Offshore-Windparks: Hand in Hand zu mehr Ertrag

NEMOS ist der Name des Projekts, das unter anderem vom Bundeswirtschaftsministerium gefördert wird. Das steht für 'Nutzung des Energiepotenzials von Meereswellen in Offshore-Windparks zur Stromerzeugung' und beschreibt gleichzeitig die Idee hinter dem Projekt.

Wellenenergie nutzen

Viele verschiedene Unternehmen weltweit arbeiten derzeit daran, sich die Kraft des Meeres zunutze zu machen, um daraus Energie zu gewinnen. Bisher stand dabei aber vor allem die küstennahe Nutzung der 'wave energy', zum Beispiel an Flußmündungen, im Fokus.

Derweil wird draußen auf See vor allem in Europa die Offshore-Windenergie massiv ausgebaut. Überall entstehen neue Windräder, an deren Fundamenten sich das Wasser bricht und Wellen entstehen. Bereits 2010 konnten Forscher der Stanford University nachweisen, dass bei einem gekoppelten Park, der sich beide Energieformen zunutze macht, ca. 20 Prozent höhere Erträge möglich wären, als in herkömmlichen Offshore-Parks, die nur die Windenergie nutzen. Zusätzlich würde die vorhandene Infrastruktur wie Kabel und Umspannwerke besser ausgenutzt werden können, wodurch die Kosten für den Energietransport Richtung Ufer sinken.

Hinzu kommt, dass eine durchgehendere Stromproduktion möglich wäre, denn der Ertragsverlauf der Wellenenergie in einem Offshore-Park findet noch zeitlich versetzt zur Windenergie statt: Es dauert eine Weile, bis sich nach Einsetzen des Windes – und der damit einsetzenden Produktion von Windenergie – auch die Wellen aufbauen. Hört der Wind auf zu wehen und die Turbinen drehen sich langsamer oder gar nicht, laufen die Wellen aber noch einige Zeit nach. Die zeitlichen Phasen, in denen dadurch Strom produziert und an Land transportiert werden kann, verlängert sich.

Einzelnes Modul einer NEMOS-Anlage

Projekt NEMOS

Diese Vorteile will sich Jan Peckolt zunutze machen. Der Olympiamedaillengewinner im Segeln (Bronze 2008 in Peking in der 49er Jolle) und Wirtschaftsingenieur zeigt sich für die Idee hinter NEMOS verantwortlich: Die NEMOS-Anlagen bestehen jeweils aus einem länglichen Auftriebskörper, der mit Seilen am Meeresboden verspannt ist. Durch die Wellen im Offshore-Park wird dieser Körper bewegt und überträgt mechanische Energie per Seil zu einem Generator, der wiederum am Turm einer Windkraftanlage befestigt ist. Dreht sich der Wind und damit auch die Richtung der Wellen, kann der Körper der Bewegung folgen und ist dadurch flexibler als ein herkömmliches System, in dem sich der Körper nur vertikal bewegt. Dadurch können mehr als 80 Prozent der entstehenden Wellenenergie zum Antrieb der Generatoren genutzt werden (im Vergleich zu 50 Prozent bei vertikaler Bewegung). Im Fall eines Sturms, wenn die Wellen zu heftig für das Material werden und die Gefahr einer Kollision mit der Turbine steigt, ist es möglich, die NEMOS-Anlage in eine ruhigere Wassertiefe abzusenken, sodass sie nicht beschädigt wird.

Unterwasseransicht der Anlage

Vorteile der Nutzung

Neben der bereits erwähnten längeren Ertragsdauer des Offshore-Parks sind die NEMOS-Anlagen durch die Verwendung einer Seilkinematik mit relativ geringem Materialeinsatz nicht besonders kostspielig. Ein Problem, mit dem viele andere Projekte aus dem Bereich der Wellenenergie zu kämpfen haben, wird gleich ganz umgangen: Die empfindlichen Bauteile des Generators befinden sich nicht im Wasser und sind daher nicht unmittelbar dem aggressiven Salzwasser ausgesetzt, was die Wartungskosten deutlich verringert. Dadurch dass der Körper quer zur Wellenrichtung liegt, hat er eine hohe Wirkbreite, was zu den höheren Erträgen führt.

Jan Peckolt vor dem Wassertank

Forschungsstand

Das Projekt startete im Jahr 2012. Zunächst wurden Betriebs- und Umsetzungskonzepte für das verwendete Material entwickelt, bevor nach intensiven Berechnungen am Computer ein Prototyp entwickelt wurde, der in Langzeittests im Salzwasser seine Tauglichkeit unter Beweis stellen sollte. Ende vergangenen Jahres wurde dieser Prototyp schließlich im französischen Nantes in verschiedenen Testreihen in einem der weltweit größten Wassertanks auf Herz und Nieren geprüft. Seit Anfang letzter Woche hat die NEMOS-Anlage im Maßstab von 1:5 im dänischen Nissum Bredning den vollautomatisierten Betrieb aufgenommen und produziert dort erstmals Energie, die auch schon ins dänische Stromnetz eingespeist wurde. Gegenüber dem Magazin fluid klärt Peckholt über das weitere Vorgehen auf: „Die Installation der ersten Anlage in voller Größe ist für das kommende Jahr in der dänischen Nordsee geplant. In diesem Jahr testen wir noch eine weitere 1:5-Anlage im offenen Gewässer, um in der Natur weitere Erfahrungen zu sammeln und um den automatischen Betrieb in diesem kleinen, einfach zu handhabenden Maßstab zu üben.“

Je nach Standort können an einer Turbine bis zu fünf der Schwimmkörper befestigt werden und so bis zu 1MW Leistung generieren. Dadurch wäre es möglich, dass die Offshore-Windparks, von denen viele bereits weit mehr als die errechnete Leistung an Strom erzeugen, ihren Ertrag noch weiter steigern.

Im Video wird die Funktionsweise der NEMOS-Anlagen deutlich gemacht. (Wave energy converter from Jan Peckolt on Vimeo.)