TEIL C

Temperaturgradient (OTEC)

Der Vorschlag, den Temperaturgradienten der Meere - also den Unterschied zwischen den oberen warmen und den unteren kälteren Wasserschichten - auszunutzen, geht auf den französischen Wissenschaftler Prof. Jacque Arsene d’Arsonval im Jahre 1881 zurück, der dabei möglicherweise von Jules Verne beeinflußt worden war, welcher in seinem Buch 20.000 Meilen unter dem Meer schon 1869 davon sprach, daß man den ozeanischen Temperaturunterschied zur Stromproduktion nutzen könne.

Diese in der Hauptsache durch Sonnenenergie, Erdkernwärme und Wärme mechanischer und biologischer Prozesse im Meer selbsterneuernde Energie wird auf etwa 50 · 10¹² W geschätzt, von denen rund 2 · 10¹² W nutzbar sein sollen. Die international gebräuchliche Bezeichnung dieser Energienutzungsmethode lautet heute Ocean Thermal Energy Conversion (OTEC), in Deutschland wird sie manchmal auch als Tiefen-Thermalenergie bezeichnet.

Ein wichtiges Argument der OTEC-Befürworter lautet: An einem durchschnittlichen Tag absorbieren die tropischen Ozeane etwa 278 Petawattstunden Sonnenenergie. Die Gewinnung von nur 1/4000 dieser Energie würde den gesamten aktuellen Strombedarf der Welt decken.

D’Arsonvals entsprechender Artikel erschien am 17. September 1881 in der Revue Scientifiqe und beinhaltete auch den Vorschlag, in Dampfkesseln statt Wasser flüssige Schwefelsäure zu nutzen, da diese einen nutzbaren Druck schon bei einer Temperatur von 30°C entwickelt, wie sie z.B. in den heißen Quellen von Gernelle vorliegen – während das Oberflächenwasser mit seiner Temperatur von 15°C die Kondensatorseite des Kreislauf kühlen kann. Noch größere Temperaturdifferenzen stellt d’Arsonval zwischen der Meeresoberfläche in den Tropen und der fast überall bei 4°C liegenden Wassertemperatur der Tiefsee fest. Ein Temperaturunterschied von 15°C - 20°C reicht aus, um eine Niederdruck-Dampfmaschine oder ähnliche Gerätschaften zu betreiben.

Die Idee wird 1913 von einem Amerikaner namens Campbell aufgegriffen; die beiden Italiener Dornig und Boggia beschäftigen sich damit; und ebenso 1924 der Berliner Physiker Dr. E. Bräuer.

Doch erst im November 1926, als die Pariser Akademie der Wissenschaften einen Bericht über das Energiekonzept des französischen und bereits weltberühmten Ingenieurs Georges Claude erhält – mitunterzeichnet von dessen Elektroingenieur Paul Boucherot – beginnt die Idee Gestalt anzunehmen. Claude ist ein Student von D’Arsonval, und seine Bekanntheit hängt mit der Erfindung der Neonröhre im Jahr 1909 zusammen, für die er im Januar 1915 das US-Patent Nummer 1.125.476 erhält.

Nach einem ersten Kleinversuch mit einer Energieausbeute von 3 W wird sogleich eine 50 kW Anlage entworfen, die Ende April 1928 am belgischen Hüttenwerk von Ougrée erfolgreich in Betrieb genommen wird, wo als Wärmequelle das aufgeheizte Kühlwasser der Hochöfen dient. Die Prüfung der Energiebilanz zeigt, daß die gesamten Hilfsmaschinen nur ein Viertel der erzielten Leistung verbrauchen, so daß die nutzbare Ausbeute 75 % beträgt.

1929 beginnt Claude, der sich das Prinzip des offenen Kreislaufs patentieren läßt und übrigens ein Student und Freund d’Arsonvals ist, mit einem Versuch in der Bucht von Matanzas an der Nordküste Kubas, etwa 85 km östlich von Havanna, der ihn die damals gewaltige Summe von über 1 Mio. $ kostet. Das größte Problem bildet dabei die – aufgrund des sanft abfallenden Meeresbodens – notwendige Verlegung eines 2 km langen, riesigen Ansaugrohres, mit welchem das kalte Tiefenwasser an die Oberfläche geholt wird.

Da Claude das Rohr später für ein größeres Werk nutzen will, sieht er einen Durchmesser von 1,6 m vor, obwohl für die Versuchsanlage ein viel geringerer Durchmesser genügt hätte. Das Rohr wird aus leichtgewellten Stahlblech hergestellt, zunächst in Längen von 20 m, die man mit der nötigen Wärmeisolation versieht und dann unter Verwendung von Gummidichtungen zusammenschraubt.

Auf diese Weise fertigt man zwei Teile an, ein 150 m langes Stück, das man von der Küste aus ins Meer hinausschiebt, wo es bis 18 m Tiefe hinabreicht, sowie das Hauptrohr von 1.850 m Länge, das von Tauchern an das Küstenrohr angeschlossen werden soll. Doch zweimal mißlingt die Verlegung. Beim ersten Mal reißen die Haltetrossen und das Rohr versinkt, beim zweiten Mal knickt es ein und bekommt einen Riß, den man nicht ausbessern kann. Im September 1930 wird der dritte Versuch erfolgreich abgeschlossen, allerdings mit einem kürzeren Rohr, das schon in 600 m Meerestiefe endet.

Da aus diesem Grund das Kühlwasser mit einer Temperatur von 14°C am Kondensator angelangt, steht aufgrund der Oberflächentemperatur von 28°C nur ein Gefälle von 14° zur Verfügung, weshalb die eigentlich auf 50 kW ausgelegte Anlage nur 22 kW leistet, was weniger ist, als die Pumpen für ihren Betrieb benötigen. Die Hauptgründe dafür sind der schlecht gewählte Standort sowie Probleme mit Algenbewuchs. Trotzdem betrachtet Claude seinen Versuch als erfolgreich, da er beweist, daß die Technologie handhabbar und auch ertragreich ist. Im US-Magazin Modern Mechanix erscheint im Dezember 1930 ein längerer Artikel über die Versuche.

Claude und Boucherot machen zwar noch weitere große Pläne, wie den eines schwimmenden Meereskraftwerkes mit einem Durchmesser von 600 m und sternförmig angeordneten Maschinenhallen mit jeweils 40 MW Leistung, und man denkt sogar an schwimmende Flughäfen, die ihre Energie von Temperaturgradient-Kraftwerken beziehen sollen.

Und auch weitere Umsetzungen gibt es. So errichtet ein französisches Marine-Unternehmen in Le Havre im Jahr 1931 eine Pilotanlage zur Nutzung auf Schiffen, welche als Warmwasser-Quelle das erhitzte Kühlwasser der Schiffsmotoren und als Kaltwasser-Quelle das Wasser der Meeresoberfläche nutzt. Erzeugt wird Trinkwasser mit nur 1-2 ppm Salz. Der damaligen Presse zufolge wird das Projekt jedoch von Seiten abgewürgt, die weiterhin mehr Kraftstoffe für Schiffe verkaufen wollen.

Im November desselben Jahres wird in der New York Times ein Artikel über einen ähnlich lautenden Vorschlag von Nikola Tesla veröffentlicht, der die Technologie danach aber nicht weiter verfolgt, wie es scheint.

Zwischen 1933 und 1935 konstruieren Claude und Boucherot außerdem eine Anlage mit offenem Zyklus, die sich diesmal an Bord eines fest verankerten 10.000 t Frachters vor der Küste von Brasilien befindet.

Claude ist auch in anderen Bereichen aktiv, wie zum Beispiel beim Bau einer schwimmenden Anlage zur Herstellung und dem Vertrieb von industriellem Eis, die 1935 auf dem Schiff La Tunise in Brasilien installiert wird. Und immerhin erhält er für seine Bemühungen die Medaille des 50. Jahrestages der American Society of Mechanical Engineers.

Nachdem tropische Stürme jedoch beide OTEC-Versuchsanlagen zerstören, beendet Claude seine diesbezüglichen Aktivitäten, die ihn fast in den Bankrott getrieben hätten.

Im Jahr 1941 engagiert sich auch die Französische Regierung, indem sie im Folgejahr eine Institution namens ,Energie des Mers’ gründet, eine halboffizielle Gesellschaft zur Erforschung und zum Bau von OTEC-Anlagen. In Labors und an einem Standort in Abidjan in Westafrika werden Forschungen zu den Auswirkungen auf die Umgebung durchgeführt, wenn große Mengen an kaltem Wasser durch Pumpen heraufgeholt werden. Die Einflüsse erweisen sich dabei als nur gering. Außerdem wird das Kaltwasser-Rohr sechs Monate lang vor Ort gelassen, um die Korrosion und das Biofouling zu studieren.

In Laboratorien in Dakar und in Frankreich wird an Problemen von Verdampfer und Kondensator gearbeitet, einschließlich der Luft- und Gas-Entnahme aus dem Meerwasser im Verdampfungsstadium. Eine Gesamtanlage wird geplant aber nie gebaut.

1947 und 1948 studiert Bryn Beorse die französischen Untersuchungen und übernimmt sie nach seiner Rückkehr in die USA als Grundlage für seine Arbeiten am neu gegründeten Sea Water Conversion Laboratory (SWC) der University of California.

1951 erhält Prof. Everett D. Howe, Gründer und erster Direktor des Labors, Fördermittel des Bundesstaates und des Saline Water Office, und an der Universität werden von Dr. Lev Akonjanoff Anlagen mit offenem Kreislauf gebaut und getestet, da man hier in erster Linie an der Meerwasser-Entsalzung interessiert ist. Gleichzeitig baut und testet das SWC bei seiner Richmond Field Station eine erste Anlage für geringe Temperaturdifferenzen, später eine zweite. Vor dem US-Kongreß sollen zu diesem Zeitpunkt auch zwei kleine Thermalmaschinen nach französischer Bauart vorgeführt worden sein. Außerdem gibt es Planungen für eine Entsalzungsanlage nahe La Jolla, wo täglich 5 Mio. Gallonen Süßwasser produziert werden sollen, die allerdings nicht umgesetzt werden.

Ab 1954 gibt es über Jahre hinweg Kontakte und Treffen zwischen Beorse, Howe und André Nizery, dem stellvertretenden Direktor der Electricite de France (EDF), sowie David Jenkins, Direktor des Saline Water Office des US-Innenministeriums.

1956 nimmt Nizery die Versuche vor Abidjan an der Elfenbeinküste wieder auf. Dort liefern zwei Anlagen zusammen 10 MW. Der ‚Rüssel’ der Anlage holt 8°C kaltes Wasser aus 420 m Tiefe hoch, womit die Differenz zum 30°C warmen Oberflächenwasser 22° beträgt. Diese Versuche werden jedoch nicht weitergeführt, weil die Stromentstehungskosten dieser OTEC-Anlagen nicht mit dem günstigen Preis des konventionellen hydroelektrischen Stroms konkurrieren können. Anderen Quellen zufolge sei in Abidjan nur eine 3 MW große Anlage geplant gewesen, die jedoch nie fertiggestellt wurde.

Spätere Vorschläge betreffen in erster Linie besonders große Unterwasserstationen, welche die Temperaturdifferenz ausnutzen sollen, obwohl als Wirkungsgrad derartiger Systeme nur 2 – 3 % genannt werden.  Dabei wird technologisch unterteilt zwischen Anlagen mit geschlossenem, mit offenem oder mit Hybrid-Kreislauf.

Im Modell sehen derartige Stationen zumeist folgendermaßen aus: Aus den Tiefen des Meeres (die Nennungen variieren zwischen 600 m und 1.200 m) wird mittels langer Röhren oder Rüsseln von großem Durchmesser kaltes Tiefenwasser hinaufgepumpt, um ein leichtflüchtiges und bei niedrigen Temperaturen siedendes Arbeitsmedium zu kondensieren (meist Ammoniak oder Freon). Das warme Oberflächenwasser wird anschließend zur Verdampfung dieses Arbeitsmediums genutzt, welches dann eine Turbine zur Stromproduktion antreibt. Über die nachfolgende Kondensation schließt sich der Kreislauf. 

Als passende Standorte für Meereswärmekraftwerke kommen Hawaii und Puerto Rico in Frage, die Philippinen und Indonesien – eben dort, wo ganzjährig Temperaturdifferenzen von mindestens 25° ausgenutzt werden können. Zwar bleibt das Tiefenwasser auch in anderen Gegenden ganzjährig kalt, aber die Bedingung einer ebenfalls ganzjährig entsprechend warmen Oberfläche wird nirgends sonst so gut erfüllt.

 

Es gibt noch einen interessanten potentiellen Synergieeffekt von OTEC-Kraftwerken, der hier erwähnt werden sollte, denn bei der Nutzung der thermischen Energie der Ozeane erreicht das Wasser nicht die Umgebungstemperatur, da ein gewisses Temperaturgefälle erforderlich ist, um diese Prozesse zu ermöglichen. Das Wasser, das diese Vorgänge verläßt, ist daher immer noch kälter als die Umgebung. Indem dieses Wasser durch unterirdische Leitungen geleitet wird, kann landwirtschaftlich genutzter Boden gekühlt werden, was die Verdunstung verringert und sogar Wasser aus der Atmosphäre kondensieren läßt.

Diese Technik, die als kalte, Kühlbett- oder Kaltbett-Landwirtschaft bezeichnet wird, ermöglicht die landwirtschaftliche Produktion auch dort, wo normalerweise keine oder nur sehr hitzeresistente Pflanzen wachsen können. Für weitere Informationen darüber sei auf die von Rich Bailey  im Jahr 2010 gegründete Firma DewPoint Systems verwiesen. Bailey war zuvor zusammen mit John Craven und Jack Davidson an dem Projekt ColdAG der NELHA beteiligt, um Technologien für thermische Energielandwirtschaft und Süßwassererzeugung zu entwickeln (s.u. USA).

Noch etwas zu den Organisationen, die sich mit dem Thema OTEC befassen: Im Jahr 1989 wird unter dem Vorsitz von Michel Gauthier von einer Gruppe von 50 OTEC-Experten aus der ganzen Welt die International OTEC Association gegründet, um auf dem Gebiet der thermischen Meeresenergie und der Tiefseewasseranwendungen zusammenzuarbeiten und Wissen auszutauschen. Nach rund acht Jahren stellt die OTEC-Stiftung ihre Tätigkeit aber wieder ein.

Die japanische Organization for Promotion of Ocean Thermal Energy Conversion (OPOTEC) wird 2005 gegründet und konzentriert sich primär auf die Forschung und die Förderung der Kommerzialisierung der OTEC-Technologie, ist inzwischen aber nicht mehr auffindbar.

Das 2007 von Matthew Simmons in Maine gegründete Ocean Energy Institute ist eine Denkfabrik und ein Risikokapitalfonds, der sich mit den Herausforderungen der erneuerbaren Offshore-Energie in den USA befaßt. Nachdem Simmons im Jahr 2010 in seinem Whirlpool ertrinkt, stellt das Institut seinen Betrieb im Folgejahr ein.

Durch Petter Terenius Dessne wird im Jahr 2011 die OTEC Africa als kombiniertes Hilfs- und Entwicklungsprojekt geschaffen, um die OTEC-Nutzung bei Entwicklungshilfeorganisationen zu fördern. Gemeinsam mit der schwedischen Hochschule Borås (HB) eingereichte Förderanträge bei der EU werden allerdings nicht bewilligt, die einzigen Aktivitäten von OTEC Africa scheinen die regelmäßige Präsenz auf den jährlichen OTEC-Symposien (s.u.).

