Neue Meeresenergiegeräte tauchen auf

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Wenn es um Meeresenergie geht, geht es darum, eine bessere Mausefalle zu bauen. Wind, Wellen und Gezeiten bilden zusammen eine praktisch unbegrenzte Quelle erneuerbarer Energie. Das ist ein verlockendes Ziel für Innovatoren. Die Herausforderung besteht darin, marine Energieumwandlungssysteme zu entwickeln, die dem ständigen Druck von Wind, Wellen und Gezeiten standhalten und gleichzeitig Salzwasserkorrosion abwehren können, und die Sieger zeichnen sich ab.

Meeresenergie nimmt in Europa zu

CleanTechnica wird nächste Woche aus Den Haag berichten 2023 Ocean Energy Europe Konferenz und Ausstellung. Es ist der 10. Jahrestag der jährlichen Veranstaltung und wir freuen uns darauf zu sehen, wie weit der Bereich Meeresenergie in zehn Jahren gekommen ist.

Werfen wir in der Zwischenzeit einen Blick auf das Geschehen im Dutch Marine Energy Centre, das bei der Veranstaltung zum Platin-Sponsor ernannt wurde.

DMEC stellt in der Ausstellungshalle fünf Meeresenergieunternehmen vor. Keiner von ihnen hat die Grenze überschritten CleanTechnica Radar noch, also ist es Zeit, aufzuholen.

1. Ozeangraser ist ein unter Wasser gepumptes Energiespeichersystem. Das Konzept ähnelt den bekannten oberirdischen Pumpspeichersystemen, ist jedoch anders.

In Zeiten geringer Stromnachfrage wird die Energie von Offshore-Windkraftanlagen genutzt, um Wasser in flexible Blasen zu pumpen, wo es unter Druck gehalten wird. Wenn das Netz mehr Strom benötigt, drückt der Druck Wasser aus den Blasen in ein festes Reservoir. Unterwegs stehen Turbinen, die Strom erzeugen.

2. SeaQurrent hat TidalKite entwickelt, ein drachenähnliches Gerät, das die langsame Bewegung von Gezeiten und Meeresströmungen nutzen soll. „Die Drachenflügel fangen die Wasserströmung ein und beschleunigen den Drachen durch das Wasser“, erklärt SeaQurrent. „Der Drachen erzeugt eine enorme Auftriebskraft, die über die Leine auf den Nebenantrieb übertragen wird.“

3. REDstack Gewinnt den Strom, der entsteht, wenn Süßwasser auf Meerwasser trifft. Das ROT in REDstack steht für umgekehrte Elektrodialyse, wobei sich Elektrodialyse auf den Vorgang bezieht, der stattfindet, wenn Strom an eine Membran angelegt wird. Umgekehrt erzeugt das System Strom.

„Aus der Mischung von 1 m³ Flusswasser mit 1 m³ Meerwasser können bei 25 °C theoretisch 0,5 Kilowattstunden Strom gewonnen werden. Dies entspricht einer Leistung von 1,8 MW bei einer Durchflussrate von 1 m³/s Süß- und 1 m³/s Salzwasser“, erklärt REDstack.

4. Wasser2Energie nutzt Docks, Schleusen und andere bestehende Infrastruktur, um Gezeitenenergie mit Turbinen mit vertikaler Achse zu gewinnen. Die Turbinen können auch im offenen Wasser installiert werden. An Standorten, an denen Fischsterben ein Problem darstellt, stellt das Unternehmen fest, dass sein neues Turbinendesign viel fischfreundlicher ist als herkömmliche Designs.

5. Apropos Fisch: Das fünfte von DMEC vorgestellte Unternehmen ist FishFlow-Innovationen. Wie der Name schon sagt, ist FishFlow auf Geräte spezialisiert, die es Fischen ermöglichen, in und um Meeresinfrastruktur herum zu navigieren.

„Alle unsere Produkte wurden unter besonderer Berücksichtigung der natürlichen Vorlieben und Verhaltensweisen von Fischen entwickelt“, erklärt das Unternehmen. „Wir entwickeln Produkte mit den Hauptmerkmalen: fischfreundlich, energieeffizient und leise, z. B. Pumpen, Turbinen, Pumpenlaufräder, Schiffspropeller, Wassersiebe und Siphon-Fischleitern.“

Mehr Meeresenergie von DMEC

Die Ausstellung ist nur die Spitze des von DMEC unterstützten Meeresenergie-Eisbergs. Die Organisation leitet auch die Ocean Energy Scale-Up AllianceZiel ist es, 300 Gigawatt erneuerbare Seeenergie zu bündeln.

