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Wellenenergie - Ausgewählte Länder (III)

Philippinen


Im Oktober 2007 stellt der Ingenieur Noro S. Camomot aus Cebuano ein kleines Wellenkraftwerk mit einer Leistung von 2,2 kW vor. Bereits 2005 hatte er für seine Idee und das Miniaturmodell seiner Anlage einen nationalen Erfinderpreis gewonnen. Gemeinsam mit einem Freund investiert er nun 500.000 Peso (~ 8.300 €) in die Entwicklung und Installation in Tabunan, Borbon, Cebu.

Im Jahr 2008 folgt eine Anlage namens Noro-Joy Floating Wave Power Generator (NJ-6), die bis zu 15 kW erzeugt und damit ein ganzes lokales Dorf mit Licht versorgen kann. Finanziert hat den Bau Noros Schwester und Miterfinderin Luna.

Ein kurzer und leider sehr schlechter YouTube-Clip dieser Anlage wird im Oktober hochgeladen. Auf diesem kann man sehen, daß die wild schaukelnde Schwimmplattform gleichzeitig auch zur Erholung dienen soll. Angedacht ist ferner ein Einsatz in Verbindung mit einer RO-Einheit, um Süßwasser bereit zu stellen.

Die 3 x 3 m große Plattform wird mit Hilfe der Visayan Inventors Association ins Wasser der South Road Properties gebracht und wird rund 10 m vom Ufern entfernt verankert. Eine kommerzielle Einheit soll 1 – 1,5 Mio. Pesos kosten und eine Lebensdauer von 10 Jahren haben. Weitere Details gibt es bislang nicht.


Portugal


Die 1.793 km lange Atlantikküste Portugals ist für Wellenkraftwerke ausgesprochen gut geeignet. Nach Berechnungen des portugiesischen Wave Energy Centers (WavEC) sollen sich insbesondere Küstenabschnitte mit einer Gesamtlänge von 335 km für die Nutzung anbieten – vor allem in Regionen zwischen Porto und Lissabon, aber auch an der Alentejo-Küste. Die Universidade Técnica de Lisboa (UTL) arbeitet daher bereits seit 1978 an der Erforschung der Wellenenergie.


Unter dem Namen European Wave Energy Pilot Plant entsteht 1998 im Nordwesten der portugiesische Azoreninsel Pico im Atlantik das erste experimentelle Wellenkraftwerk, das mit 4 Mio. € aus Mitteln der Europäischen Kommission, des portugisischen Staates, des nationalen Stromkonzerns EDP sowie des regionalen Stromversorgers EDA finanziert wird.

Das bereits 1992 gestartete Projekt läutet nach längerem Stillstand eine neue Phase in der Erforschung der Meeresenergie ein und wird im Rahmen der Weltausstellung Expo in Lissabon vom koordinierende Institut für Zukunftsweisende Technologien (Instituto Superior Técnico, IST) vorgestellt.

Die Mechanik der OWC-Anlage, die 1999 in Betrieb geht, kommt von der schottischen Firma A.R.T (später: Wavegen), während die Elektrik von Efacec aus Portugal stammt. Daneben wirken auch noch die Firmen Profabril und PROET an der Errichtung der Anlage mit. Die wissenschaftliche Begleitung erfolgt durch die Queens University in Belfast und das irische University College in Cork. Die Größe des Prototyps mit einer Wells-Turbine von etwa 2,5 m Durchmesser erlaubt eine Leistung von 400 kW, womit rund 10 % des Strombedarfes der Insel gedeckt werden sollen. 

Nach einem guten Start gibt es jedoch schwere bautechnische, mechanische und auch finanzielle Störungen, so daß die Pico-Anlage nur kurz in Betrieb ist und anschließend mehrere Jahre „wie ein gestrandeter angerosteter Großcontainer“ auf einem Klippenvorsprung der Vulkaninsel steht. Bis 2004 gehört die Anlage offiziell dem Stromversorger der Azoren EDA, danach geht sie in den Besitz des 2003 gegründeten Wave Energy Centre (WavEC) in Lissabon über, einer Nonprofit-Organisation, die zu 60 % von der EU finanziert wird.

Pico (2009)

Pico OWC (2009)

Erst 2005 entschließen sich die Regierung und der Stromkonzern EDP, das wissenschaftliche Pilotprojekt doch noch zu retten, und investieren für seine Instandsetzung, zusammen mit EU-Fördermitteln, insgesamt 1,2 Mio. €. Der Koordinierungsauftrag geht an das WavEC, und Ende Oktober 2006 wird die Anlage wieder in Betrieb genommen.

Es ist jedoch fraglich, ob nicht eine andere Motivation hinter der Wiederbelebung des Projektes steht, denn gerade in Portugal gehen zu dieser Zeit die ersten großen Wellenkraft-Projekte an den Start, die zumeist vom privaten Sektor initiiert worden sind (s.u.).

Im Laufe des Jahres 2007 wird das Werk aufgrund der Unterfinanzierung nur gelegentlich betrieben, während man sich um eine Lösung für das Vibrationsproblem und die Wartung der alterungsanfälligen Anlagen bemüht.

Im Jahr 2008 wird mit dem Energieversorger Energias de Portugal SA (EDP) ein Vertrag mit dem Ziel abgeschlossen, die kontinuierliche Nutzung der Pico-Anlage für eine Mindestdauer von 3 Jahren zu gewährleisten. An der Umsetzung beteiligen sich außerdem Kymaner, EFACEC und Consulmar. Aufgrund der starken Schäden im Beton und den damit verbundenen hohen Kosten wird das Projekt jedoch bis Ende 2008 ausgesetzt.

Das WavEC beabsichtigt allerdings, die Anlage spätestens im Sommer 2009 wieder betriebsfertig zu haben und investiert weitere 150.000 €. Tatsächlich arbeitet das OWC nach diversen Verbesserungen im Laufe des Jahres 2010 mehrfach im automatischen Betrieb und produziert bis Mai sowie zwischen September und Dezember im Laufe von 1.450 Betriebsstunden insgesamt 45 MWh Strom. Darüber hinaus ist es die einzige Infrastruktur, die für Ausbildung, F&E, Innovation und Demonstration offen ist.

Im Jahr 2011 wird die Installation einer zweiten Plattform zur Prüfung von Turbinen vorbereitet. Die Anlage ist schon von Anfang an dafür konzipiert, zwei gleich große Turbinenkanäle aufzunehmen, in denen Geräte von 100 - 700 kW geprüft werden können. Bislang wurde nur einer dieser Kanäle verwendet.

Anscheinend hat die Pico-Anlage inzwischen schon eine regelrechte Fan-Gemeinde, denn es gibt die Homepage save-pico-powerplant.org, die vom WavEC betrieben wird, und auf der dazu aufgerufen wird, bei der Beschaffung der erforderlichen Investitionen im Bereich von 1,5 – 2 Mio. € zu helfen, um den untergetauchten Teil der Struktur zu reparieren. Aufgrund der Korrosion des Betons droht die Anlage sonst völlig zusammenzubrechen. Die Kampagne wird auch von dem prominenten portugiesischen Surfer Tiago ‚Saca’ Pires unterstützt.

Im März 2013 wird die Anlage kurzzeitig erneut betrieben, allerdings nur eine Stunde lang, dazu werden Hardware- und Software-Probleme gelöst, alle Geräte getestet und auch eine Unterwasser-Inspektion durchgeführt. Im Dezember sponsert der örtliche Stromversorger Electricidade dos Açores (EDA) die Anlage mit weiteren 50.000 €.

Die Berichte des Jahres 2014 beginnen im Februar mit dem Start einer neuen Testreihe, die aufgrund der langen Ausfallzeit jedoch in vorsichtigen Einzelschritten durchgeführt, um das Risiko eines weiteren Ausfalls zu minimieren. Die Betriebszeit in diesem Monat beträgt demnach nur acht Stunden. Im März werden die temporär reparierten Leitschaufeln entfernt und die Produktion wieder aufgenommen, mit immerhin 97 Betriebsstunden, gefolgt von einer sommerlichen Wartung von Mai bis August. Bis dahin hat die Pico-Anlage seit 2007 insgesamt 60 MWh ins Netz eingespeist.

Als Anfang September das Wellenaufkommen wieder steigt und damit auch die Stromproduktion, wird diese durch einen Blitzeinschlag in der Werksleitstelle jedoch gestoppt, da der Blitzschlag zum Totalausfall des Datenerfassungscomputers, der Internetverbindung und des Glasfaser-CPU-Systems, das die meisten Sensorsignale zwischen der Anlage und der Leitstelle überträgt führt. Nach Installation eines neuen Computers erweist sich die Glasfaser-CPU allerdings als schwieriger zu lösen und erfordert aufgrund der finanziellen Restriktionen ein hohes Maß an Phantasie und Neuverkabelung.

Während der Oktober 2014 mit 198 Betriebsstunden als guter Produktionsmonat gewertet wird,  kommt es im November aufgrund von Kohlenstaub aus den Generatorbürsten schon zum zweiten Mal zu einem, diesmal jedoch schwerwiegenderen Kurzschluß, weshalb der Einbezug einer Entstaubungsanlage untersucht wird, um diese Situation in Zukunft zu vermeiden. Die Betriebszeit in diesem Monat beträgt trotzdem 112 Stunden, gefolgt von Wartungsarbeiten im Dezember.

Ähnlich unterschiedlich verläuft auch das Jahr 2015, angefangen mit im 203 Betriebsstunden im Januar, 70,5 im Februar und 249 im März. April und Mai gehen mit 225 bzw. 64 Stunden in die Aufzeichnungen ein, gefolgt von einem Ausfall des Drehzahlsensors. Im Oktober wird ein Gesamtbericht des Geschehens veröffentlicht, im dem auch die bisherigen Forschungsaktivitäten aufgeführt werden, die zu einer Verbesserung der Maschinenleistung, zur Verkürzung der Wartungsintervalle und zur Minimierung von Maschinenstillstandszeiten führen sollen.

Während für die ersten fünf Monate des Jahres 2016 noch genaue Betriebszeiten bekannt gegeben werden (von Januar mit 294,5 Stunden, über 13,5 Std.; 269,3 Std.; 250,3 Std.; bis Mai mit 84 Std.), gib es danach keine weiteren Meldungen mehr.

Erst im April 2018 wird wieder eine Pressemitteilung über die Pico-Anlage veröffentlicht. In Anbetracht der Tatsache, daß diese ihre Ziele als Pilot-Demonstrationsprojekt erreicht habe, und angesichts der beträchtlichen Abnutzung des untergetauchten Teils der Struktur, hätte sich der WavEC-Verwaltungsrat im Februar 2016 zur Schließung der Anlage entschlossen.

Zwar setze die WavEC ihre Entscheidung zur Schließung im Januar 2017 aufgrund des Interesses der Regionalregierung an einer Rentabilitätsanalyse zur Wiederherstellung der Anlage aus. Da es jedoch nicht möglich ist, diese Machbarkeitsanalyse abzuschließen, wird die von EDA und EDP vorbereitete Demontage durchgeführt. Nach dem teilweisen Zusammenbruch der Anlage Mitte April 2018 werden alle notwendigen Maßnahmen zur Eindämmung möglicher Risiken getroffen, die Anlage vom Netz getrennt und Sicherheitsmaßnahmen ergriffen.

In der Zusammenfassung heißt es, daß die Pico-Anlage war Teil zweier europäischer Netzwerke von Testinfrastrukturen für Wellenenergietechnologien (MARINET und MARINET2) war, die den Zugang internationaler Teams zu der Anlage förderten, die einen sehr wertvollen Beitrag zur Förderung von Forschung, Entwicklung und Innovation im Bereich der Wellenenergie auf nationaler und internationaler Ebene geleistet hat.

Im Laufe ihres Lebens erhielt sie Mittel in Höhe von über 35 Mio. € aus elf nationalen und europäischen Projekten, davon waren etwa 1,5 Mio. € nationaler Herkunft. Diese elf Projekte trugen direkt mit rund 2 Mio. € zu den Betriebs- und Wartungskosten der Anlage und zu den Forschungsaktivitäten des lokalen Teams bei. Es entstanden daraus mehr als 100 internationale wissenschaftliche Artikel, acht Doktorarbeiten und zahlreiche Masterarbeiten, nebst diversen wissenschaftliche Praktika.


Im Jahr 2001 wird erstmals der Bau eines OWC-Wellenbrecherkraftwerks in der Mündung des Douro in Porto vorgeschlagen, im Norden des Landes, das auf den Erfahrungen der Pico-Anlage basiert. Die neue Anlage soll dementsprechend mit drei Wells-Turbinen ausgestattet werden und 750 kW leisten.

Foz do Douro Konzept Grafik

Foz do Douro Konzept
(Grafik)

Bekannt wird das Projekt, als im Jahr 2005 die Firma Kymaner Ltd. mit Hauptsitz in Lissabon gegründet wird, um in Portugal Wellenenergieprojekte zu entwickeln. Kymaner gilt lange als das einzige portugiesische Unternehmen, das sich ausschließlich mit diesem Spezialgebiet beschäftigt.

Als Entwicklungsziele der neuen Firma werden mit Wells-Turbinen ausgestattete kompakte Turbo-Generatoren für Wellenbrecher (20 – 200 kW), ufernahe OWC-Lösungen (200 – 600 kW) und schwimmende OWC-Anwendungen (> 750 kW) genannt.

Im Jahr 2006 werden bei der EU Mittel zur Durchführung des Foz do Douro Projekts beantragt, doch 2007 wird das Ganze mangels Unterstützung seitens der lokalen Verwaltungen gestoppt. Trotzdem arbeiten Ende 2008 Wissenschaftler der Technischen Universität Lissabon mit Kollegen des Massachusetts Institute of Technology zusammen, um das Konzept weiter zu optimieren - in der Hoffnung, daß es in Zukunft doch noch irgendwann einmal verwirklicht wird.

Kymaner setzt sich aber auch für den Erhalt der Pico-Anlage ein, liefert die Impuls-Turbine für die irische Wellenkraftanlage der OceanEnergy Ltd. (s.d.), und arbeitet an einem Projekt Modondas, bei dem eine speziell für schwimmende OWC-Anlagen neuentwickelte, kompakte TA2 Luft-Turbine eingesetzt werden soll. Das KymanAIR-Konzept (self rectifying axial impulse turbine) stellt das Unternehmen erstmals im Jahr 2009 vor. Im Folgejahr gibt es das Nachfolgekonzept TA3, doch sonst tut sich nicht mehr viel.

Die nächste Meldung stammt aus dem Jahr 2011, als sich Kymaner an dem Wind/Wellen-Hybridprojekt der Firma Principle Power Inc. aus Seattle beteiligt (s.u. USA).

Im Februar 2012 tritt Kymaner dem Offshore-Teststation-Projekt bei, das von der KIC InnoEnergy Colocation Iberia finanziert Basistechnologien im Bereich der Wellenenergie entwickeln will. Dieses Projekt wird vom IST koordiniert und von EDP Innovation verwaltet, weitere Partner sind das WavEC, die Firmen BlueEdge und Tecnalia, sowie die Universität von Uppsala und das Polytechnikum Barcelona. Neben der Umweltüberwachung sollen im Rahmen des Projekts ein ferngesteuerter Unterwasserroboter, hocheffiziente Luft-Turbinen sowie neue Methoden für die Seekabel-Verbindung entwickelt werden.

Weitere Aktivitäten der Firma lassen sich nur noch im Ausland nachweisen, wie z.B. Ende 2018, als sie mit der australischen Firma Bombora den Vertrag zur Lieferung einer 1,5 MW Luftturbine unterzeichnet.


Nach einigen Jahren der Vorarbeit entsteht ab Mitte 2006 bei Aguçadoura in der Provinz Varzim im Norden des Landes das erste kommerziell genutzte Wellenkraftwerk der Welt. Eine wichtige Motivation des verantwortlichen Konsortiums Ondas de Portugal (Waves of Portugal): Die Regierung in Lissabon hatte beschlossen, Strom aus dem Meer mit 0,22 €/kWh zu vergüten.

Pelamis Kraftwerksfeld Grafik

Pelamis Farm
(Grafik)

Das Aguçadoura Projekt rund 5 km vor der Atlantikküste hat einen Umfang von 8,8 Mio. € und ist nur das erste einer geplanten Reihe ähnlicher Projekte. Neben der schottischen Firma Pelamis Wave Power Ltd. (früher: Ocean Power Delivery Ltd., ODP) sind EDP und EFACEC beteiligt. Initiiert wird das Projekt von der portugiesischen Firma für Erneuerbare Energie Enersis, doch schon Ende 2005 wird es von der australischen Investmentgesellschaft Babcock & Brown Ltd. aufgekauft.

Das Pelamis System besteht aus einer Reihe von vier halb untergetauchten und jeweils 30 m langen Stahlzylindern mit hydraulischen Kolben in den Verbindungsstücken. Durch das andauernde Heben und Senken wird ein Hochdruck-Öl durch einen Hydraulik-Motor gepumpt, der wiederum den Generator antreibt. Zunächst werden zwölf Röhren verankert, d.h. drei 750 kW Systeme von jeweils 120 m Länge mit einer Gesamtleistung von 2,25 MW. In einer späteren Ausbaustufe sollen sogar über 100 Zylinder zum Einsatz kommen. Ich habe das System bereits ausführlich in der Länderübersicht Großbritannien vorgestellt (s.d.).

Damit die Pelamis-Wellenkraftwerke sowohl genutzt als auch detailliert überwacht werden können, sind sie durch armdicke Kabel verbunden, die im Wesentlichen aus einer Stahlarmierung bestehen, mit einem im Inneren liegenden kupfernen Hochspannungskabel, durch welches der Strom ins öffentliche Netz eingespeist wird, dazu kleineren Stromleitungen zur Notversorgung der Aggregate an Bord, sowie haarfeinen Glasfaserkabel zum Austausch von Daten.

Der Kabelanschluß ist ein sensibler Punkt, denn eines der Argumente für das Seeschlangen-Kraftwerk ist gerade seine Wartungsfreundlichkeit. Dazu zählt nicht nur die Zuverlässigkeit im Betrieb, sondern auch der geringe Aufwand im Ernstfall, denn falls eine Störung vorliegt, kann das Kraftwerk in einen sicheren Hafen geschleppt werden, wo auch bei schwerer See gearbeitet werden kann. Das spart Zeit und Geld – jedoch nur wenn das Ab- und Ankoppeln auch unter starkem Seegang funktioniert. 

Ende September 2007 (andere Quellen: 2008) wird das Wellenkraftwerk vor Aguçadoura offiziell eingeweiht und in Betrieb genommen. Die Einspeisevergütung für Strom aus Meereswellen beträgt inzwischen 0,23 €/kWh. Im der nächsten Stufe ist ein Ausbau der Wellenfarm auf 26 Maschinen mit zusammen 20 MW geplant.

Agucadoura Wellenfarm

Aguçadoura

Schon im November 2008 werden die Pelamis-Machinen in den Hafen Leixões geschleppt, da es Probleme mit Kugellagern und leckgeschlagenen Schwimmern gibt. Wie sich zeigt, ist die Technologie noch nicht vollständig ausgereift.

Im Jahr 2008 gerät Babcock & Brown infolge der Finanzkrise in Schwierigkeiten und beschließt daraufhin im August 2009 die freiwillige Liquidation. Damit steht auch der Anteil von 77 % an dem Aguçadoura-Projekt zum Verkauf (die übrigen 23 % befinden sich im Besitz der Pelamis Wave Power Ltd.).

Im März 2009 holt die Pelamis ihre drei Kraftwerke endgültig aus dem Wasser, aufgrund „technischer und finanzieller Schwierigkeiten“, wie es heißt. Das Unternehmen will sich statt dessen auf die neue Pelamis 2 (P2) Maschine konzentrieren, die ab 2010 in Orkney getestet werden soll (s.u. Großbritannien).

Währenddessen laufen harte Verhandlungen um die Übernahme der Rechte an den Anlagen, wobei das zuständige Konsortion hofft, diese bis zum Frühjahr 2011 wieder in Betrieb nehmen zu können. Später entscheidet man sich jedoch dafür, im Rahmen der 2. Phase des Aguçadoura-Projekts lieber die neuen P2-Maschinen einzusetzen. Tatsächlich stellt die Pelamis jedoch 2014 den Betrieb ein, und 2016 wird das Gerät endgültig demontiert.


Im Mai 2009 vereinbart das portugiesische Unternehmen Eneólica mit der britischen Firma OreCon die Gründung einer Joint-Venture Firma, um ein weiteres Wellenenergie-Projekt vor der Küste des Landes durchzuführen. Dabei soll eine der schwimmenden OWC Energiebojen von OreCon zum Einsatz kommen. Deren MRC1000 Anlage hat eine Leistung von 1,5 MW. Später sollen zwei weitere hinzugefügt werden, um einen Gesamtoutput von 4,5 MW zu erreichen.

Im Laufe der 10 Folgejahre wollen die Partner dann weitere Multi-MW Farmen realisieren. OreCon wird jedoch schon im Februar 2010 aufgrund fehlender Mittel wieder geschlossen – womit auch das Projekt in Portugal zu den Akten gelegt wird.


Von dem nächsten Ansatz in Portugal berichtet die Presse im September 2010. Das hierfür bereits im Vorjahr gegründete europäische Wellenenergiekonsortium Standpoint (Akronym des Projekttitels: Standardisation of Point Absorber Wave Energy Convertors by Demonstration) führt seit November 2009 unter Leitung der irischen Firma Wavebob Ltd. (s.d.) und mit Beteiligung der portugiesischen Firma Generg GND, der schwedischen Vattenfall AB sowie den deutschen Unternehmen Germanischer Lloyd Industrial Services GmbH und Hydac System GmbH ein 3-Jahres-Projekt mit Investitionen in Höhe von knapp 8,5 Mio. € durch. Das Konsortium wird hierbei im Rahmen des FP7 Forschungsprogramms der EU mit rund 5,1 Mio. € gefördert.

Zum Einsatz kommt ein Wavebob mit einen Durchmesser von 14 m, einem Tiefgang von 40 m und einer Höhe von 8 m über dem Wasserspiegel, der mehrere hundert Haushalte mit Strom versorgen kann. Der Output von 1,2 MW wird mittels drei hydraulischer und einem neu entwickelten Linear-Magnet-System erzielt. Es werden zwei Standorte ins Auge gefaßt, um bis Ende 2011 mit der einjährigen Testphase zu beginnen - die sogenannte Wave Energy Pilot Zone der Regierung nahe Nazaré, sowie eine Örtlichkeit nahe Porto. Das Projekt endet jedoch im November 2012 - ohne größere Wellen geschlagen zu haben.


Im Januar 2012 wird erstmals international über ein Wellenkraft-Projekt der Schiffswerft Estaleiros Navais de Peniche S.A. berichtet, bei dem vor der Halbinsel Peniche drei 100 kW WaveRoller-Pilotanlagen installiert wurden. In der Presse wird zwar behauptet, daß das Gerät in der Werft des Ortes entwickelt wurde, tatsächlich handelt es sich jedoch um ein Produkt der Firma AW-Energy Oy aus Finnland, das in der entsprechenden Länderübersicht ausführlich beschrieben ist (s.d.).

Im Vorfeld war der WaveRoller Nr. 1 in Portugal installiert und in Betrieb genommen worden, wobei die Messung und Analyse der Geräteleistung im Juni 2007 abgeschlossen wurde. Die zweite Stufe wurde mit Installation des WaveRoller Nr. 2, der einen leistungsfähigeren Hydraulikzylinder hat, im April 2008 beendet. Das Upgrade bei Nr. 3, dessen Gerätetest im Oktober 2010 erfolgt, ist eine noch leistungsfähigere hydraulische Komponente.

WaveRoller vor Peniche

WaveRoller vor Peniche

Im August 2012 wird die 44 m lange und 280 Tonnen schwere Metallstruktur mit ihren drei jeweils 7 m langen Flügeln nahe der Küste in eine Wassertiefe von 10 m (andere Quellen: 12 m) abgesenkt und am Meeresboden verankert, um in den Probebetrieb zu gehen, bei dem die Anlage an das portugiesische Stromnetz angeschlossen ist. Das EU-finanzierte Projekt hat ein Volumen von 5 Mio. €.

Laut AW-Energy wird das Unternehmen weiterhin mit dem o.e. portugiesische Unternehmen Eneólica - Energias Renováveis e Ambiente SA zusammenarbeiten, um im Rahmen des SWELL-Projekts den Bau einer für die nahe Zukunft geplanten kommerziellen 5,6 MW Anlage zu verfolgen (s.u.).

Die drei WaveRoller-Pilotanlagen werden im April 2015 wieder abgebaut, um genau untersucht zu werden. Im zweiten Halbjahr oder Anfang 2016 sollte dann vor dem Strand von Almagreira mit der Installation des 350 kW Testgeräts der nächsten Generation mit 10 x 18 m großen Klappen begonnen werden. Hierfür wird das Schiff mit den drei 100 kW Pilotanlagen so modifiziert, daß es die kommerzielle 350 kW Einheit tragen kann.

Tatsächlich dauert es jedoch bis Mitte 2016, bis die Europäische Investitionsbank (EIB) ankündigt, daß sie bis zu 10 Mio. € in die Firma AW-Energy investieren wird, um die Kommerzialisierung des WaveRollers weiter voranzutreiben – was auch das 350 kW Gerät in voller Größe umfaßt. Das Projekt mit geschätzten Gesamtkosten von 19 Mio. € wird zudem von Tekes, der finnischen Finanzierungsagentur für Innovation, sowie durch das Programm InnovFin Energy Demonstration Project (EDP) unterstützt.

Im August und September 2017 führt die WavEC Offshore Renewables am Einsatzort des Wellenenergiekonverters Biofouling-Tests durch, um durch Messungen des Meereswachstums Daten zur Auswahl der am besten geeigneten Beschichtungslösung als Bewuchsschutz für das Gerät zu sammeln. Hierzu werden verkleinerte Paneele zusammen mit den Dichtungsmaterialien eingetaucht.

Die Tests werden im Rahmen des Projekts Marine Energy Research Innovation and Knowledge Accelerator (MERIKA) der University of the Highlands and Islands durchgeführt, zu dem auch das in Portugal ansässige Forschungszentrum für erneuerbare Energien WavEC als Partner gehört. Weitere Testpaneele, um die Verschmutzung und Korrosion der Materialien zu untersuchen, werden als Teil des von Oceanera-Net unterstützten Projekts OCEANIC vor der Küste eingesetzt.

Die Umsetzung verzögert sich allerdings, und erst im März 2018 kann die Firma AW-Energy den ersten Schritt – das Betonfundament – zum Bau eines neuen Umspannwerks mit höherer Leistung für das nun SURGE2 genannte Wellenenergieprojekt bei Peniche melden. Weitere Neuigkeiten gibt es bislang nicht.

Das SWELL-Projekt bei Peniche betrifft, wie oben gesagt, einen großen, netzgekoppelten Wellenpark mit einer Kapazität von 5,6 MW, bei dem erstmals kommerzielle WaveRoller zum Einsatz kommen sollen. Im Rahmen des NER-300 Finanzierungsprogramms für innovative Demonstrationsprojekte der EU soll die Installation mit maximal 9,1 Mio. € finanziert werden.

Sollte die im Juni 2018 erwartete endgültige Investitionsentscheidung des Projekts der o.e. Eneólica - Energias Renováveis e Ambiente SA positiv ausfallen, könnte die Installation bis Sommer 2019 stattfinden, damit das Wellenkraftwerk im Januar 2020 vollständig in Betrieb genommen werden kann.


Presseberichten vom April 2015 zufolge wird nun auch im Surfer-Paradies Nazaré, etwa 100 km nördlich der Hauptstadt Lissabon, wo sich immer wieder sogenannte ‚Monsterwellen‘ aufbauen, die Nutzung dieser Meeresenergie zur Stromerzeugung untersucht. Zum Einsatz kommt dabei ein Wave Glider aus den USA, der in der dortigen Länderübersicht detailliert beschrieben wird (s.d.).

An der einmonatigen, mit Geldern aus EU-Fonds finanzierten Untersuchung vor der Küste von Nazaré, Peniche und São Pedro beteiligen sich Forscher aus Portugal, Schottland, Frankreich und Spanien. Über weiterführende Schritte ist noch nicht bekannt.


Russische Föderation (ab Sowjetunion)


Zeichnung aus dem russischen Patent

Russisches Patent
(2007)

Den Quellen zufolge geht eine 800 kW Anlage bereits im Jahr 1968 vor Murmansk in Betrieb. Ich würde mich freuen, hierüber weitere Details zu erfahren.


Wissenschaftler des Forschungsinstituts für Energetik G. M. Krschischanowski entwickeln Mitte der 1980er Jahre einen ,Schwimmer-Umformer’, der etwa 100 - 200 m vom Ufer entfernt betrieben werden soll und aus einem Schwimmer besteht, in dem sich eine Hubkolbenpumpe, eine Heißluftturbine und ein Elektrogenerator befinden. Auch hierüber habe ich bislang noch keine näheren Details finden können.


Im Mai 2007 melden Forscher des privaten russischen Centre of Renewable Energy die Entwicklung und Patentierung eines neuartigen kleinen Wellenenergiesystems.

Die Entwicklung sei sehr preisgünstig und einfach in der Montage. Man plant bereits für den Sommer des Jahres den Einsatz einer entsprechenden Versuchsanlage. Weitere Informationen darüber liegen mir nicht vor.


Im Oktober 2009 wird in der westlichen Fachpresse erstmals über die 1991 gegründete russische Firma Applied Technologies Company Ltd. (ATC) aus Moskau berichtet, die ebenfalls eine neuartige Technik zur Nutzung der Wellenenergie entwickelt hat.

ATC Farm Grafik

ATC Farm
(Grafik)

Die Float Wave Electric Power Station (FWEPS) besteht aus einem sich teilweise unter Wasser befindenden oszillierenden Zylinder, einem elektrischen Linear-Generator und einem Energiespeicher-System.

Für das System hatte ATC im Mai 2008 den Energy Globe award gewonnen. Im Rahmen des internationalen INCO 2 Programms zur Forschungskooperation soll die FWEPS-Technologie nun gemeinsam mit EU-Partnern beim Projekt MARINECO weiterentwickelt werden.

Das Unternehmen kündigt an, zuerst ein 10 kW Modul zu entwickeln und zu testen, um dann mit der Entwicklung, Herstellung und Erprobung einer Farm von 50 kW Anlagen mit einer Gesamtleistung von bis zu 10 MW zu beginnen.

In einem Fernsehbericht von 2009, der auf der Firmen-Homepage zu sehen ist, sind Versuche in einem Wellentank sowie der Bau einer Demonstrationsanlage zu beobachten. Über Ergebnisse einer Erprobungen auf offener See ist bislang jedoch nichts bekannt.

Die nächste Meldung stammt vom März 2011, als ATC-Chef Alexander Temeev auf der HydroVision Russia in Moskau den aktuellen Projektstand bekannt gibt, ohne jedoch irgendwelche Details zu nennen.

Danach folgt die Präsenz auf verschiedenen Messen und Ausstellungen, wo auch ein System namens VELU zur Wasserstoff-Produktion gezeigt wird, das mit Wellenenergie betrieben wird. Die auf den Fotos zu sehenden Ausstellungsstände der ATC errinnern ein wenig an Jugend forscht, wobei die involvierten Herren allerdings alle gestandenen Alters sind.

Im Februar 2012 gibt es einen weiteren Fernsehbericht - und im Mai ist das durch die ATS entwickelte Projekt mit dem Titel ‚Power System for Electricity and Hydrogen Production by Marine Resources Utilization’ der nationale russische Gewinner für den ENERGY GLOBE Award 2012. Neuere Informationen gibt es bislang nicht.


Im April 2013 berichten die Fachblogs über das Unternehmen Ocean RusEnergy mit Sitz in Jekaterinburg, das die Konzepte einer Reihe von Wellenenergiegeneratoren im Bereich von 160 W bis zu langfristig geplanten 1 MW vorgestellt hat. Im Gegensatz zu anderen Projekten zielen diese primär auf die kleine und private Stromerzeugung ab, doch der modulare Aufbau ermöglicht auch den Aufbau von Wellenfarmen mit jeder gewünschten Kapazität.

Die Grundstruktur scheint ein mobiler Wellenenergiegenerator in Form einer Kapsel zu sein, die auf der Meeresoberfläche schwimmt. Im Inneren befindet sich ein Pendelmotor und elektronische Geräte. Das Uralgenerator genannte Gerät beginnt bereits bei Wellen von nur 30 cm zu arbeiten. Das Unternehmen plant, im Juni eine Modifikation des Generators unter dem namen Ocean 600 vorzustellen, die eine elektrische Leistung von 600 W besitzt.

Im November 2014 soll die Prüfung der Wellengeneratoren begonnen haben, bisher konnte ich jedoch keine Details darüber finden.


Schweden


Ab 1980 wird von den Firmen Celsius Industries und Götaverken Energy eine Boje entwickelt, die einen speziellen Schlauch verwendet, um unter Hochdruck Meerwasser zu pumpen. Die Technik funktioniert vermutlich nach einem peristaltischen Prinzip (= Muskeltätigkeit verschiedener Hohlorgane), und den Beschreibungen zufolge wird die sonst übliche Verankerungsleine der Boje durch einen Schlauch ersetzt, der gleichzeitig als Pumpe arbeitet.

Wenn sich der Schlauch streckt, nimmt sein inneres Volumen ab. Bewegt sich der Schwimmer nun an der Wasseroberfläche auf und ab, wird Seewasser in den Schlauch gesaugt und am anderen Ende unter Druck in eine Sammelleitung gepreßt, von wo aus es eine Turbine betreiben kann.

Im Jahr 1984 testet die Firma Technocean (TO) aus Göteborg drei Wellen-Schlauchpumpen im Meer vor der schwedischen Westküste bei Vinga. Über die Ergebnisse dieses Versuchs habe ich bislang allerdings nichts herausfinden können.


Bereits drei Jahre zuvor, 1981, wird eine sogenannte IPS Boje in Betrieb genommen (Swedish IPS Buoy converter), deren Schwimmer entlang einer vertikalen Stange nach oben und unten gleitet, die mit einer trägen Masse verbunden ist, welche sich in einigem Abstand unterhalb im Wasser befindet. Durch die relative Bewegung zwischen der Boje und dem Stab wird die Wellenenergie durch mechanische oder hydraulische Mittel in Nutzenergie umgewandelt.

Wellen-Schlauchpumpen (Versuch 1984)

Wellen-Schlauchpumpe
(Versuch 1984)

An diesem schwimmenden Wellenkraftwerk arbeitet die Firma Interproject Service AB (IPS) aus Bettna schon seit der 1970er Jahren, wobei die ersten Versuche mit einer IPS-Boje in voller Größe bereits ab 1980 in Elskling durchgeführt werden.

Gemeinsam mit der Technocean wird zwischen 1994 und 1996 das Projekt OWEC-1 Offshore Wave Energy Converters realisiert, bei dem eine Bojenanlage namens IPS OWEC Buoy (auch: Slack Moored IPS Point Absorber) entwickelt wird, deren jüngste Patente von 1996 stammen.

Insgesamt fließen über 20 Jahre an theoretischen und praktischen Studien, Labortests in einem Wellentank in Irland sowie Versuchen auf See mit maßstabsgerechten Anlagen von 6 – 8 m Länge in das System ein, das einen Wirkungsgrad von bis zu 35 % erreichen soll.

Geplant sind Einzelanlagen zwischen 19 kW und 150 kW, die sich zu Farmen bis 100 MW zusammenschalten lassen. Die Idee einer Begrenzung des Antriebhubs durch eine Verbreiterung der Passage, in der sich der Wasserkolben bewegt, ergibt einen sehr funktionalen Überlastschutz für die IPS Boje. Trotzdem scheint das Projekt später nicht weiterverfolgt worden zu sein. 


Vergessen ist es aber nicht, denn im August 2008 wird in Bettna in Södermanland die Firma Waves4Power AB (W4P) gegründet, mit späterem Sitz in Göteborg, die mit finanzieller Unterstützung der Göteborg Energi Research Foundation und der FROG Marine Group (aber ohne großen externen Investor) die Technologie für unterschiedliche Wellenstärken und Wassertiefen von 30 - 50 m weiterentwickelt.

Das neue Kraftwerk besteht aus einer Boje mit einem langen durchgehenden Rohr, in welchem ein innenliegender Schwimmer-Kolben über ein hydraulisches System mit einem Generator verbunden ist. Je nach Standort beträgt die erzielbare Leistung von 100 - 300 kW.

Der Hintergrund des Unternehmens hat eine längere Geschichte: Im Jahr 2001 starten Hans und Göran Fredrikson – die Söhne des IPS-Gründers Gunnar Fredrikson – in den USA die Firma AquaEnergy Group, welche die AquaBuOY Wellenkraftanlage entwickelt (s.d.). 2006 wird AquaEnergy an die kanadische Finavera Renewables Inc. verkauft, die einen Prototyp der Anlage baut und 2007 vor der Küste von Oregon testet.

Danach verliert Finavera das Interesse an der Wellenenergie und richtet den Fokus auf Windenergie in British Columbia. Dies eröffnet dem Brüderpaar die Möglichkeit, das Team von Experten im Jahr 2008 noch einmal zusammenzubringen und die neue Firma zu gründen. Es ist daher kein Wunder, daß die WaveEL Boje auf dem gleichen IPS-Prinzip wie die AquaBuOY basiert, auch wenn sie ein anderes Energieumwandlungssystem nutzt.

Nach weniger als zwei Jahren Entwicklungszeit wird 2010 ein Prototyp des WaveEL-Systems in voller Größe fünf Monate lang bei Vinga getestet, und im Jahr 2011 will das Unternehmen eine Wellenfarm mit vier Bojen in Betrieb nehmen. Außer einer im Jahr 2012 erfolgten Nominierung für den Climate Solver Award des WWF gibt es danach aber länger keine weiteren Neuigkeiten mehr.

Erst im Dezember 2015 wird gemeldet, daß die W4P ihr WaveEL-Wellenenergiegerät nun für einen Einsatz im Runde-Testgelände vor der Westküste Norwegens vorbereitet, der Anfang 2016 geplant ist um die Überlebensfähigkeit und Energieproduktion der Anlage zu demonstrieren. Für die Entwicklung von Programmen zur Simulation von Inbetriebnahme, Servicebetrieb und Logistik erhält die Firma zusammen mit Olympic Shipping und der Fosnavaag Ocean Academy (Fosac) Mittel aus dem GCE BLUE Maritime Innovation Grant in Höhe von 34.000 $.

WaveEL beim Transport

WaveEL beim Transport

Zudem gewährt die schwedische Energiebehörde 1 Mio. $ für ein damit verbundenes Kabelforschungsprojekt, in dessen Rahmen der deutsche Stromkabelanbieter NKT, das Sveriges Tekniska Forskningsinstitut und die Chalmers University of Technology Zuverlässigkeitstests an speziell für Energieparks auf See entwickelten Niederspannungskabeln durchführen werden.

Nach Abschluß der Montagearbeiten in Falkenburg wird die Boje Anfang Februar 2016 auf einem Lastkahn in Richtung Eriksberg bei Göteborg transportiert, wo sie mit den restlichen Teilen ausgestattet wird. Anschließend erfolgt der Weitertransport nach Ålesund, Norwegen, wo Mitte des Monats etwa eine halbe Seemeile südwestlich der Insel Runde die Installation der vollwertigen WaveEL 3.0 Boje mit einem Durchmesser von 8 m stattfindet.

Aufgrund eines Problems mit der Verbindungsnabe, die bei einer Korrekturmaßnahme an einem verlegten Ankerkabel beschädigt wird, und weil das zur Installation genutzte Mehrzweckschiff Olympic Zeus zu einer Operation in Afrika aufbrechen muß, werden die Arbeiten vorübergehend gestoppt, bis das Schiff wieder zurück ist. Die Boje ist durch drei elastische Kabel mit den 40 Tonnen schweren Betonblöcken am Meeresboden verankert, was ihr eine freie vertikale Bewegung ermöglicht.

Im Juni 2016 tut sich die W4P mit dem norwegischen Ingenieurbüro Stryvo zusammen, um den WaveEL weiterzuentwickeln. Zudem soll der serienmäßige Produktionsstandort nun auf der Werft Fiskåholmen in der Gemeinde Vanylven in Norwegen angesiedelt werden, während die Stryvo-Gruppe für die Produktion verantwortlich sein wird. Hierfür wird im Juli eine Vereinbarung über die Serienproduktion unterzeichnet, die voraussichtlich im Frühjahr 2018 beginnen soll.

Die Anlage im Runde-Testgelände ist Mitte August 2016 seit sechs Monaten unter realen Seebedingungen im Einsatz, in denen sie stürmischen Wetterbedingungen mit Winden von über 100 km/ und sowie Wellen von bis zu 15 m standgehalten hat. Im September wird bei einer Routineinspektion allerdings ein Schaden am Beschleunigungsrohr unterhalb der Boje entdeckt, woraufhin das Gerät zur Wartung und Reparatur zur lokalen Ulstein-Werft geschleppt wird.

Der erneute Einsatz vor Runde beginnt Anfang Mai 2017, und Anfang Juni wird die überholte Boje an das nationale Stromnetz Norwegens angeschlossen. Im September eröffnet König Harald V. von Norwegen persönlich das Wellenkraftwerk, macht eine Bootsfahrt und besucht die WaveEL-Boje in Aktion.

Die W4P betont zudem, daß es mit der Entwicklung seines Wellenkraftwerks der nächsten Generation WaveEL 4.0 schon weit fortgeschritten sein. Dieses wird aus Verbundwerkstoffen wie Polyethylen bestehen und soll damit die Kosten für den Bau und den Einsatz in einem einzigen Schritt halbieren. Im August wird die österreichische Firma Borealis AG zum offiziellen Partner des Unternehmens, um die Nachhaltigkeitsvorteile ihrer Borstar-PE-Materialien in Bezug auf Leichtigkeit, Ressourceneffizienz und Korrosionsbeständigkeit einbringen. Daneben arbeitet die W4P noch mit Uponor, SSAB, Park und Siemens zusammen.

Im September 2017 startet die W4P auf der Messe Aqua-Nor in Trondheim die Green Power EcoSystem (GPES)-Initiative, deren Ziel es ist, die Fischzucht, statt mit fossilen Brennstoffen, mit Hilfe der WaveEL-Bojen mit Strom zu versorgen. Daneben wird die Nutzung von Wellenstrom in Überproduktionszeiten zur Herstellung von Frischwasser, Sauerstoff und Wasserstoff geplant. Im November folgt die Meldung, daß die W4P im Rahmen des Smart Islands-Projekts die Errichtung eines Wellenenergieparks vor den britischen Isles of Scilly plant.

Im November beginnen die o.e. Tests der neuen Nieder- und Mittelspannungskabel – dynamische 1 kV und halbdynamische 24 kV Kabel – durch die Firma NKT und die genannten Partner im Hochspannungsprüfzentrum des schwedischen RISE Instituts. Der Schwerpunkt liegt dabei auf der Flexibilität und Langlebigkeit der Wellenkraftkabel.

Aufgrund von Schäden an den Ankerkabeln beschließt die W4P Ende des Monats, die WaveEL-Boje früher als geplant aus dem Wasser zu holen. Jedes der drei Kabel hat eine Bruchlast von 120 Tonnen und ist eigentlich so konzipiert, daß es Wellenhöhen von bis zu 24 m standhält.

Nachdem sie mehr als fünf Monate lang Strom für die Norweger produziert hat, wird die Boje, die selbst keinen Schaden erlitten hat, im November 2017 nach Fiskåholmen geschleppt. Aktuellere Meldung gibt es bislang nicht.

FWPV Versuchsanlage

FWPV Versuchsanlage


Das im Jahr 1983 (o. 1987 ?) gegründete schwedische Unternehmen Sea Power International AB in Solna arbeitet ab 1999 an zwei Generatoren, von denen der eine durch Wellen, und der andere durch die Gezeitenströmung angetrieben wird. Bei dem Wellenergiesystem handelt es sich um eine Anlage namens Floating Wave Power Vessel (FWPV), deren erste kleinen Testmodelle am Chalmers Institute of Technology (CTH) in Göteborg untersucht werden.

Im Laufe der Jahre wird eine 160 t schwere schwimmende FWPV-Pilotanlage mit 20 kW Leistung konstruiert, die während einer 8-monatigen Testperiode vor der norwegischen Küste Wellen von bis zu 12 m Höhe übersteht. Geplant ist eigentlich die Entwicklung einer 1,5 MW Anlage, die vor den britischen Shetland-Inseln installiert werden soll. Ab 2002 beschäftigt sich Sea Power jedoch primär mit seinem Gezeitenkraftwerk (s.d.), während das Thema Wellenenergie nicht weiter verfolgt wird. Im Juli 2011 meldet die Sea Power International Insolvenz an.


Ab 1992 arbeitet ein Team an der Chalmers-Universität in Göteborg an einem System, das insbesondere für küstennahe Gewässer gedacht ist und wie ein Triangel in der Brandung schwimmt. Es besteht aus Schaufelrädern, die zu zwei langen Wasserwalzen von jeweils 23 m verbunden und dabei scherenförmig gespreizt sind. Flutet eine Welle über die Walzen hinweg, werden die oberen Schaufelkammern mit Wasser gefüllt und das Rad kippt vornüber.

Weicht die Welle zurück, kann das Wasser aus den wieder aufwärtsdrehenden Schaufeln herausfließen. Im Wellental strömt Luft ein und unterstützt durch den Auftrieb die Drehung der Rotorachse. Die Wellenenergie wird damit direkt in Drehbewegung verwandelt und die Kraftübertragung erfolgt auf einen Generator am Kopf der verankerten Anlage.

Da die Anlage fast ausschließlich aus Aluminium besteht und ohne schwere mechanische Teile auskommt, ist sie leicht zu transportieren und zu installieren. Ich weiß jedoch nicht, ob es je eine Versuchsanlage gegeben hat oder was schließlich aus dem Projekt geworden ist.


Die 2001 gegründete Firma Seabased AB in Lysekil bildet zusammen mit ihren Töchtern Seabased Industry AB und Seabased Energy British AB die Seabased Group. Das Mutterunternehmen hält alle Patente und sonstigen Rechte an einem Bojen-Wellenkonverter, der von den Professoren und Gründern Mats Leijon und Hans Bernhoff erfunden worden ist, und den das Unternehmen nun kommerzialisieren will. Entstanden ist das neue System in Zusammenarbeit mit dem Centre for Renewable Electric Energy Conversion und verschiedenen Forschungsgruppen der Universität Uppsala.

Das relativ einfache Prinzip des Seabased-Systems besteht aus einem Schwimmer, der an einem Seil zieht, das wiederum mit einem am Meeresboden verankerten Lineargenerator verbunden ist – und dessen bewegliche starke Magnete von einer ganz gewöhnlichen Stahlfeder wieder nach unten gezogen werden.

Eine typische Wellenfarm mit 10 – 200 MW würde zwischen 2.000 und 10.000 Einzelanlagen erfordern, wobei alle 40 bis 100 Einheiten mit einer Niederspannungs-Verbindungsstation unter Wasser verbunden sind (roter Pfeil), von denen wiederum alle 20 - 100 Stück an eine Anlage mit mittlerer Spannung angeschlossen sind (gelber Pfeil). Von hier aus wird der gewonnene Wechselstrom an Land und ins öffentliche Netz geleitet.

Die Forschungsarbeiten an der Universität Uppsala bekommen ihre Finanzierung u.a. durch die schwedische Energiebehörde, die Ångpanneföreningen Forschungsgemeinschaft, die Gothenburg Energy, den Kabelhersteller Draka Holding NV, den norwegischen Energieversorger Statkraft, den staatseigenen finnischen Energieversorger Fortum und den schwedischen Energieversorger Vattenfall. Die beiden letzteren Unternehmen sind auch die ersten, welche eine Wellenkraftanlage von Seabased bestellen. In Zusammenarbeit mit Vattenfall und der schwedischen Energiebehörde führt die Firma zudem eine Standortstudie für ein Wellenkraftwerk mit 10 – 15 MW Leistung durch.

Seabased Versuch

Seabased Versuch

Nachdem die Universität Uppsala an der schwedischen Westküste die Gründung eines Wellenenergie-Forschungsparks initiiert hat, startet das Lysekil-Wellenenergie-Projekt, dessen Planung schon im Frühjahr 2002 begonnen hatte, und das voraussichtlich bis 2014 in Betrieb bleiben wird. Der exakte Standort der Pilotfarm Skagerrak liegt etwa 1 nautische Meile (~ 2 km) westlich vom Leuchtturm der Halbinsel Islandsberg bei Gullholmen in der Gemeinde Lysekil, wo sich auch die Produktionsstätte der Firma Seabased befindet.

Das Projekt hat die Erlaubnis, maximal 10 Generatoren mit jeweils 10 kW Leistung zu verwenden, die sukzessive bis 2010 ins Wasser gebracht werden sollen. Um mögliche Umwelteinflüsse zu untersuchen, wird das Projekt mit bis zu 30 Dummy-Bojen erweitert.

2004 werden der endgültige Standort bestimmt, die Markierungsbojen ausgelegt und eine Wellen-Meßboje installiert. Im März 2005 wird in Hafen von Lysekil erste Boje in voller Größe (Durchmesser 3 m) zusammen mit einer 40 t schweren Fundamentierung ins Wasser gebracht und zum Teststandort geschleppt, wo das Fundament langsam auf den Meeresboden abgesenkt wird und die Vermessung der Bojeneffizient beginnt.

Im Frühjahr startet auch der Bau von vier Bojen für Umweltstudien, eine davon in voller Größe sowie drei kleinere mit ca. 2 m im Durchmesser, die ein spezielles Design für die Untersuchung des Bewuchses durch Muscheln, Seepocken und Algen sowie anderer Meereseinflüsse haben und im Herbst in den Einsatz gehen. Im Dezember beginnt die Montage des ersten Linear-Generators.

Unter der Leitung von Prof. Mats Leijon und als Ergebnis der Forschung an der Universität Uppsala wird im Frühjahr 2005 die zudem Firma Current Power Sweden AB gegründet, deren Konzept auf einer Vertikalachsen-Strömungsturbine basiert, die direkt mit einem Permanentmagnet-Synchron-Generator gekoppelt ist und auf dem Grund des Ozeans oder eines Flusses plaziert werden soll. Als erstes wird der Prototyp eines drehzahlgeregelten Generators konstruiert, der bei 10 U/m 5 kW leistet. Eine Versuchseinheit soll im Fluß Dal eingesetzt werden.

Obwohl das Konzept bereits 2004 mit dem dritten Platz im Business Plan-Wettbewerb Venture Cup East ausgezeichnet wurde, im gleichen Jahr den Almi Uppsala-Innovationspreis und 2005 ein Stipendium des Agne Johanssons Gedenkfondsstipendiums gewinnt, scheint es später nicht weiterverfolgt worden zu sein. 

Im Laufe des Frühjahrs 2006 wird von Gullholmen aus ein Seekabel bis zum Standort ausgelegt, wo Mitte März der Generator auf dem Meeresboden abgesenkt und auf dem Betonfundament montiert wird. Schon am Abend mißt die Station an Land erstmals den Eingang von Strom. Bis zum Herbst läuft die Datenaufnahme kontinuierlich, doch dann geht der Generator außer Betrieb und einige Geräte müssen ausgetauscht werden. Auch die Bojen für die ökologischen Studien müssen entfernt und verstärkt werden.

Der Generator geht Anfang März 2007 wieder in Betrieb, neue Meßtechniken werden installiert und auch die Meßstation auf Gullholmen wird modifiziert und mit neuer Technik ausgestattet. Im April liefert das Wellekraftwerk seine Leistung erstmals über einen Gleichrichter. Gleichzeitig beginnt in Uppsala der Bau von zwei neuen Generatoren, außerdem wird eine große Anzahl neuer Umwelt-Bojen im Projektgebiet installiert, die im Laufe des Sommers von Tauchern inspiziert werden. Zeitgleich wird auf Klammerskäret ein Aussichtsturm errichtet, der mit Windturbine und Solarpaneelen ausgestattet ist, um ein Kamera-Netzwerk zu betreiben.

Im Mai 2008 wird festgestellt, daß bei Stürmen der vergangenen Herbst und Winter die meisten Ausrüstungsgegenstände auf dem Aussichtsturm zerstört worden sind. Nach der Reparatur und technischen Ergänzungen wird das Equipment in einer größeren Höhe auf den Turm erneut installiert, und ab Juli kann das Bojenfeld von Uppsala aus in Echtzeit beobachtet werden.

Seabased Donut-Boje

Seabased Donut-Boje

Im diesem Frühjahr wird auch der Bau von vier neuen Bojen abgeschlossen, von denen eine wie ein 6 m durchmessender, sechseckiger Donut geformt ist und im Mai mit dem Lineargenerator L1 verbunden wird, während die anderen drei Bojen zylindrische Formen mit unterschiedlichen Durchmessern (3 / 3,5 / 4 m) und Dicken (0,69 / 0,88 / 1,2 m) haben.

Seabased beginnt im ersten Halbjahr 2008 auch mit der Kleinserien-Produktion seiner Anlagen: Vier Systeme mit 20 kW und eines mit 50 kW. Schon im September liefert das Unternehmen seine erste Anlage an Vattenfall. Sie besteht aus zwei 20 kW Bojen und einer Niederspannungs-Verbindungsstation, und wird genau ein Jahr später, im September 2009, am Umweltzentrum Runde an der norwegischen Küste zu Wasser gelassen. Die Mini-Farm soll 2 – 3 Jahre getestet und anschließend bewertet werden.

