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Wellenenergie (XII) - Ausgewählte Länder

Japan

Masuda-Prinzip Grafik

Masuda-Prinzip
(Grafik)


Zu den weltweit wichtigsten Pionieren der Wellenenergie gehört der 2009 verstorbene Prof. Yoshio Masuda, ein ehemaliger japanischer Marineoffizier, der von vielen als der Vater der modernen Wellenenergietechnik angesehen wird, da er bereits 1945 mit seinen Experimenten begonnen hat.

Ab 1947 testet er verschiedene Konzepte und Geräte auf See und gilt auch als der Erfinder des Prinzips der oszillierenden Wassersäule (OWC), das er in den 1950er Jahren erstmals vorgeschlagen hat.

Später wird daraus eine Navigationsboje mit einer unidirektionalen Luft-Turbine entwickelt, von der die 1951 gegründete Firma Ryokuseisha Corp. ab 1965 rund 1.200 Stück herstellt, die anschließend weltweit zum Einsatz kommen.

Bei diesem System ist der Schwimmer starr mit einem langen, senkrechten Rohr verbunden. Die relative Bewegung zwischen dem Rohr und dem darin enthaltenen Meerwasser wird verwendet, um Luft durch eine Turbine zu pumpen, die mit einem elektrischen Generator verbunden ist, der wiederum die Batterie der Boje lädt.

Im Jahr 1976 unterstützt Masuda den Bau des ersten großen Wellenenergie-Wandlers für die projektführende Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology (JAMSTEC), der im offenen Meer eingesetzt wird – ein 80 x 12 m großes, 820 Tonnen schweres Schiff namens Kaimei, das als Testplattform für mehrere OWCs dient, welche mit verschiedenen Arten von Luftturbinen ausgerüstet sind.

Im Rumpf der Kaimei sind dreizehn OWC-Kammern mit offenem Boden eingebaut, die jeweils eine Wasserfläche von 42 – 50 m2 haben. Die Versuchsplattform mit den sogenannten Wellenklappen wird in den Jahren 19781980 vor der Westküste Japans eingesetzt, wobei zu Beginn acht unidirektionale Luftturbinen mit verschiedenen Rückschlag-Gleichrichter-Ventilanordnungen getestet werden. Die Internationale Energie-Agentur unterstützt das Projekt.

Im Dezember 1979 versorgt die Versuchsanlage rund 1.000 Häuser auf der Insel Honsuh über fünf Stunden lang mit Strom, wobei die acht Generatoren der Schwimmplattform 80 kW (andere Quellen: 125 kW) liefern.

Kaimei

Kaimei

Ein zweiter Einsatz erfolgt 19851986, bei dem drei weitere unidirektionale Luftturbinen untersucht werden. Pro Quadratmeter Floß werden etwa 2 kW erzielt. Weiterführende Planungen sprechen bereits von 2 MW Einheiten.

Masuda und sein Team entwickelten spätere noch weitere Konzepte für schwimmende OWCs, wie z.B. die Backward Bent Duct Booy (BBDB), eine Vorrichtung mit einem L-förmigen OWC, einem Auftriebskesselmodul, einer Luftkammer und einer Luftturbine mit elektrischem Generator. Da es kein vertikales Zentralrohr gibt, benötigt diese Bauform kein Tiefwasser.

Zunächst werden Geräte mit einer getauchten Kanalöffnung zu den einfallenden Wellen untersucht, ohne Pläne, einen nach hinten gerichteten Kanal zu testen. Überraschenderweise wird jedoch festgestellt, daß eine bessere Leistung erreicht werden kann, wenn man das Gerät mit der Rückseite zu den Wellen positioniert. Laborversuche mit einem Modell von etwa 2,40 m Länge werden erstmals um 1986 durchgeführt.

 

Ein 1977 in den USA beantragtes und 1997 erteiltes Patent (US-Nr. 4.179.886) beschreibt ein relativ kompliziertes Wellenkraftwerk, das von dem Erfinder Junjiro Tsubota aus Tokio stammt. 1980 folgt ein zweites Patent (US-Nr. 4.208.875), und 1981 ein drittes (US-Nr. 4.258.269). Inhaltlich gleichen sie sich weitgehend, von einer Umsetzung ist nichts bekannt.


Auf der Insel Iriomote nahe Okinawa wird 1980 ein Kaiyo genannter Wellenenergiewandler installiert, bei dem es sich im Grunde um zwei Salter-Ducks handelt (s.u. Großbritannien), die zusammen in einem Caisson befestigt sind. Gegenüber der Originalkonstruktion fehlt jedoch die gemeinsame Verbindungsachse, und die bewegten Körper arbeiten gegenüber Referenzpunkten an Land. Die zwei Auftriebskörper sind je 6,00 m breit und 7,25 m lang, und der gemessene Wirkungsgrad liegt bei rund 25 %.

OWC in Sanze

OWC in Sanze


Ab 1983 gibt es ein 40 kW OWC in Sanze, an der Westküste des Landes. Es ist das erste entsprechende Wellenenergie-System in voller Größe und wird in eine Schlucht an der Küstenlinie hineingebaut, in einen natürlich verjüngten Kanal, der die Energie der Wellen auf das Kopfende konzentriert, wo das Gerät mit einer Kammerfläche von rund 45 m2 errichtet ist.

Die mit einer zuvor auf der Kaimei getesteten Wells-Turbine ausgestattete Anlage wird sechs Monate lang betrieben und zeigt gute Ergebnisse. Nach dem Abbau wird der 40 kW Turbinen-Generator in einem anderen OWC-Prototyp auf einem Wellenbrecher am Hafen von Sakata installiert (s.u.).


Das Kujukuri-OWC aus dem Jahre 1987 weicht insofern von allen anderen bisher installierten Systemen ab, da hier insgesamt zehn Oszillationskammern eingesetzt werden, die alle zusammen über eine Hochdrucksammelleitung an einen Speicherbehälter angeschlossen sind. Auf diese Art wird nur eine einzelne 30 kW Turbine benötigt, die zudem mit einer gerichteten und relativ gleichmäßigen Strömung betrieben werden kann.

