Energieautonomie als angestrebtes Ziel
Basis dieser neuen Technologie ist die sogenannte Wells-Turbine, deren Name auf den Schotten Alan Wells zurückgeht. Dabei handelt es sich um eine widerstandsfähige und robuste Turbine, die nach einem einfachen Prinzip konzipiert wurde: Die Welle erzeugt eine sich ständige verändernde Luftströmung, welche durch eine Turbine geleitet wird und diese in Bewegung hält. Die symmetrisch angeordneten Rotorblätter sorgen schließlich noch dafür, dass die Turbine stets die gleiche Drehrichtung beibehält anstatt beim Wechsel der Strömungsrichtung ständig die Drehrichtung zu wechseln. „Aufgrund der sich permanent ändernden Wellenhöhe müsste eine normale Turbine stets nachgeregelt werden und es wären circa drei Millionen Verstellungen der Rotorblätter pro Jahr notwendig. Mit der Wells-Turbine fällt der damit verbundene Aufwand weg. Das ist eine wirklich geniale Erfindung“, sagte Frank Biskup, Entwicklungsingenieur bei Voith Hydro, einem Unternehmen, das 2005 das von Wells gegründete Unternehmen Wavegen übernommen hat.

"Technisches Neuland"
Der 28-jährige Biskup arbeitet in einem Team von 15 Ingenieuren an dem Wellenprojekt und ist begeistert: „Mich fasziniert, dass ich aktiv an der Zukunft der Menschheit mitarbeiten kann. Als junger Ingenieur bietet mir dieses Projekt die Möglichkeit, technisches Neuland zu betreten und mich dort auszutoben.“ Die Teamarbeit ist besonders wichtig, denn jeder Ingenieur hat ein eigenes Spezialgebiet. So wird in dem relativ kleinen Team auf Kommunikation großen Wert gelegt. Biskup: „Auf den Informationsfluss kommt es an. Wir stimmen uns permanent ab, denn wenn jemand eine Komponente verändert, müssen oft andere Komponenten auch sofort nachgebessert werden.“

Luftströmung wird in Elektrizität umgewandelt
Auf der schottischen Insel Islay steht das Testkraftwerk LIMPET. Hier wird seit 2000 die Wells-Turbinen-Technologie genutzt, indem die Energie der Luftströmung in Elektrizität umgewandelt wird. An der Küste wurde ein Betonkonstrukt mit geschlossenen Kammern und kleinen Öffnungen unter der Wasseroberfläche errichtet. Das durch die Welle herangetragene Wasser dringt unter dem Meeresspiegel in die Kammer ein und bewegt die Wassersäule nach oben. Somit wird die darüber befindliche Luft komprimiert und zur zweiten Öffnung geleitet. Dabei wird die Luft durch eine Turbine gedrückt und treibt die Rotorblätter an. Geht die Welle zurück, sinkt der Wasserspiegel in der Kammer wieder, und die Luft strömt wieder durch die Turbine zurück in die Kammer hinein. Egal von welcher Seite Luft durch die Turbine strömt, dreht sich die Wells-Turbine mit einer variablen Drehzahl, je nach Stärke der Luftströmung, in die gleiche Richtung.

Im Dauertest seit neun Jahren
Seit neun Jahren schon befindet sich diese Prototypanlage mit unterschiedlichen Turbinengenerationen im Dauertest, Energie wird seitdem ins Stromnetz der schottischen Insel eingespeist. Etwa 15 Kilowatt pro Meter Wellenberg in der Breite werden hier an der Küste im Jahresmittel erreicht. Energiereicher sind die Wellen an den Küsten nah am Nord- oder Südpol. Die beste Energieausbeute (100 bis 120 KW pro Meter Wellenberg) bekommt man in den Zentren der Ozeane. „Der Betrieb eines Wells-Turbinen-Kraftwerks auf offener See ist möglich. Momentan befinden wir uns aber noch im Testbetrieb, und dieser ist für uns Ingenieure an Land natürlich kostengünstiger, sicherer und schneller durchzuführen“, meinte Biskup.

In diesem Jahr soll das erste kommerzielle Wells-Turbinen-Projekt in Betrieb genommen werden. Im Touristenörtchen Mutriku, im Nordosten von Spanien gelegen, wird der Yachthafen erweitert und im Zuge dessen ein neuer Wellenbrecher unter Ausnutzung der Wellenkraft gebaut. Dazu werden 16 Turbinen integriert, die nach dem Prinzip der Oszillierenden Wassersäule funktionieren.

Zur Person
Dipl.-Ing. Frank Biskup hat im Jahr 2007 seinen Abschluss als Diplom-Ingenieur in Luft- und Raumfahrttechnik an der Universität Stuttgart erlangt. Seine Schwerpunkte hat er auf Strömungstechnik, Thermodynamik und Turbomaschinen gelegt. Seit 2007 ist Frank Biskup Entwicklungsingenieur in der Voith Hydro - Ocean Energies Abteilung und beschäftigt sich hauptsächlich mit der hydraulischen Auslegung und Berechnung der Wellen- und Gezeitenströmungsenergieprojekte von Voith Hydro.