Während dem Herbst und Winter 2008 wird der Bau von zwei Linear-Generatoren L2 und L3 abgeschlossen, die anschließend nach Lysekil geliefert und im Februar 2009 am Projektstandort installiert werden. Im selben Monat gibt Seabased bekannt, daß man gemeinsam mit dem finnischen Energieunternehmen Fortum Oy bei der schwedischen Energie-Agentur (Energimyndigheten) einen Antrag einreichen wird, um finanzielle Unterstützung für den Bau einer 10 MW Wellenkraftwerks-Farm an der Westküste des Landes erhalten.

Das Sotenäs Projekt soll vor der Küste von Smögen in der Gemeinde Sotenäs entstehen und aus 400 - 500 miteinander verbundenen Einheiten bestehen (andere Quellen: 420). Es wäre das weltweit größte Kraftwerk seiner Art. Die Fortum hatte schon zuvor zusammen mit der Universität Uppsala in das Testgelände für Wellenkraftwerke vor der Küste von Lysekil investiert und ist außerdem in die Entwicklung des finnischen WaveRoller aus Finnland involviert (s.d.)

Nachdem im März das Unterwasser-Umspannwerk ins Meer gebracht wird, werden im Mai zwei der neuen Bojen mit den Linear-Generatoren L2 und L3 verbunden – und im Juni erfolgt die Anbindung der drei Generatoren an das Umspannwerk. Nun soll die Forschungseinrichtung bis 2013/2014 in Betrieb bleiben, um anschließend wieder entfernt zu werden – sofern nicht eine Verlängerung der Genehmigung beantragt wird.

Im Laufe der nächsten Monate werden weitere Generatoren und Ringbojen installiert, frühere Systeme zur Überprüfung nach Lysekil versandt, Schäden am Beobachtungsmast repariert und eine neue Windkraftanlage angebracht.

Im Februar 2010 meldet Seabased, daß die Energie-Agentur zugesichert habe, das gemeinsam mit Fortum geplante 10 MW Wellenkraftwerks-Projekt zu bezuschussen. Von der Gesamtinvestitionssumme von ca. 250 Mio. SEK (~ 25 Mio. €) wird die Agentur 139 Mio. SEK (~ 14 Mio. €) übernehmen. Mit der Unterstützung sollen der Aufbau der Demonstrationsanlage sowie die Weiterentwicklung der Technologie ermöglicht werden, damit diese ihr volles wirtschaftliches Potential zeigen kann.

Nachdem die Agentur bereits Unterstützung für vier andere Projekte gewährt hatte, ist das Seabased/Fortum-Kraftwerk nun das fünfte und letzte im Rahmen eines Programms der schwedischen Regierung, die Stromerzeugung aus erneuerbaren Energiequellen durch die Entwicklung rentabler Technologien zu unterstützen und zu fördern.

Im März 2011 schaffen es die Seabased-Systeme sogar auf einen Briefmarken-Block der schwedischen Post in einer Serie, die das Thema ‚Kraft der Natur’ zum Inhalt hat. Im weiteren Verlauf des Jahres werden die Prototypen L4 – L9 sowie neue, kleinere Bojen für Meeresbiologie-Studien installiert.

Seabased auf Briefmarkenblock

Seabased auf Briefmarkenblock

Im November 2011 bestätigt die EU-Kommission, daß die von der schwedischen Energie-Agentur beschlossene Unterstützung für das Sotenas Projekt im Einklang mit den EU-Vorschriften steht. Damit steht der Weg offen für die Umsetzung des Projekts. Im Dezember unterzeichnen Seabased und Fortum die Vereinbarung über den Bau des gemeinsamen Wellenkraftwerks in Sotenäs. Das Gesamtbudget wird auf rund 25 Millionen Euro beziffert, von denen Fortum etwa die Hälfte tragen wird. Andere Quellen sprechen zu diesem Zeitpunkt aber schon von Projektkosten in Höhe von 344 Mio. SEK (~ 37,5 Mio. €).

Im Rahmen des Projekts WESA (Wave Energy for a Sustainable Archipelago), einer gemeinsamen Forschungsarbeit des Åland Innovation Cluster, der Universität Turku und der Universität Uppsala, liefert die Seabased im Jahr 2011 den Generator für ein Wellenenergieprojekt in den Gewässern vor den Åland-Inseln in Finnland, wo Experimente mit zwei Bojen durchgeführt werden, darunter einer Eisboje. Das Projekt wird zu 75 % von der EU und zu 25 % von der schwedischen und der finnischen Regierung finanziert.

Ab dem September 2012, als eine der Bojen angeschlossen wurde, bis zum geplanten Ende des Projekts im Dezember 2013, verzichtet die Seabased die längste ununterbrochene Generatorlaufzeit ihrer Anlagen von 15 aufeinanderfolgenden Monaten. Dabei überlebt das System Treibeisfelder bis zu einer Eisdicke von 15 cm.

In Laufe des Jahres 2012 startet Seabased zudem die Serienproduktion von Bojen, Generatoren, Schaltanlagen und Umformern in einer Fabrik, die in der Gemeinde Lysekil errichtet wurde. Bis zum Winter sollen dann die ersten 42 Wellenkraftwerks-Bojen nebst zugehöriger Ausrüstung installiert werden. Nach einer Forschungszeit von etwa einem Jahr wird die zweite Phase beginnen, an deren Abschluß 2014/2015 ein Wellenenergie-Park aus 420 Bojen mit einer Gesamtleistung von etwa 10 MW steht, der auf einer Fläche von einem halben Quadratkilometer installiert ist.

Die gesamte Seabased-Technologie ist nebst allen bislang gemachten Erfahrungen beim Einsatz der Lineargenerator-Bojen in einer überaus detaillierten Dissertation aus dem Jahr 2012 von Erland Strömstedt an der Universität Uppsala zu finden, die auch im Netz abrufbar ist: ,Submerged Transmission in Wave Energy Converters’.

Nachdem es aus dem Jahr 2014 keine neuen Nachrichten aus dem Unternehmen gibt, wird im Februar 2015 berichtet, daß im Folgemonat mit Tests an einem 8 MW Kraftwerk an der Mündung des Ada im Großraum Accra in Ghana begonnen werden soll (s.d.). Der Firma zufolge sind zu diesem Zeitpunkt die Installationsarbeiten der sechs Wellenenergiewandler der 1. Phase zu etwa 85 % abgeschlossen. Bis Ende des Jahres soll die Produktion des Wellenparks auf bis zu 1.000 MW gesteigert werden, was man nur als ‚Presseente‘ oder Tippfehler bezeichnen kann. Dies bestätigt sich auch durch den weiteren Verlauf des Projekts (s.u.).

Im Dezember 2015 gibt es Neuigkeiten über das Sotenäs-Projekt, das nun über eine Unterwasser-Niederspannungs-Schaltanlage (Low Voltage Marine Substation, LVMS) mit dem norwegischen Netz verbunden wird. Kurz darauf werden die ersten Bojen an ihre jeweiligen Wellenenergiewandler angeschlossen und Mitte Januar 2016 erzeugt der weltweit erste netzgekoppelte Multi-Generator-Wellenenergiepark erstmals Strom für das nordische Stromnetz.

Damit ist die 1. Phase des Projekt abgeschlossen, das 36 Bojen und Wellenenergiewandler, die LVMS und eine fast 10 km lange Übertragungsleitung zum Festlandsnetz umfaßt. Der tatsächliche Ertrag liegt deutlich über den Erwartungen, was zum Teil auf die Neugestaltung der Generatoren zurückzuführen ist. Aufgrund der höherer Effizienz des S 2.7 genannten Generators sollen die 36 WEA eine installierte Leistung von bis zu 3 MW erreichen. Lysekil in Norwegen wird derweil zum primären Produktionsstandort, an dem rund 600 Generatoren pro Jahr produziert werden sollen.

Weitere Meldungen gibt es erst wieder im Januar 2018, als die Seabased Pläne für mehrere Demonstrationsprojekte auf dem Test- und Demonstrationsgelände in Sotenäs vorstellt, nachdem ihr das Gelände Ende 2017 von Fortum übertragen wurde. Dieser Schritt folgte auf die 10 %-ige Beteiligung von Fortum an Seabased im November 2017. Es wird nun geprüft, den Standort Sotenäs als Testzentrum auch für andere Wellenenergietechnologien zu eröffnen. Zur Unterstützung der Aktivitäten des Testzentrums eröffnet die Seabased zudem ein Büro am Zentrum für Symbiose in Kungshamn.

Installation des Sotenäs-Projekts

Installation des
Sotenäs-Projekts

Im März 2018 unterzeichnet die Seabased einen Vertrag mit Ghana zur Errichtung eines 100 MW Wellenkraftwerk-Parks in der Nähe von Ada, der bereits im Folgejahr mit der Energieerzeugung beginnen könnte. Partner ist die 2013 gegründete Firma TC’s Energy, ein ghanaisches Unternehmen zur Erzeugung erneuerbarer Energien, mit dem die Seabased seit Jahren auf das Projekt vorbereitet (s.o.). Auch die notwendigen Studien und Genehmigungen liegen bereits vor. Zudem verfügt die TC’s Energy, welche die Wellenanlage besitzen und betreiben wird, über einen 1.000 MW Strombezugsvertrag mit der Electric Company of Ghana Ltd.

Außerdem werden über die nordische Crowdfunding-Plattform Invesdor Anteile verkauft, um 5 Mio. SEK (~ 580.000 $) zu beschaffen, was letztlich um 145 % übertroffen wird. Die neuen Mittel werden für weitere Tests und die Erweiterung der Operationen verwendet, damit das Unternehmen in mehrere Märkte expandieren kann. Bis zu diesem Zeitpunkt hat Seabased in 17 Jahren 40 Mio. $ von seinen Aktionären, durch Zuschüsse aus Schweden und der EU sowie von den Geschäftspartnern erhalten, mit denen zusammen die bisherigen Demonstrationsparks gebaut wurden. Im  April gibt das Unternehmen Pläne für eine Notierung an der Osloer Börse in diesem Jahr bekannt.

Die für das Ghana-Projekt erforderlichen ca. 200 Mio. $ werden von einer Kombination afrikanischer, europäischer und nordamerikanischer Finanzinstitute, voraussichtlich auch der Afrikanischen Entwicklungsbank und der Europäischen Investitionsbank, finanziert. Der geplanten Wellenpark wird zunächst aus 20 – 50 Bojen bestehen, soll mit der Zeit aber erweitert werden.

Über ein weiteres Projekt wird im April 2018 berichtet, als die Seabased eine Partnerschaft mit der Firma InfoCom Connect eingeht, um ein 1 – 5 MW Wellenenergie-Pilotprojekt zur Energieversorgung der Fischzucht in Sri Lanka umzusetzen. InfoCom Connect, ein Telekommunikationsunternehmen mit Sitz in den Vereinigten Arabischen Emiraten, das hauptsächlich auf dem indischen Subkontinent, dem Mittleren Osten und in Afrika tätig ist, steigt gegenwärtig in die Branche der erneuerbaren Energien ein.

Im Mai folgt der Bericht, daß die beiden Partner auch zusammenarbeiten wollen, um Wellenenergie für kommerzielle Projekte auf den Kanarischen Inseln vor Spanien bereitzustellen. Hier ist als Pilotprojekt eine 5 MW Anlage zur Energieversorgung einer Entsalzungsanlage angedacht. Initiator ist Óscar Sanchez, Geschäftsführer der SBH Hotels and Resorts Co., eines der größten privaten Unternehmen auf den Kanaren, dessen Familie bereits eine Entsalzungsanlage mit einer Tageskapazität von 5.000 m3 besitzt.

Die jüngste Meldung vom Juni besagt, daß die Seabased mit der Firma Bermuda General Agency Ltd. (BGA) einen Vertrag über den Kauf von zwei 20 MW Wellenenergieparks für die Karibik unterzeichnet hat. Die Machbarkeitsstudien für das karibische Projekt werden in diesem Sommer auf mehreren Inseln beginnen, und die erste Phase wird voraussichtlich im Herbst 2019 abgeschlossen sein. Phase eins des ersten Parks ist ein 5 MW Pilotprojekt vor den Bahamas.


Die Firma Ocean Harvesting Technologies AB (OHT) des Industriedesigners Michael Sidenmark wird im September 2007 in Karlskrona gegründet, um eine innovative und patentierte Technologie weiterzuentwickeln, die eine sehr kostengünstige Energieerzeugung ermöglichen soll.

OHT Konzept Grafik

OHT-Konzept (Grafik)

Bei dem Oceran Harvesting (o. Ozean Harvester) System handelt es sich um eine Boje, welche die Wellenenergie aufnimmt und in einem Gegengewicht speichert. Im Innern des Schwimmers befindet sich eine Trommel mit aufgewickeltem Ankerseil – sowie eine weitere, auf der ebenfalls ein Seil aufgewickelt ist, an dessen Ende sich das Gegengewicht befindet.

Durch das Auf- und Absteigen mit den Wellen werden die Trommeln gedreht und damit die vertikale Bewegung in eine Rotation umgewandelt. Diese wird dann von einem internen Generator, der zwischen den Trommeln angebracht ist, in Strom konvertiert. Eine 100 kW Anlage für einen Standort mit mittelstarkem Wellenaufkommen soll etwa 14 m lang, 5 m breit und 2 m hoch werden. Bei dieser würde die Schwimmboje 15 t und das Gegengewicht 10 t wiegen.

Die Wellenbecken-Versuche im Maßstab 1:20 am dänischen Hydrologischen Institut in Hørsholm außerhalb Kopenhagens zeigen zufriedenstellende Ergebnisse - und das Projekt wird ab November 2009 von E.ON, der Firma Pier Venture AB und drei privaten Investoren aus Blekinge und Kronoberg mit Risikokapital in Höhe von 15 SEK ausgestattet.

Im Herbst 2010 wird ein 25 kW Wellenenergie-Konverter gebaut, der im März 2011 in Hanöbukten im Süden Schwedens in den Testbetrieb auf See gehen soll. Die 35 m2 große Anlage wiegt samt Gegengewicht rund 18 t. Ursprünglich hatte das Unternehmen das System bereits ab März 2009 zwei Jahre lang vor der Küstenregion Blekinge an der Ostsee testen wollen – um im Jahr 2013 mit 100 kW Systemen auf den kommerziellen Markt zu kommen.

In einer nächsten Phase sollten dann sechs Anlagen à 100 kW installiert und gemeinsam ans Netz angeschlossen werden. Die erste kleine kommerzielle Farm aus 50 Einzelanlagen mit einem Jahresertrag von rund 25 GWh wurde schließlich für 2014/2015 geplant.

Die US-Patentanmeldung (US-Nr. 20110304145) wird im Juni 2011 eingereicht und bereits im Dezember veröffentlicht. Das Blekinge Institute of Technology (BTH) veröffentlicht 2009 und 2011 zwei Berichte über die bisherigen Versuchsergebnisse.

Tatsächlich verzögert sich die praktische Umsetzung aber bis zum Oktober 2011, als Sidenmark grünes Licht von dem Energieunternehmen Fobox AS des norwegischen Reeders Fred Olsen erhält, um ab August 2012 einen 25 kW Prototyp seines Wellenkraftwerks bei Risör im Meer vor Norwegens Südostküste zu testen. Beim Update dieser Übersicht Mitte 2013 gibt es keinerlei aktuelle Meldungen oder neue Information über die weiteren geplanten Umsetzungen.


Der WaveReaper der 2008 in Gründung befindlichen Firma WavePartners Ltd. in Stockholm ist ein selbstjustierendes System, das sich automatisch der Wellenhöhe anpaßt. Lizenzen für die 15 kW Anlagen, bei denen Kunststoff-Fässer aus meerwasserresistentem PVC mit einer Hubkraft von jeweils ca. 100 kg sowie eine mechanische Energieübertragung zum Einsatz kommen, sollen kostenlos vergeben werden. Man will einen Prototyp bauen, doch von einer tatsächlichen Umsetzung ist bislang nichts zu finden.

Gemeinsam mit der non-profit Organisation o2gruppen wird an noch weiteren Systemen gearbeitet, von denen es bislang aber auch nicht mehr als ein paar Grafiken gibt. Mit einem Aland-Wing soll die Meeresströmung zur besseren Vermischung des Meerwassers genutzt werden, die Oxygenplant (schwedisch: Syreverk) ist eine wellenbetriebene Sauerstoffpumpe, und der Saltlock soll eine Sperre zur Steuerung des Zuflusses an frischem Salzwasser bilden – alles für die Belebung der Baltischen See. Das Ganze ist allerdings noch im sehr frühen Planungsstadium... und später ist nichts mehr darüber zu hören.


Die Vigor Wave Energy AB wird 2008 in Göteborg gegründet, um eine völlig neue Art von Wellenenergie-Konverter namens Vigor Wave Energy Converter zu patentieren und zu kommerzialisieren, welcher das Wasser und die Luft als quasi mechanische Teile zur Stromerzeugung nutzt. Das System basiert auf der Masterarbeit von Daniel Ehrnberg an der Universität Göteborg aus dem Jahr 2006.

Vigor Wave Energy Converter Grafik

Vigor Wave Energy Converter
(Grafik)

Berechnungen zeigen ebenso wie Simulationen und praktische Versuche im Wellentank, daß das Konzept in der Lage ist auf kostengünstige Weise sehr hohe Energiemengen zu extrahieren. Technisch erinnert die auf dem Wasser liegende Röhre an das Anaconda-System der britischen Firma Checkmate Seaenergy UK (s.d.).

Auch beim Vigor drücken die Wellenbewegungen Wasser und Luft in der Röhre voran und erzeugen damit den Druck, der das Wasser schließlich durch eine Turbine preßt. Diese befindet sich in einer zentralen Schwimmplattform, an die mehrere Schläuche verästelt angeschlossen sind. Ein einzelner 400 m langer Schlauch soll dabei mehr als 3 MW, eine entsprechend Farm bis zu 100 MW erzeugen können.

Ziel der neuen Firma ist die Entwicklung und der Vertrieb von relativ kostengünstigen Anlagen von 1 - 100 MW, wobei die ersten großen Kraftwerke zwischen 2014 und 2016 an den Start gehen sollen. Das Projekt wird im September 2008 für den Umweltpreis des Nordischen Rates nominiert. Im Jahr 2009 werden die Patente in Nordamerika, Europa, Japan und Australien angemeldet.

Durch öffentliche Zuschüsse sowie die Ausgabe von Aktien ist das Unternehmen Mitte 2010 mit rund 3 Mio. SEK ausgestattet, doch für den Bau eines Prototyps im Maßstab 1:4 werden schätzungsweise 8 Mio. SEK benötigt. Vigor gehört aktuell fünf Partnern: GU Holding (34 %), Daniel Ehrnberg, dem Erfinder des Systems (30 %), Innovationsbron (8 %), Kaponjären 1 AB (9 %) und AKT Future (9 %).

Mitte 2010 kooperiert Vigor mit der Chalmers University bei der rechnerunterstützten Optimierung des Systems, wobei ein 200 m langer, 6 m breiter und 1,5 m hoher Schlauch simuliert wird. Dabei werden als theoretisch optimale Maße eine Höhe von etwa 90 cm und eine Breite von 4 m festgestellt.

Im August erhält das Unternehmen eine Förderung in Höhe von 75.000 SEK aus dem 50-Year Fund for Science, Technology and Environment von König Carl Gustaf XVI. Und im Oktober wird mit der Chalmers University of Technology die Errichtung eines Versuchslabors mit einem 40 m langen Wellentank vereinbart, der bis Jahresende betriebsbereit sein soll. Im Folgejahr 2011 will das Unternehmen hier Versuche mit Prototypen im Maßstab 1:4 durchführen.

Weitere 500.000 SEK gibt es im April 2012 aus dem Programm Forska & Väx (Forschung & Wachstum) der VINNOVA zur Stärkung schwedischer Innovationen für nachhaltiges Wachstum und gesellschaftlichen Nutzen. Ansonsten sind jedoch keine Neuigkeiten oder Fortschritte zu vermelden.


Im Januar 2009 übernimmt der schwedische Energiekonzern Vattenfall für 500.000 € einen Anteil von 51 % der irischen Entwicklungsfirma für Meeresenergie Pandion Ltd., während die ebenfalls irische Wavebob Ltd. die übrigen 49 % hält. Pandion hat bereits den Antrag gestellt, an der Westküste Irlands kommerzielle Wellenenergie-Anlagen mit einer Kapazität von über 250 MW zu errichten.

Es gelang mir bislang noch nicht zu eruieren, ob es sich bei Pandion überhaupt um ein seriöses Unternehmen handelt – denn irgendwelche technischen Informationen darüber sind nicht zu finden –, oder wieso die halbe Million Euro von Vattenfall nach Zypern geflossen ist, wo Pandion sein Hauptbüro hat, ohne jegliche weiteren Details über sich zu veröffentlichen. Falls jemand von Vattenfall hier mitliest: Ich würde mich über eine Aufklärung dieses Mysteriums sehr freuen...


An der Chalmers-Universität werden inzwischen jährlich Dissertationen zum Thema Wellenenergie geschrieben. Die von Rafael Waters aus dem Jahr 2010 befaßt sich beispielsweise mit einer Versuchsanlage, die im März 2006 rund 2 km vor der Westküste des Landes nahe der Stadt Lysekil installiert und in den Folgejahren mehrfach und für jeweils mehrere Monate in Betrieb genommen wurde. Dabei handelt es sich um eine Seabased-Schwimmboje mit einem am Boden fest verankerten 8 m hohen Lineargenerator (s.o.).

Der bereits mehrfach erwähnte Teststandort für Wellenkraftanlagen nahe Lysekil, rund 100 km nördlich von Göteborg, wird seit 2004 vom Centre for Renewable Electric Energy Conversion der Universität Uppsala betrieben. Der Standort verfügt über eine Wassertiefe von 25 m und einem flachen Sandboden. Mit der Meß-Station auf der kleinen Insel Gullholmen ist er durch ein 3 km langes Seekabel verbunden.

Im Rahmen eines bis 2013 genehmigten Einsatzes sollen hier bis zu 10 netzverbundene Wandler, 30 Umwelt-Meßbojen sowie ein Beobachtungsturm installiert und im praktischen Einsatz erprobt werden. Ende 2010 sind allerdings nur ein einziger Wandler (der Linear-Generator von Seabased), eine Anzahl von Meßbojen sowie der Beobachtungsturm in Betrieb.


Eine weitere Dissertation, die sich mit den experimentellen Ergebnissen der Wellenenergie-Forschung an dem Teststandort beschäftigt, wird von Olle Svensson im Jahr 2012 an der Universität Uppsala eingereicht (,Experimental results from the Lysekil Wave Power Research Site’). Im selben Jahr legt Kim Larsson an der Chalmers University eine MA-These vor, die sich mit dem Einsatz eines Schwungscheiben-Speichers bei einem Wellenenergie-Konverter befaßt (,Investigation of a wave energy converter with a flywheel and a corresponding generator design’).

Nicht vergessen werden sollte die bereits im Februar 2010 veröffentlichte Dissertation von Dan Wilhelmsson am Institut für Zoologie der Universität Stockholm, in der er nachweist, daß die Unterwasser-Fundamente von Offshore-Wind- und Wellenenergieanlagen durch die Schaffung künstlicher Riffe für das Leben im Meer von Vorteil sein können, indem sie die Zahl der dort lebenden Fische und Krebse erhöhen. Eine Aussage, die unter den oftmals überkritischen Umweltschützern möglicherweise keine große Freude hervorruft, obwohl sie es eigentlich sollte.


Im Jahr 2009 wird als Ableger des Verpackungsspezialisten Fagerdala aus Singapur die Firma Hexicon AB mit Sitzen in Öregrundsgatan und Stockholm gegründet, die vakante Werftkapazitäten verwenden will um schwimmende Plattformen mit 480 m (andere Quellen: 500 m) im Durchmesser zu fertigen, die jeweils sowohl mit 15 Wellenkraftwerken der australischen Firma Ocean Linx (s.d.), als auch mit 36 konventionellen Offshore-Windkraftanlagen ausgestattet sind.

Jede dieser mehr als 20.000 t schweren Plattformen soll 69 MW leisten, von denen 15 MW aus der Wellenkraft stammen. Installiert werden können die Hybridanlagen 25 - 30 km vor der Küstenlinie und in Meerestiefen von 40 - 1.000 m. Die einzelne Plattform ‚sitzt’ dabei auf einem Drehkopf, damit sie sich am Wind ausrichten kann. Später werden auch 500 x 700 m große Plattformen mit einem Gewicht von 35.000 t und einem Gesamtoutput von 72 MW designt.

Laut Hexicon bestehen bereits Partnerschaften mit kommunalen Energieunternehmen in Schweden sowie staatlichen Energieunternehmen im Ausland, und man bewirbt sich 2012 um eine Teilnahme am EU-Projekt NER 300, bei dem innovative Technologien im Bereich der erneuerbaren Energien und des Carbon Capture and Storage (CCS) finanziert werden. Die entsprechenden Projekte wollen die drei Länder Schweden, Zypern und Malta gemeinsam verfolgen.

Interesse an der Technologie gibt es aber auch aus anderen Ländern, und die Firma hofft, eine erste Einheit im Sommer 2014 bei Utklippan in Karlskrona zu Wasser bringen zu können. Dies scheint jedoch nicht zu klappen – statt dessen erhält Hexicon im Jahr 2014 immerhin einen Zuschuß für weitere F&E-Projekte von der schwedischen Innovationsagentur VINNOVA, und 2015 und 2016 werden im maritimen Forschungsinstitut der Niederlande (MARIN) Beckentest durchgeführt.

Im April 2016 ist zu erfahren, daß die Hexicon in einer ersten Venture-Runde insgesamt 3,1 Mio. $ an Finanzmitteln gesammelt hat. Außerdem wird die Firma FORCE Technology mit der Messung der Luftwiderstandsbeiwerte der Ober- und Unterwasserabschnitte des Rumpfes und der Turbinen beauftragt, um das Computermodell zu kalibrieren, das bei der Konstruktion des Systems verwendet wird.

Hexion-Plattform Grafik

Hexion-Plattform
(Grafik)

Der Bau des ersten kommerziellen 10 MW Dounreay Trì Demonstrationsprojekts im Norden Schottlands, etwa 9 km vor Dounreay, Caithness, beginnt im März 2017 auf der NIGG Schiffswerft in Schottland, nachdem die dortige Regierung die endgültige Projektgenehmigung erteilt hatte. Die Firma Dounreay Tri Ltd. plaziert hierfür auf dem nordischen Anleihemarkt eine Anleihe in Höhe von 45 Mio. € und einer Laufzeit von drei Jahren, mit deren Erlös die Baukosten teilweise finanziert werden sollen.

Das Projekt der schwimmenden Plattform mit zunächst einer einzelnen 10 MW, und später mit zwei 5 MW Windkraftanlagen der chinesischen HZ Windpower, das eigentlich im Sommer 2018 in Betrieb gehen sollte, wird jedoch auf Eis gelegt, da bald darauf klar wird, daß es nicht gelingen wird die Anlage rechtzeitig einzusetzen, um Zertifikate für erneuerbare Energien zu erhalten. Die Hauptlieferanten des Projekts sind aber fest entschlossen, das Projekt neu zu starten und im letzten Quartal 2020 in Betrieb zu nehmen.

Im August 2017 beantragt die Hexicon erneut Mittel aus dem NER300-Fonds. Die Konzepte des Unternehmens betreffen inzwischen ausschließlich Windkraft-Plattformen - von der Wellenenergie ist nicht mehr zu vernehmen.

Im April 2018 vereinbart die Firma mit der koreanischen Coens Co. Ltd. die Gründung eines Joint-Ventures namens CoensHexicon Co., um die Plattformtechnologie auf dieses zu übertragen und in Südkorea mit der Serienproduktion zu starten. Im Juni unterzeichnet die Hexicon zudem eine Absichtserklärung mit dem Busan Techno Park and Renewable Energy Center in Busan. Um zu untersuchen, wie Multiturbinenplattformen an die lokalen Bedingungen in Korea angepaßt werden können, erhalten die Partner einen Zuschuß der Korean Business and Energy Agency.


Im Oktober 2014 erscheinen erstmals internationale Berichte über das 2009 von Stig Lundbäck und Patrick Möller gründete Start-Up CorPower Ocean AB mit Sitz in Stockholm. Der Kardiologe Lundbäck hatte Ende der 1980er Jahre die Strömungsverhältnisse im menschlichen Herz erforscht und erkannt, daß der Herzmuskel in den Herzkammern wie eine Kolbenpumpe arbeitet. Entleeren sich die Kammern in die Arterien, baut sich ein Unterdruck auf, der die Klappen zwischen Haupt- und Vorkammern öffnet und das Blut einsaugt.

Lundbäck überträgt dieses Prinzip auf einen Wellenenergiekonverter in Form einer Meeresboje, die in ihrem Inneren einen Kolben besitzt, der mit einer Kette am Boden verankert ist. Der Kolben erzeugt in einem Zylinder einen Unterdruck, wenn eine Welle anzusteigen und die Boje mitzunehmen beginnt. Kurz bevor die Welle ihren höchsten Stand erreicht, wird der Unterdruck entlastet, wodurch die Boje nach oben schießt und auf dem Wasser auf und ab tänzelt. Diese Bewegung setzt Zahnräder in einem Getriebe in Gang, das den Effekt weiter verstärkt und einen Generator antreibt.

Da die leichte, kompakte und relativ kostengünstige Boje, anders als viele bisherige Methoden, nicht nur das Auf und Ab der Wellen, sondern auch einen Großteil ihrer potentiellen Energie nutzt, soll sie „fünfmal mehr Energie aus einer Wellenfront herausholen als andere Wellenkraftwerke“. Der am schwedischen KTH Royal Institute of Technology entwickelte Getriebeantrieb des CorPower-Systems verwendet hierzu mehrere kleine Ritzelräder, um eine lineare Bewegung in Drehung umzuwandeln und ein Schwungrad zu drehen.

CorPower-Design Grafik

CorPower-Design (Grafik)

Seit 2013 schaukelt ein Prototyp im Kleinformat, der von LKW-Zulieferern in Schweden gebaut wurde, erfolgreich in einem Wellenkanal in Stockholm, und weitere Prototypen in kleinerem Maßstab werden Portugal und Frankreich getestet. Anfang 2015 sollten dann Versuche mit einem 8 m breiten und 18 m hohen 250 kW Prototyp (andere Quellen: 300 kW) im Maßstab 1:2 vor der portugiesischen Küste zeigen, wie die Boje mit den Wellen des winterlich-rauhen Atlantik klarkommt, was sich jedoch stark verzögert.

Die CorPower hat bisher von verschiedenen Investoren, darunter dem Kraftwerksbauer Iberdrola Engineering & Construction aus Spanien sowie dem europäischen Innovations-Unternehmen KIC InnoEnergy SE aus den Niederlanden rund 4 Mio. € gesammelt. Ein weiterer wichtiger Partner ist das portugiesische Forschungsinstitut Wavec Offshore Renewables.

Im Februar 2015 wird die Technologie beim MIT Building Global Innovators Demo Day mit 100.000 € ausgezeichnet, und im Juni folgt die Meldung, daß die schwedische Energieagentur 2 Mio. € zur Verfügung stellt, um ein Pilotprojekt in Schottland zu finanzieren, das nun für den November dieses Jahres geplant wird. Meldungen zufolge belegt eine zweite Testphase einen „Anstieg der Energieaufnahme um rund 300 % im Vergleich zu herkömmlichen Wellenenergietechnologien.“

Im Dezember gibt die CorPower den Abschluß einer Finanzierungsrunde bekannt, die 6,5 Mio. € eingebracht hat und eine neue, dritte Testrunde in Stockholm (Trockenprüfphase) und auf dem Scapa Flow-Testgelände des European Marine Energy Centre (EMEC) in Orkney ermöglichen soll.

Mitte September 2016 wird die erste Verbundwerkstoff-Boje der neuesten Generation, die in Portugal hergestellt werden, nach Schweden verschifft. Und im November gibt die CorPower bekannt, daß sie für ihr WaveBoost-Projekt von der Europäischen Kommission mit 4 Mio. € gefördert wird. Mit dem Zuschuß wird ein dreijähriges Innovationsprogramm unterstützt, bei dem die Zuverlässigkeit und Leistung von Wellenenergiewandlern durch den Einsatz pneumatischer Komponenten in Kombination mit fortschrittlicher Steuerungstechnik erheblich verbessert werden soll.

Als die Wave Energy Scotland im Januar 2017 insgesamt 3 Mio. £ an zehn Projekte vergibt, die den Einsatz verschiedener Materialien und Verfahren zur Herstellung von Wellenenergiewandlern untersuchen und die Umrichtertechnologie in diesem Sektor verbessern wollen, erhält das HydroComp-Projekt, das von der CorPower sowie den Firmen Balmoral Engineering und Wave Venture entwickelt wird, 248.000 £.

CorPower-Transport

CorPower-Transport

Die CorPower ist aber auch am Projekt Reinforced Polymers for Wave Energy (RePower) beteiligt, das von Cruz Atcheson Consulting Engineers geleitet wird, mit weiteren Partnern wie Carnegie Wave Energy, Arup Consulting Engineers, DNV GL und dem National Composites Centre. Dieses Projekt wird mit 249.614 £ bedacht.

Im April liefert der skalierte Resonanz-Wellenenergiewandler im Maßstab 1:2 aus den simulierten Wellen des CorPower-Teststands in Stockholm erstmals Strom an das schwedische Netz, und im Juni wird der nun CorPower S3 genannte Wandler der neuesten Generation am Royal Institute of Technology in Stockholm erstmals der Öffentlichkeit vorgestellt.

Im Dezember 2017 schließen die CorPower und der Schiffsbetreiber Leask Marine die Installation des bodengestützten Basismoduls für den Wellenenergiewandler am European Marine Energy Centre (EMEC) in Orkney ab, das ein Verankerungssystem mit Tidenanpassungsfunktion und einer Spannkapazität von bis zu 60 Tonnen beinhaltet, und im Januar 2018 wird zusammen mit dem lokalen Schifffahrtsunternehmen Green Marine (UK) Ltd. auch der halbgroße C3 erfolgreich installiert und eine schwimmende Microgrid-Einheit des EMEC angeschlossen.

Im Juni folgt die Meldung, daß die schwedische Energiebehörde der CorPower etwas mehr als 8 Mio. € zur Unterstützung des Baus und der Erprobung eines Großgerätes und der anschließenden Demonstration eines Wellenenergieparks gewährt habe, der mit drei CorPower-Einheiten in Originalgröße ausgestattet werden soll. Das bis Ende 2023 laufende Projekt soll zertifizierte und versicherbare Kraftwerke hervorbringen, die zum Verkauf bereit sind.

Für die Installation wurden bereits mehrere Standorte entlang der europäischen Atlantikküste evaluiert, wobei zwei davon übrig blieben – Billia Croo in Schottland und Aguçadoura in Portugal. Nach Angaben der Agentur wird die Auswahl vor dem Sommer 2019 abgeschlossen sein.

Im Oktober 2018 kann die CorPower den Abschluß der 18-monatigen 3. Stufe der kombinierten Trocken- und Ozeantests vermelden. Bei dieser Gelegenheit werden auch ein neuartiger Sturmschutzmodus sowie eine neue Phasensteuerungstechnologie namens WaveSpring vorgestellt, die eine Verstärkung der Bewegungs- und Kraftaufnahmeleistung der Betriebszustände auf See liefert und eine „Verdreifachung der durchschnittlichen Leistungsaufnahme bei einer gegebenen Bojengröße ermöglicht.“

Basierend auf den Ergebnissen wurde die prognostizierte Leistung der C4-Maschine der nächsten Generation im kommerziellen Maßstab erhöht, von der erwartet wird, daß sie die Effizienz der Wellenenergie gegenüber dem derzeitigen Stand der Technik um mehr als das Fünffache verbessert.

  1. In einer Eigenkapitalfinanzierungsrunde im Dezember 2018 schließen sich Midroc New Technology und der Greentech-Fonds von Almi Invest mit einem Betrag von 2,3 Mio. € den bisherigen Investoren der CorPower an. Die Beteiligung ist Teil eines größeren Finanzierungspakets, das sich auf 45 Mio. € konzentriert, um die Wellenenergietechnologie durch die bis 2023 geplante großtechnische Demonstration zu bringen.


Singapur


Die aus vier Unternehmen bestehende Hann-Ocean-Gruppe des Erfinders und Ingenieurs Henry Han Lei bietet seit 2005 innovative Lösungen für schwimmende Plattformen und marine erneuerbare Energiesysteme an. Die Hann-Ocean Technology (HOT) ist auf den F&E-Bereich, das Produktdesign und Beratungen spezialisiert, die Hann-Ocean Platforms (HOP) bietet eine breite Palette von schwimmenden Plattform-Lösungen, während sich die Hann-Ocean Energy (HOE) mit Wellenenergiekonvertern beschäftigt und die Hann-Ocean Energy (NanTong) (HOENT) für die Entwicklung, Herstellung und Untersuchung verantwortlich ist.

Ab März 2008 entwickelt Han – in Partnerschaft mit der Firma SembCorp Marine Technology und mit Unterstützung eines Technology Innovation Grants durch SPRING Singapore, der staatlichen Agentur für die Förderung des Wirtschaftswachstums und der Produktivität in Singapur – das Konzept des Wellenenergiewandlers Drakoo (Dragon King of Ocean).

Im August reicht er die ersten internationalen Patente für seine Erfindung ein. Im Rahmen der Hann-Ocean Technologies Pte Ltd. wird das einem Seestern ähnelnde Kraftwerk von Anfang an für Effizienz, Einfachheit, Zuverlässigkeit, Langlebigkeit, Vielseitigkeit, Wirtschaftlichkeit sowie Umweltfreundlichkeit konzipiert.

Das System nutzt beide Energieformen, die in den Wellen stecken: die potentielle und die kinetische Energie. Der Schlüssel zu dieser effizienten Wellennutzung ist ein ausgeklügeltes Zweikammer-System, bei dem sowohl die Höhe der Meereswellen als auch die Wasserbewegung einen Stromgenerator im Inneren des Seesternkraftwerks antreiben. Trifft der Scheitel einer Welle auf den Seestern, strömt Wasser durch eine leichtgängige Ventilstruktur, die Fischflossen nachempfunden ist, in eine obere Einlaß-Kammer hinein.

Drakoo Seestern Grafik

Drakoo Seestern
(Grafik)

Sobald es von dort in die untere Auslaßkammer fließt, treibt es die mit einem Stromgenerator verbundene Kaplan-Turbine an, die mit bis zu 1.000 U/m rotiert. Treibt der Seestern dagegen in einem Wellental, wird das Wasser in der Auslaßkammer – ebenfalls durch Ventile – wieder ins Meer gedrückt, wobei der Propeller ebenfalls rotiert. Versuche mit ersten, kleineren Modellen im Labor zeigen, daß die Drakoos kontinuierlich Strom erzeugen können, wobei die Leistung um etwa 15 % schwankt.

In den Jahren 2009 und 2010 werden mit den Modellen Drakoo I, II und III immer bessere Resultate erreicht, wobei die Version II im Maßstab 1:2 im September 2010 im Wellenkanal der Nanyang Technological University (NTU) getestet wird, mit der das Unternehmen auch dabei kooperiert, die Wellenenergie-Ressourcen an Singapurs Küsten zu bewerten. Bei diesen Tests wird eine Effizienz von 71 % erreicht.

Im Januar 2011 wird die Konzeption des Drakoo III Prototypen mit einer Leistung von 1 kW beendet und mit dessen Produktion begonnen. Im Mai wird der erste, von Sembcorp Marine in voller Größe gebaute Prototyp an der Westküste Singapurs zu Wasser gelassen und beginnt mit der Stromerzeugung aus Wellen- und Gezeitenenergie.

Im Sommer wird die Version III (Modell Nr. B0001) im Maßstab 1:2 zwei Wochen lang auf offener See betrieben und untersucht, gefolgt von Tests am britischen National Renewable Energy Centre (NAREC) im Juli, bei denen ein Wirkungsgrad von mehr als 50 % gemessen wird.

Als Folge soll nun eine Flotte aus zwölf Seesternen mit je 1 kW Leistung im südchinesischen Meer wichtige Praxisdaten liefern. Sie sind für Wellen zwischen 0,2 m und 5,5 m Höhe geeignet. Parallel dazu wird an einer 1,5 MW Prototyp-Anlage mit einem Durchmesser von 22 m gebaut, um diese im Jahr 2012 am European Marine Energy Centre (EMEC) nahe der Orkney Inseln auf Herz und Nieren zu testen, wobei der anvisierte Wirkungsgrad 65 % beträgt.

Im Dezember bildet Hann-Ocean gemeinsam mit der Ocean Space Inc. aus Korea ein Konsortium für die Entwicklung von Wellenbrechern mit integrierten 250 kW Drakoo Wellenenergie-Konvertern.

Drakoo-B0016 Grafik

Drakoo-B0016
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SPRING Singapore bietet der HOE im Februar 2012 eine Projektförderung im Rahmen des Capability Development Scheme an, um mit dem neuen Modul Drakoo-B0016 See-Tests durchführen zu können. Im Mai wird das Produktdesign des Drakoo-B0004 als abgeschlossen betrachtet, das einen Gesamtwirkungsgrad (Wellen in Strom) von bis zu 55 % erreicht. Das System hat die Maße 2,00 x 2,88 x 2,39 m, wiegt knapp 3 t, erreicht einen nominalen Output von 2,6 kW bei Spitzen von 4,0 kW.

Erfolgreich kommerzialisiert wird die Technologie Ende Oktober 2012 – mit der ersten Lieferung von insgesamt 4 Wellenenergie-Konvertern des Modells Drakoo-B0004 mit einer Gesamtleistung von 16 kW an die Jurong Shipyard Pte. Ltd., die das Array in der neuen Jurong Mega Werft in Tuas View Sea installieren will, um die Anlegestelle der Werft mit Wellenstrom zu versorgen. Im darauf folgenden Monat werden die Seetests des neuen Modells nahe von Kusu Island durchgeführt, die eine effiziente Wirkungsweise auch bei Wellenhöhe von nur 02, m bis 0,5 m belegen.

Im Januar 2013 stellt die HEO auf dem World Future Energy Summit in Abu Dhabi erstmals die Drakoo Typ-B-Technologie vor, die seit Mitte 2010 entwickelt wird und deren erstes Array bereits in diesem März installiert werden soll. Das System wird als modulares, auf dem Meeresboden oder in Wellenbrechern fest installiertes wie auch als schwimmendes Wellenkraftwerk angeboten, das an bestehenden Offshore-Windkraftwerken oder Meeresplattformen angebracht werden kann.

Eine Erweiterung bildet das Konzept der schwimmenden Hexifloat Renewable Energy Platform, welche Solar-, Wind-, Wellen- und Gezeitenenergie-Generatoren integrieren soll – und sehr an die Entwürfe des Energy Island Teams u.ä. erinnert (s.d.).

Im Juli 2013 unterzeichnet der in Singapur ansässige Privatinvestor Robert A. Stone, der seit November des Vorjahres bereits 1,25 Mio. $ in die HOE gesteckt hat, eine Vereinbarung, mit der er sich verpflichtet, in den nächsten zwei Jahren weitere bis zu 5,5 Mio. $ zu investieren.

Das erste modulare Drakoo-Typ-B-Wellenenergiekonverter-Array (Modell Drakoo-B0016, 16 kW) auf See wird im August bei Tuas View Sea verankert und in Betrieb genommen. Das Array besteht aus vier PTO mit jeweils unterschiedlicher Konfiguration, um diese zu untersuchen, zu bewerten und die Ergebnis für die weitere Optimierung zu nutzen.

Drakoo-Wellenkanal

Drakoo-Wellenkanal

Anfang Juni 2014 beginnt ein Ingenieurteam der HOE mit einer Ressourcenbewertung zur Wellenenergie an mehreren potentiellen Standorten vor Shanwei im Küstenbereich der südöstlichen Provinz Guangdong.

Im November wird mit dem Sutong Science & Technology Park (STP) in Nantong, China, eine zweijährige strategische Investitionsvereinbarung unterzeichnet. Der HOE wird zugesagt, daß der Partner insgesamt 1,8 Mio. $ in ein Forschungs- und Entwicklungszentrum und eine Produktionsstätte für Meeresenergieanlagen investieren wird, die voraussichtlich im März 2015 eingerichtet werden sollen.

Aus dem Jahr 2015 gibt es nur eine Meldung im Februar, der zufolge die HOE an einem der weltweit größten Projekte für schwimmende PV-Prüfstände teilnehmen wird, das im Mai in Singapur beginnen wird.

Über den Bereich der Wellenkraft gibt es wieder Mitte Juli 2016 etwas zu erfahren, als die HOE mit Hilfe des Nantong Architectural Design and Research Institute u.a. den Bau eines Wellenkanals für ozeanähnliche Wellen in ihrem realen Ausmaß abschließt. Im Dezember wird der neu entwickelte 10 kW Drakoo-B0010 Wellenenergiewandler erstmals in dem am STP errichteten Hann-Ocean 01 Wellenkanal erfolgreich getestet, der dabei auch Strom erzeugt.

Allerdings kann erst im November 2017 gemeldet werden, daß der Prototyp nun kontinuierlich und gleichmäßig eine elektrische Leistung von 9,3 kW erreicht. Im März 2018 wird mit einer Spitzenleistung von 11,2 kW ein neuer Rekord aufgestellt, und im Juni werden die gemeinsam mit dem China Ship Scientific Research Center (CSSRC) durchgeführten Strukturbelastungstest des Drakoo-B0015 erfolgreich beendet.

Im Oktober wird eine Wellenmessung vor den Inseln Guishan und Outer Lingding in der südchinesischen See durchgeführt, der im November eine Machbarkeitsstudie für den Einsatz einer Drakoo-Anlage auf einem Wellenbrecher auf der italienischen Insel Salina folgt.


Spanien

Bianco Test

Bianco-Test


Claudio Bianco aus Barcelona präsentiert im März 2006 eine Erfindung, die er Kontinuierliche Federspannung nennt, und die auf der Nutzung der Schwingungen des Wassers beruht, um eine Feder zu spannen und auf diese Weise elektrischen Strom zu erzeugen. Er bastelt verschiedene Modelle zusammen, die er auf seiner mehrsprachigen Seite sehr detailliert dokumentiert.

2008 kommt das Projekt Hydrospiral hinzu, das unmittelbar mit der beruflichen Tätigkeit von Biancoc zusammenhängt, der Strandbademeister ist und daher das Phänomen der Rückströmung an Meeresstränden sehr gut kennt. Bei seinem Vorschlag sollen die anbrandenden Wellen zu einem Rückflußkanal geleitet werden, der meeresseitig die Form eines Y hat, wodurch an beiden Seiten Wirbelströmungen entstehen sollen, die das Fließgleichgewicht unterstützen. Von einer Umsetzung ist bislang jedoch nichts bekannt.


Die Firma Abencis SL mit Sitz in Madrid konzentriert sich auf verschiedene Bereiche der Erneuerbaren Energie wie Biogas, Biokraftstoffe und Photovoltaik-Projekte. Ende 2007 gründet sie das Tochterunternehmen Abencis Seapower SL mit dem Ziel, ein Wellenkraftwerk zu entwickeln, das auf einer spanischen Technologie beruht. Grundlage der Entwicklung ist ein Patent der Firma Bonet Technologies SL, bei dem es um eine durch Wellen aktivierte Pumpenanlage geht, und das von Abencis aufgekauft wird.

Bei der Optimierung des Systems arbeitet die Abencis Seapower mit dem LIM-CIIRC Maritime Engineering Laboratory der Universitat Politècnica de Catalunya (UPC) und dem El Pardo Hydrodynamic Experience Channel (CEHIPAR) zusammen.

Im März 2010 unterzeichnet das Unternehmen eine Kooperationsvereinbarung mit dem LIM-CIIRC und der Hafenverwaltung von Sant Feliu, um bis 2012 einen Prototyp der Wellenenergie-Pumpe als Demonstrationsanlage zu installieren. Der Prototyp besteht aus einer Schwimmboje, die mit einer mechanischen Arm-Struktur verbunden ist, die im Hafen installiert ist. Am Bau des Geräts sind die Firmen Look-Technology und IDOM beteiligt. Weitere Informationen gibt es bislang nicht, vermutlich wurde die Sache später nicht weiter verfolgt.


Im Mai 2008 bereitet der spanische Energieversorger Iberdrola die Testphase eines 40 kW Wellenkraftwerks in Santoña, Region Cantabria, nahe Bilbao an der nordspanischen Atlantikküste, vor. Hier wird im Laufe der nächsten Monate etwa 4 km weit auf offener See und rund 50 m über dem Meeresboden eine 60 t schwere, 20 m lange und an der Oberfläche 7 m durchmessende 40 kW PowerBuoy PB40 des US-Unternehmens Ocean Power Technologies Inc. (OPT) verankert (s.d.).

In einem späteren Schritt sollen neun PB150 Bojen (Mark 3) mit jeweils 150 kW, ein Unterwasser-Umspannwerk sowie eine 6 km lange Kabelanbindung dazu kommen, um gemeinsam Strom für 2.500 Haushalte zu liefern. Die Gesamtkosten des Projekts werden auf 3,2 Mio. € geschätzt. Das Projekt gilt als das erste europäische Demonstrationsprojekt für eine kommerzielle Wellenenrgie-Farm.

Santoña OPT

Santoña OPT

Für das seit 2004 in Planung befindliche Santoña Wave Energy Project (SWEP) gründet die Iberdrola-Tochter für erneuerbare Energien, die Iberdrola Renovables, bereits im Juli 2006 ein spezielles Joint-Venture namens Iberdrola Energías Marinas de Cantabria, an welchem der Mutterkonzern zu 60 % beteiligt ist. Jeweils 10 % halten Total, OPT, das spanische Institut für das Diversifizieren und Sparen von Energie (IDAE) sowie die Entwicklungsgesellschaft Cantabria (SODERCAN). Unterstützung kommt auch aus dem Programa de Fomento de la Investigación Técnica' (PROFIT) des Ministeriums für Industrie, Tourismus und Handel.

An der Installation, die im September 2008 erfolgt, ist auch die britische Spezialfirma Mojo Maritime Ltd. aus Cornwall beteiligt. Danach bleibt es alledings eine Weile ruhig um das Projekt.

Im März 2010 wird OPT mit 2,2 Mio. € aus dem 7. Rahmenprogramm der Europäischen Kommission gefördert, um das Projekt fortzusetzen. Der Betrag ist Teil einer Förderung in Höhe von 4,5 Mio. €, mit denen das Konsortium motiviert wird, seine Entwicklungen fortzusetzen. Das Konsortium besteht neben der OPT derweil aus dem Wave Energy Centre (Portugal), der Fugro Oceanor (Norwegen), der DeGima (Spanien), der University of Exeter (GB) und dem ISRI (GB).

Inzwischen wird das Investitionsvolumen des 1,39 MW Projekts am Standort Santoña, gegenüber dem Leuchtturm Punta del Pescador, mit einem Betrag von 8 Mio. € beziffert. Allerdings läßt sich nichts darüber finden, daß das Projekt später fortgeführt wurde.


Die im Mai 2008 gegründete baskische Firma Oceantec Energias Marinas S.L. in Zamudio (später in Derio) ist ein Joint-Venture der staatlichen Iberdrola (2/3) und der privaten Tecnalia Research & Innovation (1/3). Unternehmensziel ist die Entwicklung und Vermarktung des Oceantec Wave Energy Converter, wofür das Unternehmen mit 4,5 Mio. € ausgestattet wird.

Bei der Umsetzung stützt man sich auf Vorarbeiten der Tecnalia seit dem Jahr 2004, die 2006 ein Patent für die Technologie erhalten und ab 2007 Simulationen und Modelltests in verschiedenen Maßstäben ab 1:25 durchgeführt hatte.

Im September 2008 beginnt bei Cala Murgita ein zweimonatiger See-Test mit einem Prototyp im Maßstab 1:4, während im Folgejahr 2009 speziell an dem Kraftübertragungssystem gearbeitet wird, das im Kern aus einer schweren Schwungscheibe besteht, die im Vakuum rotiert. Anderen Informationen zufolge handelt es sich um eine einfache und robuste Boje, die aus einem Schwimmer, einem Hohlzylinder mit der Wassersäule und einem unteren Ballast besteht, der für Stabilität und Trägheit sorgt. Dabei wird der Luftstrom, der durch die Relativbewegung von Boje und Wassersäule erzeugt wird, durch eine bidirektionale Turbine geleitet, die sich oben auf dem Schwimmer befindet.

MARMOK-A-5

MARMOK-A-5

Der erste Prototyp in voller Größe soll 2011 in den Testbetrieb gehen, gefolgt von einer Pilotfarm aus mehreren Einzelanlagen im Jahr 2012.

Über die Fortschritte in den Folgejahren ist nicht viel zu finden, und erst im Dezember 2016 wird im Rahmen des europäischen OPERA-Projekts ein an das Stromnetz angeschlossener Offshore-Wellenumrichter am BiMEP-Standort (Biscay Marine Energy Platform) in Armintza an der Nordküste Spaniens ins Meer gebracht, wo die Wassertiefe 80 m beträgt.

