Gezeitenenergie – Eine wichtige Energiequelle für nachhaltige Entwicklung und Reduzierung der Kohlenstoffemissionen

Das weltwirtschaftliche System befindet sich derzeit in einem Übergangsprozess, von einem Modell, das auf maximalem Gewinn basiert, zu einem, das den Übergang zur Nachhaltigkeit ermöglicht. Genauer gesagt geht es um die Nutzung der Ressourcen auf eine Weise, die den Planeten nicht negativ beeinflusst, damit zukünftige Generationen ein gesundes Leben führen können. In diese Richtung fließen Anstrengungen zur Suche nach neuen Quellen erneuerbarer Energie, die den Verzicht auf umweltschädliche Technologien wie die Verbrennung fossiler Brennstoffe zur Stromerzeugung ermöglichen. Zu den zahlreichen verfügbaren Optionen gehört auch die Nutzung der Gezeitenenergie sowie der Wellen der Ozeane und Meere. Diese erweist sich als pragmatische Lösung zur Realisierung einer nachhaltigen Entwicklung und zur Reduzierung des CO₂-Fußabdrucks.

Die Ozeane und Meere der gesamten Erde sind in ständiger Bewegung, bedingt durch den Einfluss der Sonne und des Mondes durch Gravitation oder Wärme. Diese Elemente schaffen die Möglichkeit, zumindest im Falle der Gezeiten, diese Energie in einem konstanten Rhythmus zur Erzeugung nennenswerter Mengen elektrischer Energie zu nutzen.

Gezeitenenergie – Einführende Informationen über diese erneuerbare und umweltfreundliche Ressource

Die gesamte Weltwirtschaft hängt von Energiequellen ab, die zunehmend schwerer zu beschaffen sind, zu erschwinglichen Preisen und ohne dass die während ihrer Erzeugung verursachte Umweltverschmutzung die Umwelt beeinträchtigt. Insbesondere sind die CO₂-Emissionen, die durch die Verbrennung fossiler Brennstoffe entstehen, äußerst gefährlich, da sie direkt zur globalen Erwärmung durch den Treibhauseffekt beitragen, was gefährliche klimatische Veränderungen zur Folge hat.

Die planetarischen Ozeane sind in ständiger Bewegung, wobei die wichtigsten Elemente die Wellen sind, die durch den Wind in Bewegung gesetzt werden, die ozeanischen Strömungen, die durch die Erwärmung der Wassermassen in verschiedenen Regionen der Erde entstehen, und die Gezeiten, die durch die gravitative Anziehung zwischen Erde, Mond und Sonne resultieren.

Letztere äußern sich in Form regelmäßiger täglicher Zyklen von Flut und Ebbe, also von Perioden, in denen der Wasserstand der Ozeane aufgrund des Einflusses von Sonne und Mond steigt oder fällt. Diese Bewegung kann zur Stromerzeugung genutzt werden, insbesondere in Gebieten, in denen die Höhenunterschiede zwischen Minimum und Maximum mehr als fünf Meter betragen, durch die Anwendung verschiedener Technologien wie der Gezeitenkraftwerke.
Mit Hilfe dieser Anlagen kann die kinetische Energie des Wassers in elektrische Energie umgewandelt werden, ähnlich wie bei den Technologien, die in terrestrischen Wasserkraftwerken verwendet werden.

Geografische Verteilung des Energiepotenzials der Gezeitenenergie

Gezeitenenergie wird praktisch seit jeher von Menschen genutzt, beispielsweise um neu gebaute Schiffe ins Meer zu Wasser zu lassen, indem der Wasserspiegel in bestimmten Gebieten angehoben wird. Im 16. Jahrhundert wurden in England Geräte gebaut, die Gezeitenenergie zum Pumpen von Wasser nutzten, und in den Niederlanden wurden häufig Gezeitenmühlen eingesetzt. Dennoch kam es nicht zu einer breiten Anwendung, da es andere Lösungen gab, die leichter zu implementieren waren, wie die Verbrennung fossiler Brennstoffe. In letzter Zeit ist jedoch offensichtlich geworden, dass diese Lösung zahlreiche Nachteile hat, und aus diesem Grund haben Forscher und Ingenieure nach anderen nützlichen Alternativen gesucht, wobei die Gezeitenenergie in Betracht gezogen wurde. Der Grund ist einfach: Es gibt ein erhebliches Potenzial, das erhebliche Energiemengen bieten kann, wobei das theoretische Potenzial im Bereich von mehreren Hundert Terawattstunden pro Jahr liegt.

Die Identifizierung dieser Gebiete ist entscheidend, da die Technologie der Gezeitenenergie nur dort effizient funktioniert, wo die Höhenunterschiede maximal sind. Studien haben gezeigt, dass, wenn die tägliche Steigung und Senkung weniger als vier Meter beträgt, die erzeugte Energiemenge unzureichend ist, um die Nachhaltigkeit und Rentabilität des Projekts zu gewährleisten.

