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Tidal Turbine Power Take-Off Accelerator

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Kostengünstigeres Design von Generatoren für Gezeitenkraftwerke

Tests nach dem Entwurf und Bau eines innovativen neuen Generators für Gezeitenkraftwerke ergaben eine Kosteneinsparung von fast einem Drittel gegenüber herkömmlichen Geräten. So wird Gezeitenenergie für einen nachhaltigen Energiemix noch deutlich attraktiver.

Energie

Für eine nachhaltige Zukunft ist es unerlässlich, weitere umweltfreundliche Energiequellen zu erschließen. Hier bietet sich die Stromerzeugung aus Gezeiten an, da sie umweltfreundlich und berechenbar ist. Das EU-finanzierte Projekt TIPA entwickelte eine Technologie, die vollständig unter dem Wasserspiegel arbeitet und damit – anders als Energiequellen wie Windräder oder Solaranlagen – die visuelle Präsenz in der Landschaft gering hält. Der Prototyp des Generators wurde zunächst an Land in einem Prüfzentrum der Universität Aachen, Deutschland, getestet, bevor der Projektkoordinator Nova Innovation Unterwassertests am Babcock-Standort Rosyth, Schottland, durchführte. „Dass Gezeitenenergie genutzt werden kann, steht außer Frage. Die Frage ist nur, wie schnell wir die Kosten senken können, um sie als Energieträger fest zu etablieren“, sagt Seumas MacKenzie, Projektmanager von TIPA.

Neues Konzept für den Nebenantrieb

Auf Basis von Modellrechnungen konstruierte und baute die Forschungsgruppe von TIPA einen neuen Generator, der die Bewegung von Gezeitenturbinen in Strom umwandelt. Da der neue Direktantriebsgenerator mit Nebenantrieb (Power Take-Off, PTO) kein Getriebe hat, erreicht er bei geringem Wartungsaufwand eine hohe Zuverlässigkeit und Effizienz. Bisher dauert die Erfassung von Daten für Lebenszyklusanalysen bei Systemen, die auf jahrzehntelangen Betrieb ausgelegt sind, noch mehrere Jahre. Um dies zu beschleunigen, wurde ein Programm für beschleunigte Lebensdauertests entwickelt, mit dem das System unter stärkerer Beanspruchung schneller als unter normalen Bedingungen altert. So wurden etwa Stress-, Dehnungs-, Temperatur-, Spannungs-, Vibrations- und Druckbelastung erhöht. An der Reaktion des PTO berechnete die Forschungsgruppe dann die wahrscheinliche Lebensdauer und den Wartungsbedarf. Obwohl zunächst auf eine Senkung der Kosten für die Erzeugung von Gezeitenenergie um 20 % abgezielt wurde, zeigte die Universität Edinburgh in ihrer Analyse, dass mit dem neuen Generator sogar 29 % erreicht werden können. „Natürlich freut es uns sehr, dass die ursprünglichen Ziele übertroffen und die Kosten schneller als erwartet reduziert werden konnten. Die niedrigeren Kosten machen Gezeitenenergie noch wettbewerbsfähiger, sodass man auf dem richtigen Weg ist, fossile Brennstoffe und Atomkraftwerke längerfristig zu ersetzen“, sagt MacKenzie.

Alles klar für den Energiemix

Gezeitenenergie dürfte damit in Europa innerhalb der erneuerbaren Energien an Bedeutung gewinnen und in einem realistischen Szenario die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen senken. Neben den umfangreichen Tests im Projekt wurde die Zuverlässigkeit der PTO-Technologie von der Unternehmensgruppe Wood Group unabhängig geprüft. Die Innovation von TIPA senkt die Kosten und macht damit Gezeitenenergie auf dem Markt wettbewerbsfähiger. „Die Fortschritte, die wir bei dieser Technologie sehen, sind faszinierend. Um dem Klimawandel zu begegnen und CO2-neutral zu werden, müssen wir eine vollständige Palette erneuerbarer Technologien erschließen – und Gezeitenenergie sollte Teil dieses Energiemixes sein“, sagt MacKenzie. Da TIPA wesentlicher Bestandteil des Fahrplans für die Technologieentwicklung von Nova Innovation ist, werden die Erkenntnisse aus dem Projekt schon jetzt auf die anderen EU-finanzierten Projekte von Nova Innovation (D2T2 und EnFAIT) übertragen. MacKenzie zufolge könnte die TIPA-Technologie in den kommenden Jahrzehnten bereits in Zehntausenden Turbinen weltweit eingesetzt werden.

Schlüsselbegriffe

TIPA, Gezeitenenergie, CO2-Neutralität, erneuerbare Energien, fossile Brennstoffe, Strom, Generator, nachhaltig

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4 Dezember 2020