Der MARMOK-A-5 genannte Prototyp ist ein Niederleistungsgerät mit 30 kW, hat einen Durchmesser von 5 m, eine Höhe von 42 m und ein Gewicht von etwa 80 Tonnen.

Nach einem Jahr wird das Gerät entfernt, um einige Nacharbeiten durchzuführen und die Turbinen zu ersetzen. Es soll im Sommer 2017 wieder gewassert werden, und das Ende der Forschungsarbeiten ist für den Dezember 2019 geplant. Bis dahin sollen Betriebsdaten unter realen Seebedingungen verfügbar sein, die es ermöglichen, ein leistungsstarkes 300 kW Gerät zu entwickeln. Die Oceantec erwartet, bis 2021 den ersten Versuchspark zur Wellenenergieerzeugung installiert zu haben.


Die Presse stellt im März 2010 ein Wellenenergiesystem vor, das in Spanien selbst entwickelt wird und einen besonders hohen Stromertrag verspricht.

Der Wave Energy Lift Converter Multiples España (WELCOME) ist ein Vorschlag der parallel zu seiner Patentierung im Jahr 2002 gegründeten Firma Pipo Systems SL. Er soll durch ein Konsortium aus der Firma Anortec, dem öffentlichen Forschungsinstitut Platform Oceanic Canary und der Industrial School of Barcelona (CEIB) bis zur Marktreife weiterentwickelt werden. Das US-Patent war 2004 beantragt worden (US-Nr. 7.076.949, erteilt 2006; vgl. US-Nr. 8.397.497, erteilt 2013). Das Wissenschafts- und Innovationsministerium fördert das Projekt mit 2,1 Mio. €.

Bei dem System, das auf der sogenannten APC-PISYS Technologie (span. Akronym für Pipo Systems - Isolated Augmented Absorber) von Abel Cucurella Ripoli basiert, werden mehrere Bojen an der Oberfläche und mit einer variabel einstellbaren Tiefe unter Wasser ausgelegt. Da sich die Bojen in entgegengesetzten Richtungen bewegen, resultiert daraus eine gleichzeitige Erhöhung ihrer Kraft sowie eine Steigerung der zurückgelegten Wegstrecke. Nach Meinung der Erfinder nutzt das System sowohl die potentielle als auch die kinetische Energie der Meereswellen.

Nach diversen Vorarbeiten wird 2006 / 2007 im Wellenkanal der Universitat Politècnica de Catalunya ein Modell im Maßstab 1:10 getestet. Doch auch hier scheint es danach mehrere Jahre nicht weiterzugehen.

Erst im Jahr 2009 wird in Barcelona und Gran Canaria ein 100 - 150 kW Prototyp im Maßstab 1:5 gebaut, der im Frühjahr 2010 vor der Nordostküste der Kanarischen Inseln ins Wasser gebracht werden soll. Die erste industrielle und auf 800 kW ausgelegte Prototypen-Farm soll anschließend in Galizien installiert werden und aus mehreren Einheiten von jeweils 8 oder 16 Einzelanlagen bestehen, die gemeinsam 10 MW bzw. 20 MW erzeugen sollen. Der Strom sei insbesondere für den Betrieb von Entsalzungsanlagen gedacht. Es läßt sich jedoch nichts über weitere Schritte des Projekts finden.


Im Juli 2011 nimmt der baskische Energieversorger Ente Vasco de la Energía (EVE) vor dem Hafen von Mutriku das weltweit erste OWC-Wellenkraftwerk in Betrieb, das kommerziell genutzt wird. Die Arbeiten an dem Projekt namens Ente Vasco de la Energía Mutriku begannen 2006 und sollten ersten Planungen zufolge bereits 2008 beendet werden. Tatsächlich wird der Bau erst Mitte 2009 abgeschlossen, doch die Anlage kann wegen einer Verzögerung bei der Erlangung einer Lizenz trotzdem noch nicht betrieben werden.

Etliche schwere Stürme hatten in den letzten Jahren viele der Wellenbrecher an der Atlantikküste zerstört. Doch statt die alte Mole zu reparieren, entschlossen sich die Verantwortlichen zu einem 6,4 Mio. € teuren Großprojekt. Die neue Mole, die dem Hafen vorgelagert ist, wurde auf eine Dicke von fast 7 m verstärkt, damit der Damm auch Wellen mit einer Höhe von 9,2 m aushalten kann. Hinzu kam das Wellenkraftwerk, dessen Betrieb nun durch Spezialisten der baskischen Universität studiert wird, um die Leistung der Turbinen zu steigern und das Gesamtsystem weiter zu optimieren.

Die netzgekoppelte Anlage an der baskischen Küste zwischen Donostia-San Sebastian und Bilbao im Norden des Landes ist eine hohle, trapezförmige Struktur mit untergetauchten vorderen Einlaßöffnungen, die jeweils 3,20 m hoch und 4 m breit sind. Das Kraftwerk ist mit 16 Wellsturbinen-Einheiten des deutschen Technologieausrüsters Voith Hydro bestückt, die eine Gesamtleistung von 296 kW erreichen. Installiert sind diese in einem 100 m langen Abschnitt der Außenwand der Wellenbrecher-Anlage, in dem 16 Luftkammern eingebaut sind, die jeweils eine der 2,83 m hohen und 4 m breiten 18,5 kW Turbinen beherbergen, die pro Stück 1,2 Tonnen wiegen.

Die Kosten der Gesamtanlage betragen 2,3 Mio. €, von denen die technische Ausrüstung 1,2 Mio. € gekostet hat. Mit der geschätzten Jahresleistung von 660.000 kWh können rund 250 Haushalte (d.h. rund 600 der 5.000 Einwohner) in Mutriku mit Strom versorgt werden.

Ende 2011 würdigt der schottische Rat für Industrie und Entwicklung (Scottisch Council for Development and Industry) in Glasgow die Lieferung des weltweit ersten kommerziell arbeitenden Wellenkraftwerks im nordspanischen Mutriku durch Voith Hydro Wavegen, die schottische Voith-Tochter im Bereich der Wellenkraft, mit einen Preis für herausragende Leistungen bei der Nutzbarmachung von Erneuerbaren Energien, der durch den schottischen Ministerpräsidenten Alex Salmond überreicht wird.

Das erste Betriebsjahr erfüllt die Anlage die Erwartungen jedoch nicht. Statt der erhofften 660.000 kWh werden nur gut 200.000 kWh erzeugt. Die Anlage bringt bis März 2015 durch den Verkauf des Stroms nur 36.000 € ein. Dabei war besonders 2014 ein gutes Jahr, denn im Frühjahr brachen sich beständig große Wellen an der Mole, was für Einnahmen von 17.500 €  sorgte, während die Stromerzeugung des Folgejahres mit knapp 50 % weit niedriger ausfiel, als erwartet. Im Vergleich zu den Kosten ist das Ergebnis jedoch kaum wirtschaftlich zu nennen.

Einem Bericht vom Januar 2018 zufolge könnte das Wellenkraftwerk vor Mutriku gemäß einer Studie der EOLO-Gruppe, welche die Betriebsdaten der baskischen Energieagentur, die die Anlage verwaltet, im Zeitraum 20142016 analysiert hat, seinen Wirkungsgrad durch Regulierung und Kontrolle der Drehzahl, mit der sich die Turbinen drehen, deutlich verbessern. Es bleibt nun abzuwarten, ob der Vorschlag auch umgesetzt wird.


Im August 2015 berichtet die Presse, daß die o.g. EOLO-Gruppe, die ihren Sitz an der Universität des Baskenlandes hat, eine Reihe von Modellen entwickelt hat, um die Menge der Wellenenergie im Golf von Biskaya vorherzusagen. Die EOLO-Modelle basieren auf Messungen mit Hilfe von Bojen, von denen fünf im Golf von Biskaya, drei vor der galicischen Küste und zwei auf See installiert sind.


Südafrika


Die fast 3.000 km lange Küste Südafrikas ist ideal für die Stromerzeugung mit Hilfe der Meereswellen. Schon in den 1970er Jahren entwickelt die privat finanzierte Ocean Energy Research Group (OERG) an der Universität Stellenbosch das später unter dem Namen Stellenbosch Wave Energy Converter (SWEC) bekannt gewordene System, das sich sowohl technisch als auch wirtschaftlich als nachhaltige Quelle für alternative Energie in Südafrika erweist.

Das Gerät basiert auf dem OWC-System, ist aber ein Offshore-Gerät, das im Wesentlichen aus zwei untergetauchten Sammler-Armen besteht, die in einer V-Form angeordnet sind, wobei das offene Ende des V aufs offene Meer gerichtet ist. Das Gerät wird auf dem Meeresboden in einer Entfernung von etwa 1,5 km vom Ufer und in einer Wassertiefe von 15 - 20 m montiert.

Jeder Sammler-Arm besitzt eine Anzahl von Kammern, in denen der Wasserspiegel schwankt. Wenn das Wasser in der Kammer ansteigt, öffnet sich ein Ventil und gibt die Luft mit hohem Druck in ein Luftrohr frei, mit dem alle Kammern verbunden sind. Über Hoch- und Niederdruck-Rohre wird die Luft weiter zu einer Luftturbine geführt, die sich in dem Generator-Turm befindet und den Differenzdruck zwischen den Luftleitungen in mechanische Energie und anschließend über einen Wechselstrom-Generator in Strom verwandelt. Das Luftpumpensystem bildet eine geschlossene Schleife, und der SWEC stellt damit eine robuste Struktur mit wenigen beweglichen Teilen dar.

Entwickelt wird der SWEC von Deon Retief und seinem Team an der Universität, wo das System in den späten 1970er und frühen 1980er Jahre erfolgreich auch getestet wird. Im hydraulischen Labor werden an verschiedenen zwei- und dreidimensionalen Modellen experimentelle Untersuchungen durchgeführt. Zu Versuchseinsätzen im Meer kommt es jedoch nicht, da sich der Ölpreis stabilisiert und das Projekt deshalb ad acta gelegt wird.

Wieder aufleben tut der obige SWEC erst im April 2009, als das Centre for Renewable and Sustainable Energy Studies (CRSES) der Universität das Patent für einen landseitigen Stellenbosch Wave Energy Converter (ShoreSWEC) beantragt, der im Wesentlichen eine Erweiterung der ursprünglichen Technologie aus den siebziger Jahren darstellt.

Der neue OWC-Wellenenergiewandler ist als ein Gerät entworfen, das in einen Hafen-Wellenbrecher integriert wird. Auch diesmal wird eine Reihe numerischer und experimenteller Modelltests durchgeführt, um die hydrodynamische Effizienz der Vorrichtung zu bestimmen. Für den Ersteinsatz wird ein Standort in der Table Bay identifiziert. Zu diesem Zeitpunkt gibt es in Südafrika noch keinen einzigen Wellenenergiekonverter.

ShoreSWEC Patent

ShoreSWEC-Patent
(Grafik)

Der staatliche Energieversorger Eskom hatte schon im Jahr 2002 eine Untersuchung zur Beurteilung der Meeresenergie entlang der südafrikanischen Küste durch, wobei neben den Meereswellen auch Meeresströmungen, die Gezeiten und die thermische Leistung des Meeres als potentielle Energiequellen analysiert worden sind. Da die Ergebnisse zeigen, daß Gezeitenkraftwerke und ozeanthermische Anlagen noch nicht umsetzbar sind, konzentriert man sich vorerst auf die Wellen- und Strömungsenergie.

Auf dem 1. Ocean Energy Workshop im Jahr 2008, organisiert von Eskom und dem South African National Energy Research Institute (SANERI), wird festgestellt, daß Südafrika einen „Bienenstock an Tätigkeiten“ in diesem Bereich darstellt. Viele Investoren und Projektentwickler sind derzeit mit Studien darüber beschäftigt, wie sie die Energie des Meeres nutzen können. Eskom zufolge liegt das Potential der Wellenkraft entlang der südafrikanischen Küste bei 8.000 - 50.000 MW. Bevorzugte Standorte befinden sich entlang der Süd-, Südost- und Westküste des Landes.

Im Mai 2009 vereinbaren Eskom und das SANERI, gemeinsam nach einem Standort für die Errichtung einer Forschungsbasis für Wellenenergie-Technologien zu suchen, wo entsprechende Systeme entwickelt und demonstriert werden können. Außerdem sollen bis Mitte 2010 fünf verschiedene Systeme ausgewählt werden, um diese dann zwischen 2012 und 2015 auf ihre Anwendbarkeit zu untersuchen.

Beim 2. Ocean Energy Workshop im Oktober 2009, das am Zentrum für Erneuerbare und Nachhaltige Energiestudien (CRSES) an der Stellenbosch Universität stattfindet und von dem SANERI gesponsert wird, gibt es zwar viele Präsentationen von Spezialisten wie Thembakazi Mali, dem Pionier der Meeresenergie-Forschung in Südafrika, und anderen Teilnehmern, doch Berichte über Versuche oder Umsetzungen gibt es immer noch nicht. Und einen 3. Workshop anscheinend auch nicht mehr. Es sieht ganz danach aus, als würde man sich in Südafrika in Zukunft immer mehr auf die Nutzung der Meeresströmung konzentrieren.

Im Juli 2012 wird die vorläufige Machbarkeitsstudie für ein SWEC vorgelegt, der für die lokalen Bedingungen in der Gemeinde Saldanha in der Provinz Western Cape geeignet ist. Das Dokument gibt auch einen Überblick über die Studien, die von der Oelsner Group und dem Beratungsunternehmen Prestedge Retief Dresner Wijnberg (PRDW) in Bezug auf das SWEC-Projekt gemacht worden sind.

Aus dem Bericht geht ebenfalls hervor, daß in den Hydrauliklabors der Universität Stellenbosch insgesamt acht Modelle getestet worden sind, wobei sich zeigte, daß die wahrscheinliche Leistung eines jeden SWEC-Sammelarms im Jahresmittel ca. 2 MW beträgt, mit einzelnen Peaks während der Wintermonate von rund 2,9 MW. Jede V-Einheit würde damit über eine Nennleistung von etwa 5 MW verfügen. Mit den 154 Geräten im Rahmen des vorgeschlagenen Projekts sollen eine Gesamtleistung von 308 MW und eine durchschnittliche Jahresproduktion von etwa 2.700 GWh erzielt werden.

Die Oelsner Group untersucht zusammen mit der schwedischen Service AB zudem die Verwirklichung eines Wellenkraftwerk-Projekts, bei dem eine verankerte Boje Strom für die Robben-Insel liefern soll. Über Umsetzungen der verschiedenen Pläne ist bislang noch nichts zu erfahren.


Im März 2006 berichtet die Presse von Gesprächen zwischen dem südafrikanischen Ministerium für Mineralien und Energie, einem potentiellen lokalen Partner, der in Port Elizabeth ansässigen Firma Genesis Eco-Energy, sowie dem schottischen Pelamis-Entwickler Ocean Power Delivery Ltd. (OPD) über die Entwicklung einer Wellenenergie-Pilotanlage vor der Küste von Mossel Bay, 400 km östlich von Kapstadt, die 700 MW Strom erzeugen könnte. Die Kosten werden auf 7 Mrd. Rand geschätzt. Dem Quellenstand zufolge ist das Projekt jedoch nie realisiert worden.


Südkorea


Das koreanische Ministerium für Land, Transport und Maritime Angelegenheiten finanziert ab Mitte 2003 die Erforschung und Entwicklung eines OWC-Wellenkraftwerks mit einer hydraulischen Turbine durch das Korea Institute of Maritime Science and Technology, das der nationalen Forschungsorganisation KORDIS angehört. Das bis Ende 2013 laufende Projekt ist mit einem Budget von 24 Mio. $ ausgestattet, von denen 8,5 Mio. $ in die F&E-Arbeiten, und 15,5 Mio. $ in die Errichtung einer Pilotanlage fließen.

Daneben wird auch noch ein Kraftwerk entwickelt, das die Temperaturdifferenz zwischen höheren und tieferen Schichten Meerwasser nutzt (s.u. Temperaturgradient).

Das Yongsoo OWC hat eine Kapazität von 500 kW (2 x 250 kW), ist 37,0 m breit, 31,2 m lang und 27,5 m hoch. Das mit einer 1,8 m durchmessenden bi-direktionalen Turbine ausgestattete Kraftwerk wiegt 14,6 Tonnen und besitzt fünf Kammern. Es soll eigentlich im Laufe des Jahres 2012 installiert werden.

Tatsächlich wird der Bau und die Installation der netzgekoppelten Pilotanlage etwa 1,5 km vor der Küste jedoch erst im Juli 2016 abgeschlossen.

Koreanischer Container

Koreanischer Container


Unter den vielen YouTube-Clips, die inzwischen das Netz überfluten, ist im November 2008 eine einfache, mechanisch funktionierende Wellenenergieanlage zu sehen, die in erster Linie aus einem schwimmfähig gemachten handelsüblichen Container besteht. Eine Schwimmboje, die den Generator über Kettenzüge und Schwungräder betreibt, ist innerhalb des Containers plaziert.

Man sieht in dem Clip, daß die Stromabgabe relativ kontinuierlich erfolgt. Leider ist es mir auch in diesem Fall nicht gelungen, nähere Details darüber herauszufinden.


Im Netz veröffentlichten Forschungsberichten zufolge beschäftigen sich mindestens die Muongji University in Gyeonggi, die Kwandong University in Gangwon, die Kyushu University, die Korea Maritime University und das Korea Research Institute of Ships and Ocean Engineering (KORDI) mit dem Thema Wellenenergie. 2009 erscheint beispielsweise eine Arbeit unter dem Titel ‚Leistungsuntersuchung an dem Wellenenergie-Umwandlungssystem im östlichen Wellenbrecher des Hafens Jeju’. Dort befindet sich ein 60 m langer Caisson, an dem entsprechende Messungen durchgeführt werden. Informationen über die geplante technische Ausstattung gibt es allerdings nicht.


In weiteren Clips, die im August 2010 veröffentlicht werden, zeigt das koreanische Unternehmen waveenergy ein kleines Wellenkraftwerk namens Sharens Wave Energy (o. Poseidon wave generator), das mittels eines Klappenmechanismus erfolgreich 1 kW Strom erzeugt. Im regulären Einsatz soll es nur rund 30 m weit vom Strand entfernt installiert werden können.

Das Unternehmen arbeitet zumindestens seit 2009 an der in Korea bereits patentierten Technologie, da zu diesem Zeitpunkt die Homepage freigeschaltet wurde. Möglicherweise geht die Technologie auf Arbeiten am KORDI und der Korea Maritime University aus dem Jahr 2005 zurück.

WSG Design Grafik

WSG Design (Grafik)


Im September 2010 berichten die Blogs über den Wave and Solar Energy Generator (WSG), der von vier südkoreanischen Designern entwickelt worden ist. Das Konzept soll neben den Wellen auch die Gezeitenströmung sowie die Solarenergie nutzen. In der Felafel-förmigen Boje befindet sich eine Seilzugmechanik, die an den Generator angeschlossen ist.

Der vom System generierte Strom wird durch ein Unterwasserkabel übertragen, wobei ein Teil der erzeugten Energie dazu verwendet wird, die mit Solarzellen belegten Bojen in der Nacht leuchten zu lassen, damit nicht versehentlich Schiffe oder Boote durch die Wellenfarm pflügen. Bis auf die graphische Darstellung ist aber nichts geschehen.


Ende 2010 erscheint in den Fachblogs das ausgesprochen futuristische Design einer Boje der Designer Tae Hoon Lee und Sung Yong Kim, welche die Zukunft der Seeverkehrs-Kontrolle darstellen soll.

Die neue Art von Boje ist so konzipiert, daß sie zwar ferngesteuert betrieben und gesteuert werden kann, dabei energetisch aber völlig autark ist.

Die Erzeugung der benötigten Energie erfolgt durch Solarzellen an der Oberfläche – sowie durch ein EPAM-System (Electroactive Polymer Artificial Muscle), ein gummiartiges Material, das durch das zyklische Auseinanderziehen und die anschließende Kontraktion beim Wellengang Elektrizität erzeugt, ohne daß es dafür weiterer Geräte bedarf. Erfunden wurde es im Jahr 2000 am SRI (mehr dazu unter USA).

Die wellenbetriebenen Bloom-Bojen sollen mit ihren hellen LEDs an der Spitze verhindern, daß in der Nacht Schiffe kollidieren, und diesen mit Hilfe von GPS-Signalen zudem optimale Fahrtrouten übermitteln.

FPWEC

FPWEC


Ab 2012 wird am Korea Research Institute of Ships and Ocean Engineering (KRISO) mit Unterstützung des Ministry of Oceans and Fisheries (MOF) ein Entwicklungsprojekt für einen Wellenenergiekonverter durchgeführt.

Der Bau des 300 kW Floating Pendulum Wave Energy Converter (FPWEC) mit einer pendelaktivierten, hocheffizienten und langlebigen Drehschieber-Hydraulikpumpe wird im Jahr 2016 abgeschlossen, während 2017 das Fernbedien- und Überwachungssystem getestet und optimiert wird.

Im Mai 2016 beginnt das Projekt zur Errichtung eines Testzentrums für Wellenenergiekonverter. Als Testgelände wird das Westufer der Insel Jeju gewählt, wo sich bereits das o.e. Yongsoo OWC Wellenkraftwerk befindet. An das Offshore-Umspannwerk und das Netz des Testzentrums werden 2018 die Kabel von fünf verschiedenen Liegeplätzen angeschlossen.

Ab Mitte 2018 soll die FPWEC-Anlage dort in einer Wassertiefe von 40 m getestet werden. Anderen Quellen zufolge sei geplant, das Projekt bis Dezember 2019 abzuschließen.


Im Juni 2013 startet die Entwicklung eines 10 MW Wellen/Offshore-Wind-Hybridsystems. Das Projekt, das bis Mai 2016 laufen soll, wird vom MOF über den gesamten Finanzierungszeitraum mit 11 Mio. $ unterstützt.

Organisiert und geleitet wird das Projektteam von der KRISO, Teilnehmer sind zehn Universitäten, fünf Forschungseinrichtungen sowie zehn Industrieunternehmen, die teilweise nationalen und teilweise internationalen Ursprungs sind.

Im  November 2017 liefert das schottische Unternehmen Hydro Group plc. Unterwasserkabel und Verbindungen für die erste Phase der schwimmenden Hybridplattform vor Jeju, die mit vier Offshore-Windturbinen sowie Bojen für Wellenenergieanlagen ausgestattet wird. Die Installation der ersten Phase soll noch in diesem Jahr erfolgen. Südkorea arbeitet daran, Jeju zur ersten CO2-freien Insel der Welt zu machen, wobei die Hybridplattform einen Schlüsselfaktor dieser Initiative darstellt.

Im Juni 2018 erhält der in Aberdeen ansässige Unterwasserkabelspezialist einen Folgeauftrag in Höhe von 750.000 £ für weitere Arbeiten an der Wind- und Wellenenergieplattform.

Wellenbrecher-System Grafik

Wellenbrecher-System
(Grafik)

Ein weiteres Forschungsprojekt der KRISO zielt darauf ab, die Grundlage für eine Kommerzialisierung der Meeresenergie zu schaffen, indem es ein integriertes Energiespeicher- und Wellenenergiesystem entwickelt, das für die Wellenbrecher in abgelegenen Häfen geeignet ist.

Das Projekt mit einer Laufzeit von gut 4,5 Jahren, von Mai 2016 bis Dezember 2020, wird ebenfalls von der koreanischen Regierung über das MOF unterstützt. Im Startjahr wird die Grundlagenuntersuchung zur Bestimmung eines Pilotanlagen-Standortes sowie die Konzeption eines kleinen Systems durchgeführt.

Zudem startet im Dezember 2016 mit einer vierjährigen Laufzeit das Forschungs- und Entwicklungsprojekt für ein 1 MW Netzwerk von Bojen-Wellenenergiewandlern, das auf dem Grundkonzepts einer Boje, einer schwimmenden Plattform und eines schwenkbaren Energiekabelsystems basiert. Nach Seeversuchen in der Nähe der Insel Jeju soll das Projekt bis 2020 abgeschlossen werden.


In einem im Juli 2015 hochgeladenen YouTube-Clip zeigt ein Team der Yonsei University, wie es den neuen Typ eines OWC-Wellenenergiewandlers entwickelt. Zu sehen ist ein kleines Modell im Wellenkanal, doch mehr darüber ließ sich bisher nicht finden.

INWave-Anlage

INWave-Anlage


Ende 2015 wird auf der Insel Jeju eine von der Firma Ingine Inc. entwickelte, küstenbasierte 135 kW Pilotanlage in Betrieb genommen und an das Stromnetz angeschlossen. Bei der INWave genannten Anlage ist die Schlüsselausrüstung bei Bukchon-Pogu an Land installiert, während die energieabsorbierende Einheit auf dem Wasser in unmittelbarer Nähe zum Ufer steht.

Das System sei wirtschaftlich sinnvoll, da es kein Unterwasserkabel benötigt. Darüber hinaus maximiert es die Nutzung in flachen Gewässern, indem es die Wellenenergie aus mehreren Richtungen sammelt. Genauere technische Details darüber ließen sich bislang nicht finden.

Die Gründer der Firma hatten in den Jahren 2009 und 2010 Grundlagenforschung betrieben, bevor sie ihr Unternehmen im Juli 2011 aus der Taufe hoben. Im Dezember 2012 wird ein F&E-Zentrum eröffnet, und im Juni 2014 gibt es einen ersten Entwicklungszuschuß vom Ministerium für Handel, Industrie und Energie (Ministry of Trade, Industry and Energy, MOTIE).

Im Juli 2015 wird die Ingine Inc. als Mitglied eines Konsortiums ausgewählt, welches ein umweltfreundliches und autarkes Inselprojekt der KEPCO für die Chuja-Inseln in der Jeju-Straße realisieren soll. Bereits im gleichen Monat erfolgt der Baubeginn der Demonstrationsanlage. Im August gibt es einen weiteren Entwicklungszuschuß, im September wird der erste Übersee-Lizenzvertrag für Japan unterzeichnet, und im Dezember sammelt die Firma durch Crowdfunding über 400.000 $.

Im Januar 2016 erfolgt die Unterzeichnung einer Absichtserklärung mit einem lokalen Konglomerat zur Lizenzierung in Indonesien, gefolgt von ähnlichen Vereinbarungen mit lokalen Partnern in Sri Lanka, Chile und Frankreich. Im August kann die Ingine Inc. Investitionsmittel in Höhe von mehr als 2 Mio. $ aufnehmen, und im September wird die britische Tochtergesellschaft Ingine Wave Energy Systems Ltd. gegründet, welche die patentierte Technologie dort umsetzen soll.

Mit dem Green Energy Institute in Mokpo-si wird im März 2017 die Absichtserklärung zur Förderung und Einführung der Technologie und der Errichtung entsprechender Anlagen in der Provinz Jeonnam unterzeichnet, und im April folgt die Unterzeichnung einer Vereinbarung  zwischen der Ingine Inc., der Korea Electric & Power Co. und der Sri Lanka Sustainable Energy Authority, um in Sri Lanka eine Pilotanlage zu errichten. Hierfür wird als lokale Vertretung die Ingine Lanka (Pvt) Ltd. gegründet. Das erste Pilotprojekt befindet sich bereits im Genehmigungsprozeß und soll bis Ende 2018 in Betrieb gehen.

Im Laufe des Jahres 2017 gibt es weitere Förderungen, zudem erfolgt im Oktober die Gründung einer Niederlassung in Nordamerika.

Hwajin-Plattform

Hwajin-Plattform


Von der Firma Hwa Jin Co. (o. Hwajin Enterprise Co. Ltd.) entwickelt wird 2016 bei Hupo-hang im östlichen Meer der Prototyp einer 30 kW Wellenkraftanlage ins Wasser gebracht, bei der die Wellenenergie über hydraulische Zapfwellen und Klapparme mit schweren Halbkugeln geerntet wird, die auf einer Plattform installiert sind (‚Vertical Oscillating Wave Energy Converter with elevating platform‘).

Das Projekt war im Juni 2013 mit Finanzierung durch das MOTIE gestartet worden, während das Patent für diese Methode der Wellenenergieerzeugung im Januar 2015 eingetragen wird.


Im Juli 2016 berichtet die Fachpresse, daß die Firma BSR Co. Ltd. einen Vertrag mit dem finnischen Unternehmen Wello Oy unterzeichnet hat, um einen profitableren Wellenenergiewandler zu entwickeln und in Südkorea ein Demonstrationsprojekt durchzuführen.

Im Rahmen des Vertrags wird die Wello, die in den letzten Jahren ihre Penguin-Wellenenergiewandler in Schottland getestet hat, ihre Technologiekompetenz einbringen, während der koreanische Partner auf sein Know-how im Energieanlagenbau zurückgreifen wird. Über Schritte zur Umsetzung wurde bislang nichts berichtet.


Im Mai 2018 unterzeichnen die Regierungen Südkoreas und Indonesiens eine Vereinbarung über die Einrichtung eines Forschungszentrums für Meeresenergietechnologien in West-Java – als Folgemaßnahme der zwischen den beiden Ländern 2016 unterzeichneten Vereinbarung über die maritime Zusammenarbeit. Das Abkommen beinhaltet auch die Zusammenarbeit zwischen dem Korea Institute of Marine Science and Technology (KIOST) und dem indonesischen Bandung Institute of Technology.

Die gemeinsamen Forschungsprojekte werden hauptsächlich in den Bereichen der allgemeinen Ozeanographie, der Meereswissenschaft und -technologie, der Nutzung von Meeresenergie (Wellen, Gezeiten und Meeresströmungen) sowie des Klimawandel und der Meeresumwelt durchgeführt. Die beiden Länder wollen zudem Kooperationsmöglichkeiten beim Bau von Gezeitenkraftwerken im Jahr 2019 prüfen. Über konkrete Projekte im Bereich der Wellenenergie ist noch nichts verlautet.


Tahiti


Die Gesellschaft zur Erforschung und Entwicklung Polynesiens (Société d'études et de développement polynésienne, SEDEP) beschäftigt sich seit 2004 u.a. mit dem Thema Wellenenergie.

Im Jahr 2008 soll am Papara-Riff die zu jenem Zeitpunkt weltweit dritte OWC Wellenenergie-Anlage (nach Schottland und Australien) entstehen.

Zudem plant die SEDEP, ähnliche Projekte in den anderen Archipelen Französisch-Polynesiens zu entwickeln und mehrere Wellenkraftwerke zu bauen. Über eine Umsetzung ist bislang nichts zu finden.


Türkei


Im November 2001 stellt Metin Çokan aus Ankara das Konzept eines schwimmendes Wellenenergiesystems vor, dessen Modell er ab April 2004 auch baut, nachdem er von der türkischen Firma Kosgeb 70.000 € geliehen bekommt und auch von der Firma Tübital finanziell unterstützt wird. Çokan hat eigenen Angeben zufolge seit 1958 an der Entwicklung gearbeitet, bis er 2001 ein internationales Patent darauf erhielt (WO-Nr. 2075151).

Die Anlage, die in voller Größe erstmals im Mai 2005 gewassert wird, schaukelt aufgrund ihrer geringen Größe aber wie ein Boot in den Wellen – und kann wegen des Mangels an Finanzierung nicht mehr weiterentwickelt, sprich vergrößert werden. Details über Resultate des Tests sind nicht zu finden.

Bis dato hat das ganze Unternehmen 472.000 türkische Lira (vmtl. neue Lira ~ 235.000 €) verschlungen. Trotzdem gründet der Erfinder im Februar 2006 die Forschungs- und Entwicklungsgesellschaft Naturalist Enerji Ltd., um die Wellenkraftanlage langfristig doch kommerzialisieren zu können. Später firmiert er unter Metin Çokan Enerji Ltd., ohne daß es etwas über weitere Schritte im Bereich der Wellenenergie zu erfahren gibt.


Im A
ugust 2009 unterzeichnet das türkische Energieunternehmen Ünmaksan eine Absichtserklärung mit der norwegischen Firma Langlee Wave Power AS (s.d.), um nach dem Test einer Pilotanlage im Jahr 2010 mittelfristig eine kommerzielle 24 MW Anlage im Wert von rund 1 Mrd. NOK (~ 167 Mio. $) zu errichten.

Die Lizenzgebühren, die Langlee bei diesem Projekt einstreichen kann, werden auf etwa 90 Mio. NOK (~ 15 Mio. $) beziffert. Ünmaksan wählt Langlee nach eigenen Angaben unter 70 Mitbewerbern mit den unterschiedlichsten Technologien aus, weil die der Firma die robusteste und kosteneffektivste Lösung verspricht.

Im November 2010 wird gemeldet, daß die beiden Partner vereinbart haben, in der Türkei zunächst einmal fünf Wellenkraftwerke mit einer Gesamtleistung von 600 kW zu installieren. Hierbei soll es sich um einen Testpark handeln, der über zwei Jahre gebaut wird. Darüber hinaus ist geplant, in Zukunft zwei weitere Parks mit einer Gesamtleistung von 52 MW zu bauen. Es ist allerdings nichts über irgendwelche weiterführenden Schritte zu finden.


Ukraine

Krok-1 Grafik

Krok-1 (Grafik)


Seit
1990 existiert die in Kiew ansässige Firma Krok-1 von V. Ovsyankin, der sich u.a. auch mit einer neuartigen Form von Wellenkraftanlage beschäftigt und dabei im Laufe der Jahre mit der National Aviation University, der National Shipbuilding University, dem Institute of Hydromechanics of NAS of Ukraine, der Kyiv Werft und anderen Partnern zusammenarbeitet.

Das schwimmende und flexible System besteht aus langgezogenen Achsen, um welche spiralförmige Flächen gewunden sind, die von den Wellen zur Rotation gebracht werden. Am Ende der Achsen befinden sich die Generatoren zur Stromerzeugung.

Auf eine Breite von 1 km sollen sich bis zu 24 Module installieren lassen, die je nach Standort und Wellenstärke jeweils 0,5 – 3 MW erzeugen können. Als Installationskosten werden 3.500 – 4.000 $/kW angegeben.

Es werden verschiedene kleine Modelle des in der Ukraine patentierten Geräts gebaut und im Wellentank untersucht. 2006 wird auf der Kyiv Werft der Prototyp WPP-10 mit einer Leistung von 10 kW zusammenmontiert und im März/April 2007 bei der Militär-Forschungsbasis in Sevastopol im offenen Wasser gestestet. Die tatsächlich erreichte Leistung beträgt allerdings nur 2 – 3 kW.

Krok-1 Versuch

Krok-1 Versuch

Für eine 2 - 3 MW Anlage nahe der Insel Zmiiny im Schwarzen Meer, die Ende 2008 durch den Akademischen Rat des Landes geprüft und auch genehmigt wird, sind jedoch Investitionskosten in Höhe von 8 Mio. $ erforderlich, die das Unternehmen alleine nicht aufbringen kann.

2009 wird als erster Schritt zur Umsetzung eines 500 kW Pilotmoduls eine Einverständniserklärung über die Teilnahme der Firma Bosch Rexroth an dem WPP-Bauvorhaben unterzeichnet. Danach nimmt Ovsyankin zwar an verschiedenen Konferenzen zu maritimen Themen teil, doch aktuellere Informationen über weitere Umsetzungsschritte gibt es bislang nicht.


Ein weiteres Unternehmen, das auf dem Gebiet der Wellenenergie aktiv ist, ist die bereits seit 1954 bestehende Firma Design Bureau Yuzhnoye SDO, die ursprünglich zur Entwicklung ballistischer Interkontinentalraketen gegründet wurde. Zwischen 1962 und 2005 hat diese Firma rund 400 Satelliten entwickelt und gestartet und außerdem 70 Raumfahrzeuge und 12 Trägersysteme entwickelt.

2005 stellt das Unternehmen in Dnepropetrowsk ein Wellenkraftwerk mit der Bezeichnung Sea Wave Electrical Power Complex (SWEPC) vor, das gemeinsam mit der lokalen Nationaluniversität entwickelt wird und zur Herstellung von Wasserstoff gedacht ist.

UKRAINE-1 Grafik

UKRAINE-1 (Grafik)

Die Anlage mit einem Wirkungsgrad von bis zu 50 % soll in Größen zwischen 1 kW und 3 MW gebaut werden können. Das Funktionsprinzip beruht - ähnlich wie beim Krok-1 System - auf der Umsetzung der Wasserbewegung mittels spiraliger Rotationskörper.

Eine 10 kW Anlage mit 4 Jahren Lebensdauer würde rund 10 t wiegen, die Maße von 22 x 5 x 4 m besitzen und mit 8 Rotoren ausgestattet sein.

Unter dem Namen UKRAINE-1 wird ein graphischer Entwurf gezeigt, bei dem es sich um eine 8,6 t schwere Anlage mit einer Nennleistung von 20 kW handelt, deren Projektentwicklung 125.000 € kosten soll. Die geschätzten Baukosten werden nicht genannt.

Darüber hinaus wird auch ein Modell VGE / UKRAINE-2 mit rund 50 t Gewicht entworfen, das 120 kW leisten soll. Für die Projektentwicklung dieses Modells werden 250.000 € veranschlagt, während die Baukosten auf 400 Mio. € geschätzt werden, was bei der relativ geringen Leistung extrem teuer wäre.

Ein kleines Versuchsmodell, das 2006 im Schwarzen Meer auf offener See getestet wird, zerbricht während eines Sturmes in mehrere Teile.

Exportanlage (2010)

WaveSurfer (2010)

Ein ähnliches Modell wird im Jahr 2010 in Sebastopol im Auftrag der in Dnepropetrovsk ansässigen Firma CORAL konstruiert. Dieses Kleinst-Wellenkraftwerk namens WaveSurfer soll anschließend nach Sri Lanka ausgeliefert werden.

Leider habe ich jedoch den Eindruck, daß der Modellbau bei dem Unternehmen noch immer mit alten Ölfässern u.ä. Materialien erfolgt, die für dieses Einsatzfeld völlig ungeeignet sind – wenn man von kurzzeitigen 3.-Welt-Lösungen absieht, die dann aber auch lokal und eigenhändig hergestellt werden können und sollten.

Für das jüngste Foto danke ich meinem Freund Hans-Georg Baldszun, der die Ukraine häufig bereist und auch einen persönlichen Besuch bei dem federführenden Designbüro gemacht hat. Aktuellere Informationen gibt es nicht.


Die Vereinigung Novij Energija mit Sitz in Kiew entwickelt in ihrem Versuchsstandort in Dnepropetrovsk einen Wellenkraftwerkstyp, bei dem die Kräfte zwischen den Wellenbewegungen und der Beharrungskraft eines Gyroskops zur Energie-Gewinnung genutzt werden sollen. Leider gibt es keine näheren Details darüber zu finden.


Am Hydromechanischen Institut der Ukraine werden Ende 2011 Tests an kleinen Modellen eines Wellenkraftwerks begonnen, das von der israelischen Firma Eco Wave Power (EWP) entwickelt worden ist. Mitte des Jahres wird eine größere Version im Schwarzen Meer versuchsweise in Betrieb genommen. Mehr darüber findet sich in der betreffenden Länderübersicht (s.d.). Zu einer darauffolgenen Umsetzung kommt es jedoch nicht.


Anfang 2017 berichtet die Presse über einen patentierten Wellenbrecher zur Stromerzeugung und kostengünstigen autonomen Meerwasserentsalzung, den der Forscher Mykhailo Lytovchenko entwickelt hat. Er besteht aus mehreren Koaxialmodulen, die zwischen zwei verankerten Bojen befestigt sind, und soll viel effizienter sein als Pendel-Systeme, da es hier keinen „Energieverlust zur Überwindung der Wechselbelastungen“ gibt.

In einer der Bojen befinden sich eine Hochdruckpumpe und mechanische Filter, welche die Verunreinigungen des Meerwassers mechanisch entfernen und dieses über ein Entlastungsrohr zur Küste führen. Etwa 10 % des Wassers wird mittels Umkehrosmose entsalzt und in einen Frischwassertank geleitet, während der Rest in einen Speicher kommt, um von dort aus mit einer Turbine Strom zu erzeugen.

Es sind bereits Prototypen entworfen, hergestellt und in der Asowschen See getestet worden, wobei sie unter realen Bedingungen einen stabilen Betrieb zeigten. Der Entwickler ist bereit, mit der Entwicklung eines Industriedesigns mit einer installierten Leistung von 50 kW zu beginnen, doch dies scheint bislang nicht erfolgt zu sein. Auch von seiner 2mike genannten Organisation, die eigentlich an der industriellen Produktion der modularen Wellenkraftwerken arbeiten sollte, ist nicht mehr zu erfahren.


USA


Über die ersten Wellenenergie-Systeme in den USA habe ich schon in der geschichtlichen Übersicht ausführlich berichtet. Hier werden die weiteren Entwicklungen ab der vorletzten Jahrhundertwende präsentiert.

Pacific Wave Motor Grafik

Pacific Wave Motor
(Grafik)

Aus dem ersten Jahrzenht des neuen Jahrhunderts sind mehrere Versuche bekannt, wie beispielsweise der Reynolds-Wave-Motor an der Huntington Beach (1906) und der Edwards-Wave-Motor an der Imperial Beach (1909), über die ich bislang aber keine näheren Informationen gefunden habe.


Einer der berühmteren Wellen-Motoren aus dieser Zeit, der bis heute kolportiert wird, soll von einem Erfinder namens Ralph Starr stammen. Die Legende besagt, daß Starr ein ganz besonderer Durchbruch bei der Wave-Motor-Technologie gelungen sei. Er nutzt die Badewanne seiner Familie um ein Demonstrations-Modell zu konstruieren – und verkauft die Idee einer Gruppe von Investoren.

Starr beginnt 1907 mit dem Bau seiner Maschine bei Lands End, hält die Arbeiten aber geheim und läßt nicht zu, daß irgend jemand auch nur in ihre Nähe kommt. Am Tag der geplanten Inbetriebnahme wird eine große Feier ausgerichtet und die Menschen laufen zusammen, um zu sehen wie die neue Maschine aus den Wellen Strom macht. Immerhin soll sie Energie an sechs Gemeinden liefern. Wer allerdings fehlt, ist Starr selbst, der nirgends zu finden ist.

Die besorgten Investoren gehen zum Haus des vorgeblichen Erfinders, das sie leer vorfinden. Niemand weiß, ob Starr sie absichtlich betrogen hat, oder ob er der demütigenden Wahrheit, daß seine Maschine nicht funktioniert, nicht ins Gesicht sehen konnte.

Da niemand weiß, wie der Starr-Wave-Motor zu bedienen ist, wird er aufgegeben, und die enorme Maschine bricht im Jahr 1909 aufgrund der schwächlichen Konstruktion des Piers, an dem sie befestigt ist, zusammen.


Eine Firma namens National Power Company ruiniert im Jahr 1908 ihren nahe Lands End errichteten Wellen-Motor während der Experimente - und 1911 mietet eine Pacific Wave-Power Company Land an der Baker Beach, um ein Miniatur-Wellenkraftwerk zu bauen, von dem es allerdings nur eine (ungesicherte) eine Zeichnung gibt. Was mit dem Projekt weiter geschieht, ist unbekannt, es scheint jedoch der letzte Ansatz seiner Art in San Francisco gewesen zu sein.

Das hier abgebildete Foto eines Wellenmotors stammt zwar nachweislich ebenfalls aus dieser Zeit, da es in der Januarausgabe des Magazins Power aus dem Jahr 1911 abgedruckt wurde, um welchen Wave Motor es sich aber tatsächlich handelt, ließ sich bislang nicht herausfinden.

Titelbild der Modern Mechanix vom August 1932

Titelbild von 1932


In 1930ern bekommt ein Wellenenergie-System reichlich Presse, das von einem nicht namentlich genannten Erfinder aus Los Angeles stammt.

Die von diesem Herrn vorgeschlagenen gewaltigen runden Bojen besitzen einen sogenannten ‚inertia motor’, der im Grunde aus einem sehr schweren Gewicht besteht, das der hebenden Energie der Welle Widerstand entgegengesetzt.

Dadurch werden Kolben in Zylindern bewegt, die einen Ölkreislauf unter hohem Druck erzeugen, der wiederum eine Turbine antreibt, deren Generator den gewünschten Strom erzeugt.

Der Vorschlag schafft es sogar auf das Titelblatt des US-Magazins Modern Mechanix vom August 1932.


Nur zwei Jahre später, im Mai 1934, wird über die Erfindung von Chester E. Shuler berichtet, der ebenfalls aus Los Angeles stammt. Sein System besteht aus großen Schwimmern mit festen Betonfundamenten, die mittels Gegengewichten und einem Getriebe die Bewegungen der Wellen in nutzbare Energie umsetzen.

Shuler Entwurf

Shuler-Entwurf (Grafik)

Dabei wird die zyklische Zugkraft auf ein großes Schwungrad in der Transformerstation an Land übertragen. Aus der Darstellung wird deutlich, daß für diese Idee wohl die damals überall in Amerika verbreiteten Öl-Förderpumpen Pate gestanden haben. Über eine Umsetzung ist allerdings nichts bekannt.


Danach vergehen wieder etliche Jahre, bis am Cliff House in San Francisco im Jahr 1948 erneut Versuche mit einem Wave-Motor angestellt werden, der diesmal von Lewis Reece erfunden worden ist. Obwohl der Innovator während der Versuche anfänglich einige Presse erhält, erweist sich nach mehreren Tests, daß sein Wellenkraftwerk nicht zufriedenstellend funktioniert.


Der nächste Ansatz geht auf einen nicht namentlich bekannten Marine-Ingenieur aus Oakland zurück, der im Jahr 1965 in der Bay Area mit einem neuen Wellen-Motor für Aufregung sorgt, da sein in einer Bucht an der Muir Beach in Marin errichtetes Modell über einen Monat lang tatsächlich erfolgreich arbeitet.


Die Firma Lockheed experimentiert Anfang der 1970er Jahre mit einem Damm-Atoll (Dam-Atoll) aus schwimmenden Inseln von 80 m Durchmesser, die sich wie Frisbee-Scheiben im Wasser wölben und jeweils 1 – 2 MW abgeben sollen. Tatsächlich wird ein Modell im Maßstab 1:100 gebaut und getestet.

Das 1979 erteilte Patent (US-Nr. 4.125.895) ist inzwischen zwar ausgelaufen, dennoch verfolgt der ehemalige Patentinhaber Leslie S. Wirt zusammen mit Duane L. Morrow aus Kalifornien die Weiterentwicklung dieser Technologie auch noch im Jahr 2008 - ohne daß es jedoch wirkliche Anzeichen für eine Umsetzung gibt.

Dies ist insofern schade, als daß das Design des Damm-Atolls mit seiner 100 m durchmessenden Kuppel eine zentrale zylindrisch-vertikale Kammer vorsieht, in der das Wasser zu einer flüssigen Schwungscheibe geformt wird. Es ist dieser Strudel aus konzentrierter Wellenenergie, der die Turbine antreiben soll.

Wave-powerd motor Patent

Wave-powerd motor-Patent
(Grafik)

Interessant ist vielleicht auch, daß ein Paul F. R. Weyers aus Sunnyvale gemeinsam mit Lockheed 1981 ein weiteres Patent beantragt, das ihm 1982 erteilt wird (US-Nr. 4.327.296).

Sein Wave-powered motor hat nämlich eine frappierende Ähnlichkeit mit dem Damm-Atoll, wie man anhand der beiden Patentauszüge gut erkennen kann.

Bei dem neuern Patent ist der nach unten gerichtete Wirbel sogar mit eingezeichnet. Ich betone dies insofern, als daß eine ähnliche Technologie in wesentlich kleinerem Format (und als Flußkraftwerk) in Form des bereits mehrfach erfolgreich umgesetzten Gravitationwasserwirbelkraftwerks vorliegt (s.d.) – und daß mein bevorzugtes und in Teil D beschriebenes Synergetisches Modell eine ganz ähnliche Wirbeltechnik aufweist, die allerdings aufwärts gerichtet ist.


Das möglicherweise erste Buch, welches auch die historische Perspektive der Wellenenergie betrachtet, wird von dem Autor Prof. Michael E. McCormick mit Ocean Engineering Wave Mechanics betitelt und erscheint 1973. McCormick gilt als einer der Pioniere der modernen Wellenkraftforschung, der schon damals OWC-Systeme studiert hat. Später beteiligt es sich an der Konzeption der bidirektionalen Turbine für das Kaimei Projekt in Japan (s.d.), und beginnt im Jahr 1981 mit seiner Arbeit an der britischen McCabe Wellen-Pumpe (s.d.), da ihn das Thema der Meerwasserentsalzung mittels Wellenenergie besonders interessiert.


Auch am Institut of Oceanography in Kalifornien wird in diesen Jahren an einem Wellenenergiewandler gearbeitet, der im Wasser steht. Beim Eintauchen des Schwimmkörpers schiebt sich Wasser durch eine lange Röhre in ein Reservoir. Das Wiederausströmen des Wassers läßt sich durch das automatische Schließen eines Klappenventils verhindern. Ist das Reservoir gefüllt, strömt Wasser über eine Reihe von Turbinen zurück ins Meer. Andere Vorschläge betreffen 1 x 2 m große Aluminiumplatten, die der Wellenfront entgegengestellt je 1 kW/h erzeugen sollen. In den Folgejahren wird aber keines dieser Modelle ernsthaft weiterentwickelt.

OWEC-Test im Wassertank

OWEC-Test


Die 1978 gegründete Ocean Wave Energy Co. (OWECO) in Bristol, Rhode Island, arbeitet an der Kommerzialisierung ihres OWEC Ocean Wave Energy Converter, für den sie vom Gouverneur von Rhode Island auch schon einen Energy Innovation Award bekommen hat. Es handelt sich um ein selbsttragendes, skalierbares und schnell montierbares System, das 1980 patentiert wird (US-Nr. 4.232.230).

1982 werden drei verschiedene Modelle in Wassertanks getestet, die alle auf einer Anzahl von Schwimmkugeln beruhen, welche mittels Gestängen an zentral und fest installierten Wandlerkugeln befestigt sind.

1987 gibt es ein weiteres Patent (US-Nr. 4.672.222), und 1989 werden Komponenten in voller Größe entwickelt. Ab 2000 werden weitere Strukturanalysen und Simulationen durchgeführt, die im Jahr 2008 zu einem weiteren Patent führen (US-Nr. 7.352.073).

Die Patentverbesserungen von 2014 umfassen die Konstruktion von Elektrogeneratoren und neue Ballast-Konzepte, die weitere Integration kommerzieller Komponenten sowie Herstellungs- und Bereitstellungsprozesse. Aktuellere Informationen gibt es bislang nicht.


Die Technologie des Delbuoy genannten Wellenergie-Wandlers wird Ende der 1970er und im Laufe der 1980er Jahre von Charles M. Pleass und Douglas C. Hicks entwickelt. Es geht dabei um eine einfach herzustellende Boje, die Meerwasser entsalzen soll.

Die Erfinder erhalten Patente für das System, führen an der Südwestküste von Puerto Rico erfolgreiche See-Tests durch und machen große Fortschritte in Richtung einer Kommerzialisierung der Technologie. Es gelingt ihnen, einen Prototyp mehrere Monate lang erfolgreich zu betreiben und Trinkwasser herzustellen. Bei durchschnittlichem Wellenaufkommen kann die Anlage pro Tag 300 – 500 Gallonen Trinkwasser aufbereiten.

In den späten 1980ern wird die Installation auf dem Testgelände in St. Croix sogar von Horizon International in einer Co-Produktion mit dem deutschen Fernsehen gefilmt und ausgestrahlt. Für den anschließenden Mißerfolg wird das fehlerhafte Mnagement der Firma verantwortlich gemacht, welche die Lizenz von der University of Delaware erworben hat. Zudem stirbt Pleass - und das gesamte Equipment geht durch den Hurrikan Hugo verloren. Seitdem ruht das Projekt.

Papentzeichnung des GyroWaveGen-Prinzips

GyroWaveGen-Patent
(Grafik)


Bereits 1979 erfunden und im Jahr 1982 patentiert, versuchen die Erfinder Herbert K. Sachs und George A. Sachs aus Michigan mit ihrem GyroWaveGen (bzw. generic GyroGen) – inzwischen mit einem neuen Design – auch noch im Jahr 2007 auf den Markt zu kommen.

Zur Stabilisierung der Position gegenüber den Kräften der Welle wird hier ein Schwungrad eingesetzt.

Die Firma Paradyme Systems USA (früher Paradigm Systems) in Michigan kündigt an, bis Ende 2007 eine Homepage mit ausführlichen Informationen freizuschalten... was allerdings noch immer nicht erfolgt ist.


Aus den 1980er und 1990er Jahren gibt es eine Vielzahl von Wellenkraft-Patenten in den USA, von denen ich hier nur einige wenige als Beispiele erwähnen möchte: Die Counter-rotating wave energy conversion turbine von Michael E. Mccormick aus Annapolis (US-Nr. 4.271.668 von 1981), das Spaced apart wave generator float array von Glenn E. Hagen aus New Orleans (US-Nr. 4.392.349 von 1983), ein Wave driven power generation system von Carroll K. Gordon, ebenfalls aus New Orleans (US-Nr. 4.781.023 von 1988) oder die Oscillating force turbine von Mansel F. Fox aus Edwards AFB (US-Nr. 5.005.357 von 1991).


