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Wellenenergie (IV) - Ausgewählte Länder

Belgien


SEEWEC Wellenkonverter Grafik

FO³ Wellenkonverter Farm
(Grafik)

Das SEEWEC-Konsortium unter der Koordination der Universität Gent besteht aus 11 Partnern, die aus den fünf EU-Ländern Belgien (Universität Gent, Spiromatic NV), Holland (Standfast Yachts), Portugal (Instituto Superior Técnico), Schweden (ABB / Chalmers University of Technology) und England (Fred Olsen Ltd. / Natural Power Consultants Ltd.), sowie aus dem assoziierten Norwegen kommen (Brevik Engineering A.S. / Marintek SINTEF / University of Science and Technology).

Der mit EU-Hilfe ab 2001 gemeinsam entwickelte FO³ genannte Konverter, eine robuste, schwimmende Plattform in Küstennähe, nutzt die Erfahrungen aller Partner.

Nach Forschungen an den Universitäten in Oslo und Trondheim werden 2003 die Schlüsselpatente eingereicht, und Anfang 2004 wird im Sintef Ocean Basin Laboratory in Trondheim und bei Marintek ein 1:20 Modell von Fred Olsen getestet, das aus einem 21 Punkte-Absorber besteht, der unter einer semi-schwimmenden Plattform plaziert ist.

Buldra Test

Buldra Test

Auf der norwegischen Brevik Werft wird ein 1:3 Modell hergestellt und ab Februar 2005 auf der Labor-Rig Buldra vor der Südküste Norwegens erprobt. Eine Einzelanlage wird in Løkstad getestet. Die Ergebnisse zeigen einen Wirkungsgrad bis zu 65 % (bei einem Durchschnitt von 40%).

Im Herbst 2007 soll ein erster 1:1 Prototyp zu Wasser gelassen und an das Stromnetz angeschlossen werden, anschließend wird die SEEWEC die 2. Generation der Konverter entwickeln. Dabei will man sich auf eine großzahlige und kostengünstige Massenproduktion konzentrieren.

Die Resultate während der Projektlaufzeit führen jedoch zu technischen Änderungen. Während das originale Punktabsorber-Konzept auf einer Plattform basiert, wird nun die Befestigung an einen einzigen Punkt auf dem Meeresgrund bevorzugt. Dies führt zur Entwicklung der B1 Version, die später wiederum zu einer B22 Anlage in kommerzieller Größe führt, die bei Risør zu Wasser gelassen wird.

Nach einem Abschlußtreffen im März sowie einem Abschlußbericht im Mai 2009 gilt das Forschungsprojekt als beendet – und die beteiligeten Unternehmen 3B, Fred Olsen Ltd., Spiromatic NV sowie die Universität Gent gewinnen 2009 den JEC Innovation Award.

Der FO³ Konverter soll ab Frühjahr 2010 an dem Wave Hub Projekt in Großbritannien teilnehmen (s.d.).


Brasilien

Coppe-Design Grafik

Hyperbaric WEC
(Grafik)


Das bislang einzige Wellenenergie-Projekt in Brasilien, das mit seiner 8.000 km langen Küste viele Möglichkeiten bietet, den Ozean als Quelle sauberer und erneuerbarer Energie zu nutzen, wird Mitte 2012 im Hafen von Pecém umgesetzt, 60 km von der Hauptstadt Fortaleza des nordöstlichen Bundesstaates Ceará entfernt.

Unter dem Titel ‚Deployment of Onshore Waves Converter Prototype on Sea Conditions of the Northeast of Brazil‘ wird hier die erste Pilotanlage in gesamt Lateinamerika errichtet, die Wellen zur Stromerzeugung nutzt. Das Projekt sieht den Bau von 20 Modulen mit einer Leistung von jeweils 50 kW vor (andere Quellen: insgesamt 500 kW).

Das Hyperbaric WEC genannte System wird seit dem März 2009 von einem Team um Prof. Segen Farid Estefen und P. B. Garcia-Rosa im Coppe Subsea Technology Laboratory (LTS) der Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ) konzipiert und entworfen. Der Bau der Wellenanlage Pecém wird von Eletrobrás, CNPq (Science and Technology Development Counsil) und der Tractebel Energia SA (einer Tochter der GDF Suez) über das Programm für Forschung und technologische Entwicklung der Nationalen Agentur für Elektrische Energie (NAEE) finanziert und von der Regierung von Ceará unterstützt. In den letzten vier Jahren sind rund 7,5 Mio. $ in das Projekt investiert worden.

In der ersten Stufe werden allerdings nur zwei Module der Wellenenergieanlage installiert, die offiziell während der Konferenz Rio+20 in Betrieb genommen werden. Sie bestehen aus zwei gewaltigen Schwimmern von jeweils 10 m Durchmesser, die am Ende 22 m langer mechanischer Arme durch die Wellen in Bewegung gesetzt werden.

Seahorse-Design Grafik

Seahorse-Design
(Grafik)

Ihre Auf- und Abbewegung aktiviert Hydraulikpumpen, die Frischwasser in einem geschlossenen Kreislauf und einem mit einer Überdruckkammer verbundenen Speicher unter Druck setzen. Dieser entspricht einer 200 – 400 m hohen Wassersäule, wobei das druckbeaufschlagte Wasser, ähnlich wie in einem Wasserkraftwerk, die stromerzeugende Turbine antreibt – ein von Coppe entwickeltes und patentiertes Konzept.

Das Potential der Wellenenergie in Brasilien wird auf 87 GW geschätzt, wobei das Coppe – das ausgeschrieben Alberto-Luiz-Coimbra-Institut für Hochschul- und Ingenieurwissenschaften heißt – berechnet hat, daß es möglich ist, etwa 20 % davon in Strom umzuwandeln.


Im November 2013 wird ein Video veröffentlicht, dem zufolge das Coppe/UFRJ in Zusammenarbeit mit dem regionalen Energieversorger Furnas und der brasilianischen Firma Seahorse Wave Energy SA Studien zur Erzeugung von Wellenstrom für die Stadt Rio de Janeiro begonnen haben.

Das Projekt sieht einen Offshore-Konverter mit einer installierten Leistung von 100 kW vor, der etwa 14 km vor dem Strand von Copacabana installiert werdfen soll. Es scheint allerdings, als sei das Projekt später nicht weiterverfolgt worden – und auch die genannte Firma ist nicht mehr auffindbar.


China


In China wird die Wellenenergie-Forschung seit etwa 1980 an mehr als zehn Universitäten betrieben. Von 1985 ist zudem beispielsweise 60 W leistende wellenbetriebene Navigations-Licht-Boje nachgewiesen, die auch praktisch erprobt wird.

Navigations-Boje 1985

Navigations-Boje
(1985)

Das Guangzhou Institute of Energy Conversion (GIEC) der Chinesischen Akademie der Wissenschaften (CAS) entwickelt im Laufe der Jahre drei experimentelle Anlagen mit oszillierenden Wassersäulen (OWCs) an Land. Die erste mit einer Kapazität von 3 kW wird 1990 auf der Insel Dawanshan installiert, den Standort der zweiten 20 kW Anlage konnte ich bislang nicht herausfinden. Die dritte und mit 100 kW größte OWC wird in Shanwei City, Provinz Guangdong, aufgebaut. Hinzu kommt eine schwimmende 5 kW Anlage.

Darüber hinaus werden mehrere 10 W OWCs zur Navigationsbeleuchtung exportiert. Diese bestehen einfach aus einer Luftkammer, in der die Luft durch die Schwankungen der Wellenoberfläche bewegt wird, und einer Luftturbine, welche die kinetische Energie in Strom umwandelt.

Daneben wird auch an sogenannten Pendel-Wellenenergieanlagen geforscht, bei denen die Welle den Schwenkflügel der Vorrichtung zwingt, sich vorwärts und rückwärts zu bewegen und so das Hydrauliksystem zur Stromerzeugung anzutreiben. In China gibt es zwei Onshore-Pendel-WEA mit Leistungen von 8 kW bzw. 30 kW.

Die hier abgebildete 30 kW Anlage steht auf der Insel Daguan, Provinz Shandong, und wird zusammen mit Wind- und Photovoltaikanlagen genutzt, um den Energiebedarf der Insel zu decken. Später wird die installierte Leistung des Hybridstromsystems durch das National Ocean Technology Centre (NOTC) von 100 kW auf 200 kW erhöht. Das neue Energiesystem, das im Juni 2011 in Betrieb genommen wird, umfaßt ein 130 kW Wellenenergiegerät, 60 kW Kleinwindräder und 10 kW Solarzellen.

Anfang 2005 einen entwickelt ein Team der CAS eigenen Wellenenergie-Konverter. Die 6 kW Experimentalanlage, die 2006 ebenfalls in der Nähe der Stadt Shanwei installiert wird, übersteht im Laufe der Jahre unbeschadet mehr als 20 Taifune. Auch dieses System arbeitet mit der Umsetzung von Bewegung in hydraulischen Druck.

