Kalifornien braucht erneuerbare Energie. Könnten wir die Kraft des Ozeans nutzen?

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Alex Kwok, ein Bay Curious-Hörer, der in Fremont aufgewachsen ist, hat Wellen im Kopf. Wenn es um grüne Energie geht, hat er hier in Kalifornien viele Solar- und Windenergieprojekte gesehen. Er sagt jedoch, dass der Ozean aufgrund seiner Beschaffenheit besonders vielversprechend erscheint.

„Das Meer ist immer da. Die Gezeiten gehen ständig ein und aus“, sagte er.

Das brachte Kwok dazu, sich zu fragen: „Warum wird nicht über Gezeitenkraft gesprochen?“ Gibt es hier keine Unternehmen, die irgendeine Art von Gezeitenkrafttechnologie testen?“

Es stellte sich heraus, dass unter den Einwohnern von San Francisco schon seit mehr als einem Jahrhundert davon die Rede ist, Gezeiten- und Wellenenergie zu nutzen. Im Jahr 1868 gab es sogar einen gescheiterten Versuch, ein Boot mit Wellenantrieb zu bauen, über den die New York Times berichtete.

Aber für die Art von Meeresenergie, nach der Alex fragt, blicken wir zurück in die frühen 2000er Jahre, als die Stadtführer von San Francisco eine großartige Idee hatten. Sie folgten dem, was sie anderswo gesehen hatten, und dachten, dass man ein Gerät wie eine Windmühle unter der Golden Gate Bridge platzieren könnte, dessen Flügel vom Wasser gedreht werden, um Strom zu erzeugen. Damit prahlte der damalige Bürgermeister Gavin Newsom, als er 2009 für das Amt des Gouverneurs kandidierte.

„Denken Sie an die Mündung des Golden Gate, die Bucht, sie ist relativ klein, Sie haben diese große Energie, die rund um die Uhr ein- und ausströmt, und all diese Energie wird verschwendet!“ sagte er damals. „Sie haben die Möglichkeit, das zu tun, was in anderen Ländern getan wurde, und das heißt, diesen Energiefluss zu nutzen.“

Aber es gab einige Probleme. Das Umweltministerium von San Francisco hatte 2008 ein Gezeitenprojekt für die Bucht geprüft, aber ein technischer Berater kam zu dem Schluss, dass das Projekt kommerziell nicht realisierbar sei.

„Gezeitenkraft ist eine Spitzenressource – sie wird nur bei Flut erzeugt. Der Berater stellte außerdem fest, dass Gezeitenenergie sehr teuer ist – insbesondere im Vergleich zu anderen Arten erneuerbarer Energie“, schrieb das Umweltministerium von San Francisco an KQED. „Um die Gezeitenenergie im Fluss realisierbar zu machen, müssen die Kosten für Technologie und Installation deutlich sinken.“

Eine von der San Francisco Public Utilities Commission finanzierte Studie ergab, dass die Turbinen bis zu 15 Millionen US-Dollar pro Stück und 750.000 US-Dollar pro Jahr für die Wartung kosten würden. Sie könnten weniger produktiv sein als versprochen, und es gab auch Umweltbedenken. Sogar Newsom hatte davon Kenntnis.

„Wenn Plankton hereinkommt, Robben und Seelöwen … wer weiß, was sonst noch aufgesaugt und verzehrt wird“, sagte Newsom. „Wir arbeiten an all diesen Themen.“

Außerdem ist Salz ein harter Stoff und die Herstellung von Geräten, die unter Wasser halten, ist wirklich schwierig.

Das Projekt lag auf Eis.

„Die Technologie war noch nicht bereit, aber die Planung schon“, sagte Daniel M. Kammen, Professor für Energie an der UC Berkeley. Er ist außerdem in der Biden-Harris-Administration als leitender Berater für Energieinnovationen bei der US-amerikanischen Agentur für internationale Entwicklung tätig.

Kammen sagte, der Schwerpunkt bei sauberer Energie habe in den letzten zwei Jahrzehnten auf Solar- und Windenergie gelegen, aber jetzt holt die Technologie für den Ozean auf.