Eine weitere einfache Wellenenergie-Pumpe entwickelt die Scripps Institution of Oceanography, wo 1983 der patentierte Marine Hydroelectric Generator (MHEG) von John Trepl II untersucht wird. Dessen erstes Modell nutzt einen Fahrrad-Dynamo und leistet bescheidene 3 W. Der MHEG besteht aus einem Schwimmer, der über ein Kabel mit einer Antriebstrommel, einem Beschleuniger und einem Schwungrad verbunden ist, das den Generator mit einer konstanten Geschwindigkeit antreibt.

1984 wird ein erstes 50 kW MHEG-System entwickelt und hergestellt. Die Texaco Corp. mietet die Plattform Helen vor der kalifornischen Küste, um zwischen Juli und November Versuche mit der neuen Anlage durchzuführen. Als Ergebnis wird ein Wirkungsgrad von knapp 30 % festgestellt, wodurch eine 26 m große Anlage nach dem MHEG-Prinzip 1 MW leisten könnte.

Die Technologie wird auch von der University of Texas in Austin untersucht und bestätigt. Als erwartete Lebensdauer werden 50 Jahre angegeben. Für den Bau der ersten kommerziellen Anlagen werden 22 Mio. $ veranschlagt, wobei anfänglich ein 150 kW Sytem ins Auge gefaßt wird, das später auf 1 MW erweitert werden soll.

Der Erfinder gründet 1987 in Monarch Beach, Kalifornien, die Firma Marine Hydroelectric Co., um seine Innovation voranzutreiben. Was dann aber doch nicht so schnell geht, wie erhofft. Jedenfalls werden in den ersten Jahren des neuen Unternehmens keinerlei Fortschritte gemeldet. Um die MHEG-Technologie wenigstens außerhalb der USA zu kommerzialisieren, wird 1994 in Tahiti die Tochter Energie Environnement De Polynesie (EEP) gegründet, die mit der Gemeinde Uturoa in Französisch-Polynesien einen langfristigen Vertrag unterzeichnet. Doch auch diesmal lassen konkrete Umsetzungen auf sich warten.

2006 führt Price Waterhouse eine unabhängige Untersuchung des MHEG-Systems durch. Inzwischen wird Trepls Firma allerdings World Energy Corp. (WECORP) genannt. Zu einer tatsächlichen Anwendungen der Technologie kommt es auch diesmal nicht. Später ist weder über die genannten Firmen noch über die Innovation selbst mehr zu finden.


Im Jahr 1983 entscheidet sich der Stadtrat von Berkeley dafür, vor der Berkeley Marina einen Offshore-Wellen-Motor zu installieren – doch das Projekt geht nicht durch. Nach Angaben der California Energy Commission wurden ähnliche Projekte während der vergangenen Dekade auch in Half Moon Bay, Fort Bragg, San Francisco und Avila Beach diskutiert. Doch in allen Fällen erfolgt keine Umsetzung.

CES WavePump Grafik

CES WavePump (Grafik)


Das Startup-Unternehmen Ocean Motion International (OMI) mit Sitzen in Colorado und Oregon wird 1990 gegründet. Im Jahr 1995 läßt sich die Firma mit ihrer neuartigen WavePump ein relativ einfaches System zur Nutzung der Wellenenergie patentieren, bei dem der Wasserdruck mehrerer kombinierter Einzelanlagen eine einzige Turbine antreibt. Das später OMI Combined Energy System (CES) genannte Gerät wird Küstenstädten und -gemeinden angeboten, schafft es aber nicht überzeugend genug zu sein, um tatsächliche Aufträge zu bekommen.

Die geplanten Offshore-Plattformen sollen 5 - 50 MW produzieren, wobei neben der Stromproduktion und einer RO-Einheit zur Wasserentsalzung auch die technischen Möglichkeiten zur Energiespeicherung mittels einer ‚on board’-Wasserstoffherstellung vorgesehen sind.

Um das Konzept zu optimieren, werden im spanischen Golf von Cadiz verschiedene Versuche unternommen, und im Jahr 2002 wird in Dana Point, Kalifornien, ein Funktionsmodell im Maßstab 1:20 öffentlich vorgestellt.

Danach ist es viele Jahre lang ruhig um das Projekt. Erst im September 2013 werden wieder Versuch durchgeführt, bei denen diesmal eine einzelne WavePump im Wellentank des Scripps Institute of Oceanography (OWET) getestet wird.

Im Februar 2016 zeigt die OMI eine Messe-Display-Einheit, die das Konzept des Geäts auf anschauliche Weise demonstriert. Die Einheit besteht aus drei Pumpen in Kammern, die sich füllen und entleeren, wobei der Fluß der Pumpen eine seitlich angebrachte Turbine dreht. Kunden zu überzeugen, gelingt aber auch damit nicht. Neuere Informationen gibt es keine.


Im Jahr 1994 gibt die Firma Ocean Power Technologies (OPT) in Pennington, New Jersey, bekannt, daß sie ein völlig neues Verfahren zur Nutzung der Wellenenergie entwickelt hat, das ohne jede Art störanfälliger Turbinen auskommt. Statt dessen werden Plastikfolien zwischen dem Meeresgrund und Flößen gespannt, die auf der Wasseroberfläche schwimmen. Diese Folien enthalten piezoelektrische Elemente, welche die Verformungsenergie in Elektrizität umwandeln.

Das zugrundeliegende Patent stammt wohl von Joseph R. Burns (‚Ocean wave energy conversion using piezoelectric material members‘, US-Nr. 4.685.296, beantragt 1986, erteilt 1987). Ewin weiteres Patent wird 1995 angemeldet (‚Frequency multiplying piezoelectric generators‘, US-Nr. 5.814.921, erteilt 1998). Hier wird als Erfinder ein Charles B. Carroll genannt.

Bis 1996 soll eine erste Versuchsanlage mit 100 kW Leistung in Betrieb gehen, doch weitere Informationen dazu gibt es keine. Im Jahr 1999 meldet die OPT unter dem Namen ‚Energy harvesting eel‘ zwar noch ein weiteres Patent an, bei dem es um einen piezoelektrischen Leistungsgenerator zur Verwendung in einem strömenden Fluidstrom handelt (US-Nr. 6.424.079, erteilt 2002), doch zu irgendwelchen Umsetzungen kommt es nicht. Statt dessen wendet sich die Firma der Bojen-Technologie zu, mit der sie auch wesentlich erfolgreicher ist (s.u.).

Die Piezo-Technologie wird allerdings nicht aus den Augen verloren und von verschiedenen anderen Firmen für die unterschiedlichsten Anwendungsformen weiterentwickelt. Mehr darüber gibt es im Kapitel Micro Energy Harvesting zu erfahren.


Im Jahr 2000 erfindet und patentiert Steve Khachaturian das VersaBuoy Floating System, für dessen Entwicklung und Vermarktung er zusammen mit seinem Bruder Jon in Urbana, Illinois, die Versabuoy International LLC gründet.

VersaBuoy Laborversuch

VersaBuoy Versuch

Die Technologie, die nur halb soviel kosten soll, wie die bislang für die Tiefsee hergestellten Ölplattformen, ist modular aufgebaut und erlaubt neben der Nutzung der Wellenenergie auch gleichzeitig die der Windenergie. Kleinere Modellversuche im Maßstab 1:50 verlaufen vielversprechend, ebenso ein sechswöchiges Testprogramm im Offshore Model Basin im kalifornischen Escondido.

Später werden vier verschiedene Konfigurationen im Golf von Mexiko getestet, wobei sie auch einen 100-Jahre-Hurrikan schadlos überstehen. Das System besitzt eine Reihe von Stützen, die im inneren in mehrere Tanks aufgeteilt sind. Wie die Energieumwandlung konkret verlaufen soll, konnte ich nicht herausfinden (bzw. habe es nicht verstanden).

Mitte 2007 kommt das Unternehmen mit einer neuen Tiefenwasser-Plattform in die Presse, die von dem Versabuoy-System abgeleitet ist, und 2009 wird dieses Plattform als eine Art Zaun zum Schutz schwimmender Flüssiggastanks empfohlen. Von weiteren Arbeiten oder gar einer praktischen Umsetzung des Wellenkraftwerks ist dagegen nichts zu vernehmen. Einzig eine Bachelorarbeit aus dem Jahr 2012 ist noch zu finden, die von Drude Hundevadt an der Technical University of Denmark angefertigt wurde (,Hydrodynamic evaluation of a new concept for a semisubmersible VersaBouy’).


Im November 2003 beginnt das Unternehmen Independent Natural Resources Inc. (INRI) aus Eden Prairie, Minnesota, am Offshore Technology Research Center der Texas A&M University mit Tests an einem neuen Wellenenergie-System namens Seadog. Die erste Patent für das System wird 2002 beantragt (US-Nr. 6.953.328, erteilt 2005), das zweite 2003 (US-Nr. 7.059.123, erteilt 2006).

Nach der Erstellung eines Businessplans, der 2004 veröffentlicht wird, erfolgen praktische Erprobungstests an der Küste von Surfside, Texas, und ein paar Jahre später, ab dem März 2007, auch im Golf von Mexiko vor Freeport. Hier wird eine 10,5 m hohe und 8,6 t schwere Boje zu Wasser gelassen und für 30 Tage in Betrieb genommen. Über einen Schlauch pumpt der Seadog das Wasser rund 33,5 m hoch auf eine Plattform .

Eine einzelne Seadog-Pumpe, die im Grunde aus einem großen und einem kleinen Zylinder besteht, kann je nach Wellengang bis zu 150.000 l Meerwasser pro Tag pumpen. Ein Teil davon soll dabei gleichzeitig über ein RO-System entsalzt werden.

Seadog Versuch

Seadog Versuch

Später stellt das Unternehmen eine vergrößerte Version für einen einjährigen Test an der Nordküste Kaliforniens her, der Ende 2008 oder Anfang 2009 beginnen soll. Außerdem werden mit verschiedenen Interessenten Projekte im Umfang von 14 bis zu 200 Systemen besprochen.

Die letzten Meldungen auf der Homepage stammen von 2008, als das Unternehmen eine Tochterfirma namens Renew Blue Inc. (RBI) gründet, die sich mit der Lizensierung der Seadog-Technologie beschäftigen soll.

Renew scheint dabei erfolgreich zu sein, denn schon im Oktober 2009 gibt die Firma bekannt, daß das Texas General Land Office die Errichtung der ersten Wellenfarm des Bundesstaates genehmigt hat.

Ozeanwasser und Wellenenergie sollen entsalztes Wasser produzieren – das anschließend als weltweit erstes ohne fossile Brennstoffe hergestelltes Flaschenwasser abgefüllt werden soll. In der Nähe von Freeport sollen schon bald 3.000 Gallonen pro Tag auf Flaschen gezogen und vertrieben werden. Falls es eine Hype wird, kann man von einer sehr lukrativen Geschäftsidee der Marke Renew Blue (‚Environmentally Friendly Bottled Water’) sprechen.

Die modulare 46 x 23 m große Offshore-Plattform mit 18 Seadog-Pumpen, die außerhalb von Houston hergestellt wird, soll nun Ende 2009 oder Anfang 2010 etwa 1,5 km vor der Küste in einer Wassertiefe von etwa 25 m installiert werden und 60 kW produzieren, von denen nur 4 kW als Zusatzenergie für die tägliche Wasserproduktion benötigt werden.

Doch auch bei diesem Projekt gibt es Verzögerungen, und das Unternehmen erhält die Genehmigung des U.S. Army Corps of Engineers, die aufgrund des amerikanischen Flüsse- und Hafengesetzes von 1899 erforderlich ist, erst im Mai 2010. Als Betreiber der Anlage wird die Texas Natural Resources LLC (TNR) aus Houston genannt, die von der RBI eine Lizenz besitzt, um die Seadog-Pumpe auf den Markt zu bringen.

Später ist von dem Seadog-System und den beteiligten Unternehmen allerdings nichts mehr zu hören.


Laut einer Studie des Electric Power Research Institute (EPRI) vom Januar 2005 liegt die gesamte Wellenkraft an den Küsten der USA bei ungefähr 2.100 Terawattstunden pro Jahr. Das Förderprogramm des US-Energieministerium zur Nutzung dieser Energiequelle ist zwischenzeitlich zwar aufgegeben worden, trotzdem entwickeln verschiedene Firmen und Universitäten die unterschiedlichsten Prototypen weiter.

Konzept der Universität Oregon

OSU-Konzept


Vom September 2005 datiert der Vorschlag der Oregon State University (OSU), einen Lineargenerator und Permanentmagnete zu nutzen, um die Wellenschwingungen in elektrische Energie umzuwandeln. Während der Magnetanker fest mit dem Meeresboden verbunden ist, wird die Spule des Generators an der auf und ab schwingenden Boje befestigt.

Das an der Universität entwickelte Konzept, das eigentlich keine grundlegenede Neuigkeit darstellt, kann 250 kW erzeugen, womit 200 Bojen ausreichen würden, um den gesamten Geschäftsbereich von Portland mit Strom zu versorgen. An dem Gerät wird bereits seit 2004 gearbeitet, wobei die Wellenkanalversuche im O. H. Hinsdale Wave Research Laboratory (HWRL) der Universität erfolgen.

Motor der Entwicklung ist Prof. Annette von Jouanne, die sich seit 1998 mit der Wellenenergie beschäftigt und darin schon früh von der National Science Foundation (NSF) unterstützt wird. Im Herbst 2007 wird ein erster kleiner 1 kW Prototyp (v 1.0) vor der Küste von Newport, Oregon, getestet.

In den Jahren 2007/2008 führt die Universität zusammen mit dem 2005 von Sandy Reisky de Dubnic und der Investment-Firma Greenlight Energy Ressources Inc. gegründeten Unternehmen Columbia Power Technologies LLC (CPT) aus Charlottesville, Virginia, sowie der U.S. Navy eine Evaluierung von 18 verschiedenen Wellenkraftwerken mit Direktantrieb durch und benennt 5 davon als vielversprechend. Diese Versionen werden als 200 W Modelle nachgebaut und im Wellentank getestet. Außerdem werden Simulationen für Baugrößen von 100 kW durchgeführt, sowie Kalkulationen der Herstellung, Installation, Wartung usw.

Im September 2008 führen die OSU und die CPT eine Reihe erfolgreicher Feldversuche durch, welche die Grundlage einer späteren Kommerzialisierung bilden sollen. Bei dem 11. Prototyp handelt es sich wieder um den Lineargenerator der OSU, der diesmal als 10 kW Version ausgeführt ist (v 2.0) und fünf Tage lang im offenen Wasser, rund 4 km vor Newport, getestet wird. Dabei betreibt das Gerät in der Nacht ein 1,5 kW starkes Navigationslicht.

CPT Versuch (2008)

CPT-Versuch
(2008)

Die CPT, die inzwischen von Corvallis aus firmiert, soll nun auf Grundlage der vorangegangenen Arbeiten ein Kraftwerk mit möglichst wenigen Teilen, einem Direktantrieb sowie einem Permanentmagnet-Generator entwickeln, das außerdem weitgehend aus leichtem Fiberglas statt aus schwerem Metall besteht.

Das neue System (v 3.0) verwendet eine Rotationstechnologie, welche die Bewegungsenergie aus vier Richtungen (oben, unten, links und rechts) anstatt der üblichen zwei erfassen kann. Die Wellen lassen eine Art Flügel um eine Achse an der Oberseite der Vorrichtung rotieren, während eine Platte an der Unterseite einen Widerstand gegenüber den Bewegungen bildet. Die ebenfalls genutzte Bezeichnung SeaRay (Manta) kommt daher, weil die beiden Flügel an der Spitze dazu neigen, die Flügel eines Mantarochen zu imitieren.

Das Gerät verwendet eine neuartige Direktantrieb-Permanentmagnet-Generator-Technologie, und das Design betont Nachhaltigkeit, Überlebensfähigkeit und Einfachheit – verbunden mit der Fähigkeit, Energie zu wettbewerbsfähigen Kosten zu liefern. Um die optimale Form für das Gerät zu finden sowie die Komplexität und damit die Wartungskosten zu minimieren, läßt die CPT die neue Version des SeaRay durch mehr als 350 Iterationen laufen. Versuche werden mit Modellen im Maßstab 1:50 (2008) und 1:33 (2009) durchgeführt.

Als das DOE Mitte September 2009 die Förderung von 22 Hydro-Energie-Projekten mit der relativ bescheidenen Summe von insgesamt 14,6 Mio. $ bekanntgibt, ist auch CPT mit dabei, die 600.000 $ für die Fortsetzung ihrer Forschungsarbeit bekommt, während mit weiteren 750.000 $ eine Demonstrationsanlage in voller Größe gebaut werden soll.

Aus dem im Oktober verabschiedeten Verteidigungsetat des Folgejahres gibt es zusätzlich 2,4 Mio. $ für Bojen, die später an Navy-Standorten installiert werden sollen, und aus einer Art KMU-Programm erhält das Unternehmen weitere 150.000 $.

Columbia Power hat bis zu diesem Zeitpunkt insgesamt 8 Mio. $ von der US-Navy und dem Department of Energy (DOE) erhalten, neben rund 2 Mio. $ von strategischen Investoren im Rahmen einer Finanzierungsrunde A, darunter 750.000 $ vom Oregon Angel Fund. Im nächsten Jahr sollen die privaten Investitionen durch eine weitere Finanzierungsrunde auf 4 Mio. $ verdoppelt werden – was anscheinend auch funktioniert.

Im Juni 2010 unterzeichnet die CPT eine Forschungsvereinbarung mit der GL Garrad Hassan, dem weltweit größten Beratungsunternehmen für Erneuerbare Energie, um ihr inzwischen Manta Wave Energy Converter genanntes Wellenkraftwerk weiterzuentwickeln und zu optimieren. Im Laufe des Jahres werden im Wellenkanal des HWRL Versuche mit Prototypen im Maßstab 1:15 durchgeführt. Die jüngste Finanzierung aus dem DOE und von der Navy in Höhe von 3,5 Mio. $ soll nun dazu verwendet werden, einen Prototyp im Maßstab 1:7 für Testzwecke zu entwickeln (etwa 3,4 m lang), der bereits Anfang 2011 den mächtigen Wellen des Puget Sound, Washington, trotzen soll.


SeaRay

Tatsächlich kann das Unternehmen im März 2011 den erfolgreichen Einsatz des Prototyps im Maßstab 1:4,5 melden (v 3.1), der nun SeaRay bzw. StingRAY genannt wird und in der Lage sein soll, den Meereswellen bis zur doppelten Menge Energie zu entziehen als alle anderen Wellenenergie-Technologien, die sich derzeit in Entwicklung befinden.

Bei den Tests, die 13 Monate lang laufen, werden die Erwartungen des Teams jedenfalls übertroffen (auch wenn es keine veröffentlichten Zahlen gibt). Zu sehen sind von dem Gerät nur rund 10 %, die sich oberhalb der Meeresoberfläche befinden.

Im Februar 2012 gibt die CPT bekannt, einen Gerät in voller Größe zu bauen (2 MW / 24,5 m / ~ 500 t), das im Folgejahr seinen Stapellauf im Puget Sound erleben soll. Ende des Jahres wird im Wellenkanal des HWRL das Kleinmodell einer weiteren Version getestet (v 3.2), mit der die doppelte Jahresproduktion an Energie erzielt werden soll, als die der Vorgängerversion.

Anfang 2013 bekommt das Unternehmen weitere 1,5 Mio. $ vom DOE für die Weiterentwicklung seines Systems, gefolgt von 150.000 $ im Mai aus dem DOE-Programm für innovative KMU-Unternehmen, die sich mit neuen Energietechnologien beschäftigen. Diese Mittel sollen genutzt werden, um durch neuartige Steuerungsstrategien die Leistung des Wellenergiewandlers weiter zu steigern. Eine Anlage in voller Größe soll nach aktuellen Planungen in den Jahren 2014/2015 auf offener See in den Testbetrieb gehen.

Die Firma schätzt, daß noch 30 Mio. $ benötigt werden, um in die Produktion verschiedener Versionen des StingRAY einsteigen zu können. Gedacht wird an eine ganze Serie: DataRAY für marine Sensoren und Sensor-Arrays (< 1 kW), EagleRAY für unbemannte Unterwasserfahrzeuge (1 – 5 kW) und StingRAY für Netzanbindungen (> 500 kW).

Im August 2013 wählt die CPT für den Einsatz im StingRAY segmentierte Drehstromgeneratoren von Siemens Industry. Der erste Generator, der 1,5 MW Spitzenleistung liefern kann, soll Anfang 2014 im National Wind Technology Center des NREL in Colorado getestet werden. Im September erhält das Unternehmen einen Zuschuß in Höhe von 3 Mio. $ vom US-Energieministerium (DOE), um den Bau und Test der ersten Direktantriebszapfwelle mit großem Durchmesser zu finanzieren (LandRAY).

Die nächste Meldung stammt vom November 2014, als die CPT ihr neuestes Projekt vorstellt, eine Demonstration des StingRAY im Großformat im offenen Wasser der Wave Energy Test Site (WETS) der US Navy vor Oahu, Hawaii. Der netzgekoppelte Einsatz soll 2016 beginnen und mindestens 12 Monate lang dauern. Daneben wird die Firma im Jahr 2014 von Frost & Sullivan mit dem ersten Platz für Technologie-Innovationen auf dem nordamerikanischen Wellenkraftmarkt ausgezeichnet.

LandRAY-Test

LandRAY-Test

Nachdem es aus dem Jahr 2014 keine weiteren relevanten Informationen gibt, wird im Februar 2015 berichtet, daß der StingRAY die erste Stufe des Prototypen-Zertifizierungsprozesses der DNV GL erreicht habe, nachdem eine vollständige Technologie-Risikobewertung durchgeführt und Maßnahmen zur Minderung potentieller Risiken vereinbart wurden. Dies gewährleistet einen völlig transparenten Umgang mit Risiken und gibt Interessengruppen wie der US Navy, dem DOE und anderen potentiellen Kunden einen klaren Überblick über den Fortschritt des Geräts.

Im November 2016 beginnen die Versuche mit dem Prototyp des 6,6 m durchmessenden 500 kW Permanentmagnet-Direktantriebsgenerator LandRAY – während im Dezember der erfolgreiche Abschluß des Tests eines autonomen, leistungsschwachen Wellenenergiesystems bekanntgegeben wird, der im Rahmen des Tactical Undersea Network Architecture (TUNA) Programms der DARPA unter der Leitung der University of Washington durchgeführt wurde. Das TUNA-Programm zielt darauf ab, neuartige, auf Glasfaserkabeln basierende Technologieoptionen und -designs zu entwickeln und zu demonstrieren, um taktische Datennetzwerkverbindungen in einer umkämpften Umgebung vorübergehend wiederherzustellen.

Die mechanische Erprobung des Generators, der so groß wie ein zweistöckiges Gebäude ist, an der (eigentlich für die Windindustrie entwickelte) Dynamometeranlage des NWTC beginnt im Januar 2017. Es ist der größte Generator, der bislang auf einem NWTC-Prüfstand getestet wurde. Im Februar erhält die CPT ihr erstes europäisches Patent für das neue Direktantriebssystem (EP-Nr. 299023), es ist das 14. Patent der Firma weltweit.

Das 20. erteilte Patent innerhalb der drei Patentfamilien, welche die innovativen Wellenenergie- und Direktantriebstechnologien der CPT (inzwischen auch C•Power geschrieben) abdecken, wird im Mai 2018 in Japan erteilt (JA-Nr. 6297576). Ende Dezember wird in Colorado nach über zwei Jahren der Test des Direktantriebs LandRAY abgeschlossen.

Im Januar 2019 erhält die CPT vom DOE einen Betrag von 3 Mio. $, um den Prototypen eines neuartigen, leistungsschwachen und entfernt einsetzbaren DataRAY Wellenenergiewandlers für netzunabhängige Anwendungen zu entwerfen, zu liefern und zu testen.


Im Dezember 2004 gewinnt der 17-jährige Aaron Goldin an der San Dieguito High School Academy im kalifornischen Encinitas mit seinem Autonomuos Gyroscopic Ocean-Wave-Powerd Generator (Gyro-Gen) den mit 100.000 $ dotierten und von Siemens Westinghouse gestifteten großen Schülerpreis. Die mit einem Schwungrad ausgestattete Schwimmboje nutzt die Trägheit, die der Hubenergie der Welle Widerstand leistet, um mit ihrem Generator diese Wellenenergie in Strom umzuwandeln. Sein Funktionsmodell leistet immerhin 3 W.

Die Juroren behaupten, daß sie bislang weder im Internet noch bei einer Patenterecherche ein ähnliches System gefunden haben – was m.E. jedoch nicht stimmt. Trotzdem beantragt der junge Mann 2005 ein Patent für seine Erfindung, das er 2008 auch erteilt bekommt. Danach hört man allerdings nichts mehr von ihm.

Tom Woodbridge und sein Wellenkonverter

Woodbridge Anlage


Im Jahr 2005 wird in einigen Fachblogs über eine Innovation aus dem Jahre 1972 von David D. Woodbridge berichtet, der damals in Satellite Beach, Florida, die Aqua-Magnetics Inc. (AMI) gründet hat, die inzwischen von seinem Sohn Thomas, einem ehemaligen NASA-Ingenieur, geleitet wird.

Der etwa körpergroße Prototyp des Ocean Swell Wave Energy Converter (OSWEC) steht in der heimischen Garage der Woodbridges, ist den Anforderungen der Küstenwache entsprechend knallgelb angestrichen und hat bei ersten Versuchen schon 10 W erzeugt. In Originalgröße soll die Anlage 160 kW leisten.

Woodbridge besitzt sechs amerikanische und internationale Patente, und seine low-cost Entwicklung wird von der Technological Research and Development Authority des Bundesstaates Florida mit 30.000 $ unterstützt. Aus eigener Tasche hat er bis dato etwa 10.000 $ für die Entwicklung ausgegeben. Die Patentierung in den USA erfolgt 1981 (US-Nr. 4.260.901, beantragt 1979).

Ohne genauere Datierung wird auf der Homepage des Unternehmens von der Entwicklung eines kleineren und leichteren Generators mit 40 cm Durchmesser und etwa 10 W Leistung berichtet, der Positionslichter sowie Überwachungseinrichtungen von Meerestieren betreiben soll. Als Kooperationspartner werden die Firmen Noah Industries Inc. aus Melbourne, sowie Ocean Specialists Inc. aus Stuart, beide in Florida, genannt.

1992 wird vor Melboure, Florida, ein erfolgreicher Versuch mit einer Plattform mit drei Generatoren durchgeführt. Andere Informationen über die Entwicklung gibt es jedoch nicht.


Ebenfalls seit 1992 arbeitet die Firma Float Inc. aus San Diego an einer Schwimmplattform mit Wellenpumpe namens Pneumatically Stabilized Platform (PSP), die zwischen 1997 und 2001 mit guten Ergebnissen im Rahmen des dänischen Wellenenergie-Programms getestet wird.

PSP Laborversuch

PSP-Laborversuch

Die Plattform besteht aus zylindrischen Komponenten die zu einer rechteckigen Form verbunden werden. Jeder Zylinder ist oben verschlossen, an der Basis, zum Meer hin, jedoch offen und enthält Luft bei einem Druck, der leicht über dem normalen atmosphärischen Druck liegt. Zur Stabilisierung des Ganzen sind die einzelnen Zylinder über Ventile miteinander verbunden, womit ein Ausgleich gegenüber unterschiedlichen Druckverteilungen bewirkt werden kann.

Anfang 1993 interessiert sich das Naval Surface Warfare Center für die PSP-Technologie als schwimmende Militärbasis und fördert die Entwicklung eines Prototyps ab August 1995 mit 2,5 Mio. $. Bis Dezember 1996 wird ein Modell mit den Maßen 30 x 90 gebaut und im Offshore Model Basin Wellentank in Escondido, California, getestet. Dieses Modell besteht aus 75 Zylindern, von denen jedoch nur 5 aktiv sind.

Ab 1997 wird das Projekt vom Office of Naval Research (ONR) weitergeführt und eine Plattform in der Größe von 150 x 1.500 m geplant, während die Modelltests in Escondido im Sommer 1998 fortgeführt werden.

In den Folgejahren ist nichts mehr über die Projekte zu hören, und das letzte Update auf der Homepage des Unternehmens vom August 2006 legt nahe, daß man im Bereich der Wellenenergie-Nutzung längere Zeit keine weiteren Schritte unternommen hat.

Erst im Dezember 2009 wird darüber berichtet, daß man zwischenzeitlich ein Rho-Cee genanntes Resonanzsäulen-Wellenkraftwerk entworfen habe, dessen schwimmende Offshore-Basis das PSP bildet. Das Modell in Maßstab von etwa 1:6 des Prototyps wird zum Test im Werk Ohmsett des U.S. Minerals Management Service (MMS) des US-Innenministeriums installiert. Über die Ergebnisse der Tests ist allerdings nichts zu finden.

Im Juni 2011 werden auf einer neuen Homepage der Float Inc. zwar noch einige weitere Projekte vorgestellt, wie das Design von Offshore-Häfen (Portunus) oder ein sogenanntes Offshore Ocean Energy System, bei dem in derselben PSP-Struktur Wind, Wellen und Meeresströmungen genutzt werden sollen, doch dies ist dann auch das letzte, was man über das System oder die Firma hört.


Die im Jahr 1994 durch George W. Taylor und Joseph R. Burns gegründete - und oben bereits kurz erwähnte - Ocean Power Technologies Inc. (OPT) aus Pennington, New Jersey, arbeitet an einem PowerBuoy genannten System, das ursprünglich von der US-Navy entwickelt und 1997 insgesamt acht Monate lang erfolgreich getestet wird. Der Punktabsorber funktioniert mit einer Wasserturbine und ist für Wassertiefen von 30 – 60 m ausgelegt, was einer Küstenferne von 1,5 – 8 km entspricht.

Bis 2003 werden diverse Tests vor Atlanic City, NJ, durchgeführt, und 2004 wird ein Joint-Venture mit der spanischen Iberdrola A.A. eingegangen, um in Spanien eine Wellenenergie-Farm zu errichten. Die erste Boje für die Navy wird in Hawaii installiert; für die Geschäfte in Europa wird die Ocean Power Technologies Ltd. im britischen Warwick gegründet; und zum Betrieb eines Unterwasser-Sensorsystems der Lockheed Martin Corp. wird eine 1 kW Anlage entwickelt und getestet.

Im Oktober 2005 wird vor Tuckerton, New Jersey, die erste Demonstrationsanlage mit 40 kW Leistung in Betrieb genommen. Das 15,6 m hohe Gerät schwimmt weitgehend unter Wasser, nur rund 4 m ragen hervor, und der größte Durchmesser nahe der Wasseroberfläche beträgt 3,6 m. Außerdem wird mit der französischen Total S.A. eine Vereinbarung über den Bau einer Wellenenergie-Farm an der Westküste Frankreichs geschlossen.

Eine weitere 40 kW Anlage wird 2006 etwa 1,5 km vor der Küste Hawaiis installiert, um Strom für die Marine Corps Base der U.S. Navy in Oahu zu liefern, wofür diese 7 Mio. $ bezahlt. Danach sollen weitere fünf noch größere Bojen geliefert und angeschlossen werden, um insgesamt rund 1 MW zu erzeugen.

In diesem Jahr wird außerdem ein Vertrag mit der Homeland Security geschlossen; der Standort einer 5 MW Farm im Rahmen des Wave Hub Projekts vor Cornwall festgelegt; die Genehmigung für eine 50 MW Farm vor Reedsport, Oregon, beantragt; ein Vertrag für eine schlüssselfertige 1,25 MW Installation mit der Iberdrola SA geschlossen; sowie eine Marketing-Kooperation mit Lockheed vereinbart.

Eine weitere Versuchsanlage ist 2007 in Spanien bei Santoña geplant. Hier wird ein kommerzielles Netz mit einer Gesamtleistung von 1,39 MW ins Auge gefaßt. Kooperationspartner sind der spanische Energieversorger Iberdrola, der französische Mineralölkonzern Total sowie zentrale und regionale spanische Regierungsstellen. Sollte sich die Technik bewähren, wird davon ausgegangen, daß das Wellenenergie-Feld vor Santoña auf 100 MW ausgebaut wird (s.d.). OPT schließt vorsorglich schon einen Betriebs- und Wartungsvertrag für die Anlage ab.

PowerBuoy im Trockendock auf Hawaii

PowerBuoy im Trockendock

Im April 2007 geht das Unternehmen erfolgreich an die Nasdaq-Börse - das Ergebnis sind zusätzliche 90 Mio. $ in der Firmenkasse. Zu diesem Zeitpunkt testet OPT seine ersten 150 kW Anlagen im Rahmen eines Projektes in Reedsport, Oregon, und ab 2008 will man Systeme mit 250 kW Leistung vorstellen. Die anschließend ab 2010 geplanten PowerBuoys mit einer Leistung von 0,5 MW sollen einen maximalen Durchmesser von 12,6 m besitzen und 18,6 m hoch werden, von denen sich 5,4 m oberhalb der Wassers befinden.

Ende 2007 unterzeichnen die OPT und die Firma Converteam Ltd. einen Kooperationsvertrag zur gemeinsamen Entwicklung eines Hochtemperatur-Supraleiter-Lineargenerators, der bei den zukünftigen PowerBuoys eingesetzt werden soll. Diese Technologie kann das für die Stromgenerierung notwendige magnetische Feld sehr viel günstiger und – vom Gewicht her – auch wesentlich leichter bereitstellen, als die üblichen Permanentmagnet-Lineargeneratoren. Die exklusive Zusammenarbeit soll mindestens fünf Jahre andauern.

Weitere Höhepunkte des Jahres 2007 sind 1,9 Mio. $ für das Navy-Projekt in Oahu; ein 1,75 Mio. $ Vertrag zur Versorgung des Deep Water Acoustic Distribution System (DWADS) der Navy; eine 0,5 Mio. $ Vereinbarung mit der PNGC Power zur Herstellung der ersten kommerziellen PB150 Boje in Reedsport; sowie 1,2 Mio. $ aus Schottland für die Herstellung, Installation und Demonstration der neuesten PB150-Generation. Außerdem werden Genehmigungen für zwei 100 MW Farmen bei Coos Bay und Newport in Oregon beantragt.

Anfang 2008 wird bekannt, daß sich OPT auch an dem Wave Hub Projekt in Cornwall beteiligen wird. Für den Praxistest am European Marine Energy Centre (EMEC) auf Orkney wird der Standort für eine 2 MW Installation festgelegt. Gleichzeitig wird mit der Firma Leighton Contractors Pty. Ltd. die Zusammenarbeit auf dem australischen Markt beschlossen, sowie mit der Griffin Energy die Errichtung einer Farm vor der Küste Westaustraliens.

Im Rahmen des Santoña-Projekts wird nun die erste PB40ES ins Wasser gelassen, außerdem bekommt das Unternehmen 2 Mio. $ vom DOE zur Förderung der Bojenherstellung in Reedsport. 2008 führt das Unternehmen diverse praktische Tests durch, darunter auch einige im Rahmen des DWADS-Vertrags, der zwischenzeitlich um weitere 3 Mio. $ aufgestockt worden ist, und im Oktober wird die neue Navy-Boje vor Hawaii ins Wasser gelassen.

PB40ES auf Dock

PB40ES

An OPT läßt sich gut zeigen, welche Dynamik das Geschäft mit (erfolgreichen) Wellenenergie-Konvertern inzwischen bekommen hat. Anfang 2009 erhält das Unternehmen vom DOE eine Förderung von 2 Mio. $, um im Laufe des zweiten Halbjahres eine PowerBuoy vor der Küste von Reedsport zu installieren. Danach soll die Herstellung und Inbetriebnahme von neun weiteren PB150 folgen, was für 2010 angedacht ist.

Im Laufe des Jahres 2009 wird ferner ein Memorandum of Understanding mit dem Bundesstaat Oregon unterzeichnet; die Oregon Iron Works (OIW) werden ausgesucht, um mit der Produktion der ersten kommerziellen Anlagen zu beginnen, mit denen das 1,5 MW Projekt vor Reedsport bestückt werden soll; und im Rahmen der Kooperation mit Leighton wird ein 66,45 Mio. $ schwerer Vertrag mit der Australischen Regierung geschlossen, bei dem es um die Errichtung einer 19 MW Farm vor der Küste von Victoria geht. Die Arbeiten dafür sollen im zweiten Quartal 2010 beginnen.

Bald darauf gibt OPT den erfolgreichen Testeinsatz seines Underwater Substation Pod (USP) in Spanien bekannt, bei dem es sich um einen Unterwasser-Stromsammler nach dem ‚plug-and-play’-Prinzip handelt, der für jede Form von Offshore-Energieanlagen geeignet sein soll. Er ist in Zusammenarbeit mit den Unternehmen Iberdrola Marinas de Cantabria, Iberdrola S.A., Sodercan, IDAE, und Total entwickelt worden und für Wassertiefen bis 60 m geeignet. Ergebnisse des Versuchs sind bislang nicht veröffentlicht worden.

Außerdem wird 2009 eine Exklusivvereinbarung mit einem japanischen Konsortium geschlossen, an dem die Firmen Idemitsu Kosan Co., Mitsui Engineering & Shipbuilding Co. und Japan Wind Development Co. beteiligt sind. Geplant ist eine Demonstrationsfarm aus drei Bojen, wobei mittelfristig der Ausbau auf mindestens 10 MW ins Auge gefaßt wird.

Mit der US-Navy wird ein weiterer Vertrag über 2,4 Mio. $ geschlossen, bei dem das OPT Stromerzeugungssystem auf das Littoral Expeditionary Autonomous PowerBuoy (LEAP) Programm der Navy übertragen werden soll; für die Weiterentwicklung des Hawaii-Projekts fließen zusätzliche 1,2 Mio. $; und auch die Zusammenarbeit mit der Lockheed Martin Corp. wird stärker ausgebaut. Für die beiden Partner gibt es einen 15 Mio. $ schweren Vierjahresvertrag der Navy und der Homeland Security zur Terrorismusprävention vor den Küsten des Landes, wie es in der entsprechenden Bekanntmachung heißt.

PowerBuoy Produkt

PowerBuoy
vor New Jersey

OPT bietet seine autonomen PowerBuoys inzwischen in vier Größen an. Das Modell Sub-Mini wiegt 20 kg und leistet 250 mW, Mini - mit immerhin schon 1,7 t Gewicht - kann 100 W liefern, das 2,3 t schwere Modell Small erzielt 500 W, und das Modell Medium mit einem Gewicht von rund 20 t leistet 20 kW. Es ist sozusagen für jeden Geldbeutel etwas dabei. In Planung befindet sich ferner eine Boje mit 150 kW Leistung.

Anfang 2010 bekommt OPT 2,2 Mio. € aus dem 7. Rahmenprogramm der Europäischen Kommission, um am Standort Santoña in Spanien eine weitere seiner Bojen zu installieren. Dieses WavePort genannte Projekt wird von einem Konsortium durchgeführt, das mit insgesamt 4,5 Mio. € gefördert wird und aus folgenden Partnern besteht: Wave Energy Centre (Portugal), Fugro Oceanor (Norwegen), DeGima (Spanien), die University of Exeter (UK) und ISRI (UK).

Im Februar 2010 beginnt OPT vor Reedsport mit der Installation einer Farm aus zehn Bojen. In den Fachblogs wird lamentiert, daß dieses 60 Mio. $ teure Projekt, das ab 2012 Strom für (nur) 400 Haushalte liefern wird, maßlos überteuert sei. Andere Quellen sprechen dagegen von 1.000 Haushalten, was im Durchschnitt aber trotzdem einer Investition von 60.000 $ pro Haushalt entsprechen würde.

Das Hawaii-Projekt mit der Navy entpuppt sich als äußerst lukrativ, denn es gibt in diesem Jahr weitere 380.000 $ zur Durchführung weiterer Tests und Untersuchungen. Angesichts der Kapitalausstattung der Firma von inzwischen 140 Mo. $  (erstes Quartal 2010) ist dieser Betrag aber nur ein kleiner Tropfen. Iinteressanter ist da schon die neue 1,5 Mio. $ Förderung des DOE im April, die OPT für die Entwicklung der nächsten Bojen-Generation erhält, welche anstatt 150 kW nun bis zu 500 kW leisten sollen. Die neuen Modelle werden etwa 46 m lang werden und einen Durchmesser von 12 m haben, ihr Gewicht soll 200 t betragen und ihr Einzelpreis wird auf 4 Mio. $ geschätzt.

Ebenfalls im April gibt die US-Firma Rockhouse Mountain Energy LLC (RME) bekannt, daß sie für die Westküste Irlands die Errichtung einer 500 MW Wellenenergiefarm plant, die mit PB500 PowerBuoys (500 kW) ausgestattet 2020 in Betrieb gehen soll.

Mitte 2010 wird die PB40 PowerBuoy, die seit ihrer Inbetriebnahme bei der Marine Corps Base Hawaii (MCBH) Mitte Dezember 2009 bereits 4.400 Betriebsstunden erfolgreich absolviert hat, an das öffentliche Stromnetz angeschlossen. Außerdem gibt es schon wieder Geld vom DOE: 2,4 Mio. $ für die weiteren Arbeiten und die Installation der PB150 Boje vor Reedsport, sowie weitere 2,4 Mio. $ für die Entwicklung der PB500 Modelle. Hierfür gibt es auch von der South West of England Regional Development Agency (SWRDA) eine Förderung in Höhe von rund 2,3 Mio. $, die an die Tochter Ocean Power Technologies Ltd. gehen.

Im August 2010 wird eine Einigung mit elf föderalen und nationalen Verwaltungen, Fischern und Stammeshäuptlingen erzielt, um ab dem kommenden Frühjahr die 1,5 MW Farm vor Reedsport zu bauen. Im September, als das US-Energieministerium die Förderung von 22 Wasserenergie-Projekten bekanntgibt, ist auch OPT mit dabei. Für weitere Entwicklungsarbeiten an den neuen Prototypen gibt es einen Zuschuß in Höhe von 750.000 $.

Im 4. Quartal 2010 kündigt OPT den Ausbau seiner Beziehung zu Mitsui Engineering & Shipbuilding (MES) an. Die beiden Unternehmen unterzeichnen einen Vertrag, um ein neues Verankerungssystem für die PowerBuoy zu entwickeln und die Geräte an die Bedingungen im Japanischen Meer anzupassen. Zusätzliche Mittel in Höhe von 2,75 Mio. $ gibt es für die zweite Stufe des Anti-Terror- und Seeüberwachungs-Programms, in dessen Rahmen eine autonome Boje für die US-Marine gebaut und vor der Küste von New Jersey getestet werden soll. Das Ziel beinhaltet die Kombination einer Reihe von Technologien, darunter Meeressensoren, Kommunikationssysteme und die Echtzeit-Signalverarbeitung eines Systems zur Erfassung des Schiffverkehrs.

Im Februar 2011 wird die erste PB150 in Invergordon fertiggestellt, die im April etwa 33 nautische Meilen vor der schottischen Nordostküste in einen mehrmonatigen Testbetrieb geht. Die deutlich kleinere und kompaktere PowerBuoy als die Standardmodelle der OTP ist darauf ausgelegt, ihrer elektronischen Nutzlast kontinuierlich 150 W zu liefern. Die tatsächlichen Ergebnisse sind deutlich besser als erwartet, da die Versuchsboje über den gesamten Zeitraum von drei Monaten eine Dauerleistung von mehr als 400 W erzielt – mit einzelnen Spitzen von bis zu 1.500 W. Schon Wellenhöhen um 2 m erzielen eine durchschnittliche Leistung von 45 kW. Eine zweite PB150, für ein geplantes Utility-Scale-Projekt in Oregon, ist bereits im Bau.

Etwa 20 Meilen vor der Küste von New Jersey beginnt im August der Probebetrieb der autonomen PowerBuoy, die im Rahmen des LEAP-Programms entworfen und hergestellt worden war. Für den Test wird das Wellenkraftwerk vom Institute of Marine and Coastal Sciences der Rutgers University, und in Partnerschaft mit der Firma CODAR Ocean Sensors, mit Radar-Netzwerk- und Kommunikationstechnik ausgestattet.

Im September steigt Lockheed Martin auch bei dem Reedsport-Projekt ein. Das Partnerunternehmen wird Know-how in den Bereichen Konstruktion, Fertigung, Systemintegration und Lieferketten-Management einbringen, um die Technologie zu verbessern. Im selben Monat gibt OPT stolz bekannt, daß die vor New Jersey installierte Versuchsboje APB 350 erfolgreich den schweren Bedingungen während des Hurrikans Irene – mit Wellen von über 16 m Höhe - widerstanden und dabei auch noch Strom produziert habe. Der LEAP-Standort liegt nur 40 km vom Zentrum des vorbeiziehenden Sturms entfernt.

Im Oktober endet die 3-monatige Erprobung - parallel zu der Meldung, daß die PowerBuoys im Rahmen o.e. WavePort-Projekts mit einem neuen Energieabnahmesystem sowie einer fortschrittlichen Wellen-Vorhersage-Technologie ausgestattet werden sollen, die es den Systemen erlaubt, ihre Leistung exakt auf die eintreffenden Wellen einzustellen. Der Ersteinsatz soll an Modellen vom Typ PB40 erfolgen.

Im Juni 2012 beendet OTP die Tests an einem neuen Energieabnahmesystem für die PowerBuoys der nächsten Generation. Im Juli gibt das Unternehmen gemeinsam mit dem US-Rüstungskonzern Lockheed Martin bekannt, an der Entwicklung eines 19 MW Wellenenergie-Projekts in Portland im australischen Bundesstaat Victoria zu arbeiten. Hier sollen 28 Bojen zu Einsatz kommen.

Die Umsetzung soll durch die australische Firma Victorian Wave Partners Pty Ltd. erfolgen, die zu 88 % der Ocean Power Technologies Australasia Pty Ltd. (OPTA) und zu 12 % der Woodside Petroleum Ltd. gehört. Die Finanzierung umfaßt auch eine bereits angekündigte Förderung des australischen Department of Resources, Energy and Tourism in Höhe von knapp 66,5 Mio. AU-$ (~ 65,3 Mio. $). Anfang 2014 wird das Projekt zwar 62,5 MW erweitert (mit einem Potential von 100 MW) und als „weltweit größtes Wellenenergieprojekt“ bezeichnet, doch eine Umsetzung läßt sich bislang nicht nachweisen - obwohl die Lockheed Martin eigentlich ihre Fertigungserfahrungen einsetzen wollte, um die technischen Komponenten in die Produktion zu bringen.

Im August 2012 erhält die OTP-Tochtergesellschaft Reedsport OPT Wave Park LLC die Genehmigung der US Federal Energy Regulatory Commission (FERC) für den Ausbau der netzgekoppelten 1,5 MW Wellenkraft-Farm vor Reedsport mit bis zu zehn PowerBuoys. Die Lizenz ist auf 35 Jahre befristet. Das Unternehmen verschiebt den Beginn der Installation auf das erste Quartal des Folgejahrs.

Mit dem U.S. Department of Homeland Security wird im September eine weitere Testrunde zur Überwachung der Ozeane vereinbart, außerdem gibt es 75.000 $ von der Maryland Technology Development Corp. (MTDC) um über eine gemeinsame Technologie-Transfer-Initiative aufzuzeigen, wie die autonome PowerBuoy in Verbindung mit verschiedenen Überwachungstechnologien eingesetzt werden kann.

Im Oktober folgt ein Vertrag in Höhe von 900.000 $ mit der Mitsui Engineering & Shipbuilding, um die Entwicklungsarbeiten zur Anpassung an die Bedingungen im Japanischen Meer voranzubringen. Außerdem wird die Nomenklatur der Produkte verändert: Die autonomen PowerBuoys werden weiterhin APB 350 genannt, während die OPT MicroBuoy nun APB 10 heißt. Bei den kommerziellen Strombojen wird aus der PB150 die Mark 3 PowerBuoy, und aus der PB500 wird die Mark 4.

Im Januar 2013 erhält OTP rund 1,5 Mio. $ aus dem Technology Business Tax Certificate Transfer Program des Bundesstaates New Jersey, und im April veröffentlicht die die Firma die Ergebnisse des Tests vor der Küste von New Jersey, bei dem nach der Bereitstellung nur noch ein minimaler Bedienereingriff erforderlich war. Demnach wurde mit einer Spitzenleistung von 3,5 kW das Mehrfache der Nennleistung erreicht. Die stündlich gemittelte Leistung habe bis zu 2 kW betragen, der Testdurchschnitt lag bei > 500 W.

Dieselbe APB-350, die 2011 bereits im Rahmen des LEAP-Programms eingesetzt worden war, geht im August 2013 erneut vor New Jersey in Einsatz, 56 km vor der Küste und in 43 m Wassertiefe. Der neue Einsatz erfolgt als Umsetzung der o.e. Forschungsvereinbarung mit der Homeland Security, um die Kapazität der Technologie für eine erweiterte Meeresüberwachung weiter zu validieren.

In den Folgejahren erscheinen mehrere wissenschaftlichen Untersuchungen der PowerBuoy-Technologie, doch es dauert noch bis zum Juli 2016, bis die OPT den Einsatz ihrer ersten kommerziellen PB3 PowerBuoy melden kann, ebenfalls vor der Küste von New Jersey, die gegenüber frühen Prototypen diverse Verbesserungen aufweist, einschließlich eines neu gestalteten Nebenantriebs, eines 44 kWh Batteriepacks, eines Power-Management- und Verteilersystems mit höherer Spannung und eines neuen automatischen Ballastsystems, das eine schnellere und kostengünstigere Bereitstellung ermöglicht. Die Boje produziert 300 W Dauerleistung und bis zu 7,2 kW in der Spitze.

Im April 2017 schließt die die einen sechsmonatigen Mietvertrag mit der japanischen Firma Mitsui Engineering and Shipbuilding im Wert von 975.000 $ für eine PB3 PowerBuoy, die umgehend vor der Insel Kozy in Japan eingesetzt wird. Einer Meldung vom Juni zufolge erfüllt die Anlage alle Leistungsanforderungen zufriedenstellend und erreicht eine Spitzentagesproduktion von über 24 kWh. Die Partner arbeiten auch zusammen, um einen fortschrittlichen Regelalgorithmus für eine erhöhte Energieaufnahme und Stromerzeugung aus Meereswellen zu entwickeln und zu testen.

Die OPT meldet im Januar 2018, daß sie eine Vereinbarung mit einem internationalen Öl- und Gasunternehmen unterzeichnet hat, um die Verwendung der PB3 PowerBuoy zur Überwachung von Stillegungsarbeiten in der Nordsee zu prüfen. Getestet werden soll auch die Fähigkeit der Boje, durch Anschluß an Unterwassersteuermodule Bohrlochdrücke und -temperaturen zu untersuchen.

Im Juni erhält die Firma ein neues US-Patent für ein Verfahren zur Steuerung von Wellenkraftwerken, um die Energiegewinnung in niedrigen bis mittleren Meereszuständen zu optimieren. Die Steuertechnik ist schnell genug, um auf die Zeitskala einer einzelnen durchlaufenden Welle angewendet zu werden.

Das Patent beinhaltet Techniken, mit denen die PowerBuoy in einem Schlafmodus verbleiben kann, dann sehr schnell aktiviert wird, um Wellenenergie zu gewinnen, und dann in einen Schlafmodus zurückkehrt, wenn die Wellenbedingungen für die weitere Stromerzeugung nicht optimal sind. Das Patent erhöht das in den USA erteilte Patentportfolio des Unternehmens auf 65 Patente, von denen 50 aktiv sind. Außerhalb der USA wurden dem Unternehmen bislang 200 Patente in dreizehn Ländern erteilt.

Das gegenwärtige Angebot der OPT umfaßt zwei Leistungsbereiche: bis zu 3 kW und bis zu 15 kW. Die Produkte sind das Modell PB3 und das sich in Entwicklung befindliche Modell PB15.


Zurück zur allgemeinen Chronologie: Eine weitere Anlage zur Nutzung der Wellenenergie ist der Wave Rider der im Jahr 2000 gegründeten Firma SeaVolt Technologies Inc. (früher: Sea Power & Associates) aus Berkeley bzw. San Francisco, Kalifornien, bei dem eine Schwimmboje hinauf und hinunter gezogen, und der Strom über einen hydraulischen Kreislauf produziert wird.

Versuche in Wasserkanälen sind 2003 erfolgreich, später scheint das Unternehmen seine Aktivitäten jedoch eingestellt zu haben.

Um Verwechslungen zu vermeiden: Unter dem Namen Waverider buoy ist auch eine international weit verbreitete Meßboje bekannt, die von der niederländischen Firma Datawell hergestellt, jedoch nicht mit Wellenenergie betrieben wird.


Im November 2004 beantragt Shamil Sami Ayntrazi aus Vienna, Virginia, das Patent für seine Renewable Wave Energy Pump (REWAP), die am Meeresboden verankert und durch Tauchschwimmer vertikal gehalten wird. Für den Betrieb benötigt sie mindestens 14 m Wassertiefe. Das System wird sowohl für Meerwasserentsalzungsanlagen als auch für die Stromerzeugung aus Wasserkraft entwickelt (US-Nr. 7.391.127, erteilt 2008). Wie man auf dem Foto sehen kann, scheint es irgendwelche Versuche gegeben zu haben, über die sich jedoch nichts finden läßt.

