Wellenkraftwerk im Modellmaßstab

Testanlage für ein Wellenkraftwerk im Modellmaßstab

FuE-Zentrum FH Kiel GmbH
Prof. Dr.-Ing. Christian Keindorf

Das Forschungsvorhaben umfasst die Entwicklung, den Bau und den Testbetrieb eines Wellenkraftwerks im Modellmaßstab. Die Testanlage dient als neue Energieforschungsinfrastruktur mit „Reallabor“-Charakter. Als Antriebskonzept wird ein Linear-Generator im Schwimmkörper verwendet, womit direkt die kinetische Energie infolge der Wellenbewegung in elektrische Energie umgewandelt werden kann. Im Vergleich zu anderen Antriebskonzepten werden dafür deutlich weniger Komponenten benötigt, wodurch auch mehrfache Wirkungsgradverluste vermieden werden.

Mit Hilfe von Messtechnik wird das Anlagenverhalten erfasst, um Rückschlüsse auf die bislang verfügbaren Berechnungsmethoden zu erhalten und Optimierungspotenziale beim Ertrag so einer Anlage aufzuzeigen. Der Einsatzort ist in unmittelbarer Nähe zur Forschungsplattform FINO3, wo die realen Umgebungsbedingungen auf hoher See vorherrschen.

Die Technologie befindet sich noch in einem frühen Entwicklungsstadium ohne Serienreife. Mit der Testanlage soll diese Art der regenerativen Energieerzeugung wissenschaftlich fundiert erforscht werden, um auch Wissenseinrichtungen im Land Schleswig-Holstein auszubilden und weiter zu spezialisieren. Die maritime Wirtschaft des Landes verfügt über spezielles Know-how für schwimmende und getauchte Anlagen, wofür sich neue Produkte und Marktpotenziale ergeben können. Nicht zuletzt wird das langfristige Ziel verfolgt, mit Wellenkraftwerken einen weiteren Beitrag zur Energiewende und zum Klimaschutz zu leisten.

Das Ministerium für Wirtschaft, Verkehr, Arbeit, Technologie und Tourismus des Landes Schleswig-Holstein fördert das Vorhaben LPW-E/1.1.2/1345 im Rahmen des Landesprogramms Wirtschaft 2014-2020 mit EFRE-Mitteln und Landesmitteln in Höhe von 533.368,00 EUR. Die Zuwendung gilt für den Zeitraum vom 01.01.2020 bis 31.12.2022.

Mit Hilfe von Mess- und Regelungstechnik ist geplant, das dynamische Verhalten der Testanlage unter realen Umgebungsbedingungen (Seegang, Strömung, etc.) zu erfassen und Rückschlüsse für die bislang verfügbaren Berechnungsmethoden zu erhalten. Das Hauptziel des Projekts ist, über die Messkampagnen im „Reallabor“ weitere Optimierungspotenziale bei den benötigten Komponenten aufzuzeigen, um den Systemwirkungsgrad weiter steigern zu können.

Ein weiteres Ziel der Entwicklung ist es, möglichst wenige Komponenten zu verwenden, um Verluste beim Wirkungsgrad zu verringern, die bei Energieumwandlungen auftreten. Dabei sollen technologische Innovationen erforscht werden, die einen direkten Antrieb über einen Linear-Generator ermöglichen. Nicht zuletzt ist die technische Zuverlässigkeit ein wichtiges Kriterium, um langfristig betrachtet einen Betrieb über 20 Jahre in einer harschen Umgebung auf hoher See zu ermöglichen. Hierzu sind technische Innovationen für die Robustheit und Dauerhaftigkeit der Komponenten erforderlich (z.B. für den getauchten Zustand bei Extremwellen).

Mit dem Wellenkraftwerk als Forschungsinfrastruktur soll aufgezeigt werden, dass über innovative Technologien weiter CO₂ im Energie-Sektor eingespart werden kann. Nennenswerte CO₂-Einsparungen werden allerdings erst durch eine serienmäßige Anwendung, z.B. in Offshore-Parks, erwartet. Die Technologie kann weltweit eingesetzt werden und bietet nicht nur Inseln eine regenerative Energieversorgung für die Zukunft an, sondern allen Ländern mit Küstengebieten.