Obwohl dieses System preiswerter ist als viele andere, ist über die mit dieser Konstruktion gewonnen Erkenntnisse kaum etwas bekannt. Fast alle bisherigen Überlegungen zur Nutzung von Wellenenergie mittels Luftturbinen-Kraftwerken basieren darauf, daß die Energie sowohl der Ein- als auch der Ausströmung direkt genutzt wird. Die bislang einzige Ausnahme hiervon ist das Kujukuri-OWC.

OWC in Sakata

OWC in Sakata


Das ab 1988 in Sakata existierende 60 kW OWC wird als Beton-Caisson realisiert, das als Teil eines Wellenbrechers konzipiert ist. Leider habe ich bislang keine weiteren Details über diese Anlage finden können.


Eine weitere Anlage nach dem ‚Wellenbrecher-System’ (ähnlich der ersten Pilotanlage in Toftestallen, Norwegen) wird in der Bucht von Tokio errichtet und soll Wellen bis zu 4 m Höhe nutzen können. Sie ist 80 m lang, 12 m breit und 15 m hoch, wiegt 750 Tonnen und hat eine Leistung von 1 MW. Auch hier habe ich noch keine darüber hinausgehenden Informationen gefunden.


Wissenschaftler des Muroran Institute of Technology und der Narasaki Co. Ltd., beide in Muroran auf Hokkaido beheimatet, entwickeln gemeinsam ein Wellenkraftwerk mit dem Namen Pendulor, dessen Prototyp ab April 1983 über 32 Monate lang betrieben wird.

Es handelt sich um eine Caisson-Anlage mit einer Art Klapptor, das an einen hydraulischen Druckkreislauf angeschlossen ist. Der Pendel-Wellenenergiekonverter kann in verschiedenen Betriebsarten genutzt werden, d.h. mit konstanter Geschwindigkeit, mit konstanter Kraft oder mit konstanter Energieabgabe. 20 Monate nach Inbetriebnahme wird der Prototyp allerdings durch einen Sturm beschädigt und muß verstärkt werden.

Die verbesserte Ausgabe zeigt nach ihrer Installation im November 1985 eine sehr hohe Stabilität gegenüber Stürmen, doch die Effizienz ist noch immer unbefriedigend.


Ab 1981 ist eine weitere kleine Ausgabe mit 20 kW zur Beheizung des öffentlichen Bades einer Fischereikooperative im Hafen Mashike in Betrieb, die allerdings ebenfalls bei einem Sturm zerstört und 1983 durch ein kürzer gebautes Modell ersetzt wird.

Pendulor (1999)

New Pendulor (1999)


Eine stark überarbeitete Neuauflage namens New Pendulor mit 5 kW Nennleistung wird am gleichen Standort an der Südküste von Hokkaido im August 1998 installiert, und die Versuche im weiteren Verlauf des Jahres beweisen die inzwischen erreichte höhere Effizienz.

Die Klappe ist mit einer Hochdruck-Hydraulikpumpe verbunden, und wenn die Klappe in Reaktion auf einfallende Wellen oszilliert, liefert die Pumpe die Leistung zu einem hydraulischen Motor mit angeschlossenem elektrischem Generator.

Später wird eine 300 kW Anlage geplant, aber anscheinend nicht verwirklich, obwohl mit dem Pendel-Wellenenergiekonverter inzwischen reichhaltige Versuchserfahrungen aus fünfzehn Betriebsjahren vorliegen. Das System gilt als robust und einfach, hat mit 40 - 50 % einen recht hohen Wirkungsgrad und ist einfach zu warten, da die Lagerungs- und Antriebsteile alle oberhalb des Wasserspiegels liegen.

Die jüngste Version des in Muroran realisierten Typs hat neben dem Pendel einen zusätzlichen Kanal zur Verbindung des Meeres mit dem Raum hinter dem Pendel. Die Zusatzkonstruktion soll die Leistung erhöhen und gleichzeitig die Maximalbewegungen während Sturmsituationen dämpfen.


Die Firma Kansai verwirklicht in Miyazu ebenfalls ein Pendel-Wellenenergiekraftwerk. Das Auftriebspendel-Wellenenergiekraftwerk ist in einem Caisson installiert, an dessen Boden es gelagert ist, während das eigentliche Pendel durch Auftrieb in der Neutralposition gehalten wird.

Die Zielsetzung ist es, ein Kraftwerk zu entwickeln, das auch mit extrem niedrigen Wellen Strom liefert: Bei nur 10 cm Wellenhöhe werden 100 W Strom erzeugt (bei 5 m Breite des Caissons).


Ein weiteres sehr interessantes Projekt ist die japanische Mighty-Whale Anlage, die ebenfalls auf einen Vorschlag von Yoshio Masuda zurückgeht. Diese schwimmende Plattform in ‚Fischform’ soll die Wellenenergie in Strom, Wärme oder komprimierte Luft umwandeln. Sie hat Luft- und Schwimmkammern, und ihre Lage wird durch die abgeschrägte Form des Schwimmkörpers stabilisiert.

Der Nutzen der Anlage ist nicht nur durch die Energiewandlung gegeben, sondern auch dadurch, daß auf der wellenabgewandten Seite nur noch kleine Wellen vorherrschen: Sie soll daher auch zum Schutz von Fischzuchtanlagen Verwendung finden.

Mighty-Whale

Mighty-Whale

Das Mighty-Whale Projekt wird in zwei unterschiedlichen Maßstäben in Wellenkanälen und Wellenbecken getestet, außerdem werden Vergleiche mit herkömmlichen Unterwasser-Wellenbrechern durchgeführt. Der maximale, bei Versuchen im Maßstab 1:100 bestimmte, Wirkungsgrad der Konstruktion liegt bei rund 70 %, die Wellenhöhenreduktion hinter der Anlage beträgt bis zu 80 %.

