Strom aus Wellenkraft

Ozean als Stromlieferant: Eine neue Variante eines Wellenkraftwerks könnte künftig Meeresenergie noch effektiver in Strom umwandeln. Ob es aber den harten Bedingungen des Nordatlantiks standhält, wird zurzeit vor der Küste Schottlands getestet. Der aus einer Boje mit speziellem Getriebe bestehende Wellenenergie-Konverter ist speziell dafür ausgelegt, selbst starke, schnell wechselnde Wellenbewegungen in Strom umzuwandeln.

Nach Sonne, Wind und „klassischer“ Wasserkraft kann auch der Ozean Strom aus erneuerbaren Energien liefern. So nutzen beispielweise Gezeitenkraftwerke die Energie des Wassers bei Ebbe und Flut, um Turbinen anzutreiben. In einigen Meeresgebieten ist der Wellengang zudem so hoch, dass auch diese Wasserbewegung theoretisch zur Energiegewinnung genutzt werden kann.

Boje mit achtteiligem Getriebe

Eine neue Form von Wellenkraftwerk wird jetzt von einem internationalen Forscherteam vor der Küste der schottischen Orkney-Inseln getestet. Der sogenannte C3- Wellenenergie-Konverter soll die Meeresenergie deutlich effektiver in Strom umwandeln als bisherige Varianten solcher sogenannter Punktabsorber, wie Stefan Björklund vom Institut für Technologie in Stockholm und seine Kollegen berichten.

Der neue Wellenenergie-Konverter besteht aus einer schwimmenden Boje, die von den Meereswellen auf und ab bewegt werden kann. Diese Bewegung wird über eine gezahnte Schiene und eine Art Getriebe aus acht ineinandergreifenden Zahnrädern in eine Drehbewegung umgewandelt. Mit dieser kann dann ein Generator angetrieben werden. Bei Tests im Labor erwies sich das neue System bereits als sehr effektiv. Wie die Forscher berichten, kann es fünfmal mehr Energie pro Tonne erzeugen als andere Wellenkraft-Systeme.

Dämpfer schützen vor Überlastung

Das Besondere an dem System: Durch das achtteilige Kaskaden-Getriebe wird die Kraft der Wellenbewegungen besonders gleichmäßig und effektiv auf den Motor übertragen, wie Möller berichtet. Spezielle Dämpfer zwischen den verschiedenen Bauteilen sorgen dafür, dass der Wellenenergie-Konverter den starken und gleichzeitig schnellwechselnden Kräften der Wellen standhalten kann.

„Diese flexiblen Einsätze sind entscheidend, denn sie ermöglichen die gleichmäßige Verteilung der Last und schützen das Getriebe gegen Schocks“, erklärt Björklund. Selbst extremer Wellengang kann so in schnelle Drehung der Zahnräder und damit letztlich der Generatoren umgewandelt werden. „Das macht das System auch gegenüber den extrem harschen Bedingungen in dieser Umgebung robust“, ergänzt Patrik Möller vom schwedischen Startup CorPower, das für die Konstruktion des Systems gegründet wurde.

Die Schwimmboje des Wellenenergie-Konverters nach dem Aussetzen vor der Küste der Orkney-Inseln. © CorPower Ocean AB

Orkney-Inseln als Härtetest

Beim Test vor den Orkney-Inseln soll der neue Wellenkraft-Generator nun beweisen, wie praxistauglich er ist. Wegen seines hohen Wellengangs und der starken Gezeiten wird dieses Gebiet schon seit einiger Zeit für Tests verschiedener Meeresenergie-Systeme genutzt. Vor Ort existiert deshalb bereits ein schwimmendes Stromnetz, das vom European Marine Energy Centre (EMEC) zu Versuchszwecken betrieben wird.

Durch die Anbindung an dieses Testnetz können die Forscher prüfen, ob die Boje elektrischen Strom mit einer stabilen Spannung und Frequenz erzeugen kann. „Indem wir eng mit dem schottischen Meeresenergie-System zusammenarbeiten, können wir auch von ihren Erfahrungen profitieren“, sagt Möller. „Denn hier wurden schon mehr Wellenkraftwerke ausgebracht und getestet als irgendwo sonst auf der Welt.“

Wenn der Prototyp des C3-Wellenenergie-Konverters den Härtetest vor Orkney erfolgreich besteht, sollen die nächsten Schritte folgen: Die Wissenschaftler wollen dann dieses System in größerem Maßstab produzieren und es in einem größeren Pilotversuch über zwei Jahre hinweg testen.

(The Royal Institute of Technology (KTH), 14.02.2018 – NPO)