EEL Energy aus Frankreich löst gemeinsam mit Exel Composites das Problem der Delamination von hydrodynamischen Membranen mit Kohlefaserprofilen

de.wedoany.com-Bericht: Das französische Deep-Tech-Start-up EEL Energy hat einen von der Fischbewegung inspirierten, wellenförmigen Membrangenerator für die Hydrodynamik entwickelt. In Zusammenarbeit mit dem Pultrusions-Verbundwerkstoffhersteller Exel Composites wurde das Problem der Delamination der Membran in Unterwasserumgebungen gelöst, um eine nachhaltige Lösung für die Stromerzeugung aus Flüssen und Gezeitenströmungen zu bieten.

Das Prinzip des bionischen Designs ist in der Technik seit langem bekannt. EEL Energy konzentriert sich auf hydrodynamische Maschinen. Die patentierte wellenförmige Membran fängt die kinetische Energie des Wassers durch die Nachahmung der Fischbewegung ein, ohne das aquatische Ökosystem zu stören. Die mechanischen Belastungen in der Unterwasserumgebung sind jedoch weitaus größer als erwartet. Xavier Peroutka, CEO von EEL, erklärte, dass die mechanischen Belastungen, die die hydrodynamische Stromerzeugung auf die Anlage ausübt, bis zu 30-mal höher sein können als bei der Windenergieerzeugung. Der Generator muss kontinuierlich in Flüssen oder Gezeitenströmungen laufen, um Gemeinden weltweit mit vorhersagbarem Strom zu versorgen.

Das anfängliche Design mit glasfaserverstärkten Membranen zeigte Delaminationsfehler. Unter der strengen zyklischen Belastung führten große Verformungen der Membran zu hohen Dehnungen, was zu Schichtentrennung, Wassereintritt und Funktionsbeeinträchtigung führte. Aus diesem Grund suchte EEL die Zusammenarbeit mit Exel Composites. Exel stapelte mehrschichtige, diskrete Kohlefaser-Flachprofile – ursprünglich für Windturbinenblätter – zu Trägern, die strategisch in die Membran integriert wurden. Drei Querträger wurden bei 50 %, 80 % und 100 % der Membranlänge platziert, um Verformungen zu begrenzen, Ausbeulungen zu verhindern und die strukturelle Integrität zu erhalten.

Neil Dykes, Forschungs- und Entwicklungsleiter bei Exel Composites, wies darauf hin, dass der Schlüssel in der Übertragung der Kohlefaser-Flachprofile aus dem Windenergiebereich auf die hydrodynamische Membran lag. Das Kohlefaserverbundmaterial bot die erforderliche Steifigkeit und Festigkeit. Sein Elastizitätsmodul beträgt etwa 120 GPa, die Steifigkeit ist etwa dreimal so hoch wie die von Glasfaserverbundwerkstoffen; die Zugfestigkeit beträgt 2500 MPa, die Druckfestigkeit 1500 MPa, beides deutlich besser als bei letzteren. Die hervorragende Ermüdungsbeständigkeit ermöglicht es der Membran, bis zu 6000 vollständige Lastumkehrzyklen pro Tag zu überstehen und eine hohe Energieausbeute aufrechtzuerhalten. Diese bionische Stromerzeugungstechnologie wird von EEL mit Unterstützung von Exels Kohlefaserverbundwerkstoffen zur Kommerzialisierung vorangetrieben, mit dem Ziel, abgelegene Gemeinden und große Energieparks mit nachhaltigem Strom zu versorgen.