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Strom aus der Strömung

Sauber, umweltfreundlich und fast unbegrenzt vorhanden – das Potenzial von Wellen- und Gezeitenenergie ist für Verbraucher des 21. Jahrhunderts extrem verlockend. Schon bald könnte sich die intensive Arbeit auszahlen, die Energieunternehmen seit Jahren in die Technologie investieren.

Text Jennie Curtin Fotos Getty Images & Pelamis Wave Power

Lagereinheiten Zustandsüberwachung Konstruktion Energie- und Wasserversorgung Schmierstoffe Maschinen und Anlagen Zuverlässigkeit Dichtungen

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Pelamis

SKF Ocean Energy Solutions

Ansprechpartner Verkauf

Jim Marnoch, Jim.Marnoch@skf.com

Seit Menschengedenken sind hereinbrechende Wellen und der Sog der Gezeiten ein Inbegriff für die Kraft des Meeres.

Ernsthafte Bemühungen zur Nutzung von Wellen- und Gezeitenenergie für die Stromerzeugung gibt es jedoch noch nicht so lange.

Versuche mit Wellenenergie wurden erstmals im 20. Jahrhundert durchgeführt. Die Ölkrise in den 1970er Jahren weckte großes Interesse an dieser Form der Energiegewinnung. Praktische  Möglichkeiten zur Nutzung von Wellenenergie sah die Wissenschaft jedoch erst in den 1990er Jahren.

Mit Gezeitenenergie experimentierten die Franzosen schon in den 1960er Jahren. Ihnen folgten in den 1980er Jahren Nordamerika und China, wo Kraftwerke mit sehr geringer Kapazität entstanden.

Obwohl derzeit für keine der beiden Energiearten kommerziell verwendbare Technik zur Verfügung steht, rückt die Nutzung dieser Energie durch die technischen Fortschritte der letzten Jahre in greifbare Nähe.

Einer der weltweit führenden Akteure im Bereich der Wellenenergie ist Pelamis (griechisch für „Seeschlange“). Das Unternehmen ist seit 15 Jahren außerhalb von Edinburgh in Schottland tätig. Wie die Marketingkoordinatorin Deborah Smith erklärt, steht die Branche kurz vor der vollständigen Kommerzialisierung der Technik. Das heißt auch: niedrigere Kosten und eine Lösung für die Probleme im Hinblick auf die Einsatzbedingungen.

„Einer der Hauptgründe, warum die Gewinnung von Meeresenergie in der Entwicklung so weit hinter anderen Energieformen zurückliegt, sind die rauen Umgebungsverhältnisse auf dem Meer“, sagt Smith. Das Unternehmen vermeidet heute weitgehend Offshore-Einsätze und nimmt alle Wartungs- und Instandsetzungsarbeiten an einem geschützten Ort im Hafen vor.

Anlagen zur Nutzung von Wellenenergie müssen so konzipiert sein, dass sie schwerem Wellengang auf hoher See standhalten und gleichzeitig auch in kleinen Meeren eine kostengünstige Alternative zur Energiegewinnung darstellen. Darin besteht die größte Herausforderung.

„Das Pelamis-Kraftwerk, dessen Form an eine Seeschlange erinnert, taucht bei hoher See unter dem Wellenkamm hindurch. Wie ein Surfer, der auf das Meer hinaus will“, so Smith. „Wir können auch den Widerstand an den Gelenken der Konstruktion steuern, um bei geringem Wellengang die Beweglichkeit der Segmente zu erhöhen, damit mehr Energie erzeugt wird. Werden die Wellen höher, verringern wir die Beweglichkeit.“

Die Gezeitenenergie ist ebenfalls noch nicht so weit entwickelt, dass sie kommerziell nutzbar wäre, wie David Ainsworth erklärt. Er ist Leiter der Geschäftsentwicklung bei MCT (Marine Current Turbines), einem britischen Hersteller von Gezeitenturbinen.

Das 1,2-MW-Gezeitenkraftwerk SeaGen des Unternehmens im nordirischen Strangford Lough hat bereits mehr als acht GWh Strom ins Netz eingespeist und weist seit seiner Installation 2008 über 11.000 Betriebsstunden auf.

„Das SeaGen-Kraftwerk hat bewiesen, dass die Technik für den nächsten Schritt auf dem Weg zur vollen Kommerzialisierung bereit ist. Dieser wird in Vorführanlagen von circa 10 MW bestehen“, meint Ainsworth.

Ebenso wie bei der Wellenenergie sind auch hier die Umgebungsbedingungen das größte Hindernis für Installation und sicheren Betrieb.

