Partner
  • VW-Coaching GmbH
  • Pfleiderer-Institut für
    Strömungsmaschinen
    der TU-Braunschweig
  • Harzwasserwerke GmbH
05/2004
design by l-tobe-l
animation by smund

Ein neues Konzept für eine wirtschaftliche Nutzung der Gezeitenkraft

In letzter Zeit sind einige Prototypenanlagen für die Nutzung von Gezeitenkraft zur Stromerzeugung gebaut worden. Die meisten dieser Anlagen funktionieren nach dem Prinzip konventioneller Windanlagen. Allerdings können die meisten dieser Anlagen bisher nur eine Stömungsrichtung nutzen und sind sehr teuer in Herstellung und Wartung. Von den Herstellern sind Kosten von über 5 Millionen Euro für eine 300 KW Anlage veröffentlicht worden. Diese Anlagen sind nur bei immensen Subventionen kostendeckend.

Generell vereinen fast alle bekannten Gezeitenkraftanlagen astronomische Herstellungskosten mit einer Verschandelung der Landschaft und Gefährdung von Meeresbewohnern und Schifffahrt in sich.

Diese Anlage kann, als derzeit weltweit wohl einzige, ohne externe Steuerung, völlig selbsttätig sowohl die auflaufende wie die ablaufende Gezeitenströmung nutzen und bis auf den Gezeitenwechsel praktisch ununterbrochen Strom erzeugen (siehe Animation unten).

Sie verschwindet im Gegensatz zu allen übrigen Konzepten völlig unter der Wasseroberfläche und kann problemlos in einer Tiefe von mehr als 15 Metern unter dem Niedrigwasserspiegel z.B. durch einfaches Absenken und Verankern auf den Meeresboden installiert werden und stellt damit, ebenfalls im Unterschied zu allen anderen Anlagen, keinerlei Hindernis für die Schiffahrt dar.

Die folgenden Schaubilder vermitteln einen visuellen Eindruck dieses völlig neuartigen Kraftwerkstyps:

Zwischen zwei auf Stützen gelagerten kreisrunden Platten von jeweils acht Metern Durchmesser ist die wirkungsgradoptimierte Anzahl von fünf in Tropfenprofil gearbeiteten Schaufeln von jeweils 20 Metern Länge angebracht. Diese Größenangaben gelten für den ersten Prototypen, den das Pfleiderer-Institut für Strömungsmaschinen der TU-Braunschweig in mehreren Studienarbeiten berechnet hat.

Vergleich der Leistungsmessungen am Pfleiderer-Institut im verblockten Kanal (Messung Dwinger) mit der an der Tiefwasserschlepprinne Berlin und der Leistungsberechnung aus der Studienarbeit Stremlau.

Ihre Drehfähigkeit - vollständig unter Wasser - verdankt die Anlage einem völlig neuartigen, patentierten Klappmechanismus der Schaufeln, der an den strömungsseitigen Druckflächen der Schaufeln einen Energieüberschuß bewirkt, der die Anlage anfährt und in Bewegung hält. Der elektrische Strom wird über einen an den Seitenplatten angebrachten Generator erzeugt.

Die Anlage kann kostengünstig aus herkömmlichen Schiffbaustahl errichtet werden. Der Transport zum Montageort erfordert keine Spezialfahrzeuge, sondern kann z.B. als Decksladung von Stückgutfrachtern erfolgen. Zur Montage werden zwei Leichter benötigt; zwischen diesen Pontons kann die Anlage durch Montagekräne auf den Meeresboden abgeseilt werden.

Die Ladezeit der Animation beträgt bei ISDN ca. 3 Minuten
(Ein Klick auf den blauen Knopf bewirkt eine Änderungen der Strömungsrichtung)
Sollten Sie die Animation nicht sehen können, installieren Sie bitte den Macromedia Flash-Player, den Sie von der Macromedia-Homepage herunterladen können.

Durch eine Zweipunkt-Lagerung der Anlage ist es möglich, sie ohne größeren Fundamentierungsaufwand z.B. an zwei gegenüberliegenden Felswänden mittels Seilen (siehe oben) in Fjorden stabil und dauerhaft zu befestigen. Daneben kann die Anlage in weicheren Meeresböden mittels eingerammter Stahlröhren befestigt werden.

Das dargestellte Konzept zielt darauf ab, Energie aus der unversiegbaren Quelle der Gezeiten zu einem Preis zu erzeugen, der auch ohne Subventionen wettbewerbsfähig ist. Das Vorhaben ist damit nicht allein technisch reizvoll, es bietet, bei einem erst noch zu erschließenden Wachstumsmarkt, großes wirtschaftliches Potential.

In Zusammenarbeit mit der TU Braunschweig und der Harzwasserwerke GmbH wurde von der VW-Coaching GmbH ein 1:10 verkleinerter Demonstrator des Prototypen gebaut und bereits mehrfach im Auslauf der Okertalsperre erprobt.

weitere Bilder vom Probelauf an der Okertalsperre

Am 09.06.2004 fand um 14:30 Uhr vor dem Okerkraftwerk Romkehalle am Fuße der Okertalsperre bei Bad Harzburg eine öffentliche Vorstellung des Demonstrators statt.

