Wellenkraft-Konverter: Lager müssen Hunderten von Tonnen widerstehen können

Wellenkraft ist schwere Last

Dank der engen Zusammenarbeit mit der Schaeffler Gruppe konnte das schottische Unternehmen Pelamis Wave Power Ltd. einen entscheidenden Durchbruch bei der Entwicklung einer neuen Generation von Wellenkraft-Konvertern erzielen. Möglich wurde dieser Fortschritt durch erweiterte Leistungsgrenzen bei Lagerungen und Dichtungen sowie durch das kreative Querdenken der beiden Kooperationspartner, deren gemeinsames Ziel es ist, einen langfristigen Beitrag zu erneuerbaren, sauberen Energien zu leisten. Die im neuen P2-Modell verbauten Lager und Dichtungen leisten einen entscheidenden Beitrag zum Erfolg des Wellenkraft-Konverters. Die einzelnen Stahlrohrsegmente werden durch Lagereinheiten, bestehend aus einer Kombination verschiedener Lager von INA und FAG, miteinander verbunden. Jedes der Hauptgelenke weist vier beweglich gelagerte hydraulische Kolben auf. Mike Woods, leitender Ingenieur und Leiter Lagerungen bei Pelamis, erklärt: "Die größte Schwierigkeit für uns war es schon immer, die Belastungen und Bewegungen in dieser unruhigen und sich ständig verändernden Umgebung in den Griff zu bekommen und gleichzeitig so viel Leistung wie möglich aus der Anlage herauszuholen. An jeder dieser Gelenkverbindungen greifen Kräfte von bis zu mehreren hundert Tonnen an. Für die Lager kann das ein großes Problem sein, da sie die Rückstellkräfte aus den Gelenken aufnehmen müssen." Bei dem ersten Wellenenergie-Konverter P1 handelte es sich noch um eine vergleichsweise einfache Konstruktion mit separaten Scharniergelenken. Diese Lösung hatte zwar den Vorteil, dass zwischen den einzelnen Segmenten wertvoller Arbeitsraum vorhanden war, doch es mussten auch hohe Belastungen aufgenommen werden und den bei der P2-Konstruktion auftretenden kombinierten Bewegungen wäre eine solche Scharnierverbindung nicht gewachsen gewesen. Darüber hinaus war die Reibung in den verwendeten Lagern selbst relativ hoch, was die Energieeffizienz des Systems ungünstig beeinflusste.

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Komplett neue Konstruktion

Meereswellen als regenerative Energiequelle: Die Schaeffler Gruppe Industrie ist Entwicklungspartner für den Pelamis-Wellenenergiekonverter.

"Auf der Suche nach einer Lösung des Problems kamen unsere Entwicklungsingenieure auf die Idee, die Segmente bzw. Gelenke zusammen zu bringen", so Woods. Das bedeutete jedoch, dass eine völlig neue Lagerungskonstruktion gefunden werden musste, die für die Aufnahme kombinierter Lastangriffswinkel geeignet war. Die Pelamis-Ingenieure wandten sich daher an die Ingenieure der Schaeffler Gruppe. Der Schlüssel zum Erfolg des neuen Gelenk-Konzeptes ist ein von Schaeffler entwickeltes, reibungsminderndes Material. Mit dem modifizierten PTFE-Gewebe aus der Familie der Elgoglide-Beschichtungen konnte das sogenannte Stick-Slip-Problem effektiv beseitigt werden. Damit eignet sich die Anlage für einen größeren Betriebsbereich als dies mit Standardlagern möglich gewesen wäre. "Die Konzentration aller Lager an einer Position hat uns einen guten Schritt weitergebracht. Einerseits arbeiten die Lager jetzt erheblich effektiver und zum anderen bilden sie eine in sich abgeschlossene Baueinheit. Die daraus resultierenden Vorteile sind vergleichbar mit einem Kfz-Motor, der komplett in einem Teil ausgebaut werden kann: Wir können unsere Wartungsabläufe verbessern und die technischen Risiken reduzieren. Während des gesamten Entwicklungsprozesses hat uns ein Team von Schaeffler-Spezialisten begleitet und unterstützt. Im Lauf der Zeit haben wir die Konstruktion immer wieder überarbeitet und weiterentwickelt. Dabei kam es nicht nur einmal vor, dass wir den aktuellen Entwurf verworfen und wieder ganz von vorn angefangen haben. Wir waren von dem großen Engagement der Schaeffler-Spezialisten und ihrer Bereitschaft zur Zusammenarbeit sehr positiv überrascht. Diese Kooperation war für beide Seiten ausgesprochen produktiv", betont Mike Woods.

Jetzt beginnen die Tests

Die Entwicklung des neuen P2 Wellenenergie-Konverters ist für Pelamis ein großer Schritt nach vorn. "Wir sind sehr stolz auf unsere P2", sagt Max Carcas, Leiter Geschäftsentwicklung bei Pelamis. "Die erste Anlage, die wir an Energieversorger Eon liefern werden, steht kurz vor der Fertigstellung und wird im nächsten Frühjahr umfassenden Tests unterzogen werden. Und schon jetzt haben wir Anfragen von anderen führenden Versorgungsunternehmen erhalten, die weitere Aufträge nach sich ziehen könnten ¿ das gab es bisher noch bei keinem anderen Wellenkraftwerk weltweit. Wir werden weiter daran arbeiten, die Kosten der Anlage zu senken und gleichzeitig die Energieausbeute zu erhöhen. Die Zusammenarbeit mit Zulieferern wie Schaeffler macht uns zuversichtlich, dass wir dieses Ziel erreichen können." Seit mehr als zehn Jahren arbeitet Pelamis Wave Power an der Entwicklung wirtschaftlich tragfähiger und umweltverträglicher Lösungen zur Erzeugung von elektrischem Strom aus Wellenenergie. Mit Innovationsstärke, kontinuierlicher Entwicklungs- und Forschungsarbeit sowie der Bereitschaft, bestehendes Fachwissen zu hinterfragen hat Pelamis das nahezu Unmögliche möglich gemacht ¿ nämlich kontinuierliche Energiegewinnung in der unruhigen, sich ständig verändernden Umgebung auf offener See. Im Jahr 2004 baute das Unternehmen den ersten Offshore-Wellenenergiekonverter der Welt. Aufbauend auf dieser Erfahrung wurde nun das `P2¿ Modell entwickelt, das seinen Vorgänger in puncto Leistung und Wirtschaftlichkeit noch einmal übertrifft. Martin Adelhardt/bw

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