Die Ozeane „grün“ machen durch die Nutzung von Wellenenergie

Ein überwiegender Teil der Oberfläche unseres Planeten ist von Ozeanen bedeckt, die die Hälfte des Sauerstoffs produzieren, den wir benötigen. Das zeigt, wie entscheidend die Ozeane für unser Überleben sind. Aber das ist nicht alles.

In der heutigen Welt, in der Umweltfragen an oberster Stelle stehen, erstreckt sich das Bestreben, unseren ökologischen Fußabdruck zu verändern, auch auf die weiten und mächtigen Ozeane. Hier kommt die Nutzung von Wellenenergie als Weg zur Nachhaltigkeit ins Spiel und verspricht eine grünere Zukunft für unsere Ozeane.

Die in den Ozeanen entstehenden Wellen bieten eine großartige, saubere Energiequelle. Indem wir den Temperaturunterschied zwischen dem warmen Oberflächenwasser und dem kühleren Tiefenwasser nutzen, können wir enorme Mengen sauberer Energie erzeugen und den weltweiten Energiebedarf decken.

Außerdem transportieren diese Wellen den ganzen Tag über, das ganze Jahr hindurch, Energie und bieten damit eine unerschöpfliche Ressource zur Stromerzeugung.

Laut der US Energy (BSIN ) Information Administration können die Wellen entlang der US‑Küsten mehr als die Hälfte (about 64%) des Stroms des Landes. Das ist der Grund, warum Länder weltweit intensiv an der Entwicklung von Wellenenergie arbeiten.

Was ist Wellenenergie und wie funktioniert sie?

Wenn es um erneuerbare Energiequellen geht, haben wir alle von Solar‑ und Windkraft gehört, aber von Wellenenergie nicht so sehr, obwohl sie das Potenzial hat, die größte Energiequelle aus den Meeren zu werden. Also, was ist das?

Wellenenergie ist eine Form erneuerbarer Energie, die aus natürlichen Ressourcen durch die Bewegung von Wellen gewonnen wird. 

So funktioniert es: Temperaturunterschiede in der Luft lassen die Luft von wärmeren zu kühleren Regionen strömen, wodurch Wind entsteht, der über die Meeresoberfläche weht und Wellen erzeugt. Entstehende Wellen besitzen kinetische Energie, also Energie aus Bewegung. Diese Bewegung kann genutzt werden, um Turbinen anzutreiben, die wiederum Strom erzeugen. 

Im Gegensatz zur Gezeitenenergie, die durch die Gravitationskraft des Mondes entsteht und die Ebbe und Flut nutzt, verwendet Wellenenergie die Auf‑ und Abbewegung des Oberflächenwassers, die Tidenwellen erzeugt.

Ähnlich wie Solar‑ und Windenergie ist Wellenenergie eine erneuerbare Energiequelle. Daher kann sie als Alternative zu Energie aus fossilen Brennstoffen wie Öl oder Kohle genutzt werden, die begrenzt sind und schädliche CO₂‑Emissionen freisetzen, wodurch Wellen zu einer umweltfreundlichen Option werden. 

Zusätzlich besitzen Wellen im Vergleich zu anderen erneuerbaren Energiequellen wie Geothermie und Biomasse die höchste Energiedichte, was ein viel höheres Potenzial für Energie‑Resilienz bietet. Diese reichliche Energiequelle kann zudem genau im Voraus prognostiziert werden.

Allerdings ist sie nicht ohne Probleme. Ein großes Problem bei Wellenenergie, wie bei anderen natürlichen Ressourcen wie Solar‑ oder Windenergie, ist, dass die erzeugbare Energiemenge von Größe, Höhe, Geschwindigkeit, Länge und Dichte der Wellen abhängt. Zusätzlich können all diese Faktoren unvorhersehbar sein, was das Problem verstärkt. 

Eine weitere Herausforderung besteht darin, dass die Entwicklung dieses Sektors weit hinter allen anderen erneuerbaren Energien zurückliegt. Ein weiteres Hindernis ist die geringe Größe der meisten Wellenenergiesysteme, die sie für die Stromversorgung großer Strukturen ungeeignet macht.

Ganz zu schweigen davon, dass der gesamte Prozess kostspielig ist, von Bau und Betrieb der Anlagen bis hin zur Verwaltung der Infrastruktur, einschließlich Turbinen, Kabel und mehr. All diese Infrastruktur könnte zudem potenziell das Meeresleben schädigen. Darüber hinaus muss sie den Naturgewalten standhalten, was die Kosten weiter erhöht und ein Problem für die Entwicklung des Sektors darstellt. 

