TEIL C

Wellenenergie (XXI) - Ausgewählte Länder

USA (Fortsetzung)

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Die CalWave meldet im Januar 2018, daß sie nun auch von den Breakout Labs – einer Stiftung, die wissenschaftliche Unternehmer fördert, die an den Schnittstellen von Technologie, Biologie, Materialien und Energie arbeiten – mit einem Forschungsstipendium unterstützt wird. Zu diesem Zeitpunkt entwickelt die Firma zwei Versionen ihres Wellensystems, eine mit einem Hydraulikmotor zur Stromerzeugung, und eine andere, bei der die Kolben Meerwasser durch die Membranen einer Entsalzungsanlage pumpen. Nun soll bis Ende des Jahres vor San Diego eine 80 kW Prototyp-Wellenanlage errichtet werden.

Neue Informationen gibt es erst im Januar 2019, als die CalWave eine weitere millionenschwere Zusage des DOE für den Bau eines Antriebsstrangs im kommerziellen Maßstab erhält. Zudem wird die Firma den Prototyp im kleinen Maßstab durch die Integration einer neuen Steuerungsarchitektur verbessern, um die Kosten zu senken und die Effizienz zu steigern. Einer Meldung des DOE vom Oktober zufolge wird die CalWave mit der nicht näher bezifferten Förderung die nächste Generation des Unterwasser-Differenzdruck-Wellenenergiekonverters mit Tiefensteuerung und variabler Geometrie entwickeln, die eine Leistung von 45 kW erbringen soll.

Im Januar 2021 wird eine sechsmonatige Testkampagne in Zusammenarbeit mit der Scripps Institution of Oceanography in San Diego angekündigt, bei der die CalWave ihre XWave Anlage im offenen Meer einsetzen und testen wird. Dies beginnt tatsächlich Mitte September vor der Küste von San Diego, als die Firma ihre X1 genannte Pilotanlage in Betrieb nimmt. Darüber hinaus plant CalWave, in den kommenden Jahren mit dem Modell X100 eine 100 kW Produktlinie der xWave-Architektur zu demonstrieren, die auch auf MW-Ebene skalierbar sei.

Im Januar 2022 erhält die CalWave vom US-Energieministerium weitere Mittel in Höhe von 7,5 Mio. $, um ihre Technologie für den Einsatz in lokalen Stromnetzen und Mikrogrids zu validieren. Im April wir die Unterzeichnung einer Absichtserklärung mit Launch Alaska bekanntgegeben, um Projekte und Möglichkeiten im Bundesstaat Alaska auszuloten.

Das Wellenenergie-Pilotprojekt auf offenem Meer wird nach einem verlängerten Dauerbetrieb von zehn Monaten erfolgreich abgeschlossen und das X1 wieder geborgen. Die Ergebnisse werden als Grundlage für die nächste netzgekoppelte Anlage dienen, die auf dem staatlich genehmigten Wellenenergie-Testgelände PacWave vor der Küste von Newport, Oregon, errichtet und zwei Jahre lang getestet werden soll.

 

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