9. – 10. Schuljahr

Katrin Piske

Energie aus dem Meer

Methanhydrat als Energieträger der Zukunft?

Der Energiebedarf weltweit steigt, fossile Energieträger wie Erdöl gehen zur Neige. Um die Energieversorgung in Zukunft zu sichern, müssen unter Berücksichtigung der globalen Erwärmung neue Energiequellen erschlossen werden. Welche Möglichkeiten bieten die sich unter der Meeresoberfläche befindlichen Methanhydrate? Die Schülerinnen und Schüler diskutieren über die Vor- und Nachteile dieses fossilen Energieträgers.

Sachanalyse
Über 70 % der Erdoberfläche sind von den Ozeanen bedeckt. Da liegt die Vermutung nahe, dass hier enorme Energiemengen verborgen sind, die zum Teil noch nicht bekannt oder nur unzureichend erforscht sind – von den technischen Möglichkeiten der Nutzung ganz zu schweigen. Unterschieden werden müssen auch hier erneuerbare (regenerative) und fossile Energieträger.
Erneuerbare (regenerative) Energieträger
Die Meere bieten uns theoretisch unerschöpfliche Energie. Wind, Wellen, Gezeiten und Temperaturunterschiede sind allgegenwärtig. Zu den regenerativen Technologien der Stromerzeugung gehören Gezeiten-, Strömungs- und Wellenkraftwerke sowie Offshore-Windkraftanlagen. Weniger bekannt und entwickelt sind Meereswärme- und Osmosekraftwerke.
Offshore-Windkraftanlagen
Die Windenergie wird bereits intensiv genutzt. Windkraftanlagen können überall dort gebaut werden, wo stetige kräftige Winde wehen, also an der Küste ebenso wie auf hoher See. Wirtschaftlich und technisch machbar sind derartige Anlagen bis in eine Tiefe von rund 40 Metern. Die Errichtung der Anlagen auf dem Meer ist heute in jedem Fall noch teurer als auf dem Land.
Gezeitenkraftwerke
Gezeiten-, Strömungs- und Wellenkraftwerke gewinnen Strom aus den Bewegungen der Wassermassen. Diese Anlagen sind jedoch nicht an jedem Ort realisierbar. Die wichtigsten Faktoren sind der Tidenhub, die Strömungsstärke und eine geeignete Wellenhöhe.
Gezeitenkraftwerke sind zwar noch selten, aber bereits erprobt. 1966 ging in Frankreich bei Saint Malo das erste Kraftwerk in Betrieb. Kanada, China, Russland und Südkorea zogen nach. Auch in Großbritannien gibt es Pläne für eine Anlage an der Mündung des Flusses Severn.
Die Energie der Meeresströmungen lässt sich durch Unterwasserrotoren nutzen. Dazu werden verschiedene Rotorkonzepte getestet, variable und fixierte Systeme. Eine SeaGen-Anlage (variabel) vor der nordirischen Küste speist bereits Strom ins öffentliche Netz ein.
Ebenso gibt es erste Kraftwerke, die die Wellenenergie nutzen. Die Prototypen arbeiten nach drei Grundprinzipien:
  • überlaufen,
  • schwingende Wassersäule,
  • schwingende Körper.
Meereswärmekraftwerke
Meereswärmekraftwerke nutzen den Temperaturunterschied zwischen dem warmen Oberflächenwasser und dem kalten Tiefenwasser. Das Prinzip eignet sich besonders für warme Regionen, da der Unterschied mindestens 20 Grad betragen muss. Meereswärmekraftwerke galten lange als zu teuer. Ihr Vorteil ist aber, dass sie wetterunabhängig sind.
Osmosekraftwerke
Osmosekraftwerke nutzen die Unterschiede in der Salzkonzentration von Fluss- und Meereswasser aus. Salz- und Süßwasser werden in eine Doppelkammer gepumpt, getrennt von einer wasserdurchlässigen Membran. Hier baut sich durch die Salzdifferenz Druck auf, durch den eine Turbine angetrieben wird.
Das erste Kraftwerk dieser Art wurde 2009 im Oslofjord zu Forschungszwecken in Betrieb genommen. Inzwischen ist es wieder eingestellt, weil nicht abzusehen war, dass diese Technik in angemessener Zeit profitabel arbeiten kann. Trotzdem wird weiter an dem Prinzip geforscht, auch in Skandinavien. Eine weitere Pilotanlage wurde 2014 in den Niederlanden in Betrieb genommen.
Herausforderungen
Das langfristige Ziel ist die Reduzierung und letztendlich Einstellung der Nutzung fossiler Energieträger. Viele Technologien, die erneuerbare Energien nutzen, befinden sich noch in der Entwicklung. Das Problem liegt einerseits in der Wirtschaftlichkeit und andererseits in der...

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