Gr\u00fcner Strom aus Wellen \u2013 Modell eines Wellenkraftwerks. W\u00e4hrend Wind und Sonne als Lieferanten gr\u00fcner Energie l\u00e4ngst etabliert sind, bleiben Potenzial und Kraft der Wellen bislang weitgehend ungenutzt. <\/p>\n\n\n\n
Eine Forschungsgruppe um Prof. Dr.-Ing. Christian Keindorf von der Fachhochschule Kiel m\u00f6chte dies \u00e4ndern und hat das Modell eines Wellenkraftwerks entwickelt, das aktuell im Schiffbaulabor der Hochschule erprobt wird. <\/p>\n\n\n\n
Im Video wird dessen Funktionsweise erl\u00e4utert und erkl\u00e4rt, warum es \u2013 im Gegensatz zu Offshore-Windkraftanlagen \u2013 kaum ins \u00d6kosystem Meer eingreift. Ein Prototyp soll im kommenden Jahr in der Nordsee getestet werden.<\/p>\n\n\n\n
Das Energiepotenzial der Wellen in Nord- und Ostsee ist \u2013 verglichen mit anderen Regionen \u2013 eher gering. Auch deshalb lag der Fokus auf erneuerbaren Energien hierzulande vor allem auf Solar- und Windenergie. Au\u00dferdem sind f\u00fcr die Entwicklung von Wellenkraftwerken unterschiedliche Ingenieursdisziplinen aus dem Maschinenbau, der Elektrotechnik, dem Schiffbau und nicht zuletzt der Offshore-Anlagentechnik erforderlich, sie muss also interdisziplin\u00e4r erfolgen. Dar\u00fcber hinaus sind die Anforderungen an die Technologie hoch: Die Umgebungsbedingungen auf hoher See sind extrem, die Anlagen m\u00fcssen robust, langlebig und wartungsarm sein. Genau dies hat Projektleiter Prof. Dr.-Ing. Christian Keindorf im Rahmen seines Forschungsprojekts ber\u00fccksichtigt. <\/p>\n\n\n\n
\u201eSie k\u00f6nnen sich die Wirkungsweise unseres Wellenkraftwerks folgenderma\u00dfen vorstellen. Wenn Sie mit einem Schwimmreifen ins Meer gehen und es kommen Wellen, dann bewegt sich der Schwimmreifen auf und ab. Im Prinzip funktioniert unsere Anlage ganz \u00e4hnlich. Ein Schwimmk\u00f6rper wird auf und ab bewegt, die kinetische Energie nutzen wir, um eine Relativbewegung zwischen dem Schwimmk\u00f6rper und einer Stabboje hervorzurufen. Die Stabboje enth\u00e4lt einen Linear-Generator, der durch die Auf- und Abw\u00e4rtsbewegung der Wellen durch ein Magnetfeld bewegt wird und somit elektrische Energie erzeugt\u201c, erkl\u00e4rt Prof. Keindorf.<\/p>\n\n\n\n
Das Wellenkraftwerk ist letztendlich eine Art h\u00fcpfende Boje, die \u2013 im Unterschied zu Windkraftwerken \u2013 kaum zu sehen ist. Bei ihrer Entwicklung haben Keindorf und sein wissenschaftlicher Mitarbeiter Andreas Gla\u00df hohe Ma\u00dfst\u00e4be an Nachhaltigkeit und Ressourcenverbrauch gesetzt. Sie nutzen vorwiegend recycelbares Material, die Magneten sollen f\u00fcr eine m\u00f6gliche Wiederverwendung aufbereitet werden k\u00f6nnen. Und nicht nur optisch soll das Kraftwerk so wenig wie m\u00f6glich in das \u00d6kosystem Meer eingreifen, erkl\u00e4rt Gla\u00df: \u201eDas Kraftwerk schwimmt an der Wasseroberfl\u00e4che und muss nicht aufw\u00e4ndig \u00fcber Rammpf\u00e4hle im Meeresboden verankert werden. Wir nutzen Betonkl\u00f6tze mit Ankerketten, die nach der Testphase vollst\u00e4ndig geborgen werden k\u00f6nnen. Der Footprint auf dem Meeresboden ist minimal, es findet keine Fl\u00e4chenversiegelung statt. Au\u00dferdem wird der Betrieb des Wellenkraftwerks auf der Wasseroberfl\u00e4che kaum st\u00f6rende Effekte f\u00fcr die Meeresfauna und -flora haben. Im Gegenteil, wir erwarten sogar, dass manche V\u00f6gel das Wellenkraftwerk als kurzen Rastplatz nutzen werden. Es gibt keine rotierenden Bauteile im Au\u00dfenbereich, sodass keine gro\u00dfen Schallemissionen zu erwarten sind.\u201c<\/p>\n\n\n\n
Aktuell untersucht das Team im Labor die hydrodynamischen Eigenschaften des Wellenkraftwerks, also wie sich das Kraftwerk im Seegang verh\u00e4lt. \u201eMan spricht auch von Fluid-Struktur-Interaktion, die wir konkret f\u00fcr diese Anlagenkonstruktion erforschen wollen, um bessere Vorhersagen f\u00fcr die Betriebsphase treffen zu k\u00f6nnen. Wir messen daf\u00fcr die Position, Geschwindigkeit und Beschleunigung in Abh\u00e4ngigkeit von der Zeit. Im weiteren Verlauf messen wir die elektrotechnischen Parameter, wie Spannung und Stromst\u00e4rke, um die elektrische Leistung des Generators optimieren zu k\u00f6nnen\u201c, erkl\u00e4rt Keindorf.<\/p>\n\n\n\n
Der n\u00e4chste Meilenstein des Projekts wird die Verankerung eines Prototypens in der Nordsee sein. Daf\u00fcr soll das Labormodell hochskaliert und f\u00fcr den realen Offshore-Einsatz fit gemacht werden. Der Prototyp soll in Schleswig-Holstein gefertigt, anschlie\u00dfend zur Forschungsplattform FINO 3 geschleppt und in dessen N\u00e4he verankert werden. Diese Forschungsplattform befindet sich n\u00f6rdlich von Sylt und wird von der Forschungs- und Entwicklungszentrum FH Kiel GmbH betrieben. Wissenschaftler*innen verschiedener deutscher Hochschulen nutzen FINO 3 seit mehr als zehn Jahren f\u00fcr ihre maritimen Forschungsprojekte.<\/p>\n\n\n\n
Erste Einsatzm\u00f6glichkeiten f\u00fcr das Wellenkraftwerk sieht Keindorf in der elektrischen Versorgung von nat\u00fcrlichen und k\u00fcnstlichen Inseln oder von Offshore-Aqua-Farmen. W\u00fcrden die Wellenkraftwerke sp\u00e4ter selbst in Farmen installiert, w\u00e4re auch ein Transport des gr\u00fcnen Stroms ans Festland denkbar. Belastbare Aussagen \u00fcber die Kosten w\u00e4hrend des Betriebs k\u00f6nnen noch nicht getroffen werden. Deshalb sind auch noch keine Statistiken f\u00fcr die sogenannten Levelized Cost of Energy (LCE) \u00fcber die gesamte Lebensdauer von Wellenkraftwerken verf\u00fcgbar. Diese Art von regenerativer Energieanlage muss erst noch weiter erforscht werden.<\/p>\n\n\n\n