Nach der Kartierung der Gebiete mit hohem Potenzial wurden etwa einhundert Standorte identifiziert, an denen bedeutende Projekte realisiert werden können, sowie mehrere Tausend, an denen kleinere Projekte umgesetzt werden können. Zu den vielversprechendsten Gebieten gehören:

• Die Bay of Fundy in Kanada, wo die größte Gezeitenamplitude der Welt von etwa achtzehn Metern gemessen wird
• Die Kislaya Guba-Region in Russland
• Der Severn-Estuary in England

Vorteile und Nachteile der Nutzung der Gezeitenenergietechnologie

Die Weltwirtschaft ist auf die Existenz nachhaltiger Energiequellen angewiesen, wobei Gezeiten als potenzielle Lösungen zur Diversifizierung angesehen werden. In der Theorie ist Gezeitenenergie eine saubere und nachhaltige Methode zur Stromerzeugung, und die Vorteile sind in dieser Hinsicht offensichtlich. Dennoch sollten auch einige Probleme, die beim Bau solcher Projekte entstehen können, nicht außer Acht gelassen werden. Entdecken Sie die Vorteile und Nachteile der Gezeitenenergie in den folgenden Abschnitten!

Die Technologie, die zur Erzeugung von Energie aus Gezeiten verwendet wird, besteht überwiegend aus Barrieren in Form von Dämmen, die es ermöglichen, Wasser während der Flut zu sammeln.

Das bedeutet, dass der Wasserspiegel ansteigt und dabei Gezeitenkraftwerke mit Turbinen zum Einsatz kommen, die die kinetische Energie des zurückfließenden Wassers in den Ozean während der Ebbe aufnehmen und in elektrische Energie umwandeln.

Bei den Gezeitenkraftwerken werden zwei Arten von Turbinen verwendet: die Schaufelturbine, die den Rotoren von Windkraftanlagen ähnelt, und die vertikale Achsturbine. Die erste Variante sieht nicht nur der Windenergietechnologie ähnlich, sondern funktioniert auch ähnlich; der einzige Unterschied ist die Verwendung eines Flüssigkeitsmediums anstelle von Luft, nämlich des Meerwassers. Vertikale Achsturbinen scheinen effizienter zu sein, da sie in beiden Phasen der Gezeitenströmung eingesetzt werden können. So drehen sie sich unabhängig von der Richtung des Wasserflusses und erzeugen sowohl während der Flut als auch während der Ebbe Strom.

Der Prozess der Umwandlung der kinetischen Energie der Gezeiten in nutzbare elektrische Energie umfasst drei wichtige Schritte:

1. Der erste Schritt besteht darin, die kinetische Energie mit Hilfe einer Turbine zu erfassen, die die Bewegung des Wassers in mechanische Energie umwandelt.
2. Der zweite Schritt ist die Umwandlung der mechanischen Energie in elektrische Energie mittels eines Generators, ein Prozess, der dem in Wasserkraftwerken ähnelt.
3. Der dritte Schritt besteht in der Übertragung der Energie an die Verbraucher durch das Stromnetz oder in der Speicherung der Energie mittels verschiedener vorhandener Lösungen.

Vorteile und Nachteile der Nutzung der Gezeitenenergietechnologie

Die Menschheit ist seit Tausenden von Jahren der Energie der Wellen und Gezeiten bewusst. Allerdings wurde die Lösung erst in jüngerer Zeit als tragfähig angesehen, aufgrund der zahlreichen Vorteile, die in diesem Zusammenhang erzielt werden können, genauer gesagt:

• Unerschöpfliche Energiequelle: Gezeitenenergie ist eine unerschöpfliche Energiequelle, im Gegensatz zu anderen Lösungen wie der Verbrennung fossiler Brennstoffe. Dies ergibt sich aus dem regelmäßigen Anstieg und Abfall des Wasserspiegels der Ozeane, bedingt durch die gravitative Anziehung des Mondes und der Sonne auf die planetarischen Ozeane – ein Element, das niemals verschwinden wird und die kontinuierliche Stromerzeugung ermöglicht.
• Vorhersehbarkeit: Gezeitenenergie kann auf vorhersehbare Weise genutzt werden, im Gegensatz zu anderen nachhaltigen Lösungen wie Wind und Sonne. Die täglichen Zyklen von Flut und Ebbe treten ständig auf, weshalb im Voraus bekannt ist, wie viel Energie täglich erzeugt wird.
• Einfache und zuverlässige Technologie: Die Technologie zur Erzeugung elektrischer Energie durch Gezeiten ist einfach, zuverlässig und gut bekannt, da sie praktisch von der Technologie der Wasserkraftwerke übernommen wurde.
• Minimale Umweltbelastung: Die Stromerzeugung durch Gezeiten hat minimale negative Auswirkungen auf die Umwelt, insbesondere aufgrund des völligen Fehlens von schädlichen Gasemissionen oder Treibhausgasen.

Die Technologie der Gezeitenenergie weist jedoch auch einige Nachteile auf, die die Übernahme und Implementierung in großflächige Projekte erschwert haben. Zu diesen Nachteilen gehören die hohen Anfangskosten, die für den Aufbau der Infrastruktur erforderlich sind. Darüber hinaus gibt es geografische Einschränkungen, da das Potenzial nicht gleichmäßig auf der Erde verteilt ist, und viele der geeigneten Standorte ziemlich isoliert sind, was negative Auswirkungen auf die Meeresfauna sowie auf den Waren- und Passagierverkehr in den Gebieten, in denen solche Anlagen gebaut werden, zur Folge hat.

Diese Nachteile können jedoch überwunden und in kleine Probleme umgewandelt werden, dank des technologischen Fortschritts von heute, insbesondere wenn der Fokus von der Idee der billigsten Energie auf der Idee der saubersten Elektrizität verlagert wird.