Wie Gezeitenenergie funktioniert – und warum sie wichtig ist

Kraft aus der Anziehungskraft des Mondes

Jeden Tag, ohne Ausnahme, steigt und fällt der Ozean. Diese Gezeiten werden durch die Anziehungskraft des Mondes und, in geringerem Maße, der Sonne angetrieben – eine Kraft, die so präzise ist, dass Wissenschaftler Gezeitenmuster jahrhundertelang im Voraus vorhersagen können. Diese Vorhersagbarkeit macht die Gezeitenenergie zu einer der faszinierendsten, aber auch am wenigsten genutzten Quellen erneuerbarer Energie auf dem Planeten.

Im Gegensatz zu Solarmodulen, die nachts dunkel werden, oder Windturbinen, die an windstillen Tagen stillstehen, erzeugen Gezeitengeneratoren Strom nach einem nahezu uhrwerksartigen Zeitplan. Die Frage ist, warum die Gezeitenkraft trotz dieses bemerkenswerten Vorteils immer noch weniger als ein Prozent der weltweiten Stromversorgung beiträgt.

Die drei Arten der Nutzung von Gezeitenenergie

Ingenieure haben drei Hauptansätze zur Umwandlung von Meeresgezeiten in nutzbaren Strom entwickelt, die jeweils unterschiedliche Vor- und Nachteile haben.

Gezeitenströmungsgeneratoren

Der gebräuchlichste moderne Ansatz, Gezeitenströmungsgeneratoren, funktionieren ähnlich wie Unterwasser-Windturbinen. Sie werden in Kanälen mit schnellen Gezeitenströmungen auf dem Meeresboden platziert, wo sich ihre Blätter drehen, wenn Wasser vorbeifließt – zuerst bei der einlaufenden Flut, dann wieder bei der auslaufenden. Da Wasser etwa 800-mal dichter als Luft ist, kann eine relativ kleine Turbine im Vergleich zu ihrem Wind-Pendant enorme Energiemengen erfassen, so die U.S. Energy Information Administration.

Der Nachteil ist die Technik: Salzwasser ist korrosiv, Strömungen sind stark und die Wartung von Geräten auf dem Meeresboden ist teuer. Das schottische MeyGen-Projekt im Pentland Firth – das weltweit größte betriebsbereite Gezeitenströmungsfeld – hat gezeigt, dass die Technologie im großen Maßstab funktioniert, aber der vollständige Ausbau auf 400 MW hat sich aufgrund von Finanzierungsproblemen verzögert.

Gezeitensperrwerke

Ein Gezeitensperrwerk ist im Wesentlichen ein Damm, der über eine Flussmündung oder Bucht gebaut wird. Schleusentore ermöglichen es dem Wasser, das Becken bei Flut zu füllen, und schließen sich dann. Wenn der Meeresspiegel außerhalb sinkt, wird das eingeschlossene Wasser durch Turbinen freigesetzt, um Strom zu erzeugen. Das französische La Rance-Kraftwerk, das 1966 mit einer Kapazität von 240 MW eröffnet wurde, ist nach wie vor das berühmteste Beispiel – und ist laut Earth.org auch heute noch, mehr als 60 Jahre nach dem Bau, in Betrieb.

Sperrwerke sind zuverlässig und langlebig (Betonkonstruktionen können über ein Jahrhundert halten), verändern aber die Ökosysteme der Flussmündungen und beeinträchtigen den Sedimentfluss, den Salzgehalt und die Lebensräume von Fischen und Vögeln. Diese Umweltbedenken haben viele vorgeschlagene Sperrwerksprojekte in Großbritannien und anderswo blockiert.

Gezeitenlagunen

Ein neueres Konzept, Gezeitenlagunen, schaffen ein künstliches, umschlossenes Gebiet im Meer, anstatt eine bestehende Flussmündung zu stauen. Wasser wird bei Gezeitenwechsel durch Turbinen ein- und ausgepumpt. Befürworter argumentieren, dass Lagunen mit weniger ökologischen Beeinträchtigungen als Sperrwerke Strom erzeugen können, obwohl noch keine Lagune im kommerziellen Maßstab gebaut wurde.

Warum sich Gezeitenenergie nicht durchgesetzt hat

Das grundlegende Problem ist die Wirtschaftlichkeit. Das MIT Climate Portal stellt fest, dass kommerzielle Gezeitenenergie derzeit zwischen 130 und 280 US-Dollar pro Megawattstunde kostet – verglichen mit etwa 20 US-Dollar pro MWh für Onshore-Windkraft. Hohe anfängliche Baukosten, teure Unterseewartung und eine begrenzte Anzahl von Standorten mit ausreichend starken Gezeitenströmungen schränken die Industrie ein.

Die Geografie spielt eine enorme Rolle. Starke Gezeitenenergiestandorte erfordern einen Tidenhub (den Unterschied zwischen Hoch- und Niedrigwasser) von mindestens fünf Metern oder außergewöhnlich schnelle Gezeitenströmungen. Die weltweit besten Standorte – die Bay of Fundy in Kanada, der Pentland Firth in Schottland, die bretonische Küste Frankreichs und die Kimberley-Region Australiens – sind rar und oft weit von Bevölkerungszentren entfernt.

Die Umweltbilanz

Gezeitenenergie produziert im Betrieb nahezu keine Treibhausgasemissionen, und jede Kilowattstunde erzeugt über ihren Lebenszyklus schätzungsweise 23 Gramm CO₂-Äquivalent – weit weniger als jeder fossile Brennstoff. Aber Sperrwerke können Küstenökosysteme stören, und selbst Unterwasserturbinen bergen Risiken für Meeressäugetiere und Fische durch Schaufelschläge und elektromagnetische Emissionen, wie das Pacific Northwest National Laboratory feststellt. Moderne Designs verwenden zunehmend langsamer drehende Blätter und ummantelte Rotoren, um die Auswirkungen auf die Tierwelt zu verringern.

Eine Nischenrolle in der Energiewende

Gezeitenenergie wird wahrscheinlich keine ganzen Nationen mit Strom versorgen – aber das muss sie auch nicht. Ihr wahrer Wert liegt in der Ergänzung intermittierender erneuerbarer Energien wie Wind und Sonne. Da die Gezeitenzyklen von der Spitzenstromnachfrage abweichen, kann ein Netz, das Solar-, Wind- und Gezeitenerzeugung kombiniert, seine Abhängigkeit von Batteriespeichern oder Gaskraftwerken verringern. Das französische Projekt Normandie Hydro, das den Bau von sieben 2,5-MW-Turbinen vor der Küste der Bretagne plant und 2026 in Betrieb gehen soll, ist die jüngste Wette darauf, dass sich die Gezeitenkraft eine zuverlässige Nische erobern kann. In einer Zeit, in der jedes saubere Gigawatt zählt, könnte sich der uhrwerksartige Rhythmus des Ozeans noch als wertvoll erweisen.