Ein Drache, der tief unter der Meeresoberfläche durch das Wasser fliegt und dabei elektrische Energie erzeugt: Was nach Science-Fiction klingt, wird auf den Färöer-Inseln bereits unter realen Bedingungen erprobt.
Das schwedische Unternehmen Minesto hat mit seiner Dragon-Technologie ein neuartiges Gezeitenkraftwerk entwickelt. Statt wie eine klassische Unterwasserturbine fest in der Strömung zu stehen, bewegt sich das System ähnlich wie ein Lenkdrachen auf einer achtförmigen Flugbahn durch das Wasser.
Dadurch kann die Strömungsgeschwindigkeit an der Turbine deutlich erhöht werden. Das System soll deshalb auch Meeresströmungen nutzen können, die für herkömmliche Gezeitenkraftwerke zu langsam wären.
Der Unterwasserdrache besteht aus einem strömungsoptimierten Flügel, einer Turbine, einem Generator sowie einem Verbindungskabel zum Meeresboden.
Die Meeresströmung erzeugt einen hydrodynamischen Auftrieb. Dieser setzt den Drachen in Bewegung und lässt ihn quer zur eigentlichen Strömungsrichtung durch das Wasser gleiten.
Während seiner achtförmigen Flugbahn bewegt sich der Drache schneller als die umgebende Strömung. Das Wasser durchströmt die Turbine, der Generator erzeugt elektrische Energie und ein Unterwasserkabel transportiert den Strom zum Netzanschluss an Land.
Die Technologie ähnelt damit einem Lenkdrachen im Wind – nur dass sie vollständig unter Wasser arbeitet.
Das bisher größte System trägt den Namen Dragon 12. Es besitzt eine Nennleistung von 1,2 Megawatt, ist rund zwölf Meter breit und wiegt ohne Verankerungsseil ungefähr 28 Tonnen.
Im Februar 2024 wurde der Dragon 12 auf den Färöer-Inseln in Betrieb genommen und erzeugte erstmals Strom für das dortige Stromnetz.
Nach einer längeren Betriebsphase wurde das System für Inspektions- und Wartungsarbeiten an Land gebracht. Parallel dazu speiste der kleinere Dragon 4 Strom in das Netz der Färöer-Inseln ein. Der Dragon 4 ist für eine Leistung von 100 Kilowatt ausgelegt.
Damit zeigt die Technologie, dass Unterwasserdrachen nicht mehr nur als theoretisches Konzept betrachtet werden können. Entscheidend wird nun sein, ob sich die Systeme zuverlässig, wirtschaftlich und in größerer Stückzahl betreiben lassen.
Die sichtbare Konstruktion ist nur ein Teil der Technologie. Damit der Unterwasserdrache seine Flugbahn einhalten und dauerhaft Energie erzeugen kann, müssen zahlreiche elektronische Systeme präzise zusammenarbeiten.
Sensoren erfassen unter anderem:
Mikrocontroller und industrielle Steuerungssysteme verarbeiten diese Informationen in Echtzeit. Auf Grundlage der Sensordaten werden Steuerflächen angepasst und die achtförmige Flugbahn fortlaufend korrigiert.
Gleichzeitig regelt die Leistungselektronik die vom Generator erzeugte elektrische Energie. Spannungen und Ströme müssen überwacht, angepasst und sicher in das angeschlossene Energienetz übertragen werden.
Elektronik unter Wasser ist erheblich höheren Belastungen ausgesetzt als in vielen klassischen Industrieanwendungen.
Salzwasser fördert Korrosion. Gleichzeitig wirken hoher Wasserdruck, starke Strömungen, Vibrationen und wechselnde mechanische Kräfte auf das gesamte System.
Auch die Wartung ist aufwendig. Ein Bauteil kann nicht einfach während des laufenden Betriebs ausgetauscht werden. Jede Reparatur oder Inspektion kann den Einsatz von Spezialschiffen, Tauchrobotern oder Hebetechnik erforderlich machen.
Deshalb sind besonders zuverlässige Komponenten gefragt:
Die Lebensdauer und Qualität jedes einzelnen Bauteils kann Einfluss auf die Verfügbarkeit des gesamten Kraftwerks haben.
