Tidal Arrays sind wie die jüngeren Geschwister der Windmühlen - ein bisschen kleiner und langsamer als ihre windliebenden Brüder. Aber im Gegensatz zu Windmühlen bewegen sie sich unter vielen Metern Wasser und drehen sich in der vorhersehbaren Bewegung der Gezeiten des Ozeans.
Im Laufe des letzten Jahrzehnts haben eine Handvoll Unternehmen einzelne Gezeitenturbinen für einen erfolgreichen Spin genommen. Aber die nächste Welle der Gezeitenenergie bricht gleich aus. Das in Großbritannien ansässige Gezeitenenergieunternehmen MeyGen hat kürzlich seine Pläne für das weltweit erste Gezeitenenergiefeld mit mehreren Turbinen vorgestellt.
Das Unternehmen startet mit einem Test von vier Turbinen, die in Kürze in den aufgewühlten Gewässern des Inner Sound im schottischen Pentland Firth eingesetzt werden. Wenn der Test schwimmend verläuft, planen sie, in den nächsten zehn Jahren weit über hundert weitere Geräte einzusetzen, die bis zu 398 Megawatt Strom erzeugen und in Schottland rund 175.000 Haushalte mit Strom versorgen.
Eine der vier Turbinen stammt von Atlantis, einem Unternehmen für Gezeitenkrafttechnologie mit Hauptsitz in Edinburgh, Schottland. Die drei anderen Turbinen wurden vom in Glasgow ansässigen Andritz Hydro Hammerfest entwickelt. Die Geräte sind etwa 30 Meter hoch und ungefähr so hoch wie ein fünfstöckiges Haus. Sie haben drei Klingen, die sich mit einem Durchmesser von 30 Metern drehen. Die Turbinen sind zwar kleiner als Windmühlen, aber immer noch recht schwer und wiegen jeweils 65 Tonnen - ungefähr so viel wie sechs afrikanische Buschelefanten.
Cameron Smith, Projektentwicklungsdirektor von Atlantis Resources, zufolge wird das Array voraussichtlich im Oktober auf dem Wasser stehen. Die Turbinen wurden bereits zur Baustelle verschifft und an Land getestet. "Jetzt brauchen wir nur noch ein geeignetes Gezeiten- und Wetterfenster, und wir werden es installieren", sagt er. Die Ingenieure montieren die Turbinenfüße an Land und heben sie dann mit einem Kran von einem Lastkahn ab und senken sie auf den Meeresboden. Sobald sie eingetaucht sind, haben sie bei den niedrigsten Gezeiten einen Freiraum von mindestens 10 Metern.
Die Turbinen haben eine Höhe von 85 Fuß. (MeyGen) 
Sie haben drei Klingen, die sich mit einem Durchmesser von fast 60 Fuß drehen. (MeyGen) 
Jede Turbine wiegt 65 Tonnen. (MeyGen) Gezeitenturbinen haben viele Vorteile gegenüber anderen erneuerbaren Energien, erklärt Andreas Uihlein, wissenschaftlicher Projektverantwortlicher bei der Europäischen Kommission. Erstens tauchen die Turbinen völlig außer Sichtweite unter Wasser.
Obwohl manche Menschen die Schönheit von Solar- oder Windmühlenfarmen lieben, betrachten viele sie als Schandfleck. Die Offshore-Windmühlenfarm in Block Island, die erste ihrer Art in den Vereinigten Staaten, stieß bei der Installation in diesem Sommer auf große Anziehungskraft, da sie klein war und versprach, die Dieselgeneratoren der Insel zu ersetzen. Die Abneigung gegen Windparks war jedoch deutlich zu spüren, als der Aufruhr um das 130-Turbinen-Projekt Cape Wind vor Martha's Vineyard ausbrach. Die Positionierung der Riesenturbinen weit unterhalb der Wellenberge ist daher ein Pluspunkt.
