Strom aus Meereswellen
31.08.2016 -
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Wellenreiter – Surfer wissen seit jeher, sich die Kraft der Wellen zunutze zu machen und diese unvorstellbare Naturgewalt in Dynamik und Eleganz umzusetzen. Sie benötigen dazu lediglich Talent und ein Surfboard – früher aus Holz, heute aus Kunststoff. Doch die Bewegungen des Meeresspiegels lassen sich auch zur Energiegewinnung nutzen. Auch dabei helfen Chemiewerkstoffe. Ein Folienmaterialien auf Silikonbasis ist wesentlicher Bestandteil eines elektroaktiven Polymers, das die mechanische Kraft der Wellen in Elektrizität umsetzt. Kommerzielle Wellen-Generatoren könnten in Zukunft mit einem Wirkungsgrad von 50 % elektrische Energie erzeugen. (c) EpicStockMedia/Shutterstock
In Meereswellen ist ein riesiges Energiepotenzial gespeichert. Das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung unterstützte Projekt EPoSil (Elektroaktive Polymere auf Silikonbasis zur Energiegewinnung) soll den Zugang zu dieser regenerativen Energieform ermöglichen. Ein erster Demonstrator im Labor von Bosch zeigt bereits heute, wie sich die Energie von Meereswellen in Elektrizität wandeln lässt. Ziel des Forschungsverbundes aus vier Unternehmen und zwei Universitäten ist die nachhaltige Energieversorgung entlang der weltweiten Küstenlinien.
Energieumwandlung
Der Energiewandler ist ein elektroaktives Polymer, das mechanische in elektrische Energie umsetzt. Es besteht im Kern aus einer dreilagigen Folie. Oben und unten befindet sich je eine elektrisch leitende Schicht (Elektrode). In der Mitte liegt ein extrem elastischer, sehr gut isolierender Werkstoff auf Silikonbasis, den Wacker Chemie entwickelt hat. 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; die Elektroden und mit ihnen die Ladungen entfernen sich 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.
Testphase
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. „Die elektrischen Ströme der Einzelschichten addieren sich“, erklärt Projektleiter Dr. Istvan Denes von der zentralen Forschung und Vorausentwicklung von Bosch in Waiblingen. Später liefern mehrere Wandler im Verbund Strom. Dass dies im Labor bereits funktioniert, zeigt Denes an einem ersten Demonstrator, der von der TU Darmstadt hergestellt wurde. Das erste, maßstabgetreu verkleinerte Modell eines Wellen-Generators soll 2014 im Wellenkanal der TU Hamburg-Harburg zu Wasser gelassen werden. Die Pläne sehen vor, dass kommerzielle Wellen-Generatoren mehrere Zehnmillionen Dehnungs- und Stauchungsvorgänge absolvieren. Der angestrebte Wirkungsgrad bei der Wandlung der mechanischen in elektrische Energie liegt bei 50 %.