Wir bedanken uns sehr herzlich bei der VW-Coaching GmbH, beim Pfleiderer-Institut für Strömungsmaschinen der TU-Braunschweig sowie bei der Abteilung für Öffentlichkeitsarbeit der Harzwasserwerke für die engagierte und wertvolle Unterstützung.

Nach erfolgreicher Erprobung unseres Prototypen in Tönning an der Eider am 04.08.2004 wurde der Versuch am 25.08.2004 am Eidersperrwerk wiederholt und von Mitarbeitern der TU Braunschweig vom Pfleiderer-Institut für Strömungsmaschinen meßtechnisch untersucht. Gleichzeitig filmte ein Fernsehteam des MDR diesen Versuch für die Sendung "Einfach Genial". Die Sendung wurde am 21.09.2004 um 19:50 Uhr im MDR gesendet, am 27.09.2004 um 16:35 Uhr im RBB sowie am 29.09.2004 um 18:15 Uhr im NDR, diese Ausgabe befasst sich mit Themen der erneuerbaren Energie. Weitere Sendetermine finden Sie unter "Fernsehen".

weitere Bilder vom Probelauf am Eidersperrwerk

Die Firma Köster GmbH & Co. KG Maschinenfabrik und Gießerei Heide/Holstein hat einen detailierten Kostenvoranschlag für den Bau einer Gezeitenkraftanlage, in der von der TU Braunschweig berechneten 300 Kilowatt-Klasse, erstellt.

Wir suchen noch Investoren oder Partner für die Realisierung dieses Prototypen. Bei Interesse kontaktieren Sie uns bitte.

2002 wurde an dem Pfleiderer Institut für Strömungsmaschinen der TU Braunschweig eine computergestützte Studienarbeit zur Leistungsberechnung eines Atlantisstrom Gezeitenkraftwerks mit 8 Meter Durchmesser und 20 Meter Länge, duchgeführt.
Die Ergebnisse sind in der Kurve "Theorie (Stremlau)" dargestellt.

Im Dezember 2008 wurde in einem Strömungskanal in der TU Braunschweig die Leistung eines Atlantisstrom Prototypen mit 1m Durchmesser und 1m Länge gemessen und auf ein Atlantisstrom Gezeitenkraftwerk mit gleicher Größe wie in der Arbeit Stremlau (20m Länge 8 m Durchmesser), hochgerechnet.
Die Ergebnisse bilden die Kurve "Messung PFI (Dwinger)".

Im August 2009 wurde in der TU Berlin, der oben genannte Prototyp im 8 Meter breiten und 4 Meter tiefen Schleppkanal, auf seine Leistungsabgabe getestet und ausgemessen. Die Ergebnisse wurden ebenfalls, auf ein Gezeitenkraftwerk mit 20 m Länge und 8 m Durchmesser, hochgerechnet.
Sie bilden die Kurve "Messung Berlin".

Wenn man die 3 Kurven im Diagramm vergleicht erkennt man, dass nach der theoretischen Arbeit "Stremlau", bei einem 20 Meter langen und 8 Meter Durchmesser großen Gezeitenkraftwerk bei einer Strömungsgeschwindigkeit von 2 m/sec nur etwa 25 kW erzeugt würden.

Die Messung im Schleppkanal Berlin ergaben 70 k/W Leistung bei der gleichen Strömungsgeschwindigkeit (2m/sec) und gleicher Hochrechnung der Messdaten auf einen Rotor mit 8 Meter Durchmesser und 20 Meter Länge.

Die Messung im Strömungskanal der TU Braunschweig ergaben hochgerechnet eine Leistung von weit über 200 k/W bei oben genannten Strömungsgeschwindigkeiten (2 m/sec.) und einem Rotor o.g. Größe.

Diese oben genannten Messungen ergeben also, dass die Leistungen stark von der Verblockung* der Strömung durch das Gezeitenkraftwerk abhängig sind.

Bei starker Verblockung, wie im Strömungskanal der TU Braunschweig, würde eine Leistung eines Gezeitenkraftwerks mit 8 Meter Durchmesser und 20 Meter Länge, wie bei der "Messung PFI (Dwinger)" zu erwarten sein.

Bei geringer Verblockung einer Strömung wie bei der Messung im Schleppkanal Berlin, würde eine Leistung, wie in der "Messung Berlin" zu erwarten sein.


Fazit:

Die Hochrechnung der Strömungskanalmessungen beweist, dass unser Gezeitenkraftwerk das mehrfache der bisher angenommenen Leistung erbringt und damit das weitaus beste Preis-Leistungsverhältnis aller Gezeitenkraftwerke besitzt.

*Verblockung: Ist das Gezeitenkraftwerk so aufgestellt, dass links und rechts nur noch wenig Wasser am Kraftwerk vorbeifließen kann spricht man von einer starken Verblockung z.B. unter einer Brücke. Ist das Gezeitenkraftwerk stattdessen z.B. in einem weiten Fjord aufgestellt kann viel Wasser links und rechts am Gezeitenkraftwerk vorbeifließen und man spricht von einer geringen Verblockung.