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Glossar · Wasser & Meer

OTEC (Meereswärmekraftwerk)

Stromerzeugung aus dem Temperaturunterschied zwischen warmem tropischem Oberflächenwasser und kaltem Tiefenwasser, meist etwa 20 bis 25 °C, mithilfe eines Wärmekraftprozesses.

OTEC nutzt den Ozean als riesigen Sonnenkollektor. In den Tropen hat das Oberflächenwasser 25–29 °C, in 800–1.000 m Tiefe nur 4–6 °C. Für einen sinnvollen Betrieb braucht es einen Temperaturunterschied von mindestens etwa 20 °C.

Der erreichbare Wirkungsgrad ist grundsätzlich niedrig. Die Carnot-Grenze bei 24 K Unterschied liegt bei:

ηCarnot = 1 − Tkalt / Twarm ≈ 1 − 278 / 302 ≈ 8%

Reale Prozesse kommen brutto auf etwa 3–4 %, und das Pumpen riesiger Kaltwassermengen frisst 20–30 % der Bruttoleistung. Ein Kraftwerk mit 100 MW netto braucht Kaltwasserströme in der Größenordnung von einigen hundert m³/s, gefördert durch ein mehrere Meter breites Rohr aus rund 1.000 m Tiefe.

Prozessarten:

  • Geschlossener Kreislauf: Warmes Wasser verdampft ein Arbeitsmedium wie Ammoniak, das eine Turbine antreibt, wie bei einem ORC- bzw. binären Kreislauf
  • Offener Kreislauf: Warmes Meerwasser verdampft schlagartig im Vakuum; der kondensierte Dampf liefert zugleich entsalztes Süßwasser
  • Hybride Kombinationen

Die Demonstrationsanlagen sind klein geblieben: die 100-kW-Anlage von Makai Ocean Engineering auf Hawaii (2015) und die Anlage auf Kumejima in Japan (etwa 100 kW), dazu frühere Versuche am Keahole Point. Nebenprodukte wie Süßwasser, Meerwasser-Klimatisierung und Aquakultur verbessern die Wirtschaftlichkeit. Reizvoll ist OTEC für tropische Inseln, weil es fast wie ein Grundlastkraftwerk liefert, mit Kapazitätsfaktoren von möglicherweise über 90 %. Ob sich große Kaltwasserrohre und schwimmende Plattformen im großen Maßstab bezahlbar bauen lassen, ist aber unbewiesen.

Verwandte Begriffe

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  • Wellenenergie

    Energie aus der Bewegung von Meereswellen, gewonnen mit Punktabsorbern, oszillierenden Wassersäulen oder Attenuatoren; noch im vorkommerziellen Stadium.

  • Binärkraftwerk (ORC)

    Geothermiekraftwerk, in dem heißes Thermalwasser ein separates, niedrig siedendes Arbeitsmedium verdampft, das die Turbine antreibt; so lässt sich Strom aus Vorkommen von etwa 100 bis 180 °C gewinnen.

  • Grundlast

    Die Stromnachfrage, die im Netz über einen Tag, eine Saison oder ein Jahr nie unterschritten wird; früher von Kraftwerken gedeckt, die ständig mit hoher Leistung liefen.

  • Gezeitenströmungskraftwerk

    Stromerzeugung mit Unterwasserturbinen in starken Gezeitenströmungen, ähnlich wie Windkraftanlagen, aber angetrieben von Wasser, das rund 800-mal dichter ist als Luft.

  • Kapazitätsfaktor

    Verhältnis der Energie, die ein Kraftwerk in einem Zeitraum tatsächlich erzeugt, zur Energie, die es bei durchgehendem Betrieb mit voller Nennleistung erzeugt hätte.