In der aktuellen Diskussion um die Verlängerung der Laufzeiten für deutsche Atomkraftwerke wird dennoch deutlich, dass bisher nur wenige alternative Verfahren ins Bewusstsein der Öffentlichkeit gelangt sind.
Bei der Frage welche Öko-Energieträger bekannt sind, beschränken sich die Antworten meist auf Biomasse, Windkraft und Solarstrom aus Solarzellen. Biomasse liefert zwar konstante Energie, der Bedarf an Biomasse für die Kraftwerke wird aber oft aus Nahrungspflanzen gedeckt, was aktuell zu einer weltweiten Nahrungskrise geführt hat. Windkraft und Solarstrom sind zwar kostengünstig und sehr umweltverträglich, jedoch liefern sie nicht konstant Strom, da Wind und Sonne nicht immer 24 Stunden zur Verfügung stehen.
Sollte Deutschland also wieder in die Atomkraft einsteigen, die Laufzeiten verlängern und vielleicht sogar neue Atomkraftwerke bauen? Es stimmt, Atomkraftwerke stoßen kein klimaschädliches CO2 aus, mit Tschernobyl und dem Problem des Atommülls im Hinterkopf scheint das für Deutschland keine echte Alternative zu sein, außerdem sind bei jetzigem Verbrauch (und es werden immer mehr Atomkraftwerke gebaut) die weltweiten Uranreserven in 90 Jahren verbraucht.
Es gibt aber noch andere Alternativen. Dieser Post stellt einige davon vor:
Wasser
Wasser ist eine der wichtigsten Vorraussetzungen für alles Leben. Seit Urzeiten nutzt man außerdem die Kraft des Wassers als Transportmittel oder Arbeitserleichterung. Heutzutage nutzt man es auch zur Stromgewinnung. Gegenwärtig stammen etwa 18% des weltweiten Stroms aus Wasserkraft. Damit liegt sie gleichauf mit Atomstrom und ist die größte regenerative Energiequelle der Welt. In Norwegen wird sogar fast der gesamte Energiebedarf ausschließlich aus Wasser gedeckt. Große Staudämme machen die Wasserkraft nutzbar und können auf einen Schlag hunderttausende Haushalte versorgen. Der Drei-Schluchten-Damm in China zum Beispiel wird nach seiner Fertigstellung ca. 182 Millionen Menschen Elektrizität liefern können. Ein Problem der herkömmlichen Wasserkraft bleibt dennoch. Die großen Dämme und ihre Stauseen verändern komplette Landschaften. Oft müssen tausende Menschen umgesiedelt werden und ganze Ökosysteme werden durch den steigenden Wasserspiegel der Stauseen bedroht.
Es gibt allerdings auch einige Systeme, die nur wenig Einfluss auf ihre Umwelt nehmen.
Ein Beispiel dafür sind sogenannte Strom-Bojen. Diese Strombojen werden in Flüssen mit ausreichender Fließgeschwindigkeit verankert. Unter Wasser befindet sich dabei eine Turbine die von der Strömung angetrieben wird. Strombojen haben die Vorteile, dass sie das Landschaftsbild nicht stören, die Flussschifffahrt und Fischwanderung nicht beeinträchtigen. Zudem kann an mit ihnen in Flussabschnitten Energie erzeugen die sonst nicht nutzbar wären.
Ein ähnliches Konzept verfolgt ein britisches Projekt. Allerdings zieht es die Briten hinaus aufs Meer. mit "Seaflow" wollen sie die Strömung des Tidenhubs direkt nutzbar machen und zwar mit einer Art "Windrädern" unter Wasser. 2003 ging bereits der erste Prototyp einer Seaflow-Anlage ans Netz und konnte auf einen Schlag mehr als 300 Haushalte versorgen.
In Großbitannien gibt es für solche Gezeitenkraftwerke mehrere Plätze an denen diese Technik einsetzbar wäre. In Zukunft könnte das Vereinigte Königreich sogar 20-30% ihres Energiebedarfs aus Seaflow decken. In ganz Europa gibt es für Seaflow etwa 100 geeignete Standorte. Wenn man alle diese Standorte ausnutzen würde gehörten nicht weniger als zwölf Atomkraftwerke der Vergangenheit an. Deutschland eignet sich für die Technologie allerdings nicht. Die Küsten sind einfach zu flach und der Tidenhub zu gering.
Eine Technik die dagegen in Deutschland zum Einsatz kommen könnte ist die Energiegewinnung aus dem unterschiedlichen Salzgehalt von Süßwasser und Meerwasser. Sogenannte Osmosekraftwerke beruhen auf dem Prinzip, dass sich die Salzkonzentrationen von zwei verschiedenen Lösungen (i.e. Salzwasser und Süßwasser) durch einen Membran angleicht. Im Fall eines Osmosekraftwerkes werden Flusswasser und Salzwasser aneinander vorbeigeführt. Die beiden Flüssigkeiten werden dabei nur von einem semipermeablen (=halbdurchlässigen) Membran voneinander getrennt. Dadurch, dass das Salzwasser eine höhere Salzkonzentration als das Süßwasser hat, diffundiert Süßwasser durch den Membran Richtung Salzwasser. Da der Membran nur halbdurchlässig ist und die Wasserteilchen nicht mehr zurück können, steigt schließlich das Wasser im Salzwasserbecken. Der sich dadurch aufbauende Druck wird dann dazu benutzt um Turbinen anzutreiben. Der Vorteil dieses Kraftwerkstyps ist die relative Unabhängigkeit von Gezeiten. So kann es konstante Energie liefern. Norwegen, das ja sowieso ein Vorreiter auf dem Gebiet der Hydroenergie ist, hat 2007 sogar den Bau des weltweit ersten Kraftwerks diesen Typs angekündigt.