Der Baubeginn für den 120 kW Mighty-Whale Prototyp ist 1996, und die Tests im Meer beginnen im März 1998 in der Bucht von Gokasho. Die Projektkosten der 50 m langen, 30 m breiten und 12 m tiefen Anlage, die mit drei OWCs mit Frontöffnungen ausgestattet ist, betragen 1,3 Mio. $ für den Entwurf, 10 Mio. $ für die Realisation und etwa 4 Mio. $ für die Tests im Meer. Später ist von dem Projekt allerdings nichts mehr zu hören.


Ein schwimmender Wellenenergieabsorber nach dem Prinzip der schwingenden Wassersäule wird von Yoshio Masuda und Toshiari Kuboki im April 1999 zum Europa-Patent angemeldet. Erteilt wird dieses allerdings erst im Juli 2003 (EP 0950812).


Ab 2006 kooperiert die neu gegründete Firma Hyper Drive Corp. aus Tokio mit Wissenschaftlern des US-Forschungsinstituts SRI International bei dem Projekt, eine hier entwickelte Technik namens Electroactive Polymer Artificial Muscle (EPAM) im Bereich der Wellenenergie zu nutzen.

Das Unternehmen hat den Plan, im Jahr 2010 Systeme mit einer Leistung von 100 W vorzustellen und anschließend entsprechende Umsetzungen auf den Markt zu bringen. Doch auch von dieser Firma ist später nichts mehr zu hören. Mehr über die EPAM-Technologie findet sich in der Länderübersicht USA (s.d.).

Suntory Mermaid II Funktionsgrafik

Suntory Mermaid II
(Funktionsgrafik)


Sehr interessant ist eine Entwicklung, die Anfang 2008 bekannt wird. Der zu diesem Zeitpunkt 69-jährige japanische Abenteurer Kenichi Horie plant nämlich eine Solo-Reise von Hawaii nach Japan - mit dem weltweit modernsten von Wellen angetriebenen Boot.

Die Suntory Mermaid II wandelt Wellenenergie in Schub um, indem sie zwei unter dem Bug angebrachte Flossen nutzt. Diese bewegen sich mit den Wellen auf und ab und erzeugen die ‚Kicks’, die das Boot vorwärts treiben.

Eine ähnliche Technologie sei laut Horie bereits 1850 in England erfunden, dann aber nicht weiter verfolgt worden. Ich habe am Ende dieses Kapitels eine spezielle Übersicht der bisherigen Entwicklungen im Bereich der wellenbetriebenen Bootsantriebe angefügt (s.d.).

Horie hat schon einige ganz besondere Fahrten hinter sich: 1996 überquert er den Pazifik mit einem Katamaran aus recycelten  Bierdosen, 1999 fährt er mit der aus recycelten Bierfässern bestehenden Malt’s Mermaid II von San Fransisco aus nach Japan – und 2002 mit der Malt’s Mermaid III wieder zurück. 2004 folgt eine nonstop Weltumrundung mit der ersten Suntory Mermaid.

Das neue Boot ist ein 9,5 m langer, 3,5 m breiter und 3 t schwerer Katamaran aus recyceltem Aluminium, der von Yutaka Terao und Forschern der Universität Tokai in der japanischen Hafenstadt Shimizu entwickelt wird.

Der Start erfolgt Mitte März 2008. Für die 7.000 km lange Strecke braucht Horie allerdings 111 Tage (andere Quellen: 108 Tage), da das Boot im Schnitt langsamer als mit Schrittgeschwindigkeit fährt (ca. 1,5 Knoten). Im Maximalfall werden 5 Knoten erreicht. Das Interesse der Branche ist trotzdem hoch, da Schätzungen zufolge eine entsprechende zusätzliche Konstruktion an Brennstoff-betriebenen Schiffen bis zu 15 % Kraftstoff einsparen könnte.


Im November 2010 unterzeichnet die Firma Mitsui Engineering & Shipbuilding (MES) einen 200.000 $ schweren Vertrag mit dem US-Unternehmen Ocean Power Technologies (OPT), um die amerikanische PowerBuoy Technologie an die Bedingungen im japanischen Meer anzupassen und anschließend auf den lokalen Markt zu bringen. Im Laufe der folgenden Monate soll u.a. ein neu entwickeltes Befestigungssystem getestet werden. Mehr über die OPT-Technologie findet sich in der Länderübersicht USA.

Die nächste Meldung darüber stammt vom Oktober 2012 und besagt, daß OPT von der MES einen Folgevertrag in Höhe von 900.000 $ bekommen habe, um die Entwicklung fortzusetzen. Im Fokus steht dabei die Maximierung der Leistung mit Hilfe modernster Optimierungsmethoden, einschließlich der Modellierung und Erprobung im Wellentank. Ende April 2013 soll dann eine Entscheidung über die nächsten Schritte getroffen werden.

Im März 2016 wird eine Absichtserklärung unterzeichnet, um weitere technische Unterstützung zu leisten und möglicherweise eine APB350 PowerBuoy für das Projekt vor der Insel Kozu zu mieten. Darüber hinaus planen MES und OPT die gemeinsame Entwicklung und Erprobung eines fortschrittlichen Regelalgorithmus mit dem Ziel, die Erfassung von Meereswellen und die Stromerzeugung besser bewerten zu können.

Der Mietvertrag in Höhe von 975.000 $ wird im Juni unterzeichnet und es wird erwartet, daß die Boje ab März 2017 für sechs Monate eingesetzt wird, mit der Möglichkeit einer Verlängerung. Tatsächlich kommt das Wellengerät im März in Tokio an, von wo aus nach Kozu transportiert und am Dock aufgestellt wird, um die standardmäßigen Funktionsprüfungen und Vorbereitungen durchgeführt werden.

Der Einsatz der PB3 PowerBuoy samt ihrem speziell für die rauhen Bedingungen angepaßten Verankerungssystem wird im April von einem gemeinsamen Team der MES und der Firma Penta-Ocean Construction abgeschlossen. Bereits nach acht Wochen wird mitgeteilt, daß alle Leistungsanforderungen erfüllt werden konnten.


