Welle für Welle die Meeresenergie optimieren
Was Wellen betrifft, ist Europa wahrlich gesegnet. Mit der Energie, die entlang der zahlreichen Küsten Europas gewonnen werden könnte, wäre es möglich, etwa 10 % des auf dem Kontinent anfallenden Strombedarfs zu decken und gleichzeitig die CO2-Emissionen zu senken sowie die Umstellung auf eine CO2-freie Wirtschaft zu fördern. Unternehmen in der EU, die eine Nutzung dieser blauen und grünen Energiequelle anstreben, sind bezüglich Forschung und Entwicklung auf dem Vormarsch und haben Europa in diesem Bereich die Vorreiterrolle gebracht. Allerdings konnte Europas Ingenieurschaft bisher noch nicht erschöpfend ermitteln, welche Herausforderungen mit dem Betrieb von https://openei.org/wiki/Wave_Energy (Wellenenergie)-Anlagen auf offener See verbunden sind. Deswegen hat sich das Projekt OPERA mit einer auf dem Meer schwimmenden Vorrichtung, die Strom erzeugt, zu einer 31-monatigen Erprobungsphase aufgemacht, um sowohl die Tauglichkeit der Technologie zu testen als auch beachtliche Mengen an Daten zu sammeln, die wesentlich für das Vorankommen auf diesem Forschungsgebiet sind. „Das Hauptziel von OPERA ist die nachhaltige Senkung der Kosten, die für Wellenenergie anfallen, um mindestens 50 %. Wir wollten dies über eine Validierung von und Risikominderung bei vier industriellen Innovationen erreichen: neuartige Biradial-Luftturbinen, weiterentwickelte Steuerungsalgorithmen, elastomerische Vertäuungsseile und gemeinsam genutzte Vertäuungssysteme. Das Team hatte sich außerdem vorgenommen, der Gemeinschaft, die sich mit der Etablierung der Wellenenergie befasst, frei zugängliche, qualitativ hochwertige Daten zum Betrieb auf offener See bereitzustellen. Auf diese Weise verhindert das Projekt, dass ingenieurtechnische Fehler der Anfangsphasen wiederholt werden, wodurch die Wellenenergie schneller auf den Markt gelangt“, erklärt Pablo Ruiz-Minguela, Leiter der Abteilung Wellenenergie beim Unternehmen Tecnalia und OPERA-Projektkoordinator.
Fruchtbare Jahre auf See
Bei der Vorrichtung, die dazu auserwählt wurde, der offenen See drei Winter in Folge lang die Stirn zu bieten, handelte es sich um einen Wellenenergiewandler namens MARMOK-A-5. Die Bedingungen waren nicht günstig für dieses robuste technologische Meisterwerk, das Energie aus einer durch Wellenkraft angetriebenen rotierenden Luftturbine zieht. „MARMOK-A-5 hat gezeigt, dass es in der rauen See bei Wellen von bis zu 14 m maximaler Höhe überlebensfähig ist und eine zunehmende Verfügbarkeit bewiesen, die sich nun in Richtung 90 % bewegt“, so Ruiz-Minguela. Obwohl der Prototyp eher auf die Validierung des Technologiepotenzials als auf Energieerzeugung ausgelegt war, generierte es auch etwas Strom und wurde über ein Stromversorgungskabel mit einem Umspannwerk und dem Stromnetz verbunden. Die Ergebnisse lassen darauf schließen, dass eine MARMOK-Vorrichtung in voller Größe genug Energie erzeugen könnte, um 150 Haushalte mit Strom zu versorgen. Das Forschungsteam von OPERA brachte es außerdem auf über 1 000 Arbeitsstunden Erfahrung mit Betrieb und Wartung. Das Team ist mit der Leistung und Belastbarkeit von MARMOK auf See sehr zufrieden. „Die Versuchsergebnisse bestätigen, dass die Neuerungen zu einer Steigerung der Turbineneffizienz um 55 %, einer Zunahme der gesamten Stromproduktion um 30 % und einer Verringerung der Spitzenlasten in den Vertäuungsseilen um 50 % führen können“, erläutert Ruiz-Minguela. Zusätzlich zu seinem Erfolg als Prototyp für die Machbarkeitsstudie hat MARMOK während seiner Zeit auf dem Meer auch beachtliche Mengen an Daten gesammelt. Diese Daten, auf die im Wellenenergiesektor aktive Unternehmen nicht verzichten können, sind in fünf Kategorien unterteilt: Umweltüberwachung, Verhalten der Vertäuung, Leistung der Biradialturbine, elektrische Leistung und Stromqualität.
Das Wissen weitergeben
Die Prüfungen führten zu Erkenntnissen darüber, wie die Wellenenergie wettbewerbsfähiger gestaltet werden kann. „Die Wellenenergie-Gemeinde könnte diese Informationen nutzen, um sich besser mit den im Sektor herrschenden Herausforderungen vertraut zu machen“, so Ruiz-Minguela. Die Projektpartner setzen die neuen Datensätze bereits für die Feinabstimmung ihrer Konzeptionen für die Wellenenergie-Technologie und die dazugehörige Systeminfrastruktur ein. Zu den in diesem Zusammenhang unterbreiteten Vorschlägen, die sich auf die wichtigsten nutzbaren Ergebnisse stützen, zählen eine neue schwimmende Vorrichtung mit einer gemeinsam genutzten Vertäuungskonfiguration, neue Seile für die Vertäuungssysteme und weiterentwickelte Steuerungsalgorithmen. „Die im Rahmen von OPERA beim Betrieb gemachten Erfahrungen spiegeln sich nicht ausschließlich in Datensätzen wider. Das Projekt führte ebenso zu zahlreichen neuen Erkenntnissen und ermöglicht Empfehlungen für den Sektor, wobei Verwaltungsverfahren, die Anwendung internationaler Normen, die Planung eines Betriebs auf See, sowie die wirtschaftliche Seite der Wellenenergie, der Lebenszyklus und soziale Vorteile Berücksichtigung finden“, schließt Ruiz-Minguela.
Schlüsselbegriffe
OPERA, Welle, Energie, Turbine, Leistung, Strom, generieren, Daten
