Strom aus Meereswellen
Ökostrom aus Wellenkraft ist keine Technologie der fernen Zukunft. Im BMBF-Projekt „EPoSil – Elektroaktive Polymere auf Silikonbasis zur Energiegewinnung“ demonstrierten Forscher schon heute, wie sich die Bewegungsenergie der Meereswellen effizient in elektrischen Strom umwandeln lässt.
Anlass und Ziele des Projektes
In den Wellen der Weltmeere schlummert nach Berechnungen der Vereinten Nationen ein gewaltiges Energiepotenzial: Fast 30.000 Terawattstunden (TWh), von denen sich ca. 2.000 TWh technisch für die Stromerzeugung durch Wellenkraftwerke nutzen ließen. Dies entspricht immerhin etwa zehn Prozent des jährlichen globalen Stromverbrauches von derzeit rund 21.500 TWh. Erste bisher umgesetzte Wellenkraftwerke sind jedoch zu ineffizient und zu teuer. Vor diesem Hintergrund hat der Forschungsverbund „EPoSil – elektroaktive Polymere auf Silikonbasis zur Energiegewinnung“ nach einer alternativen technischen Lösung gesucht.
Die Forscher verfolgten dabei einen völlig neuartigen Ansatz, um die Energie der Meereswellen in elektrischen Strom umzuwandeln. Dabei wird ein Stapel aus Kunststofffolien durch Wellenbewegungen regelmäßig komprimiert und entspannt, sodass sich das Schichtsystem gleichsam wie eine Ziehharmonika hin und her bewegt. Die Kunstofffolien bestehen aus sogenannten elektroaktiven Polymeren, die wie elektrische Kondensatoren Ladungen speichern können. Wird den Kunstofffolien im komprimierten Zustand eine elektrische Ladung zugeführt, erhöht sich die Spannung, wenn die Elektroden voneinander weg bewegt werden. Diese Überschussspannung lässt sich als elektrische Energie ins Stromnetz einspeisen. Durch das regelmäßige Spiel von Zusammenpressung und Entspannung, von Annäherung und Entfernung von Ladungen ist somit möglich, die mechanische Wellenenergie im Kunstofffolienstapel kontinuierlich in elektrische Energie umzuwandeln. Schaltet man mehrere solcher Energie-Wandler im Verbund, entsteht ein Kraftwerk.
Was wurde durch das Projekt erreicht?
Die Verbundprojektpartner konnten anhand eines Demonstrators zeigen, dass das Grundprinzip funktionstüchtig ist. Alledings bleibt noch viel zu tun. Angelpunkte der Weiterentwicklung sind das Kunststoffmaterial und die Beschichtungstechnik, denn das Werkstoffsystem muss viele Tausend Dehnungen und Stauchungen aushalten können. Auf der Habenseite schlägt zu Buche, dass die gewählte silikonbasierte Werkstofflinie für die Generator-Anwendung geeignet erscheint und sich weiter anpassen lässt. Auch die Fertigung der Generatoreinheiten wird sich hochgradig automatisieren lassen. Das elektrische Regelungskonzept und die Generatorkonstruktion sind so weit ausgearbeitet, dass sie in einer Versuchsanordnung getestet werden konnten. Zahlreiche Herausforderungen müssen die Forscher allerdings noch unter realistischen Einsatzbedingungen meistern, sodass eine Vermarktung der Technologie frühestens ab 2020 möglich sein wird.