„Schwingende Oszillatoren“ nutzen Wellenkraft zur Erweiterung der Schifffahrtsreichweite

„Mobile Wellenenergie-Konverter“ auf Schiffen könnten die Wellenbewegungen in die Energie umwandeln, berichten chinesische Forscher. Diese „heaving oscillators“ gewinnen Energie aus den Wippbewegungen und Schwingungen, während sie sich durch das Meer bewegen. Gleichzeitig dienen sie auch als Bewegungsdämpfer und verbessern so die Sicherheit.

Es gibt unzählige schwimmende Wellenenergie-Generatoren in der Entwicklung, argumentieren die Forscher hier – und doch nicht viele an Bord von Schiffen, die den Großteil ihrer aktiven Tage in den Wellen verbringen. Und wo ließe sich Energie besser erzeugen als direkt auf einem Schiff, wo die Energiespeicherung eine der größten Herausforderungen auf dem Weg zur Dekarbonisierung darstellt?

Das Forscherteam des Shanghai Ship and Shipping Institute hat ein Zwei-Körper-Punkt-Absorber-System vorgeschlagen, das unter Deck auf einem Frachtschiff platziert wird, um den Laderaum zu erhalten. Gleichzeitig wäre es durch den Rumpf vom Meerwasser isoliert.

Das Gerät bestünde aus einem Rahmen, der oben und unten sicher am Schiff befestigt ist, sowie einem Oszillatorkörper, der auf und ab entlang der Rahmenschienen bewegt werden kann. Zudem wäre eine Feder zur Aufhängung des Oszillators und ein hydraulischer Zylinder vorhanden, der am Boden und an der Unterseite des Oszillators angebracht ist.

Der Generator würde unter Deck sitzen
Der Generator würde unter Deck sitzen

Shanghai Ship and Shipping Research Institute

Der Zylinder würde Öl durch einen hydraulischen Leistungsabnehmer pumpen, um Energie zu erzeugen, während der Oszillator im Verhältnis zum Schiff und dem festen Rahmen auf und ab gleitet. Der Oszillator wäre mit Wasser gefüllt, doch es gibt ein System, das Wasser hinzuzufügt und entfernt, um sein Gewicht zu verändern. Dies könnte besonders nützlich bei extremem Wetter sein, wenn der Oszillator entlastet werden könnte, um die Belastung der Schiffstruktur zu reduzieren.

Die Forscher erklären, dass ihr Design einen Oszillator ermöglicht, der „sich entlang der Gleitstangen bewegen kann, wenn das Schiff eine Hebe-, Roll- oder Nickbewegung durchmacht“ – dadurch kann Energie aus drei verschiedenen Bewegungsachsen erzeugt werden, im Gegensatz zu früheren Designs, die nur eine oder zwei geschafft haben.

Das Team hat ein Modell des Systems für Simulationsversuche gebaut und zahlreiche Tests durchgeführt, um zu ermitteln, wie das System bei verschiedenen Geschwindigkeiten, Wellenwinkeln und ähnlichen Bedingungen performen würde. Die Studie stellte fest, dass die größte Effizienz der Energiegewinnung in Strahlseen erreicht werden würde, wo die Wellen im 90-Grad-Winkel direkt auf die Schiffseite treffen. Unter diesen Bedingungen könnte das System „bis zu 90,71% der theoretisch maximal absorbierbaren Leistung eines achsensymmetrischen Punkt-Absorbers unter einer bestimmten Wellenperiode“ erreichen.

Das Team hat die Kräfte berechnet, die durch den Generator auf die Schiffstruktur ausgeübt werden
Das Team hat die Kräfte berechnet, die durch den Generator auf die Schiffstruktur ausgeübt werden

Shanghai Ship and Shipping Research Institute

Das Team teilte Recharge News mit, dass es plane, ein Prototyp seines Systems für Wellenbecken-Tests als nächsten Schritt zu entwickeln. Zudem könnte dasselbe System „leicht auf andere Offshore-Strukturen ausgeweitet werden“.

Etwas, das diese Studie nicht untersucht hat, ist, wie viel Strom auf einer durchschnittlichen Fahrt zu erwarten wäre – und das, zusammen mit Raumüberlegungen, wird entscheidend dafür sein, ob Systeme wie dieses weit verbreitet eingesetzt werden.

Die Studie ist in der Open-Access-Zeitschrift Renewable Energy erschienen.

Quelle: Recharge News

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