Im Oktober 2020 wird dann die Ocean Thermal Energy Association (OTEA) gegründet, die auch die Ressourcen und das Vermächtnis der o.g. International OTEC Association übernimmt. Die OTEA hat mehr als 370 Mitglieder und Beobachter aus 41 Ländern und Regionen, darunter auch die OTEC Africa.

Aus Gründen der Übersichtlichkeit werden die weiteren OTEC-Entwicklungen nun alphabetisch nach Ländern geordnet präsentiert.

Australien

Ein futuristisches Design von Dean Willey wird während des ersten OTEC Workshop im australischen Townsville Ende September 2005 präsentiert.

Das Treffen kommt auf Initiative der Society for Sustainability and Environmental Engineering zustande, einer Abteilung der australischen Society of Engineers.

Auch hier handelt es sich um ein schwimmendes Kraftwerk, das für North Queensland angedacht ist.

Nähere technische Details darüber ließen sich bislang nicht finden, auch über eine weitere Beschäftigung damit ist nichts bekannt.

China

Im Mai 2013 werden Planungen für den Bau eines 10 MW OTEC-Kraftwerks vor der Küste der tropischen südchinesischen Insel Hainan bekannt. Das Pilotprojekt wird gemeinsam von dem in Hong Kong ansässigen Ressortentwickler Reignwood Group und dem US-amerikanischen Rüstungs- und Raumfahrtunternehmen Lockheed Martin entwickelt, nachdem die beiden Partner im Vormonat eine entsprechende Absichtserklärung unterzeichnet hatten.

Die Turbinensysteme der Anlage mit geschlossenem Kreislauf werden oberhalb der Wasseroberfläche plaziert, wobei warmes Wasser durch den Wärmetauscher fließt und das Arbeitsmittel Ammoniak zur Dampferzeugung erhitzt. Nach der Stromerzeugung strömt der Dampf durch einen Unterwasser-Wärmetauscher und wird wieder zu flüssigem Ammoniak kondensiert, wozu kaltes Wasser aus einer Tiefe von 800 – 1.000 m hochgepumpt wird.

Der von der Anlage erzeugte Strom soll an ein Ressort geliefert werden, das von der Reignwood-Gruppe auf der Insel Hainan gebaut wird, und dort den gesamten Strombedarf decken.

Mit dem Bau des Offshore-Kraftwerks soll 2014 begonnen werden. Nach der für 2017 geplanten Fertigstellung wird es die größte OTEC-Anlage der Welt sein. Zudem soll die Hainan-Pilotanlage den Weg für eine wachsende Zahl kommerzieller Anlagen mit einer Leistung zwischen 10 MW und 100 MW vor der südchinesischen Küste ebnen, die ebenfalls gemeinsam von Lockheed Martin und der Reignwood Group betrieben werden sollen. Bislang ist allerdings nichts von einer Umsetzung der obigen Planungen zu sehen.

Im Juni 2018 erscheint eine im Netz einsehbare Studie unter dem Titel ‚Ocean thermal energy conversion and open ocean mariculture: The prospect of Mainland-Taiwan collaborative research and development‘, die von Clark C. K. Liu an der University of Hawaii at Manoa erstellt wurde und die Aussichten einer Forschungszusammenarbeit zwischen dem chinesischen Festland und Taiwan bei der technologischen Entwicklung und Anwendung von Tiefsee-Wasser-Ressourcen (Deep Ocean Water, DOW) diskutiert.

Taiwan befindet sich in einer der günstigsten geographischen Lagen der Welt für die Entwicklung von OTEC-Kraftwerken. Vor der Ostküste beträgt der Temperaturunterschied zwischen dem Oberflächenwasser und dem Tiefseeboden das ganze Jahr über mehr als 20°C. Darüber hinaus fällt der Meeresboden vor der Ostküste Taiwans schnell ab und erreicht etwa 8 km von der Küste entfernt eine Tiefe von 1.000 m. Dies ermöglicht den Bau von OTEC-Anlagen an Land mit Kaltwasserleitungen von angemessener Länge.

Tatsächlich hatte das Energiekomitee des taiwanesischen Wirtschaftsministeriums (ROC-MOEF) bereits im Jahr 1988 das auf Hawaii ansässiges Forschungsinstitut Pacific International Center for High Technology Research mit der Ausarbeitung eines Entwicklungsplans namens ‚Multiple Product Ocean Thermal Energy Conversion Project (MPOP)‘ beauftragt. Die erste Phase des Projekts sah den Bau einer 5 MW Multiprodukt-OTEC-Anlage in Südtaiwan vor, die zweite Phase die Entwicklung von acht 40 MW OTEC-Anlagen im Osten Taiwans.

Aufgrund ökologischer und wirtschaftlicher Bedenken wurde das MPOP jedoch nicht umgesetzt, auch einige andere OTEC-Projekte in Taiwan blieben erfolglos. Ab 1995 konzentrierten sich DOW-Anwendungen dann auf die Entwicklung kommerzieller Produkte wie hochwertiges Trinkwasser, Aquakulturprodukte, Kosmetika (die DOW-Produkte verwenden) und den Tourismus (durch die Kombination von natürlichen heißen Quellen mit separaten kalten DOW-Pools).

Um solche DOW-Anwendungen zu fördern, die nicht auf Energiegewinnung ausgerichtet sind, gründet das ROC-MOEF im Jahr 2009 das Eastern Taiwan Deep Sea Water Innovation and Research Center (WTDIC), das eine 4.960 m lange Kaltwasserleitung zur Entnahme von 12.000 m³ DOW aus 700 m Tiefe. Die meisten Forschungspläne des WTDIC werden jedoch nicht vollständig umgesetzt, da diese Kaltwasserleitung nicht genügend Tiefseewasser liefern kann.

Deutschland

Ein sehr interessantes Konzept wird auf der Internationalen Windenergie-Konferenz in Berlin im Sommer 2002 präsentiert.

Die Designs stammen von Henning von Holstein und dem Münchener Ingenieurbüro Tassilo Pflanz, und stellen mehrere Visionenen zukünftiger OTEC-Kraftwerke dar, wie man an dem abgebildeten Beispiel gut sehen kann.

Bei dem Vorschlag sind auch Windkraft- sowie Wellenenergieanlagen mit einer Leistung von jeweils 36 MW integriert.

Die OTEC-Anlage selbst soll 37 MW leisten.

Von dem riesigen, schwimmenden Bauwerk befinden sich 700 m unterhalb des Wasserspiegels, während die Spitzen der Windkraft-Türme 260 m weit hinaufragen.

Die gewonnene Energie soll in Form von Wasserstoff mittels Tankern vermarktet werden.

Über weitere Entwicklung in Deutschland ist mir bislang noch nichts bekannt geworden.

Frankreich

Nachdem Frankreich in der Frühzeit der OTEC-Technologie eine erste Rolle gespielt hat (s.o), gibt es erst Anfang 2010 neue Meldungen, als eine Absichtserklärung zwischen dem französischen Staat, der Lokalregierung von Französisch-Polynesien und der Firma Pacific Otec unterzeichnet wird, einem Firmenteil der Pacific Petroleum Co., bei der es um die Finanzierung einer Machbarkeitsstudie für ein thermisches Meereskraftwerk vor Tahiti geht, die 1,09 Mio. € kostet. Mit dabei ist auch der staatlich-französische Schiffsbaukonzern DCNS (später: Naval Energies; Naval Group S.A.), ein Verteidigungsunternehmen der Marine.

Der französische Staat wird 50 % der Kosten übernehmen, die andere Hälfte teilen sich Tahiti, die Pazifik Otec und die DCNS. Geplant wird eine Offshore-OTEC Anlage von 25 m Höhe, wobei sich weitere 25 m unterhalb der Wasseroberfläche befinden, um gegenüber starken Strömungen und hohen Wellen ausreichend stabil zu sein.

An den Vorbereitungen dieser 5 MW Onshore-OTEC-Pilotanlage wird schon seit den 1980ern gearbeitet. So war nach der sogenannten Phase A der Durchführbarkeitsstudie Mitte 1982 die Phase B mit einer zwei Jahre dauernden Standortstudie eingeleitet worden, deren Ergebnisse im September 1984 veröffentlicht wurden (‚The French OTEC Project in Tahiti: Preliminary Results of the Site Environment Study‘).

Es dauert dann allerdings fast 25 Jahre, bis im Oktober 2008 bekannt wird, daß das japanische Unternehmen Xenesys Inc. mit der kommerziellen Einführung der OTEC-Technologie in Tahiti beginnen werde (s.u.).

Im Mai 2012 schließt der DCNS-Konzern den Bau eines OTEC-Prototyps auf der Insel La Réunion im Indischen Ozean ab. Hier werden bis April 2014 in Zusammenarbeit mit der Universität von La Réunion Tests mit drei Konfigurationen durchgeführt: einem Rohrbündelwärmetauscher, bei dem das Meerwasser durch die Rohre und das Arbeitsmedium durch den Mantel strömt; einem Rohrbündelwärmetauscher, bei dem das Meerwasser durch den Mantel und das Arbeitsmedium durch die Rohre strömt, um die Verdampfung zu maximieren; sowie einem Plattenwärmetauscher.

Während der Aufbau des zweiten Versuchs eine Umwälzpumpe für die Arbeitsflüssigkeit in den Rohren erfordert, die einen Teil des erzeugten Stroms verbraucht, enthält der Dampf, der den Plattenwärmetauscher beim dritten Test verläßt, Flüssigkeitströpfchen, so daß ein nachgeschalteter Abscheider erforderlich ist. Dieser Aufbau ist zwar komplizierter, ergibt aber die größte Wärmeleistung. Der Prototyp mit ungenannter Leistung ist aber nicht an das Meer angeschlossen, sondern verwendet Warm- und Kaltwasser, das von einer Wärmepumpe geliefert wird. Langfristig ist ein offenes 10 MW OTEC-Kraftwerk geplant.

Später (2021 ?) wird auf La Réunion als Spin-Off der Universität die Firma DEEPRUN gegründet, die sich bislang aber nur mit hydrodynamischen Studien befaßt und im Mai 2023 ihren ersten Artikel unter dem Titel ‚Anwendung der Lagrangeschen Mechanik auf die hydrodynamische Analyse einer Kaltwasserleitung für die thermische Energieumwandlung im Ozean‘ veröffentlicht, in welchem eine innovative Methode zur Bestimmung der Kräfte vorgestellt wird, um die durch die Umwelt auf das Rohr einwirkenden Belastungen zu ermitteln.

Im Juni 2013 unterzeichnet der DCNS eine Absichtserklärung zur gemeinsamen Entwicklung von Anlagen zur Umwandlung von Meeresenergie mit der Ocean Thermal Energy Corp., über die mehr in der Übersicht zu den USA steht (s.u.). Im vorliegenden Fall werden zwei Projekte ausgewählt. Bei dem ersten handelt es sich um landgestützte, kombinierte OTEC- und SDC-Systeme (Seawater District Cooling) für die Amerikanischen Jungferninseln (US Virgin Islands, USVI) zur Erzeugung von Strom und sauberem Wasser, zur Fernkühlung mit Meerwasser und zur Nahrungsmittelproduktion in Form von Aquakultur und Landwirtschaft.

Das zweite Projekt betrifft ein großes schwimmendes OTEC-System für ein bislang ungenanntes asiatisches Land.

Tatsächlich dauert es aber bis zum Januar 2018, bis die OTE den ersten Entwurf für das EcoVillage auf den Jungferninseln fertiggestellt, das mit einem OTEC-System betrieben werden soll. Das auf 700 Mio. $ bezifferte Pilotprojekt, mit dem die Machbarkeit der OTEC-Technologie zur Strom- und Wasserversorgung ganzer Gemeinden nachgewiesen werden soll, wird rund 400 Wohnhäuser, ein Hotel und ein Einkaufszentrum umfassen. Daneben plant das Unternehmen Fortsetzung seiner Planungsarbeiten für den Bau eines Seewasser-Klimatisierungssystems (Seawater Air Conditioning, SWAC) für das amerikanische Militär.

Im Rahmen eines aus dem Emissionshandel finanzierten Förderprogramms unterstützt die Europäische Kommission im Juli 2014 insgesamt 19 innovative Demonstrationsprojekte aus dem Energiebereich mit insgesamt rund 1 Mrd. €. Davon gehen 72,1 Mio. € an das Projekt NEMO aus Frankreich, bei dem es um den Bau einer schwimmenden 5,7 MW Offshore-OTEC-Pilotanlage vor der Westküste der Insel Martinique geht, die rund 150 Mio. € kosten wird.

Der zuständige französische Entwickler erneuerbarer Energien Akuo Energy SAS beabsichtigt, 2016 mit dem Bau zu beginnen und diesen bis 2018 abzuschließen.

Im Dezember geht der DCNS eine Partnerschaft mit der Akuo Energy und der Entrepose (VINCI Construction) ein, um das inzwischen NAUTILUS genannte Projekt in Bellefontaine auf Martinique zu realisieren. Die Akuo Energy wird in der OTEC-Anlage die Technologie von DCNS einsetzen, währen die Entrepose das Engineering auf See durchführen wird.

NAUTILUS wird eine installierte Nennleistung von 14 MW und eine Nettoleistung von 9,5 MW haben, die in einem geschlossenen Ammoniak-Rankine-Kreislauf mit vier Turbogeneratoren erzeugt wird. Die Zuleitung ist eine Steigleitung mit einem Durchmesser von 6 m, die sich über eine Tiefe von 1,1 km erstreckt. Aufgrund der schwachen Erträge aus dem Verkauf von Emissionsrechten verzögert sich das Projekt jedoch – und wird 2018 wegen „technischer Schwierigkeiten im Zusammenhang mit dem Kaltwasser-Haupteinlaßrohr“ auf Eis gelegt.

Bereits im Februar 2015 unterzeichnet die Akuo Energy eine Absichtserklärung mit dem staatlich- indonesischen Öl-, Gas- und Energieunternehmen Pertamina zur Entwicklung von Projekten für erneuerbare Energien an verschiedenen Standorten in Indonesien, die die Stromerzeugung aus Wind, Photovoltaik und thermischer Meeresenergie betreffen. Die Projekte werden auf abgelegene Inseln abzielen, die in hohem Maße von Dieselkraftstoff für die Stromerzeugung abhängig sind. Die erste Phase des Projekts soll noch in diesem Jahr mit der Auswahl von drei Standorten für den Bau der Anlagen beginnen - die Umsetzung dann im Jahr 2018.

Das erste marine Geothermiekraftwerk des Landes wird im November 2016 an der französischen Südküste eingeweiht. Das Kraftwerk Thassalia des Energieversorgers ENGIE wird Meerwasser aus dem Hafen von Marseille in Wärmetauscher und Wärmepumpen pumpen, um Wärme und Kälte an ein spezielles Netzwerk zu liefern, welches in das Geschäftszentrums von Marseille integriert ist. Mehr darüber findet sich in der Länderübersicht Frankreich im Kapitel Geothermie (s.d.).

