Fortschrittliche Schiffsturbine könnte weitreichend eingesetzt werden
Im Angesicht eskalierender Bedrohungen durch den Klimawandel und geopolitische Spannungen wird der dringende Bedarf klar, Technologien zu erneuerbaren Energien zu entwickeln und die Kapazität auszubauen. Die Meeresenergie, insbesondere Wellen- und Gezeitenenergie, sind entscheidend für dieses Vorhaben: Bis 2050 soll die Produktionskapazität auf 100 GW ausgeweitet werden. Diese Arbeit ist extrem wichtig, um die Energiewirtschaft der EU von der Abhängigkeit von importierten fossilen Brennstoffen auf ein flexibles und verbundenes Netzwerk sauberer, erneuerbarer und heimischer Ressourcen umzustellen. Im EU-finanzierten Projekt CRIMSON wurde mit einem risikoarmen Ansatz, das ungenutzte Potenzial der Meeresenergie auszuschöpfen, ein Beitrag geleistet und der Weg für nachhaltige heimische Energielösungen geebnet. „Wir haben ein neues, kostengünstiges System für Meeresenergie geschaffen, das zuverlässig und auf Nachhaltigkeit ausgerichtet ist. Wir haben recycelte Werkstoffe genutzt und den Lebenszyklus von der Entwicklung bis zur Entsorgung geplant, um mit der Technologie die Energie aus fossilen Brennstoffen mit sauberer Energie aus Gezeitenströmungen zu ersetzen“, so der Projektkoordinator Tomas Flanagan. „Langfristig könnte mit der Technologie Energie aus Gezeitenströmungen im Gigawattbereich erzeugt werden.“
Rigorose Tests zur Technologie der Meeresenergie von Morgen
Das Ziel bei CRIMSON war, Meereswasserkraft zugänglicher zu gestalten, sodass sie in ganz Europa genutzt wird. Der Einsatz recycelter Kohlefasern sollte verstärkt werden, indem die Haltbarkeit bei mechanischen Tests geprüft und die Auswirkungen auf die Umwelt bewertet werden. Die Turbine ist auch mit einem System zur Überwachung des strukturellen Zustands und einem modularen Design ausgestattet, um erneuerbare Energie zuverlässig und berechenbar zu erzeugen. Bei Strukturtests und Pilotversuchen wurde die Belastbarkeit und Zuverlässigkeit der Turbine bestätigt. „Unser Programm zu Strukturtests entsprach strengsten Prüfvorschriften und hat zahlreiche dynamische, statische und Ermüdungstests und auch eine zerstörende Prüfung umfasst, um die Restfestigkeit zu bewerten“, berichtet Flanagan. „Ein nennenswerter Erfolg war, 1 300 000 Ermüdungszyklen durchzuführen – die höchste Anzahl an Zyklen, die in trockenen Laborbedingungen mit einer Gezeitenturbine durchgeführt wurden. Wir haben auch nachgewiesen, dass die Tragfläche 115 % der maximal zu erwartenden Last aushält.“ Die tatsächlichen Pilotversuche wurden im Schlepptank in Rom mit mehr als 220 Durchläufen durchgeführt, um die Leistung bei anderen Bedingungen zu testen. Bei diesen Versuchen zeigte sich auch, dass die Investitions- und Betriebskosten einer Turbine mit einer Leistung von bis zu 2 MW gesenkt werden können.
Die Haltbarkeit recycelter Kohlefasern testen
Die Projektpartner konnten bei diesen Testaktivitäten die recycelten Kohlefasern mit den gewöhnlich verwendeten Werkstoffen für Meeresenergie vergleichen. Sie haben geprüft, wie sich recycelte Kohlefaser in einer rauen Meeresumgebung verhält, und Daten zu den Vorteilen und Einschränkungen generiert. Aus den Versuchen sind wertvolle Daten zur elektrischen und mechanischen Leistung der Turbine hervorgegangen. Außerdem wurden mögliche Mängel des Verbundwerkstoffs erkannt, sodass künftige Designs optimiert werden können. Zudem wurde die Genauigkeit eines fortschrittlichen Systems zur Belastungsmessung mit Faser-Bragg-Gittern bestätigt, um das Potenzial für die Kontrolle des Strukturzustands im laufenden Turbinenbetrieb nachzuweisen.
Gute Aussichten für eine nachhaltige Energieerzeugung
„Das CRIMSON entspricht genau dem Ziel für eine nachhaltige Entwicklung 7 – sauberere und effizientere Energieerzeugung –, wobei gleichzeitig Grundsätze der Kreislaufwirtschaft und integrierte Lieferketten berücksichtigt werden“, betont Flanagan. „Wir konnten erfolgreich den Einsatz recycelter Kohlefasern für erneuerbare Meeresenergiesysteme vorführen. Einer der Projektpartner hat diese neuen Technologien erstmals in den Systemen TidGen und RivGen eingebaut und demonstriert so die Erfolge von CRIMSON im Bereich nachhaltiger Energie.“ Derzeit wird daran gearbeitet, die Kosten der Energieerzeugung weiter zu senken, um bis 2025 bei 150 EUR pro kWh zu landen. Das entspricht den Zielen im SET-Plan für Meeresenergie.
Schlüsselbegriffe
CRIMSON, recycelte Kohlefaser, Schiffsturbine, hydrokinetische Energie, erneuerbare Energie
