Letzte Aktualisierung: 30.07.2013

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Neue Wellenkraftwerke aus Silikonfolien

Neue Wellenkraftwerke aus Silikonfolien - hier: Schema der Energiegewinnung mit dielektrischen Elastomerwandlern (Grafik: Bosch)

Neue Wellenkraftwerke aus Silikonfolien - hier: Schema der Energiegewinnung mit dielektrischen Elastomerwandlern (Grafik: Bosch)

Wie sich die Energie von Meereswellen entlang der weltweiten Küstenlinien in Elektrizität wandeln lässt, will das Projekt EPoSil auf Basis von elektroaktiven Polymeren erforschen. Die Wellenenergie bewegt dabei eine dreilagige Folie, auf denen sich oben und unten je eine elektrisch leitende Elektroden-Schicht und in der Mitte ein extrem elastisches, sehr gut isolierendes Silikon befindet. Diese Silikonfolien könnten helfen, einen Teil des pro Jahr in den Meereswellen gespeicherten Energiepotenzials von 29500 Terawattstunden nutzbar zu machen.

Silikonfolien erzeugen elektrische Energie

Durch die Bewegung der Wellen wird eine mechanische Kraft auf den Wandler übertragen. Die Welle presst das Silikon zunächst zusammen. Damit rücken auch die beiden Elektroden näher aneinander. Jetzt wird von außen eine elektrische Spannung angelegt: eine der Elektroden wird positiv, die zweite negativ geladen. Bewegt sich die Welle weiter, nimmt die Kraft auf den Wandler ab. Das Silikon entspannt sich, wird wieder dicker. Daher entfernen sich die Elektroden und mit ihnen die Ladungen voneinander. Dieser Effekt bewirkt, dass sich die elektrische Energie im Wandler erhöht. Gewünschte Folge: Die mechanische Energie aus der Welle ist in elektrische Energie umgesetzt. Diese wird entnommen, und dann beginnt der Zyklus von vorne.

Wellenbewegung deformiert Folienstapel

Es gibt mehrere technische Möglichkeiten, wie Meereswellen die mehrlagigen Folien stauchen und dehnen können. Vereinfacht lässt sich eine Boje aus zwei Teilen vorstellen: Die obere Hälfte schwimmt auf der Oberfläche, die untere ist am Meeresboden fest verankert. Beide sind durch einen Stapel aus tausenden Folien miteinander verbunden. Die Wellenbewegung deformiert die Folien im Abstand von 3 bis 10 Sekunden. Dabei addieren sich die elektrischen Ströme der Einzelschichten. Solche Wellen-Generatoren sollen im kommerziellen Einsatz mehrere zehnmillionen Dehnungs- und Stauchungsvorgänge absolvieren. Der angestrebte Wirkungsgrad bei der Wandlung der mechanischen in elektrische Energie soll dann bei 50 Prozent liegen.

Konsortialpartner des Forschungsprojekts EPoSil

Im Projekt EPoSil (Elektroaktive Polymere auf Silikonbasis zur Energiegewinnung) soll das erste, maßstabgetreu verkleinerte Modell eines solchen Wellen-Generators 2014 im Wellenkanal der Technischen Universität Hamburg-Harburg zu Wasser gelassen werden. Neben der TU Hamburg-Harburg liefert die Wacker Chemie AG einen Werkstoff auf Silikonbasis. Dieser ist wesentlicher Bestandteil des sogenannten elektroaktiven Polymers, das mechanische in elektrische Energie umsetzt. Die Koordination übernimmt Bosch, zusammen mit dem Unterauftragnehmer Compliant Transducer Systems. Die TU Darmstadt entwickelt eine Methode, um die elektroaktiven Polymere zu testen. Die Anlagen zum Test der Generatoreinheiten werden vom Ingenieurbüro Brinkmeyer & Partner in Winnenden entwickelt. Bosch-Rexroth unterstützt das Konsortium beim Bau der Modelle.

Wellenenergie größer als weltweite Stromproduktion

Bislang kostet der Wellenstrom in der Produktion bis zu zehn Cent pro Kilowattstunde. Der Preis ist damit etwa doppelt so hoch wie der von Windenergie. Um den Strom aus Wellenenergie konkurrenzfähig zu machen, gibt es verschiedenste Techniken mit denen versucht wird, den Preis für Strom aus Wellenenergie abzusenken. Zu diesen Techniken gehören u. a. pneumatische Kammern, bei denen der schwankende Wasserspiegel Luft durch einen Windgenerator strömen lässt, Schwimmkörper wie z. B. sogenannte Seeschlangen, die mechanische Energie über hydraulische Systeme umwandeln oder bewegliche Platten, Tore oder Flossen. Nach einer Berechnung der Vereinten Nationen ist in den Wellen ein riesiges Energiepotenzial von 29500 Terawattstunden im Jahr gespeichert. Dies ist rund ein Drittel mehr als die gesamte, weltweite Stromerzeugung von 21500 Terawattstunden im Jahr 2010.

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