Erneuerbare Energie

17. März 2011 22:30; Akt: 17.03.2011 22:42 Print

Saubere Energien in grossem Massstab

Angesichts der AKW-Katastrophe in Japan wird deutlicher denn je: Saubere Energien braucht die Welt. Klar ist aber auch, dass einzelne Windräder und Solardächer nicht reichen.

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Solarthermischen Kraftwerken in Spanien.

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Deshalb bedarf es alternativer Energien im grossen Stil. Europaweit sind riesige Projekte im Aufbau. Vieles ist schon Stand der Technik, für anderes braucht es noch Forschung.

Meereskraft
Ebbe und Flut, Wellen und Meeresströmungen liefern alternative Energie aus dem Meer. Das Gezeitenkraftwerk La Rance in der Bretagne erzeugt bereits seit 1967 kommerziell Strom. Hinter einem 175 Meter langen Damm wird bei Flut Wasser gestaut. Bei Ebbe treibt dann das abfliessende Wasser Turbinen an.
Weil es jedoch nur wenig geeignete Buchten für solche Gezeitenkraftwerke gibt, ist La Rance bisher das einzige dieser Grösse an Europas Küsten geblieben.

Heute versuchen Wissenschaftler, die Kraft des Meeres ortsunabhängig zu nutzen. Die Idee: aus Unterwasserströmungen oder aus Wellen auf dem freien Ozean oder an der Küste Energie zu gewinnen. Einige dieser Technologien stehen bereits als Prototypen im Einsatz und erzeugen Strom. Diese Formen der Energienutzung waren bisher jedoch wirtschaftlich nicht konkurrenzfähig. Vielleicht wird die Rechnung schon bald neu gemacht.

Solarkraftwerke
Grosse Spiegel bündeln in solarthermischen Kraftwerken die Sonnenstrahlen und heizen so Wasser auf. Es entsteht Dampf. Dieser treibt Turbinen an, die Strom produzieren. Solche Kraftwerke haben einen höheren Wirkungsgrad als Solarzellen, die Sonnenlicht direkt in Strom umwandeln, und sie erfordern, gemessen an ihrer Leistung, geringere Investitionen. Am besten funktionieren sie bei starker Sonneneinstrahlung. Deshalb sieht ein Projekt namens Desertec vor, solche Anlagen im grossen Stil in den Wüsten Nordafrikas zu bauen, um Europa mit Solarstrom zu versorgen. Dank eingebauten Wärmespeichern können solche Kraftwerke einen Teil der Hitze halten und erst dann in Strom umwandeln, wenn dieser gefragt ist – auch nach Sonnenuntergang.

Ein weiteres Verfahren, um aus Sonnenlicht Energie zu gewinnen, hat das Paul-Scherrer-Institut entwickelt: Konzentriertes Sonnenlicht kann Wasser spalten und so Wasserstoff herstellen – eine Energieform, die sich auch über längere Zeit speichern lässt.

Windparks
Wirklich grosse Windparks können nur auf dem offenen Meer stehen. Die Technologie wird in den nächsten Jahren massiv ausgebaut. Allein Deutschland will bis ins Jahr 2030 rund 40 neue Offshore-Windparks in der Nord- und Ostsee erstellen mit einer Leistung von bis zu 25 000 Megawatt. Das entspricht ca. 20 AKWs.

Anfang Dezember letzten Jahres hat eine Gruppe europäischer Minister und Energieversorgungsunternehmen ein Abkommen unterzeichnet, um ein Netz von Unterwasserverbindungen in der Nordsee zu erstellen. Es wird sich von Grossbritannien bis Irland, Frankreich, Dänemark, Holland, Belgien, Deutschland, Norwegen und Schweden erstrecken. Das Netz soll dereinst grosse Mengen an Windenergie aus dem ­Atlantik aufs europäische Festland liefern.

Supernetz
In herkömmlichen Stromnetzen fliesst die Elektrizität als Wechselstrom. Dabei entstehen jedoch bei weiten Distanzen erhebliche Verluste. Darum muss der Strom, der in Zukunft über grosse Strecken nach Europa fliesst, in Form von Gleichstrom übertragen werden.

In Sachen Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung (HGÜ) gehört die Schweiz zu den Pionieren: Bereits 1939 hat die Firma BBC – heute ABB – eine der weltweit ersten HGÜ-Leitungen von Wettingen nach Zürich gezogen. Die aktuell stärkste und längste Leitung hat die ABB letztes Jahr in China erstellt. Das Problem: HGÜ funktioniert heute erst als Punkt-zu-Punkt-Verbindung. Um die Stromversorgung aber stabil gegen Störungen und Ausfälle zu machen, braucht es ein verästeltes Netz. Ein europäisches Gleichstromnetz ist unter dem Namen Supergrid geplant. Viele dafür benötigte Technologien wie etwa Schalter sind erst in Entwicklung, unter anderem an der ETH Zürich.

Energiespeicher
Da Sonne und Wind nicht immer verfügbar sind, braucht es Möglichkeiten, den daraus gewonnenen Strom zu speichern. Bereits seit vielen Jahren im Einsatz sind so genannte Pumpspeicherkraftwerke: Diese pumpen in Zeiten geringeren Energiebedarfs – zum Beispiel nachts – Wasser bergauf in Speicherseen. Während Verbrauchsspitzen wird das Wasser über Turbinen wieder abgelassen und diese produzieren so Strom. Für grössere Speicherseen sind praktisch nur die Alpen und das skandinavische Gebirge geeignet.

Künftig könnte Strom auch in Form von Pressluft in unterirdischen Hohlräumen, so genannten Kavernen, eingelagert werden. Ein erstes Speicherkraftwerk dieser Art entstand schon in den 1970er-Jahren. Nun soll in Deutschland unter dem Namen Adele ein Pilotkraftwerk gebaut werden, das Energie mit deutlich weniger Verlust speichern kann.

Zur Langzeitspeicherung kann man den Strom auch verwenden, um Wasser in Sauer- und Wasserstoff zu spalten. Daraus entsteht dann in einer Reaktion mit CO2 künstliches Erdgas, das sich in bestehenden Erdgasspeichern lagern und bei Bedarf wieder verstromen lässt.