Die Beantragung des Patents für eine auf Druckluft basierende Version folgt 2006 (US-Nr. 20080217919, veröffentlicht 2008), und 2010 wird auch noch ein Wellengetriebe angemeldet (US-Nr. 20110254270, veröffentlicht 2011), ohne daß jedoch irgend etwas über Umsetzungen verlautet.

WaveBlanket Grafik

WaveBlanket
(Grafik)


Das WaveBlanket wiederum, das um 2005 in die Presse kommt, besteht aus einer dünnen, nachgiebigen und selbst-reparierenden Membran aus zwei oder mehr Schichten, sowie aus voneinander isolierten pneumatischen Kammern, die über Ventile und einen Verteiler mit einer oder mehreren Turbinen verbunden sind. Das Ganze schwimmt auf dem Wasser und wird von den Wellen wie ein Akkordeon bewegt.

Die Vorteile dieser Erfindung von Benjamin Gatti aus Lake Park, North Carolina, liegen auf der Hand: kostengünstige, leichte und flexible Strukturen aus luftgefüllter Polymerfolie, einfacher Transport und schnelle Installation. Die Matten sollen sich auch mit einem Überspül-Reservoir kombinieren lassen - oder mit Flossen-Elementen zu Nutzung der Meeresströmung.

Das Strukturmaterial des WaveBlanket sei zu diesem Zeitpunkt etwa sieben Jahre lang andauernd in Gebrauch gewesen und hätte auch alle entsprechenden Belastungsspitzen erfolgreich überlebt. Das Projekt ist anscheinend trotzdem nicht weiter verfolgt worden.


Anfang 2006 startet an der University of Rhode Island in Kingston ein Projekt zur Entwicklung einer sogenannten Tri-Spar Buoy, bei der drei PVC-Rohre ein gleichschenkliges Dreieck formen. Initiiert wird das Projekt von der Firma Teledyne Scientific & Imaging LLC, ein in Kalifornien beheimateter Hersteller von meerestechnischem Equipment, dem es darum geht, eine Lösung zur Stromversorgung isoliert liegender wissenschaftlicher Beobachtungsstationen zu finden.

In jedem der drei Rohre befindet sich ein Lineargenerator, der bei dem hier abgebildeten Labormodell bis 0,2 W abgibt. 10 m lange Rohre sollen daher genug Strom produzieren können, um eine Batterie aufzuladen oder Sensoren mit Energie zu versorgen. Gefördert wird die Entwicklung mit 130.000 $ von der Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA), und für zusätzliche Optimierungsschritte schießt die Universität 30.000 $ hinzu.

Von einer weiteren Verfolgung des Projekts ist erst Mitte 2010 wieder etwas zu erfahren, als die Universität zusammen mit den Electro Standards Laboratories eine Forschungsförderung in Höhe von 200.000 $ vom Rhode Island Science and Technology Council bekommen, um die Bojenentwicklung voranzutreiben. Neben Simulationen, Modelltests im Wellenkanal soll auch ein Prototyp gebaut und in der Narragansett Bay getestet werden. Leider habe ich bislang nicht verifizieren können, ob es tatsächlich dazu gekommen ist - denn nach diesem Zeitpunkt gibt es keinerlei weitere Informationen über das Projekt.

AquaBuoy Wellenkraftwerk Grafik

AquaBuoy
(Grafik)


Die 2001 gegründete AquaEnergy Group Ltd. aus Mercer Island, Washington, beantragt Anfang 2006 die Genehmigungen für den Bau einer Testanlage in der Makah-Bucht im US-Bundesstaat Washington. Die AquaBuoy genannte Technik des Unternehmens funktioniert über eine Schlauchpumpe, die sich mit den Wellenbewegungen ausdehnt und zusammenzieht. Der Wasserdruck erzeugt dann die Elektrizität.

Man projektiert bereits mehrere AquaBuoy-Großanlagen: In Figuera da Foz (Portugal) soll bis 2008, in Makah Bay (Washington) bis 2009, und in Ucluelet (British Columbia) bis 2010 jeweils ein Wellenkraftwerk in Betrieb gehen. In der Endausbaustufe sollen diese drei Projekte zusammen eine Leistung von 200 MW erzielen.

Die AquaEnergy Group wird allerdings schon im Juni 2006 zu 100 % von der kanadischen Finavera Renewables Ltd. übernommen, nachdem sich diese im Vorjahr bereits mit 1 Mio. $ zu 10 % beteiligt hatte. Damit gehen auch alle Rechte an der AquaBuoy-Technologie sowie alle geplanten Projekte auf die Finavera über.

2007 genehmigt die Federal Energy Regulatory Commission (FERC) ein Wellenenergie-Projekt in Oregon, und auch im Februar 2008 wird über ein neues 100 MW Projekt berichtet, bei dem die AquaBuOY Wellenenergie-Konverter eingesetzt werden sollen. Das Projekt vor Humboldt County an der kalifornischen Küste wird von der FERC für drei Jahre genehmigt, um die notwendigen Studien und Untersuchungen durchzuführen. Mehr über diese Technologie findet sich in der Länderübersicht Kanada (s.d.).


Um die Effizienz von Messbojen zu steigern, die sich durch den Seegang mit Energie versorgen, experimentiert Jeffrey Cheung, ein Materialwissenschaftler bei  Rockwell Scientific in Los Angeles, ab 2006 mit Ferrofluiden. Diese Magnetflüssigkeiten sind eine Lösung magnetischer Nanopartikel in einer neutralen Flüssigkeit.

Eine der Bauweisen, die Cheung erprobt, ist ein Stabmagnet innerhalb einer mit Magnetflüssigkeit gefüllten Röhre, um welche die Spule gewickelt ist und an deren beiden Enden zwei weitere Magneten befestigt sind, die den Magneten in der Röhre in Position halten. Die Reibung des Magneten in der Röhre kann so auf 1/40 der Reibung auf Eis reduziert werden.

Erste Versuche mit Bojen sind erfolgreich: Schon in ruhiger See mit etwa 60 cm Wellengang kann 1/3 W elektrische Energie gewonnen werden, was nun auf 1 W gesteigert werden soll. Cheung bekommt zwar entsprechende Patente erteilt (2004 US-Nr. 6.800.427 und 2007 US-Nr. 7.288.860), doch dann verlieren sich die Spuren der Innovation.


Im Oktober 2006 wird in Dallas, Texas, die Firma Seadyne Energy Systems LLC gegründet, die sich mit einem neuen Wellenenergie-System beschäftigt und auch schon ein erstes Patent eingereicht. Ein Prototypeim Maßstab 1:5 wird im August 2007 in Galveston getestet. Im Januar und Juli 2008 werden zwei weitere Patente eingereicht, während im November das erste erteilt wird (US-Nr. 7.453.165).

Im Juli 2009 wird die Firma Waldron Engineering als Partner bei Ingenieursaufgaben ausgewählt, und im Oktober gründet die Seadyne die Firma Neptune Wave Power LLC (NWP), um die Wellenenergie-Technologie weiter zu entwickeln und zu kommerzialisieren. Im Dezember wird das zweite Patent erteilt (US-Nr. 7.629.704). Weitere Patente werden in den Jahren 2009 und 2010 beantragt und 2011 erteilt (US-Nr. 8.004.104 und US-Nr. 8.046.108). Wie die NWP mit der britischen Neptune Renewable Energy Ltd. (s.d.) zusammenhängt, habe ich noch nicht herausgefunden, aber irgendeine Verbindung scheint es über den Namen hinaus zu geben.

Bei dem neuen Punktasorber handelt es sich um eine vertäute Offshore-Boje, die auf vertikale Wellen sowie auf unregelmäßige Wellenbewegungen reagiert und ein horizontales Pendel in eine Drehbewegung versetzt. Die Rotationsenergie des Pendels wird dann durch ein internes Antriebssystem zu einem an Bord befindlichen elektrischen Generator geleitet.

Im Januar 2010 beteiligen sich die Unternehmen Waldron Engineering und Graeber and Associates an der neugegründeten NWP, und im Mai folgt eine dritte Patenterteilung (US-Nr. 7. 737.569). Im selben Monat unterzeichnet der Stromversorger Grand Bahama Power (GB Power) eine Absichtserklärung, um die Wellenenergie-Technologie der Seadyne vor den Bahamas zu installieren.

Im Juni kann das Unternehmen eine Finanzierungsrunde A erfolgreich mit 2,8 Mio. $ abschließen. Parallel dazu werden die Patente der Seadyne an die NWP transferiert. Im Juli werden in der Karibik zwei Standorte gefunden, in denen die ersten Prototypen installiert werden sollen, und im Dezember unterzeichnet die Firma ein Lizenzabkommen mit der Science Applications International Corp. (SAIC).

Neptune Labortest

Neptune Labortest

Das Jahr 2011 beginnt im Februar mit einem (unbezifferten) Forschungszuschuß, den NWP aus dem Commercialization Grant Program des Oregon Wave Energy Trust (OWET) erhält. Im März werden Tests mit einem Modell 2.0 am bekannten O.H. Hinsdale Wave Research Lab des National Marine Renewable Energy Center an der Oregon State University abgeschlossen.

Der nächste Schritt ist der Bau einer Wellenboje in voller Größe mit anschließendem Test auf offener See. Im Juni wird die Firma AC Horn als Hersteller des Modells 3.0 ausgesucht, gefolgt von der Firma Standard Controls, die im September zum Partner der NWP im Bereich der Kontrollsysteme wird.

Im Januar 2012 wird das voll funktionsfähige Modell 3.0 erstmals im Lake Texoma ins Wasser gelassen und getestet, und schon im Februar beginnt die Entwicklung und Herstellung eines Modells 3.1. Im April geht das Unternehmen eine Partnerschaft mit dem Center for Ocean Renewable Energy (CORE) der University of New Hampshire ein, um dort ab Mai Testläufe im offenen Wasser durchzuführen.

Im selben Monat gibt es eine zweite Förderung seitens des OWET, die zur Herstellung, Bereitstellung und Überwachung einer Boje im Newport Open Ocean Testgebiet des Northwest National Marine Renewable Energy Center (NNMREC) vor der Küste von Newport gedacht ist – sobald der Teststandort bereit ist, für den das NNMREC derzeit die notwendigen ökologischen Freigaben und Genehmigungen eingeholt. Was im August erfolgreich abgeschlossen werden kann und zur offiziellen Eröffnung des Testgebiets führt.

Die Versuche mit dem Modell 3.1 am CORE beginnen im Juli, wobei die Design-Änderungen, die in diesem Modell integriert worden sind, in erster Linie die Herstellungs- und Wartungskosten deutlich verringern und gleichzeitig die Überlebensfähigkeit aller nachfolgenden Modelle steigern sollen. Neu sind zudem ein speziell entworfener Generator und ein skalierbares und in Masse herstellbares Rumpfdesign.

Die nun 3 m durchmessende und 3 t schwere Boje soll mehr als 225 kW leisten, mehr als 10 m hohe Wellen überstehen, und in Arrays 1 – 5 km von der Küste entfernt in Wassertiefen von 25 - 75 m installiert werden. Die Lebensdauer der Wellenbojen wird auf 30 Jahre geschätzt.

Ende August gibt NWP bekannt, daß man die bislang fortgeschrittenste Version in der Judd Gregg Marine Research Area der University of New Hampshire vor der Küste des Bundesstaates ins Wasser gebracht habe. Die im Oktober veröffentlichten Ergebnisse der Tests werden als sehr gut bezeichnet, und zum ersten Mal kann auf reproduzierbare Art und Weise die Funktionsfähigkeit des Systems und sein reales Potential bewiesen werden.

Ende des Jahres gelangt die Firmenleitung jedoch zu der Überzeugung, daß die Leistung des Systems nicht der geforderten Ansprüchen genügt und ein kommerzieller Erfolg höchst unwahrscheinlich ist. Daraufhin wird die Neptune Renewable Energy im Februar 2013 liquidiert.


Googles Serverfarmen sollen in Zukunft auf offener See installiert und mit Wellenenergie betrieben werden. Einen entsprechenden Patentantrag reicht das Unternehmen im Februar 2007 ein, auch erste Experimente mit Wellengeneratoren laufen bereits. Laut Google will man Anlagen des britischen Unternehmen Pelamis Wave Power (PWP) einsetzen (s.d.).

Die schwimmenden Rechenzentren würden 3 - 7 Meilen von der Küste entfernt und bei einer Wassertiefe von 50 - 70 m verankert werden. Ein positiver Nebeneffekt ist das Vorhandensein von unbeschränkten Mengen an Kühlwasser. Das Konzept könnte auch dazu verwendet werden, um Rechenzentren zu bauen, bei denen keine Immobilien- oder Vermögenssteuern anfallen. Tatsächlich wird dem Unternehmen das Patent im April 2009 erteilt, Nachrichten über weitere Entwicklungen gibt es bislang nicht.


Im März 2007 meldet sich das Unternehmen Swell Fuel Inc. aus Houston, Texas, mit einer eigenen Innovation zu Wort, dem Duckdiver - der nicht nur vom Namen her an die Salter Ducks aus England erinnert (s.d.).

Grafik des Duckdiver

Duckdiver (Grafik)

Das von Chris Olson erfundene, unter dem Namen seiner Firma Olson Enterprises Inc. im Jahr 2008 patentierte und später Lever Operated Pivoting Float System (LOPF) genannte System wird primär für wissenschaftliche Untersuchungen und Studienzwecke angeboten - aber auch schon kommerziell (US-Nr. 7.444.810, amgemeldet 2007).

Seitdem sich Olson mit dem Thema Wellenenergie beschäftigt (ab 2005) hat er bereits 64 verschiedene Prototypen hergestellt, und die ersten Versuche im Maßstab 1:25 werden in der Nordsee durchgeführt. Dabei überstehen die Prototypen drei Hurrikane und einen neunmonatigen Dauertest. Das neue Unternehmen möchte nun mit vier verschiedenen Leistungsklassen auf den Markt kommen (20, 100, 1.000 und 5.000 W).

Olsons Wellenenergie-Konverter ist im Wesentlichen eine Boje, die einen Hebel oder Punktabsorber unterstützt, der sich mit den Wellen auf und ab bewegt. Das Getriebe und der Generator fungieren gleichzeitig als Gegengewicht, und das gesamte Gerät ist so konzipiert, daß es sich bei stürmischem Wetter oder extremem Hochwasser selbständig in eine schützende Position verlagert.

Die Technik des Systems ist einfach: Das auf und ab der Wellen beschleunigt durch seine Impulse den innen liegenden Rotor auf 200 Umdrehungen pro Minute. Und dieser betreibt mit einem Teil seinen Rotationesenergie den stromerzeugenden Generator. Die Maße der Boje betragen 60 cm in der Breite (relativ zur Wellenfront), 90 cm in der Länge und 21 cm in der Höhe. Eine kommerzielle Großanlage würde dagegen eine Breite von 15 m haben.

Schon im Oktober 2007 werden im Wellenkanal der Universität von Rhode Island Versuche durchgeführt, anschließend gelingt es dem Unternehmen, Lizenzen für seine Technologie an sieben südamerikanische Staaten zu verkaufen, in denen lokale Hersteller ab 2008 auf den Markt kommen wollen.

2009 bietet das Unternehmen Bojen mit 300 W und 1.500 W und unterschiedlichen Ausgangsspannungen an. Sowohl kleinere als auch größere Ausführungen werden gerne auf Bestellung gefertigt. Die Systeme zeichnen sich durch geringes Gewicht, niedrige Kosten und eine einfache Handhabung aus. Besonders gut sollen sie sich den Herstellern zufolge zur Stromversorgung von Restaurierungsprojekten an Korallenriffen verwenden lassen.

LOPF Wellenkraftwerk

LOPF

Der neueste (inzwischen schon 58.) Prototyp wird Trojan genannt und weist eine Vielzahl zusätzlicher Verbesserungen auf, während Technologie derweil von Mars Symbioscience in Indonesien getestet wird - und von Samkun Powertec in Südkorea, die das System ausgerechnet zur Versorgung von Offshore-Öl-Bohrplattformen einsetzen wollen.

Im Mai 2010 tut sich Olson mit Per Resen Steenstrup zusammen, um nun unter dem Dach der dänischen Firma Resen Energie ApS aus Charlottenlund die weitere Herstellung und Vermarktung der LOPF-Bojen zu betreiben. Im November erhält das Unternehmen einen Zuschuß, um weitere Studien an dem LOPF durchzuführen. Die Untersuchungen werden mit einem 5 kW Gerät durchgeführt. Weitere Wellenkanal-Tests erfolgen 2011 an der Universität Aalborg.

Details über den weiteren Werdegang lassen sich nicht finden – aber auf der Homepage werden im Jahr 2013 drei verschiedene Modelle angeboten: Die LOPF-06-70W Boje wiegt 45 kg, hat die Maße 1 x 1 x 0,2 m (l x b x h), produziert in 0,6 m Wellen im Durchschnitt 70 W, was 420 kWh pro Jahr entspricht; die LOPF-18-2kW Boje ist 2,7 x 2,7 x 0,6 m groß, wiegt 400 kg und erzeugt 2 kW in 1,2 m Wellen, entsprechend 8.000 kWh pro Jahr; und die 700 kg schwere LOPF-24-5-kW Boje ist 3,6 x 3,6 x 0,8 m groß und produziert bei 1,6 m Wellen 5 kW, was 20.000 kWh pro Jahr entspricht.

Später in diesem Jahr will das Unternehmen in der Nordsee, bei der DANWEC in Hanstholm, ein neues Wellenenergie-Testgelände eröffnen.

Im Juni 2013 wird Resen Energy vom dänischen Exportrat ausgewählt, um an dem im August beginnenden anderthalbjährigen Green Vitus Programm teilzunehmen. Bei diesem wird 12 dänischen KMUs mit großem internationalem Wachstumspotential eine (unbezifferte) Förderung zuteil. Resen Energie hat nun die Erlaubnis, noch in diesem Jahr netzgekoppelte LOPF-Bojen mit einer Gesamtleistung von 5 kW in der Nordsee bei Hanstholm und in der Bucht von Nissum Bredning (Hellingsø) in Dänemark zu installieren. Die Lizenz hat Gültigkeit bis Juli 2016. Dies scheint dann aber aber das Ende der Entwicklung darzustellen, denn weitere Informationen lassen sich nicht mehr finden.


Im August 2007 beendeten Forscher der unabhängigen non-profit Forschungs- und Entwicklungsorganisation SRI International aus dem kalifornischen Menlo Park ihre mehrmonatigen Tests an einem neuartigen Wellenenergie-Wandler im Ozean bei Tampa Bay, Florida.

Künstlicher Muskel  des SRI

Künstlicher Muskel

Am SRI hatte man im Jahr 2000 sogenannte ‚künstliche Muskeln’ erfunden, mit denen nun die Wellenenergie genutzt werden soll. Das gummiartige Material mit dem Namen Electroactive Polymer Artificial Muscle (EPAM) erzeugt durch das zyklische Auseinanderziehen und die anschließende Kontraktion Elektrizität, ohne daß es dafür weiterer Geräte bedarf. Man hofft, mit Hilfe der neuen Technologie sehr preisgünstige Systeme entwickeln zu können.

Der Generator der SRI-Forscher besteht aus einigen Quadratmetern handelsüblichen Gummimaterials mit einer Dicke von 0,1 mm, das wie in einem Sandwich zwischen zwei Polymermatten als Elektroden aufgewickelt wird, in denen sich das konduktive Material befindet.

Sobald der entstandene Tubus auseinandergezogen wird (bei der von Wellen aufwärts gedrückten Boje durch ein nach unten ziehendes Gewicht), wird die isolierende Gummischicht dünner und verringert die Entfernung zwischen den beiden Elektroden. Durch einen geringen Batteriestrom angeregt fließt etwas Energie zwischen den Elektroden - doch sobald das Gummi wieder in seinen Originalzustand zurückspringt, zwingt es die Elektroden auseinander und indiziert dadurch eine höhere Voltzahl, die abgezapft und in einem Stromkreis genutzt werden kann. Auf dem unteren Foto kann man die verketteten Rollen in einem Generator-Modul gut erkennen.

Bei einer Wellenhöhe von 80 cm erreicht der künstliche Muskel eine Leistung von 20 W. Weil die Wellen jedoch nur alle vier Sekunden kommen, wird ein Dauer-Output von nur 5 W erreicht. Eine Rolle von 1 m Länge und 50 cm Durchmesser soll mit einer optimierten Elektronik allerdings bis zu 1 kW erzeugen können.

Künstliche Muskeln im Generatormodul

Künstliche Muskeln
im Generatormodul

Problematisch ist die einige Kilovolt betragende Voltzahl, die erst herunter transformiert werden muß. Dies war übrigens auch das Hauptproblem bei dem energieerzeugenden Schuh, den das Forschungsinstitut vor einigen Jahren entwickelt hat. In dessen Sohle befindet sich ein Stück des Polymermaterials, wodurch es dem Träger möglich ist, während des Laufens sein Handy zu laden, sofern irgendwo auch ein kleiner Transformator untergebracht ist. Mehr zu diesen Technologien findet sich im entsprechenden Teil des Kapitels Muskelkraft (s.d.).

Im Dezember 2008 wird in der Monterey Bay vor Santa Cruz eine Demonstration des 3 m hohen Wellenenergie-Konverters durchgeführt, die von der 2006 gegründeten japanischen Firma Hyper Drive Corp. aus Tokio gesponsort wird, die sich mit der weltweiten Förderung der Wellenergie beschäftigt und großes Interesse an der EPAM-Technologie zeigt.

Für einen kommerziellen Einsatz ist das Material bislang aber noch zu teuer und der Ertrag zu gering. Kleiner dimensionierte Einsatzmöglichkeiten bieten sich aber jetzt schon im umfangreichen Bereich des Micro Energy Harvesting an. Die SRI möchte bereits 2009 entsprechende Systeme anbieten, mit der Produktion von Energie in großem Maßstab rechnet man dann in 5 - 10 Jahren.

Im Jahr 2004 war de Lizenz für das Material übrigens das damals gerade neu gegründete SRI Spin-off-Unternehmen Artificial Muscle Inc. (AMI) vergeben, welches im März 2010 von der Firma Bayer Materialscience LCC übernommen wird. Mit Anwendungen im Bereich der Wellenenergie scheint man sich dort jedoch nicht zu befassen. Ich erwähne dies, weil sich die Firma Hyper Drive die grundlegende Technologie wiederum von der Firma Artificial Muscle hatte lizenzieren lassen.

Doch auch diese Entwicklung scheint anschließend gestoppt worden zu sein, denn die genannten Unternehmen sind später nicht mehr auffindbar, und auch vom SRI selbst verlautet nichts neues mehr.


Im Dezember 2007 wird über die Versuche der Air Force Academy (AFA) berichtet, die Wellenenergie zu nutzen. Das System hat Ähnlichkeit mit den Rädern der Raddampfer, wobei die einzelnen Paddel wie Flossen funktionieren und sich entsprechend der unterschiedlichen Wellenkonditionen anpassen lassen. Man rechnet allerdings mit mehreren Jahren weiterer Forschungsarbeit, um den Cycloidal Turbine Propeller soweit zu entwickeln, daß damit Geräte mit einem Output von einigen Kilowatt gebaut werden können.

AFA Laborversuch

AFA Laborversuch

Auf dem Treffen der American Physical Society im November 2009 wird der AFA-Ansatz erneut vorgestellt und über die Versuche mit den drei schmalen, senkrechten Blättern der Turbine berichtet, deren Funktion denen von Tragflächen ähnelt. Im Labormaßstab ist die Anlage weniger als 1 m groß, während eine kommerzielle Anlage bis zu 40 m groß werden soll.

Im Sommer 2011 wird in dem gigantischen Wellentank der Oregon State University, in dem sogar Tsunamis simuliert werden können, mittels einer größeren Anlage untersucht, ob es sich lohnt die Entwicklung weiterzuführen. Hierfür spendiert die National Science Foundation 285.000 $. Da es danach keine neuen Informationen mehr gibt, scheint dies nicht der Fall gewesen zu sein.

Hinweis: Mit der Technologie der Cycloidal Turbine beschäftigt sich auch die Boschma Research Inc. (BRI), ein Kleinunternehmen in Brownsboro, Alabama, das im Besitz behinderter Veteranen ist. Das damit ausgestattete River-in-Stream Energy Extraction (RISEC) System, das besonders für Laufwasser-, Gezeiten- oder Meeresströmungs-Kraftwerke geeignet ist, ist von der senkrecht startenden und landenden VTOL-Antriebstechnik abgeleitet, und seine Entwicklung wird vom US-Verteidigungsministerium gefödert.

Tests mit einer Anlage in voller Größe werden Mitte 2010 mit Hilfe eines Forschungsschiffes des Biodiversity Research Institute (BRI) durchgeführt. Außerdem ist ein Patent in Bearbeitung. Das ursprüngliche Patent der Erfinder James Boschma und Michael McNabb war im August 2005 eingereicht und im Februar 2007 veröffentlicht wurden (US-Nr. 20070036641).

Im September 2010 erhält BRI die Genehmigung, eine 15 kW Riverine-Turbine an der Central Alaska Mining Site zu installieren und zu testen, doch die Umsetzung verzögert sich. Erst im Mai 2012 erhält BRI vom Alaska Emerging Energy Technology Fund eine Förderung in Höhe von knapp 770.000 $, um die Cyclo-Turbine weiterzuentwickeln. Mehr über die Technologie findet sich in der Länderübersicht USA des Kapitelteil Strömungsenergie (s.d.).


Im Jahr 2007 wird das interessante Konzept einer Umsetzung bekannt, bei der zur Verminderung von Hurrikanen im Golf von Mexiko mittels einer riesigen Zahl von Wellenenergie-Pumpen kaltes Tiefenwasser an die Oberfläche gefördert werden soll, um diese abzukühlen. Die Idee stammt von dem Erfinder Phil Kithil aus New Mexico, der mit seiner im Vorjahr gegründeten Firma Atmocean Inc. in Santa Fe bereits einzelne Pumpen hergestellt hat, mit denen es ihm im Experiment gelingt, die umgebende Wasseroberfläche um etwa 7° abzukühlen. Kithil arbeitet zusammen mit dem Ingenieur Phillip Fullam von der Reytek Corp. an dem Projekt, seitdem sie 2004 ein Unternehmen für Fahrzeugsicherheit verkauft haben.

Kithil Straws Grafik

Straws (Grafik)

Bei dem Anti-Hurrikan-Projekt im Umfang von 5 Mrd. $ sollen 1,6 Millionen Pumpen in Form eines 1.600 km langen Bandes eingesetzt werden – was 100 Montageschiffe erforderlich macht, welche die sogenannten Straws vier Monate lang Tag und Nacht ins Wasser bringen und verankern.

Im Juli 2007 will Kithil bei den Bermudas testweise zehn Stück seiner patentierten, wasserkühlenden Pumpen einsetzen, welche aus jeweils 200 m langen flexiblen Schläuchen bestehen, an deren Spitze sich eine Schwimmboje mit dem Pumpmechanismus befindet, der das kältere und nährstoffreiche Wasser aus der Tiefe holt. Größere Wellen bedeuten mehr Kühlung, was günstig ist, da Hurrikanen üblicherweise besonders große Wellen vorangehen.

Kithils Team wird auch die Auswirkungen auf die marine Tierwelt messen, da vermutet wird, daß der erhöhte Nährstoffgehalt des Wassers die Gesundheit der Nahrungsmittelkette im Ozean verbessert. Möglicherweise steigert es auch die natürliche Fähigkeit des Meeres zur Kohlenstoffbindung, indem das Wachstum von Plankton nahe der Meeresoberfläche angeregt wird. Die ersten Beobachtungen weisen jedenfalls darauf hin.

Um die sogenannte Karl-Letelier Hypothese zu überprüfen, der zufolge eine wesentlich größere Netto-Absorption von CO2 im Meerwasser möglich ist, wenn der Nitratgehalt – als limitierender Nährstoff – gesteigert wird, beteiligt sich Atmocean im Mai 2008 mit drei Pumpen an einem Test im Pazifik, etwa 60 nautische Meilen nördlich von Hawaii. Der Versuch wird auf dem Discovery Channel in der Serie Project Earth, Episode ‚Hungry Oceans’ vorgestellt.

Als Alternative zum Zweck der Energiegewinnung stellt die Atmocean zudem das Konzept einer Wave Energy Sequestration Technology (WEST) vor, bei der – den Grafiken zufolge – auf- und zuklappende Paddel an einer langen Kette hängen, die das Auf und Ab der Wellenbewegung in hydraulischen Druck wandeln. Jede dieser Ketten soll 1,5 t wiegen.

Bis 2010 führt das Unternehmen insgesamt 21 Ozean-Tests mit verschiedenen Dimensionen der wellenbetriebenen Pumpen durch, wobei Durchmesser von 3 – 13,5 m und Schlauchlängen von 60 – 300 m zum Einsatz kommen. Für Oktober 2010 ist die Installation von 10 Stück miteinander verbundener WEST-Anlagen vor New Jersey im Atlantik geplant, die ein Jahr lang weitere Daten liefern sollen.

Die Kommerzialisierung des Systems könnte dann ab 2013 beginnen, als primärer Zielmarkt gelten Inseln und Inselstaaten, vor denen in Wassertiefen zwischen 20 m und 100 m große Arrays der punktabsorbierenden Bojen installiert werden sollen. Doch auch im Falle dieses Unternehmens können die Pläne nicht so schnell umgesetzt werden, wie eigentlich geplant.

Dies veranlaßt Kithil und sein Team im Frühjahr 2010 zur Neugestaltung des wellenbetriebenen Pumpystems, damit es nun auch Strom erzeugen kann. Wieder werden Prototypen entwickelt und eine Reihe von Tests und Design-Iterationen führen zu einem Testprogramm der California Polytechnic State University, das von WEST-System zwischen Mai und September 2011 auf offener See durchgeführt wird. Dabei werden Erkenntnisse zur Langlebigkeit, zum Input-Output-Verhältnis und zu den Auswirkungen von Bewuchs gewonnen.

Atmocean WEST Grafik

Atmocean WEST
(Grafik)

Seitdem das Unternehmen im Februar 2012 auf Facebook präsent ist, werden die weiteren Arbeiten dort dokumentiert.

Nach Beendigung weiterer Konstruktionsoptimierungen und dem Bau von Prototypen initiiert die Atmocean 22 Seetests in der Nähe von Coos Bay, Oregon, die im Sommer abgeschlossen werden und in erster Linie mit Techniken zur Ausbringung und zum Einholen der Geräte gedacht sind. Im Mai 2013 sind Wellenttank-Tests an der britischen Universität Plymouth geplant, gefolgt von Seetests eines Mini-Arrays aus Geräten in voller Größe, die ab Herbst 2013 an der FabTest Site Ort in der Nähe von Falmouth stattfinden sollen. Anschließend will man ein 249 kW Pilot-System produzieren und implementieren.

Im Juni 2012 erteilt das US Army Corps of Engineers seine Genehmigung für einen dreiwöchigen Versuch der WEST-Technologie im Meer vor Coos Bay, Oregon, der im September starten soll. Wobei unter dem Begriff WEST inzwischen Wave Energy Seawater Transmisson verstanden wird.

Im Februar 2013 wird die britische Tochter Ocean HydroPower Systems Ltd. (OHS) gegründet. In der Pipeline sind bereits verschiedene Entwicklungsaktivitäten in der Region Cornwall und im Südwesten des Landes. Tatsächlich wird die OHS aber schon im Mai 2014 wieder aufgelöst.

Im Juli 2012 gibt es zwei Treffen auf der niederländischen Karibikinsel Curaçao mit dem dortigen Energieminister und auf Aruba mit der Firma W.E.B., welche die drittgrößte Entsalzungsanlage der Welt betreibt und auch der Energieversorger von Aruba ist. Die Atmocean plant, im Sommer 2013 Pilotprojekte für beide Inseln durchzuführen, wozu es dann augenscheinlich aber nicht kommt.

Zur Vorbereitung der geplanten Installation vor Coos Bay werden im August 2012 die Variable Sea Anchors (VSA) ins Meer geschleppt. Diese hängen im Einsatz unter die Seewasserpumpe, um den Widerstand zu gewährleisten, der ihren Betrieb ermöglicht. Außerdem ist die Atmocean nach eigener Aussage kurz davor, ihre erste Pilotanlage vor der Küste von Lima in Peru zu realisieren. Dies scheint sich jedoch zu verzögern, denn aus dem Jahr 2013 ist nur zu erfahren, daß das Unternehmen mit den Sandia National Laboratories (SNL) in New Mexico zusammenarbeitet, um die Pumpen zur Stromerzeugung weiter zu optimieren.

Danach gibt es eine Lücke in der Berichterstattung, bevor im August 2014 gemeldet wird, daß die Firma eine Finanzierung in Höhe von 100.000 $ bekommen hat, um nun im Folgejahr in Peru das „weltweit erste kommerzielle Wellenkraftwerk“ zu errichten, wofür aber noch weitere 650.000 $ benötigt werden. Im September wird daher eine Crowdfunding-Kampagne auf Indiegogo gestartet, die jedoch nur magere 9.741 $ einbringt.

Ende des Jahres verweist die Atmocean darauf, seit 2005 insgesamt drei Jahre Analyse durch die SNL, sechs Tage Wellentanktests an der Universität Plymouth sowie 59 Tage Ozeantests in Texas, Bermuda, Hawaii, Kalifornien und Oregon durchgeführt zu haben, wodurch die Technologie die Serienreife erreicht habe. Es zeigt sich später allerdings, daß diese Behauptung verfrüht war.

Atmocean-Test 2015

Atmocean-Test (2015)

Im Dezember erhält die Firma die Genehmigung der peruanischen Marine für den Einsatz des Wellenenergiesystems nördlich der Hafenstadt Ilo in Peru. Ein komplettes Wellenenergiesystem würde aus 15 Bojen mit einer Nennleistung von jeweils 0,5 MW auf einer Fläche von 120 × 180 m bestehen. In Peru, wo auch eine Tochtergesellschaft gegründet wird, soll hingegen ein Demonstrationssystem installiert werden, das aus fünf miteinander verbundenen Bojen nebst Druckpumpen besteht und primär als Machbarkeitsnachweis – über die früheren Pilotversuche mit Einzelbojen hinaus – fungieren soll.

Zudem die Atmocean nun mit der Global Technology Deployment Initiative (GTDI) zusammen, um einen strategischen Plan zu entwickeln, der den weltweiten Einsatz ihrer Technologie beschleunigt.

Im Januar 2015 beginnt die Herstellung des ersten Demonstrationssystems im Werk des Produktionspartners seit 2010, dem in Albuquerque beheimateten Ingenieurbüro Reytek. Im Mai kommen die Bojen in Ilo Peru an, und zeitgleich unterzeichnet die peruanische Marine offiziell die Genehmigung, die der Atmocean eine einjährige Lizenz zur Demonstration ihrer Wellenenergietechnologie gewährt. Bei diesem Einsatz konzentriert sich die Atmocean ausschließlich auf die Frischwasserproduktion, da die Stromerzeugung aufgrund des billigen peruanischen Energiemarktes keine praktikable Option ist.

Hierzu werden nun auch einige technische Details bekannt. Demnach gelangt das Wasser mit einem Druck von etwa 180 psi (~ 12,5 bar) zu den Onshore-Konvertern an Land. Dazu werden Energierückgewinnungsgeräte genutzt, die im wesentlichen mechanische Räder drehen, um den Druck von  14 % des ankommenden Meerwassers auf 900 psi (62 bar) zu erhöhen, wie er für die Umkehrosmose benötigt wird. Die Umkehrosmose-Anlage selbst ist so groß wie ein Schiffscontainer und wird von den Industriepartnern der Atmocean hergestellt.

Die für Mitte Juni geplante Installation verzögert sich aufgrund ungeeigneter Wetterbedingungen bis Anfang Juli. Nachdem die Bojen installiert worden sind, müssen sie aber schon drei Wochen später wieder geborgen werden, wobei nur gesagt wird, daß der Wintereinsatz mit Wellenhöhen von 4 m sehr lehrreich war und man sich nun darauf freut, das System in den peruanischen Gewässern in den kommenden Monaten weiterzuentwickeln.

Nachdem neue Komponenten für einen Haltbarkeitstest entwickelt  worden sind, wird das System Anfang Oktober ein weiteres mal zu Wasser gelassen, was bei diesem System innerhalb eines Tages geschieht. In dieser 2. Testphase soll es bis zu sechs Monate lang im Meer bleiben, um die Leistungs- und Haltbarkeitsdaten zu bestätigen. Dies soll zu einer möglichen Installation vollständiger kommerzieller Systeme mit 15 (später: 16) Einheiten bis Ende des Jahres führen.

Atmocean-Test 2015

Atmocean-Test (2015)

Auf der Fachmesse AquaTech im November 2015 wird das stromlose Umkehrosmose Entsalzungssystem des Unternehmens (zero-electricity reverse/osmosis, ZER/O) als eine der führenden Innovationen der Wassertechnologie ausgewählt. Es erzeugt Süßwasser mittels Wellenenergie, indem es die Offshore-Pumpenreihe von Atmocean mit einem Entsalzungsmodul kombiniert, das ohne Netzstrom arbeitet. Damit können die ZER/O-Systeme vollständig netzfern betrieben werden und Süßwasser für abgelegene Küsten- oder Inselgemeinden liefern, sowie zur Tröpfchenbewässerung von Küstenwüsten zum Anbau landwirtschaftlicher Nutzpflanzen und zur Absorption von atmosphärischem CO2 verwendet werden.

Ende März 2016 folgt ein mehrtägiger Wellentank-Test an der Texas A&M University, um die VSA-Designs für das erste kommerzielle System fertigzustellen, bevor im zweiten Quartal die endgültigen Tests in Peru stattfinden. Eine zweite Runde der Tests mit einem Modell im Maßstab 1:8 findet Ende Juni statt, eine dritte im August. Mit diesen Wellentankstudien kann die Atmocean den Wellenenergiewandler nun an standortspezifische Gegebenheiten anpassen.

Es scheint jedoch noch weiterer Forschungsbedarf zu bestehen, denn um vierte Testrunde durchführen zu können, bietet das Unternehmen im Dezember im Rahmen einer aktienbasierten Crowdfunding-Kampagne 5.000 Aktien an, aus denen ein Erlös von 25.000 $ erwartet wird. Immerhin verläuft die Kampagne mit Einnahmen in Höhe von 19.000 $ diesmal erfolgreicher als 2014.

Im Januar 2017 können daher zwei Abschlußrunden von Wellentank-Test angekündigt werden, und Anfang Februar meldet die Atmocean, daß sie einen Zuschuß in Höhe von 20.000 $ aus dem New Mexico Small Business Assistance (NMSBA) Programm erhalten hat, um gemeinsam mit den Sandia National Labs eine Modellierung der numerischen Strömungsmechanik zu realisieren. Das Projekt wird fünf Monate dauern. Es ist der bereits vierte Zuschuß, der Atmocean im Rahmen des NMSBA-Programms gewährt wird, und der die Gesamtfinanzierung auf 150.000 $ steigert.

Über ein neues Projekt wird erstmals im Juni informiert. Dabei geht es um den Plan der Atmocean, eine Einzelpumpen-Einheit für eine dritte Runde von Ozeantests vor der Stadt Lord’s Cove in Neufundland in Kanada zu installieren. Die Firma wird dabei mit dem Wave Energy Research Center (WERC) des College of the North Atlantic zusammenarbeiten.

Ende September nimmt die Atmocean ihre neu entwickelte Waverider-Pumpe, die eine höhere Pumpeffizienz besitzt und gleichzeitig die Investitionskosten um 50 % reduziert, etwa 500 m vor der kanadischen Ostküste in Betrieb. Der Einsatz ist Teil eines gemeinsamen Projekts zur Entwicklung eines landbasierten, integrierten multi-trophischen Aquakultursystems (integrated multi-trophic aquaculture, IMTA).

Im Oktober beginnen Verhandlungen zwischen der Atmocean und der Inter-American Development Bank, einer Gruppe peruanischer Grundbesitzer und Interessenvertreter, über die Entwicklung des ersten kommerziellen Entsalzungssystems bis 2019, und im Dezember beginnt die Firma mit der Erforschung von Möglichkeiten, wie man wellenenergiebetriebenen Anlagen zur Kohlenstoffsequestrierung einsetzen kann, d.h. der Kohlenstoffabscheidung und langfristigen Speicherung von atmosphärischem CO2.

OSCAR-Test

OSCAR-Test

Die Atmocean wird hierzu die Ocean Surface Carbon Relocation (OSCAR)-Technologie als Teil ihrer operativen Expansion mit aufnehmen. OSCAR ist eine Meerespumpe, welche die Wellenenergie und den Salinitätsgradienten nutzt, um kohlenstoffreiches Oberflächenwasser bis unter 1.000 m Tiefe zu pumpen, wo der Kohlenstoff isoliert und über Jahrzehnte bis Jahrhunderte abgetrennt verbleiben soll.

Im März 2018 veröffentlicht die britische Energie- und Umweltberatungsfirma Aquatera eine einjährige Studie, welche die Perspektiven für die Entwicklung erneuerbarer Energien im Wasser von Peru beschreibt und die Wellen-, Gezeiten-, schwimmende Windkraft-, schwimmende Solar- sowie Flußhydrokinese-Technologien umfaßt. Die Ergebnisse zeigen, daß die Gebiete mit den größten Ressourcen auf See in den pazifischen Nord- und Zentralregionen zu finden sind.

Ein Spinout der Atmocean mit dem Namen Ocean-Based Climate Solutions setzt im Juni vor der Küste von San Diego in Kalifornien ein OSCAR-System im Maßstab 1:3 für die erste Runde der Seeversuche ein.


Anfang 2007 bekommt die bereits 1989 gegründete und dem US-Militär nahestehende Firma Scientific Applications & Research Associates Inc. (SARA) aus Cypress, Kalifornien, ein Patent zugesprochen, das den langen Titel Modular liquid-metal magnetohydrodynamic (LMMHD) power generation cell trägt (US-Nr. 7.166.927). Diese Technologie wird kurzgefaßt auch als MHD Wave Energy Conversion (MWEC) bezeichnet. Interessanterweise beruft sich das Unternehmen auf das bereits 1992 an einen Timothy M. Rynne aus Huntington Beach erteilte Patent (US-Nr. 5.136.173), das sich ebenfalls mit dem Einsatz eines magnetohydrodynamischen Generators zur Nutzung der Wellenenergie beschäftigt.

Die SARA behauptet, damit eine kostengünstige Lösung zur Energiegewinnung aus Meereswellen entwickelt zu haben, die außerdem einen Wirkungsgrad von rund 50 % aufweist. Das Unternehmen entwirft, baut und testet im März 2007 einen 100 kW MHD-Generator als Labor-Demonstrator, und entwickelt zudem das Konzept eines Generators, der im tiefen Ozean vertäut werden kann.

Der MHD-Generator wird mit einem verankerten System verbunden, das von den Wellen auf und ab bewegt wird, wobei eine (mechanische) Welle die Bewegung zu dem Generator überträgt, der sich tief unter Wasser befindet. Dadurch wird die leitende Flüssigkeit durch leistungsstarke Permanentmagnete hindurchgepreßt, was einen elektrischen Niederspannungs-Kreislauf erzeugt. Dieser wird durch einen elektrischen Wechselrichter in 60 Hz Wechselstrom umgewandelt. Pro Boje sollen dabei 16 in Serie geschaltete MHD-Zellen zum Einsatz kommen. Die Ergebnisse des Versuchs oder Informationen über weitere Entwicklungsschritte hat die SARA bislang nicht veröffentlicht.

Auf der 18. International Offshore and Polar Engineering Conference in Vancouver Mitte 2008 legen Wissenschaftler der chinesischen Akademie der Wissenschaften und der Firma TransUniv Machinery Co. Ltd. in Shanxi, China, ein Papier mit dem Titel Analysis of Liquid Metal MHD Wave Energy Direct Conversion System vor – womit anzunehmen ist, daß die Entwicklung dieser interessanten Technologie in Zukunft eher in China weiterverfolgt werden wird, ähnlich wie es bereits mit der Magnetschwebebahn Transrapid und diversen anderen Technologien geschehen ist. Eine weitere Veröffentlichung im Dezember 2009 scheint dies zu belegen.

In der ersten Untersuchung, die im Netz leider nicht vollständig veröffentlich worden ist, wird auch davon gesprochen, daß ein MWEC-System bereits 2005 durch die SARA im praktischen Einsatz getestet worden sei. Andere Informationen aus späterer Zeit gibt es jedoch nicht - das Projekt scheint also auch in China nicht weiterverfolgt worden zu sein.


2007 wird in Portland der Oregon Wave Energy Trust (OWET) gegründet, an dem Fischerei- und Umweltgruppen, die Industrie und die Regierung beteiligt sind. Die gemeinnützige Public-Private-Partnership wird vom Oregon Innovation Council finanziert und hat die Aufgabe, die verantwortungsvolle Entwicklung der Wellenenergie in Oregon zu unterstützen, um den Bundesstaat zum Marktführer in Nordamerika zu machen. Dabei will man bis 2010 etwa 800 Haushalte mit 2 MW Wellenergie-Strom beliefern – und bis 2025 bei einer Leistung von 500 MW angekommen sein.


Die 2007 von Bill Staby gegründete Firma Resolute Marine Energy Inc. (RME) aus Boston, Massachusetts, arbeitet an einer eigenen, netzunabhängigen Technologie zur Wellenkraft-Nutzung. Das Unternehmen wird vom U.S. Department of Energy und dem Minerals Management Service des U.S. Department of Interior dabei stark unterstützt, verschiedene Prototypen zu bauen und zu testen. Die RME will kurzfristig mit 1 – 10 kW Anlagen auf den Markt kommen und zielt dabei auf offene Aquakultur-Farmen, Entsalzungsanlagen und Meeresobservationssysteme. Später sollen größere System hinzu kommen, die ans Netz angeschlossen werden können. RME arbeitet insbesondere an der Entwicklung von zwei Konverterarten, welche die mechanische Energie der Wellen in Strom, Druckluft oder Meerwasser unter Druck umwandeln.

AirWec

AirWec

Der zum Patent angemeldete AirWec nutzt eine Platte unter Wasser sowie eine Schwimmboje, die dem Wellenverlauf folgt, um Druckluft zu liefern. Dieses System soll primär bei der Offshore-Fischzucht eingesetzt werden. Ein erster Prototyp wird im Januar 2009 im Golf von Maine, etwa 3,2 km östlich der Nordspitze von Plum Island in Newburyport, Massachusetts, getestet. Die Kosten werden mit 100.000 $ in Form von Beteiligungen sowie einem 30.000 $ Zuschuß der U.S. National Oceanic and Atmospheric Administration gedeckt. Für weitere Tests und die Entwicklung der 2. Generation beantragt RME weitere 100.000 $.

Der zweite Konverter des Kleinunternehmens trägt den Namen SurgeWec und besitzt eine senkreche Platte, die eine hydraulische Pumpe nutzt, um die kinetische Energie der Wellen in unter Druck befindliches Meerwasser zu konvertieren. Dieses System gleicht dem finnischen Waveroller bzw. dem Oyster-System aus Großbritannien (s.d.), wobei das SurgeWec an seiner Oberkante ein verschlossenes Rohr als Auftriebskörper besitzt und in erster Linie dazu gedacht ist, eine Entsalzungsanlage zu betreiben.

Für diese Entwicklung beantragt die RME 1,2 Mio. $ vom DOE und versucht die restlichen 700.000 $ über private Investoren aufzutreiben. Für eine Demonstrationsanlage werden rund 3 Mio. $, und für den Prototyp einer kommerziellen Ausführung sogar 20 Mio. $ benötigt. Man hofft, bis zum Sommer 2011 die Computermodellierung und verkleinerte Wellentank-Tests beider Geräte abzuschließen und mit ersten Versuchen im Ozean beginnen zu können. Versuche mit einer größeren Version sollen dann im Sommer 2012 beginnen.

Im Oktober 2008 beteiligt sich die RME an der Gründung des Marine Renewable Energy Consortium (MREC), bei dem ein Netzwerk aus Technologie-Entwicklern und Benutzern die Nutzung der Erneuerbaren Energien aus dem Meer forcieren will. Im selben Monat genehmigt das U.S. Department of Interior Zeit für Wellentank-Tests bei der National Oil Spill Response Research & Renewable Energy Test Facility (Ohmsett) in Leonardo, New Jersey.

Im Januar 2009 beginnt das Unternehmen mit den Vorbereitungen des See-Tests des AirWEC im Golf von Maine. Die Versuche sind Abschluß einer sechs Monat langen Forschungs- und Entwicklungsperiode, die durch einen Zuschuß von der National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) unterstützt wurde. Ziel des Projektes ist es, die Anwendbarkeit des Systems bei einer bestimmten Anwendung zu demonstrieren – der Erzeugung von Druckluft für den Einsatz in der Offshore-Fischzucht. Projektleiter ist demzufolge auch eine Gesellschaft, die Aquakultur-Systeme für Fischzucht im offenen Meer produziert, die Ocean Farm Technologies Inc. (OFT) aus Searsmont, Maine. Dritter Partner bei dem Projekt ist das Massachusetts Institute of Technology (MIT).

Im Mai folgt eine Förderung des DOE, um ein innovatives System zur Leistungsoptimierung großer Wellenenergiekonverter-Arrays zu entwerfen und zu bauen, und im Juli ist die RME einer der drei Gewinner des Clean Energy Investment Prize. Außerdem wird der Hauptsitz von Watertown nach Boston verlagert. Die Prototypen-Fabrikation erfolgt weiterhin am Advanced Technology and Manufacturing Center der University of Massachusetts Dartmouth in Fall River.

Im August bekommen die RME und die OFT den zweiten Zuschuß der NOAA, um an dem Projekt zur Integration des AirWEC in den Aquapod Aquakultur-Systemen von OFT weiterzuarbeiten, Prototypen zu bauen und See-Tests durchzuführen. Im November gibt es dann auch Fördermittel des DOE für die Weiterentwicklung des SurgeWEC. Das Unternehmen nennt allerdings keinerlei Beträge – und hält sich auch sonst mit Zahlenangaben auffallend zurück.

Ohmsett-Anlage

Ohmsett-Anlage

Im Februar 2010 (andere Quellen: Juni) nutzt die RME eine Testwoche in der 203 m langen und 3,4 m tiefen Ohmsett-Anlage des Bureau of Ocean Energy Management (BOEM) für Vermessungen, gefolgt von einer zweiwöchigen Untersuchung im Wellenkanal des Alden Lab in Holden im April. Auch darüber werden keine Ergebnisse veröffentlicht.

Mitte des Jahres gibt das DOE bekannt, daß man die RME im Rahmen verschiedener Programme fördern wird, damit das Unternehmen 2011 einen Prototyp in Maine ins Wasser bringen kann. Schon im August gibt es daraufhin wieder einmal Geld vom DOE, das diesmal dafür gedacht ist, ein innovatives System zur automatischen Änderung der Geometrie des Wellenenergie-Sammlers, in Reaktion auf sich ändernde Wellen-Bedingungen, zu entwickeln. Mit dem Zuschuß sollen die Seetests in Maine im Folgejahr finanziert werden.

Im September gibt es – inzwischen fast schon routinemäßig – einen weiteren DOE-Zuschuß für die Entwicklung eines innovativen Energieaufnahme-Systems (dritten Quellen zufolge in Höhe von 1 Mio. $). Zu diesem Zeitpunkt erwartet das Unternehmen, die Computer-Modellierungen und Tanktests der verkleinerten Modelle beider Geräte bis zum Sommer 2011 abgeschlossen zu haben. Ein Kraftwerk in größerem Maßstab ist für den Sommer 2012 geplant, und die Kommerzialisierung dann im Jahr 2013.

Tatsächlich wird im Juni 2011 eine weitere Testwoche im Ohmsett-Tank abgeschlossen – während das Unternehmen gleichzeitig eine Gründer-Finanzierungsrunde durchführt, deren ungenannter Erlös für die weitere Produktentwicklung und die Patentanmeldungen verwendet werden soll. Die Startinvestoren sind mehrere Familienstiftungen im Raum Boston sowie eine Reihe von Privatpersonen. Im September finanziert das U.S. Department of Interior – Bureau of Reclamation die Entwicklung eines kritischen Subsystems, das es den Wellenenergiekonvertern erlaubt, kostengünstige Energie für Umkehrosmose-Entsalzungsanlagen zu liefern.

Im Dezember 2011 gelingt es der RME endlich, den SurgeWEC-Prototyp am Jennette’s Pier von Nags Head in den Atlantik abzusenken, wo das Gerät nun Daten über die Menge der von ihm nutzbaren Wellenenergie sammeln soll – ein wichtiger Schritt nach den vielen Jahren an Vorbereitungen. Der 2,3 m breite und 1,7 m hohe Prototyp wird innerhalb von zwei Tagen etwas außerhalb der Surf-Zone in 7,5 m Tiefe durch Taucher auf dem Meeresboden montiert. Große Backsteine passen als Ballast-System in den Sockel, und zwei große Anker halten das Gerät im Falle von schwerer See fest.

Unterstützung bekommt RME bei diesem Projekt vom Coastal Studies Institute der University of North Carolina sowie der North Carolina Aquariums Society, welche das sich 305 m weit ins Meer erstreckende Jennette Pier besitzt und betreibt. Bei dem Versuch erweist es jedoch, daß die RME das Design noch kräftig überarbeiten muß, um zumindest ein vor-kommerzielles Niveau zu erreichen. 