In Zukunft werden aber wohl nicht nur die bereits genannten Energiegewinnungsverfahren sondern auch Wellenkraftwerke eine Rolle spielen.
Wellen sind die Urform der Weiterleitung von Bewegungsenergie, denn bei einer Welle wird nicht etwa das Wasser weitertransportiert, sondern nur die kinetische Energie. Diese Energie will man nun, fast 4000 Jahre nach der Erfindung des Surfens, auch für die Stromgewinnung nutzbar machen. In Schottland könnte man damit dann zum Beispiel bereits im Jahr 2020 40% des gesamten Energiebedarfs decken. Um Strom aus Wellen zu gewinnen gibt es verschiedene Methoden:
Am gängigsten dürfte die Stromgewinnung über eine pneumatische Kammer sein. Die Welle drückt in einer abgeschlossenen Kammer, die durch einen Unterwasserkanal mit dem Meer verbunden ist, Wasser in die Höhe. Dadurch wird Luft durch eine Öffnung am oberen Ende der Kammer gedrückt. Diese Luft treibt dann eine Windturbine an. Beim Rückzug der Welle zieht sie das in der Kammer aufgestiegene Wasser wieder ein und die Luft strömt entsprechend wieder in die Kammer. Beim Einziehen der Luft wird dann wieder die Turbine angetrieben.
Solche Kraftwerktypen gibt es bereits in kleinerem Maßstab. Auf den Färöern soll jedoch bald eine größere Anlage mit 13 Gigawattstunden/Jahr Leistung den Betrieb aufnehmen.
Die Seeschlange ist nicht nur ein mythisches Fabelwesen sondern auch ein Konzept zur Stromgewinnung. Die Methode ist denkbar simpel: Es werden einfach mehrere Schwimmkörper hintereinander montiert die mit hydraulischen Gelenken verbunden sind. Diese lange Seeschlange wird dann auf dem Meeresboden verankert. Wenn sich nun die einzelnen Schwimmkörper aufgrund der Wellen unterschiedlich bewegen, setzt eine Mechanik diese Bewegungsenergie über Generatoren in Elektrizität um. Der Vorteil der ganzen Sache ist der, dass dieses Kraftwerk auch weiter draußen auf dem offenen Meer installiert werden könnten wo die Wellen höher und konstanter sind.
Video von der "Seeschlange"
Ein anderes Konzept verfolgt ein Projekt, das von der Europäischen Kommission unterstützt wird. Der "Wave Dragon", der Wellendrache lässt die Wellen über eine Rampe in ein Becken steigen, das über Meeresniveau liegt. Die einzige Abflussmöglichkeit für das Wasser sind dann mehrere Schächte, in denen Turbinen eingebaut sind. Dadurch wird mit der Wellenenergie Strom gewonnen. Ein Prototyp des Wellendrachens wurde bereits gebaut und erzeugt jetzt im dänischen Fjord Nissun Bredning etwa 20 Kilowatt. Zusammen mit der Europäischen Kommission soll nun bald eine größere Anlage mit sieben Megawatt Leistung ans Netz gehen.
Video der europäischen Kommission über das "Project Wave Dragon" (English)
Nach all der Wellenenergie könnte man denken, dies wären alle Möglichkeiten aus dem Meer Elektrizität zu gewinnen, doch dem Ideenreichtum der Wissenschaftler sind scheinbar keine Grenzen gesetzt. Eine weitere Technik zur Energiegewinnung ist OTEC (Ocean Thermal Energy Conversion). Sie zieht, wie der Name schon sagt, Nutzen aus dem Temperaturunterschie von wärmeren Oberflächenwassern und kälteren Tiefseeschichten. Auf Deutsch nennt man das dann Meereswärmekraftwerk. Meereswärme ist dabei jedoch nur ein Teil des Funktionsprinzips. Zuerst wird warmes ( ca. 23-26 Grad C) Oberflächenwasser abgepumpt, das zum Beispiel in Äquatornähe in Massen kostenlos zur Verfügung steht. Mit diesem warmen Wasser wird Ammoniak verdampft. Das Ammoniakgas treibt dann eine Gasturbine an, die wiederum über einen Generator Strom erzeugt. Nachdem das Ammoniakgas seine Schuldigkeit in der Turbine getan hat wird es mit dem heraufgepumpten Tiefenwasser verflüssigt und der Kreislauf beginnt wieder von vorne. Das heraufpumpen kalten Wassers aus der Tiefsee verbraucht dabei weniger Energie als erzeugt wird. Auf Hawaii wurde bereits eine erste Versuchsanlage in Betrieb genommen. Ein positiver Nebeneffekt: das Wasser ist nach dem Prozess immer noch kalt genug um Fischfarmen günstig mit kaltem Wasser zu versorgen, was die Produktion erhöht und auch das Heraufziehen von Kaltwasserfischen in den Tropen ermöglicht. Dadurch werden schlussendlich auch die immer kleiner werdenden Wildbestände geschont. Energieerzeugung und Schutz vor Überfischung- besser gehts nicht.
OTEC-Versuchsanlage auf Hawaii (Bildquelle Wikipedia.org)
OTEC-Versuchsanlage auf Hawaii (Bildquelle Wikipedia.org)Im nächsten Post: Energie aus Feuer- Solarenergie
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