Kalifornien will bis 2045 zu 100 % mit sauberer Energie versorgt werden, aber es ist noch ein weiter Weg. Im Jahr 2021 lag der Anteil des Staates bei 37 %, hauptsächlich aus Wind- und Solarenergie. Die Nutzung der Meeresenergie könnte dazu beitragen, den Unterschied zu beseitigen.

„Es wird keinen großen Teil unserer Energie ausmachen. Aber es könnte eine wirklich gut zugeschnittene Technologie für Orte sein, die bereits über saubere Energie nachdenken und bereits über einen Hafen, ein Dock und eine ganze Reihe von Wassergeräten verfügen“, sagte Kammen.

Meeresenergie ist insgesamt vorhersehbarer und zuverlässiger als Windenergie. Wasser ist etwa 830-mal dichter als Luft und bewegtes Wasser enthält enorme Energie. Laut dem Population Reference Bureau lebt etwa die Hälfte der Weltbevölkerung im Umkreis von 124 Meilen von der Küste. Nun sind Wellenenergie und Gezeitenenergie unterschiedlich, obwohl beide einige Vorteile haben.

Gezeiten sind ein zweimal täglicher Zyklus, der durch den Anstieg und Abfall des Meeres bestimmt wird, der durch die Anziehungskraft von Sonne und Mond auf die Ozeane der Erde verursacht wird.

Wellen entstehen durch Energie, die durch das Wasser fließt und das Wasser in eine kreisförmige Bewegung versetzt.

Kammen und andere Befürworter dieser Branche sind aufgrund neuer Innovationen, die auf Kostensenkungen abzielen, und der zunehmenden staatlichen Unterstützung optimistisch.

Das US-Energieministerium stellt 25 Millionen US-Dollar zur Verfügung, um einen neuen Teststandort für Wellenenergie zu unterstützen, der nur wenige Meilen vom Tiefseehafen von Newport, Oregon, entfernt liegt. Die Biden-Administration hat sich zum Ziel gesetzt (PDF), die Kommerzialisierung von Meeresenergietechnologien, die Energie aus Wellen, Gezeiten, Strömungen und anderen Meeresquellen umwandeln, „verantwortungsvoll voranzutreiben“. Und ein kalifornischer Gesetzentwurf, SB 605, könnte staatliche Behörden anweisen, die Machbarkeit und das Potenzial für die Entwicklung von Wellen- und Gezeitenenergie in Kalifornien zu untersuchen.

CalWave Power Technologies, ein in Oakland ansässiges Unternehmen, ist eines von mehreren Unternehmen, die darum kämpfen, Wellen in Strom umzuwandeln.

Ab 2021 wurde etwas mehr als eine Viertelmeile von einem von der University of San Diego betriebenen Pier entfernt ein 16 Fuß breites, blaues achteckiges Gerät namens xWave unter Wasser getaucht und am Meeresboden befestigt.

Der Mitbegründer von CalWave, Marcus Lehmann, entwickelte die Technologie auf der Grundlage von Forschungsarbeiten an der UC Berkeley.

Er vergleicht das Gerät mit einem Elektroauto, außer unter Wasser. Wenn ein Elektroauto bergab fährt, wird beim Bremsen Strom erzeugt, der in Strom umgewandelt wird, der dann gespeichert werden kann.

Der xWave befindet sich unter Wasser, und während die Wellen um ihn herumwirbeln, wird eine interne Boje durch ihre Kraft gedrückt und bewegt sich in einer kreisförmigen Bewegung mit der Wasserströmung. Und da die Boje das einzige bewegliche Teil sei, stelle sie keine Gefahr für das Leben im Meer dar, sagte Lehmann.

„Und dann bremsen wir es ab und nutzen diese Energie zur Stromerzeugung“, sagte Lehmann.

Während des Pilotprojekts von CalWave exportierten sie etwa zehn Monate lang kontinuierlich Strom über ein Kabel zurück zum Pier.

„Es fühlte sich ein bisschen wie bei einem Neugeborenen an, als wir nachts und am Wochenende wach waren und schauten, ob alles gut funktionierte“, sagte Lehmann.

Bei der Wellenenergie tüftle man immer noch an verschiedenen Konstruktionen, sagt Lehmann, genau wie in den Anfängen der Windenergie. Schließlich gab es vor zwanzig Jahren alle möglichen Windkraftanlagen-Designs, die von Forschern getestet wurden. Heutzutage haben die meisten Windkraftanlagen eine Dreiblattkonstruktion, weil sie am effizientesten ist.