Bereits im November 2009 hatte die Stadtverwaltung von Yakutat in Alaska darüber informiert, daß sie ein Demonstrations-Wellenergieprojekt finanzieren wird, das in vier Phasen umgesetzt werden soll. Vom Stromversorger Yakutat Power finanzierte und vom Electric Power Research Institute (EPRI) durchgeführte Konzept- und Machbarkeitsstudien für zusammen 44.000 $ waren mit positivem Ergebnis abgeschlossen worden.

Nun soll die schottische Firma Aquamarine Power mit dem Bau der 1,6 Mio. $ teuren Pilotanlage beauftragt werden, wobei ein 650 kW Oyster-Wellenkonverter zum Einsatz kommen soll. Yakutat schlägt vor, die anfallenden Kosten zwischen dem Staat Alaska (75 %) und dem US Department of Energy (25 %) aufzuteilen. Der Projektstart ist für den Januar 2011 vorgesehen. Im Erfolgsfall soll nach einiger Zeit eine Farm mit bis zu 5,2 MW Leistung in Form von acht kommerziellen Einheiten entstehen, deren Gesamtkosten auf gut 46 Mio. $ geschätzt werden.

Später rückt man aus Gründen, die ich noch nicht herausfinden konnte, davon wieder ab - statt dessen stellt die RME im Juli 2012 den Antrag über die vorläufige Genehmigung der Federal Energy Regulatory Commission (FERC) für das nun offiziell Yakutat Wave Energy Project genannte Vorhaben vor der Cannon Beach im Golf von Alaska. Die Genehmigung wird es RME ermöglichen, den optimalen Standort für das Projekt zu identifizieren, Studien durchzuführen und die Vorbereitung einer Anwendungslizenz zu unterstützen.

Im September gewinnt RME auf dem 2. jährlichen Savannah Ocean Exchange den Solution Inspiring Action Award – und wird auf dem World Summit on Innovation and Entrepreneurship in Boston als Global Hot 100 Company ausgezeichnet. Anfang Dezember wird ein weit größeres Modell des SurgeWEC bei der Feldforschungsstation des U.S. Army Corps of Engineers in Duck, New Carolina, ins offene Wasser gerollt und sechs Wochen lange geprüft. ,Gerollt’ deshalb, weil die beweglich gelagerte 17,5 m2 große senkrechte Platte auf einem Stahlrahmen befestigt ist, an dem 16 Reifen angebracht sind. Die Versuchsinstallation an einem sich langsam absenkenden Meeresboden wird dadurch sehr erleichtert, und das Zurückholen des Prototyps ebenso. Bei dem Versuch wird ein Wirkungsgrad von 30 % festgestellt.

Im Januar 2013 genehmigt die FERC den vorläufigen Antrag für das Yakutat-Wellenkraftwerk – was den offiziellen Beginn des Projekts markiert, bei dem in einem Bereich von 25 Quadratmeilen 10 - 15 SurgeWEC-Wellenenergiekonverter installiert werden sollen, die Meerwasser durch ein Turbinen/Generatorsystem an Land mit einer Leistung von 500 - 750 kW pumpen.

Der 650-Seelen-Ort Yakutat, der von den jährlich über 3.000 MWh Strom profitieren soll, liegt in einer abgelegenen Region im südöstlichen Teil von Alaska, ist vom Tongass Nationalforst umgeben, hat keinen Schienen- oder Straßenzugang, und die nächste Hochspannungsleitung ist einige Hundert Meilen weit weg. Bislang wird die Energieversorgung durch Dieselkraftstoff gewährleistet, der zudem über eine Entfernung von 1.750 km herangeschifft werden muß.

Ab dem Sommer werden mehrere Studien durchgeführt, um den Anforderungen der genehmigenden Stellen genüge zu tun, sowie entsprechende Anträge gestellt. Die Installation des ersten Prototyps in Yakutat wird für den Herbst 2014 geplant. Bis zum Juli 2015 soll dann das ganze Kraftwerk stehen. Tatsächlich läßt sich jedoch nicht das Geringste mehr über ein Fortschreiten des Projekts finden.

Im August 2013 investiert die Vodia Ventures mit Sitz in Concord, Massachusetts, in die RME – die zudem in diesem Monat Zuschüsse aus dem Water Power Program des DOE für zwei Projekte erhält. Zum einen soll gemeinsam mit den Projektpartnern University of Michigan und Re Vision Consulting LLC ein Rückkopplungsregelalgorithmus für das SurgeWEC entwickelt werden, wobei der Gesamtwert des Projekts 1,36 Mio. $ beträgt, und zum anderen wird die RME mit der ABB Inc. und der Texas A&M University zusammenarbeiten, um als Ersatz für das bestehende hydraulische Zapfwellensystem ein kompaktes elektrisches Zapfwellensystem der nächsten Generation zu bauen und zu demonstrieren. Der Gesamtwert dieses Projekts beträgt 2,5 Mio. $.

Die Total Impact Advisors (TIA) werden im September von der RME beauftragte, die Plazierung von 8 Mio. $ als Vorzugsaktien der Serie B bei institutionellen Investoren zu unterstützen. Es gibt jedoch keine Meldung über einen Erfolg der Geldbeschaffung.

Im April 2014 wird ein dreiwöchiges Wellentank-Testprogramm im Orion Energy Centre (OEC) in Inverness, Schottland, abgeschlossen – ohne daß jedoch irgendwelche Daten bekanntgegeben werden. Im September folgen die Registrierungen von 100 %-igen Tochtergesellschaften in der Republik Südafrika (Resolute Marine SA Ltd., RMESA) und in Irland (Resolute Marine Ltd., RML), und im November beteiligt sich die in New York ansässige Euthenia Capital an der 2,5 Mio. $ Wandelanleihe von RME.

Im Laufe des Jahres 2015 sammelt die RME zwar diverse Preise und Auszeichnungen, doch technisch scheint es keine Fortschritte zu geben – obwohl im August vom DOE weitere Zuschüsse zur Fortsetzung der o.g. Arbeiten an dem Rückkopplungsregelalgorithmus sowie zur Entwicklung und kommerzielle Anwendung einer speziellen Methode zur Umwandlung der bidirektionalen Bewegungen des SurgeWEC in eine unidirektionale Drehbewegung, die für den Antrieb einer Pumpe oder eines Motors geeignet ist, fließen.

Die Resolute Marine (Cabo Verde), eine weitere Tochtergesellschaft der RME, erhält im Januar 2016 einen Zuschuß vom Sustainable Energy Fund for Africa (SEFA), der von der African Development Bank (AfDB) verwaltet wird, um eine Entsalzungsanlage für Umkehrosmose zu entwickeln und einzusetzen, die ausschließlich mit Wellenenergie betrieben wird. Das Hauptziel des Projekts besteht darin, einen Beitrag zur Lösung des Problems der Wasserknappheit auf der Inselgruppe der Kapverden zu leisten.

Der SEFA-Zuschuß unterstützt die Studien und Vorarbeiten, die für den Einsatz und die Erprobung einer Wave2O genannten Pilotanlage erforderlich sind, und anschließend für die Beschaffung und Inbetriebnahme einer kommerziellen Anlage im Vollmaßstab mit einer geplanten täglichen Produktionskapazität von 4.000 m3. Weitere Meldungen aus diesem Jahr gibt es nicht.

Im Juli 2017 erhält die RME vom DOE für ein Projekt mit dem Titel ‚Wave-Powered Desalination System‘ 150.000 $, und im August wird mit dem Cape Verde National Institute for Fisheries (INDP) die Absichtserklärung über eine Standortcharakterisierung und Ressourcenbewertung unterzeichnet, die in Praia Grande auf der Insel Sao Vicente stattfinden wird, die als idealer Standort für eine kommerzielle Demonstration der wellenbetriebenen Entsalzungstechnologie von RME ausgewählt worden war.

Für ein Projekt mit dem Titel ‚Nachweis der wirtschaftlichen Machbarkeit eines wellenbasierten Entsalzungssystems‘ gewährt die EU der RME Ende des Jahres einen Zuschuß in Höhe von 50.000 €, um die Finanzmodelle im Zusammenhang mit dem Einsatz des ersten Wave2O-Projekts auf den Kapverden zu verbessern. Weitere Schritte zur Umsetzung des Projekts lassen sich bislang nicht nachweisen.


Der Wave Reaper – eine low-cost und open-source Wellenenergieanlage mit einem angeblichen Wirkungsgrad von 30 % – erscheint erstmals 2008 in den Blogs. Aus den entsprechenden Grafiken kann man ersehen, daß es sich um ein mechanisches System handelt, bei dem das Auf und Ab einer oder mehrerer Schwimmbojen durch einen Seilzug an eine Generatorbox an Land transferiert wird.

Mir scheint allerdings, daß die Protagonisten derartiger Systeme stets vergessen, daß auch die Seilzüge ein Gewicht haben, dessen Trägheit erst einmal überwunden werden muß, bevor nützliche Arbeit erzeugt werden kann. Herkunft und Quelle dieses Systems sind nicht herauszufinden, und auch die entsprechende Seite ist nicht mehr am Netz.

FWG Modell

FWG Modell


Ein sogenannter Floating Wave Generator (FWG) - der nicht mit dem gleichnamigen kanadischen Gerät verwechselt werden darf (s.d.) - ist das Ergebnis der Entwicklungsarbeiten von Glenn Edward Cook aus Simpson, Pennsylvania. Die Beschäftigung mit der Wellenenergie führt zur Erteilung eines entsprechenden Patents (US-Nr. 7.315.092) im Jahr 2008.

Zwei andere Systeme desselben Erfinders werden unter den Bezeichnungen Syphon Wave Generator (US-Nr. 7.355.298) sowie Under The Bottom Generator geführt (Anmeldungen Nr. 2009/006752 und 2010/0171313), wobei letzterer auch als Bottom Wave Generator bekannt wird.

Die Gerätschaften befinden sich alle noch in einem sehr frühen Entwicklungsstadium - und es gibt auch keine Anzeichen dafür, daß mehr als nur kleine Demonstrationsmodelle der ersten beiden Systeme gebaut und getestet worden sind.

Dies geschieht durch die im Jahr 2008 in Newport Beach, Kalifornien, gegründete Firma Green Wave Energy Corp., die sich auch mit innovativen Wind- und Solarenergiesystemen beschäftigt. Der Bottom Wave Generator scheint dabei besonderes Interesse zu finden, denn von diesem gibt es einen YouTube-Clip (hochgeladen im Mai 2009), auf dem man den Test eines Modells von beachtlicher Größe beobachten kann, mit welchem die Funktionsfähigkeit des Konzepts bewiesen werden soll.

Dessen Technologie ist ausgesprochen einfach, denn die Turbine besteht aus nichts weiter als einem strukturell verstärkten Fiberglas-Zylinder mit einem großen Propeller im Inneren, der mit einem elektrischen Generator verbunden ist. Öl- oder Hydrauliksysteme werden nicht benötigt. Die Turbine wird vertikal an einer Stelle außerhalb der Brandung fest verankert, so daß nur die Spitze aus dem Wasser ragt. Die Stromproduktion des Generators beruht auf dem mit den Wellen steigenden und fallenden Wasser im Inneren des Zylinders, welches den Propeller dreht, wobei das Wasser zweimal genutzt wird – wenn es im Zylinder nach oben steigt und wenn es wieder nach unten abfließt.

Das klingt gut, aber die Ergebnisse mit dem 6 m langen und 1,8 m durchmessenden Rohr sind bislang noch nicht veröffentlicht worden. Dafür liegt schon der Verkaufspreis für kommerzielle 5 kW Anlagen vor: 20.000 $.

In der Planung hat die Green Wave Energy auch ein Strömungskraftwerk namens Zero Impact Water Current Turbine, das die Stromproduktion revolutionieren soll – was sogar stimmen mag, wenn die bislang bekanntgegebenen Zahlen tatsächlich in ein funktionierendes und marktfähiges Produkt verwandelt werden können. In jeden Fall werde ich die Sache im Kapitelteil Strömungsenergie weiter im Auge behalten. Mit der Wellenenergie beschäftigt man sich aber nicht mehr - und später verschwindet auch die Firma vollständig.


Im August 2008 berichtet die Presse über den Erfinder Tom Windle aus Bartlesville, Oklahoma, der sich seit 30 Jahren mit der Wellenenergie beschäftigt und u.a. eine Schwimmplattform entwickelt hat, die er in umliegenden Seen testet. Sein 1986 eingereichtes Patent wird ihm 1988 erteilt (US-Nr. 4.754.157).

Windle mit Boje

Windle mit Boje

Windle ist ein lokaler Pionier, der schon seit den 1970er Jahren energiesparende Ideen verfolgt und umsetzt. Seinen Schmuck- und Edelstein-Shop auf dem South Washington Boulevard hat er mit der damals größten Solaranlage des gesamten Bundesstaates beheizt, und heute wärmt und kühlt er sein Geschäft mit Hilfe der Geothermie.

Die Windle-Boje funktioniert mittels einer Kolbenpumpe, die Wasser durch eine Turbine zur Stromerzeugung drückt. Mitte der 1980er experimentiert der Erfinder vor der Küste von Texas, und ein Prototyp, der von 1990 bis 1995 erfolgreich vor La Jolla im Wasser in Betrieb ist, überlebt problemlos drei schwere Stürme. Es wird sogar in der Popular Science vom Januar 1993 darüber berichtet. Die Weiterentwicklung muß aus Geldmangel jedoch eingestellt werden.

Inzwischen schlägt Windle vor, die vielen bestehenden Offshore Öl- und Gas-Bohrplattformen umzubauen, so daß sie mittels Wellenenergie Wasserstoff produzieren. Was prinzipiell auch sinnvoll wäre, da es den Rohstoff Meerwasser zu Genüge gibt, eine Zwischenspeicherung der Wellenenergie sich erübrigt, und der Wasserstoff mittels bereits existierender technischer Anlagen auch problemlos speicher- und verschiffbar ist. Dennoch ist später nichts mehr über den Erfinder und seine Bojen zu finden.


Ebenfalls im August 2008 unterzeichnet die auf den Bermudas beheimatete Triton Renewable Energy Ltd. eine Absichtserklärung mit der Renewable Energy Holdings Plc., um eine Wellenfarm für die Bermudas zu planen, zu bauen und zu betreiben. Die Triton konzentriert sich auf Projektentwicklungen im Bereich der Erneuerbaren Energien auf der Insel, welche durchschnittlich 80 MW verbraucht, mit einer Spitzenlast im Sommer von 110 MW.

Eingesetzt werden soll die CETO-Technologie der australischen Carnegie Wave Energy Ltd. (s.d.), mit der ebenfalls eine Absichtserklärung unterzeichnet wird. Zuerst ist eine Demonstrationsanlage mit 2 MW geplant, anschließend eine netzverbundene 20 MW Farm, die auch Wasser entsalzen soll.

Ein Zeitplan für das Projekt liegt noch nicht vor, doch das Projekt wird im Februar 2009 von der Bermuda Electric Light Company Ltd. (BELCO), dem alleinigen Stromlieferanten vor Ort, als bevorzugtes Projekt für erneuerbare Energien auswählt.

Im Dezember 2010 erhält die Triton die Genehmigung für den Einsatz einer Wellenmeßboje zur Bestimmung der standortspezifischen Wellenenergie-Ressourcen. Die solarbetriebene Triaxys-Boje wird im April 2011 bei 25 m Wassertiefe vor Garden Island (andere Quellen: Cooper’s Island) auf der östlichen Seite der Bermudas installiert und soll nun für einen Zeitraum von mindestens 12 Monaten Daten sammeln. Die Vor-Machbarkeits- und Umweltstudien des Projekts sind derweil abgeschlossen worden.

Ebenfalls im April meldet die Firma Carnegie, daß die Onshore-Prüfung der CETO Pumpe und des Hydraulik-Moduls in kommerziellem Maßstab für die Demonstration vor Garden Island erfolgreich beendet wurde. Im Mai 2012 wird der Abschluß der einjährigen Wellenmessungs-Studie verkündet, die mit technischer Unterstützung der Ground Electronics Services and Bermuda Weather Service (BAS-Serco Ltd.) durchgeführt wurde. Danach ist jedoch nie wieder etwas über das Projekt zu hören.


Im Februar 2009 gibt der Bürgermeister von San Francisco Gavin Newsom, der schon Solardächer und städtische Windkraftanlagen in die Stadt gebracht hat, bekannt, daß er die vorläufige Genehmigung für die Errichtung eines 10 – 30 MW Wellenenergie-Projekts vor der Küste des Stadt gegeben hat, das in Zukunft sogar bis auf 100 MW erweitert werden könnte. Grundlage dafür ist eine jüngst beendete Studie, welche die Stadt mittels einer Förderung durch die Sidney Frank Foundation und anderer Seiten durchgeführt hatte.

Umgesetzt ist noch nichts, als Newsom Ende 2010 aus dem Amt scheidet, um die Position des kalifornischen Vizegouverneurs zu übernehmen. In den Fachblogs wird nun gefragt, ob er in seinem neuen Staatsamt erfolgreicher darin sein wird, aus der Kraft des Meeres Elektrizität zu erzeugen. Laut einem Artikel des San Francisco Chronicle hat Newsom diesem Traum jedenfalls noch nicht aufgeben und hofft, im Zeitraum 2012/2013 ein Wellenenergie-Pilotprojekt vor Ort zu sehen. Die Stadt arbeitet zusammen mit dem Beratungsunternehmen URS daran, ein 30 MW Projekt zu entwickeln, das schätzungsweise 120 - 140 Mio. $ kosten wird. Belege für irgendwelche Schritte in Richtung einer Umsetzung lassen sich jedoch nicht finden.


Aiman Alawa und seine Kollegen der 2007 gegründeten Firma Free Flow Energy Inc. aus Lee, New Hampshire, legen im März 2009 einen sehr umfangreichen Bericht über die Einsatzmöglichkeiten von Meeres-Energiesystemen vor, den sie für den Minerals Management Service des US-Innenministeriums zusammengestellt haben.

Sie sammeln darin eine riesige Zahl an Wellen-, Strömungs- und Gezeitenenergie-Patenten aus der Zeit zwischen 1844 und 2008. Für fast alle der von mir präsentierten Technologien lassen sich hier Vorläufer finden. Leider ist der Bericht nach einer Reorganisation der Behörde nicht mehr im Netz abrufbar.

Als das DOE im September 2010 insgesamt 37 Mio. $ für die Entwicklung mariner und hydrokinetischer Energietechnologien vergibt, bekommt die Free Flow Energy 160.000 $, um einen robusten Tauchgenerator zu entwerfen und zu optimieren, der an eine Vielzahl von Gezeiten- und Flußströmungsturbinen gekoppelt werden kann. Der Gesamtwert des Projekts beträgt 192.000 $, doch bis auf einen 80-seitigen Abschlußbericht vom September 2011, der im Netz abrufbar ist (‚Submersible Generator for Marine Hydrokinetic‘), läßt sich nichts weiteres darüber finden, und auch die Firma selbst scheint inzwischen verschwunden zu sein.

Richmond Wave Machine

Richmond mit Grafik
der Wave Machine


Im Mai 2009 berichtet die Presse über die Wave Machine von Freddie Richmond aus der Region Whitfield County, der schon 1955 erste Überlegungen in Bezug auf Wellenenergie-Anlagen angestellt hat. Inzwischen besitzt der Erfinder außerdem mehrere Patente über spezielle Textilmaschinen, die er auch selbst herstellt und weltweit vertreibt.

Das von ihm vorgeschlagene Wellenenergie-System, das bisher noch nicht praktisch erprobt wurde, beinhaltet eine flache Plattform, die zwischen zwei starken Stangen befestigt im Ozean stationiert wird. An der Spitze der Plattform ist ein Zylinder befestigt. Ist keine Welle da, füllt sich dieser mit Luft, und sobald eine Welle die Plattform nach oben drückt, wird diese komprimiert und kann gespeichert werden, um anschließend einen Generator zu betreiben. Bislang scheint sich jedoch noch niemand mit einer Umsetzung des Vorschlags zu beschäftigen.


Ende 2009 ist die im November 2002 gegründete Firma Able Technologies LLC (AT) aus Englewood, New Jersey, soweit, im Wellentank einer Marine-Basis in Leonardo, südlich der Raritan Bay, und unter der Schirmherrschaft des Minerals Management Service des US-Innenministeriums ihren ersten Prototyp zu testen.

Kerngeschäft der Firma ist die Entwicklung und Vermarktung des von Stanley Rutta erfundenen Electricity Generating Wave Pipe (EGWAP) Systems.

Das seit 2001 patentierte Gerät (US-Nr. 6.476.512) besteht aus einem verankerten, nicht korrodierenden Rohr mit Öffnungen, das vom Meeresboden bis über die höchsten Wellenberge reicht. Wenn sich der Wasserstand durch den Wellengang hebt, steigt ein innen angebrachter Schwimmer auf und ein Gegengewicht sinkt ab. Dabei wird über ein Getriebe der Generator zur Stromerzeugung in Bewegung gesetzt. Die Ergebnisse des Tests sollen ermutigend gewesen sein - aber wohl doch nicht ausreichend, denn man hört später nichts mehr davon.

ELGEN Grafik

ELGEN (Grafik)


Die etwas ominöse kalifornische Firma ELGEN Wave will im Jahr 2009 ihre Horizon Platform genannte Technologie fertig entwickeln und vermarkten, bei der es sich um eine Reihe von speziellen Punktabsorbern in einem sehr stabilen, schwimmenden Plattform-Rahmen handelt. An mehreren, innen angebrachten senkrechten Achsen sind Schwimmer befestigt, die von den Wellen auf und ab bewegt werden.

Aufgrund ihrer Vielzahl befinden sich die stromerzeugenden Schwimmer stets in verschiedenen Positionen, sodaß sie in ihrer Gesamtheit eine stabile Stromabgabe ermöglichen. Von einer Umsetzung ist nichts bekannt, auch auf der Homepage des Unternehmens ist außer einer netten Animation nicht viel mehr zu sehen. In einer undatierten Veröffentlichung wird allerdings behauptet, daß man schon drei Modelle getestet habe.


Das Stevens Institute of Technology (SIT) in Hoboken, NewJersey, eine seit 1870 bestehende und besonders innovative Privatuniversität, entwickelt ab 2008 einen Wellenkonverter, der unter dem Namen Wave Energy Harnessing Device (WEHD) bekannt gemacht wird.

Im Jahr werden 2009 diverse Versuche in Wellentanks durchgeführt, deren Clips auf der Universitäts-Seite zu sehen sind. Über die Besonderheiten der Technologie ist allerdings nicht viel zu erfahren – irgendwie soll sie die Energiedichte in einem Ozean-Wellenfeld erhöhen. Das entsprechende Patent wird 2007 eingereicht (US-Nr. 8.093.736, erteilt 2012).

Zur Vermarktung wird die Firma Seahorse Power LLC gegründet, die das System bis zur Produktreife weiterentwickeln soll. Die WEHD-Plattformen sollen dann pro Stück genug Energie für 400 Amerikaner liefern, wie es auf der Unternehmens-Homepage heißt. Für die On-Board-Energiespeicherung sind 100 kWh Hydraulikspeicher bzw. Hochgeschwindigkeits-Schwungräder vorgesehen. Das Unternehmen sucht nun nach 7,5 Mio. $, um einen ersten Prototyp in voller Größe zu bauen und zu testen, der 1 MW leisten soll. Es sieht jedoch nicht danach aus, als sei das Projekt jemals weitergekommen.


Im Januar 2008 gründen Jon Bonanno und Alla Weinstein die Firma Principle Power Inc. (PPI), mit Büros in San Francisco und Seattle, die in einer ersten Finanzierungsrunde auf Anhieb 1,5 Mio. $ einnimmt, wobei sich die Runde am Ende um mehr als 50 % überzeichnet erweist. Alla Weinstein ist auf dem Markt der Wellenenergie nicht unbekannt, sie hatte bereits erfolgreich die AquaBuOY-Technologie an die kanadische Firma Finavera Renewables verkauft (s.d.).

Schon im Mai wird das Firmenkapital durch Fremdfinanzierung um weitere 2,3 Mio. $ erhöht. Zu den Investoren gehören acht Mitglieder des Keiretsu-Forum sowie andere unbenannte Investoren aus Spanien, Mexiko und Portugal. Das neue Unternehmen konzentriert sich auf Offshore-Windenergie-, Solar- und Wasserkraft-Projekte rund um den Globus. Priorität hat eine WindFloat genannte, schwimmende Trägerstruktur für Offshore-Windenergieanlagen in großen Wassertiefen. Über diese Technologie berichte ich noch ausführlich im Kapitel Windenergie, wobei ein spezielles Unterkapitel über schwimmende WKAs bereits in Vorbereitung ist. Warum ich das System auch an dieser Stelle ausführlich beschreibe, wird nach wenigen Absätzen klar.

Im Juni sichert sich PPI die weltweite exklusive Lizenz für die -Technologie von der Marine Innovation & Technologie (MI&T) aus Berkeley, Kalifornien. Diese hatte ihre ursprünglich als Öl- und Gas-Plattform gedachte MiniFloat-Struktur durch die Integration eines Unterstützungssystens für Windkraftanlagen von bis zu 400 t Gewicht neu gestaltet. Das Design beinhaltet 25 m breite horizontale Platten an der Basis der untergetauchten Struktur, um den Kräften des Ozeans entgegenzuwirken und die Bewegung der Plattform zu minimieren.

WindFloat verfügt neben seinem dreieckigen Design mit einer Schenkellänge von 35 m auch über ein aktives Ballast-System, um die Stabilität der Struktur aufrechtzuerhalten. Die Plattform kann an Land leicht vormontiert und dann auf das Meer geschleppt werden, wo sie an ihrem vorgesehenen Liegeplatz verankert und angeschlossen wird. Erste Kanaltestes werden an der University of California Berkeley durchgeführt (die Scheibe soll dem Widerstand der rotierenden Windblätter entsprechen).

Im September wird die Unterzeichnung einer Einverständniserklärung mit der Tillamook Intergovernmental Development Agency (TIDE) für die schrittweise Entwicklung einer schwimmenden Offshore-Windenergiefarm mit einer Leistung von 150 MW der Küste von Tillamook County, Oregon, bekannt gegeben. Die 20 bis 40 Windkraftanlagen des Tillamook-Projekts sollen etwa 1 km auseinandergezogen mindestens 15 km von der Küste installiert werden, in einer Wassertiefe von 50 m oder mehr. Die Projektkosten werden auf mehr als 450 Mio. $ geschätzt. Vor der Umsetzung soll zunächst eine kleine 10 MW Pilotanlage mit zwei Windturbinen ins Wasser gebracht werden.

Im Oktober startet Principle Power eine weitere Finanzierungsrunde, die im ersten oder zweiten Quartal des Folgejahrs mit 20 Mio. $ abgeschlossen werden soll. Im November folgt eine Einverständniserklärung mit dem Stromversorger Tillamook People’s Utility District – doch danach hört man nichts mehr über das Projekt.

Dafür beginnt das Jahr 2009 im Februar mit einer weiteren Einverständniserklärung, diesmal mit der Energias de Portugal (EDP) für die dreistufige Entwicklung eines WindFloat-Offshore-Projekts vor der Küste von Portugal. Phase 1 wird die Fertigung und Montage einer einzigen Plattform für Demonstrationszwecke umfassen, was bis 2011 geschehen soll. Nach dem erfolgreichen Abschluß und der Bewertung der Demonstrationseinheit soll in Phase 2 und Phase 3 ein vor-kommerzieller bzw. kommerzieller Einsatz erfolgen, unter Nutzung der gemeinsamen Infrastruktur und der Entwicklungsfortschritte aus früheren Phasen.

WindFloat Grafik

WindFloat (Grafik)

Im April meldet die PPI die vollständige Übernahme des geistigen Eigentums an der WindFloat-Technologie von MI&T – wobei gleichzeitig auch der Miterfinder Dominique Roddier zu Principle Power wechselt. Dies scheint auch zu einem gewissen Umdenken zu führen, denn als das DOE im September 22 Meeresenergie-Projekte bekannt gibt, die eine Förderung von zusammengerechnet 14,6 Mio. $ erhalten werden, wird auch die Principle Power bedacht.

Mit dem Zuschuß in Höhe von 750.000 $ soll im Laufe von maximal zwei Jahren die Konstruktion, Bewertung und Kosten-Analyse einer schwimmenden Trägerstruktur durchgeführt werden, die eine ganze Reihe verschiedener Wind- und Wellenenergie-Systeme an Bord hat. Die Kombination mit Wellenenergiekonvertern ist jedenfalls konsequenter als die Nutzung der Windenergie allein, denn die Stromerzeugung läßt sich damit – bei Nutzung der gemeinsamen Infrastruktur – möglicherweise signifikant steigern. Im Dezember ist das Unternehmen dabei, 5 Mio. $ zu beschaffen, um eine Pilotanlage zu bauen und zu installieren.

Im Mai 2010 verkündet die Principle Power erfreut, daß das portugiesische WindFloat-Projekt in dem Memorandum of Understanding, das der US-Energieminister und der portugiesische Wirtschaftsminister unterzeichnet haben, als wichtige bilaterale Initiative anerkannt wird. Zwecks Umsetzung gründetdie Firma zusammen mit EDP, Repsol, Portugal Ventures und A. Silva Matos bereis ein Joint Venture namens Windplus SA. Ziel ist es, den netzgekoppelten Prototyp in einer Wassertiefe von rund 40 m vor der portugiesischen Küste zu installieren.

Im Juli wird gemeldet, daß der Prototyp bis Mitte des Folgejahres bereit sein soll. Gebaut wird er in Portugal, bei der Technologie-Sparte des Hauptinvestors EDP, der EDP Inovação, und die Kosten des Tests werden auf 18,4 Mio. € geschätzt. Im Oktober werden an der University of California, Berkeley, weitere Wellentank-Tests durchgeführt.

Ansonsten gibt es erst wieder im Februar 2011 etwas Neues, als PPI, EDP sowie die InovCapital - Sociedade de Capital de Risco SA eine gemeinsame Projektvereinbarung sowie den Auftrag für eine schlüsselfertige 2 MW WindFloat-Plattform mit einer darauf installierten Vestas V80-2.0MW Offshore-Windkraftanlage unterzeichnen. Wichtiger neuer Projektpartner ist daher die Vestas Wind Systems AS, die ihre Windturbine bis Jahresende liefern und installieren wird, sowie die Stahlbaufirma A. Silva Matos Metalomecânica (ASM).

Die Finanzierung wird durch die Projektpartner sowie den Venture-Capital-Arm des portugiesischen Ministeriums für Wirtschaft, Innovation und Entwicklung, InovCapital, gesichert. Hinzu kommt ein Zuschuß des Fundo de Apoio à Inovação (FAI) desselben Ministeriums, der Projekte im Bereich der erneuerbaren Energien unterstützt. Das fertige System soll für nicht weniger als 12 Monate in Aguçadoura getestet werden. Ohne daß ich Details hierzu gefunden hätte, soll die Principle Power bis zu diesem Zeitpunkt bereits 1,4 Mio. $ an Fördermitteln des dem DOE unterstehenden Office of Energy Efficiency and Renewable Energy erhalten haben.

Als im April 2011 das Direktorium des Maine Technology Institute (MTI) an zwei Unternehmen Förderpreise vergibt, die in Maine innovative Technologien entwickeln, erhält die WindFloat Maine LLC in Camden 500.000 $ für ihre Windkraftanlagen-Plattform. Die Firma ist die lokale Tochtergesellschaft der PPI, dort speziell gegründet, weil sich der US-Bundesstaat stark auf die Nutzung der Offshore-Windenergie hinbewegt.

Der Bau des Prototyps in Portugal schafft es auf das Titelbild der Juli/August-Nummer des Magazins Wire Rope Exchange – beeindruckend genug dafür ist das Bauwerk jedenfalls, das während seiner Fertigstellung an Land auch noch die Vestas Windenergieanlage mit einer Nabenhöhe von 67 m auf eine der drei jeweils 8 m durchmessenden Plattformen aufgesetzt bekommt. Bei dieser 2 MW Version war die Gesamthöhe von entscheidender Bedeutung, damit sie komplett unter einem Portalkran im Trockendock der Estaleiros Navais do Mondego Werft zusammengebaut werden konnte.

Zu den wichtigsten Auftragnehmern, die an der Planung, dem Bau und dem Einsatz des WindFloat beteiligt sind, gehören der Spezialist für schwimmende Installationen Houston Offshore, das französische Konstruktionsunternehmen Bourbon Offshore sowie die niederländische Ankerschmiede Vryhof – neben mehr als 60 anderen europäischen Zulieferern, 40 davon aus Portugal selbst. Das Projekt-Management, die Installation und andere Serviceleistungen werden von der Firma Kymaner erbracht.

Das Pilotsystem soll im Spätsommer an seinen Standort, 5 km vor der Küste von Aguçadoura, geschleppt werden. Dort wird die 1.200 t schwere Einheit mit einem Tiefgang von 13 m in rund 43 m tiefen Gewässern dümpeln. Der erzeugte Strom wird das netzgekoppelte Umspannwerk an Land über das gleiche 15 kV Verbindungskabel erreichen, das vor einigen Jahren vom Pelamis Prototyp verwendet worden ist (s.d.). Bei voller Leistung wird der Stromfluß der Windturbine 80 % der Kabelkapazität beanspruchen, so daß Raum für den Anschluß eines Wellenenergie-Systems mit 500 kW Leistung verbleibt.

WindFloat Prototyp

WindFloat Prototyp

Tatsächlich erfolgt der Stapellauf dann im Oktober 2011 – und ist der erste Offshore-Einsatz weltweit, der ohne schwere Ausrüstung auskommt. Im Laufe der nächsten Wochen folgen strenge Inbetriebnahme-Tests, ein Probebetrieb und eine anschließende stufenweise Steigerung der Stromerzeugung bis zur vollen Kapazität. Nach den See-Tests in Portugal will die Principle Power die WindFloats auf Nennleistungen von 3 - 10 MW hochskalieren, mit Rotoren von 120 - 150 m im Durchmesser und auf 80 - 90 m hohen Türmen. Wenn die kommerzielle Produktion beginnt, sollen die Plattformen zumindest schon für 5 MW Windenergieanlagen bereit sein.

Im Februar 2012 wird die WindFloat-Technologie mit dem Prize for Excellence in Innovation des Online-Fachmagazins Renewable Energy World.com ausgezeichnet. Als die Pilotanlage in Portugal im Juni offiziell eingeweiht wird, hat sie bereits mehr als 1,7 GWh Windstrom erzeugt. Die Investoren des Projekts, das mit 20 Mio. € nur wenig teurer wurde als geschätzt, beantragen nun Finanzhilfen der EU, um fünf weitere Plattformen zu bauen.

Im März wird ein Bericht veröffentlicht, der die technische und wirtschaftliche Machbarkeit der Integration von Wellenkraftwerken in die WindFloat-Plattform analysiert. Der Bericht war aufgrund eines Vertrags zwischen der Principle Power und dem National Renewable Energy Laboratory (NREL) entstanden und sollte eigentlich zu einem neuen Konzept namens WindWaveFloat (WWF) führen.

Bei einer vertiefenden Recherche ließ sich eine Präsentation von Alla Weinstein vom November 2011 finden, in der sie das Konzept ausführlich vorstellt. Demnach sind seit dem April 2010 mehrere Wellenenergie-Umwandlungstechnologien ins Auge gefaßt und ab Oktober als Kleinmodelle im Wellentank getestet worden, darunter OWC-Systeme, kugelförmige Vorrichtungen, schwingende vertikale Klappen sowie Punktabsorber. Ein Abschlußbericht sollte 2012 vorgelegt werden, läßt sich aber nicht nachweisen.

Im Dezember gibt das US-Energieministerium bekannt, daß es in einer ersten Entwicklungsphase sieben Pilotprojekte mit jeweils bis zu 4 Mio. $ fördern wird, welche stärkere, effizientere und innovativere Offshore-Windenergie-Technologien zu geringeren Kosten im Auge haben. Die Projektgruppen sollen das Geld verwenden, um die Entwicklungs-, Konstruktions- und Genehmigungsphase zu finanzieren, die voraussichtlich zwei Jahre erfordern. Anschließend wird das DOE dann bis zu drei dieser Projekte für die weiterführende Phase auswählen, die sich auf Standortwahl, Bau und Installation der entsprechenden Anlagen konzentriert – mit der Absicht, im Jahr 2017 einen kommerziellen Betriebszustand zu erreichen. Diese Projekte erhalten jeweils bis zu 47 Mio. $ über einen Zeitraum von vier Jahren.

Bei der ersten Entwicklungsphase ist die Principle Power mit ihrem WindFloat Pacific Demonstration Project mit dabei. Dabei handelt es sich um einen schwimmenden 30 MW Offshore-Windpark im Pazifischen Ozean, 10 - 15 Meilen westlich der Port of Coos Bucht in Oregon. Die PPI plant, hier im tiefen Wasser fünf Halbtaucherplattformen mit 6 MW Windenergieanlagen zu installieren. Projektpartner sind Siemens Wind Power, Houston Offshore Engineering, das Pacific Northwest National Laboratory, das Northwest National Marine Renewable Energy Center, das National Renewable Energy Laboratory, die Firmen MacArtney Underwater Technology, RPS Evan Hamilton, Herrera Environmental, Forristall Ocean Engineering, das American Bureau of Shipping und Det Norske Veritas.

Ebenfalls im Dezember erhält die Tochter Windplus SA eine Projektförderung aus dem NER300-Programm der Europäischen Kommission, das 23 Demonstrationsprojekte der (fragwürdigen) Carbon Capture Storage (CCS) Technologie sowie innovative Erneuerbare-Energie-Technologien unterstützt. Damit kann nun die zweite Phase des dreiphasigen kommerziellen Offshore-Windparks in Portugal finanziert und angegangen werden. Darüber, wann man sich hierbei mit der Integration von Wellenkraftwerken beschäftigen wird, ist bislang jedoch nicht zu vernehmen.

Im September 2016 werden sowohl das Demonstrationsprojekt von Coos Bay in Oregon zurückgezogen, das Anfang 2014 seine Genehmigung vom US Bureau of Ocean Energy Management (BOEM) erhalten hatte, als auch das zusammen mit der EDP vor Agucadoura installierte erste vollwertige 2 MW WindFloat-System demontiert. Während die Vestas V-80 Windturbine auf ein anderes Projekt übertragen wird, zeigt die Inspektion, daß sich das Fundament selbst laut in einem ausgezeichneten Zustand befindet.

Die Principle Power arbeitet nun an dem Design für das 25 MW Atlantic-Projekt, das für den Einsatz vor Nordportugal geplant ist und von einem Konsortium aus Energie- und Industrieunternehmen unterstützt wird: EDP Renewables, Trust Wind (ein 50/50 Joint-Venture zwischen Engie und Marubeni), Chiyoda Corp., Mitsubishi Corp. und Repsol. Es scheint jedoch, daß dabei keine Integration von Wellenkraftprojekten geplant ist.

WaveSurfer-Design Grafik

WaveSurfer-Design
(Grafik)


Die im Jahr 2009 von den Erfindern Robert Bado und Artem Madatov gegründete Firma Ocean Energy Industries Inc. (OEI) mit Sitz in West Palm Beach, Florida (später: Oakhurst, New Jersey), hat das Ziel, mehrere seit 2000 in Entwicklung befindliche, direkt angetriebene und getriebelose Meeresenergie- und Wasserkraftanlagen auf Grundlage eines tauchfähigen ringförmigen Generators (Submersible Annular Generators, SAG) zu kommerzialisieren (s.u.).

Bei den Anlagen handelt es sich um einen Wellenenergiewandler namens WaveSurfer vom Typ Punktabsorber; um eine Marine Current Turbine (MCT) genannte Meeresströmungsturbine; um einen Wellenenergiewandler WaveSailer, der auf einer Schrägblatt-Turbine basiert und Rettungsboote, Rettungsinseln, Segelboote und Yachten mit elektrischer Energie versorgen soll; sowie um eine schaufellose hydrodynamische Vortex SETUR Turbine, die für eine Vielzahl von Anwendungen von traditionellen Hydro- über Wellen- bis hin zu Gezeitenanwendungen entwickelt wurde.

Der WaveSurfer, der als einziger den Schritt in die Umsetzung geschafft hat, besteht aus zwei Körpern, einem am Meeresboden verankerten schwimmfähigen Körper – sowie einem an diesem aufgehängten, vollständig eingetauchten Rahmen mit mehreren Rotoren und dem Stromerzeuger.

Da die Bewegung des Wassers unter der Oberfläche mit der Tiefe exponentiell abnimmt, ist Wasser in einer Tiefe von einer halben Wellenlänge (Wellenbasis) und darunter ruhig, unabhängig davon, wie stark die Wellenwirkung an der Wasseroberfläche ist. Der getauchte Körper wird daher in Tiefe von etwa der halben Wellenlänge gehalten, wo das Wasser bewegungslos ist.

Der schwimmende Körper wiederum steigt mit jeder Welle und zieht den angehängten Unterwasserkörper durch den Bereich des bewegungslosen Wassers nach oben, bis die Welle ihren Gipfel erreicht. Fällt die Welle wieder, zieht die Schwerkraft den getauchten Körper durch den gleichen Bereich des bewegungslosen Wassers nach unten, bis die Welle ihren Tiefpunkt erreicht.

Diese Auf- und Abbewegung durch einen Bereich von stationärem Wasser bewirkt die Drehung der Rotoren, zylindrische Walzen mit aufgesetzten Schaufeln, die so geformt sind, daß sie sich mit minimalem Widerstand in die eine, und mit maximalem Widerstand in die andere Richtung bewegen. Die Rotation wird auf den Generator übertragen, der mit einem Schwungrad und einer Freilaufkupplung ausgestattet ist, um eine konstante Drehung zu gewährleisten.

Nach mehreren Jahren umfangreicher numerischer Modellierung und Analyse wird die erste WaveSurfer-Pilotanlage im Jahr 2002 auf dem Versuchsgelände des Hydrophysikalischen Meeresinstituts der Nationalen Akademie der Wissenschaften der Ukraine getestet. Auch die folgenden Generationen der Technologie werden bis 2014 in enger Zusammenarbeit mit dem Institut untersucht. Zudem werden im Jahr 2002 eine Reihe von Tests auf dem Gelände der University of the South Pacific, Suva Campus, Fidschi, durchgeführt.

Im Handel erhältlich ist der WaveSurfer ab 2009, als die ersten Geräte eines Projekts im ukrainischen Avacha installiert werden. Dabei soll es sich um den weltweit größten Wellenenergiepark mit mehr als 32 MW Kapazität handeln. Was etwas seltsam ist, da sich ansonsten keinerlei Informationen darüber finden lassen. Durch die Erwähnung des Projekts konnte jedoch eine Verbindung zu dem Design Bureau Yuzhnoye SDO und der Firma CORAL in der Ukraine gezogen werden, wo 2010 nachweislich ein winziges WaveSurfer-Wellenkraftwerk gebaut wurde (s.d.).

Den allgemeinen Spezifikationen nach können solche Einheiten mit einer Nennleistung von 1 kW – 10 MW produziert werden,  in einer Tiefe von 8 – 25 m installiert werden, eine Wellenhöhe von 0,5 m als Minimum erfordern und eine Mindestlebensdauer von 25 – 35 Jahren besitzen.

Im Oktober 2011 berichtet die Fachpresse, daß der unabhängige Stromerzeuger Ocean Energy Kosrae, ein Joint-Venture zwischen dem Versorger Kosrae Utilities Authority und der OEI, ein 1,5 MW Wellenkraftwerk auf Grundlage der WaveSurfer-Technologie bauen wird. Standort ist der Bundesstaat Kosrae in den Föderierten Staaten von Mikronesien, einer Unterregion Ozeaniens mit Tausenden von kleinen Inseln im westlichen Pazifik. Ein Stromabnahmevertrag über eine Laufzeit von 25 Jahren sei bereits abgeschlossen worden.

Mikronesien rühmt sich übrigens der ersten Insel, Tokelau, die ihren Strombedarf seit Ende 2012 zu 100 % aus alternativen Quellen deckt – und damit den Rest der Welt in Sachen Erneuerbare Energien in den Schatten gestellt hat. Über eine Umsetzung des Projekts auf der Hauptinsel Kosrae ist jedoch nichts zu finden, und auch das Joint-Venture scheint es nicht mehr zu geben. Ebensowenig gibt es Informationen über ein eigentlich geplantes 10 MW Projekt in Trinidad.

Einer Erklärung auf der OEI-Homepage zufolge sind zudem „Projekte, die aufgrund der russischen Besetzung der Krim (Ukraine) und aufgrund der Sanktionen der US-Regierung und internationaler Sanktionen gegen russische Unternehmen, Organisationen und Einzelpersonen beendet wurden, nicht mehr aufgeführt“. Und auch das ehemalige WaveSurfer-Testgelände sei wegen der Besetzung der Krim geschlossen worden.

Dem Stand von 2019 nach behauptet die OEI, eine operative Wellenenergiekapazität von über 40 MW installiert zu haben (einschließlich des 32 MW Avacha-Projekts). Auf der OEI-Homepage sind zwar diverse Thumbnails von Tests, Versuchen und Einsätzen zu sehen, Details dazu werden jedoch nicht genannt.

WaveSailer-Design Grafik

WaveSailer-Design (Grafik)

Was die anderen o.e. Meeresenergie- und Wasserkraftanlagen anbelangt, so wird die Meeresströmungsturbine MCT – die einen Wasserströmungskonzentrator, einen Schaufelrotor, einen Rahmen, Pontons und einen tauchfähigen SAG-Generator umfaßt – von der OEI selbst vermarktet. Im März 2015 wird ein YouTube-Clip mit einer Animation veröffentlicht, zeitgleich mit einem Clip des WaveSailer-Designs.

Dieser kleine schwimmende Wellenenergiewandler, sei in der Lage, Wellen von nur 30 cm zu nutzen und kann während Ankerstopps, beim Driften oder sogar beim Langsamsegeln eingesetzt werden. Das zuverlässige, kostengünstige und effiziente Gerät ist als Notstromversorgung gedacht und ähnelt in Form und Größe einem Standard-Rettungsring. Trotz dieser Vorzüge scheint es bislang aber noch nicht als Produkt vorzuliegen.

Der WaveSailer und der eingangs erwähnte SAG als dessen Schlüsselkomponente werden von dem 2016 gegründeten, privat geführten Forschungs- und Entwicklungsunternehmen Advanced Hydrokinetics LLC propagiert, das seinen Sitz ebenfalls in Palm Beach hat und zusammen mit dem Schwesterunternehmen Vortex Hydrokinetics LLC Teil der OEI-Industriegruppe ist.

Der Submersible Annular Generator (SAG) selbst ist ein langsam laufender (< 10 – 15 U/min), synchroner, ringförmiger, mehrpoliger Generator mit großem Durchmesser und Permanentmagnet-Erregung, um die Verluste einer elektrischen Anregung zu vermeiden. Er benötigt kein hermetisches Gehäuse und bietet auch vollständig in Wasser eingetaucht einen nahezu reibungslosen Energiefluß.

Da die Kupferwicklung im Stator und die Permanentmagnete im Rotor komplett in Kunststoff und Harz eingeschlossen und somit von Wasser isoliert sind, kann der SAG durch das Wasser, in das er eingetaucht ist, geschmiert und gekühlt werden und benötigt weder Schmierstoffe auf Erdölbasis, noch spezielle Kühlmaßnahmen. Die geringe Anzahl von beweglichen Komponenten sorgt zudem für minimalen Materialverschleiß und eine Lebensdauer von mindestens 20 Jahren ohne nennenswerten Wartungsaufwand. Doch auch in diesem Fall wird die Entwicklung nirgends als Produkt angeboten.

Was die schaufellose Vortex SETUR Turbine anbelangt, so handelt es sich dabei um eine Entwicklung des tschechischen Erfinders Miroslav Sedláček, über die ich bereits ausführlich im Kapitelteil Gravitationswasserwirbelkraftwerk (GWWK) berichtet habe (s.d.). Sie wird seit Juni 2015 durch das Start-up-Tochterunternehmen Vortex Hydrokinetics LLC hergestellt und unter dem Markennamen SETUR Bladeless Turbine in 16 Ländern vermarktet. Im August werden mehrere Video-Clips veröffentlicht, die eine Animation des Turbinenprinzip, den 3D-Druck eines Modells und Wasserdurchflußprüfungen zeigen.

Die Turbine soll 2016 u.a. vom deutschen Energiekonzern E.ON im Hinblick auf die kommunale Energieerzeugung geprüft worden sein, was sich jedoch nicht verifizieren ließ.


Die Energiefirma Pacific Gas and Electric Co. (PG&E) beantragt im Dezember 2009 bei der Federal Energy Regulatory Commission (FERC) die Genehmigung zur Durchführung einer Dreijahresstudie an einem dritten Standort für eine Wellenenergie-Farm – nach vorangegangenen Tests vor Mendocino und Humboldt Countie, die ab 2007 gelaufen waren.

Diesmal geht es um die Vandenberg Air Force Base an der Küste von Santa Barbara County, wo ein 5 – 10 Meilen langes Unterwasserkabel ausgelegt werden soll, um verschiedene Wellenenergie-Wandler im praktischen Einsatz zu testen. Für die bisherigen Untersuchungen an der kalifornischen Küste, die noch bis 2011 gehen werden, ist das Unternehmen mit 1,2 Mio. $ vom DOE und mit 4,8 Mio. $ von der California Public Utilities Commission (CPUC) unterstützt worden.

Der Standort Mendocino, wo vor der Küste der Stadt Fort Bragg der Bau eines Pilotprojekts geplant war, das zu einer kommerziellen 40 MW Wellenenergie-Farm hätte führen können, war allerdings schon im Juni 2009 gestrichen worden, da Humboldt County an der kalifornischen Küste eine bessere industrielle Infrastruktur und auch eine stärker interessierte Gemeinschaft aufweist. Das dortige Projekt, bei dem die o.g. AquaBuOY Wellenenergie-Konverter eingesetzt werden sollen, war von der FERC für drei Jahre genehmigt worden. Mehr über diese Technologie findet sich in der Länderübersicht Kanada (s.d.).

Im Laufe des Jahres 2010 beantragt PG&E bei der FERC eine 5-Jahres-Lizenz für Humboldt Countie, doch schon im November meldet die Fachpresse, daß das Unternehmen das Pilotprojekt ausgesetzt habe – vor allem, weil es zu viel gekostet hätte. Das Unternehmen hatte geschätzt, daß das 5 MW Humboldt WaveConnect Projekt alleine nur für den Aufbau der Infrastruktur für die Kraftübertragung, die Überwachungs- und anderen Anlagen 50 Mio. $ verschlungen hätte – ohne daß dabei die Kosten der Wellenenergiekonverter selbst enthalten wären. Diese sollten aus 21 Angeboten ausgewählt werden, die auf eine Ausschreibung im September 2009 hin eingegangen waren. Die Betriebs- und Wartungskosten wurden auf über 5 Mio. $ jährlich veranschlagt.

Die Machbarkeitsstudie des 10 MW Central Coast WaveConnect Projekt vor der Küste von Santa Barbara County, für das PG&E im Dezember 2009 eine Genehmigung beantragt und im Mai 2010 erhalten hatte, wird vorerst weitergeführt - bis im April 2011 gemeldet wird, daß sich die PG&E entschlossen habe, nun auch dieses Projekt vollständig aufzugeben.


Ein neuer Wellenenergie-Wandler aus nur drei Teilen wird im August 2010 unter dem Namen Spindrift Hydrokinetic Energy Device bekannt. Das System von Brian Lee Moffat befindet sich noch in der Anfangsphase, und aus den Grafiken und Konzepten ist nur erkennbar, daß es sich bei dem einfach aufgebauten und robust erscheinenden Gerät um eine Kombination aus einer Schwimmboje, drei starren Streben und einem Venturi-Rohr handelt. Jede dieser Koponenten beinhaltet ein bewegliches Teil, einen Generator, eine Welle bzw. eine Turbine.

In der Beschreibung heißt es, daß der vergleichsweise preisgünstige Generator die Differenz zwischen der Wellenhöhe an der Oberfläche und der ‚Stabilität’ des Wassers in der Tiefe nutzt, wobei sich die Lichtmaschine in der Boje an der Oberfläche befindet, während tief unten eine Turbine angebracht ist, bei der das Wasser durch eine Venturi-Düse beschleunigt wird. Ein 500 kW System soll zu einem Preis von 100.000 - 200.000 $ herstellbar sein.

Im Februar 2009 war das Patent beantragt worden (US-Nr. 8.925.313, erteilt 2015), später bestätigen zwei Tests mit kleineren Modellen das Konzept.

Zur Entwicklung und Vermarktung der neuen Wellenenergietechnik wird 2011 die Firma Spindrift Energy gegründet, die bald darauf einen Energy Innovation Small Grant (EISG) Zuschuß in Höhe von 95.000 $ von der California Energy Commission bekommt, um einen ersten stromerzeugenden Prototyp zu bauen.