Die im November 2015 gegründete und in Tokio beheimatete Firma Wave Energy Technology Co. Ltd. entwickelt ein von dem Chefwissenschaftler Paul Noja erfundenes schwimmendes System namens Green Power Island (GPI), dessen erster Prototyp ab Oktober 2016 in Kobe geplant und hergestellt wird.

GPI-Versuch

GPI-Versuch

Insgesamt weist das Wellenenergieerzeugungssystem eine zylindrische Struktur auf, die ein Gyroskop verwendet, um ihre Lage beizubehalten. Die Funktion ist klassisch: Ein Schwimmer bewegt sich auf und ab, der über eine lange Zahnstange, Zahnräder und einen Generator samt Schwungrad die vertikale Bewegung in Rotationsenergie und dann Strom umwandelt.

Um die Getriebe in Bewegung zu halten, wird zur Vermeidung von Abrieb Schmiermittel benötigt. Wird zu diesem Zweck Öl verwendet, muß es nachgefüllt werden und kann zu Umweltbelastungen führen. Vor diesem Hintergrund entschied man sich für den Einsatz von Wasser. Wenn Meerwasser jedoch so genutzt wird, wie es ist, kann das Salz zum Ausfall der Getriebe führen, weshalb es aus dem Meerwasser entfernt und den Getrieben Frischwasser zugeführt wird.

Erfolgreiche Demonstrationsversuche der patentierten Anlage mit einem Durchmesser von 1,4 m, die nicht am Meeresgrund verankert ist, werden im Mai 2017 an einem Pier im Hafen von Kobe sowie 3 km vor der Küste durchgeführt. Um zu verhindern, daß das System von Wellen weggetragen wird, nutzt die Firma ein ‚Thruster‘ genanntes Schiffsantriebssystem, das unter Verwendung von GPS den Standort des Wellenenergieerzeugungssystems in Echtzeit erfaßt und dafür sorgt, daß das System automatisch an den ursprünglichen Standort zurückkehrt, selbst wenn es von Wellen fortbewegt wird.

Aufgrund der positiven Ergebnisse entschließt sich das Unternehmen, einen kommerziellen GPI mit einem Durchmesser von 14 m und einer geschätzten Kapazität von bis zu 1,2 MW zu entwerfen und herzustellen.

Im April 2018 beginnt das Fertigungsprojekt für einen Wellenkraftgenerator (Typ GPI 24 m) mit dem Plan einer baldigen Kommerzialisierung. Ein geplantes, noch größeres Gerät soll einen Durchmesser von 32 m und eine Leistung von bis zu 5 MW haben.


Im September 2017 ist zu erfahren, daß japanische Forscher des Okinawa Institute of Science and Technology (OIST) um den Leiter der Quantum Wave Microscopy Unit Prof. Tsumoru Shintake seit 2013 spezielle 5-Blatt-Turbinen mit einem Durchmesser von 70 cm entwickelt haben, die unmittelbar vor Wellenbrechern zum Küstenschutz oder natürlichen Strukturen wie Korallenriffen oberhalb der Wasseroberfläche installiert werden sollen, wo sie von Wellen überspült werden.

Durch die Nutzung eines flexiblen Materials bei den von Delfinflossen inspirierten Rotorblättern soll ein Bruch beim Einwirken zu starker Kräfte verhindert werden. Gleichzeitig sei die Geschwindigkeit der Rotorblätter so gering, daß Fische und Quallen keinen Schaden erleiden. Der Permanentmagnet-Generator ist wiederum mit Keramik ummanteltet, um dem korrosiven Meerwasser standzuhalten. Zudem sei die tragende Struktur so konzipiert, daß sie sich unter Druck biegt, wie ein Blumenstengel.

Anwendungsfelder für diese Technologie gibt es reichlich, denn rund 30 % der Küste des japanischen Festlands sind mit Tetrapoden und Wellenbrechern bedeckt. Shintake zufolge wäre es möglich, mit nur 1 % der Küste etwa 10 GW zu erzeugen.

Shintake mit Modell

Shintake mit Modell

Im April 2018 unterzeichnet das OIST eine Absichtserklärung mit der Kokyo Tatemono Co. Ltd. aus Tokio und dem Ministerium für Umwelt und Energie (MEE) der Malediven, um dort mit Unterstützung des Holiday Inn Resort Kandooma ein Wellenenergieprojekt am South Male Atoll zu starten.

Das Experiment auf den Malediven beinhaltet die Installation von zwei Prototypen in halber Originalgröße und einem Schaufeldurchmesser von 35 cm, die zur Demonstration der Technologie LEDs mit Strom versorgen sollen. Der Einfachheit halber sind die Prototyp-Blätter noch nicht flexibel konstruiert, sondern bestehen aus hochfestem Duraluminium. Installiert werden sie etwa 50 m vor der Küste des südöstlichen Teils der Insel Kandooma.

Der Standort wird wegen seiner geringen ökologischen und visuellen Auswirkungen ausgewählt – er ist flach, ohne lebende Korallen und liegt hinter einem Hotel, weit weg von Surfern und Tauchern. Zudem sind die Malediven keine Hurrikan- oder Taifunregion, so daß kaum Schäden durch extreme Wetterbedingungen zu erwarten sind.

Die Prototypen sollen noch in diesem Monat auf die Malediven verschifft und installiert werden. Anschließend werden die Forscher die Wellenenergieerzeugung mit Webcams überwachen. Nach diesem ersten Test folgen zwei vollwertige Prototypen mit Turbinen mit einem Durchmesser von 70 cm, die im September 2018 installiert werden sollen.


Ein weiteres japanisches Wellenenergiesystem stammt von der 2008 gegründeten Firma Gyrodynamics Corp. aus Kobe. Das Gyroscopic wave power generation system ist ein rotierendes, rein mechanisches System, das den gyroskopischen (Spinn-)Effekt nutzt, ohne konventionelle Luftturbinen auskommt und auf einer schwimmenden Plattform  installiert ist.