Nach dreijähriger Forschung, Prüfung und Konstruktion läßt das GIEC zudem Ende 2009 eine schwimmende ‚Ente‘ mit einer Leistung von 10 kW ins Wasser gebracht, die als Prototyp einer letztlich 20 kW starken und für die modulare Fertigung geeigneten Basisstation für ozeanographische Beobachtungsinstrumente der Wellenenergie dient.

Berichten von 2011 zufolge will das CAS das isolierte Stromversorgungssystem mit erneuerbaren Energien auf der Insel Dawanshan bis August 2012 auf eine installierte Gesamtleistung von 500 kW ausbauen, darunter 300 kW aus Wellenenergiegeräten und 200 kW aus Windkraftanlagen. Zu diesem Zeitpunkt ist das Design der schwimmenden 100 kW ‚Ente‘ abgeschlossen, und ein Prototyp im Maßstab 1:2 wird bereits getestet.

Daneben befaßt sich auch das National Ocean Technology Centre (NOTC) mit der landbasierten Pendel-Technologie. Nach den bereits abgeschlossenen Tests mit einem Modell im Maßstab 1:20 in einem Wellenkanal soll 2012 ein Seeversuch durchgeführt werden.


Der Industriedesigner GU Jiawei nimmt 2008 an dem Feel The Planet Earth Wettbewerb teil – mit einem Vorschlag namens CWTOWER, ein wellen- und solarbetriebenes Gerät mit rund 100 m langem Rüssel, das kaltes Tiefenwasser an die Meeresoberfläche hochpumpen soll, um die Entstehung von Hurrikans zu reduzieren.

Einem Forschungsunternehmen namens Atmocean zufolge würde die Reduzierung der Oberflächen-Wassertemperatur um 1°F die Kraft des entstehenden Hurrikans um 5 % senken. Ein ähnliches Projekt wird uns noch in der Länderübersicht Großbritannien begegnen.

Wavelight Grafik

Wavelight (Grafik)


Höchstwahrscheinlich aus China stammt das geniale Design des Wavelight von MicroDream, bei dem die mechanische Energie der Wellen eingefangen wird um eine Reihe von LED-Lampen zum Erleuchten zu bringen.

Die Leuchten sind entworfen, um Aufmerksamkeit für Rettungsmaßnahmen zu wecken und/oder Schwimmer ebenso wie vorbeifahrende Schiffe zu warnen.

Die kettenartig miteinander verbundenen Leuchten werden mit einem Gewicht auf dem Meeresgrund verankert und agieren als schwimmende Warnbänder, die sich energetisch selbst versorgen.


Ein weiteres äußerst intelligentes Design, das vermutlich ebenfalls aus China stammt, wird im Oktober 2009 in den Blogs publiziert.

Unter dem Namen Rewave entwickelt der Designer Yu-Hong Che ein Gerät für den privaten Konsum in Küstenregionen, wo frisches Wasser knapp ist, oder für den Einsatz als Lebensretter bei Schiffkatastrophen.

Das autarke Gerät schwimmt auf dem Wasser und nutzt die Energie der Wellen, um hohen Druck zu entwickeln und das Meerwasser mittels Umkehrosmose zu entsalzen. Nach der Entsalzung, sammelt sich das frische Wasser im oberen Teil und kann über eine Leitung abgezapft werden.


Im April 2010 wird ein gigantisches 10 GW Wellenenergieprojekt vorgeschlagen, nachdem die israelische Firma SDE Energy die umgehende Inbetriebnahme einer 1 MW Anlage im Wert von 700.000 $ vor der Stadt Dong Ping in der Provinz Guangzhou angekündigt hat.

Außerdem befindet sich das Unternehmen in der Endphase der Verhandlungen über weitere Projekte vor der Insel Nan San in der Nähe der Stadt Zhanjiang, wo die Wellen ständig eine Höhe von 2 – 3 m haben, sowie in der Provinz Hainan.


Im November 2012 unterzeichnet die Ocean University of China eine Absichtserklärung mit der israelischen Firma Eco Wave Power (EWP), um das erste Wind Clapper und Power Wing Wellenenergie-System des Unternehmens in kommerziellem Maßstab zu finanzieren und zu testen. Mehr dazu findet sich in der Länderübersicht Israel (s.d.). Nach den bisherigen Informationen ist das Projekt allerdings nie umgesetzt worden.


Im  September 2018 wird über eine Methode berichtet, die selbst mäßige Wellen zur Stromgewinnung nutzen kann und von Chunyang Li und seine Kollegen an der Xiamen University  entwickelt wurde. Die Wissenschaftler haben eine Struktur entwickelt, mit der sich schwache Wellen konzentrieren und aufschaukeln lassen. Bisher wurde dies durch sich verengende Röhren oder Kanäle versucht, wobei aber ein großer Teil der Energie durch Reflektionen an den Wänden und dabei entstehende Gegenwellen verloren geht.

Wellenkonzentrator der Xiamen University

Wellenkonzentrator
der Xiamen University

Die Idee für ihr neues System bekamen die Forscher durch ihre Arbeit mit Mikrowellen. Dabei hatten sie herausgefunden, daß sich die optischen Wellen konzentrieren lassen, wenn man sie durch ein System aus speichenförmig auseinanderlaufenden Metallblechen leitet. Die so gebildeten Kanäle fungieren dabei als Wellenleiter und Verstärker und führen zu einem Aufschaukeln der Mikrowellenamplitude im Zentralbereich dieses kreisförmigen Aufbaus.

Um zu testen, ob dies auch mit Wasserwellen funktioniert, konstruiert das Team erste Prototypen in verkleinertem Maßstab. Eines dieser Systeme hat einen Umfang von 43 cm und besteht aus 50 Speichen aus dünnem Kunststoff. Modellrechnungen hatten ergeben, daß die beste Wellenverstärkung dann auftritt, wenn der Boden der so entstandene Kanäle in einem bestimmten Winkel ansteigt. Bei dem genannten Prototyp nahm die Wassertiefe dadurch von 10 auf 3 cm im Zentralbereich ab.

Bei den Tests zeigt sich: Wenn man die Größe dieses Systems an die Frequenz der Wellen anpaßt, läßt sich die Wellenenergie fokussieren und verstärken, ohne daß merkliche Verluste durch Reflexionen entstehen. Dabei kann die Anlage die Wellenhöhe in ihrem Zentrum verdreifachen. Li und sein Team hoffen nun, schon bald eine größere, für den Ozean geeignete Pilotanlage konstruieren zu können.


Dänemark


Kim Nielsen von der Danmarks Tekniske Universitet (DTU) in Lyngby bei Kopenhagen, wo man sich seit 1978 mit diesem Thema beschäftigt, testet über einen Zeitraum von sechs Monaten im Sommer und Herbst 1985 im offenen Wasser des dänischen Øresund einen im Jahr zuvor hergestellten 1 kW Wellenenergie-Wandler mit acht Pumpen, nachdem er zuvor Versuche in einem großen Wasserkanal des Danish Maritime Institute durchgeführt hatte. Das System wird in dieser Zeit sogar ans Netz angeschlossen und liefert rund 500 W.


Nielsen-Anlage 1984

Die von der dänischen National Agency of Technology geförderte Anlage besteht aus mehreren wannenförmigen Schwimmern, die mit einer am Meeresboden befestigten Struktur mit einer Anzahl von Kammern verbunden sind. Jeder Schwimmer besitzt zwei Edelstahlkabel, die jeweils einen Pumpenkolben betätigen. Bei jeder Welle wird der Schwimmer (und damit der Kolben) angehoben, wobei Wasser in die Kammern eindringt und eine Turbine antreibt. Sinkt der Schwimmer ins Wellental, fällt auch der Kolben wieder herab.

Bei den Versuchen gibt es jedoch mehrere technische Probleme, so daß von den ursprünglich 8 Pumpen bald nur noch 6 funktionieren. Später werden weitere Glasfaser-Rohre der Pumpen zerstört, die Schwimmer reißen sich los, und die ganze Anlage zerlegt sich Stück für Stück. Für das Folgejahr wird eine neue Anlage geplant, deren Umsetzung sich dann aber sehr lange verzögert.

Erst zwischen 1994 und 1996 wird im dänischen Teil der Nordsee außerhalb von Hanstholm ein zweiter Test im offenen Wasser durchgeführt. Die Forschung und Entwicklung des Offshore-Wellenenergie-Wandlers, der auf den Vorarbeiten von Nielsen basiert, übernimmt ab 1989 die hierfür neu gegründete Firma Danish Wave Power Aps. (DWP).

Die Muttergesellschaften der DWP repräsentieren die für die Umsetzung erforderlichen Kompetenzen: Højgaard & Schultz A/S als Bauunternehmer, NKT A/S für die Stromkabel, Flygt Pumps für Turbinen und Pumpen, und die in Kopenhagen beheimatete Nielsen-Firma RAMBØLL als Beratende Ingenieure.

