Strom aus dem Meer

Weltweit arbeiten Forscher und Unternehmen an Meeresenergieanlagen. Mit dabei: Spezialisten von Bosch Rexroth, die dazu die maßgeschneiderten Hydraulik-Antriebslösungen entwickeln.

Wissenschaftler und Ingenieure sind sich einig, dass schon mit den heute entwickelten Ansätzen Meeres­energieanlagen in 20 Jahren weltweit so viel elektrische Leistung wie 100 Kernkraftwerke produzieren können. Insgesamt könnte die Meeresenergie so ein Drittel des heutigen Weltstrombedarfs liefern. Besonders wichtig: Ein großer Teil der Menschheit und damit der Stromverbraucher lebt in ­direkter Küstennähe. Und kurze Wege bedeuten weniger Energieverluste beim Transport.

Das Rotorprinzip

Unter den zahlreichen Ideen zur Nutzung der Meeresenergie kristallisieren sich aktuell zwei besonders Erfolg versprechende Ansätze heraus: Strömung und Wellengang.

Strömungskraftwerke arbeiten im Prinzip genauso wie Windenergieanlagen. Die Strömung treibt Rotoren an, die über einen Generator Strom erzeugen. Aber genau so, wie sich der Propellerantrieb eines Flugzeugs vom Schiffsantrieb eines Hochseefrachters unterscheidet, benötigen Meeresenergieanlagen eigene technische Lösungen.

Seit 2007 arbeiten Rexroth-Spezialisten im Anwendungs­zentrum Meeresenergie an genau solchen Antriebslösungen. ­„Dabei greifen wir auf das Know-how und die Produkte von ganz Rexroth zu“, betont Nik Scharmann, der die Aktivitäten zentral koordiniert. „Wir sind bei zahlreichen ­internationalen Projekten an Bord, allerdings legen die Kunden höchsten Wert auf Vertraulichkeit.“

Obwohl die Meeresströmungen ­wesentlich langsamer fließen als Windbewegungen, reichen unter Wasser deutlich kleinere Rotoren als bei Windturbinen aus, um kraftvolle Drehbewegungen zu erzeugen.

Hydraulik statt Mechanik

Die entscheidende Herausforderung ist die Umwandlung dieser Drehbewegung in elektrische Energie. Wie bei Windturbinen bietet Bosch Rexroth hier auch mechanische Getriebe.

Aber darüber hinaus gibt es ganz andere Ansätze für die Energieumwandlung, den hydraulischen‚ Power Take off’. Dabei treibt der ­Rotor eine hydraulische Pumpe an. Diese Pumpe fördert das Hydrauliköl zu einem hydraulischen Verstellmotor, der direkt den Generator für die Stromerzeugung antreibt. Der besondere Charme dieser Lösung: Nur die Hydropumpe arbeitet unter Wasser und versorgt über dünne Leitungen das eigentliche Aggregat über Wasser.

Das vereinfacht die Wartung entscheidend und verbessert die Zuverlässigkeit enorm. Gleichzeitig dämpft der stufenlos verstellbare Hydraulikmotor plötzliche Energiespitzen bei Sturm, die Getriebe extrem belasten würden. Außerdem arbeitet das System in beide Drehrichtungen gleichermaßen, ein entscheidender Vorteil bei Gezeitenkraftwerken.

Produktive Wellenreiter

Der zweite Ansatz nutzt das Auf und Ab der Wellen. Wie bei einem Automotor muss eine technische Lösung diese gerade Bewegung in eine Drehbewegung umsetzen. Das Meer stellt hier besonders hohe Hürden auf, denn je nach Wellengang schwankt die Energie zwischen ruhiger See und Orkan um das Tausendfache: Das ist so, als ob ein Auto den Geschwindigkeitsbereich von Schritt­tempo bis 1.000 Stundenkilometer abdecken müsste. Mechanische Getriebe können diese Spannen nicht beherrschen. Auch hier bietet die ­Hydraulik die passende Lösung: Mit dem Auf und Ab der Wellen pumpen Hydraulikzylinder wie eine Luftpumpe Hydrauliköl. Damit entsteht Druck, der wie bei Strömungskraftwerken einen verstellbaren Hydromotor antreibt. Der Verstellmechanismus gleicht die ­extremen Schwankungen der Wellenenergie aus. In Testanlagen überprüfen An­lagenhersteller diese Rexroth-Lösungen aktuell auf ihre Alltagstauglichkeit.

„Die Zukunft der Meeresenergie entscheidet sich über die Kosten für die Stromerzeugung“, betont Nik Scharmann. Neben den eigentlichen Baukosten zählt vor allem die Zuverlässigkeit und einfache Wartung der gesamten Anlage. Ein entscheidender Punkt: Die widersprüchlichen Ziele Kosten, Lebensdauer, Verfügbarkeit und Effizienz unter einen Hut zu bringen. Ein Spagat, den Bosch Rexroth aus Industrieanwendungen kennt. Außerdem beherrscht das Unternehmen als Ausrüster von Schiffen und Hafenanlagen die besonderen Herausforderungen maritimer Umgebungen.

„Wir haben den Vorteil, dass wir die Erfahrungen aus Off-Shore Windparks und der Ölförderung auf hoher See übertragen und damit noch schneller als seinerzeit bei den Windenergieanlagen die Anforderungen in technische Lösungen umsetzen können“, bekräftigt Nik Scharmann. W

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