Neue Konzepte führen zu günstigerer Wellenenergie
Das EU-finanzierte Projekt POLYWEC (New mechanisms and concepts for exploiting electroactive polymers for wave energy conversion) entwickelte eine neue Klasse von polymeren Wellenenergiekonvertern, die dielektrische Elastomergeneratoren (DEG) verwenden, um Wellenenergie kommerziell nutzbar zu machen. DEG sind verformbare Kondensatoren, die mit dielektrischen Gummifolien und nachgebenden Elektrodenschichten hergestellt sind, die verwendet werden können, um mechanische Energie in Elektrizität durch das elektrostatische Erzeugungsprinzip mit variabler Kapazität umzuwandeln. Im Vergleich zu herkömmlichen Technologien zeichnen sich DEG durch hohe Energiedichten, extrem niedrige Kosten, Direktantrieb und Taktbetrieb, gute Stoß- und Korrosionsbeständigkeit, leisen Betrieb, hohen Wirkungsgrad und moderate bis niedrige Betriebskosten aus. Diese Eigenschaften machen sie zu einer potenziell bahnbrechenden Technologie durch die Herstellung von billigen Festkörper-Gummi-WEC, die frei von beweglichen starren Komponenten und Mechanismen sind. Zu den Projektpartnern gehörte eine interdisziplinäre Gruppe von Wissenschaftlern und Ingenieuren aus Wissenschaft und Industrie, die zunächst verschiedene DEG-basierte WEC entwarfen, die auf den Prinzipien einer Hebeboje, einer Pumpklappe und des oszillierenden Wassersäulenprinzips basierten. POLYWEC schuf gekoppelte Modelle auf der Basis eines hydrodynamischen Ansatzes für Wellenenergie und analytischen Modellen für die elektrohyperelastische Reaktion von Generatoren zur Vorhersage der dynamischen Reaktion von polymeren WEC. Die von den Forschern entwickelten genauen und validierten elektrohyperelastisch-hydrodynamischen Modelle ermöglichten es, die Reaktion von DEG-basierten WEC mathematisch zu beschreiben. Neben dem Wellenenergiesektor könnten solche Modelle im biomedizinischen Bereich zur Simulation der Wechselwirkung zwischen Flüssigkeiten und weichen elektrochemischen medizinischen Geräten eingesetzt werden. Die Forscher entwarfen eine aufblasbare kreisförmige Membran, die aus Schichten isolierenden Gummis besteht, die durch Schichten aus leitfähigem Gummi getrennt sind, was als kreisförmige Membran (CD-DEG) bezeichnet werden. Die CD-DEG kann als Alternative zur herkömmlichen Luftturbine eingesetzt werden. Skalierte Versuchsgeräte wurden ebenfalls mit einer Leistung im Bereich von 1-4 W entworfen und getestet, was für einige hundert Kilowatt im realen Maßstab repräsentativ ist. Dadurch wurde ein wichtiger Schritt in der Nutzung von DEG für den Wellenenergiesektor gemacht.
Schlüsselbegriffe
Wellenenergiekonverter, POLYWEC, elektroaktive Polymere, dielektrische Elastomergeneratoren, elektrohyperstatisch