Finanziert wird das Projekt Hanstholm Phase 2B von der dänischen Energieagentur und den Muttergesellschaften der DWP. Weitere Unterstützung kommt von der Otto Bruuns Stiftung, den Unternehmen Trelleborg und Scan Ventile, der Gemeinde Hanstholm u.v.a. Für die Installation stellt der Energieversorger Elsam das Schiff Elsam II samt Crew zur Verfügung.

DWP-Test 1994

DWP-Test 1994

Die erste große Aufgabe für DWP ist der Bau eines 45 kW Wellenenergie-Konverters, der noch im Jahr 1989 in dem 30 m tiefem Wasser der Nordsee, rund 3 km nördlich des Hafens von Hanstholm, getestet werden soll.

Nach nur einem Monat Betrieb muß das Gerät wieder an Land geholt werden: Ein Versagen der Ventile hatte die Dämpfung der Bewegung des Kolbens verhindert, die Geschwindigkeit der Aufwärtsbewegung des Kolbens erhöhte sich, bis dieser aus dem oberen Anschlag herausbrach. Daraufhin wird beschlossen, die Folgearbeiten in kleinerem Maßstab mit einem weiteren 1 kW Wellenenergie-Konverter durchzuführen.

Ein erster Test beginnt im Juli 1994 mit der erfolgreichen Installation im Seebett, doch schon im September reißt eine der Ankerleinen, und nachdem wenige Tage später ein Sturm mit Windgeschwindigkeiten von bis zu 40 m/s und bis zu 6 m hohen Wellen über den Standort hinwegfegt, sinkt der Schwimmer und kann erst zwei Tage später an Land zurückgeholt werden. Die Leckage ist durch winzige kleine Löcher beim Verschweißen der vertikalen Seite und der Unterseite des Schwimmers verursacht worden.

Während die Anlage verstärkt und auch eine Zinkanode angeschlossen wird, um die galvanische Korrosion zu reduzieren, driftet im Februar 1995 ein unbemannter Trawler direkt durch den Test-Standort und reißt die Datenübertragungs-Boje mit sich, die einen Monat später mit unbeschädigtem Funksender an der Küste von Hirtshals wiedergefunden wird.

Im Mai folgt eine erneute Testrunde, in deren Verlauf diverse technische Komponenten ersetzt oder verbessert werden. Und im September überlebt die neue Anlage sogar Sturmwellen von 9,6 m Höhe.

Nachdem das Gerät über einen Zeitraum von neun Monaten eine zuverlässige Leistung gezeigt und unter allen Bedingungen und Wellenstärken Strom erzeugt hat, wird im Januar 1996 damit begonnen, es wieder zu demontieren, und im April holt eine 800 t Offshore-Kran die Unterwasser-Komponente hervor, die nun ausgiebig untersucht werden soll, um die starken und oftmals destruktiven Einwirkungen die maritimen Umwelt auf die Anlagenkomponenten zu analysieren.

Parallel zu den Tests ist DWP auch Koordinator des europäischen Joule Offshore-Wellenenergie-Projekts OWEC-1, mit 21 Teilnehmern aus Firmen und verschiedenen Universitäten in Griechenland, Portugal, Irland, Großbritannien, Schweden und Norwegen. Mehr dazu in der Länderübersicht Schweden.

An dieser Stelle möchte ich Kim Nielsen von RAMBØLL dafür danken, der mich 2011 mit den entsprechenden Hintergrundinformationen versorgt hat.

Wave Dragon Wellenkraftwerk

Wave Dragon

Der Däne Erik Friis-Madsen beobachtet 1986 im Südpazifik, wie die Wellen das Riff eines Atolls überspülen und dann durch Löcher wieder abfließen. Dies inspiriert ihn ein neuartiges Wellenenergie-Kraftwerk mit dem Namen Wave Dragon zu entwickeln, das im Grunde ein künstliches schwimmendes Atoll darstellt, welches einen mittigen Abfluß hat, in dem eine Wasserturbine installiert ist.

1997 werden im Maßstab 1:45 erste Tests in einem Wellentank gemacht, die Optimierung der Anlage und die Anpassung der Turbine dauert bis zum Jahr 2000. Die Arbeit erfolgt in Zusammenarbeit zwischen der Wave Dragon ApS in Kopenhagen, der Dänischen Energiebehörde, dem dänischen Unternehmen Elkraft System und der Europäischen Kommission. Zum Projektteam gehören außerdem Partner aus Österreich, Dänemark, Deutschland, Irland, Schweden und Großbritannien, die Kosten des Projekts betragen 4,35 Mio. €. 

Bei dem Wave Dragon handelt es sich um den ersten Offshore-Wellenenergiewandler der Welt, er wird schwimmend ausgebracht, besteht aus zwei Wellenreflektoren, welche die Wellen in Richtung der Rampe leiten. Hinter der Rampe befindet sich ein großes Sammelbecken, in dem das Wasser vorübergehend gespeichert wird. Damit funktioniert das System nach der Überspülmethode, d.h. es wandelt die Lageenergie der Wellen, die in das Bassin strömen, in Elektrizität um.

Im März 2003 wird vor Nissum Bredning, wo sich das Thema Wellenenergie seit 1997 wieder erheblicher Unterstützung erfreut, ein 261 t schwerer und 57 m langer Prototyp des Wellen-Drachen installiert – diesmal im Maßstab 1:4,5 – der anschließend auch an das Stromnetz angeschlossen wird. Für die Anlage werden 10 besonders niedertourige Kaplan-Turbinen entwickelt und hergestellt. 

Bis 2005 werden gründliche Tests bezüglich des hydraulischen Verhaltens, der Turbinenstrategien und der Energieerzeugung durchgeführt. Zu diesem Zeitpunkt befinden sich bereits zwei Anlagen mit einer Leistung von je 300 kW im Test. Im April 2006 startet ein von der EU mit 2,4 Mio. € gefördertes Projekt, um die Entwicklung auf ein höheres Leistungsniveau zu heben, das bis Ende März 2009 laufen wird. Dabei wird eine Pilotanlage mit 4 – 7 MW Leistung angestrebt, die nicht mehr aus Stahl, sondern aus Kompositwerkstoffen besteht.

Wave Dragon Rampe im Bau

Wave Dragon Rampe
(im Bau)

Anderen Meldungen zufolge ist bereits für 2007 der Bau einer Großanlage mit 77 MW Leistung geplant, die im britischen Wales stationiert werden soll. Die erste 7 MW Einheit soll bereits im Frühjahr ins Wasser gebracht werden. In der Endausbaustufe mit 11 Einheiten wird die Anlage rund 60.000 Haushalte mit Strom versorgen können.

Im Oktober 2008 wird bekannt, daß die portugiesische Regierung das Projekt einer 50 MW Wave Dragon Anlage ins Auge gefaßt hat. In der keltischen See soll nach 2012 sogar ein 70 MW System installiert werden.

Als Grund für die Verzögerung bei der weiteren Entwicklung der Wave Dragon Technologie wird im August 2009 die Finanzkrise genannt. Das Unternehmen ist daher auf der Suche nach zusätzlichem Kapital, um Ende 2010 mit dem Bau einer 7 MW Anlage beginnen zu können, die 2011/2012 rund 2 – 3 Meilen vor den Halbinseln Dale und Marloes im britischen Pembrokeshire nahe St. Ann’s Head zu Wasser gelassen und an das Netz angeschlossen werden soll. Dieses System soll anschließend 3 – 5 Jahre lang getestet werden.

Der o.r. Prototyp wird im Jahr 2011 verschrottet, und erst im Oktober 2017 ist wieder etwas über den Wave Dragon zu erfahren, als die Firma die Entwicklung eines 1,5 MW Demonstrators bekannt gibt, der Offshore im Testzentrum der DanWEC in Hanstholm zum Einsatz kommen soll. Beckenversuche mit einem Modell im Maßstab 1:50 sollen an der Universität Aalborg durchgeführt werden. Das Projekt wird durch das EUDP-Programm der dänischen Energiebehörde unterstützt.


Das 1994 gegründete dänische Unternehmen WavePlane Production A/S (WPP) in Gentofte entwickelt ein schwimmendes Wellenkraftwerk nach dem Modell einer ‚künstlichen Küste’, dessen Tanks mit Schaum gefüllt sind. Die Patente für die WavePlane Erfindung von Erik Skaarup werden bereits 1990 und 1991 eingereicht.

Die WavePlane Anlage besitzt mehrere übereinanderliegende Einlaßschlitze die jeweils zu einem Reservoir führen. Durch die axiale Verankerung dreht sich das Ganze von alleine den Wellen zu, die beim Überspülen durch die Einlassschlitze in die Anlage hineinfließen. Aus den Reservoirs wird das Wasser kontinuierlich durch ein ‚Schwunggrad-Rohr’ geführt. Durch die Rotation entsteht ein Wasserwirbel, dem das von oben kommende Wasser zugeführt wird, was seine kinetische Energie verstärkt. Diese wird dann von einem Generator abgegriffen.