Im September 2019 unterzeichnet der Schiffsbaukonzern Naval Energies (früher: DCNS) mit der SIDS DOCK eine Absichtserklärung zur Entwicklung erneuerbarer Meeresenergie.

Die von den Vereinten Nationen anerkannte internationale Organisation SIDS DOCK, die 32 kleine Inseln und niedrig gelegene Entwicklungsländer auf der ganzen Welt vertritt, war im Jahr 2015 gegründet worden und ist so benannt, weil sie als ‚DOCKing-Station‘ konzipiert ist, um den Energiesektor in den Small Island Develping States (SIDS) mit den globalen Märkten für Finanzen und nachhaltigen Energietechnologien zu verbinden. Hierzu verfügt sie über alle Rechte und Privilegien, um den Klimawandel, die Widerstandsfähigkeit und die Energiesicherheit auf kleinen Inseln anzugehen.

Im Rahmen der neuen Vereinbarung werden die Partner zusammenarbeiten, um in den kleinen Inselstaaten OTEC-Projekte und schwimmende Offshore-Windenergiefarmen zu fördern, da der Ozean die größte erneuerbare Ressource für die SIDS darstellt. Dabei sollen die OTEC-Systeme neben der Erzeugung von erneuerbarem Strom auch der Klimatisierung, Frischwassergewinnung, Aquakultur und industriellen Kühlung dienen.

Zu den zählt SIDS-Mitgliedern auch Fidschi (Fiji) im Südpazifik, das sich über mehr als 300 Inseln erstreckt. Unter den Initiativen für eine lokale grüne und blaue Wirtschaft, die schon im August 2013 vorgestellt wurden, ist auch die OTEC-Technologie angeführt, die neben der Stromerzeugung zur Entsalzung, Klimatisierung von Hotels, Aquakultur, Wasserstoffproduktion und Gewinnung von Mineralien wie Lithium genutzt werden soll.

Im November 2020 erklärt die Akuo Energy, daß sie sich an der Entwicklung von OTEC- sowie Wasserstoff- und Batteriespeicherkapazitäten auf Bora Bora in Französisch-Polynesien beteiligen wird, das im Rahmen des europäischen Projekts Integrated Solutions for the Decarbonization and Smartification of Islands (IANOS) durchgeführt und mit erheblichen Mitteln der EU unterstützt wird.

Die Rolle von Akuo wird darin bestehen, technische und wirtschaftliche Unterstützung für das Agrinergie bzw. Aquanergie genannt Projekt zu leisten, bei dem auf einer der Riffinseln 2 MW OTEC- und 2 MW Wasserstoffkapazität installiert sowie ein Teil der Energie gespeichert werden sollen.

Im Juli 2021 unterzeichnet die SIDS DOCK eine Absichtserklärung mit dem britischen Unternehmen Global OTEC Resources Ltd., um bei der Entwicklung und dem Einsatz einer schwimmenden OTEC-Anlage zusammenzuarbeiten (s.u.). Über einen weiteren Schritt ist erst wieder etwas im Oktober 2023 zu erfahren, als die Global Ocean Energy Alliance (GLOEA) – unterstützt von der Organisation der Vereinten Nationen für industrielle Entwicklung (UNIDO) – einen Besuch der technischen Experten von Global OTEC in Suva auf Fidschi organisiert, um für die OTEC-Technologie zu werden.

Bislang ist in allen genannten Fällen aber noch nichts von einer Umsetzung zu sehen.

Großbritannien

Anfang 2008 beschäftigt sich ein Team britischer Architekten, darunter Dominic Michaelis, dessen Sohn Alex Michaelis sowie Trevor Cooper-Chadwick von der Southampton University mit der Konstruktion eines Netzwerks an schwimmenden Plattformen, die neben OTEC-Generatoren auch mit Solar-, Wind- und Wellenkraft-Anlagen ausgestattet sind.

Eine Einzelplattform soll rund 250 MW erzeugen – wodurch sich mit gut 50.000 Exemplaren der gesamte Weltenergiebedarf decken ließe (Stand 2000). Außerdem würde jede Anlage pro Tag auch noch ca. 300.000 Liter Süßwasser produzieren.

Die Architekten denken dabei an Insel-Plattformen, auf denen die Techniker samt ihren Familien wohnen und sich durch Eigenanbau und Fischerei auch weitgehend selbst versorgen.

Für die Umsetzung wird um 2000 zuerst die Firma Solar Energy Ltd. mit Hauptsitz in London gegründet, aus der 2009 die Energy Island Ltd. wird. Ich habe darüber bereits in dem Kapitel über Sonnenenergie unter Maritime Solarinseln berichtet. Auch Luis Vega, von dem das zwischen 1993 und 1998 erfolgreich betriebene 210 kW OTEC-Kraftwerk mit offenem Kreislauf auf Hawaii entwickelt wurde (s.u.), ist Mitglied der Energy Island Group. Es läßt sich jedoch nichts darüber finden, daß diese ambitionierten Pläne jemals konkret angegangen wurden.

Neue Schritte in Großbritannien sind erst zu vermelden, als Dan Grech im Jahr 2017 das Londoner Unternehmen Global OTEC (o. Global OTEC Resources) gründet, um kleinen tropischen Inseln dabei zu helfen, ihren Strom aus der Temperaturdifferenzen der Meere zu beschaffen. Nachdem sich die Firma die Unterstützung der Regierung der Kaimaninseln sichert und auch Absichtserklärungen von vier Resorts auf den Malediven erhält, bekommt sie 2018 Fördermittel in Höhe von 250.000 £.

Im Jahr 2019 wird die Vorentwurfsphase abgeschlossen sowie eine Machbarkeitsstudie über den OTEC-Einsatz vor den Malediven durchgeführt, und im Februar 2020 folgt die Ankündigung, daß das Unternehmen im nächsten Jahr eine 150 kW Offshore-OTEC-Anlage vor den Malediven in Betrieb nehmen wird – in Form einer Barkasse, die durch Entsalzung auch Frischwasser produzieren wird. Mit den erwarteten 1.100 MWh pro Jahr könnten nahezu 100 % des Strombedarfs einer Insel wie Fenfushi gedeckt werden.

Mit der Organisation für nachhaltige Energie und Klimaresilienz für kleine Inselentwicklungsstaaten (SIDS DOCK) unterzeichnet die Global OTEC im Mai 2021 eine Absichtserklärung zur Zusammenarbeit, die mit einem Pilotprojekt in dem afrikanischen Inselstaat São Tomé und Príncipe beginnen soll. Das OK der Small Island Developing States (SIDS) erhält die Firma im November.

Am Rande der UN-Ozeankonferenz im Juli 2022 in Lissabon, Portugal, wird dann zwischen der Global OTEC, der SIDS DOCK und der Demokratischen Republik São Tomé und Príncipe die Entwicklung und den Einsatz einer schwimmenden OTEC-Plattform mit einer Leistung von 1,5 MW vor der Küste von São Tomé vereinbart. Feldstudien über den Standort waren bereits im April durchgeführt worden. Der Lastkahn Dominique, der vor der Küste verankert wird, soll 2024 (später: Ende 2025) in Betrieb gehen und etwa 17 % des Strombedarfs des Landes liefern.

Zur Umsetzung wird zudem die Global Ocean Energy Alliance (GLOEA) gegründet, als Partnerschaft zwischen der SIDS DOCK und anderen Organisationen wie der UNIDO. Außerdem kann die Global OTEC im März 2022 eine von der britischen Climate VC angeführte Pre-Seed-Runde abschließen – und das von ihr geleitete paneuropäische Konsortium PLOTEC erhält im November eine Finanzierung in Höhe von 3,5 Mio. € durch das EU-Programm Horizon Europe und UK Research and Innovation (UKRI), was im Jahr 2024 zum Einsatz einer tropensturmsicheren OTEC-Plattform in der  Oceanic Platform of the Canary Islands (PLOCAN) Infrastruktur-Testanlage auf Gran Canaria führen soll.

Die Partner des PLOTEC-Konsortiums sind neben der Global OTEC und der PLOCAN das britische Ingenieurbüro Cleantech Engineering Ltd.; die private gemeinnützige Vereinigung WavEC Offshore Renewables aus Portugal; der italienische Schulungsanbieter Quality Culture; die University of Plymouth sowie die österreichische Agru Kunststofftechnik GmbH, die als weltgrößter Hersteller von HDPE-Rohrleitungen gilt.

Im Jahr 2023 erhält die Global OTEC sehr viel Presse. Bereits im März gibt es ein Treffen mit Vertretern der Turks- und Caicosinseln, um die OTEC-Technologie für die lokale Stromerzeugung zu erkunden, wobei das Team von einem Hochseefischereischiff aus zwei Meßsonden auf 300 m Tiefe absenkt, um die Temperatur zu messen.

Im Mai wird die GLOEA durch die Staats- und Regierungschefs von 20 pazifischen Inselstaaten und -territorien anerkannt, während die Firma im Rahmen des PLOTEC-Projekts zeitgleich mit der Erprobung einer maßstabsgetreuen, aber sehr kleinen OTEC-Struktur mit zylindrischem Rumpf und Kaltwasserleitung beginnt.

Gespräche mit der Regierung von Grenada folgen im Juni, und in diesem Monat erhält die Global OTEC von Lloyd’s Register auch die grundsätzliche Genehmigung für das geplante OTEC-Schiff. Im Juli wird das portugiesische Beratungsunternehmen AQUALOGUS – Engenharia e Ambiente mit der Umwelt- und Sozialverträglichkeitsprüfung beauftragt, und im August wird eine Absichtserklärung mit dem französischen Unternehmen Enogia SA unterzeichnet, um wichtige Teilsysteme der schwimmenden OTEC-Plattform zu entwickeln, wie den Turbinen und dem Organic Rankine Cycle (ORC).

Im Oktober unterstützen die GLOEA und die UNIDO erste Gespräche über ein OTEC-Pilotprojekt auf den Fidschi-Inseln. Und obwohl die Global OTEC schätzt, daß ihr Kraftwerk nur eine 750 m lange Kaltwasserleitung benötigt, deren Kosten auf 2,5 – 3 Mio. $ geschätzt werden, ist auch Ende 2023 noch immer unklar, ob das Projekt weiterhin nach einer Finanzierung sucht oder schon vollständig finanziert ist.

Holland

Wie die Presse Ende 1995 berichtet, untersucht die niederländische Energie- und Umweltbehörde Novem gemeinsam mit der Industriegruppe Hoogovens Groep BV und der Firma Linde ein Konzept des Meeresbau-Ingenieurs Frank Hoos, das eine besondere Variante der OTEC-Technologie bildet - und im Falle einer Umsetzung sämtliche bis dahin geltende Maßstäbe sprengen würde.

Das Projekt MegaPower zielt auf den Temperaturunterschied zwischen dem lauen Meerwasser und den eisigen Minusgraden der höheren Luftschichten. Schon die kleinste Version der Anlage wäre 5 km hoch, bei einem Durchmesser von 50 m.

Der MegaPower-Turm soll etwa 30 km von der Küste entfernt auf einem Ponton schwimmen. In seinem Inneren zirkuliert Butangas, das - von der Meereswärme verdampft - mit einer Geschwindigkeit von bis zu 180 km/h den Kamin hinaufjagt. An der Turmspitze herrscht Frost zwischen minus 10° bis minus 35°C, wodurch sich das Medium verflüssigt und durch ein zentrales Fallrohr wieder hinunterstürzt. Die Turbinen einer derartigen Anlage sollen bis zu 7 GW Leistung erzielen. Um die 400.000 t Gesamtgewicht des gigantischen Bauwerks aufzufangen, sollen vier ellipsoide Wasserstoffballons mit Durchmessern von 360 - 900 m wie Schwimmflügel am Turm befestigt werden.

Eine noch höhere, zweistufige Turmvariante hat sogar eine Bauhöhe von 7,5 km, womit an der Turmspitze Temperaturen von minus 45°C herrschen würden. Im oberen Turmteil würde dann Wasserstoff zirkulieren, was wiederum genügend Auftrieb erzeugt, um auf die Stützkissen am Turmschaft verzichten zu können. Im unteren Segment, das am Boden einen Durchmesser von 2,5 km haben würde, soll Ammoniak als Arbeitsmedium eingesetzt werden. Der gerippte Wärmetauscher an der Turmspitze würde einen Durchmesser von 1,2 km haben.

Ein wesentliches Problem der vorgeschlagenen Technologie - nämlich ihre Anwendbartkeit - konnte bislang allerdings noch nicht gelöst werden, denn die Funktionstüchtigkeit einer derartigen Anlage läßt sich im verkleinerten Maßstab nicht testen. Vermutlich deshalb hat man später auch nie wieder etwas darüber gehört.

Wie im September 2011 bekannt wird, wird die von dem im Vorjahr von Berend Jan Kleute und Remi Blokker gegründeten niederländischen Start-Up Bluerise B.V. entworfene OTEC-Technologie möglicherweise in dem geplanten Ecopark der Curaçao Airport Holding N.V. (CAH) zum Einsatz kommen, einem ‚Industriepark für Hightech-Produktions- und Forschungseinrichtungen mit nachhaltigem Charakter‘, dessen Planentwurf durch das deutsche Unternehmen Bricks International entwickelt werden soll.

Im Wesentlichen von der NELHA auf Hawaii inspiriert (s.u.), konzentriert sich das Konzept auf der von den Niederlanden verwalteten Karibikinsel Curaçao auf die Nutzung auf die Bereiche Seawater Air Conditioning (SWAC), OTEC-Forschung, Kühlbett-Landwirtschaft, Marikultur und Algenfarmen. Von dem Konzeptentwurf der schwimmenden Offshore-OTEC-Anlage gibt es bislang aber nur einige Grafiken.

Im April 2012 nimmt die Bluerise einen OTEC-Prototyp für fortgeschrittene Forschung und Demonstration an der Technischen Universität Delft (DUT) in Betrieb. Der Firma zufolge – die selbst ein Spin-off der DUT ist – hat der Prototyp durch die Verwendung einer nichtazeotropen Arbeitsflüssigkeit einen wesentlich besseren Wirkungsgrad und damit niedrigere Stromerzeugungskosten als herkömmliche ORC-basierte OTEC-Systeme.

Im Rahmen der Eröffnungszeremonie unterzeichnen die Bluerise und die Curaçao Airport Holding zudem die Absichtserklärung für einen Stromabnahmevertrag, um ihre Zusammenarbeit bei der Realisierung einer 100 kW (andere Quellen: 500 kW) OTEC-Pilotanlage weiter auszubauen.

Schnelle Fortschritte sind allerdings nicht zu verzeichnen, und erst im Juni 2015 ruft die DUT eine neue Plattform für Meeresenergie ins Leben, um die Forschung und Ausbildung in diesem Bereich zu fördern. Die DUT möchte demnach eine wichtige Rolle bei den Technologien für erneuerbare Energien spielen, einschließlich der thermischen Energieumwandlung im Meer.

Im Februar 2017 unterzeichnet die TU Delft eine Vereinbarung mit Japan, um die Zusammenarbeit im Bereich der thermischen Meeresenergieumwandlung und anderer Meeresenergielösungen, einschließlich Gezeiten-, Wellen- und Strömungsenergie, zu formalisieren. Im Zuge des Besuchs in Japan wird auch die OTEC-Demonstrationsanlage auf der Insel Kumejima besichtigt, die seit 2013 erfolgreich in Betrieb ist (s.u.).

