Gezeitenenergie wird durch den Anstieg des Meerwassers während des Anstiegs und Abfalls der Gezeiten erzeugt. Gezeitenenergie ist eine erneuerbare Energiequelle.
Während des 20. Jahrhunderts entwickelten Ingenieure Methoden, um mithilfe von Gezeitenbewegungen Strom in Gebieten zu erzeugen, in denen ein erheblicher Gezeitenbereich besteht – der Unterschied zwischen Flut und Ebbe. Alle Methoden verwenden spezielle Generatoren, um Gezeitenenergie in Elektrizität umzuwandeln.
Die Gezeitenenergieerzeugung steckt noch in den Kinderschuhen. Die bisher erzeugte Strommenge war gering. Es gibt weltweit nur sehr wenige kommerzielle Gezeitenkraftwerke. Der erste befand sich in La Rance, Frankreich. Die größte Anlage ist das Gezeitenkraftwerk Sihwa Lake in Südkorea. In den USA gibt es keine Gezeitenpflanzen und nur wenige Standorte, an denen Gezeitenenergie zu einem angemessenen Preis erzeugt werden könnte. China, Frankreich, England, Kanada und Russland haben ein viel größeres Potenzial, diese Art von Energie zu nutzen.
In den Vereinigten Staaten bestehen rechtliche Bedenken hinsichtlich des Landbesitzes unter Wasser und der Umweltauswirkungen. Investoren sind nicht begeistert von Gezeitenenergie, da es keine starke Garantie dafür gibt, dass sie Geld verdient oder den Verbrauchern zugute kommt. Ingenieure arbeiten daran, die Technologie der Gezeitenenergieerzeuger zu verbessern, um die von ihnen produzierte Energiemenge zu erhöhen, ihre Auswirkungen auf die Umwelt zu verringern und einen Weg zu finden, um einen Gewinn für Energieunternehmen zu erzielen.
Gezeitenenergieerzeuger
Derzeit gibt es drei verschiedene Möglichkeiten, Gezeitenenergie zu gewinnen: Gezeitenströme, Staudämme und Gezeitenlagunen.
Bei den meisten Gezeitenenergieerzeugern werden Turbinen in Gezeitenströmen platziert. Ein Gezeitenstrom ist ein schnell fließendes Gewässer, das durch Gezeiten erzeugt wird. Eine Turbine ist eine Maschine, die Energie aus einem Flüssigkeitsstrom bezieht. Diese Flüssigkeit kann Luft (Wind) oder Flüssigkeit (Wasser) sein. Da Wasser viel dichter als Luft ist, ist Gezeitenenergie stärker als Windenergie. Im Gegensatz zum Wind sind Gezeiten vorhersehbar und stabil. Wenn Gezeitengeneratoren verwendet werden, erzeugen sie einen stetigen, zuverlässigen Strom.
Das Platzieren von Turbinen in Gezeitenströmen ist komplex, da die Maschinen groß sind und die Flut stören, die sie nutzen möchten. Die Umweltauswirkungen können abhängig von der Größe der Turbine und dem Ort des Gezeitenstroms schwerwiegend sein. Turbinen sind im flachen Wasser am effektivsten. Dies erzeugt mehr Energie und ermöglicht es Schiffen, sich in den Turbinen zurechtzufinden. Die Turbinenschaufeln eines Gezeitengenerators drehen sich ebenfalls langsam, wodurch Meereslebewesen nicht in das System geraten.
Das weltweit erste Gezeitenkraftwerk wurde 2007 am Strangford Lough in Nordirland gebaut. Die Turbinen befinden sich in einer engen Meerenge zwischen dem Strangford Lough-Einlass und der Irischen See. Die Flut kann sich mit 4 Metern pro Sekunde über die Meerenge bewegen.
Staudamm
Eine andere Art von Gezeitenenergieerzeuger verwendet einen großen Damm, der als Staudamm bezeichnet wird. Bei einem Staudamm kann Wasser über die Oberseite oder durch Turbinen im Damm fließen, da der Damm niedrig ist. Staudämme können über Gezeitenflüsse, Buchten und Flussmündungen gebaut werden.