WavePlane Modell (2003)

WavePlane Modell (2003)

1996 laufen erste Tests an dem University College Cork, 1997 wird ein Schwimmodell (Nr. 1 DK) hergestellt und am Elsinore Technical College untersucht, gefolgt von einem weiteren, bei der Nord Thy Strømforsyning konstruierten Modell.

1998 werden die Patente der Modelle Oxygen-WavePlane und Multi WavePlane erteilt, am Danish Maritime Institute läuft der erste offizielle Test Dänemarks, und außerdem werden Minimodelle am Danish Hydraulic Institute und an der Technical University of Denmark in Elsinore getestet.

Im Jahr 1999 ist das Unternehmen sehr aktiv. Die Oxygen-WavePlane wird gegenüber dem Hafen von Thyborøn und am Danish Maritime Institute getestet und anschließend im Mariager Fjord zu Wasser gelassen. Die aktuelle Anlage hat einen 5 m breiten Zufluß und wiegt 1,1 t. Der Oxygen WavePlane Prototyp wird drei Jahre lang getestet und übersteht sogar den Jahrhundertsturm 1999 unbeschadet.

Danach scheint das Unternehmen eine längere Durststrecke zu erleben, die einzig von einer Testphase vom September 2002 bis zum April 2003 unterbrochen wird. WavePlane startet zu diesem Zeitpunkt eine Partnerschaft mit dem japanischen Unternehmen NKK, das ein kleines Modell im Meer von Asura testet und die Absicht hat, die WavePlane Technologie auf dem japanischen Markt zu vermarkten. Die Kooperation scheint jedoch nicht weitergeführt worden zu sein, über die Versuchsergebnisse sind auch keine Informationen zu ermitteln.

WavePlane (2009)

WavePlane (2009)

Erst im Jahr 2006 wird ein Modell mit elektrischer Ausrüstung zu Wasser gelassen, es wiegt 45 t, der Wassereinlaß ist 14 m breit und der Generator soll 200 kW leisten. Weitere Details darüber gibt es leider nicht.

Ab 2008 ist die Entwicklungsfirma WavePlane in Aarhus beheimatet und arbeitet an einer full-scale Version des WavePlane, die bis Ende des Jahres irgendwo in der Nordsee in den Testbetrieb gehen soll. Der Bau des Prototyps wird von den Lieferanten selbst an deren eigenen Standorten durchgeführt. Bis zur Erreichung der Produktreife rechnet das Unternehmen mit weiteren 3 – 5 Jahren.

Damit scheint es aber nicht geklappt zu haben, denn spätere Meldungen gibt es keine mehr, und auch die Homepage der Firma ist seit 2013 unverändert.


Ein weiteres dänisches Unternehmen, das mit einer eigenen Methode zur Nutzung der Wellenenergie aufwartet, ist die von Per Resen Steenstrup gegründete Wave Star Energy in Charlottenlund (später in Hellerup beheimatet). Die beiden Brüder und Segler Niels und Keld Hansen aus Esbjerg waren bereits im Jahr 2000 auf die Idee einer Wave Star Machine gekommen. 2003 übernimmt Steenstrup die Rechte an der Technologie und gründet seine Firma. Die Arbeit an einer Umsetzung wird gemeinsam fortgeführt, mit den Brüdern als Berater.

Das System ist für Flachwasser gedacht und besitzt an beiden Seiten jeweils 20 Schwimmkörper von 1 m Durchmesser, die bereits von nur 5 cm hohen Wellen in Bewegung gesetzt werden.

Die mit Schwimmern versehene Wave Star-Plattform schneidet die Wellenbewegung in rechtem Winkel. Wenn eine Welle anrollt, werden die wie Halbkugeln geformte Schwimmer einer nach dem anderen angehoben, bis die Welle verebbt. Die Schwimmer sind jeweils am Ende einer Stange befestigt. Jeder aufsteigende Schwimmer treibt einen Kolben, der mit bis zu 200 bar Druck den an einen Generator angeschlossenen Hydraulikmotor antreibt.

Im Laufe des Jahres 2004 werden in einem Wellentank der Universität Aalborg über 1.300 verschiedene Testläufe mit einem Modell im Maßstab 1:40 durchgeführt.

Wave Star Designmodell

Wave Star
(Designmodell)

Diesen folgt 2006 ein 1:10 Modell von immerhin 24 m Länge, das ebenfalls an der Universität Aalborg ausgiebig getestet und im April im Nissum Fjord zu Wasser gelassen und ans Netz angeschlossen wird. Nach einer kurzen ‚Einschwingzeit’ beginnt die Anlage 5,5 kW Strom zu produzieren. Sie erreicht im Laufe von 3 Jahren rund 6.000 Betriebsstunden und übersteht während dessen 15 starke Stürme ohne Schaden zu nehmen.

Im April 2008 beginnt auf einer Werft iMachinen Polen der Bau einer verkürzten Ausgabe der kommerziellen Wave Star Machine mit nur 2 von den (sonst) 10 Stangen mit Schwimmern auf jeder Seite. Im Mai erhalten Wave Star Energy und CBD Design einen Designpreis der Biennial of Crafs and Design für einen neuen Entwurf aus Stahl, Beton und Verbundwerkstoffen. Anderen Quellen zufolge handelt es sich um ein Modell im Maßstab 1:2.

Im September 2009 wird dieses in der Nordsee in Betrieb genommen, rund 350 m vor der Küste Hanstholms und in 6 bzw. 8 m Wassertiefe (vorne 8 m, hinten 6 m). Die Versuchsanlage hat eine Länge von 40 m, ist 6 m hoch und wiegt 1.000 t. Die zwei Schwimmer an 10 m langen Stangen haben einen Durchmesser von 5 m und sollen jeweils 25 kW bis 50 kW leisten (bei einer Wellenhöhe von 2,5 m). Die Nennleistung beträgt 110 kW.

Das Unternehmen steht dadurch kurz vor dem Durchbruch mit einer ersten 70 m langen 500 kW (andere Quellen: 600 kW) Anlage mit 20 Schwimmern.

Das Wave-Star-Projekt wird 2010 von den Danfoss-Brüdern Jørgen und Mads Clausen übernommen und Steenstrup muß das Unternehmen verlassen. Die Versuchsanlage liefert ab Februar konstant Strom in das Netz.

Nach umfangreichen Tests sollen dann die restlichen Teile der Anlage hinzugefügt werden und man erwartet, die gesamte Anlage 2010 in Betrieb nehmen zu können. Bereits ein bis zwei Jahre später sollen dann die ersten kommerziellen Anlagen auf den Markt kommen.

Die Versuchsanlage liefert ab Februar 2010 konstant Strom in das Netz, wird jedoch nach vier Betriebsjahren im September 2014 gestoppt, da die Standortberechtigung abgelaufen ist. Eine Verlängerung ist nicht  möglich, da der Hafen von Hanstholm plant, den Hafen und den Standort der Maschine zu modernisieren. Seitdem ist der Wave Star untätig im Hafen von Hanstholm geparkt.

In der Zwischenzeit arbeitet die Firma an der Modifikation der Maschine, u.a. durch zwei weitere 6 m lange Schwimmer. Sie plant, ein neues Testfeld mit höherem Wellenpotential zu finden – wahrscheinlich in der Nähe von Hanstholm, aber etwa 1,3 km vom Ufer entfernt in einer Tiefe von 15 m. Dies bedeutet, daß die Länge der Beine vergrößern werden muß, wozu die dänische Regierung 50 % der Kosten beisteuert. Was augenscheinlich nicht gereicht hat, denn auch dieses Projekt verschwindet danach vollständig aus den Medien.


Die SeWave P/F in Torshavn wird im Oktober 2003 als 50/50 Joint Venture zwischen dem Färöer Stromversorger SEV A/S und der britischen Wavegen (s.u.) gegründet, nachdem eine im März abgeschlossene Machbarkeitsstudie zu dem Schluß kommt, daß die Färöer Inseln einen ausgezeichneten Standort darstellen und besonders für getunnelte Wellenenergie-Konverter (TWEC) geeignet sind. Das Unternehmen soll eine Demonstrationsanlage der Wavegen Wave Power Plant in kommerziellem Maßstab entwickeln und errichten.

Im Mai 2005 wird das Design eines entsprechenden Konverters beendet, wobei als bevorzugter Standort Nípan in Vágar, und als Alternative Søltuvík in Sandoy vorgeschlagen werden. Das Projektdesign basiert auf der im Jahr 2000 erbauten 500 kW LIMPET Anlage (Land Installed Marine Power Energy Transmitter) auf der schottischen Insel Islay, dem damals weltweit ersten kommerziellen Wellenkraftwerk, das an ein nationales Stromnetz angeschlossen worden ist und von Wavegen in Zusammenarbeit mit der Queens University in Belfast entwickelt wurde.