Die Gezeitenturbinen erzeugen auch eine vorhersehbare Stromversorgung. Im Gegensatz zu Wind oder Sonne, die sich auf die Launen des Wetters stützen, können die Forscher tatsächlich die Gezeiten und die Energiemenge berechnen, die diese Systeme erzeugen. Obwohl der Strom nicht ständig zur Verfügung steht und im Laufe des Tages nachlässt, verringert seine Vorhersehbarkeit die Notwendigkeit, große Energiereserven zu speichern.
Die Systeme werden auch bei der Beschäftigung vor Ort helfen. "Es besteht das Potenzial, in den nächsten drei oder vier Jahren 5.300 Vollzeitstellen zu schaffen", sagt Smith. „Ich bin sehr stolz darauf, dass 43 Prozent dieser ersten Phase mithilfe der lokalen Lieferkette hergestellt wurden.“ Viele dieser neuen Jobs erfordern die gleichen Fähigkeiten wie die Öl- und Gasindustrie, was bedeutet, dass diese junge Branche talentierten Arbeitskräften eine neue Heimat bietet .
Pentland Firths Inner Sound und die einzeln eingesetzten Turbinen wurden einer umfassenden Überwachung unterzogen, die nur geringe Auswirkungen auf die Umwelt zeigt. Laut der Umweltverträglichkeitsanalyse von MeyGen liegt der Geräuschpegel von Turbinen, die sich bereits im Leerlauf befinden, weit unter einem Wert, der Schäden verursachen würde. Das größte Problem wären Kollisionen mit Meeressäugetieren, insbesondere mit dem Seehund, dessen Populationen in den letzten Jahren gesunken sind. Laut einem kürzlich veröffentlichten Bericht aus Anhang IV, der von der Internationalen Energievereinigung Ocean Energy Systems zur Untersuchung der Umweltauswirkungen erneuerbarer Meeresenergien eingerichteten Stelle, wurden für die einzelnen Turbinenanlagen jedoch noch keine Kollisionen beobachtet.
Es scheint fast zu schön, um wahr zu sein.
Das liegt natürlich daran, dass die Geschichte dort nicht endet. „Bei der Energieerzeugung gibt es immer Kompromisse. Sie könnten jede dieser Aussagen mit einem Sternchen versehen “, sagt Brian Polagye, Co-Direktor des Northwest National Marine Renewable Energy Centers, einer Zusammenarbeit zwischen der University of Washington, der Oregon State University und der University of Alaska Fairbanks mit dem Ziel, die Kommerzialisierung der Meeresenergietechnologie voranzutreiben.
Obwohl erste Tests keine Auswirkungen auf die Umwelt zeigten, werden sich selbst geringfügige Einflüsse verstärken, wenn das Unternehmen die Anzahl der Turbinen im Feld erhöht. Wie der Bericht in Anhang IV feststellt, konzentrierte sich der Großteil der Forschung auf die Messung der Geräuschentwicklung der Turbinen, aber nur wenige haben herausgefunden, wie sich dieser Geräuschpegel tatsächlich auf das Verhalten von Meerestieren auswirken könnte. Obwohl der Geräuschpegel niedrig ist, kann der Ton die Kommunikation mit Tieren, die Navigation oder das Erkennen von Beute beeinträchtigen.
Es ist auch noch viel Unbekanntes über die Haltbarkeit der Turbinen. Ihre Unterwasserstellung hält sie außer Sichtweite, aber die korrosive Meeresumwelt könnte die Geräte langsam verschlingen. Sie leiden auch unter ständiger mechanischer Beanspruchung, die durch die Strömungen hervorgerufen wird.
Obwohl viele Unternehmen einzelne Einheiten eingesetzt haben, war keine sehr lange im Ozean. Marine Current Turbines installierte 2008 die erste Gezeitenturbine im nordirischen Strangford Lough. Der 1, 2-MW-Spinner, der sich aus zwei separaten Turbinen zusammensetzt, die an einer zentralen Plattform befestigt sind, speist seit seiner Installation das Netz.