MCT hat dafür eine Lösung gefunden: einen speziellen Installationsprozess, der zwischen zwei extremen Wetterlagen schnell durchgeführt werden kann.

Auch Wartung und Instandhaltung bei schwierigen Witterungsverhältnissen wurden bedacht. „Bei MTCs einzigartiger SeaGen-Konstruktion können alle Unterwasserkomponenten an die Oberfläche gehoben werden und sind von einem fest verankerten Turm aus erreichbar“, führt Ainsworth aus.

Das Wartungspersonal wird mit einem kleinen Küstenschiff an den Einsatzort gebracht. Große, teure Versorgungsschiffe sind nicht erforderlich.

Laut Ainsworth müsste man durch weitere Entwicklungsarbeit an der Konstruktion und Technik der Turbinen in der Lage sein, eine Lösung zu finden, die sowohl für schnell fließende Flachwasser-Gezeitenströmungen als auch für langsam fließende Tiefseeströmungen ausgelegt ist. „Gezeitenturbinen werden in den Meeren ein ebenso gewohnter Anblick sein wie Navigationsbojen und Leuchttürme“, sagt er.

Wie in jeder aufstrebenden Industrie hat die langfristige Senkung der Kosten höchste Priorität – mehr noch als bei vielen ausgereiften Technologien.

In Schottland, wo ein Großteil der Entwicklung stattfindet, hat man erkannt, dass derartige Branchen staatlich unterstützt werden müssen. Pelamis und Aquamarine Power Ltd, ein weiteres schottisches Wellenenergie-Unternehmen, erhielten deshalb im September größere Subventionen für die Kommerzialisierung der Wellenenergie. Außerdem gab die Regierung grünes Licht für den Bau des größten Gezeitenkraftwerks Europas im Pentland Firth, einer Meerenge zwischen der Nordspitze Schottlands und den Orkney-Inseln. Der schottische Energieminister Fergus Ewing meint dazu: „Wir müssen von fossilen Brennstoffen unabhängiger werden. Das erreichen wir durch bessere und effizientere Nutzung von Energie. Die Gewinnung von Meeresenergie, eine einheimische Technologie mit gewaltigem Potenzial, ist Teil der Lösung.“

Die Technik ist von der kommerziellen Nutzung der Meeresenergie nicht mehr weit entfernt. Politisch und regulatorisch bleibt jedoch noch viel zu tun.

 

SKF engagiert sich für neue Energie
Die aufstrebende Industrie für die Nutzung von Wellen- und Gezeitenenergie steht vor technischen Herausforderungen, die nur durch Innovation und Engagement von entwicklungsorientierten Unternehmen zu bewältigen sind.

SKF will in einem sehr frühen Stadium in diesen Sektor einsteigen, erklärt Jim Marnoch, Leiter Meeresenergie bei SKF in Großbritannien. „Wir sehen hier ein beträchtliches Potenzial für zukünftige Geschäfte, insbesondere ab 2020, wenn die Technik durch eine Vielzahl verschiedener Kraftwerkstypen in großen Energieparks voll kommerzialisiert sein wird“, meint er. „Wir werden den industriellen Markt mit unserem Wissen und unseren Erfahrungen unterstützen und robuste, zuverlässige Lösungen bereitstellen, die den Anforderungen der Kunden gerecht werden.“

Marnoch zufolge kann SKF dank umfangreicher Kenntnisse aus Anwendungen in den Bereichen Windenergie, Erdöl- und Erdgas sowie Wasserkraft und Meerestechnik einen wichtigen Beitrag leisten, wenn für erste Prototypen Lösungen für Lager, Dichtungen, Schmiersysteme und Zustandsüberwachung  benötigt werden.

„Die technischen Schwierigkeiten sind gewaltig“, kommentiert er.

SKF arbeitet zurzeit mit den führenden Entwicklern von Gezeiten- und Wellenenergie-Kraftwerken zusammen und unterstützt sie bei der Konstruktion von robusten und zuverlässigen Lösungen.

Dazu gehören kundenspezifische Lager- und Dichtungssysteme für Anwendungsfälle wie Hauptwelle, Pitch-Regelung und Yaw-System sowie Getriebe und Generator. Die Zustandsüberwachungssysteme von SKF sind speziell für die Überwachung des Funktionsstatus‘ dieser rotierenden Komponenten ausgelegt.

Auch die SKF Schmiersysteme sind an die besonderen Anwendungserfordernisse angepasst und sorgen für eine optimale Fett- oder Ölschmierung an der richtigen Stelle zum richtigen Zeitpunkt und damit für langfristige Zuverlässigkeit.

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