Im Dezember wird das neue 750 kW Projekt unter dem Namen ALDA der EU vorgelegt, um die Finanzierung der 6,4 Mio. € teuren Demonstrationsanlage zu bekommen. Tatsächlich bietet die EU Kommission ein Jahr später eine Förderung in Höhe von 1,3 Mio. € an, was die Regierung der Färöer im August 2007 auch offiziell unterstützt. Der nächste Schritt erfolgt im Juni 2008, als das Parlament der Färöer die Regierung beauftragt, ALDA umzusetzen. Der Wirkungsgrad einer Großanlage mit einem Öffnungswinkel von 90° in Richtung der Wellen, wie es am Standort Nípan der Fall ist, wird auf rund 10 % geschätzt.

Im Dezember 2008 wird SEV zum alleinigen Besitzer der SeWave. Das Projekt ALDA wird von 6 Partnern vorangetrieben: Neben SeWave bzw. SEV sind das Dresser-Rand, die Queen’s University Belfast, das University College Cork und die Firma EcoRisk Finance. Außerdem kommt finanzielle Unterstützung von den Ölfirmen ENI und BP – als Teil der Vergabe der ersten Ölbohrungslizenzen durch das Ministry of Petroleum. Das Projekt soll bis 2011 umgesetzt werden und in Betrieb gehen. Inzwischen läßt sich darüber überhaupt nichts mehr finden.


Die 2004 gegründete dänische Firma Floating Power Plant A/S (FPP) entwickelt ein schwimmendes OWC-Kraftwerk namens Poseidon, das die Stabilität einer Bohrinsel haben soll.

Der Erfinder und Gründer Hans Marius Pedersen arbeitet seit 1980 an Wellenenergiesystemen, die er mit Windkraftanlagen kombinieren möchte. Bereits 1998 erfolgt der Test eines 4,2 m großen, schwimmenden Modells an der Aalborg University, und bis 2000 werden die Untersuchungen im Wellenkanal des Danish Hydraulic Institute (DHI) beendet, wo anschließend bis 2002 Tests an einem 8,4 m breiten Modell erfolgen, auf dem auch schon simulierte Windturbinen angebracht sind. Es zeigt einen Wirkungsgrad von 35 % (Wellenenergie zu Strom).

Poseidon Testanlage auf der Naskovwerft

Poseidon Testanlage
(Naskovwerft)

Nach der Firmengründung beginnt im Frühjahr 2007 auf der Nakskov Werft in Lolland, Süddänemark, der Bau einer 37 m breiten Poseidon 37 (P37) Anlage, parallel dazu gehen alle Rechte des Erfinders auf das Unternehmen über.

Im August 2008 wird die P37 Anlage gewassert und im September beginnt ein viermonatiger erfolgreicher Testbetrieb im Offshore Vindeby Windpark der Stromfirma DONG bei Onsevig, wobei sich zeigt, daß die Plattform der - ohne Ballast - 350 t schweren, 37 m breiten, 25 m langen und bis zum Deck 6 m hohen Anlage tatsächlich für die Installation von Windturbinen geeignet ist (mit Ballast wiegt die Anlage übrigens 450 t).

Die Testplattform wird daher mit drei 11 kW Windturbinen ausgerüstet. Die auf und ab schwingenden Elemente, die unter der Oberfläche die Wellenenergie aufnehmen, sind jeweils 6 m lang, wiegen 4,7 t und ähneln einer Skateboard-Rampe.

Trotzdem scheinen weitere Entwicklungsarbeiten notwendig zu sein, denn erst im Juni 2010 wird die Poseidon wieder auf das Prüfgelände bei Onsevig geschleppt, um mit der 2. Phase der Tests zu beginnen. Wobei sogar der US-Botschafter in Dänemark persönlich mit dabei ist.

Die Ergebnisse der Versuche, die sich bis ins Jahr 2011 erstrecken werden, sollen anschließend in die kommerzielle Entwurfsphase fließen. FPP erwartet einen Energiepreis von 11 Cent pro kWh und hofft auf eine Erstumsetzung in Portugal.

Ein 230 m breites, 25 m tiefes und 20.000 t – 30.000 t schweres Serienmodell Poseidon 230 soll unter Konditionen wie vor der portugiesischen Küste jährlich 28.207 MWh aus der Wellen- und 22.075 MWh Strom aus der Windenergie beschaffen können. Man geht davon aus, daß das Serienmodell entweder mit drei 1,5 MW bis 2 MW Windturbinen oder mit einer einzelnen 5  MW Turbine ausgerüstet wird.

Bis 2012 erfolgt in Zusammenarbeit mit Siemens Industry, Fritz Schur Energy und Contech die  Entwicklung eines Energieabnahmesystems (Power Take Off sytem, PTO) für die kommende P80 Plattform, das aus einem ölbasierten Hydrauliksystem direkt an der Achse besteht, das modular und abnehmbar ist und in einer trockenen Innenumgebung eingeschlossen ist. Unter PTO wird meistens ein mechanisches System mit Zahnstangen verstanden.

P80 Grafik

P80 (Grafik)

Im November 2012 beginnt eine dritte Testphase der P37 mit dem Ziel, gemeinsam Strom aus den Windkraftanlagen und den mit dem neuen PTO-System ausgestatteten Wellenabsorptionsschwimmern ins Netz zu bringen. Es werden zudem Extremtests bei Winterstürmen durchgeführt. Dabei wird ein durchschnittlicher ‚Wave-to-Wire‘-Wirkungsgrad von über 28 % erreicht. Im September 2013 folgt die vierte Testphase, bei der über 30,4 % erreicht werden.

Im August und September 2013 wird zudem am Hydraulics and Maritime Research Centre (HMRC) des University College Cork das neu erstellte Konzept einer P80 Anlage mit einem Holzmodell im Maßstab 1:50 getestet. Diese Anlage wird 80 m breit sein, vier Wellenenergie-Absorber mit einer Kapazität von 2 – 3,6 MW sowie eine einzelne Windturbine mit 5 – 8 MW haben, welche die drei Windräder des Vorgängers ersetzt.

Das gleiche Gerät wird im Oktober 2014 mit einer betriebsbereiten Windturbine in den Wellentanks des Energy research Centre of the Netherlands (ECN) getestet.

In den Jahren 20152016 konzentriert sich die FPP auf die Kommerzialisierung, das standortspezifische Design und die Zertifizierung von Poseidon-Anlagen. Basierend auf dem konzeptionellen P80-Design beteiligt sich FPP an zwei Projektgesellschaften in Großbritannien mit dem Ziel, schrittweise bis zu 200 MW einzusetzen. Standorte sind der Dyfed Floating Energy Park in Wales und der Katanes Floating Energy Park in Schottland. Um Verbindungen zur lokalen Lieferkette aufzubauen, wird außerdem die Floating Power Plant Ltd. mit Sitz in Schottland gegründet.

Im November 2016 kündigen die FPP und die DP Energy, ein führender globaler Entwickler von Projekten im Bereich der erneuerbaren Energien, die Gründung eines Joint Ventures an, um die beiden genannten Standorte zu evaluieren und, abhängig von den Ergebnissen dieser Arbeit, zu entwickeln. Mit einem irischen Energieunternehmen wird im Mai 2017 eine dritte Vereinbarung abgeschlossen. Die Firma hofft nun, die erste kommerzielle Anlage in den Jahren 2021 oder 2022 in Betrieb nehmen zu können.


Die Firma Leancon Wave Energy in Kolding beginnt 2004 mit der Entwicklung des Multi Absorbing Wave Energy Converter (MAWEC), der sich gegenüber anderen OWC-Anlagen dahingehend unterscheidet, daß er Saugkräfte nutzt um am Ort zu bleiben, und dadurch wesentlich leichter und materialsparender gestaltet werden kann. Ziel sind Stromgestehungskosten von 0,06 €/kWh.

Im April 2005 ist der Bau eines ersten kleinen Prototyps fertig, anschließend wird ein 6 m breites Modell im Maßstab 1:40 gebaut, das ab September an der Aalborg University (AAU) getestet wird. Durch den etwas wilden Aufbau der Luftschläuche wirkt das Modell sehr improvisiert. Diese Schläuche dienen allerdings nur zur Messung des Drucks, in späteren Versionen wird sich die Turbine innerhalb der zum Patent angemeldeten Anlage befinden. Als Wirkungsgrad werden 29 % ermittelt.

MAWEC-Versuch

MAWEC-Versuch

Im September 2007 beginnen Tests unter Realbedingungen im Meer in Nissum Bredning. Ein Wellenenergiekonverter in voller Größe würde übrigens 240 m breit sein, mit einer installierten Kapazität von 4,6 MW.

Nach mehreren Jahren Pause baut der Erfinder Kurt Due Rasmussen, finanziert durch den Netzbetreiber für Gas und Strom Energinet.dk, ein 24 m breites und 3 Tonnen schweres Modell seiner OWC-Anlage im Maßstab 1:10, deren einzige beweglichen Teile neben den acht Turbinen und Generatoren die Gleichrichterventile über den insgesamt 104 OWC-Rohren sind, welche die Luftströmung sammeln. Jeder der beiden Arme hat eine Länge von 16,4 m.

