Das Wellenenergiefeld hinkt Wind und Sonne weit hinterher, aber das Tempo beginnt endlich anzuziehen. Zu den neuesten Entwicklungen gehört ein neuer Designansatz des finnischen Unternehmens Wello Oy, der so einfach und intuitiv ist, dass es fast wehtut.
Ein als Boot getarnter Wellenenergiekonverter
Die USA gehören zu den Nationen, die hungrig nach Wellenenergie suchen, um eine schnelle Dekarbonisierung zu erreichen. „Das theoretische jährliche Energiepotenzial der Wellen vor den Küsten der Vereinigten Staaten wird auf bis zu 2,64 Billionen Kilowattstunden oder das Äquivalent von etwa 2,64 Billionen Kilowattstunden geschätzt 64 % der gesamten Stromerzeugung im US-Versorgungsmaßstab im Jahr 2021“, sagt die US Energy Information Administration.
Die größte Herausforderung besteht darin, die kinetische Energie von Wellen in elektrischen Strom umzuwandeln, ohne die mechanischen Systeme Salzwasser auszusetzen. Ein Teil der Lösung besteht darin, die Arbeitskomponenten in einer Hülle oder einem Rumpf einzukapseln, so wie jeder Bootsbauer das Innere eines Bootes schützen würde.
Wello hat den Bootsdesign-Ansatz jedoch auf den Kopf gestellt. Anstatt den Rumpf auf maximale Stabilität auszulegen, ist der Wellenenergiekonverter „Penguin“ des Unternehmens so instabil wie möglich.
Der Designansatz stammt von Wellos Gründer und CEO Heikki Paakkinen, der seine frühen Jahre damit verbrachte, in Finnland aufzuwachsen, Boote zu bauen und mit nicht motorisierten Antrieben zu experimentieren.
„Während dieser Testphasen kam Heikki zu der Erkenntnis, wenn ein Gerät die richtige Form hat, sollte es eine gespeicherte Masse innerhalb des Geräts bewegen, um sich zu drehen“, Wello Oy erklärt auf seiner Website.
Nachdem er andere verfügbare Wellenenergie-Umwandlungsgeräte auf dem Markt bewertet hatte, war Heikki überzeugt, dass niemand sonst diesen Weg einschlug, was ihn dazu veranlasste, Wello Oy im Jahr 2008 zu gründen.
Der erste maßstabsgetreue Prototyp des Pinguins war kurz darauf, im Jahr 2011, einsatzbereit, um die Rotationskräfte zu maximieren.
„Die einzigartige asymmetrische Form des Geräts wurde entwickelt, um die Energie in den Wellen von allen Seiten des Geräts einzufangen. Wenn Wellen gegen seinen Rumpf schlagen, dreht sich The Penguin an Ort und Stelle, kreist um einen zentralen Punkt und überträgt und fängt die Energie der Wellen ein, die auf ihn einschlagen“, erklärt Wello.
Umwandlung von Wellenenergie: Beharrlichkeit zahlt sich aus
Das klingt einfach genug, aber der Wechsel vom 28-Meter-Prototyp zur kommerziellen 44-Meter-Version war eine zeitaufwändige Angelegenheit, die mehrere reale Tests zur Bewertung und Verfeinerung der Steuerung, der Stromerzeugung und der Überlebensfähigkeit umfasste.
Der Prototyp des Geräts absolvierte vier separate Starts in die Nordsee vom Testgelände des European Marine Energy Center. Wie von Wello beschrieben, erfüllte das Gerät die Erwartungen, „hatte Wellen von über 18 Metern überstanden und bewies unschätzbare Erkenntnisse über die Technologie, die Verankerungskonstruktion, die Kabelverbindung, die Steuerungssoftware und die Konstruktion des Nebenabtriebs für nachfolgende Modelle.“
Bis 2019 hatte Wello die 44-Meter-Version des Pinguins in der Tasche und bewarb ihn als „eines der Geräte mit der höchsten Energieerzeugung, das je geschaffen wurde“.
„Dieser Pinguin setzt Maßstäbe für modernste Wellenenergietechnologie, verbessert die Energieerzeugung im Vergleich zu dem zuvor auf Orkney eingesetzten Gerät und weist eine Steigerung der Energieerzeugung um 380 % auf“, freuten sie sich.
Die Gefahren der Meeresenergie
Der Designansatz von Wello berücksichtigt auch Meeresgefahren, einschließlich Kollisionen und anderer Pannen. Der Rumpf umfasst vier separate wasserdichte Fächer, die es dem Pinguin ermöglichen, bei Beschädigung über Wasser zu bleiben. Der Pinguin ist auch ein schleppbares Gerät und kann bei Bedarf zur Reparatur an Land gebracht werden.
Diese Attribute erwiesen sich als praktisch, kurz nachdem der Pinguin bei seiner ersten Bereitstellung auf einer Website gestartet wurde vor der Küste von Armintza im spanischen Baskenland.
