Strom aus der Meereswelle - Wacker Chemie AG


Strom aus der Meereswelle

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Diese enorme Ausdauer und Belastbarkeit ist eine zentrale Voraussetzung, damit Siliconfolien beim sogenannten Energy Harvesting zum Einsatz kommen können: Im Verbundprojekt „Elektroaktive Polymere auf Siliconbasis zur Energiegewinnung“ arbeitet ein Konsortium von vier Industrieunternehmen und zwei Universitäten unter Leitung der Robert Bosch GmbH an der Entwicklung von Meereswellengeneratoren. Dazu wurde an der TU Darmstadt das Modell eines Wellenkraftwerks entworfen, das einer Boje ähnelt. Deren obere Hälfte schwimmt auf der Oberfläche, während die untere Hälfte fest am Meeresboden verankert ist. Beide sind durch einen Stapel aus Tausenden leitfähig beschichteten Siliconfolien-Stücken miteinander verbunden. Die Wellenbewegung deformiert die Folien im Abstand von drei bis zehn Sekunden. Ober- und unterhalb des sehr gut isolierenden Silicons sind eine positiv und eine negativ geladene Elektrode angebracht. Durch die Bewegung der Wellen wird das Silicon zunächst zusammengepresst und entspannt danach wieder. Mit dem Auf und Ab des Wasserspiegels rücken auch die beiden Elektroden ober- und unterhalb des Siliconelastomers näher aneinander und wieder voneinander weg. Sobald die Siliconfolie gerade entspannt ist und wieder dicker wird, entfernen sich die Elektroden und mit ihnen die Ladungen voneinander – die elektrische Energie im Wandler erhöht sich. Gewünschte Folge: Die mechanische Energie aus der Welle ist in elektrische Energie umgesetzt. „Die elektrischen Ströme der Einzelschichten addieren sich“, erklärt Projektleiter Dr. Istvan Denes von der zentralen Bosch-Forschung.

Siliconelastomere

Siliconelastomere sind gummielastische Werkstoffe. Sie bestehen aus anorganischen Polysiloxanen, die bei der Vulkanisation zu einem dreidimensionalen Netzwerk irreversibel vernetzen. Siliconelastomere besitzen ein Eigenschaftsprofil, das sie in vielen technischen Anwendungen unentbehrlich macht: Sie sind außerordentlich hitzebeständig, zugleich auch kälteflexibel, chemisch inert und biokompatibel. Siliconelastomere besitzen eine stark hydrophobe, also wasserabweisende Oberfläche. Sie sind für Gase selektiv durchlässig und sie wirken sehr gut elektrisch isolierend. Typisch ist ihre hohe Beständigkeit gegen eine Vielzahl physikalischer und chemischer Einflüsse, weshalb sie – anders als organische Gummis – auch nicht altern. So bleiben ihre chemischen, physikalischen und technischen Eigenschaften zwischen etwa -45 und +200 Grad Celsius nahezu konstant. Sie verkraften anhaltende mechanische und elektrische Belastungen sowie die fortwährende Einwirkung von Sauerstoff, Ozon und UV-Strahlung.

Im Verbund liefern dann mehrere Wandler Strom. Der Wirkungsgrad der Darmstädter Versuchsanlage liegt bei rund 50 Prozent – und damit höher als bei konventionellen Kraftwerken. Nun soll in diesem Jahr das erste maßstabsgetreu verkleinerte Modell eines solchen Wellengenerators im Wellenkanal der Technischen Universität Hamburg- Harburg zu Wasser gelassen werden.

Nahezu wartungsfrei

Da die auf Siliconfolien basierenden Generatoren ohne hydraulische Komponenten und Turbinen auskommen, sind sie nahezu wartungsfrei und damit deutlich kostengünstiger zu betreiben als herkömmliche Wellenkraftwerke mit ihren anfälligen, hydraulisch bewegten Teilen. In nicht allzu ferner Zukunft könnten also vor den Küsten dieser Welt Wellenkraftwerke im Meeresboden verankert sein, die mittels der nie versiegenden Auf- und Abwärtsbewegung der Wellen Strom erzeugen.