Die Anlage wird im Juli 2015 ins Meer gebracht, in der zweiten Jahreshälfte getestet und danach an Land geholt. Daten über die Ergebnisse werden nicht veröffentlicht, und seitdem gibt es auch keine weiteren Neuigkeiten.


Die von Lars Clausen und Lars Elbæk im Jahr 2006 gegründete DexaWave Energy Ltd. aus Holstebro läßt sich ein System patentierten, das von der Technologie her den Pelamis-Kraftwerken ähnelt (s.u.), wobei hier zwei Schwimmkörper quer liegen und über Hydrauliken (auf Wasserbasis) miteinander verbunden sind. Spätere Versionen zeigen geschlossene Pontons.

Ende 2007 werden an der Universität Aalborg Versuche im Wasserkanal durchgeführt. Kleine Modelle mit den Maßen von 1 x 1 x 0,2 m und einem Gewicht von 100 kg sollen bereits 220 W erzeugen. Später folgt ein Test im Maßstab 1:10 in Limfjorden.

Die größte bislang angedachte Anlage mit den Maßen 22 x 22 x 4,5 m und einem Gewicht von 1.000 t könnte 2,2 MW liefern, wobei das installierte MW für weniger als 11 Mio. Dänische Kronen (~ 2 Mio. $) zu haben sei. Die Firma scheint sich zu diesem Zeitpunkt besonders nach Südamerika auszurichten, zumindest werden für fast alle dortigen Staaten Vertreter genannt (die später allerdings nicht mehr auftauchen).

Ab August 2008 firmiert das Unternehmen unter dem Namen DexaWave Energy ApS und weist folgende Besitzverhältnisse aus: DEXA Holding ApS (49 %), Innovation MidtVest A/S (25 %), Lars Elbæk ApS (26 %).

Dexa Wave im Bau

DexaWave im Bau

Nach anfänglicher Ablehnung genehmigt der Advanced Technology Fund der Europäischen Kommission schließlich das RP7 AquaGen Projekt zu Verifizierung der Dexa-Technologie. Das Unternehmen erhält daraufhin eine Förderung in Höhe von 5 Mio. DK (~ 1 Mio. $) des staatlichen Netzbetreibers Energinet.dk. Dies ermöglicht die Entwicklung eines 5 kW Demonstrationsmodells im Maßstab 1:5, das am DanWEC Testzentrum in Hanstholm in den Versuchsbetrieb gehen soll.

Hinter dem Projekt steht ein Konsortium der DexaWave gemeinsam mit der Universität Aalborg, der Firma A1 Consult und einer Reihe von Privatunternehmen mit Erfahrungen im Bereich der Wellenenergie. Außerdem gibt es für Dexawave im September 2009 einen CleanTech prize des dänischen Umweltministeriums, der immerhin 142.600 Kronen schwer ist.

Im Juli 2010 unterzeichnet das Unternehmen mit der maltesischen Euromed Co. Ltd. eine Absichtserklärung zur Bildung eines gemeinsamen Unternehmens, der Malta DexaWave Energy Ltd. Diese soll zunächst die Wirtschaftlichkeit einer Wellenenergie-Farm vor dem Inselstaat untersuchen.

Das Projekt wird mit Unterstützung der maltesischen Regierung und in Zusammenarbeit mit der University of Malta umgesetzt und umfaßt Tests im Meer rund um Malta, um die dort vorherrschenden Bedingungen zu analysieren. Außerdem sollen die Anbindung der See-Kabel, die Auswirkungen auf die Energieversorgung und auf die Umwelt untersucht werden. Auf der Firmen-Homepage gibt es Rechenbeispiele, denen zufolge eine 160 MW Anlage um die 250 Mio. € kosten würde.

Im Herbst 2010 wird die Demonstrationsanlage in Limfjorden zu Wasser gelassen, die im Laufe der Jahre 2011 und 2012 dann wie geplant beim DanWEC in Hanstholm installiert und getestet wird. Dabei zeigen sich praktische Probleme mit der Antriebswelle und dem Verankerungssystem, weshalb die Aktivitäten im Jahr 2012 beendet werden.


Wavepiston
(Grafik)


Martin von Bülow, Kristian Glejbøl und Frank Daniel Mersebach beschäftigen sich seit 2005 mit der Idee einer neuen Form der Wellenenergienutzung. Im Jahr 2006 tun sich die drei zusammen, und 2008 und 2009 werden zwei Patente angemeldet, deren erstes im März 2010 erteilt wird (WO-Nr. 2010031405).

Im September 2009 wird die Firma Wavepiston ApS in Roskilde gegründet, und das Unternehmen Cat Science übernimmt umgehend Anteile in Höhe von 1,8 Mio. DKK an der neuen Firma.

Das Wavepiston-Konzept ist ein Oberflächendämpfer, der den Wellenstoß nutzt und aus einer länglichen schwimmenden Struktur besteht, auf der, wie Perlen auf einer Schnur, senkrechte Flügel als Energiesammler montiert sind, die sich horizontal bewegen und die Wellenenergie umwandeln.

In ihrer einfachsten Ausführung arbeitet die Anlage durch die mechanische Bewegung der Kollektor-Elemente, um Meerwasser unter Druck durch die Hohlachse zu pumpen, auf der die Kollektoren hin und her gleiten. Das unter Druck stehende Wasser kann anschließend leicht zur Stromerzeugung oder zur Entsalzung genutzt werden.

Wird das System in Küstengewässern installiert, kann die Turbine und Stromerzeugung an Land installiert werden, wodurch die Wartung erheblich erleichtert wird.

Wavepiston Labortest

Wavepiston Labortest

Es ist vorgesehen, daß die Wavepiston-Anlagen aus vorgefertigten Modulen gebaut werden, um durch die Massenproduktion zu niedrigen Kosten zu kommen. Jedes Modul besteht aus einem Kollektor und einem Stück der statischen Struktur mit dem axial angeordneten Rohr. Der Kollektor ist eine Platte, die entlang des Rohres vor und zurück gleiten kann, während die Schnittstelle zwischen Platte und Rohr eine einfache Pumpe bildet, die bei jeder Bewegung Wasser in das Rohr hineinpumpt.

Im Februar 2010 beginnen an der Universität Aalborg Tests mit einem Modell im Maßstab 1:30, und im Juni beginnt der Bau einer Konstruktion im Maßstab 1:3, die ab September in den Versuchsbetrieb gehen soll. Das Unternehmen braucht allerdings noch 20 Mio. € um bis April 2011 eine marktreife 15 x 3 m große Anlage mit 3 Achsen und 15 Kollektoren zu entwickeln, die dann für 1 – 2 Jahre getestet werden soll.

Tatsächlich wird in Vorbereitung darauf eine 50 m lange Ausführung im Maßstab 1:9 mit acht Energiekollektoren konstruiert und vor Nissum Bredning in der Nordsee zu Wasser gelassen, wo sie vom März bis September 2013 intensiven Tests unterzogen wird.

Im Jahr 2015 folgt im Rahmen eines Konsortiums mit Vryhof Anchors, Fiellberg und der Technischen Universität von Dänemark die Konstruktion eines Prototyps im Maßstab 1:2, der ab August auf offener See auf dem DanWEC-Testgelände, rund zwei nautische Meilen vom Hafen von Hanstholm entfernt, Tests unterzogen wird. Der 100 m lange Strang besitzt acht Energiekollektoren mit unterschiedlichen Maßen. Die ersten zwei werden jeweils mit einer 4 m2 Platte ausgestattet, die Energiekollektoren 3 – 6 jeweils mit einer 7 m2 Platte, und die Energiekollektoren 7 und 8 mit 8,5 m2 großen Platten.

Parallel werden an den verschiedenen Energiekollektoren auch verschiedene Sturmschutzsysteme getestet, welche die Plattenflächen reduzieren, wenn die Kräfte zu groß werden. Das erste Konzept überlebt nur vier Tage mit 4 m hohen Wellen. Durch Verbesserungen an den nächsten Kollektoren kann die Lebensdauer wesentlich verlängert werden, so daß die Anlage sogar Einzelwellen von bis zu 15 m Höhe übersteht. Die Daten zu den Lasten und der Energieerzeugung werden auf einem Computer im inneren der Boje gesammelt und alle 12 Stunden auf einen Server hochgeladen.

Ein 120 m langer Prototyp von industrieller Größe wird im Jahr 2017 konstruiert und ab Mai in der DanWec-Testanlage Versuchen auf offener See unterzogen. Die Prototypenphase soll noch bis 2018 gehen, gefolgt von einer Kommerzialisierung bis 2021. Fünf Jahre später will man dann mit 150 – 200 m langen Großanlagen auf den Markt kommen, die mit 20 – 25 Energiekollektoren ausgestattet sind.