Hybrid-Boje von Ryokuseisha

Hybrid-Boje
von Ryokuseisha

Ein Motor wird verwendet, um ein Stahl-Schwungrad mit einem Durchmesser von 1 m im Inneren der Vorrichtung in Rotation zu versetzen. Wenn die rollende Wirkung von Wellen gegen den Schwimmer diesen in einem Winkel neigt, bewirkt der gyroskopische Effekt, daß sich die Scheibe in Längsrichtung dreht. Diese Energie bewegt wiederum den Strom erzeugen Generator.

Seeversuche mit einem Prototyp der 45 kW Klasse werden vor der Stadt Susami in der Präfektur Wakayama durchgeführt, wo bei einer Wellenhöhe von 2,5 m bis zu 40 kW erreicht werden. Es läßt sich jedoch nicht herausfinden, wann diese Versuche erfolgten – oder was sich daraus weiter ergab.


Und falls Sie nun selbst eine von Wellen und Solarzellen betriebene Licht-, Radio- oder GPS-Boje für Ihr Wassergrundstück erwerben möchten, können Sie sich an die eingangs erwähnte Firma Ryokuseisha Corp. in Tokio wenden, die diese Objekte in modernisierter Form noch immer anbietet.


Kanada

Waveberg Modell

Waveberg Modell (1979)


Der Erfinder John Berg beginnt Ende der 1970er an einem Wellenkraftwerk zu arbeiten, das er selbstbewußt Waveberg nennt. Im Rahmen seiner New Yorker Firma Waveberg Development Ltd. investiert er bis 2010 mehr als 1 Mio. $ in die Entwicklung und die Patente. Sein System zeichnet sich durch eine besondere Stabilität aus, da es auf einer Dreieckstruktur mit einem zentralen Schwimmer und drei Auslegern beruht.

Die oszillierenden Bewegungen der gelenkig verbundenen Ausleger betreiben eine Seewasserpumpe, die dieses mit hohem Druck durch Rohrleitungen an Land fördert, wo die Energie in Strom umgewandelt wird. Als Materialien werden korrosionsbeständige und langlebige Kunststoffrohre und Glasfaserverbundwerkstoffe genutzt, was auch eine günstige und einfache Herstellung erlaubt.

1990 und 1991 wird mit Erfolg ein großes Modell am Institute for Ocean Technology des National Research Council (NRC) in St. John, Neufundland, getestet. 1992 beginnt ein Versuchsbetrieb auf offener See bei Lunenburg, Neuschottland, der 14 Monate andauert. Die Waveberg-Anlage überlebt mehrere Stürme - die riesigen Wellen verursachen keine Schäden und verstärken nur noch die Leistung.

Ein Prototyp mit 11 m Durchmesser wird 1996 bei Cape Canaveral in Florida getestet und überlebt im Folgejahr ebenfalls einen extremen Sturm. Danach scheint es eine Pause zu geben, denn erst 2004 wird auf der Emerging Technologies Conference am MIT ein neuer Prototyp mit 4,5 m Durchmesser präsentiert. 

2006 folgen Tests an einem Modell im Maßstab 1:50 im Wellentank des Hydraulic and Maritime Research Centre (HMRC) des University College Cork in Irland, wo bis 2009 weitere Untersuchungen an dieser Technologie durchgeführt werden.

Waveberg Prototyp (1996

Waveberg Prototyp (1996)

Ein kommerzieller Waveberg in voller Größe soll 50 m groß sein und über 100 kW leisten, der Herstellungspreis wird auf 150.000 $ geschätzt. Die Technologie ist durch mehrere Patente geschützt, deren jüngstes allerdings schon 2018 ausläuft.

2010 arbeitet Berg an einem weiterentwickelten Modell im Maßstab 1:35, in weiteren Schritten sind Ausführungen in 1:12 und 1:4 geplant, anschließend ein Modell in voller Größe. Diese 50 m Anlage soll am EMEC in Orkney getestet werden und dann ‚auf Tour’ gehen – bis nach Korea.

Ebenfalls 2010 erhält Berg gemeinsam mit Paul T. Wegener ein bereits 2005 angemeldetes Patent zur Nutzung von Tragflächen und anderen strömungsumsetzenden Formen zur Steigerung des Outputs schwimmender Wellenkraftwerke. Der Waveberg wird in den Folgejahren mehrfach auf Konferenzen und Ausstellungen präsentiert, doch die zur Kommerzialisierung benötigten 3 Mio. $ scheint man nicht zusammenzubringen, denn später ist nichts mehr darüber zu hören.

Und auch eine im August 2015 im britischen Newcastle Upon Tyne gegründete, gleichnamige Firma Waveberg Development Ltd. wird bereits im Januar 2017 wieder aufgelöst.


Im Jahr 1998 kommt der von Per Andersen aus Mississauga, Ontario, erfundene Floating Wave Generator (FWG) in die Presse.

Sein Unternehmen Andersen Wave-Tech Inc. (AWTI) patentiert und entwickelt das System weiter, das mittels der Wellenenergie das Wasser auch reinigen und mit Sauerstoff anreichern soll. Außerdem soll es in der Lage sein, auf Wunsch künstliche Wellen zu erzeugen.

Außer einer kleinen Versuchsanlage, die in Frenchman’s Bay Yacht Club in Pickering, Ontario, zu Wasser gelassen wurde, scheint jedoch nichts mehr unternommen worden zu sein.

WET EnGen Grafik

WET EnGen-Prinzip
(Grafik)


Unter dem Namen WET EnGen entwickelt und patentiert das 2004 gegründete Unternehmen Wave Energy Technologies Inc. aus Ketch Harbour ein eigenständiges Wellenenergie-System, das von Alan Vowles, Brian Kurczaba und Heather Acres erfunden worden ist.

Die Wellen heben und senken bei diesem System einen großen, schaufelförmigen Kollektor (Smart Float), der sich an der verankerten und um 45° geneigten Achse auf und ab bewegt, was den Mechanismus zur Energieerzeugung darstellt. Auch mit dem WET EnGen soll Strom produziert und/oder Wasser entsalzt werden.