Doch jetzt, da die Technologie voranschreitet, erforschen Wissenschaftler, Experten, Forscher und Unternehmen innovative Methoden, um Wellenenergie aus dem Ozean zu nutzen. Angesichts des Potenzials dieser Energiequelle und steigender Öl‑ und Gaspreise entwickeln Länder weltweit Ozeanenergiesysteme und fördern deren Einsatz durch günstige Politiken, Investitionen, Verträge, Fördermittel, Anreize und Aufklärung.

Nutzung der Wellenenergie

Um die Wellenenergie aus dem Ozean zu nutzen und in Strom umzuwandeln, werden Wellenenergie‑Umwandler eingesetzt, wobei verschiedene Produkte unterschiedliche Ansätze verfolgen. Einige Geräte befinden sich knapp unter der Wasseroberfläche, andere sind am Meeresgrund verankert, und wieder andere nutzen eine völlig andere Technik, etwa das Durchleiten der Wellen durch einen engen Kanal, um eine Turbine anzutreiben.

Schauen wir uns also einige der umgesetzten Methoden an. Eine der gängigen Wellenenergietechnologien sind Punktabsorber, die schwimmende Bojen oder Enten nutzen, die in tieferen Gewässern auf dem Meeresgrund eingesetzt werden, um Energie aus der Bewegung der Wellen zu absorbieren. 

Ein oszillierender Wellen‑Surge‑Umwandler hingegen leitet Energie über eine schwingende Klappe und wird im flachen Wasser gehalten, im Gegensatz zu einer oszillierenden Wassersäule, die halbuntergetaucht ist und eine Luftturbine zur Energieerzeugung nutzt. 

Dann gibt es Wellen‑Attenuatoren, die aus einer Reihe zylindrischer Abschnitte bestehen, die durch flexible Verbindungen miteinander verbunden sind. Diese Geräte sind teilweise untergetaucht und verlaufen parallel zur Wellenrichtung. Überlauf‑ oder „Spill‑Over“-Geräte hingegen nutzen Rampen, die senkrecht zu den Wellen stehen. Diese Geräte fungieren als Pumpen und liefern eine stabile Versorgung für Turbinen.

Fortschritte in diesem Sektor haben Wissenschaftler dazu veranlasst, eine neue Form der wellenbasierten Antriebstechnik (WDP) für Kraftschiffe zu entwickeln. Diese Methode zielt darauf ab, mehr Leistung aus den Wellen zu gewinnen und die Treibhausgasemissionen in der Schifffahrtsindustrie zu reduzieren. Dafür hat das Team der Cranfield University eine vereinfachte Version der Schwanzflossenbewegung eines Wals in ein Schiffs‑Antriebssystem integriert. Diese Technologie kann sowohl in kleinen, unbemannten Fahrzeugen als auch in hybriden Antriebssystemen eingesetzt werden.

Der maritime Sektor nutzt zudem künstliche Intelligenz (KI), um die Umwelt zu schützen und die negativen Auswirkungen von Offshore‑Wellenenergieanlagen auf die Navigation zu verringern. Beispielsweise liefern KI‑gestützte Systeme Echtzeitdaten und permanente Überwachung der Schifffahrtswege, was die Effizienz und Sicherheit in der Schifffahrt erhöht.

Diese Systeme sind jedoch erst der Anfang; in Zukunft, wenn Forschung, Investitionen und Entwicklung zunehmen, werden fortschrittlichere Systeme saubere Energie nicht nur für lokale Gemeinschaften bereitstellen, sondern auch Ländern helfen, große, kohlenstofffreie Energiesysteme zu bauen, um den Bedarf großer Bevölkerungen zu decken.

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Die besten Unternehmen, die Wellenenergie nutzen

Mehrere Unternehmen arbeiten an Lösungen zur Nutzung von Wellenenergie aus den Ozeanen. Schauen wir uns also einige der prominentesten und ihre Technologien an:

#1. Ocean Power Technologies, Inc. (OPTT)

Gegründet 1984, ist dieses US‑basierte, börsennotierte Unternehmen auf Marine‑Power‑ und Offshore‑Kommunikationsprodukte spezialisiert. Mit seiner patentierten Technologie, darunter PowerBuoy und das Wave Adaptive Modular Vessel (WAM‑V) – ein autonomes Fahrzeug – ist es führend in der Sammlung und Berichterstattung von Ozeandaten.

Derzeit hat das Unternehmen eine Marktkapitalisierung von 20,875 Millionen $. Seine Aktien, die bei 0,355 $ gehandelt werden, haben in diesem Jahr einen Rückgang von über 21 % verzeichnet. Finanztechnisch meldet es einen Umsatz von 3,28 Millionen $ in den letzten zwölf Monaten (TTM) sowie ein EPS (TTM) von -0,49 und ein KGV (TTM) von -0,73.