Ebenfalls seit 2005 wird ein System namens Crestwing weiterentwickelt und getestet, dessen Idee auf Henning Pilgaard zurückgeht, der eine eigene Theorie des Luftdrucks hat. Das System ist ein Klappfloß, das aus zwei Pontons besteht, die mit Scharnieren verbunden sind. Die Drehung um das Scharnier aktiviert das Zahnstangen-Antriebssystem, das trocken in einem großen, leicht zugänglichen Maschinenraum plaziert ist.

Das Kernkonzept von Crestwing ist es, den Luftdruck zu nutzen. Der atmosphärische Druck entsteht durch das Gewicht der gesamten Luft über uns, und er erzeugt einen durchschnittlichen Druck von 10 Tonnen pro m2 auf Meeresspiegelhöhe (= 1013,25 Hektopascal). Wenn die Anlage auf dem Meer schwimmt, gibt es keine Luft zwischen dem Boden und dem Meer. Sobald die Welle anfängt zu fallen, zieht sie die Anlage mit sich, als ob sie zusammengeklebt wären.

Dieser Prozeß sei vergleichbar mit den alten Windkraftanlagen, die früher vom Wind geschoben wurden. Die neuen aerodynamischen Windturbinen nutzen dagegen den Niederdruck auf der Rückseite des Flügels, was viel effektiver ist. Ähnlich funktioniert die Wellenenergie-Nutzung im Allgemeinen durch einen Druck der Welle, während das Crestwing-System durch ein Vakuum unter dem Rumpf arbeitet. Das Prinzip ist hydrodynamisch, was auf den Atmosphärendruck zurückzuführen und weitaus effizienter ist als die Anlagen, die ausschließlich den Druck der Welle nutzen.

Crestwing-Test 2008

Crestwing-Test (2008)

Die ersten Tests mit einem Modell im Maßstab 1:40 in offenem Wasser werden von Pilgaard selbst im Großen Belt durchgeführt, wo die Seetüchtigkeit des Gerätes nachgewiesen werden kann. Aufgrund der niedrigen Höhe der Einheit ist die Anlage von Land aus nicht sichtbar.

Von energinet.dk mit 10 Mio. DKK finanziert, wird das System zwischen 2008 und 2009 in den Hydrauliklabors der Aalborg University einem einjährigen Test unterzogen. Die Universität ist auch an den Arbeiten mit einem Modell im Maßstab 1:5 beteiligt. Dabei werden Tests mit verschiedenen Gewichten von 17,5 bis 40 kg durchgeführt, um zu verstehen, wie sich das Gewicht auf das System auswirkt.

Ziel war es zu zeigen, daß das System nicht nur durch das Archimedsche Prinzip der Verdrängung funktioniert. Steigt der Wirkungsgrad bei schwereren Pontons, würde dies bedeuten, daß der Atmosphärendruck nur einen geringen Einfluß auf das System hat. Tatsächlich belegen die Versuche, daß das Gewicht keinen oder nur geringen Einfluß auf die Effizienz des Gerätes hat.

Zudem zeigen die Tests, daß Crestwing einen Wirkungsgrad von 40 – 50 % erreichen kann, mit Potential für Weiterentwicklungen. Bei einzelnen Wellen war es sogar möglich, mehr als 80 % der Energie zu nutzen.

In den Jahren 2010 und 2011 wird ein System im Maßstab 1:15 über zwölf Monate lang am Danish Hydraulic Institute (DHI) getestet. Insbesondere werden die Kräfte in dem Gelenk, der Struktur, der Verankerung und der Schubstange gemessen, ebenso wie die Bewegungen der Anlage in den sechs Freiheitsgraden, um eine Basis für die Entwicklung und den Aufbau einer vollständigen Vorrichtung zu erhalten.

Am DHI werden auch die Bedingungen unter den Pontons gemessen, um festzustellen, ob der vermutete Unterdruck oder das vermutete Vakuum unter dem Scharnier tatsächlich vorhanden ist, wie von Pilgaard postuliert. Der Test ist erfolgreich und bestätigt die Theorie. Auch werden während des gesamten Versuchs die Kräfte im Verankerungssystem überwacht. Dabei wird deutlich, daß die Minimierung der dortigen Kräfte durch den Einsatz von flexiblen Ankerseilen entscheidend für die Effizienz ist. In Zusammenarbeit mit Seaflex wird daraufhin ein flexibles Dreipunkt-Ankersystem entwickelt.

Im Jahr 2011 bauen Schreiner-Schüler und ihr Lehrer der Fachhochschule EUC Nord ein Holzmodell im Format 10 x 2,5m, das Fladstrand-Modell genannt wird. Dieses Modell im Maßstab 1:5 wird im Herbst unter realen Seebedingungen im Meer bei Frederikshavn auf Verhalten und Überleben getestet, wobei es sich in den rund drei Monaten, die die Tests dauern, trotz mehrerer Stürme gut bewährt.

Die Firma Crestwing ApS wird im Jahr 2012 gegründet – mit Sitz in Frederikshavn, da die Initiatoren bereits seit 2009 eine intensive und erfolgreiche Zusammenarbeit mit der Energy City Frederikshavn pflegen. Für den Entwurf und die Konstruktion des aktuellen Prototypen erhält Crestwing übrigens Mittel von der EU.

Tordenskiold

Tordenskiold

Bis 2013 wird eine neue Zapfwelle gebaut – und drei Studenten der MARTIC Ingenieurschule schließen ihren Bachelor mit dem Bau eines Prüfstandes und Tests an der Zapfwelle ab. Dabei stellt sich heraus, daß diese einen Wirkungsgrad von etwa 80 % hat. Im gleichen Zeitraum wird auch ein neues Verankerungssystem entwickelt und hergestellt, mit dem das Fladstrand-Modell (ohne PTO) ca. 100 m südlich der Marinestation bis Juni 2014 verankert bleibt. Im September wird die Anlage mit dem PTO ausgelegt und das gesamte System getestet.

Das Ziel der Firma Crestwing ist zu diesem Zeitpunkt, einen Strom produzierenden Prototyp von 10 x 30 m zu entwerfen, der 2,5 m hoch ist, was einem Maßstab von 1:2 des endgültigen Geräts entspricht. Der Prototyp soll im Laufe des Jahres 2015 gebaut und im Mai 2016 im Kattegat vor Hirsholmene Frederikshavn plaziert und genau getestet werden.

Nach dem Tod von Pilgaard im September 2016 übernimmt dessen Frau Ruth Bloom die Leitung der Firma und versucht Mitte 2017 über eine Crowdfunding-Kampagne auf Indiegogo mindestens 45.000 € für die weiteren Entwicklungsschritte zu sammeln – bekommt jedoch kaum 5.000 € zusammen. Die hier verkündeten Pläne sehen die Wasserung eines Tordenskiold genannten Prototyps in voller Größe im Oktober 2017 vor, gefolgt von dem endgültigen Modell Crestwing, dessen Kosten auf 5,4 Mio. € veranschlagt werden.

Trotz des Crowdfunding-Mißerfolgs kann der Bau des nun 30 m langen und 6 m breiten Prototyps abgeschlossen werden, auch wenn die offizielle Taufe erst im September 2018 erfolgt. Die Anlage soll als nächstes nördlich von Hirsholmene verankert werden, wo ein Jahr lang Tests in den Wellen durchgeführt werden sollen.

WEPTOS-Prinzip Grafik

WEPTOS-Prinzip
(Grafik)


Die von Tommy Larsen gegründete Firma Weptos A/S in Fredericia, deren Name sich von ‚Wave EnergyPower Take Off System‘ ableitet, widmet sich seit 2007 der Entwicklung des gleichnamigen WEPTOS Wellenenergie-Extraktionskonzepts.

Dabei handelt es sich um eine einfache und dauerhafte, schwimmende V-förmige Struktur, die durch einen flexiblen Teil im Bug verbunden ist und die Wellenenergie durch eine Reihe von Rotoren an jedem Arm absorbiert, die jeweils die Energie auf eine gemeinsame Achse übertragen, welche direkt an einem Generator befestigt ist. Dies führt zu einer relativ sanften Energieerzeugung, die für übliche Generatorlösungen gut geeignet ist. Die Möglichkeit der Winkelverstellung eröffnet zudem völlig neue Möglichkeiten der optimalen Wellenenergiegewinnung.

Die Form der Rotoren basiert auf der Geometrie der bekannten Salter Ducks aus dem Jahr 1974 (s.d.). Die WEPTOS-Technologie unterscheidet sich davon durch die mechanische Energiegewinnung und die Drehung des Rotors in nur eine Richtung. Trifft eine Welle auf den einzelnen Rotor, so bewirkt die Mechanik der Gelenkachse eine Drehung. Nachdem eine Welle den einzelnen Rotor passiert hat, läßt der Schwerpunkt den Rotor zurück zum Ausgangspunkt schwenken.

Da dies in einem Winkel zur Wellenenverbreitung erfolgt und die zahlreichen ausgerichteten Rotoren relativ kurz sind, ist durch den Ratscheneffekt eine dauerhafte Drehung der Gelenkachse gewährleistet. Zudem arbeitet das System ohne zusätzliche Steuerungsmechanismen.

