Eine bahnbrechende getriebelose Turbine zur massenkompatiblen Gewinnung von Gezeitenenergie
Die Gezeitenenergie ist noch immer eine aufstrebende Technologie, sie bietet aber dennoch mehrere Vorteile im Vergleich zu vergleichsweise fortgeschritteneren erneuerbaren Energiequellen wie Sonnen- und Windenergie: Die Sonne scheint nicht immer, und der Wind weht nicht immer. Im Gegensatz dazu wechseln sich Ebbe und Flut regelmäßig in einem Rhythmus ab, den man jahrelang im Voraus auf die Minute genau vorhersagen kann. Gezeitenströmungen sind daher zuverlässige, vorhersagbare Quellen sauberer Energie – so verlässlich wie die Mondphasen. Gezeitenströmungsturbinen werden an Standorten mit starken Gezeitenströmungen am Meeresboden verankert, wo sie Energie aus dem Fließgewässer gewinnen und in Elektrizität umwandeln. Da die Technologien, auf denen Gezeitenströmungsturbinen beruhen, relativ neu sind, sind sie oft kostspieliger als andere erneuerbare und fossile Energieträger. Jedoch sind bereits erhebliche Fortschritte auf dem Weg, die Kosten zu senken, zu verzeichnen. Das EU-finanzierte Projekt D2T2 reduziert die Betriebskosten von Gezeitenströmungsturbinen drastisch. „Unsere neue 100-kW-Turbine (die Nova M100-D) steht bereit, um Küstengebiete auf der ganzen Welt zu erobern. Sie ist effizienter als herkömmliche Modelle und senkt die Kosten der Gewinnung von Gezeitenenergie um 30 %. So kann sie den Energieträger Diesel überflüssig machen“, merkt Seumas MacKenzie an, der D2T2-Projektleiter bei Nova Innovation.
Direktantrieb- und Getriebetechnologie im Vergleich
Die neue Turbine baut auf dem Erfolg der weltweit ersten, voll funktionsfähigen Offshore-Anlage mit Gezeitenströmungsturbinen im schottischen Shetland auf. Die Turbinen gewinnen bereits seit über vier Jahren Energie und speisen den sauberen Strom in das Netz ein. Das neue Turbinendesign bedient sich der Erfahrungen aus der Windkraftbranche und macht das Getriebe überflüssig. Ein Direktantriebsmechanismus ersetzt das Getriebe zwischen dem Rotor und dem Generator der Turbine, was zu einer besseren Leistungsabgabe und geringeren Betriebs- und Wartungskosten führt. Da die Turbine auf diese Weise auch aus weniger beweglichen Teilen besteht, steigt gleichzeitig ihre Zuverlässigkeit und die Wartungsintervalle werden länger. „Gezeitenturbinen kann man sich sehr gut als Unterwasserwindmühlen vorstellen; die Schaufeln drehen sich auf eine ähnliche Weise, werden aber von den Gezeitenströmungen angetrieben. Die Drehbewegung wird von einem Direktantriebsgenerator in elektrische Energie umgewandelt“, erklärt MacKenzie. Er fährt fort: „Für einen herkömmlichen Generator ist ein Getriebe erforderlich, um das langsame Drehmoment der Schaufeln im Wasser in eine schnellere Rotationsbewegung in der Turbine umzusetzen, die Elektrizität erzeugen kann. Der Direktantriebsmechanismus unterscheidet sich von diesem Konzept, da er es möglich macht, Elektrizität auch bei geringen Rotationsgeschwindigkeiten zu gewinnen: Dieselbe Welle, die sich mit den Schaufeln dreht, gibt dieselbe langsame Drehbewegung auch an den Rotor des Generators weiter. Diese saubere, zuverlässige Elektrizität wird dann über ein Unterwasserkabel in das Stromnetz eingespeist.“ Im Gegensatz zu anderen Technologien, die auf hohe Rotationsgeschwindigkeiten angewiesen sind, transportieren Gezeitenströmungen enorme Energiemengen, die effektiver bei geringen Geschwindigkeiten mit hohem Drehmoment in Direktantriebsgeneratoren nutzbar gemacht werden kann. Es stellte jedoch eine große Herausforderung dar, eine belastbare Technologie zu entwickeln, die der rauen Umgebung des Ozeans standhalten konnte. Die Fachleute im Ingenieurwesen von Nova Innovation waren aufgrund ihrer Erfahrung aus vorherigen Forschungs- und Entwicklungsprojekten für diese Aufgabe hervorragend gewappnet.
Ein zuversichtlicher Blick in die Zukunft
Die Turbine Nova M100-D wurde im nationalen Zentrum für erneuerbare Energie von ORE im britischen Blyth ausführlichen Tests unterzogen. Auf diese Weise konnte das Team wertvolle Erkenntnisse über ihre erwartete Lebensdauer gewinnen und die Risiken des Betriebs bereits einschränken, bevor sie in der See zum Einsatz kommen würde. Daraufhin wurde die Turbine im Ozean erprobt, wo sie die an sie gestellten Erwartungen erfüllen konnte. Der Erfolg des Projekts führte dazu, dass D2T2 das Finale der Preisvergabe im Rahmen der Woche für nachhaltige Energie als Anerkennung für seinen Beitrag zu Europas Zukunft mit sauberen Energiequellen erreichte. „Unsere innovative getriebelose Turbine wird die Kosten der Gewinnung von Gezeitenenergie rasant senken und sie zu einer massentauglichen Energiequelle machen“, schließt MacKenzie.
Schlüsselbegriffe
D2T2, Gezeitenturbine, Nova Innovation, Gezeitenenergie, Rotor, Direktantriebsgenerator, Getriebe