Bemerkenswert ist, dass das Unternehmen einer der führenden Patentanmelder im Bereich Wellenenergie‑Umwandler ist. Es arbeitet mit der Forschungs‑ und Entwicklungsabteilung des US‑Heimatschutzes, HS‑S&T, an Sensoren für die maritime Situationsbewusstsein (MDA‑S) zusammen. In einem Interview im November 2023 äußerte CEO Philipp Stratmann Vertrauen in das Potenzial von Ocean Power, bis 2025 profitabel zu sein, und betonte das Engagement für Umsatzwachstum.

#2. AW‑Energy

Dieses finnische Unternehmen für Wellenenergie wurde 2002 gegründet und hat insgesamt 28,4 Millionen $ eingeworben. Um die Wellenenergie des Ozeans zu nutzen, hat AW‑Energy ein patentiertes System namens WaveRoller entwickelt, bei dem ein untergetauchtes Panel mit den Wellenbewegungen hin‑ und her schwingt und Strom erzeugt.

Die WaveRoller‑Einheit arbeitet in Küstennähe und bleibt je nach Gezeitenlage hauptsächlich untergetaucht. Sie ist mit einer Leistung von 350 kW bis 1 000 kW pro Einheit ausgelegt, wobei die erzeugte elektrische Leistung über Unterseekabel an das Stromnetz übertragen wird.

Kürzlich unterzeichnete das Unternehmen ein MoU mit Kaoko Green Energy Solutions, um Energie aus der 1.300 km langen Küstenlinie Namibias zu gewinnen, die für ihre optimale Bathymetrie und Wellen bekannt ist. Das Pilotprojekt wird auf weniger als 1 Million $ geschätzt und umfasst die Installation von fünf WaveRoller‑X‑Geräten, um saubere und erschwingliche Energie für die Gemeinden der Region bereitzustellen. Darüber hinaus war AW‑Energy der erste Entwickler von Wellenenergietechnologien, der in diesem Jahr dem Halliburton Labs Clean Energy Accelerator‑Programm beitrat.

#3. CorPower Ocean

Gegründet 2009 ist CorPower Ocean ein schwedisches Unternehmen für Wellenenergie, das 40,7 Millionen $ eingeworben hat, um innovative Wellenenergietechnologien zu kommerzialisieren. Das patentierte System des Unternehmens, der Wave Energy Converter (WEC), nutzt ein schwimmendes Gerät, das im Einklang mit den Ozeanwellen schwingt, um Strom zu erzeugen.

“Mit seinem konsistenten und ergänzenden Produktionsprofil hilft Wellenenergie, die Lücken von Wind und Sonne zu schließen und bringt Stabilität in eine Zukunft, die vollständig von erneuerbaren Energien betrieben wird.”

– sagt Patrik Möller, CEO von CorPower Ocean

Er fügte außerdem hinzu, dass diese Energie weiter dazu beitragen kann, unsere Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen zu beenden.

Im vergangenen Monat installierte das Unternehmen sein C4‑Wellenenergie‑Gerät in Portugal, das einer ‘Rot‑Alarm’-Welle von bis zu 18 Metern standhielt. Das C4‑Gerät, das eine Leistung von 300 kW hat, hat in den letzten Monaten dank CorPower Oceans „einzigartigem Sturm‑Überlebensmodus“ in Kombination mit fortschrittlicher Phasenkontrolltechnologie viele Stürme überstanden. Das Unternehmen hat zudem ein MoU mit AltaSea unterzeichnet, um Wellenenergie im Hafen von Los Angeles zu installieren. Dies geschieht, während die USA neue Quellen erneuerbarer Energie fördern und Kalifornien ein Gesetz zur Einführung von Wellenenergie verabschiedet hat.

#4. Marine Power Systems

Dieser in Großbritannien ansässige Anbieter von Wellenenergie‑Umwandlersystemen bietet mehrere Produkte an, darunter DualSub, das Strom aus Wind und Wellen erzeugt, einen schwimmenden Windkraftgenerator namens WindSub und WaveSub zur Erzeugung von Wellenenergie. Vor über einem Jahr ging MPS eine Partnerschaft mit Simply Blue Group ein, um mehrere Windturbinen auf seiner schwimmenden Plattform in Tiefen von 60 bis 100 Metern zu installieren und 100 MW zu liefern.

Vor einigen Monaten ging Marine Power Systems (MPS) eine Partnerschaft mit Baker Hughes (BKR ) ein, um deren unterstützende Unterwassersysteme bereitzustellen. Zuvor arbeitete es mit der Plataforma Oceánica de Canarias (PLOCAN) zusammen, um PelaFlex, ein schwimmendes Offshore‑Windsystem an der Südostküste von Gran Canaria, zu installieren. 