Die durch zwei internationale Patente geschützte Technologie wird in enger Zusammenarbeit mit der Forschungsgruppe Wellenenergie der Aalborg University (AAU) gründlich getestet und bewertet. Die Labortest der 1. Phase finden im März und April 2008 statt und zeigen im kleinen Maßstab, daß die Wirkungsgrade der Energieumwandlung unabhängig von der Wellenrichtung praktisch statisch sind.

Die letzten Tests an der AAU erfolgen im März und April 2011, um die umfangreichen Versuche der WEPTOS-Anlage im Parque Científico y Tecnológico de Cantabria (CCOB) in Santander, Spanien, vorzubereiten, wo im September mit Hilfe eines groß angelegten Modells eine Leistungsbewertung unter realistischen Bedingungen und einem breiten Spektrum von Wellenbedingungen erfolgt.

WEPTOS-Versuch

WEPTOS-Versuch

Für diesen Test wird eine Anlage mit den gleichen Funktionen wie ein Modell in Originalgröße konstruiert und mit Meßgeräten ausgestattet, die eine präzise und effektive Datenerfassung gewährleisten. Unter Leitung der Wave Energy Research Group der AAU werden während des einmonatigen Testzeitraums mehr als 200 Tests durchgeführt, welche mit großem Erfolg die Überlegenheit der WEPTOS-Technologie dokumentieren und beweisen.

In der von 2012 bis 2014 verlaufenden 2. Phase erfolgt die Planung und der Bau einer kompletten Anlage für die Freiwasserinstallation in Edinburg, wo in einem geschützten Bereich eine einjährige Testphase folgt, um die Funktions- und Zustandsbewertung mit einem Höchstmaß an Sicherheit zu gewährleisten. In dieser Phase erwartet das Unternehmen, ein Drittel der maximalen Energieproduktion zu erreichen.

Wie es danach weitergeht, ließ sich bislang nicht eruieren – aber auf offener See getestet wird das System erst im August 2017 in der Lillebælt Meerenge vor der Ostküste Dänemarks, zwischen der Insel Fünen und der Halbinsel Jütland. Die Leistungstests sollen bis Ende des Jahres abgeschlossen werden.


Die im Jahr 2010 von Per Resen Steenstrup gegründete dänische Firma Resen Waves ApS in Lyngby (die manchmal auch unter dem Namen Resen Energy ApS erscheint) kauft die Rechte an einem zwei Jahre zuvor von Chris Olson aus Houston, Texas, entwickelten kleinen Wellenenergie-Generator namens LOPF (Lever Operated Pivoting Float System), der in der Länderübersicht USA behandelt wird (s.d.). Steenstrup selbst ist uns weiter oben schon als Gründer der Firma Wave Star Energy begegnet.

Die einfach Resen genannte Anlage besteht im Prinzip aus einem U-förmigen Element aus Glasfaser mit einer hin und her drehenden Trommel bzw. später mit einem kräftigen, wasserdichten Kipp-Zylinder, der in der Mitte befestigt und dessen Ende fest am Meeresboden verankert ist. Kommt eine Welle, wird das Schwimmerelement angehoben und abgesenkt, wodurch der Arm auf und ab kippt. Diese Bewegung wird über ein eingebautes Getriebe und einen Generator in Strom umgewandelt.

Mit den Außenabmessungen 170 x 170 x 100 cm und einem Gewicht von 250 – 350 kg beträgt die kontinuierliche Generatorleistung 300 W, mit 600 W Spitze. Gedacht ist das System für Wassertiefen von mindestens 10 m und maximal 200 m, und der Strom soll an Fischfarmen oder Entsalzungsanlagen geliefert werden.

Resen

Resen

Tests mit der ersten weiterentwickelten Boje im Wellentank und auf offener See bei Pemuteran auf Bali in Indonesien sowie im Golf von Biskaya zwischen den Britischen Inseln und Spanien erfolgen im Jahr 2013. Zu diesem Zeitpunkt plant die Firma drei verschiedene Modulgrößen. Das kleinste Modul mißt 1 x 1 m, wiegt 45 kg und kann in 0,6 m Wellenhöhe 70 W erzeugen, während das größte Modul in 1,6 m hohen Wellen 5 kW liefern soll. Die kommerziellen Verkäufe sollen Ende 2016 beginnen.

Danach ist jedoch mehrere Jahre lang nichts mehr darüber zu hören – bis im Januar 2017 gemeldet wird, daß die Firma zwischenzeitlich die 3. Generation der 300 W Wellenkraftgeräte entwickelt und getestet habe, die nun auch auf den Markt kommen sollen. Im Oktober schiebt die Firma hinterher, daß die Aalborg University die Effizienz der Resen Energieboje auch bei kleinen Wellen auf 50 – 70 % beziffert habe.

Im Mai 2018 meldet das Unternehmen, daß es die Risikokapitalgesellschaft West Hill Capital mit einer Kapitalbeschaffungskampagne beauftragt habe, um neue Mittel in Höhe von 1 Mio. £ für weitere Forschungs- und Produktentwicklungen sowie für Vertriebs- und Marketingaktivitäten zu beschaffen. Im Oktober wird bestätigt, daß die Geldbeschaffung erfolgreich war, während als nächstes Ziel angekündigt wird, zusätzliche 1,2 Mio. £ zu sammeln, um das Wachstum auf internationaler Ebene zu beschleunigen. Über irgendwelche Verkäufe ist bislang allerdings nichts zu lesen.


Im Mai 2013 werden im 100 cm tiefen Becken des Hydraulics and Maritime Research Centre (HMRC) die ersten Tests des KNSwing Wellenenergiewandlers durchgeführt, der von Studenten der Danmarks Tekniske Universitet (DTU) entwickelt wurde und die Verwendung von Beton als Baustoff untersucht.

KNSwing-Test

KNSwing-Test

Das Projekt hatte im Rahmen des EU-geförderten Marine Renewables Infrastructure Network (Marinet) Programms drei Testrunden zugesprochen bekommen. Das Projekt wird von dem o.e. Kim Nielsen in seiner Firma KN Ocean Energy Science & Development koordiniert und entwickelt.

Bei dem KNSwing handelt sich um ein 3 m langes, als Schiff mit einem zentralen Auftriebskörper geformtes Modell mit 20 OWC-Kammern auf jeder Seite, das von den Studenten Frederik Pors Jacobsen und Morten Ankjær Simonsen im Rahmen ihres Bachelorprojekts gebaut wurde. Das Maßstabsverhältnis von 1:80 wurde gewählt, um dem 45 m tiefen Wasser des zentralen Teils der Nordsee und den Wellenhöhen von 12 m zu ähneln, wobei die 3 m des Modells einer 240 m langen Ausführung entsprechen.

Während die HMRC-Tests mit dem Fokus auf Leistung erfolgen, konzentriert sich die zweite, im Jahr 2015 laufende Testreihe im 55 cm tiefen Wellentank der Queen’s University Belfast (QUB) in Portaferry auf die Überlebensfähigkeiten und das Verankerungsdesign des Geräts.

In dem Abschlußbericht vom September 2015 werden als nächste Schritte der Entwurf der Betonkonstruktion und der Zapfwelle einer Anlage in voller Größe, die Untersuchung der Effizienz und der Kosten ausgewählter Zapfwellensysteme, sowie die Analyse alternativer Systeme, wie z.B. den Einbau von Schwingungsklappen anstelle der OWC-Kammern. Es ist allerdings nichts darüber zu finden, daß das Projekt bislang fortgesetzt wurde.


Der im Jahr 2014 von drei Freunden mit einer Leidenschaft für neue Hightech-Projekte und erneuerbare Energien gegründete dänische Wellenenergieentwickler Exowave ApS mit Sitz in Esbjerg arbeitet an einem gleichnamigen, auch als Oszillationswellenstoßumrichter (oscillating wave surge converter) bekannten Element, das die kinetische Energie durch eine Klappe mit Scharnier extrahiert, die sich welleninduziert auf und ab bewegt.

Das Gerät ist für den Einbau in Gewässer bis zu einer Tiefe von 40 m vorgesehen, so daß Boote darüber fahren können und auch keine optische Beeinträchtigung entsteht.

Nach Tests im Wellentank, über die keine Details bekannt werden, wird vom Juli bis September 2017 in der Nordsee mit einem Prototypen ein Versuch in offenem Wasser durchgeführt. Die Neuinstallation, als Phase 2 der Prototyp-Testkampagne, ist für Anfang 2018 geplant. In den Jahren 2018/2019 will das Unternehmen die Technologie mit einer Cluster-Installation in einem Offshore-Windpark, bestehend aus mehreren ExoWave-Zellen und einem Unterwasser-Generator, weiter demonstrieren.

Die jüngste Meldung stammt vom April 2018 und besagt, daß die Firma offen für Investitionen ist.

 

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