Bis dies tatsächlich beginnt, dauert es allerdings noch bis Mitte 2013, und erst im Juni 2015 wird gemeldet, daß die Herstellung des ersten stromerzeugenden Prototyps abgeschlossen wurde, der nun vor der Küste von Santa Barbara, Kalifornien, installiert werden soll, um bis zum Ende des Jahres eine Leistungsbewertung zu erlauben. Es läßt sich aber nichts darüber finden, daß dies tatsächlich geschehen ist – oder wie es mir dem Projekt weitergegangen ist.

Grafik aus dem Hirsch-Patent

Hirsch-Patent


Ein kleiner Hinweis: Bevor man sich mit der Umsetzung eigener Ideen beschäftigt – es haben mich nach Veröffentlichung dieser Seiten eine Reihe entsprechender Mails erreicht – sollte man auf jeden Fall eine intensive und möglichst internationale Patenterecherche durchführen um festzustellen, ob es sich bei der eigenen Innovation nicht um ein bereits existierendes Konzept handelt, auch wenn es bislang vielleicht noch nicht umgesetzt worden ist.

Schon eine kurze Recherche ergibt, daß es aus den 1990er und 2000er Jahren noch sehr viele weitere interessante Vorschläge gibt, die ich hier unmöglich alle auflisten kann. Die meisten von ihnen haben es allerdings nie über das Papierstadium hinaus geschafft.

Als Vertreter für die vielen Erfinder habe ich William Walter Hirsch aus Huntington Beach, Kalifornien, ausgewählt, dessen Patent von 2007 eine Anordnung senkrechter Stangen beschreibt, an denen energieerzeugende Schwimmer auf und ab steigen (US-Nr. 7.199.481).


Näher der Prxis ist ein Team aus sechs Studenten um Prof. Stephen Wood am Florida Institute of Technology (Florida Tech), das im Rahmen einer Projektarbeit ein Wellenkraftwerk namens Wing Wave Ocean Energy Generator entwickelt, dessen Prototyp im November 2010 rund 3,5 km nordwestlich von Fort Pierce in etwa 12 m tiefes Wasser abgelassen und verankert wird.

Der Generator besteht aus einem Paar 2,4 m hoher, 4,6 m breiter und 2,7 t schwerer Metall-Flügel, die hin und her klappen, wenn sie vom Meer bewegt werden, sowie einem Generator von 1 t Gewicht.

Jeder Flügel kann in einem Winkel von 30° von Seite zu Seite schwingen und den Bogen in 8 - 10 Sekunden schließen. Aufgenommen werden dabei die elliptischen Bewegungen der Wellen 10 - 20 m unterhalb der Oberfläche, und die mechanische Energie wird anschließend in nutzbare elektrische Energie umgewandelt (im Grunde handelt es sich also um eine weitere WaveRoller-Version). Die Maße wurden im übrigen durch die Breite der Straßen vorgegeben, auf denen die Flügel vom Montageplatz zum Meer transportiert wurden.

Wing Wave Versuch 2010

Wing Wave Versuch
(2010)

Der getestete Prototyp ist aus Aluminium gefertigt, während die späteren operativen Modelle aus Faserverbundwerkstoffen hergestellt werden sollen. Bei ausgereiftem Entwicklungsstand soll ein einzelnes Wing Wave-System in der Lage sein, 200 - 250 Haushalte mit Strom zu versorgen. Außerdem können die Flügel auch in ein verbundenes System zur Entsalzung von Meerwasser eingebunden werden.

Die gesamte Entwicklungsarbeit sowie die Herstellung der Prototypen werden durch zwei Privatunternehmen aus Tallahassee finanziert. Diese sind die Clean and Green Enterprises Inc., die seit 5 Jahren an der Technologie arbeitet, das Patent dafür angemeldet (‚Modified Magnetic Wave Generators’) und auch die Zusammenarbeit mit dem Florida Tech initiiert hat, sowie die SebaiCMET, die sich die Rechte als exklusiver Hersteller und Vertreiber dieser Systeme sichert.

Insgesamt werden am Florida Tech drei Wing Wave Prototypen gebaut und eingesetzt. Nach dem obigen Versuch, der über mehrere Wochen verläuft, erfolgen weitere kurzzeitige Einsätze im Juni 2011 und Juni 2012. Jeder Einsatz bringt neben der Wellendatenaufnahme auch wertvolle praktische Informationen, die zu Änderungen und neuen Installationstechniken bei den nachfolgenden Versionen führen, wobei die dritte Version bereits als voll funktionsfähiges und praktikables System bezeichnet wird. Trotzdem sieht es bislang nicht danach aus, als würde die Technologie auf den Markt kommen.

Innovatoren aus Seattle

Innovatoren aus Seattle


Im November 2010 berichtet die Presse über eine sympathische Altherrenriege aus Seattle, eine Gruppe ehemaliger Boeing-Ingenieure im Durchschnittsalter von 82 Jahren, die eine Erfindung präsentierten, um Strom aus Meereswellen zu produzieren. Im Laufe ihrer vierjährigen Experimente und Versuche entwickeln sie das Konzept einer grünen Energie-Fabrik, die hundert Meilen weit draußen auf dem Meer schwimmen würde, wo die Wellen am höchsten sind.

Dort sollen ganze Flotten von Barken, die über Scharniere miteinander und mit hydraulischen Geräten verbunden sind, den erzeugten Strom direkt an Bord zu Methanol umwandeln, wozu nur Wasser und Kohlendioxid benötigt werden. Sobald ein angedocktes Tankschiff mit Methanol vollgeladen ist, nimmt es Kurs auf den nächsten Hafen, wo das Methanol z.B. in Fahrzeugen eingesetzt werden kann. Die Erfinder berechnen, daß eine Flotte von 64 Barken pro Jahr rund 30 Mio. Literl Methanol produzieren könnte. Ein kleines Holzmodell der verbundenen Barken wird auf dem Green River in Auburn getestet. Über weitere Schritte ist nichts bekannt.


Im April 2011 geben das Battelle-Institut, ein gemeinnütziges US-Institut für Vertragsforschung, und die Levant Power Corp. bekannt, daß die beiden Unternehmen die Entwicklung und Vermarktung einer Technologie zur Nutzung der Wellenenergie planen, die in erster Linie eine unterbrechungsfreie Stromversorgung für seebasierte Sensoren, Fahrzeuge und Kommunikationssysteme bereitstellen soll.

Die Levant ist ein 2009 gegründetes Start-Up des MIT, das zur Vermarktung eines energieerzeugenden Stoßdämpfers entstanden (s.d.). Die Partner ergänzen sich gut: Battelle ist an der Entwicklung von Sensoren, neuen Materialien und Anti-Bio-Fouling-Techniken beteiligt, während Levant hydraulische Energieabnahme- und Meeresenergie-Technologien entwickelt und im Laufe des vergangenen Jahres schon viel Arbeit in das neue System namens OceanGen gesteckt hat.

Die ersten beiden Phasen des Programms beinhalten die Entwicklung eines kompakten, vollständig versiegelten, hydraulisch-elektrischen Apparats mit linearem Generator hoher Leistungsdichte, der auf die einzelnen Missionsbedürfnisse skaliert werden kann – sowie eine Technologie-Demonstration. Anschließend wollen Battelle und Levant die neuen Systeme gemeinsam fertigen.

Der Markt dafür ist groß, denn rund um den Globus sind Tausende von Bojen sowie am Meeresboden montierte oder schwimmende Plattformen im Einsatz, die ihren Strom von Solarzellen, aus Batterien, Windgeneratoren, Brennstoffzellen und – in extremen Fällen – sogar von Dieselgeneratoren beziehen. Die ersten OceanGen-Anlagen sind daher auf Wetterbojen, Öl- und Gas-Plattformen, Forschungsplattformen und militärische Anwendungen ausgerichtet, die Leistungen von 50 - 100 W erfordern. Falls nötig, läßt sich die Technologie aber auch bis zum Kilowatt-Bereich hochskalieren.

Auf der Levant-Homepage wird 2013 verkündet, daß die OceanGen-Technologie bereits eine Dauerleistung im Bereich von 1 - 5 kW erzeugt, je nach Größe und Wellenaufkommen. Es gibt bislang aber weder Produktdetails noch Einsatzbeispiele - und später verschwident die Entwicklung komplett von der Homepage.


Auch im Juni 2011 gibt es wieder einen Bericht über – diesmal nur einen – 81 Jahre alten Herren, der ebenfalls nicht locker läßt und ein neuartiges (?) Wellenkraftwerk konstruiert.

Der Erfinder Hap Layher aus Gig Harbor arbeitet zu diesem Zeitpunkt schon seit etwa sieben Jahren an seiner Ocean Wave Height Amplifier Platform (OWHAP).

In der Theorie können seine umweltfreundlichen Plattformen schwimmen, sich mit dem Meer nach oben und unten bewegen, und diese Bewegung in Druckluft umwandeln. Diese würde dann wiederum eine von Layher ebenfalls selbstentwickelte Turbine mit elektrischem Generator antreiben.

Die University of Puget Sound habe sein Modell für vier Monate ausgewertet – ihm dann aber den Ausgang gezeigt, leider ohne nähere Details oder Erklärungen.


Ab 2009 arbeitet ein Forscherteam des Monterey Bay Aquarium Research Institute (MBARI) in Moss Landing an der kalifornischen Pazifikküste an der Entwicklung einer wellenbetriebenen Power Buoy, die Strom für ozeanographische Instrumente in Monterey Bay liefern soll (nicht zu verwechseln mit der - zusammen geschriebenen - PowerBuoy von OPT, s.o.). Finanziert werden die Arbeiten von der Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA).

Power Buoy Animation

Power Buoy
(Animation)

Das Team unter der Leitung von Andrew Hamilton baut im Laufe von neun Monaten eine 2,5 m durchmessende Boje, an der in 30 m Tiefe unter Wasser eine massive 4 m lange (andere Quellen: 5,5 m) und 3 m breite Metallplatte hängt. Während die Wellenbewegung an der Meeresoberfläche die Boje auf und ab bewegt, hat die Platte den Zweck, sie stabil zu halten. Der Zug der relativen Bewegung wird auf den Kolben eines dazwischen montierten großen Hydraulikzylinders übertragen, dessen Hydraulikflüssigkeit wiederum über einen Hydraulikmotor Strom erzeugt.

Im Laufe des Jahres 2011 geht die Boje etwa ein halbes Dutzend Mal in der Monterey Bay in den Einsatz, wobei das Team nach jedem Test neue Funktionen und Verbesserungen einfügt. Zum Jahresende erzeugt die Power Buoy bereits bis zu 400 W Leistung, mehr als doppelt so viel wie das MBARI mit den sonst installierten Windgeneratoren und Sonnenkollektoren erreicht. Dem ursprünglichen Ziel, etwa 500 W zu erzeugen, ist man damit ziemlich nahe gekommen.

Während der Arbeit an dem Projekt sieht sich das Team mit mehreren Herausforderungen konfrontiert. Die erste betrifft die Umwandlung der vertikalen Bewegung der Wellen in eine Drehbewegung zum Antrieb des Generators. Nach mehreren Versuchen wird schließlich ein eigenes System entwickelt, das einen standardmäßigen hydraulischen Motor nutzt und mit einem Wirkungsgrad von 95 % funktioniert.

Die nächste Herausforderung ist, den Kolben in seine Ausgangslage zurückzuführen, nachdem die Welle vorbeigezogen ist. Ein Metallfeder-Mechanismus erweist sich als zu schwer. Statt dessen entwickelt und integriert das Team eine Luftfeder, d.h. eine mit Stickstoff gefüllte Kammer, die an dem einem Ende des Kolbens befestigt ist. Da sich der Kolben mit den Wellen bewegt, komprimiert oder dekomprimiert er das Stickstoffgas in die Kammer. Nachdem die Welle vorbei ist, kehrt das Gas in der Kammer zu seinem ursprünglichen Druck zurück und zwingt damit den Kolben in die Mitte des Hubes zurück.

Eine weitere Herausforderung bildet während der ersten Feldversuche das Kabel, an dem die Metallplatte befestigt ist. Es schwingt so stark hin und her, daß die Dichtungen der Hydraulikzylinder beschädigt werden und zu lecken beginnen. Als Lösung wird ein langes Metallrohr hinzugefügt um sicherzustellen, daß das Kabel in einer Linie mit der Achse des Kolbens gezogen wird. Bei einem späteren Einsatz verursachen Metallsplitter in der Hydraulikflüssigkeit zusätzlichen Schaden, weshalb ein Neubau mit einem Fluid-Reservoir/Druckausgleich und einem Filter erforderlich wird.

Als nächstes strebt das Team an, bis zum späten Frühjahr 2012 trotz der unberechenbaren und unvorhersehbaren Wellenbewegung einen stetigen 24 V Strom erzeugen zu können, wie er zur Versorgung der wissenschaftlichen Instrumente benötigt wird – und das Projekt um eine Unterwasser-Ladestation für Unterwasser-Roboter zu erweitern. Wenn der Entwicklungszuschuß im Herbst ausläuft, hofft das Team, daß das System seine Nützlichkeit bewiesen hat und man in der Lage ist, zusätzliche Finanzierung für eine Fortführung des Projekts zu gewinnen.

Power Buoy mit Begleitung

Power Buoy mit Begleitung

Dies scheint erfolgreich gewesen zu sein, dann im Laufe des Jahres 2013 wird die Boje für 25 Tage ins Wasser gebracht, fällt dann jedoch aufgrund von Verschleiß aus. Der bisher längste Einsatz der Energieboje erfolgte für sechs Wochen. Das Team entwickelt nun eine neue Tauchplatte, die stabiler ist und zudem die Belastung des Seils bei sehr großen Wellen reduziert.

Die nächste Meldung stammt vom März 2014 und besagt, daß als weiterer Schritt ein sechsmonatiger Einsatz angestrebt wird, der im Frühsommer beginnen soll. Dies scheint auch erfolgt zu sein, denn Anfang 2015 wird berichtet, daß die experimentelle Energieboje, die etwa 9 km südwestlich des Hafens von Moss Landing zu Wasser gelassen wurde, nach 131 Tagen auf See zur Wartung wieder geborgen wurde. Die Boje hatte in dieser Zeit ihre Fähigkeit bewiesen, Stürme zu überstehen und dabei auch noch bis zu 1.000 W zu erzeugen.

Wie man auf dem Foto sehen kann, wird die zurückgeschleppte Boje von Delphinen begleitet – sie scheint also vor Ort Freunde gefunden zu haben.

Im Laufe des Jahres verbessert das Team den elektrischen AC/DC-Wandler der Boje, um den Gesamtwirkungsgrad des Systems zu steigern. Es ist zwar geplant, die Boje im Herbst 2015 wieder einzusetzen, doch tatsächlich lassen sich keine weiteren Spuren des Systems mehr finden.


Im Juni 2012 meldet die Fachpresse, daß die Wave Carpet-Initiative der 1988 gegründeten Firma Knowledges Based Systems Inc. (KBSI) aus College Station, Texas, ein für tiefes Wasser geeignetes schwimmendes System konzipiert habe, das die Energie der vom Wind erzeugten Oberflächen-Wasserwellen nutzt. Die Grundlagen dessen waren bereits ab 2003 von Paul Mario Koola und Akif Ibragimov an der Texas Tech University untersucht worden. Die Initiative wird vom Office of Naval Research finanziert.

Wave Carpet Konzept Grafik

Wave Carpet Konzept
(Grafik)

Um die Natur dieser Wellen und den Betrieb von Wellenenergie-Anlagen auf See zu verstehen, müssen Fragen und Probleme der wellenenergiebezogenen Energieabsorption, Hydrodynamik und Stromerzeugung sowie Algorithmen der künstlichen Intelligenz behandelt werden. Wie das System genau funktionieren soll, wird geheim gehalten. Die einzige veröffentliche Grafik ist auch nicht besonders aussagekräftig. Um so höher werden die Behauptungen gehängt.

Das Design des Wave Carpet unterscheidet sich von anderen Wellenenergiesystemen dadurch, daß es sich rasch und mittels eines Eigenantriebs installieren läßt, wie es für Navy-Anwendungen erforderlich ist. Die wichtigsten Technologie-Komponenten des innovativen Designs sind große, flexible Schwimmkörper, verteilte Kontrollen und ein eingebettetes fehlerredundantes elektrisches Stromnetz, das die Energiespeicher unterstützt und durch einen fluidtechnischen Speicher verstärkt wird.

Das System positioniert sich dynamisch und mit eigener Kraft, kann ferngesteuert werden, erlaubt eine Fluktuationsglättung der Energie, und läßt sich immer wieder ausbringen und einholen. Darüber hinaus bietet der Wave Carpet einen Energiespeicher, der ohne die Notwendigkeit eines Anschlusses an ein bestehendes Netz auskommt. Die Struktur ist so konzipiert, daß die Herstellungs-, Implementierungs- und Wartungskosten möglichst niedrig ausfallen.

The Technologie erlaubt ferner die Entwicklung von sehr großen, schwimmenden ‚intelligenten’ Strukturen auf den Ozeanen zur Dämpfung des Seegangs, beispielsweise für den Schutz meeresthermischer Energieumwandlungssysteme (OTEC) oder anderer großer Offshore-Strukturen. Ebenso könnte die Technologie als schwimmender Wellenbrecher für die Fischzucht verwendet werden. Und in allen Fällen kann als Nebenprodukt Energie gewonnen werden. Möglicherweise bietet der Wave Carpet auch eine Antriebstechnologie mit reduzierter Geräuschentwicklung – was das Militär natürlich besonders interessiert. Es sieht allerdings nicht danach aus, als sei das Projekt inzwischen weitergekommen, zumindest nicht öffentlich. Auch auf der Homepage der KBSI ist nichts mehr darüber zu finden.


Dem obigen Projekt recht ähnlich, und nicht nur vom Namen her, ist der Ansatz von Prof. Mohammad-Reza Alam an der University of California (UC), Berkeley, der sich zusammen mit seinem Team auf die Erkenntnis stützt, daß schlammige Meeresböden erhebliche Mengen Energie aus darüber hinweglaufenden Oberflächenwellen extrahieren können, indem diese im Meeresboden starke Wechselwirkungs-Prozesse initiieren. Im Gegensatz zum vorstehenden System ist diese Variante aber nicht als schwimmendes Gerät konzipiert, sondern ruht auf dem Meeresboden.

Die Fähigkeit schlammiger Meeresböden, Meereswellen zu dämpfen, wurde bereits an verschiedenen Orten auf der ganzen Welt dokumentiert. Fischer im Golf von Mexiko beispielsweise haben gelernt, ihre Boote an eine lokale schlammige Stelle zu steuern, die als Schlammloch (mud hole) bezeichnet wird, sobald sich ein Sturm zusammenbraut. Hier ist die Wechselwirkung zwischen den Wellen und dem Schlamm so stark, daß die Sturmwellen bis zu einem Abstand von ein paar Wellenlängen (100 - 200 m) gedämpft werden - womit und die Boote völlig sicher sind. Könnte man also einen synthetischen Meeresboden entwickeln, der auf Oberflächenwellen genauso reagiert wie die Reaktionen im Schlamm, dann sollte es möglich sein, den Wellen eine Menge Energie zu entziehen.

Prof. Alam und seine von Marcus Lehmann geleitete Gruppe konzentrieren ihre Aufmerksamkeit auf einen künstlichen, viskoelastischen Meeresboden-Teppich, der über einem Netzwerk aus vertikal ausgerichteten Federn und Generatoren auf dem Meeresboden plaziert ist. Der Carpet of Wave-energy Conversion (CWEC) genannte flexible Teppich soll wie Schlamm reagieren: Sobald Wellen darüber hinweglaufen, verursachen sie in seiner gefederten Oberfläche dynamischen Schwingungen und Wellen, die dann zur Stromerzeugung genutzt werden können.

In den Semesterferien bauen Lehmann und seine Kommilitonen aus einfachen Materialien wie Fahrradreifen, einer Pumpe und Pingpong-Bällen einen spontanen Prototyp des Wave Carpet. Schließlich erlangt Lehmann mit Alams Unterstützung seinen Master-Abschluß mit einem Machbarkeitsnachweis des Systems.

Durch eine Modellierung der Wechselwirkung von Wellen mit dem Teppich kann er zeigen, daß das System mit Leichtigkeit 50 % der über kurze Entfernungen von etwa 10 m wirkenden Wellenenergie zu absorbieren vermag. Funktionieren soll das System bis zu einer Wassertiefe von etwa 20 m. Eine 10 x 10 m große modulare Flachwassereinheit könne demnach bis zu 180 Häuser mit Strom versorgen.

Wave Carpet Labortest

Wave Carpet Labortest

Lehmann, seit 2012 Gaststudent am Berkeley Lab, gründet im Jahr 2014 das Start-Up California Wave Power Technologies Inc. (CalWave), um die Technologie zu kommerzialisieren. Der erste Schritt dazu ist, sie aus dem Testtank auf den offenen Ozean zu bringen. Hierfür wird eine Crowdfunding-Kampagne auf experiment.com gestartet, die im März auch das exakt gesetzte Ziel von 9.622 $ erreicht, um den Prototyp im Maßstab 1:25 weiter auszubauen. Es wird erwartet, den Wirkungsgrad von über 40 % bei den Tankexperimenten mittels modernster Großkomponenten auf bis zu 60 % steigern zu können.

Im Oktober meldet die CalWave, daß die Weiterentwicklung der Technologie nun auch von der in Berlin beheimateten Reiner Lemoine-Stiftung unterstützt wird. Und im November gehört der Wave Carpet zu den ersten fünf Technologien, die durch das Cyclotron Road-Programm (o. M37) des Berkeley Lab gefördert werden, welches neue Durchbrüche im Bereich der Energie unterstützt, indem es die schwierige Lücke zwischen Wissenschaft und Produkt schließt.

Forscher, die in das wettbewerbsorientierte Programm aufgenommen werden, erhalten über zwei Jahre hinweg eine Start-Investition in Höhe von 500.000 $, Zugang zu den erstklassigen Einrichtungen des Berkeley Lab, Beratung durch Mentoren sowie Hilfe bei der Erstellung von Angeboten, beim Projektmanagement, bei Partnerschaften und Strategien.

Die UC Berkeley meldet Anfang 2015 ein Gebrauchsmuster für den Wave Carpet an, und das Forscherteam sichert sich bei der UC San Diego eine Genehmigung zur Durchführung eines Ozean-Demonstrationsprojekts.

Zudem wird in diesem Jahr vom DOE der neue Wave Energy Prize ausgeschrieben, zu welchem die Firma im Mai 2015 zugelassen wird. Mehr zu dem zweijährigen Wettbewerb findet sich weiter unten. Die CalWave erreicht in der ersten Stufe die höchste Punktzahl und hebt sich insbesondere in der Kategorie Wirtschaftlichkeit ab, die sich auf die Kosten einer Massenproduktion konzentriert.

Im Februar 2016 meldet die CalWave den erfolgreichen Abschluß der Tanktests im Maßstab 1:50 an der University of Iowa, und im März gehört die Firma zu den neun Finalisten des Wave Energy Prize, die jeweils 125.000 $ für die Entwicklung von Modellen im Maßstab 1:20 erhalten, welche im Sommer in der modernsten Wellenanlage des Landes, dem Fußballfeld-großen Manöver- und Seefahrtsbecken des Naval Surface Warfare Center (MASK) in Carderock, Maryland, getestet werden. Mehr über den Wettbewerb findet sich weiter unten.

Nun konzentriert sich das Team auf die Weiterentwicklung des Modells im Maßstab im 1:20 in Zusammenarbeit mit Industriepartnern, was bis zum Juni abgeschlossen werden kann. Erste Tanktests werden an der University of Maine durchgeführt – denen im September eine einwöchige Testphase im MASK-Becken folgt.

Als im November die Gewinner des Wave Energy Prize bekannt gegeben werden, dessen erster Platz 1,5 Mio. $ dem Team AquaHarmonics einbringt (s.u.), landet die CalWave immerhin auf dem zweiten Platz mit einer Prämie von 500.000 $, während der dritte Platz mit 250.000 $ an die Firma Waveswing America aus Sacramento, Kalifornien, geht, hinter der das britische Unternehmen AWS Ocean Energy mit dem Archimedes Waveswing genannten System steht (s.d).

Im Dezember 2016 wird die CalWave von der National Science Foundation (NSF) mit der Durchführung von Forschungs- und Entwicklungsarbeiten an den Komponenten ihrer Wellenenergiewandler-Technologie beauftragt, was mit einen SBIR/STTR-Zuschuß der Phase I in Höhe von bis zu 225.000 $ verbunden ist.

Im April 2017 erhält die Firma vom DOE einen sogenannten Small Business Vouchers Pilot (SBV) zur Zusammenarbeit mit den Sandia National Laboratories, eine Art Gutschein, um die Technologien des Wellenenergiewandlers weiter voranzutreiben. Und um diese im Freiwasser zu testen und zu validieren, folgt im Juni eine Förderung des DOE in ungenannter Millionenhöhe. Technische oder andere Detailmeldungen gibt es in diesem Jahr keine.

Die CalWave meldet im Januar 2018, daß sie nun auch von den Breakout Labs – einer Stiftung, die wissenschaftliche Unternehmer fördert, die an den Schnittstellen von Technologie, Biologie, Materialien und Energie arbeiten – mit einem Forschungsstipendium unterstützt wird. Zu diesem Zeitpunkt entwickelt die Firma zwei Versionen ihres Wellensystems, eine mit einem Hydraulikmotor zur Stromerzeugung, und eine andere, bei der die Kolben Meerwasser durch die Membranen einer Entsalzungsanlage pumpen.

Nun soll bis Ende des Jahres vor San Diego eine 80 kW Prototyp-Wellenanlage errichtet werden.


Im November 2012 wird gemeldet, daß die Electro Standards Laboratories in Cranston, Rhode Island, gemeinsam mit der University of Rhode Island (URI) an der Entwicklung autonomer Sensor-Bojen und Plattformen arbeiten, deren Energiegewinnung aus dem Wellen erfolgen soll. Bislang sind im Rahmen der von Raymond Sepe Jr. geleiteten Kooperation zwei verschiedene Designs entstanden, ein System mit Direktantrieb und eines mit einem Resonanzantrieb. Das Office of Naval Research (ONR) fördert die Arbeiten mit 250.000 $.

Direct Drive System

Direct Drive System

Die entwickelte Technologie nutzt kleine elektrische Generatoren, die entweder direkt angetrieben werden – aus der welleninduzierten Bewegungsdifferenz zwischen der Oberflächenboje und einer beständig untergetauchten Platte –, oder indirekt über ein Resonanzantriebssystem, das die Bewegung des Generatorankers bei jeder Seegangsspitze verstärkt.

Die komplett versiegelten Bojen haben keine externen beweglichen Teile, bieten einen zuverlässigen Betrieb ohne zusätzliche Getriebe und haben die Fähigkeit, elektrische Energie im Bereich von 1 - 10 W nutzbar zu machen. Die Bojen-Designs können individuell angepaßt werden, sind bis auf 250 W skalierbar und zudem für verankerte oder driftende Anwendungen geeignet.

Modelltests werden im Wellentank der Abteilung Meerestechnik an der URI sowie in der Narragansett Bay durchgeführt, wobei die Untersuchungen eine gute Übereinstimmung mit den zuvor angestellten Modellsimulationen zeigen. Nun sollen qualifizierte Ingenieure eingestellt werden, um die Entwicklung weiter voranzubringen, sowie nach Unternehmen und Organisationen gesucht werden, die an einer Kommerzialisierung dieser Technologie interessiert sind. Weitere Neuigkeiten gibt es bislang nicht.


Im September 2012 erhält das Northwest National Marine Renewable Energy Center (NNMREC) der Oregon State University (OSU) 4 Mio. $ vom DOE, um in Newport, nördlich von Yaquina, das erste netzgekoppelte Wellenenergie-Testgelände für Anlagen in kommerzieller Größe in den Vereinigten Staaten zu installieren. Etwa fünf Meilen vor der Küste sollen das Energieerzeugungspotential und die Umweltauswirkungen von Wellenenergie-Geräten untersucht werden. Seekabel werden die erzeugte Energie an das örtliche Stromnetz übertragen – und Daten an die Wissenschaftler und Ingenieure, die in den Institutionen an Land arbeiten.

Das NNMREC ist aus einer Partnerschaft zwischen der OSU und der University of Washington entstanden und beschäftigt sich in erster Linie mit Wellen- und Gezeitenenergie. Das Center betreibt bereits eine nicht-netzgekoppelte mobile Testbojen-Plattform namens Ocean Sentinel in Newport und unterstützt Tests an Geräten mittlerer Größe in Puget Sound und Lake Washington. Später steigt als dritter Partner die University of Alaska Fairbanks ein.

Meldungen im Januar 2013 zufolge soll die Strukturierung des später Pacific Marine Energy Center (PMEC) genannten Zentrum und die Bestimmung des exakten Standortes innerhalb der folgenden Monate erfolgen, zusammen mit dem erforderlichen Genehmigungs- und Zulassungsverfahren. Außerdem wird mit einer Vielzahl von Partnern daran gearbeitet, zusätzliche Finanzierungsquellen aufzutun. Das PMEC wird über vier Wasser-Freiflächen verfügen, in denen einzelne Geräte oder kleine Arrays an das elektrische Netz angeschlossen werden können. Ab 2014 erfolgt die Finanzierung zusätzlich durch das Department of Defense (DOD).


Forscher des Georgia Institute of Technology (Georgia Tech) um Prof. Zhong Lin Wang, die im Jahr 2012 u.a. über die Entwicklung eines transparenten, flexiblen triboelektrischen Nanogenerators (TENG) auf der Basis mikrostrukturierter Kunststoff-Folien berichtet hatten (s.d.), beschreiben im Oktober 2013 eine Umsetzung, die dazu verwendet werden könnte, Energie aus Meereswellen zu erzeugen, indem sie die Kontaktelektrifizierung (o. Triboelektrifizierung) zwischen einem Kunststoff-Nanoarray und Wasser nutzt.

Der Prototyp des preiswerten und einfachen triboelektrischen Nanogenerators besteht aus einer gemusterten Pyramidenanordnung aus Polydimethylsiloxan, einem Polymer auf Siliziumbasis.

Triboelektrischer Nanogenerator

Triboelektrischer Nanogenerator
(Grafik)

Üblicherweise arbeiten TENGs unter relativ trockenen Bedingungen, da die Oberflächen-Triboelektrifizierung durch das Vorhandensein von Wasser stark verringert, wenn nicht gar vollständig beseitigt werden würde. Andererseits liegt Tribolelektrizität auch vor, wenn Flüssigkeiten durch isolierte Rohre strömen.

So wird beispielsweise eine bis zu 300 mV ansteigende Spannungsschwankung beobachtet, wenn deionisiertes Wasser durch ein 1 m langes Gummirohr fließt. Oder es wird eine Oberflächenladungsdichte von 4,5 µC/m-2 an jedem Wassertropfen gemessen, der aus einer Spitze aus Polytetrafluorethylen (PTFE) pipettiert wird.

Die Wissenschaftler des Georgia Tech untersuchen daher die Möglichkeit, den Wasserkontakt als eine Art ‚Material‘ für TENGs zu nutzen, was zu einer neuen Anwendung in flüssigen Umgebungen führen kann. Als Prototyp wird ein isolierter Kunststofftank hergestellt, dessen Deckel und Boden Kupferfolienelektroden enthalten. Die Innenseite des Deckels ist mit Polydimethylsiloxan (PDMS) beschichtet, das mit winzigen nanoskaligen Pyramiden strukturiert ist. Der Tank ist mit deionisiertem Wasser gefüllt.

Wenn der Deckel abgesenkt wird, so daß die PDMS-Nanopyramiden mit dem Wasser in Kontakt kommen, werden Atomgruppen im PDMS ionisiert und negativ geladen, während sich auf der Wasseroberfläche eine entsprechende positiv geladene Schicht bildet. Wird die PDMS-Schicht aus dem Wasser gehoben, bleiben die elektrischen Ladungen erhalten, wodurch eine Potentialdifferenz zwischen dem PDMS und dem Wasser entsteht.

Um die Menge des an der Oberfläche haftenden Wassers zu minimieren, wurde das hydrophobe PDMS gewählt; die Pyramidenformen lassen das Wasser leicht abfallen. Das periodische Anheben und Absenken des Deckels, während die Elektroden an einen Gleichrichter und Kondensator angeschlossen sind, erzeugt einen nutzbaren Gleichstrom. Bei Tests mit Meerwasser erzeugte der Generator zwar eine geringere Leistung, konnte aber grundsätzlich auch damit betrieben werden.

Der Prototyp des Wasser-TENG liefert eine Leerlaufspannung von 52 V und eine Kurzschlußstromdichte von 2,45 mA/m-2 mit einer Spitzenleistungsdichte von fast 0,13 W/m-2, mit dem eine Anordnung von 60 LEDs versorgt werden kann. Damit kann das Potential aufgezeigt werden, mit dieser Technologie aus den Wellen und Gezeiten des Meeres Energie zu gewinnen. Für den Bau einer TENG-Einheit in der Größe eines Baseballs, die durch Wellenenergie angetrieben eine Ausgangsleistung von 1 – 10 mW liefert, würden viele dieser Einheiten miteinander verbunden und in eine ‚Fischernetzstruktur‘ integriert werden.


Ebenfalls eher in den Bereich des Micro Energy Harvesting gehört die Idee der Studentin Yinger ‚Eagle‘ Jin von der Wake Forest University, über die im Januar 2014 in den Fachblogs berichtet wird. Die innovative junge Frau baut ihre OWC-Wellenenergie-Technologie in den Reynolds Gym Pool der Universität ein um zu testen, wie viel Energie die Schwimmer tagsüber erzeugen können.

Dabei findet sie heraus, daß während der zehn Stunden pro Tag, die der Pool geöffnet ist, durchschnittlich zehn Personen pro Stunde schwimmen. Ihren Berechnungen zufolge erzeugen die Schwimmer, sofern sie alle im Schmetterlingsstil schwimmen, genügend Wellen, um pro Tag 10 kWh Strom zu produzieren – mit denen sich immerhin zehn 100 W Glühbirnen für die 10 Stunden betreiben lassen, die das Schwimmbad geöffnet.

Jins Projekt hat aber einen größeren Zweck als nur die Stromerzeugung aus den Wellen der Schwimmer. Das mathematische Modell zur Messung der Energieabgabe der Wellen, das sie zusammen mit ihrer Mathematikprofessorin Sarah Mason entwickelt hat, kann uns soll auch in größeren Wassermassen als nur kleinen Becken eingesetzt werden.

 

Als das DOE im Rahmen der Grundsatzrede auf der Konferenz der National Hydropower Association, der International Marine Renewable Energy Conference und dem Marine Energy Technology Symposium im März 2014 bekanntgibt, 10 Mio. $ zur Stärkung der US-amerikanischen marinen und hydrokinetischen (MHK) Energiewirtschaft bereitzustellen, fließen davon 6,5 Mio. $ einen neuen Wettbewerb, dessen Teilnehmer bessere Wellenenergieumwandlungsgeräte entwickeln sollen. Hauptziel ist es, ein Gerät mit dem Potential zu produzieren, die Kosten für die Stromerzeugung aus Meereswellen um die Hälfte zu senken.

Der zweijährige Wave Energy Prize beginnt im April 2015 mit 92 Teams, von denen 66 technische Daten zur Überprüfung durch die Jury einreichen. Im August werden 20 Teams qualifiziert und damit beauftragt, jeweils ihren Wellenkraft-Prototypen im Maßstab 1:50 für Tests zu bauen. Bis Januar 2016 reichen die Teams dann Überarbeitungen, numerische Modellierungsergebnisse, Modelldesign- und Konstruktionspläne sowie die Ergebnisse der Tanktests ein, um in die nächste Bewertungsrunde zu gelangen.

Anfang März gibt das DOE neun Finalisten und zwei Stellvertreter bekannt. Jeder Finalist erhält bis zu 125.000 $ vom DOE, während die alternativen Teilnehmer bis zu 25.000 $ erhalten, um Modelle im Maßstab 1:20 ihrer Wellenenergie-Technologien zu entwickeln. Diese Modelle werden ab dem Sommer im MASK-Becken des Naval Surface Warfare Center in Carderock, Maryland, getestet.

Über die wichtigsten Teilnehmer und insbesondere über das Team AquaHarmonics, den Gesamtsieger des Wettbewerbs, der 1,5 Mio. $ erhält, berichte ich weiter unten. Die zweitplazierte Firma California Wave Power Technologies Inc. wurde schon oben erwähnt (s.d.).


Im September 2014 folgt eine bis Ende des Jahres laufende Crowdsourcing-Kampagne, die von der NASA und dem DOE ins Leben gerufen wird, um die besten Ideen für die Nutzung von Wellenenergie zur Stromerzeugung zu finden. Hierfür erstellen das National Renewable Energy Laboratory (NREL) und die Sandia National Laboratories (SANDIA) seit vorletztem Jahr ein Modellierungswerkzeug namens WEC-Sim (Wave Energy Converter Simulator), mit dem Forscher sehen können, wie gut ihr Design die Energie aus der Bewegung von Wellen unter verschiedenen Meeresbedingungen tatsächlich erfaßt.

Ein Teil dieses Softwaretools wird von der NASA entwickelt, und genau hier kommt die Crowd ins Spiel. Die Agentur sponsert den Wettbewerb OpenWARP (Open-Source Wave Analysis and Response Program). Die Software ist Open Source und modular aufgebaut, so daß die Anwender – seien es Universitäten oder Garagenerfinder – helfen können, Teile davon oder das Ganze zu verbessern und sie für die Entwicklung zukunftsträchtiger Wellenenergietechnologien zu nutzen.


Das o.e. Team AquaHarmonics aus Portland, Oregon, das aus Alex Hagmuller und Max Ginsburg besteht, wird im Mai 2015 zum neuen Wave Energy Prize des DOE zugelassen. Die beiden, die seit ihrem ersten Jahr an der Oregon State University Freunde sind, hatten einige Jahre zuvor mit dem Bau von verschiedenen kleinen Prototypen und dem Design der elektrischen Komponenten und der Software für ihren Wellenenergiewandler begonnen.

Das AquaHarmonics-Konzept ist ein Punktabsorber mit Verriegelungs- und Auslösekontrolle in einem zylinderförmigen Rumpf, der von einer einzigen Ankerleine gehalten wird, die ein Stromkabel im Kern aufweist. Das Zapfwellensystem besteht aus einer Scheibe, welche an einer Welle befestigt ist, die direkt mit einem Paar Generatoren gekoppelt ist.

Die Vorrichtung erzeugt allerdings nur beim Aufsteigen der Welle Strom, denn während des Wellenfalls werden die Generatoren als Motoren betrieben, um die Ankerleine für den nächsten Wellenzyklus aufzuwickeln. Die erzeugte Leistung ist größer atürlich als die, die während des Wellenzyklus verbraucht wird, wobei für Perioden mit geringer Wellenaktivität etwas Energie an Bord gespeichert wird.

AquaHarmonics-Tankversuch

AquaHarmonics-Tankversuch

Das Wellenenergiegerät wird in verschiedenen Bauweisen getestet – so z.B. im Maßstab 1:50 an der University of Michigan sowie im Maßstab 1:20 an der Oregon State University –, um es weiter optimieren zu können.

Im September 2016 meldet das Team – als einer der neun Finalisten, die jeweils bis zu 125.000 $ an Startkapital erhalten hatten, um skalierte Prototypen ihrer Geräte zu bauen – den erfolgreichen Abschluß der für den Wave Energy Prize relevanten Tests im Manöver- und Seetransportbecken (MASK) der US Navy in Carderock, wo das Gerät im Maßstab 1:20 zum Einsatz kommt. Und als im November die endgültigen Gewinner bekannt gegeben werden, belegt AquaHarmonics den mit 1,5 Mio. $ honorierten ersten Platz.

Als das DOE im Juni 2017 ankündigt, daß es vier neue Projekte mit insgesamt bis zu 12 Mio. $ unterstützen wird, um die Entwicklung von Wellen- und Gezeitenenergie-Geräten zu fördern, gehört auch das Team AquaHarmonics zu den (unbezifferten) Empfängern, um eine größere Version seines Prototypen im Freiwasser zu testen und zu validieren. Bislang ist aber nichts über weitere Umsetzungsschritte zu erfahren.


Im Februar 2015 veröffentlichen der Maschinenbauingenieur David Hartmann und der Handwerker Jason Ballash den Video-Clip über eine von ihnen entwickelte Wellenkrafttechnologie namens KymoGen, deren Hauptvorteil in ihrer Einfachheit liegen soll. Der Name kommt von dem Wort Generator in Kombination mit Kymopoleia, dem Namen der Tochter des Meeresgottes Poseidon und der Nereide Amphitrite, die auch als die griechischen Göttin der Wellen bezeichnet wird.

Eine portable, schwimmende Plattform in den Maßen von ca. 250 x 250 cm ist an einem Ankerplatz auf dem Meeresboden angebunden. Innerhalb der Plattform ist die Ankerleine mit einem Antriebssystem verbunden, das beim Auf- und Absteigen der Wellen ein Schwungrad dreht und so eine konstante Leistung liefert. Mit einem geschätzten Gewicht von etwa 360 kg soll der KymoGen bei nur 30 cm hohen Wellen rund 2 PS abgeben können, und 8 PS bei 120 cm Wellen.

Das Gerät soll aus hochfesten Marine-Verbundwerkstoffen hergestellt werden, wobei die Plattform zusätzliche Wind- oder Solartechnologien aufnehmen kann, um die Energieausbeute zu erhöhen.

Eine im März gestartete KickStarter-Kampagne der Firma (?) Kymogen of Las Vegas, um bereits im September mit der Großserienfertigung beginnen zu können, geht allerdings fürchterlich schief, als bis Ende April von den erforderlichen 13.251 € nur ein Betrag von 407 € eingenommen werden kann. Seitdem ist nicht mehr darüber zu hören.


Im November 2015 stellt das Start-Up EcoH2O Innovations von Chris Matthews und Justin Sonnett, das aus ihrem vorjährigen Abschluß-Designprojekt an der University of North Carolina in Charlotte hervorging, den Prototyp eines Meerwasser-Entsalzungssystems vor, das durch die Bewegung der Wellen angetrieben wird und speziell für Inselgegenden entworfen wurde, wo Trinkwasser oft eine rare Ressource ist.

Das System trägt den Namen Swell Actuated Reverse Osmosis System (SAROS) und ist kompakt, transportabel und unabhängig von externen Energiequellen. Es basiert auf einem Bojenprinzip und zieht Energie aus den Wellen, um Meerwasser über Hochdruckpumpen durch ein Umkehrosmose-System zu pumpen, das Meerwasser in Trinkwasser verwandelt, welches anschließend durch einen Schlauch an Land gelangt.

SAROS-Prototyp 2

SAROS-Prototyp 2

Der erste Prototyp des Teams hatte ein Pendel, aber das neuere Modell sitzt auf einer Boje, ist zudem kleiner, besteht aus weniger Komponenten und ist auch leichter zu transportieren. Das Unternehmen hat sich bereits mit Partnern aus der Wirtschaft zusammengetan, wie etwa Autodesk. Außerdem sind mehrere Organisationen mit an Bord, die sich den Kampf gegen den Trinkwassermangel auf die Fahnen geschrieben haben.

Die beiden Erfinder, die bereits mehrfach ausgezeichnet wurden, darunter 2014 mit dem begehrten Thomas Edison Award, erwarten, daß eine SAROS-Einheit für rund 23.000 $ verkauft werden kann, mit einer Lebensdauer von zehn Jahren und der Fähigkeit, etwa 7.500 Liter (andere Quellen: über 11.000 Liter) Trinkwasser pro Tag zu produzieren.

Im Oktober 2016 wird berichtet, daß die Firma eine zweite Niederlassung in Wilmington, North Carolina, eröffnet habe, um ihre Forschung und Entwicklung fortzusetzen. Außerdem wird eine Croudwunding-Kampagne auf Indigogo gestartet, um 25.000 $ für Pilotprojekte zu sammeln, die in Haiti und Puerto Rico durchgeführt werden sollen. Tatsächlich können jedoch nur 15.440 $ eingesammelt werden – und das ist dann auch die letzte Meldung der EcoH2O, die inzwischen auch nicht mehr im Netz präsent ist.


Im Dezember 2015 schüttet das DOE weitere 10,5 Mio. $ für fortschrittliche marine Energiesysteme der nächsten Generation zur Nutzung von Wellen, Gezeiten, Fluß- und Meeresströmungen aus, wobei die Förderung in zwei Dreiergruppen aufgeteilt ist. Die erste Gruppe konzentriert sich darauf, die Haltbarkeit und Wartungsfreundlichkeit von Wellenenergiewandlern zu verbessern.

Ein Teil der Mittel geht an die im kalifornischen Santa Barbara ansässige Firma Dehlsen Associates LLC (DA), um das Design ihres Wellenkraft-Systems zu verbessern. Das von James ‚Brent‘ Brenton Dehlsen im Jahr 1997 gegründete Unternehmen hatte u.a. die Windkraft-Firmen Clipper Windpower Inc. sowie Zond Corp. (später: GE Wind) gegründet und war zwischen 2000 und 2012 vom Handels- und vom Verteidigungsministerium mit insgesamt mehr als 2 Mio. $ gefördert worden.

Während sich die DA primär mit der Entwicklung einer 4 MW Plattform zur Nutzung von  Meeresströmungen befaßt (Aquantis C-Plane), fließt im Jahr 2010 ein Zuschuß von 1,15 Mio. $ in die seit etwa 2008 laufende Konstruktion eines Wellenenergiewandlers, der aus mehreren Pods besteht, die gemeinsame Komponenten verwenden, um Größenvorteile zu erzielen.

Das 4,5 MW Centipod-System ist eine stabile, horizontal schwimmende Plattform, die sich aktiv optimal zur Wellenfront ausrichtet und über 56 Schwimmer-Kapseln verfügt, die hydraulische Zylinder antreiben. Der Plan sieht ein komplettes Detail-Engineering des kommerziellen Prototyps innerhalb von zwei Jahren vor, wobei das Projekt drei Serien von skalierten Wellentanktests und die Bewertung der verschiedenen Subsysteme und Ansätze umfaßt.

Zu den wichtigsten Partnern der DA gehören PCCI, Re Vision, SFS, das NNMREC der Oregon State University und General Atomics. Ein erstes Patent wird  2011 angemeldet (US-Nr. 8.912.677, erteilt 2014).

Im August 2013 gibt es weitere 500.000 $ vom DOE, um fortschrittliche Software für das Multipod-Gerät zu entwickeln, die bei der Vorhersage zukünftiger Wellenbedingungen hilft und Steuersignale liefert, um die aktuellen Systemeinstellungen anzupassen und die Leistungsabgabe des Centipod reaktionsschneller zu gestalten. Dies würde die erfaßte Energiemenge maximieren und die Lebensdauer der Anlage verlängern. Der Gesamtprojektwert beträgt 625.000 $.

Auch dieser Zuschuß ist Teil einer aktuellen Investition der Regierung von insgesamt 16 Mio. $ für 17 Projekte, von denen sich acht mit der Entwicklung langlebiger und effizienter Wellen- und Gezeitenenergie-Systemen befassen. Zusätzliche Patente werden 2013 (US-Nr. 9.074.577, erteilt 2015) und 2014 angemeldet (US-Nr. 20150013325, veröffentlicht 2015).

Centipod-Design Grafik

Centipod-Design (Grafik)

Ohne daß Details oder gar Fotos von erfolgten Umsetzungsschritten zu finden sind, ist bislang nur bekannt, daß im Laufe des Jahres 2013 vor der Küste von Oxnard Seeversuche mit einem Prototyp-Design mit fünf der gut 9 m langen Bojen stattfanden, wie es für den Betrieb 3 – 8 km vor der Küste bestimmt ist.

Auch im Jahr 2015 wird die DA mit staatlichen Fördermitteln bedacht. Aus dem Water Power Program fließen im August 7,4 Mio. $ an vier Unternehmen – wobei die DA (für einen ungenannten Betrag) und in Zusammenarbeit mit Helios Engineering, Wedge Global, der Oregon State University, Time-Variable Systems LLC und dem NREL einen Lineargenerator entwickeln soll, der in der Lage ist, ein Wellenenergie-Gerät mit Strom zu versorgen, um erweiterte Steuerungen zu implementieren. Dazu kommt die o.e. Förderung im Dezember.

Die bislang letzte Meldung stammt vom Januar 2016. Diesmal erhält die DA einen DOE-Zuschuß in Höhe von 600.000 $ für die nächste Generation ihrer Centipod Wellenkraftanlage. Damit soll im Wellentank des Naval Surface Warfare Center in Maryland anhand eines Modells im Maßstab 1:20 getatst werden, wie es um die Haltbarkeit und Überlebensfähigkeit des Systems im simulierten rauhen Meer bestellt ist.


Eine weitere der im Dezember 2015 vom DOE begünstigten Firmen ist die M3 Wave Energy Systems LLC aus Salem, Oregon, welche eine Unterwasser-Anlage entwickelt, die Energie aus Meereswellen gewinnt.

Die Hintergrundgeschichte ist eine Legende an der Ohio State University (OSU): In den 1990er Jahren bauten die Studenten Mike Morrow und Mike Delos-Reyes als Abschluß-Projekt eine funktionierende Wellenenergie-Maschine aus Plastiklöffeln und alten Walkmans. Um sie zu testen, brauchten sie einen Wellentank. Als sie jedoch erfuhren, daß die Mietkosten des Hinsdale Wave Research Lab der Universität 3.000 $ pro Tag betragen, enterten sie einen alten Wellentank in einem verlassenen Technikgebäude, reparierten ihn und führten ihre Tests darin mitten in der Nacht durch.

Nachdem sie sich davon überzeugt hatten, daß ihr Projekt so funktioniert, wie sie es sich erhofft hatten, beschädigten sie den Kanal genau so, wie sie ihn vorgefunden hatten, und verteilten sogar den ganzen Müll und Schutt wieder darin. Gestehen tun sie das Ganze allerdings erst viele Jahre später, während das Gerät selbst fast zwei Jahrzehnte vergessen in einem Lagerhaus herumliegt.

Interessant ist aber auch die Geschichte der Idee selbst, denn Morrow hatte diese bereits als Teenager in einem Wasserpark mit einem großen Wellenbad in Denverw.  Er bemerkte Handgriffe in der Nähe des Wellengenerators und beschloß, dort durchzuhalten und die Welle über seinen Kopf laufen zu lassen. Als sie es tut, knallen ihm die Ohren – und der bizarre Druckanstieg führt dazu, daß die beiden Mikes das Wellenenergiegerät erfinden.

Gemeinsam mit Mike Miller - als dritten (Mike) im Bunde - gründen Morrow und Delos-Reyes im Jahr 2009 die Firma M3 Wave, um das DMP zur Produktreife zu bringen und zu kommerzialisieren. Hierfür wird als Alternative zum teuren Miettank der OSU ein eigener Wellentank von 9 m Länge gebaut. In Erwartung einer öffentlichen und privaten Finanzierung hofft Morrow, der bislang noch Vollzeit bei Hewlett-Packard arbeitet, daß das DMP in wenigen Jahren im offenen Meer getestet wird.

In den Jahren 2014 und 2015 verschafft das derweil weiterentwickelte Gerät seinen Schöpfern Zuschüsse des DOE und des Oregon Wave Energy Trust in Höhe von mehr als 0,5 Mio. $, so daß jetzt auch der OSU-Wellentank für eine ganze Woche gemietet werden kann. Dabei zeigt sich, daß die nun Delos-Reyes Morrow Pressure Device (DMP) genannte Maschine tatsächlich noch mehr Energie erzeugt als erwartet.

Obwohl auf dem Meeresboden weniger Energie verfügbar ist als auf der Oberfläche, hat das DMP mehrere Vorteile gegenüber anderen Wellenenergiegeräten. Zunächst hat es keine freiliegenden mechanischen Komponenten und enthält nur wenige bewegliche Teile, weshalb die Kosten entsprechend moderat ausfallen. Des weiteren ist es eine Stahlkonstruktion, die stationär auf dem Meeresboden ruht. Dadurch entfallen Kabel, Bojen und die daraus möglicherweise resultierenden Probleme mit Stürmen, Meeressäugern und Schiffahrtsrouten.

In der Tiefe wandelt das 2-Kammer-Gerät die Druckänderungen unter Meereswellen in wechselnde Expansions- und Kontraktionszyklen eines luftgefüllten, geschlossenen Systems um, das wiederum eine mit einem elektrischen Generator verbundene Luftturbine antreibt. Wenn die Welle über eine Kammer des Geräts strömt, steigt der Druck und zwingt die Luft, sich durch die Luftturbine in die zweite Kammer zu bewegen und dabei Strom zu erzeugen. Durch der Weiterbewegung der Welle steigt der Druck dann in der zweiten Kammer an und drückt die Luft durch die bidirektionale Turbine wieder zurück.

APEX-Versuch

APEX-Versuch

Im September wird 2014 ein Modell im Maßstab 1:5 rund 1,6 km vor der Küste des Camp Rilea bei Astoria in Oregon ins Wasser gebracht, wo es einem zweiwöchigen Test unterzogen wird. Es ist ca. 9 m lang, 2,5 m breit in einer Wassertiefe von ca. 15 m installiert. Technische Details über das APEX genannte Modell werden nicht bekannt, doch den Ergebnissen zufolge wird erwartet, daß ein DMP in voller Größe von ca. 12 x 30 m eine Nennleistung von etwa 100 – 150 kW aufweist.

