Nachhaltige Marine-Gezeitenturbinen-Rotoren aus Kohlefaser bestehen die beschleunigten Lebensdauertests

In Zusammenarbeit mit dem MaREI Center an der National University of Ireland, Galway (NUI Galway), über den Engineering-Partner Schottel Hydro (Deutschland), berichtet Sustainable Marine (Nova Scotia, Kanada), dass seine neuen Carbonfaser-Gezeitenturbinenrotoren bewiesen haben, dass sie überleben können seit zwei Jahrzehnten auf diesem Gebiet. Am Ryan Institute and School of Engineering der National University of Ireland Galway, einem Zentrum für Meeresenergie, das ein 375 Quadratmeter großes Forschungslabor für Strukturen beherbergen soll, wurden strenge Tests durchgeführt. Das Projekt wurde im Rahmen von Marinet2 durchgeführt, einem Horizon 2020-Programm, das die Erprobung erneuerbarer Offshore-Energien in der gesamten Europäischen Union (EU) unterstützt.

Das neuartige schwimmende Gezeitenenergiesystem von Sustainable Marine verwendet Berichten zufolge einen gemeinsamen Antriebsstrang und zwei verschiedene Rotordurchmesser von 6,3 Metern und 4 Metern, um den Anforderungen an verschiedenen Ressourcenstandorten gerecht zu werden. Nach Angaben des Unternehmens besteht das Turbinendesign aus einem Rotor mit fester Steigung, der aus Kohlefaser gefertigt ist, um Flex und Steigung bei Überlastbedingungen zu ermöglichen. Diese „passiv-adaptive“ Qualität trägt laut Sustainable Marine dazu bei, die strukturellen Belastungen der Turbinen zu reduzieren, sodass kleinere, kostengünstigere Komponenten verwendet werden können.

Nach umfangreichen Tests an den 6,3-Meter-Rotoren bei NUI Galway kehrte das Unternehmen in das irische Werk zurück, um die Leistung seiner kürzeren 4-Meter-Rotoren zu bewerten, die speziell für stärkere Ressourcenstandorte entwickelt wurden. Wichtig ist, dass das hochmoderne Labor „beschleunigte Lebensdauertests“ durchführte, bei denen die Rotoren in nur wenigen Wochen Bedingungen ausgesetzt wurden, die einem 20-jährigen Feldeinsatz entsprechen. Es deckt ein breites Spektrum von Parametern ab, einschließlich Spannung, Dehnung und Vibration.

„Wir haben uns sehr gefreut, zu NUI Galway zurückzukehren, um unsere Partnerschaft mit dieser erstklassigen Test- und Forschungseinrichtung auszubauen“, sagt Ralf Starzmann, Vice President of Business Development bei Sustainable Marine. „Diese internationale Zusammenarbeit über unseren deutschen Engineering-Partner Schottel Hydro ist ein klares Zeichen für unsere Ambitionen, die Messlatte weiter höher zu legen und den Bereich der Gezeitenturbinentechnologie voranzutreiben. Um die Grenzen zu verschieben, ist es wichtig, dass wir unsere Lösungen in führenden Einrichtungen hinterfragen, die die Grenzen unserer Technologie überschreiten können.“

Laut Starzmann sind beschleunigte Lebensdauertests ein wesentlicher Prozess, der es Sustainable Marine ermöglicht, normale Bedingungen schnell zu beschleunigen, um besser zu verstehen, wie Strukturen im Laufe der Zeit reagieren. „Unser neues 4-Meter-Rotorblatt hat sich als extrem langlebig erwiesen“, sagt er, „und bietet volles Vertrauen in das Design und die strukturelle Integrität. Zuverlässigkeit ist ein Schlüsselfaktor bei der Entwicklung von Gezeitenturbinen, insbesondere da wir jetzt auf unsere ersten kommerziellen Projekte zusteuern.“

Die vollständige Analyse im MaREI Center bei NUI Galway testete das Rotorverhalten unter Ermüdungsbelastung und überprüfte Aspekte wie Torsionsbiegung und allgemeine strukturelle Leistung. Weitere von Schottel Hydro durchgeführte interne Tests umfassten die ultimative Belastung und das Testen der Integrität der Schaufel bis zum Versagen.

Sustainable Marine bereitet derzeit die Lieferung der angeblich weltweit ersten schwimmenden Gezeitenenergieanlage in der Bay of Fundy, Nova Scotia, vor. Anfang dieses Jahres brachte es seine neue schwimmende Gezeitenenergieplattform PLAT-I 6.40 mit einer Leistung von 420 Kilowatt auf den Markt, die mit den neuen 4-Meter-Verbundrotoren ausgestattet ist und jetzt in der Grand Passage in Betrieb genommen und getestet wird.

Prof. Jamie Goggins, Direktor für Forschung und Innovation, an der NUI Galway School of Engineering, fügt hinzu:„Aufgrund der Natur kürzerer Rotorblätter mit deutlich höheren Belastungen im Vergleich zu Windblättern war eine spezielle Strukturprüfeinrichtung für Gezeitenturbinenblätter erforderlich, um diese zu unterstützen die Gezeitenenergiebranche. Wir haben das Glück, große Investitionen von der Europäischen Kommission über Horizon 2020 und der irischen Regierung über die Science Foundation Ireland [SFI] und die Sustainable Energy Authority of Ireland [SEAI] erhalten zu haben, um uns bei der Entwicklung unserer weltweit führenden Gezeitenturbine zu unterstützen Klingenprüfstand.“

Goggins stellt fest, dass dieses Projekt nicht nur die maßstabsgetreuen Rotorblätter von Sustainable Marine reduziert, sondern auch dem Schiffssektor helfen wird, eine wirtschaftliche Lebensfähigkeit zu erreichen und die Ausbildung der nächsten Generation von Energieingenieuren zu unterstützen. „Bis heute haben über 100 Ingenieure in unserer Gruppe als Mitarbeiter oder Studenten gearbeitet und sind dann mit einigen der weltweit führenden Unternehmen zusammengearbeitet worden“, schließt er.