Das einfache Design beweist seine Funktionalität sowohl bei Laborversuchen als auch bei Tests im offenen Wasser, die zwischen 2004 und 2007 stattfinden. Das Unternehmen nutzt dabei die Testmöglichkeiten des National Research Council in Sandy Cove, Neuschottland.

2005 werden erste Investitionsmittel eingeworben, und 2006 wird ein 20 kW Modell auf offener See sowie im Wellenkanal des Institute of Ocean Technology (IOT) in St. John auf Neufundland getestet.

WET EnGen Anlage

WET EnGen Anlage

2007 wird eine Zusammenarbeit mit (ungenannten) wissenschaftlichen und kommerziellen Institutionen begonnen und ein Businessplan für die WET EnGen-Technologie entwickelt.

Im Mai 2007 nimmt das inzwischen in Halifax, Toronto oder Winnipeg (?) ansässige Unternehmen noch an der All-Energy Exhibition and Conference in Aberdeen, Schottland, teil - doch danach werden die Aktivitäten anscheinend eingestellt.


Die Firma SyncWave Energy Inc. (SEI) im kanadischen Pemberton, Vancouver, entwickelt und testet Mitte 2005 einen kleinen Wellenenergiekonverter namens SyncWave Power Resonator, der in Form eines vernetzten Feldes ab 2008 zum Einsatz kommen soll. Das Unternehmen war 2004 unter dem Namen Sieber Energy Inc. gegründet worden.

Bei dem System handelt sich um eine zylindrische Boje mit mehreren Schwimmern, deren tief ins Wasser reichende, bewegliche Achse einen hydraulischen Kreislauf in Gang setzt, dessen Generator sich an Land befindet. Damit wird der elektrische Kreislauf weitab vom Meerwasser gehalten.

Die auch SWELS bzw. TRIAXYS Directional Wave Buoy genannte Technologie wird mit Unterstützung von Wissenschaftlern und Ingenieuren der University of Victoria entwickelt, und das erste Design einer Versuchsanlage für die offene See entsteht zusammen mit der Marinus Power LLC aus Houston, Texas.

Die Arbeiten verzögern sich aber stark, und weiter geht es erst, als das Unternehmen im März 2009 durch die Sustainable Development Technology Canada (SDTC), einer regierungsseitig gegründeten non-profit Organisation, mit umgerechnet 2,2 Mio. $ gefördert wird. Einen Monat später kommen weitere 1,6 Mio. $ aus dem ICE Fund der Provinz British Columbia hinzu. Zusammen mit 1 Mio. $ in Form von Sachleistungen der Cianbro Corporation, einem Industriepartner von Marinus, hat SEI 60 % der benötigten Mittel zusammen, um das Demonstrationsprojekt zu finanzieren.

Dem Stand von 2010 zufolge plant das inzwischen in Nanoose Bay, British Columbia, ansässige Unternehmen, den Resonator im Jahr 2011 vor der Westküste von Vancouver Island ins Wasser zu lassen. Im September diesen Jahres wird auch das 2007 beantragte Patent erteilt (US-Nr. 8.013.462).

Beim Update 2013 lassen sich auf der Homepage des Unternehmens jedoch nur noch ein paar allgemeine Meldungen aus dem Bereich der Erneuerbaren Energie finden - über weitere Entwicklungsschritte bei der Wellenenergie ist dagegen nichts mehr zu erfahren.


Anfang September 2007 läßt das ursprünglich im Jahr 2003 in Dublin, Irland, gegeründete kanadische Unternehmen Finavera Renewables Inc. aus Vancouver, British Columbia, seine 22 m hohe und 40 t wiegende Testboje namens AquaBuOY bei Newport vor der Küste Oregons zu Wasser, wo sie zwei Monate lang im praktischen Betrieb erprobt wird. Auch bei diesem System wird mittels der periodischen auf und ab Bewegung das Salzwasser direkt und unter Hochdruck durch Turbinen gepreßt, wobei die einzelnen Bojen ihren Strom dann über unterseeische Kabelverbindungen an Land leiten. Die nun installierte Testanlage ist zusätzlich mit Solarpanelen und kleinen Windrädern ausgestattet.

AquaBuOY von Finavera

AquaBuOY

Einen Tag, bevor das 2 MW leistende Gerät wieder aus dem Wasser geholt werden soll, versinkt es bis in eine Tiefe von rund 35 m und bildet damit eine Gefährdung für die lokalen Krabbenfischer. Eine Bergung der 2 Mio. $ teuren Boje kommt für das Unternehmen aus finanziellen Gründen allerdings nicht in Frage.

Finavera hatte im April 2005 einen Anteil von 10 % an der US-Wellenenergie-Firma AquaEnergy Group übernommen - und diesen Anteil im Juni des Folgejahrs auf 100 % aufgestockt (siehe Länderübersicht USA).

Im Juni 2007 wird bei den Oregon Iron Works mit der Konstruktion des Modells AquaBuOY 2.0 mit einem Durchmesser von 3 m begonnen, das bereits im August fertig und im Oktober öffentlich vorgestellt wird. An dem Projekt nehmen diverse Firmen und Institutionen teil, unter anderem das SAIC, die Oregon Iron Works, die Elliott Bay Design Group, David Evans & Associates, Dunlop Oil & Marine, ABB und Honeywell International Inc. Die anschließenden Tests erfolgen vor der Küste von Newport, Oregon.

Im Dezember 2007 vereinbart die Finavera mit der Pacific Gas and Electric Co. (PG&E) den Bau einer 2 MW Wellenfarm mit 8 Bojen rund 4 km vor der nordkalifornischen Küste bei Humboldt County, die bis 2012 fertig sein soll. Im Erfolgsfall soll die Farm anschließend bis auf 100 MW erweitert werden. Das Projekt wird im Oktober 2008 allerdings zunichte gemacht, als die California Public Utilities Commission ihre Genehmigung dafür verweigert.

