Die Gezeiten

Durch die Gravitationskräfte des Mondes werden die Wassermassen auf der Erde bewegt, was dann als Ebbe und Flut, oder die Gezeiten wahrnehmbar ist.
Durch diese Tidenkräfte staut sich das Wasser erst auf um dann wieder, wenn die Nähe und damit Anziehungskraft des Mondes nachlässt, zurückzufließen.
Dies nennt man die Tidenkräfte. Nun gilt es diese Abzugreifen und zu für uns nutzbare Energie, umfassend elektrische, also Strom zu erzeugen.
Dies lässt sich durch Turbinen realisieren.
Diese erzeugen wiederum Rotationsenergie, die dann über Elektrische Generatoren zu elektrischer Energie umgewandelt werden kann.
Gezeitenkraftwerke entnehmen ihre Energie letztendlich der Rotation des Mondes um die Erde.

Funktionsweise

Gezeitenkräfte werden an Meeresbuchten mit einem besonders hohen Tidenhub (Höhenunterschied zwischen Ebbe und Flut) nach einem Staudammprinzip gebaut.
Ein Deich ist dabei notwendig, da sich in diesem die Turbinen befinden welche sich durch die einfließenden Wassermassen angetrieben drehen.
Da das Wasser in beide Richtungen fließt (Ebbe und Flut) ist es notwendig, dass sich die Turbinen in beide Richtungen drehen können. Dies erreicht man durch einen Kippbarkeit der Rotorblätter also eine Umstellbarkeit.
Es werden überwiegend Kaplan-Turbinen eingesetzt da diese speziellen Rohr-Turbinen auch bei wenig Wassereinstrom arbeiten können. Diese Kraftwerke sind auch Energiespeicher, da diese beispielsweise mit von anderen Kraftwerken im Moment nicht benötigten Strom Wasser hinaufpumpen kann und die elektrische so in potentieller Energie speichern.
Wird der Strom oder die Energie später einmal gebraucht kann das Wasser rückgeführt werden und so wieder in (jetzt benötigte) elektrische Energie/Strom umgewandelt werden kann.
Dieses Prinzip wird auch als Pumpspeicher, das Kraftwerk Pumpspeicherkraftwerk genannt.

Ökonomie und Ökologie

Das Prinzip klingt erst einmal vielversprechend, doch es gibt eine Reihe Ökologischer und Ökonomischer Eingrenzungen.
Um ein Gezeitenkraftwerk zu betreiben ist eine Höhendifferenz (Tidenhub) von mindestens 5m benötigt. Es gibt so etwa Einhundert geeignete Standorte weltweit. Nur die Hälfte würde sich wirtschaftlich lohnen/ lässt es zu. Die entsprechende Leistung ist an sich schwankend, da Ebbe und Flut alle 12h und 24min. auftreten, auch dies ließe sich lösen, jedoch ist auch das Wasser ein Problem.

Denn sollte das Wasser einen zu hohen Salzgehalt haben korrodieren (rosten, chemische Verwitterung) die Turbinen und der Wartungsaufwand steht nicht in Relation mit dem Ergebnis.
Besonders umweltfreundlich ist es auch nicht da die Fauna und Flora sehr stark beeinflusst wird. Da die Wanderung von Wassertieren stark behindert wird.
Wir sehen, solch ein Bau eines Gezeitenkraftwerks mit Staudamm ist sehr problematisch, zumindest begrenzt möglich zu bauen sein.
Hinzu kommen die hohen ökologischen Auswirkungen im Gegensatz zu einem relativ geringen Anteil der Strombedarfsdeckung.
Doch nichtsdestotrotz stehen und arbeiten Anlagen weltweit. Das größte steht in Südkorea, das Gezeitenkraftwerk Sihwa-ho mit einer Kapazität von 254 Megawatt (254.000.000 Watt) pro Jahr (im Vergleich hat ein einzelner (!) typischer Kohlekraftwerkblock in Deutschland eine Leistung von 800-1000 Megawatt pro Jahr).
Folgend von dem usine maremotrice de la Rance in Frankreich mit 240 Megawatt jährlich.
Auf dem dritten Platz ist das Gezeitenkraftwerk Annapolis mit nur 20
Megawatt, also mehr als das Zehnfache weniger.
Danach folgen nur noch Kraftwerke mit 1,2 bis 3,2 MW, also recht kleine/Leistungsarme.
Jedoch gibt es sie.

Historie

In England und Frankreich war man sich der Kraft des Tidenhubs durchaus bekannt und sie wurde auch genutzt.
Zum Beispiel wurde das Korn in Gezeitenmühlen gerieben, sie sind heutzutage immer noch zu sehen.
Später, 1933 wurde ein Vorschlag zur “mit Hilfe Brandungswellen elektrischen Strom fast ohne Kosten” vom Ingenieur O. Stewart welcher schon einen durchaus detaillierten Plan hatte, gemacht.
Das erste funktionierende Kraftwerk wurde 1966 in Betrieb genommen und steht heute noch, war sogar die längste Zeit das Leistungsfähigste. Ich schreibe vom Gezeitenkraftwerk Rance, in Frankreich.
Die Höhendifferenz liegt bei 12, manchmal 16 Metern. Mit einem Nutzinhalt von 184 Millionen Kubikmeter und einer Staufläche von 22 Quadratkilometern ist es recht gewaltig.
Um diese Wassermassen Nutzen zu können sind 24 Turbinen installiert, je eine leistet 10 Watt.
Damit liegt die Gesamtleistung bei 240 Watt, wie oben schon genannt.
Überholt wurde es dann auf der Rangliste von Südkoreas Sihwa-oh welche zwar nur Zehn Turbinen besitzen, welche aber um Längen effizienter sind, eine bringt 25.4 Megawatt. Somit liegen sie mit 15.4 Megawatt vorne.

Zukunft

Doch wie sieht es in der nahen Zukunft mit Gezeitenkraftwerken aus? An der Bay of Fundy in Kanada wurde ein Kraftwerk mit 5000 Megawatt geplant. Jedoch ist es bisher zu kostenintensiv um es zu realisieren.
Des Weiteren ist die Bay of Fundy ein wichtiges Fischereizentrum und durch die Änderung des Gezeitenhubs würden möglicherweise Städte wie Boston überflutet werden.
Doch die Strömungen sind ja nicht an die Oberfläche gebunden. Es wurde auch ein Kraftwerk unter der Wasseroberfläche am Meeresgrund zu Testzwecken gebaut.
jedoch verlor man im September 2011 den Kontakt zur der zu Testzwecken ausgestellten, 12m Meter im Durchmesser fassenden Turbine.
Nachforschungen zeigten deutliche Schäden an zwei der Turbinenblätter feststellen.
Da die Verbindung nicht mehr herzustellen war beschloss man sie 2010 zu bergen. Es zeigte sich das die Turbine alle Blätter innerhalb drei Wochen verloren hatte.
Heutzutage wird die oben beschriebene Bauform kaum noch genutzt da die wirkenden Kräfte der Umwelt nicht Händelbar/ zu stark sind.
Populärer und sinnvoller/effizienter sind sogenannte In-Flow Turbinen.
Diese unterscheiden sich in ihrer Bauform, welche Schrauben- oder Windradförmig sein kann. Sie werden außerdem in gemäßigten Gewässern benutzt.