„Uns ist kein Projekt in Kalifornien oder den kontinentalen USA bekannt, das so lange ununterbrochen Strom exportiert hat“, sagte Lehmann.

Als nächstes arbeitet CalWave an der Entwicklung einer Version seines Piloten, die an diesem Wellenenergie-Teststandort in Newport, Oregon, installiert werden soll. Dort wird es Gewässer mit Geräten anderer Unternehmen teilen. Sobald das Testgelände in Oregon im Jahr 2025 voll betriebsbereit ist, könnte es genug Strom erzeugen, um einige tausend Haushalte zu versorgen.

Für Lehmann ist das erst der Anfang. Er hofft, dass Wellenenergie mit der Offshore-Windkraft konkurrieren kann, und sein Unternehmen glaubt, dass Wellenenergie das Potenzial hat, etwa 30 % des Strombedarfs der Vereinigten Staaten zu decken.

Es ist über ein Jahrzehnt her, seit Newsom sein Augenmerk auf Gezeitenenergie richtete und San Francisco sich auf die Mission begab, die Energie in der Bucht nutzbar zu machen. Nun glaubt Dan Kammen, der Energieexperte an der UC Berkeley, dass die Zukunft der Wellenenergie endlich bald Wirklichkeit werden könnte.

„Ich wäre überrascht, wenn wir in den nächsten fünf Jahren nicht sehen würden, wie Wellen- und Gezeitentechnologien für den kommerziellen Betrieb installiert werden“, sagte Kammen. „Nicht zum Testen, sondern um Strom entweder für eine Gemeinde zu erzeugen oder für eine Gemeinde, wobei der Überschuss ins Netz eingespeist wird.“

Dies ist ein computergeneriertes Transkript. Obwohl unser Team es überprüft hat, können Fehler auftreten.

Olivia Allen Price: Hallo zusammen, ich bin Olivia Allen Price. Und das ist Bay Curious. Ich möchte die heutige Folge beginnen … am Meer.

[Zusammenstoß einer Meereswelle]

Und meine Güte, wann immer ich die Wellen betrachte, kann ich nicht anders, als über ihre Kraft zu staunen … die schiere Menge an Energie, die sie haben.

[Das Rauschen der Meereswellen geht weiter]

Diese Wellen gingen einem Hörer von Bay Curious durch den Kopf …

Alex Kwok: Mein Name ist Alex Kwok. Ich habe fast mein ganzes Leben in der Bay Area gelebt. Aufgewachsen in Fremont.

Olivia Allen Price: Alex ist im Allgemeinen eine neugierige Person. Ständig kommen ihm zufällige Fragen in den Sinn.

Alex Kwok: Jedes Mal, wenn ich höre, dass der Staat einen weiteren fortlaufenden Stromausfall erlebt oder PG&E den Strom abschaltet … regt das normalerweise eine Art Nachdenken bei mir an.

Olivia Allen Price: Wenn es um grüne Energie geht, hat er hier in Kalifornien viele Solar- und Windenergieprojekte gesehen. Aber sie haben Nachteile. Der Wind weht nicht immer. Und die Sonne geht tatsächlich unter. Eigentlich jeden Tag. Aber der Ozean …

Alex Kwok: Okay, das Meer ist immer da. Die Gezeiten gehen immer ein und aus, oder? Warum wird nicht über Gezeitenkraft gesprochen? Gibt es hier keine Unternehmen, die irgendeine Art von Gezeitenkrafttechnologie testen?

Olivia Allen Price: Today on Bay Curious … wir werden das Potenzial der Nutzung des Ozeans zur Energiegewinnung erkunden. Es handelt sich um ein weitgehend unerschlossenes Gebiet, und das aus einigen vernünftigen Gründen. Aber das Blatt könnte sich wenden … Ich bin Olivia Allen-Price. Mehr erklären wir nach der Pause.

Wir haben die Reporterin Holly J. McDede geschickt, um Alex Kwoks Frage zu beantworten. Es stellte sich heraus, dass die San Franciscaner seit mehr als einem Jahrhundert versuchen, die Energie des Ozeans zu nutzen.

