Ein kostengünstiges, robustes Gerät zur Nutzung von Wellenenergie
Ozeanwellen bergen eine Menge ungenutzter Energie, mit der die weltweite Stromnachfrage besser gedeckt werden kann. Die Stromerzeugung aus Wellen hat jedoch eine Reihe von Nachteilen, welche diese Methode unwirtschaftlich machen. Marine Konstruktionen sind derzeit kostspielig und es ist schwer, ein Gerät zu bauen, das eine hinreichende Robustheit aufweist, um der widrigen Umwelt des Ozeans standzuhalten. Eine neue Wellenenergietechnologie, die im Zuge der EU-finanzierten Projekte POLYWEC (New mechanisms and concepts for exploiting electroactive Polymers for Wave Energy Conversion) und WETFEET (Wave Energy Transition to Future by Evolution of Engineering and Technology) entwickelt worden ist, stellt die Überwindung dieser Hindernisse in Aussicht. Ein europäisches Ingenieursteam, das an diesen Projekten arbeitete, erschuf ein robustes Gerät, das in den kommenden Jahren Haushalten dabei behilflich sein könnte, kostengünstigen Strom zu erzeugen. Die Forschung wurde in der Fachzeitschrift „Proceedings of the Royal Society A“ veröffentlicht. In ihrer Studie führen die Ingenieure ein neues System für die Umwandlung von Wellenenergie ein, das mit einem innovativen Gerät für die elektrostatische Leistungsübertragung ausgestattet ist, das als dielektrischer Elastomergenerator bezeichnet wird. Der Generator kostet weniger als konventionelle Konstruktionen und hat keine verschiebbaren oder rollenden beweglichen Teile. Er besteht zudem aus günstigen, weichen, strapazierfähigen Materialien, die im Gegensatz zu heutigen elektromagnetischen Generatoren aus Stahl der widrigen Meeresumwelt standhalten können. Funktionsweise des Generators Der Generator nutzt dehnbare Gummimembranen, die oben auf einem vertikalen Zylinder angebracht sind, in dem simultan zur Bewegung der Wellen der Wasserpegel steigt und fällt. Das in den Zylinder eindringende Wasser schiebt eingeschlossene Luft nach oben, sodass sich die Membran ausdehnt. Bei Wellentälern sinkt der Wasserpegel, sodass sich die Membran zusammenzieht. Da sich in der Gummimembran dielektrisches Material befindet, wird bei dem Ausdehnen und Zusammenziehen Stromspannung erzeugt. Dieser Prozess erzeugt Elektrizität. Zur kommerziellen Nutzung wird dieser Strom über Unterwasserkabel an Land übertragen. Der dielektrische Elastomergenerator ist auf die Einbindung in bestehende Meeresenergiesysteme ausgelegt. Laut Professor David Ingram von der University of Edinburgh könnten die Luftturbinen und oszillierenden Wassersäulen bestehender Systeme durch die dielektrische Gummimembran ersetzt werden. „Ein recht komplexes Teil elektromechanischer Ausrüstung wird abgeschafft und durch eine Gummischicht und einen ziemlich fortschrittlichen Satz Leistungselektronik ersetzt, sodass sich die Wartung einfach gestalten sollte“, erklärte er in einer Pressemitteilung, die auf der Website der Institution of Mechanical Engineers veröffentlicht wurde. Eine maßstabsverkleinerte Version des Systems wurde an der Forschungseinrichtung für Meeresenergie FloWave Ocean Energy Research Facility der University of Edinburgh getestet, die an beiden Projekten als Partner beteiligt ist. Die Experimente zeigten, dass ein Gerät im vollen Maßstab umgerechnet 500 kWh erzeugen könnte – genug Strom, um 100 Haushalte zu versorgen. Die Ingenieure sind davon überzeugt, dass sich innerhalb von Jahrzehnten kosten- und wartungsarme Geräte in schottischen Gewässern installieren ließen. „Wellenenergie ist eine potentiell wertvolle Ressource im Umkreis der schottischen Küste, und die Entwicklung von Systemen, die diese nutzen, könnte eine wertvolle Rolle für die Erzeugung sauberere Energie für zukünftige Generationen sein“, sagt Prof. Ingram. POLYWEC und WETFEET wurden nunmehr beendet. Das Ziel von POLYWEC war die Entwicklung von neuartigen Energiemodellen und -methoden. WETFEET zielte auf die Erfassung und Entwicklung von Bauteilen, Systemen und Prozessen für die generelle Optimierung des Wellenenergiesektors ab. Weitere Informationen: POLYWEC-Projektwebsite WETFEET-Projektwebsite
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Italien, Portugal