Laut MPS‑CEO Gareth Stockman wurde die flexible schwimmende Offshore‑Windplattformtechnologie des Unternehmens entwickelt, um die lokale Inhaltslieferung über ein dezentralisiertes Logistikmodell zu optimieren. Dies trägt dazu bei, Kosten zu minimieren und lokale wirtschaftliche Vorteile zu maximieren, während die Entwicklung von Industrie‑Skala‑Farmen beschleunigt wird.

#5. Carnegie Clean Energy Limited (CCE)

Dieses in Australien ansässige, börsennotierte Unternehmen konzentriert sich auf die Entwicklung von Wellenenergie sowie Solar‑ und Energiespeicherprojekten. Carnegie nutzt zudem die neuesten Fortschritte in KI und Elektromaschinen, um sein Wellenenergie‑Erfassungsgerät zu steuern und Strom zu erzeugen.

Die Aktien von Carnegie werden derzeit zu AUD 0,05 gehandelt, ein Rückgang von 47 % im letzten Jahr. Das Unternehmen hat eine Marktkapitalisierung von 16,27 Millionen $ und einen Unternehmenswert von 14,38 Millionen $, bei einem nachlaufenden Kurs‑Gewinn‑Verhältnis (KGV) von 10,53.

Bei den Produkten des Unternehmens liegt der Fokus auf einer untergetauchten, punktabsorber‑artigen Wellenenergietechnologie namens CETO. Die untergetauchten Bojen dieser patentierten Technologie sind mit Pumpen verbunden, die Hochdruckwasser durch an Land befindliche Turbinen leiten und so Strom erzeugen. In diesem Jahr unterzeichnete das Unternehmen einen mehrmillionen Dollar schweren Vertrag, um seine CETO‑Wellenenergietechnologie in Europa zu installieren, die voraussichtlich bis 2025 betriebsbereit sein wird.

#6. Eco Wave Power (WAVE)

Ein weiteres börsennotiertes Unternehmen ist das schwedische Eco Wave Power, das Technologie zur Erzeugung sauberer Elektrizität aus Ozeanwellen entwickelt. Die Produkte des Unternehmens für erneuerbare Energien verfügen über ein automatisches Steuersystem, das auf das Auf‑ und Absteigen von Schwimmern reagiert.

Im 3. Quartal 2023 berichtete Eco Wave Power über die erfolgreiche Anbindung seines EWP EDF One Projekts im Hafen von Jaffa an das nationale Stromnetz, beginnend mit der Installation seines ersten US‑basierten Projekts im Hafen von Los Angeles, erhielt die behördliche Genehmigung für den ersten Megawatt (MW) in der Stadt Porto und gewann einen Zuschuss von 1,83 Millionen $. 

Für die ersten neun Monate des Jahres meldete das Unternehmen einen Umsatz von 27.000 $ und ein Nettofinanzergebnis von 802.000 $. Die Betriebskosten von Eco Wave betrugen in diesem Zeitraum 1,9 Millionen $, während der Nettoverlust 1.052.000 $ betrug. Darüber hinaus endete der Zeitraum mit 3,7 Millionen $ an liquiden Mitteln und kurzfristigen Bankeinlagen von 5,1 Millionen $. Derzeit werden die Aktien zu 1,62 $ gehandelt, ein Rückgang von 45,57 %, mit einem 52‑Wochen‑Tief von 1,43 $, das Ende Juni 2023 erreicht wurde, und einem 52‑Wochen‑Hoch von 4,79 $, das im Dezember 2022 erzielt wurde.

#7. Oscilla Power

Diese in den USA ansässige Wellenenergie‑Umwandlungsmaschine hat mit dem Bau einer 1:6‑Skalenversion ihres 1 MW Triton‑Wellenenergie‑Umwandlers begonnen, die das Risiko des großtechnischen Systems von Oscilla erheblich reduziert. Laut Unternehmen stellt dieser Schritt einen großen Fortschritt in Richtung einer „kohlenstoffarmen Zukunft“ dar. Der Triton‑C von Oscilla Power ist ein gemeinschafts‑skaliger, ringförmiger Wellenenergie‑Umwandler mit einer Nennleistung von 100 kW, der erfolgreich in Hawaii getestet wurde.

Abschließende Gedanken

Unsere Ozeane sind riesig und bieten eine unerschöpfliche Quelle sauberer und zuverlässiger Energie. Das enorme Potenzial dieser Energiequelle und der Mangel an fossilen Brennstoffen treiben die Notwendigkeit voran, Wellenenergie zu nutzen. Obwohl es mehrere Herausforderungen zu bewältigen gilt, um diese Energiequelle vollständig zu erschließen, hat die Wellenenergie ein erhebliches Potenzial. Während wir zu einer nachhaltigeren Zukunft schreiten, könnte sie eine entscheidende Rolle bei der Stromversorgung unserer Welt spielen.

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