Nachdem die Bluerise auf der Ocean Economy and Future Technology Conference im März 2019 in Oman einen Vortrag über das lokale OTEC-Potential hält – die Hauptstadtregion Maskat sowie andere Küstenstädte befinden sich in relativer Nähe zu kaltem Tiefseewasser – wird die Firma im Juli von dem Schweizer Unternehmen Allseas Engineering B.V. übernommen, das im Legen von Offshore-Pipelines und der Installation und Demontage von Offshore-Bauwerken tätig ist.

Den Pressemeldungen zufolge will die Allseas ihr Offshore-Fachwissen und ihre Erfahrung mit Tiefseetechnologien nutzen, um die Konzepte von Bluerise voranzutreiben und die Umsetzung von OTEC-Projekten zu beschleunigen. Tatsächlich ist dies aber das letzte, was man von dem Bluerise- OTEC hört – und sogar die Meldung über die Aquise selbst ist auf der Allseas-Seite nicht mehr zu finden.

Noch kurzlebiger ist die 2015 von dem Bauingenieur Harold Lever gegründete Firma ARTEQ Power (o. ArteqPower), die das in Zusammenarbeit mit der Universität Wageningen entwickelte Archisol-Konzept kommerzialisieren will. Lever hatte ab 2010 verschiedene Initiativen im Bereich der nachhaltigen Energie verfolgt und erreicht nun den Punkt, an dem es als angemessen erscheint, das Konzept zur Umwandlung von Strömen mit geringen Temperaturunterschieden in die Praxis umzusetzen.

Das Hauptprodukt von ArteqPower ist der sogenannte STeD-Motor: ein Motor, der große Ströme mit geringen Temperaturdifferenzen als Grundlage für die Stromerzeugung nutzt und dabei einen modifizierten ORC-Zyklus verwendet, der die Konstruktion und den Betrieb vereinfacht und das Potential hat, auch bei kleinen Temperaturunterschieden sehr effizient zu sein.

Im Oktober 2016 vereinbart die Arteq Power eine Zusammenarbeit mit dem französischen, auf die ORC-Turbinentechnologie spezialisierten Unternehmen Enogia, um den OTEC-Zyklus und die Turbine zu optimieren. Was dann auch die letzte Meldung ist, die es über das Unternehmen gibt.

Indien

Das indische OTEC-Programm beginnt im Jahr 1980 mit dem Vorschlag der General Electrical Co. aus den USA, eine 20 MW Anlage vor der Küste von Tamil Nadu zu errichten. Nachdem 1982 eine OTEC-Arbeitsgruppe im Indian Institute of Technology in Madras eingerichtet wurde, wird 1984 der vorläufige Entwurf für eine schwimmende Anlage mit geschlossenem Rankine-Kreislauf und Ammoniak als Arbeitsmedium mit einer Leistung von 1 MW erstellt. Daneben wird eine landgestützte OTEC-Anlage mit gleicher Leistung für eine der Inseln der Lakshadweep-Gruppe vorgeschlagen.

Um die Forschungsaktivitäten im Bereich der Meeresenergie fortzuführen, wird im Jahr 1993 vom Department of Ocean Development (DOD) der indischen Regierung das National Institute of Ocean Technology (NIOT) mit Sitzen in Chennai und Madras gegründet, das auch die OTEC-Technologieentwicklung fördert.

Als das indische Verteidigungsministerium Anfang 1997 vorschlägt, eine OTEC-Anlage mit einer Leistung von 1 MW zu errichten, unterzeichnet das NIOT eine Absichtserklärung für die gemeinsame Entwicklung mit der japanischen Saga University, die seit mehr als 25 Jahren praxisorientierte Forschung und Entwicklung im Bereich OTEC betreibt.

Das NIOT führt daraufhin detaillierte Untersuchungen an dem vorgeschlagenen OTEC-Standort vor der Küste von Tamil Nadu in der Nähe des Hafens von Tuticorin am Südzipfel des Subkontinents durch, der in den letzten vier Jahrzehnten frei von Wirbelstürmen war. Die Gewässervermessung ergibt, daß kaltes Wasser in einer Tiefe von 1.000 m erst in etwa 40 km Entfernung von der Küste verfügbar ist, was den Einsatz einer schwimmenden Plattform für die OTEC-Anlage erforderlich macht.

Nach Festlegung der detaillierten Spezifikationen für das Energiemodul wird Ende 1998 eine globale Ausschreibung für die verschiedenen Teilsysteme wie Wärmetauscher, Turbinen-Generator, Meerwasserpumpen usw. durchgeführt. Den Auftrag für die Verrohrung und den Ansaugrüssel aus Hochdruck-Polyethylen erhält das Fachunternehmen Makai Ocean Engineering Inc., das schon das Rohr von Keahole auf Hawaii abgesenkt hatte – wo es anstatt der geplanten zweijährigen Lebensdauer auch noch zehn Jahre später zufriedenstellend funktionierte (s.u.).

Im Jahr 2000 wird die schwimmende 1 MW OTEC-Anlage bei Tamil Nadu stationiert. Die NIOT-OTEC-Barke namens Sagar Shakti ist 72 m lang und wird durch eine 1 m durchmessende Pipeline mit 1.415 kg/s Wasser aus 1.000 m Tiefe versorgt. Nach Abschluß der Tests ist geplant, die Anlage zur Stromerzeugung vor die Andamanen- und Nikobaren-Inseln zu verlegen. Anderen Quellen zufolge wird die Pilotanlage bei Tuticorin erst im Frühjahr 2003 in den Testbetrieb genommen.

Die indischen Presse berichtet darüber, daß im Januar 2008 in Kulasekarapattinam in der Nähe von Tiruchendur – ebenfalls im Distrikt Tuticorin – ein weiterer Versuch zur Stromerzeugung mit OTEC durchgeführt wird, der jedoch daran scheitert, daß sich das Ansaugrohr löst und in die Tiefe verschwindet. Anderen Informationen zufolge handelte es sich dabei um eine schwimmende Anlage mit einer Trinkwassererzeugungs-Kapazität von 1.000 m³/Tag.

Neben der OTEC-Stromerzeugung wird in Indien auch die Technologie der thermischen Niedertemperatur-Entsalzung (Low Temperature Thermal Desalination, LTTD) erforscht und eingesetzt, die zwar mehr Strom als die Umkehrosmose-Entsalzung verbraucht, dafür aber die Umweltbelastung verringern soll, die bei herkömmlichen Entsalzungsanlagen durch die Herstellung einer starken Salzlösung entsteht.

Nachdem Lakshadweep als der am besten geeignete Ort für die experimentelle Einführung der LTTD-Technologie zur Süßwassergewinnung ermittelt wird, wo auf den meisten Inseln eine Wassertiefe von 400 m in einem Abstand von 600 – 800 m von der Küste erreicht wird, beschließt das Ministerium für Geowissenschaften im Jahr 2005, durch das NIOT eine Entsalzungsanlage auf der Insel Kavaratti errichten zu lassen. Die Anlage mit einer Kapazität von 100 m³ Trinkwasser pro Tag wird ab 2006 von den Inselbewohnern selbst betrieben und deckt den Trinkwasserbedarf der 10.000 Einwohner zählenden Gemeinde.

Anschließend werden noch drei weitere LTTD-Anlagen erfolgreich in Betrieb genommen: auf den Lakshadweep-Inseln Minicoy und Agatti (beide 2011) mit einer Tageskapazität von jeweils 100 m³ Trinkwasser, sowie im Wärmekraftwerk North Chennai (NCTPS) in Chennai mit einer Kapazität von 150 m³/Tag (2008).

In Bezug auf neue Anlagen gibt es erst im November 2021 wieder etwas zu erfahren, als das NIOT mit der lokalen Firma M/s Koushic Pressure Vessels Pvt Ltd. den Vertrag über die Lieferung und Inbetriebnahme einer neuen offenen OTEC-Entsalzungsanlage auf Kavaratti mit einer Kapazität von 100 m³/Tag unterzeichnet. Die Grundsteinlegung für das Projekt erfolgt im März 2022, es soll bis Dezember 2023 abgeschlossen sein.

Außerdem werden derzeit auf sechs weiteren Inseln LTTD-Anlagen mit einer Kapazität von jeweils 150 m³ Trinkwasser pro Tag gebaut.

Im Dezember 2015 wird berichtet, daß die indische Marine den Bau eines OTEC-Megakraftwerks plant, um ihren Stützpunkt auf den ökologisch sensiblen Andamanen- und Nikobaren-Inseln mit Strom zu versorgen. Ziel des Projekts ist die Erzeugung von 20 MW für die Marineeinrichtungen und den Luftwaffenstützpunkt auf der Insel. Eine Vormachbarkeitsstudie für den Einsatz von Offshore-OTEC-Anlagen, bei der zwei mögliche Standorte in der Nähe von Port Blair ermittelt wurden, hatte der französische Industriekonzern DCNS vorgelegt.

Die Marine ist sehr an grüner Energie interessiert und zeigt Premierminister Narendra Modi ein maßstabsgetreues Modell der geplanten OTEC-Anlage. Sie könnte dazu führen, daß die derzeitige Verwendung von Dieselkraftstoffen an dem Standort vollständig eingestellt wird. Es ist allerdings nichts darüber zu finden, daß dieses ambitionierte Projekt weitergeführt wurde.

Im Jahr 2023 geht das NIOT eine Partnerschaft mit dem Programm für erneuerbare Meeresenergien der Firma Shell zusammen, um ein schwimmendes OTEC im 1 MW Maßstab zu untersuchen und zu kalkulieren. Der erste Schritt des Projekt konzentriert sich auf Entwurf und Kostenberechnung und wird im Oktober abgeschlossen.

Eine ähnliche Partnerschaft geht Shell übrigens im November 2023 mit der brasilianischen Bundesuniversität von Rio de Janeiro (UFRJ) ein, um die Machbarkeit von OTEC an der Küste Brasiliens zu untersuchen. Ziel des Projekts ist es, ein optimales Design für das Gebiet des ‚Blauen Amazonas‘ entlang der Küste zu simulieren und die Energieausbeute für verschiedene Kombinationen von Kalt- und Warmwassereinlässen und Plattformgrößen zu schätzen. Überraschenderweise ist auf der Homepage des Marine Renewable Energy Program von Shell nicht das Geringste über OTEC zu finden.

Japan

Im Oktober 1981 nimmt Japan für einige Monate eine 100 kW (andere Quellen: 120 kW) Anlage auf der Insel Republik Nauru im pazifischen Ozean in Betrieb, bei der allerdings 90 kW für den Pumpenbetrieb benötigt werden. Das stationäre Kraftwerk, an dessen Entwicklung die Firmen Toshiba und Tokyo Electric Power Co. seit den 1970ern gearbeitet hatten, bekommt sein kaltes Wasser aus einer Tiefe von 580 m, als Arbeitsmedium wird Freon genutzt, und der Wärmetauscher besteht aus Titanium.

Letztlich erreicht die Anlage eine Nettoleistung von 31,5 kW (andere Quellen: 35 kW), die zur Versorgung einer Schule und anderer Orte verwendet werden. Damit wird ein Weltrekord für die Stromerzeugung aus einem OTEC-System aufgestellt, bei dem der Strom in ein echtes, und nicht in ein experimentelles, Stromnetz eingespeist wird. Dafür findet die CC-OTEC Demonstration Plant auch einen verdienten Platz auf einem Briefmarken-Block von 1982.

Im Jahr 1992 wird das OTEC Laboratory, gegründet, und schon 1993 meldet man im Namen der japanischen Regierung vier Patente an.

1994 entwickelt Haruo Uehara, ursprünglich Entwickler von Atomkraftwerken, einen nach ihm bekannten Kreislauf, den er als Alternative zu dem bekannten Rankine-Kreislauf mit dessen Effizienz von nur 3 % betrachtet.

Dieses System wird vom Institute of Ocean Energy der Saga University in der Stadt Imari, wo man sich bereits seit 1973 mit der OTEC-Technologie beschäftigt, im Rahmen einer 4,5 kW Anlage (andere Quellen: 9 kW) vor Shimane getestet. Dabei wird ein Wirkungsgrad von 5 – 6 % festgestellt. Ein Jahr später wird auch in Imari eine Versuchsanlage errichtet.

Im September 1997 wird eine Absichtserklärung mit dem indischen National Institute of Ocean Technology (NIOT) unterzeichnet, als dessen Resultat eine OTEC-Testanlage im indischen Meer entsteht (s.o.). Die erste Anlage in Japan, welche den o.g. Uehara-Kreislauf umsetzt, wird im März 1999 errichtet, und zwar mit einer Leistung von 50 kW.

Eine ähnliche Vereinbarung wie mit Indien wird im April 2001 auch mit der Republik Palau unterzeichnet, wo bis 2015 an sieben Standorten OTEC-Anlagen mit einer Gesamtkapazität von 30 MW in Betrieb gehen sollen.

2003 wird an der Saga University offiziell das Institute of Ocean Energy (IOES) gegründet, für den Bau und die Ausstattung werden rund 4 Mrd. Yen investiert. Bereits im Juni wird am IOES erfolgreich eine 30 kW Pilotanlage in Betrieb genommen, die Strom und Süßwasser produziert.

Seit 1989 gilt in Japan die Firma Xenesys Inc. aus Akashi, Präfektur Hyogo (später mit Hauptsitz in Tokio), im Bereich der OTEC-Technologie als führend. Auf der Seite dieses Unternehmens, das ab 2000 auch die entsprechenden Patente der Saga University übernimmt, findet man viele Informationen über den aktuellen Stand der Entwicklungen in Japan seit 2002.

2003 plant man eine 100 MW Anlage, die im Laufe der folgenden fünf Jahre realisiert werden soll. Neben dem Interesse an Süßwasser wird auch an die Extraktion von Lithium aus dem Meerwasser gedacht.

Außerdem gibt es Gespräche mit Saudi-Arabien, das eine OTEC-Anlage zur Meerwasserentsalzung haben möchte. Für diese erste kommerzielle Umsetzung wird Anfang 2004 gemeinsam mit neun saudischen Geschäftsleuten, die 60 % des Startkapitals von 2 Mio. Rial halten, ein Joint-Venture namens Xenesys Arabia gegründet. Innerhalb eines Jahres soll für einen Betrag zwischen 8 und 17 Mio. $ eine 3 MW Anlage entstehen, die zusätzlich 2.000 m³ Süßwasser pro Tag produziert.

An dem Projekt beteiligen sich auch die Unternehmen Hitachi Zosen sowie Kobe Steel ltd., einer der größten Titaniumhersteller weltweit, der sich auch anteilsmäßig an der Xenesys beteiligt, da eine OTEC-Anlage von 1 MW Leistung für ihre Wärmetauscher bis zu 18 t dieses Metalls bedarf.

Xenesys entwickelt auf Grundlage der OTEC-Technologie auch ein Verfahren namens Discharged Thermal Energy Conversion (DTEC), bei dem industrielle Abwärme genutzt wird, um Strom und/oder Süßwasser zu produzieren. Insgesamt besitzt das Unternehmen schon 50 Patente in diesem Entwicklungsbereich.

