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Niedrigere Energiekosten für zukünftige Wellenenergiewandlersysteme

Im Rahmen des Projekts MegaRoller wurde ein neues Stromabnehmersystem entwickelt, mit dem die WaveRoller®-Anlagen effizienter funktionieren. Das Projekt bringt den aufstrebenden Wellenenergiemarkt näher an die Rentabilität.

Energie

Nun, nachdem die WaveRoller®-Technologie mit Erfolg zu den laufenden Bemühungen beigetragen hat, der Wellenenergie einen Platz auf der Landkarte der Energien zu verschaffen, sucht der Sektor nach kommerziell attraktiveren Lösungen, um die mechanische Energie der Wellen in netzkonforme Elektrizität umzuwandeln. Für diesen wachsenden Markt könnte die Fähigkeit zum Finden solcher Lösungen von entscheidender Bedeutung sein. Hier kommt das Projekt MegaRoller (Developing the PTO of the first MW-level Oscillating Wave Surge Converter) ins Spiel. Sein zehnköpfiges Konsortium hat eine völlig neue Herangehensweise an Stromabnehmer und Steuerungssysteme im Visier. „Unser Ziel ist die Einführung neuer Funktionalitäten für WaveRoller®. Wir erhöhen die Einheitsleistung, verbessern den Wirkungsgrad, wenden innovative Steuerungsalgorithmen an und überwachen die Zuverlässigkeit des Systems während des Entwurfsprozesses. Die Ergebnisse werden der gesamten Wellenenergie-Gemeinschaft zugutekommen“, sagt Jussi Akerberg, technischer Leiter von AW-Energy, wo WaveRoller® erfunden wurde. Das Projektkonsortium baut seit Mai 2018 an einem Stromabnehmersystem in Originalgröße, einer Vorrichtung, die den Strom von seiner Quelle (Wellen) abnimmt und zu einer Anwendung (dem Stromnetz) überträgt. Gegenwärtig ist das Projekt zur Hälfte abgeschlossen. „Wir konnten schon interessante und bahnbrechende Ergebnisse erzielen. Wir haben die Wechselwirkungen der sich bewegenden Teile mit den Wellen modelliert und eine Dämpfungslösung für den Stromabnehmer gefunden, womit die Menge der gewonnenen Energie deutlich gesteigert wird“, fügt Akerberg hinzu. Eine der wichtigsten Innovationen des Projekts sind seine Algorithmen. Der Stromabnehmer-Dämpfungsalgorithmus nutzt die Wellenvorhersage als Eingangswert, während der Wellenvorhersagealgorithmus auf Algorithmus-Anpassungsmethoden auf der Grundlage von maschinellem Lernen aus der computergestützten Neurowissenschaft basiert. „Er ahmt den auditorischen Kortex des Gehirns nach“, erläutert Akerberg. Dadurch, dass die MegaRoller-Anlage auf diese Weise ihre Vorhersage aufbaut, hat sie sowohl in Bezug auf die Auswahl der Parameter als auch auf den Seegang, bei dem die Daten generiert werden, eine hervorragende Leistung und Robustheit zu bieten. Das MegaRoller-Konsortium hat sich bei seinem Stromabnehmer der neuen Generation für einen modularen Aufbau entschieden. Dieser wurde bereits fertiggestellt. Akerberg dazu: „Der größte Vorteil der Modularität besteht darin, dass die Module entsprechend den sich verändernden Wellenressourcen, Umgebungsbedingungen (wie z. B. der Meerwassertemperatur) und Anforderungen der Kundschaft geändert und angepasst werden können. Modularität ist außerdem bei der Instandhaltung von Vorteil.“ Dabei wurde gleichermaßen die Zuverlässigkeit verbessert. „Schon früh in der Entwurfsphase haben wir die Methode der Ausfallart-, Ausfallauswirkungs- und Ausfallbedeutungsanalyse angewandt. Es wurden robuste, für Elektrofahrzeuge bestimmte Bauteile in diesen Entwurf einbezogen, und wir haben außerdem Kupplungen entworfen, die dem System mehr Elastizität verleihen und seine Montage und Instandhaltung erleichtern“, erklärt Akerberg.

Plädoyer für die Wellenenergie

Zu guter Letzt führte das Projekt eine Fallstudie über ein Szenario auf Basis des westlichen Mittelmeerraums für 2030 durch. Die Ergebnisse verdeutlichen, dass die Wellenenergie tatsächlich ein besseres Preis-Leistungs-Verhältnis als Sonne und Wind zu bieten hat. Zurückzuführen ist dies auf die Besonderheiten des Projekts: Obwohl die Wellenenergie keinem klaren Tag-und-Nacht-Muster folgt, weist sie ein klares Sommer-Winter-Muster mit höheren Wellen im Winter auf. Da die Strompreise im Winter üblicherweise höher sind, ist die Wellenenergie die Lösung mit dem höchsten Ertrag. Was steht als Nächstes für das Team an? „Wir befinden uns nun in der Umsetzungsphase des Projekts“, sagt Akerberg. „Wir bauen eine Testanlage an Land, die aus einem Prüfstand und einem Stromabnehmer in Originalgröße besteht, anhand der wir überprüfen können, ob wir unsere Entwurfsziele erreicht haben. Wahrscheinlich wird es die weltweit größte Anlage ihrer Art werden.“ Mit der Bereitstellung eines innovativen, technisch hochmodernen Stromabnehmers für den Wellenenergiesektor verschafft MegaRoller dem Sektor der erneuerbaren Energien die Möglichkeit, die Energieerzeugung zu steigern und zu optimieren. Es ist ein wichtiger Schritt hin zu einer Lösung, welche die Bedürfnisse seitens der Endnutzung erfüllt und gleichzeitig den Betreibern Gewinn bringt.

Schlüsselbegriffe

MegaRoller, WaveRoller, Wellenenergie, Stromabnehmer

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