Menschliches Herz inspiriert Wellenenergiesystem zur Lieferung von grünem Strom

Aufgrund der steigenden Nachfrage nach alternativen Energiequellen konzentrieren sich Wissenschaftler auf die Kräfte der Natur – von Sonne und Wind bis hin zu Wellen und Gezeiten – um erneuerbare Energie zu produzieren. Ozeanwellen werden allgemein als noch unberührte und reiche Quelle sauberer Energie betrachtet und haben darum zuletzt viel Aufmerksamkeit erhalten.

Eine Gruppe von Forschern, die durch das von der EU finanzierte WaveBoost-Projekt unterstützt werden, haben angefangen, im Nordatlantik ein System für die Energieumwandlung von Wellenenergie zu testen. Ein Wellenenergiewandler (WEC) ist eine Vorrichtung, welche die Kraft der Wellen erfasst und dann in Elektrizität umwandelt. Inspiriert durch die Mechanismen des menschlichen Herzens arbeitet diese neue Art von WEC, die auch als C3 bezeichnet wird, mit einem Punktabsorbersystem – einer schwimmenden Struktur, die Energie aus allen Richtungen durch ihre Bewegungen an der oder in der Nähe der Wasseroberfläche absorbiert.

Wie das Forschungsteam in einer vor Kurzem erschienenen Pressemitteilung erklärte, „besteht der C3 aus einer Boje, die Energie von den Wellen absorbiert, und einem Antrieb, der die Bewegungen der Boje in Elektrizität umwandelt. Die Vorrichtung basiert auf Patenten des schwedischen Kardiologen Stig Lundbäck, die zum Teil von dessen Forschung der Herzpump- und -kontrollfunktionen inspiriert wurden.“

Um das Fallbeispiel bezüglich der umfassenden Umsetzung an den Zielmärkten einzuschätzen, wird das System hinsichtlich Beständigkeit, Belastungsfähigkeit und seiner Leistung in netzunabhängigen Betriebssituationen bewertet. Das System ermöglicht das Abgreifen einer hohen Menge an Wellenenergie anhand einer kleinen Vorrichtung, die robust genug ist, um auch schwerste Stürme zu überstehen. Bezugnehmend auf ein Zitat von Patrik Möller, CEO von CorPower Ocean AB, dem schwedischen Start-up, welches das neue WEC-System entwickelt hat, stellt die Pressemitteilung fest, dass der C3 das gesamte Spektrum an Wellen nutzen kann. Das bedeutet, dass er fünfmal mehr Energie pro Tonne erzeugen kann als andere Systeme. In der Pressemitteilung heißt es: „Um die lineare Bewegung der Boje in eine energieerzeugende Rotationsbewegung umzuwandeln, nutzt das System ein spezielles Gestell mit Ritzelantrieb, das an der KTH [Königliche Technische Hochschule in Stockholm] entwickelt wurde.“

Laut Möller besteht nach dem Abschluss der Demonstration im Ozean vor dem schottischen Orkney der nächste Schritt darin, „den ersten vollmaßstäblichen Wandler zu entwickeln, zu fertigen und in einem Demonstrationsprojekt der Phase 4, die von 2018 bis 2020 dauern wird, zu testen.“

Auf der Suche nach Möglichkeiten, Ozeane als Quelle erneuerbarer Energien zu nutzen, werden Projekte wie WaveBoost (Advanced Braking Module with Cyclic Energy Recovery System (CERS) for enhanced reliability and performance of Wave Energy Converters) immer wichtiger werden. Ziel des Projekts ist es, eine wesentliche Verbesserung der Zuverlässigkeit und Leistung von Nebenantrieben (power take-offs, PTO) zu erreichen. Dazu gehört auch die Entwicklung und Bewertung eines innovativen Bremsmoduls mit einem CERS (zyklisches Energierückgewinnungssystem). Der PTO eines WEC ist definiert als der Mechanismus, mit dem die vom Primärwandler absorbierte Energie in nutzbare Elektrizität umgewandelt wird. CERS ist ein Energieverteilungssystem, das es WEC ermöglicht, mehr Energie aus energiereichen Wellenzyklen aufzunehmen. Im ersten Schritt der PTO-Kette speichert es vorübergehend die überschüssige Energie und setzt sie dann zur Umwandlung in den verbleibenden Schritten des PTO in energieärmeren Wellenzyklen frei.

Laut dem WaveBoost-Team werden die Beständigkeit und Zuverlässigkeit kritischer Komponenten des Systems deutlich verbessert, weil das CERS-Modul die erforderliche zusätzliche Dämpfung bietet. Diese Funktion ist entscheidend, da Vorrichtungen, die mit der Wellenenergie des Ozeans arbeiten, mit einem Schwerpunkt auf Stabilität und bauliche Stärke entwickelt werden müssen, damit sie auch unter schwersten Wetterbedingungen Energie erfassen können.

Weitere Informationen:

WaveBoost-Projekt