Bei dem Streit mit China Anfang 2005 um die südlichste japanische Insel Okinotorishima wird das Thema OTEC ein Politikum, als Tokios Gouverneur S. Ishihara davon spricht, genau dort eine Meeres-Thermalanlage errichten zu wollen, um die territoriale Zugehörigkeit zu Japan zu demonstrieren. Im Januar 2006 startet die Saga University zusammen mit der National Fisheries University eine Standortuntersuchung in dem umstrittenen Gebiet.

Im Februar 2006 vereinbart Xenesys mit der Präfektur Saga, in Imari-shi ein OTEC-Forschungsinstitut zu errichten, und im März wird mit der Saga University und der Stadt Imari-shi der Bau einer Fabrikation für OTEC-Systeme beschlossen, in die Xenesys 1,8 Mrd. Yen investiert. Im November 2007 beginnt die Arbeit an beiden Neugründungen.

Die Japan External Trade Organisation (JETRO) finanziert Mitte 2006 eine Machbarkeitsstudie für Kuweit, bei der es primär um die Meerwasser-Entsalzung geht. Im Mai 2007 folgt die Unterzeichnung einer entsprechenden Absichtserklärung zwischen der Xenesys und der Kuwait National Petroleum Company (KNPC) mit einem Investitionsvolumen von rund 2 Mrd. Yen. Dabei soll die DTEC-Technologie in der Raffinerie des Hafen al-Ahmadi eingesetzt werden. Im November des Jahren wird ein Absichtserklärung mit der Qatar Electricity and Water Company unterzeichnet, bei dem es um die Machbarkeitsstudie für eine OTEC-Anlage in Katar geht, die ebenfalls von JETRO und dem japanischen Wirtschaftsministerium gefördert wird.

Im August 2008 wird ein weiteres Joint-Venture mit der Pacific Petroleum Company (PPC) beschlossen, um eine OTEC-Anlage in Tahiti zu realisieren. Die Xenesys Pacific Research & Services s.a.s. soll die Technologie in der Nähe neu entstehender Krankenhäuser und Industriekomplexe zur Stromversorgung und Kühlung einsetzen. Im November wird außerdem eine Kooperation mit dem Mitsubishi-Konzern vereinbart, wobei es - nach vorgegebenem Muster - diesmal um Abu Dhabi als Standort geht.

2009 scheint es nur Gespräche mit Indonesien und Taiwan zu geben, doch Anfang 2010 erhält Xenesys den Auftrag für die Machbarkeitsstudie einer 5 MW Anlage für Tahiti. Die Hälfte der Kosten werden von der französischen Regierung übernommen. Außerdem beschließt auch Kumejima-cho, Präfektur Okinawa, bis März 2011 zu untersuchen, ob es machbar ist, dort eine OTEC-Anlage zu installieren. Eine weitere DTEC-Machbarkeitsstudie wird für Kasachstan erstellt.

Im August 2010 gibt die japanische Regierung bekannt, daß man 2012 eine große Kommerzielle OTEC-Anlage bauen will, die 2016 ihren kommerziellen Betrieb aufnehmen soll. Erste Tests hiefür sollen bereits 2011 beginnen. Für die fünf Folgejahre wird hierfür ein Etat von 13 Mrd. Yen eingeplant.

Im Juli 2012 geben die Xenesys sowie die japanischen Unternehmen Yokogawa Electric Corp. und IHI Plant Construction Corp. ihre Zusammenarbeit beim Bau einer 100 kW OTEC-Demonstrationsanlage in den Gewässern der Insel Kumejima (o. Kume) bekannt, die ganz im Süden Japans liegt und zu den Okinawa-Inseln gehört. Xenesys wird die Stromerzeugungseinheit und die Wärmetauscher entwerfen und herstellen; Yokogawa das Überwachungs- und Steuerungssystem für die Erzeugungseinheit und die Elektronik für die Verbundanlagen; und IHI wird die gesamte Anlage entwickeln und bauen.

In Okinawa liegt die Wassertemperatur an der Oberfläche bei 25 – 30°C und in 612 m Tiefe bei 8 – 10°C (andere Quellen: 6 – 8°C). Um die Wärme effektiv zu übertragen, wird daher als Heizmedium ‚alternatives FCKW‘ verwendet, das so eingestellt ist, daß es den Siedepunkt bei 24°C erreicht.

Die Anlage wird in das Tiefsee-Forschungszentrum der Präfektur Okinawa integriert, welches neben Oberflächenwasser-Einlaßrohren auch das größte von vier Tiefseewasser-Pumpensystemen in Japan besitzt. Es hat eine Förderkapazität von täglich 13.000 m³. Das Okinawa Prefecture Deep Seawater Research Center (ODRC) ist seit dem Jahr 2000 im Bereich der Tiefseewassernutzung tätig und hat mehrere Projekte ins Leben gerufen, unter anderem für lokale Kühlungsdienste, Wasserentsalzung, Aquakultur und Landwirtschaft. Im Oktober besuchen Kaiser Akihito und Kaiserin Michiko das Institut, um sich über die OTEC-Anlage zu informieren.

Sicherlich bekommen sie dabei auch Präsente in Form der einzigartigen Produkte, die auf der Insel Kume mit Tiefseewasser gezüchtet bzw. hergestellt werden: die geschätzten Kuruma-Garnelen; die hochwertige Grünalgenart Umi Budo (sea grapes, Caulerpa lentillifera); das traditionell in der japanischen Küche genutzte Gerinnungsmittel Nigari; hochmineralisches Meersalz; sowie Kosmetikprodukte.

Im Hinblick auf künftige Erweiterungen schätzt Xenesys, daß es möglich ist, die Aufnahme von Tiefseewasser auf 100.000 Tonnen pro Tag zu erhöhen und eine OTEC-Kraftwerksleistung von 1,25 MW zu installieren. Die Insel Kumejima, die eine Städtepartnerschaft mit dem Bundesstaat Hawaii eingegangen ist, möchte sich zu einer autarken Gemeinschaft entwickeln und als Vorbild für andere kleine Inseln in der Präfektur Okinawa dienen.

Tatsächlich wird die Installation der neuen OTEC-Anlage Ende März 2013 abgeschlossen – und Mitte April wird der Beginn des OTEC-Testbetriebs bekanntgegeben, mit zwei 50 kW Einheiten in Doppel-Rankine-Konfiguration. Das Hauptziel ist die Untersuchung der zu erwartenden Schwankungen in der Stromversorgung, die durch Veränderungen des Wetters, der Jahreszeit und der Meerestemperatur verursacht werden. Zudem soll die Gültigkeit von Computermodellen bewiesen werden.

Die Untersuchungen und Forschungsarbeiten werden mit Unterstützung der Saga Universiy bis Ende 2014 (o. 2016) durchgeführt. Die Anlage ist seitdem kontinuierlich in Betrieb, wenn nicht gerade spezielle Tests durchgeführt werden.

In der Energievision 2020, die die Stadt Kumejima Ende des Jahres veröffentlicht, wird das ehrgeizige Ziel gesetzt, bis 2040 eine zu 100 % aus erneuerbare Energien bestehende Versorgung zu erreichen. Der entsprechende Fahrplan umfaßt neben PV und Biokraftstoff sowohl Onshore-OTEC im Umfang von 1 MW als auch Offshore-OTEC im Umfang von 5 MW. Die Onshore-Anlage ist für 2025 vorgesehen, die größere Offshore-Anlage für 2035.

Im Juli 2018 kündigt die japanische Wissenschafts- und Technologiebehörde sieben neue SATREPS-Projekte (Science and Technology Research Partnership for Sustainable Development) an, darunter die Entwicklung einer experimentellen hybriden OTEC-Anlage in Malaysia (H-OTEC). Hier war bereits im Januar 2013 an der Universiti Teknologi Malaysia (UTM) das UTM Ocean Thermal Energy Centre (UTM OTEC) gegründet worden, das eine Forschungskooperation mit dem Institut für Meeresenergie der Universität Saga eingeht, um eine Versuchsanlage mit einem Wärmetauscher aus rostfreiem Stahl zu entwickeln.

Gefördert wird das Projekt von der Japanischen Agentur für internationale Zusammenarbeit (JICA), der Japanischen Agentur für Wissenschaft und Technologie (JST) sowie dem malayischen Ministerium für Hochschulbildung. Weitere Partner sind das National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST) sowie die Firma Xenesys, und auf wissenschaftlicher Seite beteiligen sich neben der UTM das International Institute of Aquaculture and Aquatic Sciences (I-AQUAS) der Universiti Putra Malaysia (UPM), die University of Malaya (UM), die Universiti Kebangsaan Malaysia (UKM), die Universiti Malaysia Terengganu (UMT) und die Tokyo University. Etwa 50 malaysische und 20 japanische Wissenschaftler sind von 2019 bis 2024 an diesem Projekt beteiligt.

Der in Japan hergestellte H-OTEC-Prüfstand, die erforderlichen Versorgungseinrichtungen und die Anlage zur Entnahme von Meerwasser sollen bis Anfang 2021 am I-AQUAS in Teluk Kemang nahe Port-Dickson errichtet werden. Tatsächlich wird im März das erste SATREPS-OTEC-Forum der veranstaltet, bei dem auch der bislang fertiggestellte Teil der 3 kW Demonstrationsanlage vorgestellt wird – und im Mai 2022 wird von der Saga University die Wärmetauscher-Biofouling-Testeinheit geliefert, die kaltes Meerwasser als Ersatz für kaltes Tiefseewasser für Spin-off-Projekte im Bereich der Aquakultur liefern wird.

Im März 2022 berichtet die japanische Presse, daß das Schiffahrtsunternehmen Mitsui O.S.K. Lines (MOL) das 1 MW Kraftwerk errichten wird. Bei der hier angewandten Technologie wird flüssiges Ammoniak verwendet, dessen Siedepunkt durch Druckanpassung angehoben wird. Es wird geschätzt, daß der Bau mehrere Milliarden Yen kosten wird, obwohl das Unternehmen die bereits vorhandenen Wassereinlaßrohre der Fischerei nutzt, um die Kosten zu senken. Die Mitsui O.S.K. plant zudem den Bau weiterer Kraftwerke, auch in Indonesien.

Im Juli gibt die MOL bekannt, dass die japanische Organisation für die Entwicklung neuer Energie- und Industrietechnologien (NEDO) eine Machbarkeitsstudie für die Einführung von OTEC auf Mauritius in Auftrag gegeben hat, um die Kommerzialisierung der OTEC-Stromerzeugung zu beschleunigen. Der Inselstaat im Indischen Ozean nimmt in den Haushalt 2023 – 2024 ein umfassendes Paket zur grünen Transformation auf, das auch umfangreiche Investitionen in die OTEC-Technologie umfaßt, wie etwa den Bau der 1 MW OTEC-Demonstrationsanlage.

Kanada

Hier scheint es keine direkten OTEC-Aktivitäten zu geben, doch im Frühjahr 2004 wird in Toronto das Deep Lake Water Cooling Projekt in Betrieb genommen. Bei siesem wird dem Ontariosee in einer Tiefe von etwa 83 m Wasser mit einer Temperatur von 4°C entnommen und durch ein Rohrleitungssystem in das Fernkühlwerk der Stadt gepumpt. Dort wird gesammelt, aufbereitet und anschließend als Fernkälte durch ein unterirdisches Rohrleitungsnetz zu den angeschlossenen Gebäuden geleitet.

Das System versorgt z.B. die Steam Whistle Brauerei, das Air Canada Center und einige Bürogebäude. Das danach leicht erwärmte Wasser wird zum Teil für die Trinkwasserversorgung der Gebäude verwendet, während der nicht benötigte Rest wieder in den Ontariosee zurückgeleitet wird. Durch dieses Projekt wird der Strombedarf für die Kühlung der Gebäude um 75 % reduziert. Betrieben wird die Anlage von der City of Toronto Water Supply Division gemeinsam mit dem lokalen Energieversorger Enwave.

Südkorea

In den 1980er Jahren wird in Südkorea eine 20 kW OTEC-Pilotanlage entwickelt, über die sich bislang aber keine Details finden ließen.

Weitere Schritte werden erst im Oktober 2013 gemeldet, als das Deep Ocean Water Application Research Center (DOWARC) des Maritime and Ocean Engineering Research Institute (MOERI) und das Korea Institute of Ocean Science and Technology (KIOST) die Installation einer 20 kW OTEC-Pilotanlage abschließen. Diese nutzt 5ºC kaltes Tiefseewasser als Wärmesenke, 26ºC warmes Oberflächenwasser als Wärmequelle, und weist einen Wirkungsgrad von 2,1 % auf.

Das DOWARC arbeitet seit 2010 an einem nationalen Projekt mit der Bezeichnung ‚Entwicklung von Nutzungstechnologien für Tiefseewasserenergie‘, dessen Ziel es ist, bis 2016 über die Technologien für die Entwicklung einer 1 MW OTEC-Anlage zu verfügen.

Um dies zu erreichen, wird im Jahr 2011 erfolgreich ein 100 W OTEC-Modell zur Erprobung der Leistung und zur Aufklärung der Öffentlichkeit entwickelt und gebaut. Bis 2012 werden Konzeptentwürfe für OTEC-Anlagen mit Leistungen von 1 MW, 10 MW und 100 MW erstellt, und Ende des Jahres wird von dem koreanischen OTEC-Team, das sich aus 13 nationalen Instituten und Universitäten zusammensetzt, als verkleinertes Modell die o.e. 20 kW Pilotanlage entworfen.

Zeitgleich im Oktober gibt das Korea Research Institute of Ships & Ocean engineering (KRISO) Pläne für die Errichtung einer 1 MW OTEC-Demonstrationsanlage bekannt gibt. Der Plan sieht vor, die Installation auf einem Lastkahn abzuschließen und bis 2019 an der Ostküste des Landes zu testen, gefolgt von der Verlegung und dem Umbau zu einem Festlandtyp, der schließlich im Jahr 2020 den Langzeitbetrieb in South Tarawa auf Kiribati aufnehmen soll – was sich bislang aber nicht bestätigen ließ. Allerdings soll die schwimmende Anlage mit einer Netto-Stromerzeugung von 338 kW den aktuellen Weltrekord halten.

Bis 2017 stellt das KRISO den 1,2 MW Turbinengenerator, die Kondensatoren und andere Systemelemente her und untersucht die äußeren Umwelteinflüsse des Anlagenstandorts in Süd-Tarawa für die Installation der Ansaugrohre. Außerdem wird eine Umweltverträglichkeitsprüfung durchgeführt.

Zu diesem Zeitpunkt wird im Sea Water Utilization Plant Research Centre in Goseong-gun, einer Zweigstelle des KRISO, die sich mit der Nutzung von Meerwasser und Wärmeenergie befaßt, neben der 20 kW OTEC-Pilotanlage auch eine 200 kW HOTEC-Anlage getestet, die ebenfalls 5°C kaltes Meerwasser als Wärmesenke nutzt, aber leicht verfügbare thermische Energieressourcen wie geothermische Energie, Abwärme von Schiffen, die Holzschnitzel-Vergasung und anderes verwendet, um die Temperatur der Wärmequelle auf bis zu 75°C zu erhöhen, was zu einen Wirkungsgrad von 7,7 % führt.

Auf der Generalversammlung der Ocean Thermal Energy Association (OTEA) im Februar 2022 wird Hyeon-Ju Kim vom KRISO mit dem Uehara-Preis 2021 ausgezeichnet. Kim initiierte das erste Internationale OTEC-Symposium im Jahr 2013 (s.o.) und war an mehreren koreanischen OTEC-Pilotprojekten beteiligt.