In einem im letzten Jahr herausgegebenen Grundsatzpapier macht die OESA auf einen Huckepack-Ansatz aufmerksam, der Meeresenergiegewinnungsgeräte in beide Offshore-Windparks integriert Nordsee und Ostsee.

„Multi-Use ist eine Möglichkeit, verfügbaren Raum effizient zu nutzen. Auch eine gemeinsame Überwachung und Wartung ist möglich, um die Gesamtkosten zu senken, was für neue Technologien von Vorteil ist[s] wie Meeresenergie“, empfahl die OESA Nordseeregion letztes Jahr. „Die Synergien und Systemvorteile für lokale Ökosysteme sind reichlich vorhanden.“

„Die niederländische Regierung möchte in einem bestehenden Windpark einen naturintegrativen Mehrzweckpark mit innovativen Technologien wie Meeresenergie errichten und so die genutzte Fläche optimieren“, fügten sie hinzu. „Der niederländische Ansatz zur Mehrfachnutzung könnte für andere Länder Maßstäbe setzen.“

Die Idee, Wellenenergiekonverter mit Offshore-Windparks zu kombinieren, brodelt bereits. Der Huckepack-Ansatz könnte auch die Offshore-Produktion von grünem Wasserstoff umfassen.

In der Ostsee beginnen sich Aktivitäten im Bereich grüner Wasserstoff zu entwickeln, wo sechs EU-Staaten die Idee prüfen, Offshore-Windturbinen zum Betrieb von Elektrolysesystemen zur Herstellung von Wasserstoff aus Wasser zu nutzen.

Schade, dass Russland das Ostsee-Energieschiff verpassen wird. Durch den Besitz des Kaliningrader Gebiets, einem Landstrich zwischen Polen und Litauen, hat Russland ganzjährig Zugang zu den reichhaltigen Offshore-Energieressourcen der Ostsee. Allerdings hat Russlands mörderischer Vormarsch in der Ukraine neben vielen anderen auch diese Chance vertan.

Mehr Meeresenergie für die USA

Unterdessen nimmt hier in den USA die Bedeutung der Meeresenergie langsam zu. Zusätzlich zu einigen laufenden kommerziellen Projekten bauen das US-Energieministerium und seine Partner vor der Küste Oregons ein aufwändiges Testgelände für neue Wellenenergie. Der neue Standort ergänzt eine bestehende küstennahe Wellenenergie-Testanlage auf Hawaii.

Das Energieministerium hat auch Interesse daran bekundet, den Meeresenergiebereich auf die nächste Stufe der Nachhaltigkeit zu heben, indem mehr recycelte und wiederverwertbare Materialien in Unterwassersysteme integriert werden.

Ein Schwerpunkt liegt auf einem neuen thermoplastischen Harz für Rotorblätter von Gezeitenenergieturbinen als recyclingfreundlichere Alternative zu herkömmlichen Rotorblättern aus Epoxidharz. Bereits im Jahr 2021 übertrafen die neuen Rotorblätter ihre Pendants aus Epoxidharz in einem sechsmonatigen Test am East River in New York City, wo das Unternehmen Verdant Power den ersten in den USA lizenzierten Gezeitenenergiebetrieb betrieben hat.

Das NREL-Team führt derzeit eine Reihe von Tests an Teilen der thermoplastischen Harzblätter durch, um zu beurteilen, wie sie langfristig Stress und Salzwasser überstehen (der East River ist kein normaler Süßwasserfluss, sondern ein salziger Gezeitenwasserweg).

Eine weitere Problemumgehung zeichnet sich auch in Form einer Epoxidformel auf pflanzlicher Basis ab, die auf Unterwasserturbinenschaufeln angewendet werden könnte.

NREL-Forscher arbeiten derzeit daran, schwer zu recycelnde Kohlenstofffasern mithilfe eines biobasierten Epoxidbindemittels zu recyceln. Die Idee besteht darin, den höheren Sauerstoff- und Stickstoffgehalt in Biomasse im Vergleich zu Materialien auf Erdölbasis zu nutzen.

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Bild: Energiepotenzial des Ozeans in Europa mit freundlicher Genehmigung von DMEC.