Studienarbeit (abgeschlossen)

Sven Zimmermann

Bauingenieurwesen

Technische Möglichkeiten zur Nutzung der Wellenenergie

Die Meere bedecken ungefähr zwei Drittel der Erde. Seit Jahrtausenden macht der Mensch sich dieen Raum vor allem als Nahrungs- und Rohstoffquelle zunutze. Mit der Einsicht, dass sich der steigende Energiebedarf der wachsenden Weltbevölkerung nicht durch fossile und atomare Energiequellen befriedigen lässt, gewinnen seit einigen Jahren die Ozeane auch zur Nutzung zur Stromerzeugung an Bedeutung. Dabei stellt die vom Wind angefachte Wellenbewegung ein riesiges Energiepotential zur Verfügung.

Die Nutzung der Wellenenergie zur Energieversorgung erhält - wie alle anderen regenerativen Energiequellen auch - durch die erforderliche Kohlendioxidreduktion zur Begrenzung des Treibhauseffektes eine zusätzliche Bedeutung, so dass derartigen Systemen vermehrt öffentliches Interesse entgegengebracht wird. Mithilfe neuer technischer Entwicklungen sind in den letzten Jahen verschiedene Systeme entwickelt worden, um das periodische Auf und Ab der Wellen in eine für den Menschen nutzbare Energieform umzuwandeln.

Erste Vorschläge zur technischen Nutzung der Welleneergie gab es schon in frühindustrieller Zeit, als im Jahr 1799 ein Patent für eine mit Wellenkraft angetriebene Pumpe eingereicht wurde. Erste Versuchsprojekte zur Erzeugung elektrischer Energie aus aus Meereswellen wurden jedoch erst um 1980 umgesetzt, offenbar angeregt durch die Ölkriese des Jahres 1972. Mittlerweile gibt es weltweit bereits einige Pilotanlagen, die Strom aus Wellenenergie erzeugen. Diese Arbeit soll einen Überblick über technische Möglichkeiten zur Nutzung der Wellenenergie bieten.

Dazu werden im ersten Teil die theoretischen Grundlagen der Wellenbewegung erläutert. Ausgehend von den Entstehungsmechanismen, dem Ausbreitungsverhalten und der Bewegung einzelner Wasserpartikel wird mithilfe der linearen Wellentheorie die in einer Welle enthaltene Energie bestimmt.

Im zweiten Teil wird zunächst auf das weltweite Potential der Wellenenergie eingegangen, bevor verschiedene ambitionierte Systeme diskutiert werden, die es ermöglichen, die Wellenbewegung in technisch nutzbare Energie umzuwandeln. Nach dem beschreibenden Teil erfolgt für einen Standort in der deutschen Nordsee eine Analyse der zu erwartenden jährlich produzierte Energiemenge, die durch Einsatz eines vorher beschriebenen Wellenenergiewandlers zu erwarten wäre.