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Hydraulik bändigt das Meer

Stromerzeugung: Robuste Power-Take-Off-Systeme
Hydraulik bändigt das Meer

Bosch Rexroth, ein traditioneller Systempartner für Anlagenhersteller im Bereich erneuerbarer Energien, entwickelt robuste Automatisierungslösungen für die Nutzung der Meeresenergie. Die Umwandlung der Strömungs- und Wellenenergie in elektrischen Strom übernehmen dabei hydraulische Power-Take-off-Systeme.

Aus den Ozeanen lässt sich viel herausholen. Das weltweite Potenzial der Meeresenergie erreicht nach aktuellen Untersuchungen die Stromleistung von mehr als 100 Kernkraftwerken. Im Vergleich zur Windenergie lässt sich dabei die Stromproduktion durch regelmäßige Gezeiten, ständige Meeresströmungen und unablässiger Wellengang besser planen.

Wellenenergie-Kraftwerke nutzen das Auf und Ab der Wellen, um Hydraulik-Zylinder anzutreiben. Sie setzen dabei die linearen Bewegungen ohne Mechanik direkt in Energie um, indem sie einen Förderstrom erzeugen. Je nach Wellenhöhe und Frequenz schwanken die Energien maximal um den Faktor 1000. Die von Rexroth entwickelten Power-Take-off-Systeme beherrschen diese Variablen und setzen über regelbare Pumpen wie bei Strömungskraftwerken den Förderstrom in eine Rotationsbewegung für den Generator um.
An die notwendigen Anlagen werden extreme Anforderungen gestellt. So schwanken die auftretenden Energien zwischen ruhiger und sturmgepeitschter See erheblich. Die derzeit entwickelten Konzepte setzen dabei auf eine robuste und regelbare Hydraulik, die diese extreme Leistungsspanne mit einem minimalen technischen und wirtschaftlichen Aufwand beherrscht. Wie schon bei der Windenergie hat sich Bosch Rexroth auch bei der Meeresenergie als Systempartner der ersten Stunde etabliert und entwickelt maßgeschneiderte Power-Take-Off-Systeme. Diese basieren auf Hydraulikkomponenten und technikübergreifende Systemlösungen, die sich bereits in vielen Anwendungen auf Schiffen oder Off-shore-Plattformen bewährt haben.
Zwei Formen der Meeresenergie sind aus heutiger Sicht besonders interessant: Strömung und Wellengang. Strömungskraftwerke nutzen Rotoren, wie sie auch bei Windkraftanlagen zum Einsatz kommen. Die Rotoren kommen wegen der höheren Dichte von Wasser mit einem wesentlich kleineren Durchmesser aus, um vergleichbare Leistungen zu erzielen. Dabei wirken bei niedrigen Geschwindigkeiten große Kräfte auf das gesamte System.
Es stehen zwei Lösungen für Strömungskraftwerke zur Verfügung: Mechanische Getriebe, wie sie auch bei Windkraftanlagen eingesetzt werden und hydrostatische Getriebe. Die von Bosch Rexroth für diese Anwendung entwickelten hydraulischen Wandler erzeugen aus einer Rotationsbewegung über einen Hydromotor einen hydraulischen Förderstrom. Dieser treibt mit einem hohen Wirkungsgrad einen regelbaren Axialkolbenmotor für die Generatorwelle an und ersetzt damit aufwendige Regelelektronik und Frequenzumrichter.
Durch ein stufenloses Übersetzungsverhältnis fängt diese Technik kurzfristige Lastspitzen ab und passt sich den unterschiedlichen Geschwindigkeiten und Richtungen der Strömung an. Ein besonderer Vorteil der Lösung ist dabei, dass sich die Zahl der Komponenten unter Wasser auf einen robusten Hydromotor reduziert. Er pumpt den Förderstrom über Hydraulikleitungen zum Motor-Generatorsatz, der über Wasser stationiert ist. Auf diese Weise wird die Wartung der Technik wesentlich vereinfacht. Darüber hinaus lassen sich die Betriebskosten senken.
Olaf Marshall Mitarbeiter bei Bosch Rexroth in Elchingen

Maßgeschneiderte Lösungen
Die Bosch Rexroth AG ist einer der führenden Spezialisten von Antriebs- und Steuerungstechnologien. Für über 500000 Kunden entstehen maßgeschneiderte Lösungen zum Antreiben, Steuern und Bewegen von Maschinen und Anlagen. Bosch Rexroth ist Partner für die Anlagenausrüstung und Fabrikautomation, für mobile Arbeitsmaschinen sowie für die Nutzung regenerativer Energien. Das Unternehmen entwickelt, produziert und vertreibt seine Komponenten und Systeme in über 80 Ländern. Im letzten Jahr erwirtschaftete der Antriebsspezialist mit seinen 35300 Mitarbeitern einen Umsatz von rund 5,9 Mrd. Euro.

Neue Technologien
Das Meer ist voller Energie. Neueste Untersuchungen sind zu dem Schluss gekommen, dass in den Ozeanen das Potential von 100 Atomkraftwerken schlummert. Mit ausgefeilten Power-Take-off-Systemen lässt sich die Strömungs- und Wellenenergie in elektrischen Strom umwandeln. Im Gegensatz zur Windenergie erleichtern regelmäßige Gezeiten und ständiger Wellengang die Planung der Stromproduktion.
Industrieanzeiger
Titelbild Industrieanzeiger 19
Ausgabe
19.2021
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