Neuartige Folie erzeugt Strom aus dem Druck der Wellen
Gezeitenkraftwerke sind nicht die einzige Technik, um die Wellenkraft für die Stromerzeugung zu nutzen. Unternehmen und Forschungsinstitute haben eine Silikon-Folie entwickelt, die aus dem Druck von Wellen Strom erzeugen kann. Jetzt soll die Folie an der TU Hamburg-Harburg erprobt werden.
Energiegewinnung mit dielektrischen Elastomeren: Die Grafik zeigt, wie sich Wellenkraft in elektrische Energie wandeln lässt. Dabei kommen sogenannte dielektrische Elastomere zum Einsatz. Da sie übereinander angeordnet werden, ist der Platzbedarf auf dem Meeresgrund begrenzt.
Foto: Bosch
Mit einem neuen Kraftwerkstyp könnten Meereswellen die ganze Welt ausreichend mit Strom versorgen, theoretisch zumindest. Das Energiepotential der Wellen würde jedenfalls genügen: Nach einer Berechnung der Vereinten Nationen ist in den Wellen ein Energiepotenzial von 29 500 Terawattstunden im Jahr gespeichert. Der weltweite Stromverbrauch lag 2010 bei weltweit rund 21 500 Terawattstunden, so die Internationale Energie-Agentur.
Kooperation von Unternehmen und Forschern
Jetzt machen sich Unternehmen wie Bosch und Wacker Chemie sowie Ingenieure der TU Darmstadt und TU Hamburg-Harburg an die Arbeit, um diese Energie mit einer simplen Technik zu heben: Sie haben eine Folie entwickelt, die den Druck des Wassers in Strom umwandeln kann.
Umweltfreundlicher Strom aus Wellenkraft: EPoSiL-Projektleiter Dr. Istvan Denes prüft den an der TU Darmstadt entwickelten Demonstrator.
Quelle: Bosch
Im Prinzip besteht der Stromerzeuger aus zwei elektrisch leitenden Folien, zwischen denen sich eine extrem verformbar, elektrisch isolierende Silikonfolie befindet. Die äußeren Folien fungieren als Elektroden. Diese Anordnung wird in der Nähe des Strandes ins Meer gelegt. Darüber rollende Wellen drücken die Silikonfolie mit ihrem Gewicht zusammen. In diesem Augenblick wird eine kleine Spannung angelegt, die dafür sorgt, dass sich positive Ladungen in der einen Folie und negative in der anderen konzentrieren.
Erste Anlage hat Trockentests bestanden
Lässt der Druck der Welle auf die Folie nach, dehnt sich das Silikon wieder aus. Der Abstand der Ladungen in den äußeren Folien erhöht sich. Wie bei einem Demonstrationskondensator, dessen Plattenelektroden beweglich sind, erhöht sich beim Auseinanderrücken der Ladungen die Spannung. Diese lässt einen nutzbaren Strom fließen, der erheblich größer ist als der, der zum Ladungsaufbau in den Folien nötig war. Die mechanische Kraft der Wellen wird in elektrischen Strom umgewandelt.
Einen ersten Demonstrator, der auf diese Art funktioniert, hat eine Forschergruppe um Istvan Denes an der Technischen Universität Darmstadt entwickelt. Wacker Chemie lieferte die Silikonfolie. In einem Labor des Autozulieferers und Elektromultis Bosch bestand das Modell einen ersten Trockentest, bei dem die Kraft der Wellen simuliert wurde. Im nächsten Jahr soll es im Wellenkanal der TU Hamburg-Harburg getestet werden.
Folientürme unter Wasser
Ein Kraftwerk könnte aus Türmen bestehen, die aus unzähligen übereinandergestapelten Folienkraftwerken bestehen. Der Demonstrator aus Darmstadt ist bereits aus mehr als einem Dutzend Schichten aufgebaut. Wellen pressen den Stapel zusammen, der bei Entlastung einen Strom fließen lässt. Wenn sie räumlich geschickt angeordnet werden, wird praktisch kontinuierlich elektrische Energie erzeugt. Be- und Entlastung der Folien finden in einem Rhythmus von drei bis zehn Sekunden statt.
Das gemeinsame Forschungsprojekt mit dem Titel EPoSIl (Elektroaktive Polymere auf Silikonbasis zur Energiegewinnung) läuft noch bis zum Jahr 2015. Das Bundesforschungsministerium unterstützt die Entwicklung mit zwei Millionen Euro.
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