Der Einsatz begann im August 2021. Bis Dezember schien alles nach Plan zu verlaufen, als das Fernsteuerungssystem ein geringfügiges Leck entdeckte. Die erste Annahme war, dass ein schwimmendes Objekt das Gerät getroffen hat. Als der Pinguin jedoch zur Reparatur an Land geschleppt wurde, war man sich einig, dass der Schaden irgendwie früh auftrat, als der Pinguin an seinen Standort geschleppt wurde.
Das führte wahrscheinlich zu einigen Anpassungen in den Startprotokollen. Es veranschaulicht auch einige der Herausforderungen, mit denen Entwickler von Wellenenergie im Allgemeinen konfrontiert sind, was erklärt, warum das gesamte Feld bei der Arbeit im Wind- und Solarbereich noch nicht das gleiche Maß an Dynamik erreicht hat.
Mehr erneuerbare Energien für Inseln
Abgesehen von Schiffspannen hat Wello ständig eine A-List-Liste von Partnern zusammengestellt, darunter das globale Ingenieurbüro Saipem, Enel Green Power, Geschäftliches Finnland, IXIN (eine Filiale der indischen Firma IXAR), die Risikokapitalgesellschaft VNT-Verwaltung und die finnische Investmentfirma Innovator.
Das reichte aus, um die Regierung von Barbados davon zu überzeugen, den Vorschlag des Unternehmens zu unterstützen, einen 5-Megawatt-Wellenenergie-Windpark für den winzigen, ölabhängigen Inselstaat zu entwickeln.
Im vergangenen August unterzeichnete Wello eine entsprechende Vereinbarung mit Barbados exportieren (früher BIDC, Barbados Investment and Development Corporation). Sie lassen das Gras nicht unter ihren Füßen wachsen.
Der Pinguin-Wellenenergiekonverter wird voraussichtlich im nächsten Jahr, wenn nicht früher, nach Consett Bay fliegen.
„Der Projekt-Kick-Off beginnt sofort; Sowohl Wello als auch BIDC wollen, dass Wellenenergie so schnell wie möglich eingesetzt wird. Barbados und die Karibik verfügen über hohe Kapazitäten zur Erzeugung von Wellenenergie kontinuierlich und stabil Energieerzeugung auf jährlicher Basis“, erklärte Wello.
Wello stellt auch fest, dass Wellenenergie im Gegensatz zu Windenergie und insbesondere im Gegensatz zu Sonnenenergie kontinuierlich ist. Dies ist ein wichtiger Aspekt bei der Energieplanung in Inselgemeinden, wo geeignete Landstandorte für die Entwicklung erneuerbarer Energien begrenzt sind.
„Wellenenergie wird die Produktion erneuerbarer Energien stabilisieren; Wind und Sonne sind von Natur aus sehr variabel“, sagt Wello. „Zusammen werden diese Quellen zu einer stabilen Energieerzeugung führen, die minimale Mengen an Energiespeicherung oder Backup-Quellen erfordert.“
Wello zitiert Mark Hill, den CEO von Export Barbados, der weiter erklärte. „Wir sind uns zunehmend bewusst, dass unsere Ozeane eine latente, aber riesige Ressource sind, die erheblich zur wirtschaftlichen Entwicklung des Landes beitragen kann, insbesondere jetzt in einem Klima, das Innovation und wirtschaftliche Diversifizierung zum Überleben erfordert“, sagte er.
Natürlich grüner Wasserstoff
Barbados könnte am Ende einen übergroßen Einfluss auf das Wellenenergiefeld im Allgemeinen und auf die Rolle von grünem Wasserstoff bei der Bereitstellung von Inselstaaten mit einem Weg zu erneuerbarer Energie ausüben.
Die 5-Megawatt-Penguin-Vereinbarung beinhaltet eine Option, die Kapazität auf 50 Megawatt zu erhöhen, wobei der Strom an eine Produktionsanlage für grünen Wasserstoff geht.
„Barbados strebt an, ein Zentrum der Wellenenergietechnologie zu werden, das seine auf Wellos Technologie basierenden Herstellungs- und Dienstleistungen für benachbarte Länder und Inseln bereitstellt“, prognostiziert Wello.
Barbados hat bereits mehr als eine Karte als Vorbild für die Dekarbonisierung. Während Wello am Meereswinkel arbeitet, arbeiten die französischen Firmen HDF-Energie und Rubis arbeiten an einer landgestützten Anlage für grünen Wasserstoff zusammen, die eine Solaranlage vor Ort sowie ein Lithium-Ionen-Energiespeichersystem nutzen wird.
Als Übung in der Agrivoltaik wird die Solaranlage auch Weideflächen für die größte Schafherde auf Barbados bieten.
Das International Finance Corporation und IDB Invest unterstützen das Projekt institutionell und unterstreichen Barbados als Vorzeigeprojekt für die Entwicklung erneuerbarer Energien in den Inselgemeinden.
Was die USA betrifft, so gehört das Verteidigungsministerium neben dem Energieministerium zu den Unterstützern der Wellenenergieforschung und -entwicklung, um sowohl die Ziele der nationalen Sicherheit als auch der Dekarbonisierung zu erreichen.
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Foto: Wellenenergiekonverter „Pinguin“ zapft die Kraft von marine erneuerbare Ressourcen (Foto mit freundlicher Genehmigung von Wello Oy).
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