Danach ist erst wieder im Februar 2023 etwas über neue OTEC-Projekte zu hören, als die Abteilung für wirtschaftliche und soziale Angelegenheiten der Vereinten Nationen bekannt gibt, daß Korea den Marshallinseln im mittleren Ozeanien Finanzmittel in Höhe von 5,2 Mio. $ sowie Personal und technische Hilfe für die Errichtung einer 50 kW OTEC-Anlage und einem Klimatisierungssystem zur Verfügung stellen wird, mit dem etwa 5.000 m² Fläche gekühlt und beheizt werden können.

Außerdem wird das Ministerium für Ozeane und Fischerei ein Schulungsprogramm zur Entsalzung von Abflußwasser und dessen Verwendung für Hydrokulturen angeboten. Das Projekt beginnt im März 2023 und soll bis Dezember 2026 abgeschlossen werden.

Im Zuge der Recherche zeigt sich, daß ein ungenanntes OTEC-Entwicklungsunternehmen bereits im Januar 2009 an die Regierung der Marshallinseln herangetreten ist und eine 10 MW OTEC-Anlage vorgeschlagen hat, die auch Trinkwasser produziert. Tatsächlich befinden sich die Marshallinseln an einem der besten Standorte für ein maximales Temperaturgefälle mit einem stabilen Temperaturunterschied von bis zu 24°C.

Im März 2012 wird gemeldet, daß eine japanische Gruppe zusammen mit der Regierung der Marshallinseln eine Machbarkeitsstudie für ein OTEC-Kraftwerk auf dem Kwajalein-Atoll durchführen wird.

Laut einem Bericht vom August 2013 glauben Regierungsverantwortliche, daß noch vor Ende des Jahrzehnts eine 20 – 30 MW OTEC-Anlag  in Betrieb genommen werden könnte, so daß das Land weitgehend energieautark wäre und durch eine Stromversorgungsvereinbarung mit der großen Raketentestbasis der US-Armee auf den Marshallinseln Einnahmen erzielen könnte. Im Vorfeld der COP21-Klimakonferenz in Paris 2015 bekunden die Marshallinseln – als Teil ihrer Strategie zur Reduzierung fossiler Brennstoffe und zum Übergang zu erneuerbaren Energien – ein weiteres Mal ihr Interesse an der Entwicklung und dem Einsatz der OTEC-Technologie. Es bleibt abzuwarten, ob es mit der koreanischen Hilfe nun auch praktisch weitergeht.

USA

In den USA finden Konzepte zur Nutzung des Meerestemperaturgradienten schon früh große Aufmerksamkeit. J. Hilbert Anderson und sein Sohn James H. Anderson Jr. beginnen bereits 1962 mit ihren Versuchen und gründen 1972 in Jacobus, Pennsylvania, die Sea Solar Power Inc. – doch jahrzehntelang existieren nur Pläne für Demonstrationsanlagen, von denen ein 10 MW System landbasiert installiert werden soll, während eine 100 MW Anlage als Schiff konzipiert wird, das zudem täglich 120.000 t Trinkwasser produziert.

Das Unternehmen legt im Juli 1994 die Studie für ein 100 MW OTEC-Kraftwerk an der Küste Sri Lankas vor Kulasekarapattinam vor, etwa 46 km vom Golf von Mannar entfernt. Über eine Umsetzung ist jedoch nichts bekannt.

Die Abell Foundation aus Baltimore läßt sich die Technologie der Andersons später lizenzieren und gründet ein spezielles Unternehmen zu ihrer Vermarktung mit dem Namen Sea Solar Power International, das Anfang 2002 Pläne für ein schwimmendes 100 MW OTEC-Kraftwerk vorlegt, das parallel auch in einer Version als reine Entsalzungsanlage mit einem Tages-Output von 500 Mio. Liter Trinkwasser entwickelt wird. Für Demonstrationszwecke werden außerdem Vorschläge für einen Festland-OTEC mit einer Leistung von 10 MW gemacht, was im Grunde dem ursprünglichen Konzept entspricht.

Ende 2006 arbeitet das Unternehmen an seinen beiden ersten Verträgen - einer davon mit Hawaii, der andere mit den Caymen Islands in der Karibik. Hierbei sollen die Energieanlagen nicht weiterverkauft werden, sondern nur der von ihnen erzeugte Strom.  Bislang gibt es keine Meldungen über eine tatsächliche Umsetzung.

Neben den Andersons beschäftigen sich mit dieser Energieform noch viele andere, darunter Clarence Zener bei Westinghouse; Abraham Lavi an der Carnegie Mellon; William Heronemus an der Universität von Massachusetts; William Avery und Johns Hopkins am Applied Physics Lab; Robert Cohen vom DOE; sowie John Piña Craven und Hans Krock an der Universität Hawaii, die uns weiter unten nochmals begegnen werden.

In Folge der Öl-Krise in den 1970er Jahren will Präsident Jimmy Carter mehr als 200 Mio. $ in die OTEC-Technologie investieren. Aufgrund des bald wieder gesunkenen Ölpreises werden diese Investitionen jedoch ausgesetzt.

In den 1970er Jahren ist außerdem eine bemerkenswerte Zunahme von Patentanmeldung für OTEC-Anlagen festzustellen. Als Beispiele nenne ich hier die US-Patente von Clarence Zener und John G. Fetkovich aus Pennsylvania (Nr. 3.995.160, Anmeldung 1975, Erteilung 1976, sowie Nr. 4.083.189, 1977, 1978), Lester J. Owens aus Florida (Nr. 4.087.975, 1977, 1978) und Michael J. Wittig und Stephen J. Jennings aus Pennsylvania (Nr. 4.210.819, 1978, 1980, sowie Nr. 4.189.647, 1978, 1980).

Die US Energy Research and Development Administration (ERDA) startet 1973 ein OTEC-Programm und stellt Gelder für Studien und Untersuchungen bereit, während das Departement of Energy (DOE) ab 1974 ein Lockheed/TRW-Programm fördert, bei dem die praktische Erprobung einer schwimmenden Testplattform am Natural Energy Laboratory of Hawaii Authority (NELHA) vor Keahole Point (o. Keāhole Point) an der Kona-Küste am westlichsten Punkt der Insel Hawaii erfolgt.

In dem zu jener Zeit weltweit am weitesten fortgeschrittenen Untersuchungslabor für OTEC-Technologien wird die über 25° betragende Temperaturdifferenz zwischen der Oberfläche und 1.000 m tiefem Kaltwasser genutzt.

Bis 1978 gibt das US-Energieministerium insgesamt etwa 56 Mio. $ für die Erforschung der Nutzung des Temperaturgradienten aus, und William F. Whitmore verbreitet diese Idee aus dem letzten Jahrhundert in einem langen Artikel in der Technology Review vom Oktober desselben Jahres. 1980 wird bereits ein Förderbetrag von umgerechnet 335 Mio. DM ausgewiesen.

Zwischen 1977 und 1983 erscheint auch eine regelmäßige Publikation unter dem Titel The OTEC Liaison, in welcher über die jeweiligen Entwicklungen auf dem Sektor dieser Energienutzungsmethode berichtet wird.

Die US-Pläne sehen Ende der 1970er eine gestaffelte Versuchsreihe vor: 

1979	0,5 MW
1980	10 MW
1982	10 MW
1983	25 MW
1985	100 MW

Ein 400 MW Kraftwerk soll dagegen erst nach 1985 gebaut werden – und nur, wenn alle anderen Stufen erfolgreich betrieben worden sind. Auch der US-Atomenergiekommission liegen zu dieser Zeit Pläne für Meereswärmekraftwerke vor, hier will man bis zum Jahre 2000 sogar eine 20 GW Anlage im Meer installieren. 

In Frage gestellt werden alle diese Pläne durch eine Untersuchung des OTA, dem technologischen Beratungssamt des amerikanischen Kongresses, die zu dem Schluß kommt, daß die erforderliche Technik derzeit noch nicht beherrscht wird. Denn obwohl alleine der Wärmeinhalt des Golfstromes ausreichen würde, den Gesamtenergiebedarf der Vereinigten Staaten des Jahres 1980 um mehr als das 75-fache zu decken (unabhängig davon, ob dies auch technisch lösbar oder überhaupt ökologisch sinnvoll ist), gelten die für weitere Versuche bis 1985 erforderlichen 1 Mrd. $ als zu hoch – insbesondere weil die beteiligten Firmen schon jetzt von „einigen weiteren Milliarden Dollar“ reden, die als Investitionskosten für das Gesamtprojekt einkalkuliert werden müßten. 1978 hätte ein 100 MW Kraftwerk mindestens 210 Mio. $ gekostet.  Die großen Pläne werden daher stark zurechtgestutzt.

Tatsächlich funktioniert ab 1979 die erste 50 kW Anlage des NELHA unter dem Namen Mini-OTEC. Sie ist auf einem umgebauten Schiff der US Navy installiert, das etwa 2 km vor Keahole Point verankert ist. Bei dem rund drei Monate dauernden Versuch wird eine Netzeinspeiseleistung von 10 - 17 kW erreicht, da 40 kW der Gesamtleistung für den Betrieb der Pumpen benötigt werden, die das 5,5°C kalte Wasser aus 670 m Tiefe heraufbefördern.

1980 wird vom DOE die Testanlage OTEC-1 errichtet, mit der in erster Linie die geschlossenen Kreisläufe von Wärmetauschern getestet werden sollen. Diese Anlage befindet sich an Bord eines umgebauten Tankers der US Navy, der vor Kawaihae an der Kona-Küste verankert ist, gewinnt jedoch keine Energie.

In der Versuchsanlage an der Küste wird derweil Meerwasser entsalzt und nachgewiesen, daß für die Technologie auch große Polyethylen-Rohre genutzt werden können. Der Durchmesser des Kaltwasserrohrs beträgt 1,0 m, des des Warmwasserrohrs 0,7 m.

1983 wird für eine künstliche Insel am Kahe Point vor der Küste von Oaho ein 40 MW OTEC-Versuchskraftwerk geplant - nach Ende der Konstruktionsphase aus Geldmangel aber nicht realisiert.

Eine zweite Art der Thermalgradientenkraftwerke soll als Nebeneffekt destilliertes Wasser anbieten. Bei den 1984 gefaßten Plänen soll der Temperaturunterschied zwischen dem 24°C bis 27°C warmen Oberflächenwasser und dem etwa 900 m tiefen und 14°C kalten Wasser genutzt werden, in dem das warme Wasser einem Unterdruck ausgesetzt wird – bis es bei den schon genannten 27°C verdampft.

Dieser Dampf soll dann eine Turbine betreiben und anschließend in einem Wärmetauscher, der mit Tiefenwasser gekühlt wird, entsalzt kondensieren. Bei diesem Konzept des ‚offenen Kreislaufes’ kann auf unsichere oder sogar gefährliche Verdampfungsmittel wie Ammoniak oder Freon vollständig verzichtet werden. Eine erste Pilotanlage mit einer Leistung von 2 - 5 MW soll vor Florida installiert werden, doch auch diese Pläne werden später nicht umgesetzt. 

Versuche des amerikanischen DOE National Laboratory zeigen, daß statt dem teuren Titan auch Aluminium genutzt werden kann, um die großen Wärmetauscher der OTEC-Systeme herzustellen. Um 1984 entwickeln die dortigen Experten des Solar Energy Research Institute (SERI, inzwischen: National Renewable Energy Laboratory) außerdem einen speziellen Verdampfer, der das warme Seewasser in Niedrigdruckdampf umwandelt und einen Wirkungsgrad von 97 % erreicht.

Übrigens hatte das SERI bereits im Juni 1979 vorgeschlagen, den Seebeck-Effekt zu nutzen, um OTEC-Strom mit einem Gesamtwirkungsgrad von 2 % zu erzeugen. Der damalige Bericht mit dem Titel ‚Thermoelectric Ocean Thermal Energy Conversion’ von T. S. Jaydev, D. K. Benson und M. S. Bohn ist über web.archive.org auffindbar.

Das Labor auf Hawaii verkündet 1993, daß man 4°C bis 5°C kaltes Wasser aus 650 m Tiefe nützen will, um eine weitere Versuchsanlage zu betreiben. Das Tiefenwasser soll außerdem auch noch Gewächshäuser kühlen – und in Zukunft sogar den Flughafen von Keahole Point. Tatsächlich ist dort von 1993 bis 1998 ein experimentelles Meereswärmekraftwerk mit offenem Kreislauf erfolgreich in Betrieb - zu dieser Zeit das weltweit einzige.

Bei einer Oberflächenwassertemperatur von 26°C und einer Tiefenwassertemperatur von 6°C aus 825 m Tiefe beträgt die Generatorleistung 210 kW, und bei sehr hohen Temperaturen im Spätsommer werden sogar 250 kW erreicht. Sehr wirtschaftlich ist das System trotzdem nicht, denn zur Förderung des Wassers werden gleichzeitig etwa 200 kW von den Pumpen verbraucht.

Die OTEC-Anlage von Keahole Point erwirtschaftet im Mai 1993 während eines Versuchslaufs 50 kW Überschußenergie und bricht damit den bisherigen Rekord des japanischen Systems von 1982 mit dessen Leistung von 40 kW (s.o.).

Da die ursprünglich erwartete Energieleistung des NELHA jedoch nicht erreicht werden kann, wird die Anlage nach Ende der Versuche im Januar 1999 verschrottet. Es erweist sich allerdings, daß das Wasser aus der Tiefe exakt den Bedürfnissen von Aquakultur-Unternehmen entspricht. Inzwischen weiß man zudem, daß der Bewuchs von Wärmetauscher-Oberflächen durch die Beigabe kleiner Mengen an Chlor verhindert werden kann.

Im August (o. Oktober?) 2001 arbeitet man am NELHA daran, ein 3 km langes und in einem Stück gefertigtes Rohr von 140 cm Durchmesser abzusenken, um damit eine neue, bis zu 1,4 MW leistende Anlage mit einer Netzeinspeiseleistung von rund 400 kW zu versorgen. Dieses Teilprojekt kostet 11,2 Mio. $ und sollte im Sommer 2002 abgeschlossen sein, wird aufgrund fehlender Finanzierung jedoch abgebrochen. Pläne für eine 1 MW Anlage werden nochmals im Juni 2006 bekannt, scheinen bislang jedoch nicht verwirklicht worden zu sein.

Die Kühlung des NELHA durch kaltes Tiefenwasser soll übrigens monatlich 4.000 $ an Stromkosten einsparen. Diese Möglichkeit, kaltes Tiefenwasser zu nutzen, wird seit 2003 an der Cornell-University in Ithaca, Bundesstaat New York, sowie an einer benachbarten Highschool umgesetzt. Statt mit einer kostspieligen Klimaanlage werden die Lehrgebäude mit dem 4°C kalten Tiefenwasser aus dem Cayuga-See gekühlt, was zu einer Energieersparnis von 87 % führt.

Ein wichtiger Aktivist auf der Szene, den das US-Magazin Wired im Juni 2005 prominent präsentiert, ist der bereits erwähnte, auf Honolulu lebende Wissenschaftler und Meeresforscher John Piña Craven, der inzwischen einen umfassenden Plan entwickelt hat, wie man das kalte Tiefenwasser gleichzeitig zur Energieerzeugung, Meerwasserentsalzung, Kühlung, Bewässerung sowie in Aquakulturen nutzen kann.