[Geräusch der Meereswellen]

Holly McDede: Wir schreiben das Jahr 1868 und ein Mechaniker, der heute als „Mr. Robertson“ hat sich ein großartiges Experiment ausgedacht: ein Boot, das nicht von Dampf oder Wind angetrieben wird … sondern von Meereswellen!

Herr Robertson und einige Passagiere segelten vom North Beach in San Francisco aus. Die New York Times dokumentierte das Abenteuer …

Synchronsprecher: Vor seinem geistigen Auge sah der Erfinder das neue Boot wie ein Lebewesen durch die Gewässer gleiten und wie eine Seeschlange auf den Wogen reiten …

Holly McDede: Doch fast von Anfang an verlief das Experiment schief. Buchstäblich.

Synchronsprecher: Kaum hatte sie den Kai verlassen, drehte sie sich mit der Breitseite zur Flut um und begann auf höchst perverse Art und Weise zu schaukeln und sich zu ducken, wobei sie sich weigerte, dem Ruder überhaupt zu gehorchen.

Holly McDede: Bevor das Boot überhaupt aufs Meer hinauskam, mussten die Passagiere gerettet werden. Das große Experiment, ein durch Wellen angetriebenes Boot zu bauen, ging zu Ende.

Aber unser Bestreben, den Ozean nutzbar zu machen, würde damit noch nicht enden …[Musik]

Wir blicken 130 Jahre vorwärts bis in die frühen 2000er Jahre. Diesmal waren es die Stadtführer von San Francisco, die eine großartige Idee hatten. Sie folgten dem, was sie anderswo gesehen hatten … und dachten, dass man ein Gerät wie eine Windmühle unter der Golden Gate Bridge platzieren könnte, deren Flügel vom Wasser gedreht werden, um Strom zu erzeugen.

Damit prahlte der damalige Bürgermeister Gavin Newsom, als er 2009 für das Amt des Gouverneurs kandidierte.

Gouverneur Newsom: Denken Sie an die Mündung des Golden Gate, die Bucht, sie ist relativ klein, Sie haben diese große Energie, die rund um die Uhr ein- und ausströmt, und all diese Energie wird verschwendet! Wieder. Sie haben die Möglichkeit, das zu tun, was in anderen Ländern getan wurde, und das heißt, diesen Energiefluss zu nutzen.

Holly McDede:Die Zukunft, sagte er, sei jetzt!

Ganz zu schweigen davon, dass nur ein Jahr zuvor in einer von der San Francisco Public Utilities Commission finanzierten Studie festgestellt wurde, dass die gesamte Idee wirtschaftlich nicht realisierbar sei.

Erstens ist es teuer. Diese Studie ergab, dass die Turbinen bis zu 15 Millionen US-Dollar pro Stück und 750.000 US-Dollar pro Jahr für die Wartung kosten würden.

Und es stellte sich heraus, dass die Turbinen weitaus weniger produktiv sein würden als versprochen. Schließlich gab es auch Umweltbedenken. Sogar Newsom hatte davon Kenntnis.

Gouverneur Newsom: Das ist komplizierter geworden, es gibt viele Umweltprobleme, wenn Plankton reinkommt, Robben und Seelöwen … wer weiß, was sonst noch aufgesaugt und verzehrt wird … wir arbeiten an all diesen Themen. [Lachen]

Holly McDede: Und Dinge zu schaffen, die unter Wasser halten, ist wirklich schwierig. Schauen Sie sich nur an, wie kaputt eine Boje ist oder wie die morschen Pfeiler eines Piers. Salz ist ein hartes Zeug!

Dan Kammen: Die Technologie war noch nicht bereit, aber die Planung schon. Jetzt haben diese Hardware-Optionen das eingeholt.

Holly McDede:Das ist Dan Kammen, Professor für Energie an der University of California in Berkeley.

Dan Kammen: Das ist eine ganz einfache Antwort auf die Frage, warum es davon noch nicht viel gegeben hat. Das liegt wirklich daran, dass der Schwerpunkt bei sauberer Energie in den letzten zwei Jahrzehnten zuerst auf Solarenergie und dann auf Windkraft lag, oder ähnliches. Da gibt es einen kleinen Mix and Match. Aber dies ist nur eines, das bis vor kurzem nicht so viel Aufmerksamkeit erregt hat.

