de.wedoany.com-Bericht: Forscher des National Laboratory of the Rockies (NLR) haben einen entscheidenden Fortschritt bei der wellenenergiebetriebenen Meerwasserentsalzung erzielt. Sie entwickelten einen maßgeschneiderten Laderegler für den hydraulischen und elektrischen Reverse-Osmose-Wellenenergiekonverter der zweiten Generation (HERO WEC) und wiesen in Labortests eine deutlich überlegene Leistung im Vergleich zur ersten Generation nach.
Seit 2024 optimiert das NLR-Team kontinuierlich das Gesamtdesign des HERO WEC. Dieses vom U.S. Department of Energy’s Hydropower and Hydrokinetic Office (H2O) geförderte Projekt zielt darauf ab, Wellenenergie zur Meerwasserentsalzung zu nutzen. Der Prototyp kann in hydraulischer oder elektrischer Konfiguration Meerwasser zu einem landgestützten Umkehrosmosesystem pumpen, um Süßwasser zu produzieren. NLR-Forscher begannen 2020 mit dem Design des HERO WEC. Nach Hunderten von Teststunden in drei Laborprojekten und fünf Meeresinstallationen wird die erste Version (V1) außer Dienst gestellt. Basierend auf den Testerfahrungen wird nun die zweite Version (V2) entwickelt.
Das Forschungsteam verbesserte zunächst das Windensystem und das Gehäuse des WEC und konzentriert sich nun auf die Optimierung des Ladereglers. Der Laderegler ist eine Kernkomponente der elektrischen Konfiguration des Geräts und regelt die Spannung und den Strom, die vom Wellenenergiekonverter an die Batteriebank übertragen werden. Seine Hauptfunktion besteht darin, die Batteriegesundheit durch Verhinderung von Überladung zu schützen. Der in der V1-Version verwendete Laderegler war ein Standardbauteil für andere variable Energietechnologien. Meerestests zeigten jedoch, dass diese Standardkomponenten Schwierigkeiten haben, mit den unregelmäßigen Schwankungen der Wellenenergie umzugehen. Daher entschied sich das Team, einen maßgeschneiderten Laderegler speziell für Wellenenergie zu entwerfen und zu fertigen.
Im Winter 2024 entwickelte das Team ein erstes Konzept für den neuen Laderegler, erstellte Konstruktionszeichnungen, führte CAD-Eingaben durch und fertigte physische Komponenten an. Die Tests der Prototypkomponenten konzentrierten sich auf zwei Fragen: Ist das Gerät effektiv und wie schneidet das V2-Design im Vergleich zum V1-Design ab?
Das Forschungsteam verwendete zunächst Tischgeräte, um die grundlegenden Funktionen des Systems zu verifizieren und einzustellen. Nach der Einstellung wurde der neue Laderegler an den Generator und die Simulationsbatterie des HERO WEC angeschlossen. Mithilfe eines Laborsimulationssystems wurde die Meeresumgebung simuliert, um seine Leistung zu bewerten. Diese Testphase bot eine sicherere, risikoärmere und kostengünstigere Möglichkeit zur Verbesserung. Die Tests sind nun abgeschlossen und zeigen, dass der V2-Laderegler die Erwartungen übertrifft. Er kann unregelmäßige Energiezustände verarbeiten und in Labortests bis zu achtmal mehr Leistung als der ursprüngliche Laderegler erfassen. Dies bedeutet, dass der HERO WEC mehr nutzbaren Strom erzeugen, die Batteriebank kontinuierlich laden und das Umkehrosmosesystem zuverlässig mit Strom versorgen kann, um mehr Meerwasser zu entsalzen.
Dieser maßgeschneiderte Laderegler ist nicht nur eine projektspezifische Lösung, sondern bietet auch eine wiederverwendbare technologische Grundlage für die Wellenenergiebranche. Der wellenspezifische Laderegler des NLR kann auf ein breites Spektrum von WEC-Technologien angewendet werden. Seine Hardware und Software können modifiziert werden, um den Leistungs- und Betriebsanforderungen verschiedener Geräte gerecht zu werden. Durch die Bereitstellung dieser validierten Architektur könnte der Laderegler die Entwicklungszeit für neue WEC-Designs verkürzen. Das NLR-Team ist daran interessiert, mit Technologieentwicklern zusammenzuarbeiten, um diese maßgeschneiderte Architektur über das Projekt „Marine Energy Research Test Expertise and Access“ und andere kooperative Forschungsvereinbarungen in weitere Systeme zu integrieren.
Als Nächstes wird das Team den Laderegler im Rahmen von Systemtests auf der Großbewegungsplattform des NLR bewerten. Dies wird das erste Mal sein, dass das Team die Reaktion des neuen elektrischen Systems (Generator, Laderegler und Batterie) auf simulierte Wellenbedingungen testet. Die Systemtests werden dem Team auch helfen, die endgültigen Anpassungen zu ermitteln, die vor der Meereserprobung des elektrischen Systems erforderlich sind, um die Zuverlässigkeit des Ladereglers zu erhöhen. Das gesamte HERO WEC-Projekt zielt darauf ab, den Zugang zu Daten, Komponenten und Forschungsergebnissen zu verbessern, um die Entwicklung der Wellenenergietechnologie voranzutreiben.