Im November 2008 gibt das Unternehmen bekannt, daß es seine Tochter Finavera Renewables Ocean Energy Ltd. (d.h. die umbenannte AquaEnergy) samt aller Rechte an der AquaBuOY Wellenenergie-Technologie verkaufen will, um sich in Zukunft ausschließlich auf Windenergieprojekte zu konzentrieren - unter dem neuen Namen Finavera Wind Energy Inc.

Im Februar 2009 wird bei der Federal Energy Regulatory Commission zwar ein Lizenzantrag für das Makah Bay Pilotprojekt in Washington eingereicht, und im Humboldt County eine Vorläufige Genehmigung für ein Wellenenergie-Projekt in Kalifornien beantragt, doch damit scheint man sich auch vollständig aus dem Segment verabschiedet zu haben.

Aktuellere Informationen über den weiteren Verlauf dieser Planungen gibt es nicht - und auch auf der Homepage des Unternehmens ist von der Wellenenergie nichts mehr zu finden. Der Verkauf scheint im Juni 2010 abgewickelt worden zu sein, an wen, habe ich jedoch noch nicht herausfinden können.

Surf Power Grafik

Surf Power (Grafik)


Das Surf Power Wellenenergiesystem, das von der 2003 gegründeten Firma Seawood Designs Inc. (SDI) in Vancouver Island entwickelt wird, besteht aus einem großen tragflächenartigen Ponton aus Stahl und Aluminium, der an einer am Meeresboden verankerten Stangenhydraulik befestigt ist.

Auch hier wird ein hydraulischer Kreislauf in Gang setzt, dessen von einer Pelton-Turbine betriebene Generator sich an Land befindet. Die rechteckigen, leicht flügelförmigen Pontons können sich vertikal und horizontal bewegen, wiegen jeweils 16 t und sind 6 x 22 m bzw. 26 m groß. Eine Farm aus 50 Pontons soll 25 MW erzeugen und 25 - 38 Mio. $ kosten.

Die Erfindung von Charles F. Wood erhält im Frühjahr 2005 ein Patent (US-Nr. 7.042.112), und im Juni wird ein Modell im Maßstab 1:22, das immerhin 4 W leistet, im Huron See in Ontario getestet.

Nach einer längeren Pause wird im September 2009 von der Dynamic Systems Analysis Ltd. in Victoria, British Columbia, der erste Teil einer ausführlichen dynamischen Simulation veröffentlicht, die durch eine Förderung von NRC-IRAP ermöglicht wurde. Einen Monat später folgt eine Patenterteilung in Großbritannien.

Versuche mit einem Modell im Maßstab 1:10, das in einer simulierten Wassertiefe von 7 m installiert wird, beginnen im Mai 2010 am Institute for Ocean Technology (NRC-IOT) in St. John. Im Laufe des Jahres 2011 wird eine weitere umfangreiche Computersimulation durchgeführt, um u.a. die Systemleistung zu verbessern.

Die jüngste Meldung des Unternehmens stammt vom Februar 2012 und besagt, daß die Seawood Designs an einer Studie teilnimmt, bei der die University of Victoria die Wellenenergie-Ressourcen vor der Westküste von Vancouver Island, British Columbia, untersucht. Später ist von der Firma nichts mehr zu hören.

Odyssée Grafik

Odyssée (Grafik)


Im Dezember 2014 berichten die Fachblogs über den Prototypen einer wellenbetriebenen Meerwasser-Entsalzungsanlage, die auf den Maschinenbauer Dragan Tutić zurückgeht. Im Laufe von zweieinhalb Jahren hatten Tutić und acht seiner Kommilitonen an der Sherbrooke University in Quebec einen Prototypen entworfen und getestet, der eine Hydraulikzylinderpumpe beinhaltet, die an einer auf der Wasseroberfläche schwimmenden Boje befestigt ist. Wenn die Boje von den Wellen des Ozeans auf und ab bewegt wird, tritt sie die Pumpe in Aktion, baut Druck auf und treibt Öl durch einen Hydraulikmotor, der die Linearbewegung in eine Drehbewegung umwandelt.

An den Motor angeschlossen ist eine Wasserpumpe, die mit einem Umkehrosmose-System kombiniert ist. Unter Verwendung des Drehmoments des Hydraulikmotors wird das entsalzte Wasser dann durch ein kleines Rohr an Land gepumpt. Aufgrund seiner Einfachheit soll das System preiswerter sein als ähnliche Technologien.

Der erste Prototyp des Odyssée genannten, kompakten und tragbaren Systems, das im Vergleich zu anderen eher klein ist, soll 10.000 Liter Süßwasser pro Tag produzieren. Wird mehr Leistung benötigt, kann die Anzahl der Einheiten leicht erhöht werden.

Tests auf den Magellan-Inseln im September 2014 zeigen jedoch, daß das System viel komplexer ist, als erwartet. Aufgrund der Stärke der Ströme muß der Hauptanker aufgeben und stattdessen eine leichtere Version verwendet werden. Der Hilfsanker wiederum ist zwar schwer genug ist, um die Energieerntekapazität des Systems zu testen, aber zu leicht, als daß der Entsalzungsprozeß stattfinden kann. Für die nächste Version gibt es daher viel zu verbessern.

Das Team versucht über Kickstarter 10.000 CA-$ aufzubringen, um als zweiten Prototypen ein effizienteres System zu entwickeln, das ein vereinfachtes, einteiliges Energieumwandlungssystem mit weniger Komponenten verwendet und 3.500 Liter Wasser pro Tag produziert.

Ende Dezember gilt die Finanzierung des Projekts jedoch als fehlgeschlagen, da vom Zielbetrag von umgerechnet 6.662 € nur 2.441 € erreicht werden. Mehr ist darüber nicht zu finden.


Libanon


Im Mai 2014 berichten die Fachblogs über das lokale Architekturbüro Najjar & Najjar Architects, das eine kinematische Pod-Installation namens IRIS entwickelt, um ein Zeichen gegen das Zubauen der Küste von Beirut zu setzen.