Solche Systeme werden für nun 65 Bürogebäude in der Hauptstadt Honolulu entwickelt, die ab 2007 mit Wasser aus dem Pazifischen Ozean gekühlt werden sollen. Die Pumpstation der Firma Honolulu Seawater Air Conditioning (HSWAC) wird über eine 4,5 km lange Pipeline aus Polyethylen 6°C kaltes Wasser aus 500 m Tiefe ansaugen. In einem großen Wärmetauscher wird das Salzwasser dann einen Süßwasserkreislauf kühlen, der die Bürohäuser versorgt, wo sich das 7°C kalte Wasser in Leitungen in Wänden und Zimmerdecken verzweigt. Das um rund 5° erwärmte Meerwasser wird derweil über eine zweite Pipeline in den Pazifik zurück geleitet.

Für die Umsetzung seiner Pläne erhält Craven Bundesmittel in Höhe von 1,5 Mio. $ - sowie 75 Mio. $ Investitionsmittel von Alpha Pacific, einer Risikokapitalfirma aus Memphis, Tennessee. Nun hofft er, innerhalb eines Jahres mit der Rodung von Land auf der Insel Saipan in der Mariannen-Gruppe zu beginnen und ein Rohr abzuteufen, um eisiges Wasser aus den Tiefen des Ozeans zu pumpen und Strom und Süßwasser zu erzeugen.

Im Juli 2008 wird bekannt, daß die HSWAC weitere 10,75 Mio. $ private Investitionsmittel erhalten hat, womit die Umsetzung des Projekts Anfang 2009 beginnen kann. Die Eigenkapitalfinanzierung für das 152 Mio. $ (andere Quellen: 240 Mio. $) teure Projekt wird von privaten Investoren aus den USA und Schweden gesichert, wobei mehr als die Hälfte des Betrags von Investoren aus Honolulu selbst stammt.

Die HSWAC-Anlage wird im Rahmen eines langfristigen Management-Vertrages von der Renewable Energy Innovations LLC verwaltet und soll den städtischen Klimaanlagen-Stromverbrauch um bis zu 75 % senken. Der Präsident der Renewable Energy Innovations, Anders Rydaker, und der Vizepräsident der HSWAC, Ingvar Larsson, gelten beide in ihrer schwedischen Heimat als Pioniere der Meerwasser-Klimatisierung und bringen diese Technologie nun nach Honolulu.

Tatsächlich dauert es dann aber noch bis zum Sommer 2010, bis mit der Umrüstung der ersten 40 Gebäude begonnen wird.

In der Presse taucht das Thema OTEC inzwischen häufiger auf, und es scheinen sich auch größere Firmen damit zu beschäftigen. Ein Indiz dafür ist die Grafik einer großen 265 MW OTEC-Anlage, die aus den Büros der Lockheed Space and Missile Co. Inc. stammt und in einem Artikel vom Sommer 2006 erscheint - wobei ich inzwischen allerdings herausgefunden habe, daß diese Grafik ursprünglich schon 1975 veröffentlicht wurde.

Auch das abgebildete Modell der Firma TWR aus Redono Beach, Kalifornien, stammt von 1975. Das Unternehmen hatte sich gemeinsam mit Bechtel schon 1974 an dem Bau einer 0,5 MW Prototyp-Anlage auf Hawaii beteiligt, die das Kaltwasser durch ein 60 cm durchmessendes Rohr aus einer Tiefe von 650 m bezog und 1979 sogar kurzzeitig funktionierte, bis die Reagen-Administration das Projekt stoppte. Auch Lockheed fror sein Engagement Mitte der 1980er ein.

Erst im Februar 2008 gibt die Lockheed Martin Corp. bekannt, daß sie 1,2 Mio. $ vom DOE erhalten habe, um eine 10 MW OTEC-Demonstrationsanlage zu errichten, die rund 3.000 Haushalte versorgen soll. Dabei werden erstmals neue Werkstoffe wie Glasfasern und preisgünstige Komposit-Materialien zum Einsatz kommen. Geplant ist die Entwicklung der funktionsfähigen, schwimmenden OTEC-Anlage bis 2013.

Im November 2008 wird das Taiwan Industrial Technology Research Institute aus Taipei mit an Bord geholt, und 2009 folgt die bereits 1973 gegründete Firma Makai Ocean Engineering Ltd. aus Oahu, Hawaii, die sich insbesondere mit Software zur Verlegung von Rohren und Kabeln zur Energiegewinnung aus dem Meer beschäftigt. Außerdem entwickelt und implementiert das Unternehmen Tiefenwasser-Kühlsysteme, wie z.B. schon Mitte 2007 in Toronto, wo mittels 83 m tief reichender Rohre Büro- und Wohnhäuser versorgt werden.

Ebenfalls im November 2008 fordert die US-Marine zur Abgabe von Angeboten für eine eine Machbarkeitsstudie über die Errichtung einer OTEC-Anlage der Insel Guam, einem US-amerikanisches Außengebiet in Mikronesien. Das in Erwägung gezogene OTEC-System wäre so dimensioniert, daß es einen beträchtlichen Teil des gegenwärtigen und zukünftigen Strombedarfs der Insel decken könnte und über das Potential für Trinkwasser und gekühltes Meerwasser verfügt. Der Auftrag für die Studie geht im Frühjahr 2009 an die Makai.

Im Juni kursiert in der Presse die Behauptung, daß die US-Marine für den Bau von OTEC-Anlagen für die Militäreinrichtungen auf Guam 1,5 Mrd. $ ausgeben würde, was sich später als falsch herausstellt. Mit dem Thema vertraute Quellen gehen davon aus, daß es höchstens ein Zehntel davon sein wird.

Die Makai wird im Frühjahr 2010 vom DOE gefördert, um eine 100 MW Offshore-OTEC-Anlage nach dem sogenannten Mist Lift Open Cycle Prinzip zu entwickeln und zu modellieren. Diese kostensparende Technologie ist 1977 von Stuart Ridgeway erfunden worden und bedarf keiner Wärmetauscher oder großer Pumpen. Die Stromerzeugung funktioniert dabei mittels konventioneller Wasserturbinen.

Alleine im Jahr 2008 soll die US-Navy mehr als 1 Mio. $ für Forschungen zur Nutzung der OTEC-Technologie ausgegeben haben. Für die Versorgung der entfernten Militärbasis auf der Insel Diego Garcia im Indischen Ozean soll die Firma OTE eine schwimmende 8 MW Anlage entwerfen und bauen, die 5 km vor der Küste vertäut zusätzlich zu dem Strom auch noch rund 5 Mio. Liter Süßwasser pro Tag produzieren soll.

Es wäre weltweit die erste Anlage in kommerziellem Maßstab. Derzeit wird der Energiebedarf auf Diego Garcia durch Dieseltreibstoff gedeckt, der von Tankschiffen angeliefert wird. Die neue OTEC-Anlage soll daher im Laufe ihrer Betriebsdauer von 30 Jahren etwa 290 Mio. $ einsparen.

Vermutlich unabhängig von dem Makai-Auftrag gewährt das US-Landwirtschaftsministerium im November 2011 der bereits 1998 gegründeten Ocean Thermal Energy Corp. (OTE, anfangs: OCEES International Inc.) aus Lancaster, Pennsylvania, einen Zuschuß in Höhe von 50.000 $ zur Durchführung einer Machbarkeitsstudie über die wirtschaftlichen und technischen Aspekte des Betriebs einer OTEC-Anlage auf Guam. Mehr ist darüber nicht zu finden – und die OTE weist über die Jahre 2015 bis 2021 nur Verluste aus. Informationen über die Aktivitäten der Firma in Zusammenhang mit den Amerikanischen Jungferninseln sind in der obigen Übersicht zu Frankreich aufgeführt.

Etwas mysteriös sind Meldungen vom März 2009, denen zufolge die NASA eine OTEC-Technik entwickelt, die auf einer geheim gehaltenen Flüssigkeit basiert. Aufgrund unterschiedlicher Wassertemperatur dehnt sich diese Flüssigkeit in einem speziellen Rohr aus und setzt so eine andere Flüssigkeit unter Druck, welcher dann in nutzbare Energie umgewandelt werden kann. Details dazu gibt es bislang nicht.

Ein weiteres Unternehmen, das in Honolulu auf Hawaii beheimatet ist und sich mit der OTEC-Technologie beschäftigt, ist die Ingenieurfirma Ocean Engineering and Energy Systems International Inc. (OCEES), die bereits 1988 unter dem Namen Ocean Engineering & Energy Systems gegründet wird. Firmenchef Oney hatte zuvor am NELHA gearbeitet und auch an der Entwicklung der dortigen 210 kW Pilotanlage teilgenommen.

Im September 2009 gibt die OCEES bekannt, daß man zukünftig die Firma Lockheed Martin bei der Entwicklung von OTEC-Anlagen unterstützen wird. Als Preis für den neu geplanten Prototypen wird ein Betrag von 150 - 250  Mio. $ genannt – obwohl dieses System kleiner ist als die geplanten kommerziellen Anlagen.

Zeitgleich meldet Lockheed den Abschluß eines Vertrags in Höhe von 8,1 Mio. $ mit dem Naval Facilities Engineering Command (NFEC), um ein OTEC-System für die Navy zu entwickeln. Die Arbeiten sollen in Hawaii, Kalifornien, Texas und Virginia erfolgen und bis Ende September 2010 abgeschlossen sein. Tatsächlich ist das Unternehmen im August 2010 aber noch immer auf der Suche nach entsprechenden Partnern. Bislang bekannt ist nur, daß die Kaltwasser-Rohre von der Firma Janicki Industries in Sedro-Wolley, Washington, hergestellt werden sollen.

Als das U.S. Department of Energy Mitte September 2009 die 22 Meeresenergie-Projekte bekanntgibt, die eine Förderung von insgesamt 14,6 Mio. $ erhalten, ist auch die OCEES dabei, die mit einem Betrag von 600.000 $ biologische Untersuchungen für die Warmwasser-Zuführung der geplanten OTEC-Anlage in Port Allen bei Kauai auf Hawaii, durchführen soll. Die Lockheed Martin erhält ihrerseits zweimal 500.000 $, um Konzepte für eine landbasierte und eine schwimmende OTEC-Anlage, sowie ein geographisches Informationssystem und rechnergestützte Optimierungswerkzeuge zu entwickeln.

Im November 2010 kommt die OTEC-Pilotanlage vor der Küste von Big Island auf Hawaii einen Schritt näher an der Realität, als das U.S. Naval Facilities Engineering Command (NFEC) der Lockheed Martin eine Vertragsänderung in Höhe von 4,4 Mio. $ zur Entwicklung wichtiger Systemkomponenten und Designs für die Anlage zuspricht. Den gegenwärtigen Planungen zufolge soll die 10 MW Pilotanlage 2012 oder 2013 in Betrieb genommen werden, wobei das Unternehmen hofft, daß ein Erfolg bis 2015 zu Anlagen in kommerzieller Größe mit Leistungen von 100 MW oder mehr führen wird.

Ebenfalls im September 2009 erscheinen in der Presse Berichte über das sogenannte Marshall Hydrothermal Recovery System, das die mehrere hundert Grad heiße Hochtemperatur-Geothermie auf dem Meeresboden in einer Tiefe von mehr als 2.100 m dazu nutzt, um neben der Stromproduktion auch noch Mineralien zu gewinnen. Bei dieser Methode werden sowohl der Kältepol als auch der Wärmepol in der Tiefe gesucht, während die Interaktion und Weiterverarbeitung an der Oberfläche geschieht. Von einer Umsetzung ist bislang nichts bekannt.

Ende 2009 kommt die Idee von Daniel Asturias und Isaac Harwell, die 18 bzw. 19 Jahre alt sind, in die Presse, mit der sie sich am Pete Conrad Spirit of Innovation Wettbewerb beteiligen. Die beiden schlagen sogenannte Motionless Thermal Generators (MoTGens) vor, eine Art Wärmetauscher ohne bewegliche Teile, die in der Tiefsee über heißen Schloten installiert Strom erzeugen sollen. Diese Schlote finden sich in der Nähe von unterseeischen Vulkanen. Das umgebende Kaltwasser der Tiefsee bildet den Kältepol des Systems.

Als Test-Standort empfiehlt das Harwell Asturias Labs Team den Juan-de-Fuca-Rücken, einen etwa 500 km langen ozeanischen Meeresrücken im Pazifik westlich von Vancouver Island, der sich entlang der Küsten von Oregon und Washington erstreckt. Die Kosten zur Herstellung und Installation einer MoTGen-Einheit mit 45 MW Leistung werden auf 2 Mio. $ geschätzt.

Laut Pressemeldungen im April 2010 ist eine Projektplanung der Firma Ever-Green Energy, bei der es um die Kühlung von mehreren 100.000 m² Wohn- und Bürofläche in Honolulu geht, nach sechs Jahren zu 80 % abgeschlossen. Das Unternehmen hat vor einigen Jahren eine ähnliche, allerdings sehr viel kleinere Anlage in Cornell installiert.

Die Honolulu Seawater Air Conditioning LLC, lokaler Entwicklungspartner der Ever-Green, soll die Rohre auslegen, um das kalte Tiefenwasser aus einer Entfernung von gut 6 km und einer Tiefe von etwa 490 m heraufzuholen. Die Wärmetauscher, die das ca. 7,2°C kalte Wasser in Empfang nehmen, befinden sich an Land.

Die Projektkosten werden auf 245 Mio. $ beziffert, die Finanzierung ist trotz staatlicher Zusagen aber noch nicht komplett. Im Idealfall könnte die Fernkühlung im Oktober 2012 in Betrieb gehen.

Ebenfalls im April 2010 kommt das kalifornische Start-Up Unternehmen GreenFix Energy in die Presse, das den Einsatz von kilometergroßen, schwimmenden Solarflößen vorschlägt, die einen fast ebenso langen Namen haben: Oceanic Atmospheric Solar Insulated Incapsulation System (OASIIS).

Im Gegensatz zu den meisten OTEC-Systemen, die das kalte Tiefenwasser als Temperatursenke nutzen, soll sich das von Richard Henderson erfundene OASIIS mit dem nur kühlen Wasser nahe der Oberflächen begnügen. Die für den Verdampferkreislauf benötigte Temperaturdifferenz wird dadurch erreicht, daß eine große Wassermenge innerhalb der Floßkonstruktion durch die Sonne aufgeheizt wird. Die schwimmenden Inseln werden in Maßen zwischen 1 km und 3 km Seitenlänge gedacht, als Leistung werden 250 MW angegeben.

Das Unternehmen sieht sich in Konkurrenz zu den CSEM Solar Island Solarinseln der Schweizer Firma Nolaris, über die ich im Kapitel Sonnenergie bereits berichtet habe. Im Gegensatz zu dieser befindet sich die GreenFix jedoch erst in einer sehr frühen Planungsphase.

Im Juli 2011 wird am NELHA eine neue, von Makai konzipierte und betriebene sowie vom vom NAVFAC und dem ONR gesponserte Testanlage für die Entwicklung und Prüfung von OTEC-Wärmetauscherkandidaten eröffnet, da der Wärmetauscher die teuerste Komponente einer OTEC-Anlage ist und seine Kosten, Korrosionsbeständigkeit und Leistung entscheidend für den wirtschaftlichen Erfolg sind.

