Wie neue Gezeiten- und Laufwasserkraftpotenziale erschaffen werden
Damit die Gezeitenenergie zu einer rentablen Quelle erneuerbarer Energie und sie konkurrenzfähig mit anderen erneuerbaren Energien wie etwa der Offshore-Windenergie wird, müssen die Stromgestehungskosten gesenkt werden. Praktisch bedeutet dies, innerhalb der gesamten Lebensdauer eines Projekts den Strom zu ähnlichen Gestehungskosten liefern zu können. Eine große Hürde, die diesem Ziel im Wege steht, sind die Betriebs- und Instandhaltungskosten angesichts der extrem rauen Umgebung, in der hydrokinetische Meeresturbinen arbeiten müssen. „Die elektrischen Generatoren in Gezeitenturbinen brauchen typischerweise unbedingt Dichtungen, um das Innere des Generators vor Meerwasser zu schützen“, erklärt James Donegan, Projektpartner von TAOIDE (Technology Advancement of Ocean energy devices through Innovative Development of Electrical systems to increase performance and reliability) und Leiter für europäische Aktivitäten bei ORPC Ireland. „Gelangt Meerwasser in den elektrischen Luftspalt eines Generators, wären normalerweise Systemausfälle und erhebliche Instandhaltungskosten die Folge. Wir haben lange untersucht, ob ein Generator mit überflutetem Luftspalt als ganz normale Betriebsumgebung im Bereich des Möglichen liegt, denn dadurch würde die Abhängigkeit von Dichtungen zum Schutz des Generators einfach entfallen.“
Vereinfachte und zuverlässige Technik
So lautete das Schlüsselkonzept von TAOIDE. Das Projekt wurde im November 2016 gestartet und sollte einen Nassspaltgenerator entwickeln. Dieser gekapselte, zum Überfluten geeignete Generator kann einen Schlüsselfaktor für Turbinenausfälle beseitigen. Im Rahmen dieser Entwicklung betrachtete das Projektteam das Gesamtsystem einschließlich der Lager, Dichtungen, Generatoren, Elektronikkomponenten und Turbinen. „Wie alles miteinander in Verbindung steht, beeinflusst, auf welche Weise wir den Verschleiß verringern sowie die Betriebskosten senken können“, sagt Projektkoordinator Kevin Leyne, Projektmanager für Meeres- und erneuerbare Energien in Irland am University College Cork, Irland. „Anders als bei Windkraftanlagen können die Betreiber von hydrokinetischen Anlagen nicht einfach technisches Personal auf die Leiter schicken, um routinemäßige Instandhaltungsarbeiten durchzuführen.“ Wo immer möglich, wurden konstruktive Vereinfachungen vorgenommen, um das Risiko mechanischen Versagens weiter zu reduzieren und die Eignung des Systems für abgelegene Gemeinden zu gewährleisten, in denen technische Erfahrung und Ausrüstung möglicherweise nicht problemlos zur Verfügung stehen. „Ein gutes Beispiel dafür ist, dass wir zusammen mit dem Projektpartner SKF ein einziges freitragendes Lagersystem für den Generator entwickelt haben“, fügt Donegan hinzu. „Anstatt den gesamten Generator zwecks Lagerwartung auseinandernehmen zu müssen, kann diese Einheit nun für einfache Instandhaltungsarbeiten separat herausgenommen werden.“ Das Projektteam hat den Entwurf und die Herstellung eines speziell für raue Betriebsumgebungen ausgelegten Prototyps des gekapselten Nassspaltgenerators abgeschlossen. Tests werden in Kürze in Irland beginnen.
Zum Nutzen abgelegener Gemeinden
Das Projekt wird einen vollständig integrierten Nassspaltgenerator bereitstellen, der für den Einsatz in verschiedenen Anlagen zur Gewinnung erneuerbarer Energien auf See geeignet ist. „Wir waren sehr beeindruckt von den ersten Ergebnissen des Projekts und auch davon, welchen positiven Effekt die hydrokinetischen Meeressysteme von ORPC auf ländliche Gemeinden ausüben können“, sagt Projektpartner John Doran, leitender Forscher am Letterkenny Institute of Technology, Irland. „Eine wichtige Sache, die es zu beachten gilt, ist, dass die ORPC-Energiesysteme, gerade weil sie gemeinschaftszentriert sind, auch in der Gemeinschaft Zustimmung finden. Lokale Ressourcen werden für den Einsatz und die Instandhaltung ihrer Systeme genutzt. Das trifft für uns als ein ländliches Institut in der nordwestlichen Ecke Irlands genau den Nerv der Zeit. Es war eine großartige Gelegenheit, bei diesem Projekt mit dem MaREI des UCC und dem Fraunhofer-Institut in Deutschland zusammenzuarbeiten. Dank dieses Projekts werden wir weiterhin diesen Teil der Welt als eine Ressource für die Gezeitenenergieindustrie präsentieren können.“ Donegan stimmt zu, dass die im Rahmen von TAOIDE entwickelte Technik für Randgebiete, in denen mit Diesel-Inselnetzen gearbeitet wird und die Energiekosten tendenziell eher hoch sind, von großem Nutzen sein könnte. „Hier können wir den Gemeinschaften dabei helfen, nachhaltiger und unabhängiger zu werden“, bekräftigt Donegan.
Schlüsselbegriffe
TAOIDE, Energie, Meeres-, Gezeiten, Fluss, Generator, hydrokinetisch, hydrokinetische Anlage im Meer, Laufwasserkraft, Elektrizität