"Die große Herausforderung für fast jedes Unternehmen wird sein, wie können Sie dies zu einem Preis tun, der mit anderen Energiequellen konkurriert?", Sagt Polagye.
Als neue Branche hat die Gezeitenenergie einige Rückschläge erlitten, wobei mehrere Unternehmen, darunter die in Irland ansässige Wavebob Ltd., nach dem Scheitern der Sicherung der Finanzierung zusammenbrachen. Aber mit verbesserten Designs drehen sich MeyGen und andere wieder nach oben. Ihr langfristiger Erfolg beruht zum Teil auf der staatlichen Unterstützung für Entwicklung und Installation, erklärt Polagye.
Die britische Regierung arbeitet an sogenannten "Market-Pull-Mechanismen", erklärt Polagye. In diesem System zahlt die Regierung die Differenz zwischen den Kosten für erneuerbare Energien und denen für Standardstrom. Dieses System bringt die neuen Unternehmen auf den Markt und ermöglicht es ihnen, mit den großen Energiehunden zu konkurrieren. Die Regierung der Vereinigten Staaten setzt jedoch Push-Mechanismen ein, die Entwicklungszuschüsse gewähren, aber wenig dazu beitragen, im Wettbewerb mit anderen Energiequellen zu bestehen. Damit diese Systeme auf dem US-amerikanischen Markt eine Zukunft haben, muss die Regierung ähnliche Pull-Mechanismen für Energie entwickeln, so Polagye.
Obwohl Gezeitenströmungen nicht an jeder Küste stark genug sind, um einen dieser Spinner aufzunehmen, gibt es auf der ganzen Welt immer noch viele Orte mit Potenzial. Damit sich ein Standort lohnt, müssen sie über eine bestimmte geografische Einschränkung verfügen, z. B. über Meerengen und Fjorde. Diese Verengung des Strömungswegs erhöht die Geschwindigkeit der Wasserbewegung bei den sich zurückziehenden oder vorrückenden Gezeiten und erhöht daher die von der Stelle zurückgewonnene Energie.
„Wenn Sie sich eine Weltkarte ansehen und alle [potenziellen] Turbinenstandorte maßstabsgetreu darstellen, sehen sie wirklich winzig aus - Sie hätten wahrscheinlich Probleme, sie zu sehen“, sagt Polagye. "Aber wenn Sie alle zusammenfassen würden, würden Sie wahrscheinlich ein paar hundert Gigawatt Energie haben." Und obwohl die Welt wahrscheinlich nie vollständig mit Gezeitenenergie betrieben wird, sind ein paar hundert Gigawatt nichts, woran Sie Ihr iPhone schütteln könnten . Um diese Menge in Relation zu setzen: Da 400 MW voraussichtlich 175.000 Haushalte versorgen, könnte ein Gigawatt rund 500.000 Haushalte versorgen.
Einem Bericht der Gemeinsamen Forschungsstelle der Europäischen Kommission von 2015 zufolge werden bis 2018 etwa 40 MW Gezeiten- und 26 MW Wellenenergie installiert. Während die Gezeitenenergie die Gezeiten nutzt, nutzt die Wellenenergie die Energie der aufgewühlten Wellen. Noch in den Anfängen der Entwicklung untersuchen Forscher verschiedene Möglichkeiten, um dies zu erreichen - von langen schwimmenden Strukturen, die auf den Wellen „reiten“, bis hin zu massiven Bojen. Laut dem Bericht liegt die Wellenenergie zwar hinter der Gezeitenenergie zurück, hat jedoch aufgrund der großen Anzahl potenzieller Standorte für den weltweiten Einsatz das 30-fache der Gezeitenenergie.
Wohin das Gebiet der Gezeitenturbinen in den nächsten Jahrzehnten führen wird, ist ein wenig rätselhaft.
"Vieles davon hängt von MeyGen ab", sagt Polagye. „Die Turbine muss gut funktionieren und darf keine Dichtungen töten. Wenn sie das tun, sind sie definitiv auf einem guten Weg. “