Holly McDede: Kalifornien will bis 2045 zu 100 % mit sauberer Energie versorgt werden, aber es ist noch ein weiter Weg. Im Jahr 2021 lag der Anteil des Staates bei 37 %, hauptsächlich aus Wind- und Solarenergie. Die Nutzung der Meeresenergie könnte dazu beitragen, den Unterschied zu beseitigen.

Dan Kammen: Es wird keinen großen Teil unserer Energie ausmachen. Aber es könnte eine wirklich gut zugeschnittene Technologie für Orte sein, die bereits über saubere Energie nachdenken und bereits über einen Hafen, ein Dock und eine ganze Reihe anderer Arten von Hardware im Wasser verfügen.

Holly McDede: Meereswellen haben einige große Vorteile. Sie sind vorhersehbarer und zuverlässiger als Wind. Wasser ist außerdem dichter als Luft und bewegtes Wasser enthält viel Energie. Kammen und andere Befürworter dieser Branche sind aufgrund neuer Innovationen, die auf Kostensenkungen abzielen, optimistisch

Dan Kammen: Es gibt innovative Hardware-Designs, einige sind große schwimmende Schlangen, andere sehen aus wie Bojen.

Holly McDede: Es fließen auch mehr Mittel in die Branche. Das US-Energieministerium stellt 25 Millionen US-Dollar zur Unterstützung eines neuen Teststandorts für Wellenenergie bereit. Es liegt nur wenige Meilen vom Tiefwasserhafen von Newport, Oregon, entfernt.

Dort wetteifern Unternehmen darum, Meereswellen in Strom umzuwandeln. Und ein kalifornisches Unternehmen … ist im Rennen!

[Musikbrücke]

Im Jahr 2022 wurde etwas mehr als eine Viertelmeile von einem Pier der Universität von San Diego entfernt ein 16 Fuß breites, blaues achteckiges Gerät namens xWave unter Wasser getaucht … und am Meeresboden befestigt.

Während das Wasser um ihn herum wirbelt …

[Meereswellen-Soundeffekte]

Das Gerät bewegte sich dabei kreisförmig um …

[Meereswellen-Soundeffekte]

Und herum.

Marcus Lehmann: Es ist ziemlich ähnlich wie bei einer Windkraftanlage, nur mit dem Unterschied, dass die Windkraftanlage immer in die gleiche Richtung läuft. In unserem Fall drehen sich die Wellen einfach im Kreis.

Holly McDede: Marcus Lehmann ist Mitbegründer von CalWave Power Technologies, dem in Oakland ansässigen Unternehmen, das hinter diesem blauen Gerät steht. Er entwickelte die Technologie auf der Grundlage von Forschungsarbeiten an der UC Berkeley.

Sein Unternehmen testete den xWave-Prototyp etwa zehn Monate lang.

Marcus Lehmann: Es fühlte sich ein bisschen wie ein Neugeborenes an, als wir nachts und am Wochenende wach waren und uns das Ganze ansahen und sicherstellten, dass alles gut funktionierte.

Holly McDede: Er sagt, wenn es um Wellenenergie geht, tüfteln die Menschen immer noch an verschiedenen Designs, genau wie in den Anfängen der Windenergie. Vor zwanzig Jahren testeten Forscher alle möglichen Designs für Windkraftanlagen.

Marcus Lehmann: Die dreiblättrige Horizontalmaschine, die entstanden ist, ist eher durch Versuch und Irrtum entstanden, durch industrielle Erfahrung, bei der festgestellt wurde, dass sie die beste Leistung, letztlich aber auch die niedrigsten Kosten bietet.

Holly McDede:Während des Pilotversuchs von CalWave exportierten sie kontinuierlich Strom über ein Kabel zurück zum Pier.

Marcus Lehmann: Uns ist kein Projekt in Kalifornien oder den kontinentalen USA bekannt, das so lange ununterbrochen Strom exportiert hat.

Holly McDede: Als nächstes arbeitet CalWave an der Entwicklung einer Version seines Piloten, die an diesem Wellenenergie-Teststandort in Newport, Oregon, installiert werden soll. Dort wird es Gewässer mit Geräten anderer Unternehmen teilen.

