology Fund der Europäischen Kommission schließlich das RP7 AquaGen Projekt zu Verifizierung der Dexa-Technologie. Das Unternehmen erhält daraufhin eine Förderung in Höhe von 5 Mio. DK (~ 1 Mio. $) des staatlichen Netzbetreibers Energinet.dk. Dies ermöglicht die Entwicklung eines 5 kW Demonstrationsmodells im Maßstab 1:5, das am DanWEC Testzentrum in Hanstholm in den Versuchsbetrieb gehen soll. Hinter dem Projekt steht ein Konsortium der Dexawave gemeinsam mit der Universität Aalborg, der Firma A1 Consult und einer Reihe von Privatunternehmen mit Erfahrungen im Bereich der Wellenenergie. Außerdem gibt es für Dexawave im September 2009 einen CleanTech prize des dänischen Umweltministeriums, der immerhin 142.600 Kronen schwer ist.

    Im Juli 2010 unterzeichnet das Unternehmen mit der maltesischen Euromed Co. Ltd. eine Absichtserklärung zur Bildung eines gemeinsamen Unternehmens, der Malta DEXAWAVE Energie Ltd. Diese soll zunächst die Wirtschaftlichkeit einer Wellenenergie-Farm vor dem Inselstaat untersuchen. Das Projekt wird mit Unterstützung der maltesischen Regierung und in Zusammenarbeit mit der University of Malta umgesetzt und umfaßt Tests im Meer rund um Malta, um die dort vorherrschenden Bedingungen zu analysieren. Außerdem sollen die Anbindung der See-Kabel, die Auswirkungen auf die Energieversorgung und auf die Umwelt untersucht werden.

    Im Herbst 2010 wird die erste Demonstrationsanlage in Limfjorden zu Wasser gelassen. Die genauen Spezifikationen sind noch nicht veröffentlich worden. Dafür gibt es auf der Homepage Rechenbeispiele, denen zufolge eine 160 MW um die 250 Mio. € kosten würde.


    Wavepiston Grafik

    Wavepiston
    (Grafik)

    Martin von Bülow, Kristian Glejbøl und Frank Daniel Mersebach beschäftigen sich seit 2005 mit der Idee einer neuen Form der Wellenenergienutzung. 2008 und 2009 werden zwei Patente angemeldet (deren erstes im März 2010 auch erteilt wird).

    Im September 2009 gründen die drei die Firma Wavepiston ApS in Roskilde, und das Unternehmen Cat Science übernimmt umgehend Anteile in Höhe von 1,8 Mio. DKK an der neuen Firma.

    Das WavePiston Konzept besteht aus einer länglichen schwimmenden Struktur, auf der senkrechte Flügel montiert sind, die sich horizontal bewegen.

    In ihrer einfachsten Ausführung arbeitet die Anlage durch die mechanische Bewegung der Kollektor-Elemente, um Meerwasser unter Druck durch die Hohlachse zu pumpen, auf der die Kollektoren hin und her gleiten. Das unter Druck stehende Wasser kann anschließend leicht zur Stromerzeugung oder zur Entsalzung genutzt werden.

    Wird das System in Küstengewässern installiert, kann die Turbine und Stromerzeugung an Land installiert werden, wodurch die Wartung erheblich erleichtert wird.

    Wavepiston Labortest

    Wavepiston Labortest

    Es ist vorgesehen, daß die WavePiston Anlagen aus vorgefertigten Modulen gebaut werden, um durch die Massenproduktion zu niedrigen Kosten zu kommen. Jedes Modul besteht aus einem Kollektor und einem Stück der statischen Struktur mit dem axial angeordneten Rohr. Der Kollektor ist eine Platte, die entlang des Rohres vor und zurück gleiten kann, während die Schnittstelle zwischen Platte und Rohr eine einfache Pumpe bildet, die bei jeder Bewegung Wasser in das Rohr hineinpumpt.

    Im Februar 2010 beginnen am AAU Tests mit einem Modell im Maßstab 1:30, und im Juni folgt der Bau einer Konstruktion im Maßstab 1:3, die ab September in der Nordsee in den Versuchsbetrieb geht.

    Das Unternehmen braucht allerdings noch 20 Mio. € um bis April 2011 eine marktreife 15 x 3 m große Anlage mit 3 Achsen und 15 Kollektoren zu entwickeln, die dann für 1 – 2 Jahre getestet werden soll, bevor ihre Kommerzialisierung erfolgt.


    Eine weitere dänische Firma, die Resen Energy, wird in der Länderübersicht USA behandelt, die ihre LOPF-Bojen ursprünglich auf das in Huston gegründete Unternehmen Swell Fuel Inc. zurückgehen (s.d.).


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