Die einst ausgedehnte Strandpromenade der libanesischen Hauptstadt ist inzwischen fast vollständig mit hochpreisigen Wohngebäuden verstellt, die den Menschen, die in ihren traditionellen Einfamilienhäusern leben, ihre einst weite Aussicht entziehen. Das Projekt ist ein Versuch, der Enteignung der offenen Küstenlinie zu widerstehen und das Meer den Fischern und den Einheimischen des Bezirks Ras Beirut zurückzugeben.

Zum einen sollen die großen, augenförmigen und aus Metall- und Holzmaterialien gebauten IRIS-Pods die Zugänglichkeit zum Meer so gestalten, daß der Betrachter mit seiner Umgebung stark verbunden wird, indem sie einen Ersatzblick bieten, wie er historisch gesehen von traditionellen Häusern am Meer geboten wurde. Zum anderen sind die Strukturen über eine verlängerte ‚Antenne‘ mit schwimmenden Bojen im Meer verbunden, so daß die IRIS-Lider in Abstimmung ‚blinzeln‘, wenn sich die Bojen mit der Bewegung des Meeres bewegen.

Die Pods ermöglichen den Menschen aber nicht nur eine engere Verbindung zum Mittelmeer, sondern liefern dank ihres kinematischen Designs auch Energie, die über ein Kabelnetz zu vielen enteigneten Häusern treibt, die im Schatten der umliegenden Hochhäuser liegen. Leider gibt es keine Details zur eingesetzten Technik oder etwa Leistungsdaten des auch als ‚räumlicher Ozeandynamo‘ bezeichneten Geräts.


Mauritius


Schon in den 1950er Jahren denkt A. N. Bott, Direktor des Central Electricity Board (CEB), an die Erschließung der Wellenenergie, doch sein Projekt kommt nicht zustande, da er einen Damm bauen wollte, der am Riff um Riambel verankert werden sollte, einer Riffstruktur, die hochporös ist und es nicht zugelassen hätte, daß das Wasser in dem vorgeschlagenen Damm eingeschlossen wird. Eigentlich sollte das Wasser aus dem Damm Niederdruckturbinen zur Stromerzeugung betreiben. Die immensen Probleme beim Bau und die Tatsache, daß Zyklone die gesamte Infrastruktur beeinträchtigen könnten, zwingen das CEB, das Projekt aufzugeben.

Mit Unterstützung eines Forschungsstipendiums des Commonwealth Science Council wird in den 1970er Jahren an der University of Mauritius eine Studie über das Wellenenergiepotential im Süden der Insel durchgeführt. Die Ergebnisse sind ermutigend, und der Projektleiter Prof. Soodursun Jugessur versucht, die Wellenenergie zu entwickeln, doch aufgrund globaler Energiepreisveränderungen und der kostspieligen Anfangsinvestition kommt die Angelegenheit zum Stillstand, da es die Behörden als ‚wirtschaftlich sinnvoller‘ betrachten, Mineralbrennstoffe zu kaufen und die verfügbaren, begrenzten Zuckerrohr-Bagasse zu verwenden.


Im September 2015 wird erstmals über Pläne zur einer Umsetzung berichtet, als der australische Wellenenergieentwickler Carnegie Wave Energy Ltd. (s.d.) eine eine Kooperationsvereinbarung mit dem Mauritius Research Council (MRC) schließt, um die lokalen Möglichkeiten für kommerzielle Wellenenergieanlagen als Quelle für sauberen Strom und entsalztes Wasser zu erkunden, einschließlich ihrer Integration in die bestehende Infrastruktur.

Das entsprechende Abkommen (‚High Penetration Renewable Energy Roadmap, Wave Resource Assessment and Wave-Integrated Microgrid Design in Mauritius‘) im Umfang von 717.000 $ wird im November unterzeichnet. Einen Monat später kann sich Carnegie für das Wellen- und Mikronetz-Projekt, das auf Mauritius und der benachbarten Insel Rodrigues realisiert werden soll, eine Finanzierung in Höhe von 583.500 $ durch das lokale Ministerium für Finanzen und wirtschaftliche Entwicklung sichern.

Im Februar 2016 ist zu erfahren, daß Carnegie durch eine Partnerschaft zwischen der australischen und der mauritischen Regierung mit 560.000 $ unterstützt wird, und nach dem Abschluß einer Vereinbarung mit dem Entwickler von Solar- und Mikronetzbetrieben Energy Made Clean (EMC) beginnt Carnegie im April mit der Umsetzung des Projekts. Im Rahmen der Vereinbarung investiert Carnegie 1,5 Mio. AU-$ in Carnegie-Aktien und 3 Mio. AU-$ in bar, um eine 3 5%-ige Beteiligung an EMC zu erwerben.

Das 1 – 1,5 MW Projekt wird letztlich eine Kombination aus Wellenenergie, Solar-PV, Windenergie, Batteriespeichersystemen und intelligenten Mikronetzsteuerungssystemen bilden. Das Mikronetz wird auch eine neue, von Mak Water entwickelte Entsalzungsanlage beinhalten, welche die Insel Rodrigues bedienen wird.

Im Juni wird berichtet, daß derweil fünf potentielle Standorte für den Einsatz eines Wellenüberwachungsgerätes identifiziert wurden, die nicht weiter als 3 km von Souillac entfernt sind, der Hauptstadt des Bezirks Savanne. Die Entwickler planen, an einem der Standorte die CETO 6-Technologie von Carnegie einzusetzen.

Carnegie legt den Fahrplan für erneuerbare Energien für Mauritius, einschließlich einer Bewertung der Wellenenergie und der Bestimmung eines bevorzugten Standorts, im Mai 2017 vor. Ein Teil davon ist der detaillierte Entwurf für ein integriertes Hybridkraftwerk auf der Insel Rodrigues, dessen erste Stufe aus 2 MW solarer Photovoltaik-Kapazität und einem 2MW/0,5 MWh Batteriespeichersystem besteht. Über den Beginn einer Umsetzung verlautete bislang aber noch nichts.

 

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