Die kosteneffiziente Wellenturbine

Im Rahmen des durch Horizont 2020 finanzierten Projekts OPERA wurde Marmok-5 seit August 2016 in den Anlagen von Navacel in Erandio, Spanien, hergestellt. Die Entwicklung begann im Oktober, und eine zweite 12-monatige Entwicklungsphase ist für 2017 geplant.

Das Gerät wird von seinen Konstrukteuren als Punktabsorber nach dem OWC-Prinzip (Oscillation Water Column) beschrieben. Es handelt sich dabei um eine große schwimmende Boje von 5 Metern Durchmesser, 42 Metern Länge und 80 Tonnen Gewicht. Sie besteht aus zwei Turbinen mit einer Nennleistung von 30 kW und befindet sich fast vollständig unter Wasser. Die Stromerzeugung erfolgt durch die mit Wellenkraft angetriebenen Turbinen: Die eingefangenen Wellen erzeugen eine Wassersäule innerhalb der zentralen Struktur der Boje, die wie ein Kolben durch die Hin- und Herbewegung der Wellen angetrieben wird, welche die Luft in einer Kammer an der Oberseite des Geräts komprimieren und dekomprimieren. Die Luft wird dann an der Oberseite ausgestoßen, wo sie von einer oder mehreren Turbinen genutzt wird, deren Rotation den Elektrizitätsgenerator antreibt.

„Dieses gemeinsame europäische Demonstrationsprojekt für Wellenenergie wird wichtige Daten hervorbringen, welche die nächste Phase der Vermarktung von Energie, die im Meer erzeugt wird, ermöglichen“, sagte Lars Johanning, Projektleiter und Fachmann für Meerestechnologie am Penryn Campus der Universität Exeter in Cornwall. „Es verbindet neuartige Ideen, um kritische Konstruktionskriterien erfüllen zu können, die eine wirtschaftliche Realisierung der Energiegewinnung aus Wellen möglich macht.“

Obwohl Europa auf diesem Gebiet weltweit führend ist, sind die Kosten der Wellenenergie im Vergleich zu anderen Energieformen noch sehr hoch. Weil es nicht genug Versuche auf offener See gibt – und die wenigen realisierten Versuche oft privat gefördert sind – konnten sich Ingenieure bislang nicht umfassend mit den Herausforderungen auseinandersetzen, die hinsichtlich der Leistungsfähigkeit, der Haltbarkeit und der Zuverlässigkeit der Geräte bestehen. Mit Marmok-5 wird die Gemeinschaft der Wellenenergieentwickler schließlich in der Lage sein, qualitativ hochwertige Betriebsdaten vom offenen Meer aus erster Hand zu erhalten.

Im letzten Abschnitt der Installationsarbeiten für Marmok-5, der im November stattfand, wurde eine verankerte Einheit zur Belastungsmessung hinzugefügt, die eine Datenverbindung zur Überwachung extremer Bedingungen vor Ort liefert. Dieses zusätzliche System wird eine hochauflösende Messung der Verankerungsspannungen und Gerätebewegungen liefern. Zudem wird man dadurch die extremen Betriebsbedingungen an anderen Wellenenergie-Standorten besser verstehen können.

Das Konsortium beabsichtigt, seine Arbeit im Jahr 2017 fortzusetzen. Eine zweite 12-monatige Entwicklungsphase ist geplant. Dann werden die Polyesterseile, die derzeit für das Verankerungssystem verwendet werden, durch neuartige Elastomer-Verankerungsleinen ersetzt, die an der Universität Exeter entwickelt wurden.

Das übergeordnete Ziel von OPERA besteht in der Entwicklung einer Technologie, welche die Offshore-Betriebskosten um 50 % senkt und damit die Einrichtung internationaler Standards beschleunigt und die technologischen Unwägbarkeiten sowie die technischen und geschäftlichen Risiken verringert.

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