Bei der Prüfanlage von der handelt es sich um einen gut 12 m hohen Turm, der bis zu drei verschiedene Verdampfer, drei verschiedene Kondensatoren, 60 cm-Seewasserleitungen und ein Rohrleitungssystem für das Ammoniak-Arbeitsmittel mit zwei Pumpen und Druckbehältern trägt. Die Anlage ist bereits für eine Erweiterung ausgelegt; Makai plant, eine Turbine und einen Generator hinzuzufügen, um Strom ins Netz einzuspeisen und den Betrieb und die Steuerung zu optimieren.

Im Oktober wird die in Baltimore ansässige OTEC International LLC (OTI) für den Bau einer 1 MW OTEC-Anlage am NELHA ausgewählt. Die Demonstrationsanlage, deren Kosten sich auf etwa 30 Mio. $ belaufen werden, soll bis 2014 im Hawaii Ocean Science and Technology Park (HOST Park) Park errichtet werden.

Tatsächlich wird die Makai im März 2013 damit beauftragt, die OTEC-Testanlage mit einem 100 kW (andere Quellen: 105 kW) Turbinengenerator auszustatten, was im August 2015 auch erfolgt, nachdem die Anlage im Vorjahr zu Ocean Energy Research Center (OERC) umgetauft wurde.

Zurück zur chronologischen Entwicklung: Im Januar 2012 liefert Lockheed einen neuen 6 m hohen Wärmetauscher nach Hawaii, um ihn sechs Monate lang zu testen. Der Wärmetauscher wurde von James Klett und seinem Forschungsteam am Oak Ridge National Laboratory (ORNL) entwickelt und mit einem Verfahren namens Friction Stir Welding gebaut, um Korrosionsschäden zu vermeiden. Dieses Verfahren, bei dem Metall nicht geschmolzen, sondern bis zum plastischen Zustand erhitzt wird, wurde bereits erfolgreich bei Schiffen und Raumfahrzeugen eingesetzt.

Eine weitere Neuerung ist die Verwendung von Graphitschaum zur Verstärkung der Effizienz des Wärmetauschers, was zu einer Kosteneinsparung von etwa 50 % führen könnte.

Berichten vom Mai zufolge hat die Florida Atlantic University (FAU) in Boca Raton in Zusammenarbeit mit Lockheed Martin eine Bewertung der thermischen Meeresressourcen vor der Südostküste des Staates vorgenommen. Vorstellbar sind dort zunächst drei 100 MW Kraftwerke direkt vor der Küste.

Zur gleichen Zeit verhandelt die OTI mit der Caribbean Utilities Company LLC auf den Kaimaninseln über den Bau von OTIs erster kommerzieller 25 MW OTEC-Anlage, die bis 2018 an einem noch ungenannten Standort gebaut werden und mehrere hundert Millionen Dollar kosten soll.  OTI verhandelt außerdem mit der Hawaiian Electric Co. über ein weiteres OTEC-Kraftwerk mit einer Leistung von 100 MW, das ebenfalls bis 2018 vor Oahu errichtet werden soll.

Im September 2012 wird eine vom DOE finanzierte und von der Makai durchgeführte Studie veröffentlicht, der zufolge die potentiell negativen biologischen Auswirkungen von OTEC-Anlagen minimiert werden können. Der Forschungsbericht mit dem Titel ‚Modeling the Physical and Biochemical Influence of Ocean Thermal Energy Conversion Plant Discharges‘ zeigt, daß eine Rückführung des Wassers in eine Tiefe von etwa 70 m keine biologisch bedeutsame Störung der Meeresumwelt verursachen würde.

Eine Rückführung des kalten Wassers aus einem Kilometer Tiefe, das Nährstoffquellen enthält, die eine Vermehrung des Phytoplanktons oder eine unerwünschte Algenblüte verursachen könnten, ist nur in dem 20 – 40 m tiefen, oberflächennahen und lichtdurchlässigen Bereich kritisch,  in welchem die das Ökosystem erhaltenden Phytoplankton-Populationen gedeihen.

Neue Meldungen gibt es im Mai 2013, als Planungen für den Bau eines 10 MW OTEC-Kraftwerks vor der Küste der tropischen südchinesischen Insel Hainan bekannt werden, an denen Lockheed Martin gemeinsam mit dem in Hong Kong ansässigen Ressortentwickler Reignwood Group arbeitet. Darüber habe ich bereits in der Übersicht zu China berichtet (s.o.).

Im September 2013 findet in Honolulu auf Hawaii parallel zum Asia Clean Energy Summit und dem 4. Hawaii Okinawa Ocean Energy Workshop das zweitägige 1. Internationale OTEC-Symposium statt. Die Veranstaltung wird anschließend jährlich abgehalten, wobei das zweite im Jahr 2014 in Gosung, Südkorea, stattfindet, gefolgt vom dritten 2015 in Kuala Lumpur, Malaysia.

Die Orte der weiteren Symposien sind die TU Delft in den Niederlanden (2016); die Insel La Réunion, ein französisches Territorium vor Madagaskar, das den OTEC-Prototyp der Naval Energies und der Technischen Universität von La Réunion beherbergt (2017); auf Okinawa, mit Besuch der OTEC-Demonstrationsanlage und Tiefseewasserindustrie auf Kumejima (2018); Südkorea (2019); und eigentlich Cancun auf der mexikanischen Halbinsel Yucatán, was aufgrund des Covid-Einschränkungen dann jedoch nur online und erst im Januar 2021 umgesetzt werden kann. Das bislang jüngste Symposium – es ist das neunte – wird im Mai 2023 in Houston, Texas, abgehalten.

Während des 5. Symposiums im Jahr 2017 wird ein Preis für Personen vorgeschlagen, die besonders zur Entwicklung der thermischen Energieumwandlung im Meer beigetragen haben. Der Uehara-Preis bezieht sich auf den kurz zuvor verstorbenen ‚Vater der japanischen OTEC‘ Prof. Haruo Uehara, der 1994 den Uehara-Zyklus erfand – eine Anpassung des Kalina-Zyklus, um die Belastung der Kondensatoren durch die Absaugung des Dampfes aus der Turbine zu verringern – und 2005 die NPO Ocean Thermal Energy Conversion Promotion Organization gründete.

Der erstmalig 2018 verliehene Preis geht an Luis Vega, der ehemals an der University of Hawaii at Manoa aktiv war; im September 2019 geht der Preis an die Wissenschaftlerin Purnima Jalihal vom National Institute of Ocean Technology (NIOT) in Indien; 2020 gewinnt ihn Tom Daniel, der u.a. technischer Direktor der National Energy Laboratory Authority of Hawai’i (NELHA) war; und 2021 geht der Preis an Hyeon-Ju Kim vom Korea Research Institute of Ships & Ocean engineering (KRISO).

Im Dezember 2014 stellt Prof. Liping Liu von der Rutgers University (Rutgers, The State University of New Jersey) ein OTEC-System vor, das anstelle der traditionell verwendeten Flüssigkeitskreisläufe den thermoelektrischen Festkörpereffekt nutzt.  Entsprechend groß angelegte Kraftwerke könnten damit Strom zu niedrigeren Kosten als Photovoltaik-Kraftwerke erzeugen.

Der Studie zufolge würden solche thermoelektrischen Kraftwerke funktionieren, indem sie die Energie der Meereswellen nutzen, um kaltes Wasser aus einigen hundert Metern Tiefe zu einem Wärmetauscher nach oben zu pumpen. Dieser fungiert gleichzeitig als Stromgenerator, da seine Rohre aus thermoelektrischen Materialien bestehen, die die übertragene Wärme direkt in Strom umwandeln. Die Studie mit dem Titel ‚Feasibility of large-scale power plants based on thermoelectric effects‘ ist im Netz einsehbar.

Wie oben bereits erwähnt feiert die Makai im August 2015 die die Fertigstellung des mit 100 kW derzeit weltweit größten in Betrieb befindlichen OTEC-Kraftwerks am OERC auf Hawaii. Sie ist an das US-Stromnetz angeschlossen und bildet den dringend benötigten Prüfstand für die Kommerzialisierung der Technologie und zur Förderung von Innovationen.

Die Forschungs- und Entwicklungsarbeiten  wurden vom Office of Naval Research (ONR) über das Hawaii Natural Energy Institute (HNEI) finanziert, die erforderliche Infrastruktur vom Naval Facilities Engineering Command (NAVFAC).

Im November 2017 veröffentlicht die NELHA eine Aufforderung zur Einreichung von Vorschlägen für den Kauf von Strom, der durch eine OTEC-Anlage erzeugt wird. Die Aufforderung umfaßt die Planung, den Bau, die Umsetzung, den Betrieb und die Wartung einer OTEC-Anlage mit einer Leistung von 100 – 300 kW auf dem NELHA-Forschungscampus, wobei die NELHA einen Stromabnahmevertrag mit einer Laufzeit von mindestens zehn Jahren abschließen wird.

Im April 2021 feiert der schwimmende Teststand OTEC-1 sein 40-jähriges Bestehen.

Über Umsetzungen der Technologie, Gleiter und Schwimmer für die Unterwasserforschung durch die Temperaturunterschiede des Ozeans anzutreiben, berichte ich im Kapitel Wärmeenergie unter Thermal Glider (s.d.).

Weitere Technologien

Eine Alternative zu unterschiedlichen Wärmeschichten im Meer bilden unterschiedlich warme Flüsse an Land, die in diesem Fall aber auch genügend nah aneinander liegen müßten. Ein derartiges Projekt wird 1976 bei Manaus in Brasilien realisiert, wo ein Kraftwerk mittels Ammoniak betrieben wird. Derartige Standorte sind jedoch äußerst selten und aus globaler Sicht daher weitgehend irrelevant. 

Eine weitere Möglichkeit diskutieren Mitte der 1980er Jahre russische Forscher, die im hohen Norden ein Freon-betriebenes Luft/Wasser-Temperaturgradient-Kraftwerk bauen wollen: Dort würde die Temperaturdifferenz zwischen dem 1°C warmen Meerwasser in 1 m Tiefe und der Lufttemperatur von minus 20° bis minus 30°C genutzt werden können. Im Jahr 1991 bestätigten Meßflüge des Alfred-Wegener-Instituts in Bremerhaven, daß im Nordpolarmeer ein Quadratkilometer Wasseroberfläche während des Herbstes 500 MW Wärme an die Atmosphäre abgibt. Sobald sich eine Eisdecke gebildet hat, sinkt der Wärmefluß in die Atmosphäre auf nur 50 MW.

Doch auch diese Vorstellungen sind nicht neu, denn die Idee eines Eiskraftwerkes geht bereits auf den Physiker Dr. Barjot Anfang des lezten Jahrhunderts zurück, der die Temperaturunterschiede zwischen der Luft an den Polen von mindestens minus 22°C, und dem des Wassers unterhalb der Eisschicht, wo es zumeist eine Temperatur über Null von 2°C – 3°C hat, nutzen will.

Als Betriebsmittel schlägt Barjot Butan vor, auch aufgrund dessen Eigenschaft, daß es sich im Wasser nicht löst. Als hauptsächlichen Einsatzbereich dieser Technologie betrachtet er die kanadischen Bergwerksgebiete im hohen Norden mit ihrer damals unzureichenden Energieversorgung.

Diese Technologie – die auch unter dem Namen Polarkraftwerk bekannt wird – basiert auf einem Wärme/Kälte-Kreislauf, bei dem Eis, Salzlauge, das leicht siedende Butan und nicht gefrorenes Tiefenwasser zum Einsatz kommen, wie aus der schematischen Darstellung ersichtlich wird. Berechnungen ergeben, daß bei einem theoretischen Wirkungsgrad von nur 4 % aus 1 m³ Wasser mit einer Temperatur von + 2°C und einer Lufttemperatur von – 22°C dieselbe Energiemenge gewonnen werden kann, wie aus dem Fallen dieses Kubikmeters aus einer Höhe von 1.200 m!

Barjot schlägt diverse geeignete Orte für seine Kraftwerke vor, darunter Nordkanada, Nordsibirien, Alaska, Grönland, Island und die Ufer des weißen Meeres. Er selbst versucht eine erste Anlage an den Ufern der Hudson-Bay zu errichten, kommt über das Planungsstadium jedoch nicht hinaus.

Das Eis- bzw. Schneekraftwerk von Dr. Barjot wird 1931 in dem Buch In 100 Jahren von Hanns Günther, und dann noch einmal 1958/1959 von dem Wirtschaftsjournalisten Anton Zischka in dem Werk Vom Tretrad zur Atomenergie beschrieben. Danach scheint es aus dem kollektiven Gedächtnis verschwunden zu sein, laut Zischka auf Betreiben der Ölmultis und ihren Raffinerienfreunden, die alles damit zusammenhängende torpedieren, wozu sogar die Vernichtung der Kenntnis darüber gehört.

Erst 1982 erscheint in der Januarausgabe der Transatlantik ein Artikel von John McPhee unter dem Titel Eiskraftwerk - eine Patentschrift. #

Grenzen der Nutzung

Obwohl die Angaben der UNESCO auch von positiven Nebeneffekten sprechen – so sei das aus der Tiefe emporgepumpte Kaltwasser bakterienfrei und hätte einen höheren Gehalt an wertvollen Nährstoffen, was der Fischzucht in anliegenden Gebieten zugute kommen würde –, werden trotzdem gravierende negative Effekte auf Meeresflora und -fauna erwartet, besonders im Hinblick auf die starken Temperaturveränderungen durch das Mischen der verschieden warmen Wasserschichten.

Die Methode ist im allgemeinen sehr teuer, auch beim Gebrauch von Spitzenmaterialien wird höchstens mit einer 40-jährigen Funktionstüchtigkeit gerechnet. Wegen des sehr geringen Wirkungsgrades ist eine große Anzahl derartiger Kraftwerke erforderlich, was wiederum eine starke ökologische Belastung erwarten läßt.

Probleme bringen die Verankerung, die Stabilisierung gegenüber Strömungen und auch die Wartung mit sich. Weiterhin besteht das Problem der Veralgung auf der warmen Seite des Wasserkreislaufes. Da in Küstennähe die notwendige Meerestiefe nur sehr selten vorkommt, ist eine teure Energieübertragung über große Entfernungen bis zum Verbraucher erforderlich. Die gut nutzbaren tropischen Gewässer liegen außerdem viel zu weit von den Zentren industrieller Großverbraucher entfernt, als daß eine Energieübertragung wirtschaftlich wäre. Der geringe Wirkungsgrad resultiert übrigens z.T. aus dem erforderlichen hohen Energieaufwand für das Bewegen der großen Wassermassen mittels Pumpen – für eine 100 MW-Anlage müssen immerhin 400.000 l/s umgeschlagen werden.

Drastisch ist auch ein Vergleich, bei dem davon ausgegangen wird, den gesamten weltweiten Energieverbrauch von etwa 2 TW (2009) alleine durch OTEC-Anlagen zu decken. Der hierfür benötigte Kaltwasserstrom würde in diesem Fall nämlich das Zehnfache der Wassermenge aller in die Meere fließenden Gewässer dieses Planeten betragen.

Als nächstes kommen wir zum Salinitätsgradienten und den Osmose-Kraftwerken.

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