Meereswärmekraftwerk

Meereswärmekraftwerke nutzen Temperaturunterschiede zur Hydroenergie-Erzeugung

An der Wasseroberfläche herrschen höhere Temperaturen als in tieferen Wasserschichten. Diese Differenz lässt sich mithilfe eines Meereswärmekraftwerks zur Stromerzeugung nutzen. Die theoretischen Grundlagen hierfür existieren bereits seit 1881. Die erste Versuchsanlage ging 1930 in Betrieb. Im großtechnischen Einsatz konnten sich die Kraftwerkstypen jedoch (noch) nicht etablieren. Das Lexikon von Vegan Strom erklärt Dir, wieso dies der Fall ist.

 

Wie genau funktionieren Meereswärmekraftwerke?

Meereswärmekraftwerke, auch ozeanothermische Gradient-Kraftwerke genannt, nutzen das thermale Gefälle in unterschiedlichen Meerestiefen aus, um mithilfe eines Wasserkreislaufs Strom zu erzeugen. Hierfür muss allerdings ein hoher Temperaturunterschied von mindestens 20 Grad Celsius zwischen der Wasseroberfläche und tiefen Wasserschichten (etwa ein Kilometer) bestehen.

Meereswärmekraftwerke können in einem geschlossenen, offenen oder hybriden Kreislauf arbeiten. Der geschlossene Kreislauf funktioniert in einem Organic Rankine Cycle: Hierbei wird mithilfe des warmen Oberflächenwassers ein Arbeitsmedium mit niedrigem Siedepunkt verdampft. Für gewöhnlich kommen hier Ammoniak oder Propan zum Einsatz. Dieser Dampf treibt schließlich eine Turbine an, deren Generator Strom erzeugt – die Funktionsweise ähnelt also stark herkömmlichen Dampfkraftwerken. Durch das angepumpte kalte Tiefenwasser wird das Arbeitsmedium wieder zum Kondensieren gebracht und kann erneut in den Kreislauf eingespeist werden.

Beim offenen Kreislauf wird das Oberflächenwasser selbst im Vakuum und ohne weitere Temperaturzuführung verdampft und durch die Turbine geführt, um sie anzutreiben. Beim Durchlaufen der Turbine verliert es schließlich seinen anfänglichen Druck und kann anschließend vom kalten Tiefenwasser zum Kondensieren gebracht werden. Hierbei findet jedoch kein direkter Kontakt statt, sodass das Kondensat nun aus entsalztem Süßwasser besteht. Dieses kann anschließend als Trinkwasser verwendet werden.

Der hybride Kreislauf kombiniert beide Systeme. Zuerst kommt das Arbeitsmedium mit niedrigem Siedepunkt zum Einsatz, welches durch das warme Oberflächenwasser verdampft wird, anschließend wird ebenfalls das Oberflächenwasser im Vakuum verdampft und die Turbine damit gespeist.

 

Die Vor- und Nachteile von Meereswärmekraftwerken

Meereswärmekraftwerke nutzen zur Stromerzeugung thermische Energie, die die Sonneneinstrahlung immer wieder neu und unbegrenzt zur Verfügung stellt. Wie die meisten anderen Formen der Regenerativen Energie arbeiten die Anlagen auch vollkommen frei von CO2 und anderen Treibhausgasemissionen. Hinzu kommt, dass die Temperaturunterschiede in den Meeresschichten jederzeit zur Verfügung stehen. Meereswärmekraftwerke unterliegen also keinen Abhängigkeiten wie etwa Wind- oder Solarenergie, sie können rund um die Uhr Strom produzieren und sind somit grundlastfähig.

Dennoch konnten sich die Anlagen bislang nicht großtechnisch durchsetzen. Das hat verschiedene Gründe. Zum einen weisen sie einen sehr geringen Wirkungsgrad auf, dieser liegt theoretisch bei maximal 6,7 Prozent. Realistisch erreichbare Werte belaufen sich hingegen auf etwa drei Prozent. Zudem sind sie sehr groß und komplex, was selbstverständlich einen hohen Konstruktionsaufwand und hohe Kosten mit sich bringt. Hierdurch sind Meereswärmekraftwerke aufgrund der geringen Energieausbeute alles andere als rentabel. Nicht zuletzt bestehen noch viele Probleme hinsichtlich der Standortwahl. So müssen eine nötige Tiefe sowie ein ausreichender Temperaturunterschied gegeben sein, damit die Anlagen arbeiten können. Die erforderlichen Bedingungen finden sich eher in Äquatornähe als auf der nördlichen oder südlichen Hemisphäre. Ideale Standorte sind daher wohl nur die tropischen und subtropischen Zonen. Durch das Hochpumpen des kalten und nährstoffreichen Tiefenwassers kommt es zu einem nicht unerheblichen Eingriff in das lokale Ökosystem. Noch fehlen Daten, um eine abschließende Beurteilung hinsichtlich der Schädlichkeit der Technologie zu ermöglichen.

 

Meereswärmekraftwerke sind sauber und nachhaltig, jedoch nicht rentabel

Bis auf Forschungsanlagen und einige kleinere Testkraftwerke hat Meereswärme für die Energieerzeugung noch keine Bedeutung für uns, obwohl die thermische Energie der Ozeane große Potentiale bietet. Die Technik hierfür ist jedoch noch zu teuer und zu unausgereift. Hinzu kommt, dass noch keine aussagekräftigen Daten hinsichtlich der ökologischen Auswirkungen existieren, etwa Gefahren für Meereslebewesen oder aber die Auswirkung auf die Veränderung von Meeresströmungen. Ob sich Meereswärmekraftwerke in Zukunft dennoch durchsetzen können, oder ob es sich wirklich um eine unrentable Technologie handelt, muss sich daher erst noch zeigen. Sehr wahrscheinlich wird man diese Technik mit dem Prozess der Meerwasserentsalzung zur Trinkwasserversorgung von Menschen in Wassermangelgebieten koppeln müssen.

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