Der Generator des Unterwasserdrachens erzeugt unter wechselnden Strömungsbedingungen elektrische Energie. Damit diese zuverlässig genutzt werden kann, muss die Leistungselektronik die erzeugte Spannung und Frequenz kontinuierlich regeln.
Hier kommen unter anderem Leistungs-MOSFETs, IGBTs, Treiberbausteine, Gleichrichter, Spannungswandler und Schutzschaltungen zum Einsatz.
Moderne Leistungshalbleiter können dabei helfen, Umwandlungsverluste zu reduzieren, kompaktere Systeme zu entwickeln und die Energieeffizienz zu erhöhen.
Gerade bei schwer zugänglichen Anlagen im Meer zählt jedoch nicht nur der Wirkungsgrad. Ebenso wichtig sind eine hohe Belastbarkeit, lange Lebensdauer und stabile Verfügbarkeit der eingesetzten Komponenten.
Ein weiterer wichtiger Bereich ist die Zustandsüberwachung.
Sensoren können Vibrationen, Temperaturen, Druckveränderungen oder ungewöhnliche Stromverläufe erfassen. Werden diese Daten kontinuierlich ausgewertet, lassen sich mögliche Probleme erkennen, bevor ein vollständiger Ausfall eintritt.
So können beispielsweise Veränderungen an Lagern, Turbine, Generator oder Verankerung frühzeitig sichtbar werden.
Die Kombination aus Sensorik, Datenübertragung und intelligenter Auswertung ermöglicht damit eine vorausschauende Wartung. Gerade bei Offshore-Systemen kann dies Ausfallzeiten und kostspielige ungeplante Einsätze reduzieren.
Ein großer Vorteil der Gezeitenenergie liegt in ihrer Planbarkeit. Ebbe und Flut werden durch die Gravitationskräfte von Mond und Erde bestimmt und lassen sich langfristig sehr genau berechnen.
Damit kann die erwartete Stromerzeugung besser vorhergesagt werden als bei vielen wetterabhängigen Energiequellen.
Unterwasserkraftwerke sollen Wind- und Solarenergie dabei nicht ersetzen. Sie könnten den Energiemix jedoch sinnvoll ergänzen – insbesondere in Küstenregionen und auf Inseln mit geeigneten Strömungsverhältnissen.
Mit der Weiterentwicklung von Meeresenergieanlagen wächst auch der Bedarf an langlebiger Elektronik.
Dabei geht es nicht nur um besonders leistungsfähige Komponenten. Entscheidend sind ebenso eine verlässliche Beschaffung, dokumentierte Qualität, lange Produktverfügbarkeit und geeignete Alternativen bei Lieferengpässen oder Abkündigungen.
Besonders bei Anlagen mit langen Entwicklungs-, Genehmigungs- und Betriebszeiten können fehlende elektronische Bauteile zu erheblichen Verzögerungen führen.
Eine frühzeitige und belastbare Bauteilstrategie wird deshalb zu einem wichtigen Bestandteil moderner Energieprojekte.
Der Unterwasserdrache zeigt, wie mechanische Innovation, Strömungstechnik und moderne Elektronik zusammenwirken können.
Sensoren halten das System auf Kurs. Mikrocontroller steuern seine Bewegung. Leistungshalbleiter regeln die erzeugte Energie. Kommunikationssysteme liefern Betriebsdaten an Land.
Damit wird deutlich: Die Energieversorgung der Zukunft hängt nicht nur von neuen Kraftwerkskonzepten ab. Sie benötigt ebenso zuverlässige Halbleiter, elektronische Bauteile und intelligente Steuerungslösungen.
Innovative Energiegewinnung beginnt häufig mit der richtigen Elektronik.
JANtronic unterstützt Unternehmen bei der Beschaffung aktiver und passiver elektronischer Bauteile – insbesondere bei schwer verfügbaren Komponenten, kurzfristigen Bedarfen und kritischen Lieferzeiten.
Sie benötigen elektronische Bauteile für Energie-, Industrie- oder Entwicklungsprojekte?
Senden Sie Ihre Anfrage an info@jantronic.com. Wir prüfen Ihren Bedarf schnell, individuell und lösungsorientiert.
.png)