Turbinen im Staudamm nutzen die Kraft der Gezeiten genauso wie ein Flussdamm die Kraft eines Flusses. Die Sperrtore sind offen, wenn die Flut steigt. Bei Flut schließen sich die Staudammtore und bilden einen Pool oder eine Gezeitenlagune. Das Wasser wird dann durch die Turbinen des Staudamms freigesetzt, wodurch Energie mit einer Geschwindigkeit erzeugt wird, die von Ingenieuren gesteuert werden kann.
Die Umweltauswirkungen eines Staudammsystems können erheblich sein. Das Land im Gezeitenbereich ist vollständig zerstört Eine Änderung des Wasserspiegels in der Gezeitenlagune kann das Leben von Pflanzen und Tieren schädigen. Der Salzgehalt in der Gezeitenlagune nimmt ab, wodurch sich die Organismen ändern, die dort leben können. Wie bei Dämmen über Flüsse hinweg werden Fische in die Gezeitenlagune oder aus dieser heraus blockiert Turbinen bewegen sich schnell in Staudämmen, und Meerestiere können in den Schaufeln gefangen werden. Da ihre Nahrungsquelle begrenzt ist, finden Vögel möglicherweise unterschiedliche Orte zum Wandern.
Ein Staudamm ist ein viel teurerer Gezeitenenergieerzeuger als eine einzelne Turbine Es gibt keine Brennstoffkosten, Staudämme erfordern mehr Bauarbeiten und mehr Maschinen. Im Gegensatz zu einzelnen Turbinen erfordern Staudämme auch eine ständige Überwachung, um die Leistungsabgabe anzupassen.
Das Gezeitenkraftwerk an der Mündung des Rance River in der Bretagne, Fr. verwendet ein Sperrfeuer. Es wurde 1966 erbaut und funktioniert noch immer. Die Anlage nutzt zwei Energiequellen: Gezeitenenergie aus dem Ärmelkanal und Flussstrom aus dem Rance River. Das Sperrfeuer hat zu einem erhöhten Schlickgehalt im Lebensraum geführt. Einheimische Wasserpflanzen ersticken im Schlamm, und ein Plattfisch namens Scholle ist in der Gegend ausgestorben. Andere Organismen wie Tintenfische, ein Verwandter von Tintenfischen, gedeihen jetzt in der Rance-Mündung. Tintenfische bevorzugen wolkige, schlammige Ökosysteme.
Gezeitenlagune
Der letzte Typ eines Gezeitenenergieerzeugers umfasst den Bau von Gezeitenlagunen.Eine Gezeitenlagune ist ein Gewässer aus Meerwasser, das teilweise von einer natürlichen oder künstlichen Barriere umgeben ist. Gezeitenlagunen können auch Flussmündungen sein, in die Süßwasser mündet.
Ein Gezeitenenergieerzeuger mit Gezeitenlagunen würde ähnlich wie ein Staudamm funktionieren. Im Gegensatz zu Staudämmen können jedoch Gezeitenlagunen entlang der natürlichen Küste gebaut werden. Ein Gezeitenlagunenkraftwerk könnte auch Dauerstrom erzeugen. Die Turbinen arbeiten, während sich die Lagune füllt und leert.
Die Umweltauswirkungen von Gezeitenlagunen sind minimal. Die Lagunen können aus natürlichen Materialien wie Fels gebaut werden. Sie würden bei Ebbe als Wellenbrecher (Deich) erscheinen und bei Flut untergetaucht sein. Tiere könnten um die Struktur herum schwimmen und kleinere Organismen könnten darin schwimmen. Große Raubtiere wie Haie könnten die Lagune nicht durchdringen, so dass kleinere Fische wahrscheinlich gedeihen würden. Vögel würden wahrscheinlich in die Gegend strömen.
Aber die Energieabgabe von Generatoren, die Gezeitenlagunen verwenden, ist wahrscheinlich gering. Es gibt noch keine funktionierenden Beispiele. China baut am Yalu nahe seiner Grenze zu Nordkorea ein Gezeitenlagunenkraftwerk. Ein privates Unternehmen plant auch ein kleines Gezeitenlagunenkraftwerk in Swansea Bay, Wales.