Sobald das Testgelände in Oregon etwa im Jahr 2025 vollständig betriebsbereit ist, könnte es genug Strom erzeugen … genug, um ein paar tausend Haushalte zu versorgen.

Für Lehmann ist das erst der Anfang. Er hofft, dass Wellenenergie mit Offshore-Windenergie konkurrieren kann. CalWave glaubt, dass Wellenenergie das Potenzial hat, bis zu 30 % des Strombedarfs der Vereinigten Staaten zu decken.

Schließlich könnte Wellenenergie die größte ungenutzte Energieressource der Welt sein.

[Musikbrücke]

Es ist Jahrzehnte her, seit Newsom diese Rede hielt, in der er erklärte, dass die Zukunft der Gezeitenenergie jetzt sei. Und San Francisco begann die Mission, Energie in der Bucht zu nutzen … aber Dan Kammen, der Energieprofessor, mit dem wir vorhin gesprochen haben, glaubt, dass die Zukunft der Wellenenergie … tatsächlich schon bald geschehen wird.

Dan Kammen: Es würde mich überraschen, wenn in den nächsten fünf Jahren keine Wellen- und Gezeitentechnologien für den kommerziellen Betrieb installiert werden, nicht zu Testzwecken, sondern zur Stromerzeugung entweder für eine Gemeinde oder für eine Gemeinde, an die der Überschuss weitergeleitet wird das Gitter.

[Musikbrücke]

Olivia Allen-Price: Klingt nach einer vielversprechenden Sache, die aber langsam voranschreitet. Gibt es Orte auf der Welt, an denen Wellen- oder Gezeitenenergie aktiv ist?

Holly McDede: Es gab sicherlich viele Versuche! Ein paar Projekte sind gekommen und gegangen … aber die Finanzierung war schon immer ein Problem. An der Nordküste Spaniens gibt es ein Fischerdorf, in dem ein Wellenkraftwerk in Betrieb ist. Darüber hinaus befinden sich mehrere Unternehmen in der Forschungs- und Testphase.

Olivia Allen-Price: Sie haben die 25 Millionen US-Dollar an Bundesmitteln erwähnt, die für Meeresenergietechnologien ausgegeben werden – aber unternimmt Kalifornien etwas, um dies voranzutreiben?

Holly McDede: Ja … langsam aber sicher. Ein staatlicher Gesetzentwurf zur Untersuchung der Machbarkeit von Wellen- und Gezeitenenergieentwicklungen in Kalifornien wird derzeit durch die gesetzgebende Körperschaft des Bundesstaates verabschiedet.

Olivia Allen-Price: Könnten wir jemals einen Wellenenergiestandort vor unserer Küste in der Bay Area sehen?

Holly McDede:Es ist möglich, aber ich glaube nicht, dass die Bay Area ganz oben auf der Liste steht.

Ein heißes Thema im Bereich der grünen Energie ist es, sicherzustellen, dass der Übergang von fossilen Brennstoffen bestimmte Menschen oder Gemeinschaften nicht zurücklässt.

Die Bundesregierung bietet Anreize für grüne Energieprojekte, die Menschen zugute kommen, die durch Umweltverschmutzung und historische Unterinvestitionen überlastet sind. Es gibt Küstengemeinden, die Probleme haben und von diesen Ressourcen und dem Versprechen der Wellenenergie profitieren könnten.

Olivia Allen-Price: Alles klar, Holly J. McDede, danke.

Holly McDede:Gern geschehen.

[Musik]Olivia Allen-Price: Wenn Sie neu bei Bay Curious sind … Willkommen! Und abonnieren Sie uns oder folgen Sie uns überall dort, wo Sie Podcasts hören, damit Sie keine zukünftige Folge verpassen. Bleiben Sie unbedingt bis zum Ende der Show, um unser Sierra Nevada-Podcast-Quizspiel zu spielen.

Bay Curious wird von Amanda Font, Christopher Beale und mir, Olivia Allen-Price, gemacht. Zusätzliche Unterstützung von Jen Chien, Katie Sprenger, Cesar Saldana und Holly Kernan.

Ich bin Olivia Allen-Price, ich wünsche Ihnen eine tolle Woche!