Im Rahmen des eingangs erwähnten Zuschusses im Dezember 2015 wird die M3 Wave Modellierungswerkzeuge entwickeln, um Möglichkeiten zur Minimierung der Auswirkungen des Sedimenttransports, wie z.B. Wassererosion, Verdrängung und Neigung des Geräts, zu erforschen, und gleichzeitig an der Verbesserung des Designs arbeiten, um durch Reduzierung des Wartungsbedarfs die Lebensdauer großtechnischer Anlagen zu erhöhen.

Die Firma beteiligt sich auch an dem neuen zweijährigen Wettbewerb Wave Energy Prize des DOE und gehört zu den zehn Teams, die ausgewählt werden, um im Januar 2016 Tests mit Kleinmodellen im Maßstab 1:50 durchzuführen und ihre jeweiligen Entwurf- und Konstruktionspläne für ein Modell im Maßstab 1:20 einzureichen. Im August ist die M3 Wave zwar das erste Team der Finalisten, das sein Wellenenergiegerät im MASK-Becken in Carderock testet, doch für einen der drei Preise des Wettbewerbs reicht es nicht.

Dafür wird die Firma im April 2017 in der dritten Runde der Pilotinitiative Small Business Vouchers (SBV) des DOE ausgewählt, um die Vermarktung ihrer Technologie zu beschleunigen. Für diese SBV-Runde hatten acht nationale Labore der USA Mittel für die Zusammenarbeit mit 38 kleinen Unternehmen im ganzen Land erhalten, darunter zwei Wellenenergieentwickler. Neben der M3 Wave ist dies die bereits oben präsentierte California Wave Power Technologies (CalWave).

Für die Kooperation mit der M3 Wave erhalten das National Renewable Energy Laboratory (NREL) und das Sandia National Laboratory 175.000 $, um das Tiefwasser-Modellierungssystem NEXUS des Unternehmens so anzupassen, daß es durch Nachahmung der auf dem Meeresboden vorherrschenden Bedingungen die Differentialwellenenergie ermitteln kann. Das Ziel ist es, ein komplexeres System zu entwickeln, um Effizienzbereiche bis zu 25 % vorherzusagen und zu erhöhen. Weiter scheint die Sache noch nicht gediehen zu sein.


Das dritte Unternehmen, das im Dezember 2015 vom DOE gefördert wird, ist die 2009 von Rahul Shendure, Balky Nair und Tim Mundon gegründete Oscilla Power Inc. (OPI) aus Seattle, Washington, die sich durch die Mittel mit der sturmbezogenen Überlebensfähigkeit ihrer Wellenenergieanlage befassen will, die an der Meeresoberfläche schwimmt.

Für ihre Anlage entwickelte die Firma mechanische und elektromagnetische Systeme, die es ermöglichen, magnetostriktive Legierungen zur Erzeugung großer Energiemengen einzusetzen. Magnetostriktion ist die Deformation magnetischer (insbesondere ferromagnetischer) Stoffe infolge eines angelegten magnetischen Feldes. Dabei erfährt der Körper bei konstantem Volumen eine elastische Längenänderung (Joule-Magnetostriktion).

Triton-Design Grafik

Triton-Design (Grafik)

Traditionell kennt man die vor rund 175 Jahren von James Prescott Joule entdeckte Magnetostriktion aus spröden magnetischen Legierungen, die in einem Transformator brummen. Es wurde schon früh festgestellt, daß das Gegenteil – ihre Biegung oder Kompression – im Prinzip Strom erzeugen könnte. Dies geschieht in Gegenwart von Permanentmagneten und einer Drahtspule, wie sie in herkömmlichen Generatoren zu finden sind. Da es aber als eine unzuverlässige und schwache Alternative zur Elektrodynamik erschien, war der Forschungsaufwand in diesem Feld sehr gering.

Dies ändert sich, als die OPI mit Unterstützung der National Science Foundation (NSF) beginnt, den robusten Triton-Wellenenergiewandler zu entwickeln und hierfür einen Small Business Innovation Research (SBIR) Phase II-Zuschuß in Höhe von knapp 1,4 Mio. $ erhält, dessen Laufzeit vom August 2011 bis zum Juli 2015 beträgt. Dabei soll ein Prototyp des Wandlers mit seinen fortschrittlichen Materialien demonstriert werden, die in der Phase I entwickelt wurden (über die sich keine zusätzlichen Informationen finden ließen).

Nicht ganz klar ist, wie es kommt, daß erst im Jahr 2015 darüber berichtet wird, daß Materialwissenschaftler der University of Maryland und der Temple University auf ein völlig neues Phänomen gestoßen und daraufhin potentiell kostengünstige ‚nicht-jouliansche‘ Magnete entwickelt haben, die sich beim Magnetisieren ausdehnen und der Schlüssel zur Einführung der magnetostriktiven Energiegewinnung sein könnten.

Die patentierte iMEC-Technologieplattform der OPI wandelt mittels dieser Technologie mechanische Energie in elektrische Energie um, und zwar kostengünstig, skalierbar, flexibel, vorhersehbar, robust und effizient, wie es die Firma beschreibt. Auf ihrer Website erwähnt die OPI, daß vor der amerikanischen Atlantikküste im Jahr 2014 ein Prototyp mit einem Durchmesser von 4 m einem kurzen, aber erfolgreichen Test im offenen Gewässer unterzogen wurde. Bisher habe ich nur ein Foto dieses Einsatzes gefunden, jedoch keine weiteren Details darüber.

Im Juli 2015 erhält das Unternehmen von der Wave Energy Scotland (WES), einer Abteilung der schottischen Regierung zur Wirtschaftsförderung, einen Auftrag im Wert von rund 775.000 $, um ein fortschrittliches PTO zu entwickeln, das in einer Reihe von Systemen eingesetzt werden kann, darunter auch im firmeneigenen Triton-Wellenenergiewandler. Die Arbeiten sollen in Labortests mit einem PTO im Maßstab 1:4 münden. Es läßt sich jedoch nichts darüber finden, daß dieser Ansatz weiter verfolgt wurde.

Der Kern des Designs, das – wie der Firmenname schon impliziert – auf Oszillation basiert, besteht aus einem Stab aus einer stark ferromagnetischen Eisen/Aluminium-Legierung. Solche Stäbe müssen nur um ein 10.000stel komprimiert werden, um die gewünschte Wirkung zu erzielen. Zwar erfordert das Zusammendrücken einer massiven Metallstange selbst nur um diesen winzigen Betrag die Anwendung einer großen Kraft, welche von Meereswellen jedoch aufgebracht werden kann.

Triton-Labortest

Triton-Labortest

Die oszillierenden Generatoren bestehen aus zwei großen Objekten, die durch Kabel miteinander verbunden sind. An unteren Ende dieser Kabel hängt eine Hubplatte, die durch eine Kombination aus Trägheit und dem Widerstand des umgebenden Wassers stationär gehalten wird. Die oberen Enden der Kabel sind mit einer auf der Oberfläche schwimmen Boje verbunden, in der sich die Stromerzeugungsvorrichtung befindet, bestehend aus den Legierungsstangen, Magneten und Spulen sowie Sätzen von Hydraulikzylindern, welche die Stangen zusammendrücken können.

Wenn die Boje mit den Wellen an der Oberfläche auf- und absteigt, während die – häufig als Ring dargestellte – Hubplatte mehr oder weniger stabil bleibt, steigt und sinkt die Spannung auf den Seilen. Diese wechselnde Spannung treibt die Hydraulikzylinder an. Das gesamte System wird durch einen zweiten Satz Kabel, die es am Meeresboden verankern, an Ort und Stelle gehalten.

Der Triton hat ein besonderes Vorteile gegenüber anderen Ansätzen, da er ohne Komponenten mit signifikanten Relativbewegungen oder Maßänderungen auskommt. Dies reduziert oder eliminiert die Kosten für Subsysteme (z.B. Schmierung, Lager, Dichtungen für bewegliche Komponenten usw.) und reduziert die anfallenden Betriebs- und Wartungskosten erheblich.

Triton-Labortest

Triton-Labortest

Bis 2018 will die OPI ein 600 kW Großgerät bauen, eine schaumgefüllte Stahlboje mit einem Durchmesser von 27 m (andere Quellen: 30 m), einer Höhe von 6 m und einem Gewicht von 1.000 Tonnen, die an eine Ringbeton-Hubplatte 70 m unter der Oberfläche gebunden ist. Die Boje wird 12 magnetostriktive Generatoren beinhalten. Der Triton wird zwar teuer in der Herstellung und Installation sein, das einfache Design sollte es ihm jedoch ermöglichen, jahrzehntelang mit nicht mehr Wartung als einem gelegentlichen ‚Peeling‘ zu funktionieren, um Seepocken zu entfernen.

Im April 2016 wird berichtet, daß die OPI zu den Finalisten des Wave Energy Prize gehört, die eine Finanzierung vom DOE erhalten, um Modelle im Maßstab 1:20 ihrer Wellenenergiewandler zu entwickeln und ab dem Sommer im MASK-Becken in Carderock zu testen, was auch erfolgreich geschieht. Weiter kommt man in dem Wettbewerb allerdings nicht.

Dafür gibt das DOE im August bekannt, daß die OPI ausgewählt wurde, um für ein 4-jähriges Projekt im Gesamtumfang von 10,2 Mio. $ einen Zuschuß in Höhe von 5,35 Mio. $ zu erhalten. Das Projekt soll zur Erprobung eines großen Triton-Systems in Kaneohe Bay, Hawaii, führen. Im Juni 2017 folgt dann eine weitere Million aus dem Clean Energy Fund des US-Handelsministeriums, und im Juni 2018 gehört die Firma zu sechs innovativen marinen Energietechnologieunternehmen, die vom DOE insgesamt 6,7 Mio. $ an Bundesmitteln des Water Power Technologies Office erhalten.

Die jüngste Meldung vom Januar 2019 unterscheidet sich denn auch nicht sehr. Diesmal gehört die OPI zu den zwölf Firmen, die vom DOE zusammen 25 Mio. $ bekommen. Es bleibt abzuwarten, wie lange es noch dauert, bis das ganze Geld zu einem marktfähigen Produkt führt.


Die anderen drei Projekte, die im Dezember 2015 vom DOE gefördert werden, zielen auf die Verbesserung der Installation, des Betriebs und der Wartung von Meeresenergiegeräten ab. Die Empfänger sind die weiter oben bereits präsentierte Columbia Power Technologies Inc., die einen optimierten, kostengünstigen Installations- und Bergungsprozeß entwickeln und einsetzen will; das Igiugig Village Council im Südwesten Alaskas, das ein Flußturbinensystem mit langlebigen und wartungsarmen Systemkomponenten entwickeln wird; sowie die Verdant Power Inc., welche die TriFrame-Fundamente ihrer Gezeiten- bzw. Meeresströmungs-Turbine fertigstellen und die Stützstrukturen optimieren will (s.d.).


Eine kleine Entspannung nach den vielen und langen Berichten über die verschiedenen Wellenkraftanlagen bilden die im August 2016 in den Fachblogs erscheinenden Meldungen über den Entwurf eines trinkwasserproduzierenden Designobjekts für den internationalen Wettbewerb Land Art Generator Initiative (LAGI) für hautnah erlebbare, energieproduzierende Kunstwerke, über den ich schon mehrfach berichtet habe.

Im vorliegenden Fall geht es um das Objekt Clear Orb, das von Mitarbeitern der Firma Heerim Architects & Planners aus Südkorea für Kalifornien entworfen wurde, und das mit grüner Energie Meerwasser entsalzt. Die Kugel mit einem Durchmesser von 40 m besteht aus transparenten, lumineszierenden Solarkonzentratoren – wobei nicht ganz klar ist, was die Designer damit eigentlich meinen – und soll dem Sonnenstaat der USA pro Jahr etwa 2 Mio. Liter sauberes Trinkwasser liefern.

Angetrieben wird die Entsalzungsanlage jedoch nicht nur durch reinen Solarstrom, sondern auch durch Wellenkraft. Das Objekt soll daher ganz am Ende einer langen Pier im mondänen Küstenort Santa Monica aufgestellt werden, so daß es stets mit dem Meer in Kontakt bleibt, aus dem das zu entsalzende Wasser stammt.

Das im Inneren der Kugel zirkulierende Meerwasser wird zunächst verdunstet und anschließend durch Kondensation wieder aufgefangen. Anschließend strömt das saubere Trinkwasser über einen Stufenbrunnen hinaus, womit der Clear Orb zu einem Symbol für die lebensspendende Kraft von Licht und Wasser avancieren würde - falls er denn je gebaut wird.

Cetacea Grafik

Cetacea (Grafik)

Dabei ist die Silberkugel nur einer der 21 Finalisten des LAGI 2016 Wettbewerbs, bei dem die Jury drei Designs auszeichnet, sie sie für die Santa Monica Bay als am besten geeignet betrachtet. Die Gewinner Christopher Sjoberg und Ryo Saito, die ihren Sitz in Tokio haben, hatten Segelboot-ähnliche Installationen namens Regatta H2O entworfen, die Energie durch eine „aerostatische Flatter-Windnutzung“ und Wasser durch Nebelernte einfangen soll. Mit der gesammelten Energie könnten jährlich 112 Mio. Liter Trinkwasser produziert werden.

Das zweitplazierte Design heißt Cetacea und wurde von einem Team der University of Oregon entworfen, das aus Keegan Oneal, Sean Link, Caitlin Vanhauer und Colin Poranski besteht. Die Installation, die von der Fähigkeit der Blauwale inspiriert ist, sich mit winzigem Krill zu versorgen, nutzt drei Arten von Energie – Wellen, Sonne und Wind – und soll über eine hocheffiziente Umkehrosmose jährlich 650 Mio. Liter Trinkwasser erzielen. Die angedachte Energietechnik würde einen Wellenenergiewandler mit Lineargenerator, den genialen Windbelt sowie Photovoltaikmodule umfassen.

Der dritte Platz geht an Christopher und Stephen Makrinos sowie Alexander Bishop aus Pittsburgh, die bootförmige Anlagen konzpierten, deren Segel als Konzentrator-PV-Kollektoren fungieren. Die Paper Boats würden die holographische Planarkonzentrator-Technologie von Prism Solar Technologies einsetzen, um jährlich 2.400 MWh Strom zu erzeugen.


Einem Bericht vom September 2016 zufolge befinden sich zu diesem Zeitpunkt an der Wave Energy Test Site (WETS) der US-Navy in Kaneohe Bay, Hawaii, deren Betrieb vom Hawaii Natural Energy Institute an der University of Hawaii in Manoa unterstützt wird, zwei Wellenkraftanlagen, die etwa 800 m bzw. 1.600 m vor der Küste verankert sind. Der hier erzeugte Wellenenergie-Strom ist der erste, der in den USA ‚online‘ geht. Er fließt über ein 1,6 km langes Unterwasserkabel zu einer Militärbasis, von wo er in das Stromnetz von Oahu eingespeist wird.

Bei den Bojen handelt es sich einmal um die Azura der in Portland beheimateten Firma Northwest Energy Innovations LLC (NWEI), die auf die Anlagen der Wave Energy Technology – New Zealand (WET-NZ) zurückgeht und deshalb in der Länderübersicht Neuseeland behandelt wird (s.d.). Ein Vorläufer-Prototyp namens TRL 5/6 war schon 2013 in dem Testgelände implementiert und ein Jahr lang getestet worden.

Die erneute Installation des 45 Tonnen schweren 18 kW (andere Quellen: 20 kW) Azura-Wellengenerators erfolgt im Juni 2015 und soll Erkenntnisse liefern, um seine Leistung weiter zu optimieren und die bestehenden Wellenenergie-Computersimulationen zu verfeinern.

Die zweite Boje namens BOLT Lifesaver wird seit 2004 von dem norwegischen Unternehmen Fred. Olsen BOLT Sea Power entwickelt. Sie wird allerdings hier in dieser Länderübersicht behandelt, da die spätere Umsetzung ausschließlich in den USA erfolgt. Die Struktur ist mit Kabeln am Meeresboden verankert; wenn die Boje vom Meer bewegt wird, bewegen sich die Kabel und drehen die Räder des stromerzeugenden Generators.

BOLT 1

BOLT 1

Der ab 2009 konstruierte BOLT Lifesaver (der Name ist von der Rettungsring-Form des Rumpfes übernommen) ist die neueste und größte Ausführung der Punktabsorber-Wellenenergiewandler der BOLT-Klasse. Während der Vorgänger, der 5 Tonnen schwere 5 kW BOLT 1 bis zum Oktober 2011 im norwegischen Risør im Wasser getestet wird, erfolgt die Fertigstellung des 56 schweren und 1,6 Mio. $ teuren BOLT Lifesaver im März 2012 durch das britische Ingenieurbüro Supacat Ltd. bei der A&P Falmouth.

Für die Entwicklung, den Bau und den Einsatz des Wellenenergiewandlers hatte die Fred. Olsen zusammen mit ihren Partnern Supacat, Scotrenewables, A&P, Falmouth Harbour Commissioners und der University of Exeter im Jahr 2010 Mittel vom britischen Governmental Body Technology Strategy Board erhalten.

Der Außendurchmesser des ringförmigen Wellenkraftwerks beträgt 16 m, bei einem Innendurchmesser von 10 m und einer Höhe von 1 m. Die durchschnittliche elektrische Leistung beträgt 30 kW (mit 3 PTOs) bzw. 50 kW (mit 5 PTOs).

Die PTO (o. Zapfwelleneinheit) ist das Herzstück der firmeneigenen Wellenenergie-Umwandlungstechnologie. Bestehend aus einer Hochtaktwinde, einem Riemen-Antriebsgetriebe und einem aktiv gesteuerten Generator, ist die PTO standardisiert, skalierbar und kann an jede schwimmende Struktur montiert werden, um durch Dämpfung der welleninduzierten Bewegung elektrische Energie zu erzeugen. Dabei arbeitet jede PTO völlig unabhängig von den anderen, was eine hohe Redundanz für den Dauerbetrieb bietet.

Die einzelne PTO wiegt 3 Tonnen, kostet 160.000 $ und hat eine durchschnittliche Leistung von 10 kW, während der schwimmende Ring 35 Tonnen wiegt und 714.000 $ kostet.

Nach einem gut zweijährigen Einsatz vom März 2012 bis zum Mai 2014 im britischen FaBTest-Standort in Falmouth, Cornwall, bei dem zusammengerechnet 9.401 kWh produziert werden, wird die Anlage überholt, modifiziert und in ihren einzelnen Modulen nach Hawaii verschifft, wo sie im März 2016 wieder zusammengebaut und auf dem WETS-Testgelände der US-Navy installiert wird.

Im Januar 2017 meldet die Fred. Olsen – nach mehreren Reparaturen im Sommer 2016 – den sechsmonatigen kontinuierlichen Stromexport, und im April wird die einjährige Demonstration des BOLT Lifesaver vor der Küste vor Hawaii abgeschlossen, in deren Verlauf das Gerät mit einer durchschnittlichen Leistung von 3,2 kW insgesamt 22.364 kWh Strom aus Wellenenergie erzeugt hat. Nun wird das Gerät von seinem Einsatzort nach Pearl Harbor geschleppt, um vorübergehend festgemacht und einer Überholung und Modifikation unterzogen zu werden.

Die Firma meldet allerdings schon im Juli, daß das US Naval Facal Facilities Engineering Command (NAVFAC) einen weiteren Einsatz des BOLT Lifesaver in dem 30 m tiefen Wasser des Wellenenergie-Testgeländes vor Hawaii unterstützen wird. Diesmal leistet die University of Washington (UW) als Subunternehmer den Support der Hardware und des Engineering.

Tatsächlich dauert es jedoch noch bis zum September 2018, bis die Firma die Bereitschaft für den geplanten sechsmonatigen Einsatz vermelden kann, nachdem der Wellenenergiewandler vollständig aufgerüstet und mit einem vom Pacific Marine Energy Center entwickelten ozeanographischen Sensorpaket ausgestattet wurde, um die Fähigkeit der Anlage zur direkten Stromversorgung externer Systeme zu demonstrieren. Im Oktober werden die drei Windenleinen mit dem Meeresboden verbunden, und im November beginnt das Gerät mit der Stromerzeugung.

Ende Januar 2019 erreicht der BOLT Lifesaver bei seinem zweiten Einsatz eine Betriebsdauer von hundert Tagen, in denen er ununterbrochen Strom produzierte.

PacWave-Plakat Grafik

PacWave-Plakat (Grafik)


Im Dezember 2016 kündigt das DOE an, daß es ein neues, 35 Mio. $ (andere Quellen: bis zu 40 Mio. $) teures Testgelände in den Gewässern vor der Küste von Oregon finanzieren wird. Bislang konnten die Forscher nur an mehreren relativ bescheidenen Standorten in Hawaii und im pazifischen Nordwesten an der Entwicklung von Wellenenergie-Anlagen arbeiten.

Das erste Wellenenergie-Testfeld im Versorgungsmaßstab wird unter der Schirmherrschaft des 2008 gegründeten Northwest National Marine Renewable Energy Center der Oregon State University geplant, gebaut und betrieben. Die neue Anlage zwischen Newport und Waldport wird den Namen Pacific Marine Energy Center South Energy Test Site (PMEC-SETS) – oder kurz PacWave – tragen und soll Anfang 2020 in Betrieb gehen. Sie umfaßt vier netzgekoppelte Liegeplätze, um Prototypen zu testen und nach internationalen Normen zu zertifizieren.


Die schon mehrfach erwähnten Sandia National Laboratories befassen sich laut Presseberichten vom Oktober 2017 auch selbst und direkt mit der Wellenenergie, wobei sich die Ingenieure von anderen Branchen inspirieren lassen.

Während des mehrjährigen Projekts, das vom Water Power Technologies Office des DOE finanziert wird, entwirft, modelliert und testet das Sandia-Team ein Steuerungssystem, das die Leistung, die ein Wellenenergiewandler von den Meereswellen aufnehmen kann, verdoppelt. Um den Wirkungsgrad des Umrichters zu verbessern, wendet das Team die klassische Steuerungstheorie, die Robotik sowie die Konstruktionsprinzipien der Luft- und Raumfahrttechnik an.

Sandias Wellenenergiewandler ist eine große 1-Tonnen-Seeboje mit Motoren, Sensoren und einem Bordcomputer, die in einer verkleinerten Größe für eine Testumgebung gebaut wird. Die ersten Tests konzentrieren sich auf das Studium und die Modellierung, wie sich die Geräte in einer ozeanischen Umgebung bewegen, um ein numerisches Modell der Geräte zu erstellen. Mit dem Modell, das bereits im vergangenen Herbst entwickelt und validiert wurde, schreibt und wendet das Team mehrere Regelalgorithmen an, um zu sehen, welches Steuerungssystem die besten Ergebnisse erzielen würde.

Ein solcher Regelalgorithmus löst eine oder mehrere Aktionen basierend auf eingehenden Messungen aus, die 1.000 mal pro Sekunde erfolgen. Die Sensoren messen dabei Position, Geschwindigkeit und Druck auf dem Rumpf der Boje und erzeugen dann eine Kraft oder ein Drehmoment im Motor. Diese Aktion modifiziert die dynamische Reaktion der Boje so, daß diese mit der Frequenz der eintreffenden Wellen schwingt, was wiederum die Menge an Leistung maximiert, die absorbiert werden kann.

Da die Ergebnisse der numerischen Modellierung mit den Regelalgorithmen ein großes Potential zeigen, wird der Konverter im August im MASK-Becken in Carderock, Maryland, installiert, um die neuen Kontrollmethoden in einer ozeanähnlichen Umgebung zu testen.

SurfWEC-Design Grafik

SurfWEC-Design (Grafik)


Im Dezember 2018 gründet das in New Jersey ansässige Schiffsbauunternehmen Martin & Ottaway zusammen mit Industriepartnern ein neues Unternehmen namens SurfWEC LLC mit Sitz in Tinton Falls, das Wellenenergiewandler mit patentierten Funktionen entwickeln soll, welche die Energiegewinnungsraten um eine Größenordnung über die von alten Systemen hinaus steigern sollen.

Die patentierte Funktion, die von Michael Raftery, dem Cheftechnologen der Firma,während Forschungsarbeiten am Stevens Institute of Technology erfunden wurde, ermöglicht es, Offshore-Wellen in wogende Brandungswellen umzuwandeln und dadurch eine viel effektivere Energiegewinnung zu erzielen.

Bei der Prototypentwicklung arbeitet die SurfWEC zudem mit den Firmen Bosch Rexroth Inc., ISCO Pipe, HYDAC, Airline Hydraulics, Wire Co./Lankhorst Ropes, InterOcean Systems LLC und anderen Branchenführern zusammen. Weitere Details gibt es bislang nicht.


Weitere Länder


Auch in anderen Ländern gibt es erste Ansätze für eine Beschäftigung mit der Wellenenergie:

Im Juni 2009 wird während der panarabischen TV-Sendung Stars of Science, die mit Schwerpunkt auf innovative Projektideen seitens der Qatar Foundation und Education City ins Leben gerufen worden war, über den an der Wahran Universität für Wissenschaft und Technologie in Algerien studierenden, 22-jährigen syrischen Schiffstechnik-Studenten Hassan Deeb berichtet, der an einem Wellenkraftwerk arbeitet, das von den Wellen bewegte Propeller verwendet, um Elektrizität zu erzeugen und zu speichern.

Was nicht unpikant ist, denn ein (vom Foto her) etwas älterer Mazen Deeb (hier allerdings Dib geschrieben) meldete in Frankreich schon 2005 ein Patent (Nr. 2.860.270) für eine von Wellen betriebene Hebevorrichtung für Meerwasser an. Beim Betrachten der Abbildung auf dem Patent wird allerdings klar, daß es sich um eine andere Form von Technologie handelt, bei der ein 1 x 6 m großer bootsförmiger Schwimmer einen wasserpumpenden Kolben bewegen soll.


Im mit vielen Küsten gesegneten Malaysia führen Ismail bin Musiran, Muhammad Murtadha bin Othman und Baharin Abu Bakar von der Universiti Teknologi MARA (UiTM) ab Januar 2010 eine dreijährige, vom Research Managemant Institute finanzierte Studie zur mathematischen Modellierung von Meereswellen bei der Stromerzeugung durch. Sie konzentrieren sich dabei auf OWC-Anlagen, die von ihnen als der effizienteste Weg betrachtet wird, um mit Meereswellen Strom zu erzeugen.


In Jamaica, von Wasser und Wellen umgeben, hat der Erfinder Jackie Stuart, ein ehemaliger Nachrichtentechniker, einen Lineargenerator entwickelt, der zwar an Land installiert, aber mit von Wellen erzeugter Druckluft betrieben werden soll. Er kommt damit Anfang 2011 in die lokale Presse.


Wellenbetriebene Schiffe und Boote


Die Idee, Wellen zum Antrieb von Booten zu nutzen, ist nicht neu – ihre Umsetzung jedoch relativ schwierig. Im Prinzip geht es darum, die verschiedenen Schwingungsformen der Wellen in eine kinetische horizontale Bewegung umzuwandeln. Eine entsprechende, allerdings bislang unbestätigte Technologie sei bereits 1850 in England erfunden, aber danach nicht weiterverfolgt worden.

Nachweisen läßt sich eine Erfindung aus dem Jahr 1868, als die New York Times am 10. Mai über einem Mechaniker namens Robertson aus San Francisco berichtet, der für den damals recht hohen Betrag von rund 8.000 $ ein Boot entwickelt und baut, das alleine von der Kraft der Wellen angetrieben wird. Für die Jungfernfahrt seines Bootes entscheidet er sich gegen eine einfache Fahrt in der Bucht und wagt sich statt dessen gleich mit drei anderen Passagieren und Nahrungsmitteln für zehn Tage auf den Ozean.

Patent Nr. 541.775

Patent Nr. 541.775

Kaum hat das Boot den Kai verlassen, schwingt es jedoch mit der Breitseite in die Strömung und beginnt in einer höchst unangenehmen Weise zu wippen und zu schlingern. Dem Ruder gehorcht es überhaupt nicht mehr. Das Boot schwimmt einige Zeit mit dem Strom, allerdings seitlich statt der Länge nach, doch obwohl sich die Räder drehen, scheinen sie dem Boot keine zusätzliche Geschwindigkeit zu geben.

Der Erfinder besteht darauf, daß alles, was sein Boot zur Fortbewegung benötigt, eine stetige Wellenbewegung sei, doch als es knapp außerhalb der Landzungen von Golden Gate raues Wasser erreicht, werden die Probleme so groß, daß er mit seinen Gästen in ein kleines Ruderboot umsteigen muß. Ein in der Nähe befindliches Lotsenboot rettet die Gruppe.

Die ca. 500 $, um das Wrack zurück nach San Francisco zu schleppen, erscheinen dem enttäuschten Erfinder jedoch zu hoch – der es daraufhin einfach im Meer wegdriften läßt. Kein Wunder also, daß die Zeitung ihren Bericht mit der Aussage betitelte: „The San Francisco Self-Propelling Boat – Disastrous End of a Grand Experiment“.


Es gibt noch weitere Vorläufer, wie das mit drei Flossen ausgerüstete Modellboot eines namentlich nicht genannten Erfinders aus Long Beach, Kalifornien, über welches das US-Magazin Popular Science im April 1935 berichtet („Wave Power Runs Model Boat“), und das bei einer Länge von ca. 45 cm eine Geschwindigkeit von immerhin 8 km/h erreicht.

Patent Nr. 4.481.002

Patent Nr. 5.6039.995


In der UdSSR beschäftigt sich 1936 ein G. E. Pavlenko mit der Technologie (,Wave energy as a means of ship propulsion’); aus dem britischen Patent Nr. 541.775 stammt eine der hier gezeigten Abbildungen, und weitere Patente stammen aus Großbritannien (Nr. 588.953), aus Japan (Nr. 5.6039.995, auch hieraus gibt es eine Abbildung), sowie aus den USA (Nr. 3.845.733 von 1974, Nr. 4.129.089 von 1978, Nr. 4.332.571 von 1982 - aus dem die dritte Abbildung stammt -, oder Nr. 4.481.002 von 1984). In keinem dieser Fälle ist jedoch etwas von einer Umsetzung zu finden.


Richtige Tests beginnen 1978 in Trondheim, Norwegen, mit einem wellennutzenden Modell des Erfinders und Ingenieurs Ejnara Jakobson, aus denen 1980 Versuche mit einem 1 m langen Boot resultieren, das eine Geschwindigkeit von 1,78 Knoten erreicht.

Später folgen Untersuchungen an einem 7,5 m langen Boot, das mit zwei bzw. vier Flügeln ausgestattet wird, die jeweils eine Fläche von 0,5 m2 haben. Damit werden sogar schon 6 Knoten erreicht. Ein Bericht darüber befindet sich in dem (von mir noch nicht eingesehenen) Magazin Motor Ship, Nr. 64, August 1983.

Das Unternehmen Wave Control Co. hält die Patente an dem System und führt die Versuche durch. Von der norwegischen Regierung erhält es 1983 eine Förderung in Höhe von 450.000 Kronen, um die Technologie weiterzuentwickeln. Den Quellen zufolge ist auch das Institute of Fishery Technology Research in Trondheim an den Untersuchungen beteiligt.

1984 werden erfolgreiche Versuche mit einem 20,4 m langen und 180 t schweren Trawler namens Kystfangst durchgeführt, der mit einer aus- und einklappbaren Anlage mit Tragflächen zur Umsetzung der Wellenenergie in Vortrieb ausgestattet ist. Die Struktur besteht aus zwei Flügeln, die drei Meter vor dem Bug befestigt werden, wobei zwei Varianten zum Einsatz kommen: eine mit 3 m2 großen, die andere mit 5 m2 großen Flügeln.

Man kann sie auf dem leider nicht sehr scharfen Foto in hochgehobenem Zustand sehen. Um die notwendige Anstellwinkel zu halten werden pneumatische Servomechanismen verwendet. Die Ergebnisse sind ermutigend, werden jedoch trotzdem nicht weiter verfolgt.


Auch in Japan werden 1981 - 1984 intensive theoretische und experimentelle Forschungen an oszillatorischen Triebwerken durchgeführt, die zu dem Entwurf eines großen Schiffes führen, das für seine Bewegung die Wellenenergie nutzt. Besonders aktiv sind das Institute of Technical Research und die Firma Hitachi Tzozen Corp. in Osaka.

Im Laufe des Jahres 1984 werden Pläne für zwei Schiffe von 27 m bzw. 300 m Länge entwickelt, die beide mit Triebwerks-Flügeln ausgestattet sind. Das größere Schiff soll ausschließlich mit der Wellenkraftanlage auf bis zu 11 Knoten beschleunigt werden können. Doch auch diese Projekte scheinen später eingestellt worden zu sein, denn ich habe keinerlei aktuelleren Informationen darüber finden können.

Kneider Konzept Grafik

Kneider Konzept (Grafik)


Einen weiteren wellenbetriebenen Schiffsantrieb schlägt Francois Kneider aus dem französischen Velaux vor. Er beginnt spätestens 1990 mit seiner Arbeit, da er in diesem Jahr ein Patent darauf beantragt, doch bislang ist das Projekt noch immer nicht über das Stadium von Grafiken und einem kleinen Modell hinausgekommen.


1996
veröffentlicht V. V. Arabadzhi, Forscher am Institute of Applied Physics der Russischen Akademie der Wissenschaften in Nizhny Novgorod einen Artikel ,Calculation of the thrust of a wave-powered marine propelling device’ – und unter dem Titel ,The Self-Propelled Model of a Boat, Based on the Wave Thrust’ folgt 2009 ein weiterer Bericht über die Entwicklung, von der inzwischen auch Versuche mit einem kleinen Modell im Wellentank durchgeführt worden sind. Ich würde mich freuen, falls jemand nähere Details darüber hat.


Auch am Department of Mechanical Engineering der Universität Glasgow wird an einem Wellenantrieb für Boote gearbeitet. R. C. McGregor und G. R. Thomson veröffentlichen 1997 einen Bericht mit den Titel: ‚Sea trials of wave propulsion of a yacht using a flexible fin propeller’.

Die Schlußfolgerung der Wissenschaftler lautet, daß eine flexible Flosse (oszillierende Tragfläche) energieeffizienter sein kann als ein herkömmlicher Schraubenpropeller. Nun wird unter den kontrollierten Bedingungen eines Labors untersucht, ob die flexible Flosse Wellenenergie in ein effektives Hilfsmittel für den Vortrieb umwandeln kann. Auch hier werden die Ergebnisse als positiv bewertet ... ohne daß es Spuren dafür gibt, daß die Arbeit später fortgesetzt wurde.


2005
erhält ein G. G. Cambon aus Italien das internationale Patent (Nr. 2005/058689) für ein Boot, das sich mittels welleninduzierter kinetischer Energie fortbewegt.


Die Firma Wallenius Wilhelmsen Logistics wird von Toyota beauftragt, für die Expo 2005 in Japan ein Null-Emissions-Schiff zu entwerfen. Dabei entsteht das Projekt der E/S Orcelle, über die ich schon in den Kapiteln Segelschiffe und Elektro- und Solarboote geschrieben habe, da das Konzept auch die beiden Erneuerbaren Energien Wind und Sonne nutzt (s.d.) - neben Wasserstoff-Brennstoffzellen, die etwa 50 % des Energiebedarfs decken und als Energiezwischespeicher dienen sollen.

Orcelle Modell

Orcelle (Modell)

Die Orcelle soll das erste moderne Transportschiff werden, dessen elektrischer Antrieb vollständig von erneuerbaren Energien versorgt wird. Sie soll etwa 250 m lang werden und eine Tragfähigkeit von 20.000 t besitzen. Das Schiff, das 10.000 Autos transportieren soll, wird mit drei großen Starrsegeln aus einem leichten Verbundwerkstoff ausgestattet, die gleichzeitig mit Solarzellen belegt sind. Auch die Schiffshülle besteht aus einem extrem leichten Aluminium-Thermoplast-Werkstoff.

Außerdem – und deshalb wird das Projekt hier aufgeführt – soll das Schiff mit einer Anlage ausgestattet werden, welche die Wellenenergie nutzt. Zwischen den seitlichen Rümpfen und dem Hauptrumpf sind je drei Flossen vorgesehen, die dazu beitragen das Schiff bei rauher See zu stabilisieren. Sie liegen flach im Wasser und sehen aus wie vergrößerte Lamellen einer Jalousie.

Gleichzeitig helfen die insgesamt 12 Flossen auch bei der Energieversorgung: Werden sie durch die Wellen auf und ab bewegt, dann übertragen sie diese mechanische Energie an Generatoren, die daraus Strom erzeugen. Umgedreht lassen sie sich mittels der Zufuhr an elektrischer oder mechanischer Energie selbst bewegen und für den Vortrieb nutzen. Bislang gibt es allerdings nur ein etwa 150 cm langes Anschauungsmodell des Schiffes.


Ebenfalls 2005 beginnt Jörg Sommer mit der Entwicklung seines Öko-Trimarans, der neben zwei großen, gegenläufigen Twister-Senkrechtachsern (eine Weiterentwicklung des Darrieus-Rotors) und einem weit gespannten Solarzellendach auch die Wellenenergie nutzen soll, und zwar mittels drei flexibel aufgehängter Schwimmer, die mit ihren hydraulischen Systemen sowohl während der Fahrt als auch bei Stillstand zur Stromgewinnung für das bordeigene Speichersystem beitragen.

Sommer kombiniert die Nutzung der verschiedenen Energieressourcen mit einem ansprechenden Design, das technisch durchdacht im Laufe der Folgejahre in mehreren Stufen weiterentwickelt wird. 2010 findet man auf seiner Homepage ausführliche Beschreibungen, Grafiken und Animationen. Auch hier ist von einer Umsetzung, die wirklich wünschenswert wäre, noch nichts zu hören.


2006
bietet das Technology Transfer Office der University of California, San Diego, unter der Referenznummer Tech ID 21070 eine Erfindung an, mit der die Wellenbewegungen des Meers in Vortrieb umzuwandeln sind. Sie ist für leichte Boote, wissenschaftliche Beobachtungsgeräte oder Rettungsinseln geeignet.

Das System besteht aus einem leichten Segel, welches den Unterschied der Wellenbewegung an der Meeresoberfläche und etwas weiter in der Tiefe ausnutzt, um eine Vortriebskraft zu entwickeln, die eine schwimmende Plattform oder ein Schiff selbständig vorantreiben kann. Mittels einer GPS-fähigen Lenkung könnte ein autonomes Fahrzeug die Welt umrunden, ohne jemals einen Tropfen Kraftstoff zu benötigen.


Anfang 2007 wird in Sunnyvale, Kalifornien, die Firma Liquid Robotics gegründet, ein Joint-Venture zwischen Roger Hine und der Jupiter Research Foundation in Los Altos und Puako, einer 2003 gegründeten non-profit Forschungsgemeinschaft. Ziel der Zusammenarbeit ist es, eine nicht verankerte Datenboje weiterzuentwickeln, mit welcher ursprünglich Buckelwale beobachtet worden sind.

Wave Glider Grafik

Wave Glider Grafik

Das Produkt der Bemühungen ist der patentierte Wave Glider, eine von Wellenergie angetriebene autonome Datenboje, die als Unmanned Maritime Vehicle (UMV) Dutzende von zuvor nicht möglichen Anwendungen und Aufgaben ermöglicht. An der Technologie wird bereits seit 2005 gearbeitet, und schon frühe Exemplare des selbständigen Wasser-Vehikels legen Strecken von über 10.000 Meilen zurück.

Mit dem neuen Unternehmen soll nun die Kommerzialisierungsphase eingeläutet werden. Für Tests und Untersuchungen wird eine Basis bei Kawaihae auf Hawaii geschaffen, und schon 2008 können die ersten Objekte an Kunden ausgeliefert werden.

Durch das kontinuierliche Ernten von Energie aus der Umwelt ist ein Wave Glider in der Lage, lange Strecken zurückzulegen, feste Positionen zu halten und/oder weite Gebiete zu überwachen, ohne dabei jemals auftanken zu müssen.

Die ausgetüftelte zweiteilige Architektur mit ihrem speziellen Flügelsystem, das unter dem gut 2 m langen Glider im Wasser schwimmt und über ein 7 m langes Kabel mit der Surfboard-artigen Plattform an der Oberfläche verbunden ist, wandelt die Wellenbewegung direkt in Schub um - während die beiden 43 W Solarpaneele den Strom für Sensoren und andere Nutzlasten liefern. Dadurch kann der Wave Glider selbständig in weit entfernte Gegenden reisen, Daten sammeln und muß nur für Wartungsarbeiten zurückkehren, ohne daß hierfür jemals ein Schiff seinen Hafen verlassen müßte. Es werden bereits Fahrten über mehr als 5.000 km innerhalb von 5 Monaten dokumentiert.

Der autonome Schwimmer besitzt eine konfigurierbare Plattform, die eine Vielzahl von Sensor-Nutzlasten erlaubt. Die Daten werden über Satellit an Land übertragen, und die ständige Präsenz an der Oberfläche bedeutet, daß diese Daten auch gesendet werden können, sobald sie gesammelt sind. Die Traglast kann von den Kunden installiert oder von Liquid Robotics integriert werden.

Im Januar 2009 umkreist ein Wave Glider namens Red Flash die Insel Hawaii in nur neun Tagen und erreicht dabei eine Durchschnittsgeschwindigkeit von 1,57 Knoten, während die beiden Glider Honu und Kohala Mitte des Jahres die über 2.500 Meilen lange Strecke von Hawaii bis ins kalifornische San Diego innerhalb von 82 Tagen zurücklegen – ebenfalls ausschließlich von Wellenkraft angetrieben. Andere Modelle legen sogar Strecken von über 10.000 Meilen zurück.

Die Jupiter Research Foundation plant nun, im August 2012 gleich fünf Wave Glider im spanischen Sevilla starten zu lassen – anläßlich des Jahrestages der berühmten Fahrt von Magellan im Jahr 1519, die dieser ebenfalls mit fünf Schiffen begann. Es ist geplant, sich bei der Umfahrung der Erde möglichst eng an die damalige Route zu halten. Leider läßt sich nichts darüber finden, ob dieses Projekt umgesetzt worden ist.

Im August 2010 wird bekannt, daß BP Wave Glider einsetzen wird, um die langfristigen Auswirkungen der Ölkatastrophe im Golf von Mexiko zu messen.

Wave Glider mit Unterwasserflügeln

Unterwasserflügel
des Wave Glider

Im Juni 2011 gibt Liquid Robotics bekannt, daß man in einer Finanzierungsrunde D 22 Mio. $ Investitionsmittel von dem Silicon Valley Venture-Unternehmen VantagePoint Capital Partners sowie dem Öl- und Gas-Anbieter Schlumberger bekommen habe. Das Unternehmen kann zu diesem Zeitpunkt schon eine ganze Reihe erstklassiger Kundenreferenzen vorweisen: die National Ocean and Atmospheric Administration (NOAA), die Woods Hole Oceanographic Institution, das Monterey Bay Aquarium Research Institute, die Scripps Institution of Oceanography und die University of Hawaii. Was dem Preis eines Wave Gliders zwischen 100.000 $ und 500.000 $ wohl angemessen ist.

Im gleichen Monat erfährt man, daß das Unternehmen eine Nachricht von einem der Roboter erhalten hatte, daß etwas nicht in Ordnung sei. Der Pilot wies den Roboter daraufhin an, in den Hafen zurückzukehren, und bei der Inspektion wurden verräterische Zahnmarkierungen von einem großen Hai festgestellt. Es ist allerdings eine Ausnahme, denn die 60 Roboter die sich bereits im Einsatz befinden, haben bislang zusammengerechnet über 150.000 Meilen auf See zurückgelegt, ohne mit Haien in Konflikt geraten zu sein. Und während einer Reise nach Alaska überlebt einer der Roboter mehr als 6,5 m hohe Wellen.

Eine kleine Roboterflotte aus vier Wave Glidern startet im November 2011 in der Bucht von San Francisco, um vollkommen selbstständig den größten Ozean unseres Planeten, den Pazifik, zu durchkreuzen. Steuerelemente sorgen dafür, daß die mit GPS ausgestatteten Geräte den Kurs einhalten. Im Rahmen des Projekts PacX Challenge (= Pacific Crossing) wird die Gruppe geschlossen von San Francisco nach Hawaii, und dann jeweils zu zweit weiter nach Japan und Australien segeln. Insgesamt sollen sie so 60.000 km im offenen Ozean zurücklegen, während sie kontinuierlich Daten über den Salzgehalt, den Sauerstoffgehalt und die Temperatur des Wassers, die Wellenbewegungen und das Wetter sammeln und senden, die dann im Google Earth Ocean Showcase veröffentlicht werden.

Im März 2012 erreicht die Flottille nach 5.926 km ihr erstes Ziel, Hawaiis Big Island, und setzt damit auch einen neuen Streckenrekord für unbemannte wellenbetriebene Fahrzeuge, der zuvor bei 4.630 km lag. Nach einer Überprüfung setzen Roboter im Mai ihre Reise paarweise fort, um ihre weiter entfernten Ziele bis Ende 2012 oder Anfang 2013 zu erreichen.

Tatsächlich kann Liquid Robotics im Dezember 2012 melden, daß der erste Glider nach 17.000 km seinen endgültigen Bestimmungsort in der Hervey Bay nahe Bundaberg im australischen Queensland erreicht hat. Es handelt sich um den Wave Glider Papa Mau, der seinen Namen zu Ehren des mikronesischen Navigators Mau Piailug trägt. Damit wird ein weiterer Weltrekord für die längste Strecke gesetzt, die ein Roboter-Fahrzeug zurückgelegt hat, der auch ins Guinness Buch der Rekorde aufgenommen wird.

Der zweite Roboter namens Benjamin erreicht sein Ziel im Februar 2013. Einer der beiden in Richtung Japan gestarteten Wave Glider, Fontaine Maru, mußte derweil zur Reparatur nach Hawaii zurückkehren und wird seine Reise erst danach fortsetzen.

Im März 2013 schließt Liquid Robotics eine Finanzierungsrunde E mit 45 Mio. $ unter Leitung der Private-Equity-Firma Riverwood Capital und mit der Teilnahme bestehender Investoren, darunter VantagePoint Capital Partners. Dem Unternehmen zufolge sollen die Mittel dazu verwendet werden, um den weltweiten Vertrieb und das Netz der Partner- und Service-Organisationen zu erweitern. Außerdem soll mit dieser Investition auch die Entwicklung neuer kostengünstiger Lösungen für die weltweite Verteidigung, für Wissenschaft und Forschung, sowie für die Öl- und Gas-Märkte finanziert werden (die Reihenfolge entspricht den Veröffentlichungen der Firma).

Schon im April kündigt die Firma mit dem neuen Modell Wave Glider SV3 eine fortgeschrittene Version an. Dabei handelt es sich um ein System mit Hybridantrieb: Der neuen Glider kann sowohl die Wellen- als auch die Solarenergie für den Vortrieb nutzen. Damit besteht nun die Möglichkeit, gesteuerte und ununterbrochene Missionen unter allen Wetterbedingungen durchzuführen. Im selben Monat ist Liquid Robotics Gewinner der Edison-Goldmedaille für Innovation bei Energieerzeugung und -anwendung.


Ein Deng Zhihong aus Kanada erhält 2008 das internationale Patent (Nr. 2008052440) für ein Gerät, das Wellenenergie in Vortrieb wandelt.


Auch andere neue Ansätze sind schon erfolgreich verwirklicht worden. Besonders hervorzuheben ist das wellenbetriebene Boot von Kenichi Horie, über das ich in der Länderübersicht Japan schon ausführlich berichtet habe (s.d.).

Suntory Mermaid II Grafik

Suntory Mermaid II (Grafik)

Die Suntory Mermaid II wandelt Wellenenergie in Schub um, indem sie zwei Flossen nutzt die unter dem Bug angebracht sind. Diese bewegen sich mit den Wellen auf und ab und erzeugen die ‚Kicks’, die das Boot vorwärts treiben.

Dieses ist ein 9,5 m langer, 3,5 m breiter und 3 t schwerer Katamaran aus recyceltem Aluminium, der von Yutaka Terao und den Forschern der Universität Tokai in der japanischen Hafenstadt Shimizu entwickelt worden ist.

Im März 2008 startet Horie zu einer 7.000 km langen Fahrt, für die er allerdings 111 Tage braucht (andere Quellen: 108 Tage), da das Boot im Schnitt langsamer als mit Schrittgeschwindigkeit fährt (ca. 1,5 Knoten). Maximal werden 5 Knoten erreicht.


Auch in der Ukraine wird an einem Wellen-Antrieb für Schiffe gearbeitet. Die 2008 dort patentierte Ship Wave Engine (SWE) transformiert die Wellenenergie in Rotationsenergie für den Propeller, wobei u.a. eine Schwungmasse zum Einsatz kommt, die von den Wellenimpulsen beschleunigt wird. Zuständig ist das  Laboratory of New Systems of Alternative Power in Kiew, eine praktische Umsetzung ist bislang noch nicht erfolgt.


Im Jahr 2010 arbeitet der aus Montevideo, Uruguay, stammende Abenteurer Gustavo Tabakian im spanischen Cadiz an einem wellenbetriebenen Bootsantrieb, mit dem er den Atlantik überqueren will. Hilfe bekommt er dabei von Ken Upton von der Amateur Yacht Resarch Society (AYRS) in London.

Tabakian-Boot

Tabakian-Boot

Upton soll die erste Person gewesen sein der aufgefallen ist, daß Delphine für ihre Schwimmgeschwindigkeit eigentlich zehn Mal mehr Muskeln bräuchten als sie tatsächlich vorzuweisen haben. Er kommt zu dem Schluß, daß die Meeressäuger die Rollbewegung der Wellen zur Beschleunigung ihres Vortriebs nutzen.

Die entsprechende Umsetzung von Tabakian verwendet Flossen, um die vertikale Bewegung der Wellen in horizontalen Vortrieb umzuwandeln. Er erwartet, damit Geschwindigkeiten von 10 Knoten oder mehr zu erreichen. Aus den Zeichnungen seines Blogs ist zu entnehmen, daß sein Boot 6 m lang und 1,7 m breit ist, das Leergeweicht wird rund 200 kg betragen. Bislang gibt es allerdings noch keine Fotos von seinem Antriebssystem (Stand Oktober 2010).


Ohne jegliche weiterem Angaben erscheint im April 2010 ein YouTube-Clip, in dem der junge Inder (?) B. R. Shreyas das Modell eines kleinen Bootes präsentiert, das von Wellen angetrieben werden soll. Der Mechanismus scheint dem Antriebssystem der Mermaid zu ähneln.

Mit seinem sozialen Projekt namens Sharang will er die Antriebstechnik verbreiten und sei in einem von Dell organisierten internationalen Wettbewerb auch schon unter den Top 100 Innovationen gelandet, was ich bislang jedoch nicht verifizieren konnte.

Wellenkraft-Boot Shark

Wellenkraft-Boot Shark


Im August 2010 erscheinen zwei weitere YouTube-Clips, in denen ein wellenbetriebenes Boot mit dem optimistischen Namen Shark zu sehen ist.

In seinem in Kammern unterteilten und nach unten offenen Rumpf sind mehrere Schwimmer eingelassen, die über Freiläufe alle auf eine gemeinsame Achse zugreifen, an deren Ende sich ein Getriebe mit angeschlossener Schiffsschraube befinden.

Bei dem gezeigten Versuch gelingt es den relativ schwachen Wellen jedoch kaum, die Achse in Drehung zu versetzen.


Ich denke, daß in den kommenden Jahren noch andere Technologien auftauchen werden, mit denen die Wellenenergie erfolgreich zum Vortrieb von Schiffen genutzt werden kann.


Grenzen der Nutzung


Die hohen Kosten der Wellenenergienutzung entstehen durch die notwendige Menge kleiner Anlagen in Form sehr langer Transformationsketten. Die Energieleistung ist außerdem relativ gering und unperiodisch. Neben ihrer Stabilität gegenüber Sturmwellen müssen die Systeme sensibel genug sein, um auch kleine Wellen ausnutzen zu können. Auch treten erhebliche horizontale Schwungkräfte auf, die entweder aufgefangen (im Sinne von abgedämpft) oder ebenfalls genutzt werden können, was die Anlagen dann aber noch weiter verkompliziert.

Zur Erzielung einer konstanten Ausgangsleistung erfordern Wellenkraftsysteme kostspielige  Zwischenspeicher, negative Umwelteinflüsse werden befürchtet und allzu verlässliche Erfahrungswerte zu Wirkungsgraden liegen bislang noch nicht ausreichend vor.

Zusammengefaßt gibt es außerdem noch folgende Risiken:

  • Korrosion der Anlage, insbesondere der Turbine durch Salzwasser (ausgenommen OWC-Kraftwerke mit Luftturbinen)
  • Gefahr der Zerstörung der Anlage bei Extremwellen und Sturmfluten
  • Gefahr der Umweltverschmutzung bei austretendem Hydraulik-Öl
  • Eingriffe in die vorhandene Meeresströmung (mögliche Versandung)
  • Beeinträchtigung der Schifffahrt
  • Optische und akustische Beeinträchtigung bei Wellenkraftwerken oberhalb der Wasserlinie

 

Als nächstes folgen nun diverse andere Technologien zur energetischen Nutzung des Meeres, wie des Temperaturgradienten, des Salinitätsgradienten u.a.m.


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