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Kapazitive Wandler

Energie aus dem Bach

18. Juni 2018, 11:00 Uhr   |  Von Helmuth Lemme


Fortsetzung des Artikels von Teil 1 .

Technik weitgehend anpassbar

Eines der ersten Testsysteme des CeSMa schwimmt im Wasser. Es gibt aber auch fest montierte Versuchssysteme.
© Fraunhofer ISC / CeSMa

Bild 2. Eines der ersten Testsysteme des CeSMa schwimmt im Wasser. Es gibt aber auch fest montierte Versuchssysteme.

Systeme, wie das am CeSMa entwickelte, lassen sich modular aufbauen und weitestgehend skalieren – angepasst an die örtlichen Gegebenheiten des jeweiligen Gewässers. Sie arbeiten umweltverträglich, sehr geräuscharm und verschleißfrei. Möglich ist ein Einsatz ab Wassertiefen von 0,5 m und Geschwindigkeiten ab 0,5 m/s. Ziel sind Generatoren mit 100 W kontinuierlicher Ausgangsleistung, die dann mit einer grö­ßeren Anzahl von Folien arbeiten werden.

Solche Generatoren eignen sich beispielsweise für die dezentrale Stromversorgung von Campingplätzen oder abgelegenen Siedlungen, die direkt an Gewässern liegen (Bild 2). Indem Kabelverlegungen entfallen, lassen sich erhebliche Kosten einsparen.

Silikon kennt so gut wie keine Materialermüdung und hält sehr lange. Doch um die nötige Sicherheit garantieren zu können, sind Langzeittests unumgänglich. Dafür wurden am ISC eigene Maschinen konstruiert. Gefordert werden Lebensdauern von mindestens 100 Mio. Zyklen. Aktuell zeichnet sich ab, dass diese erreichbar sind.

Entwicklungsleiter Dr. Bernhard Brunner erläutert die Aussichten der Systeme auf Basis kapazitiver Wandler: »In Bayern gibt es kleinste Flüsse mit einer Gesamtlänge von 30.000 Kilometern, in denen sich unser von Wind und Sonne unabhängiges System optimal einsetzen ließe. Würden wir 1.000 unserer Anlagen installieren, könnten wir 876 MWh pro Jahr ins Netz einspeisen und so die Energiewende in Bayern entscheidend unterstützen.«

In Entwicklung sind derzeit zwei verschiedene Versionen: eine schwimmende und eine fest montierte Variante. Erste Freilandtests laufen bereits in Nordbayern an der Wern und der Tauber, jeweils in enger Abstimmung mit Gemeinde, Wasserwirtschaftsamt und Umweltbehörden.

Der Wirkungsgrad, also das Verhältnis von gewonnener elektrischer zu hineingesteckter mechanischer Leistung, liegt bei 4 bis 5 %. Dies erscheint sehr niedrig im Vergleich zu Turbinen, die 85 % Wirkungsgrad erreichen. Aber der Wirkungsgrad interessiert kaum, weil die mechanische Leistung sowieso überreichlich zur Verfügung steht.

Letztlich kommt es auf den finanziellen Aspekt an: Was kostet 1 kWh? Oder besser, weil hier wie bei Photovoltaik fast nur die Anfangsinvestition anfällt und die laufenden Betriebskosten minimal sind: Was kostet 1 kW Leistung? Die geschätzten Investitionskosten liegen laut Brunner mit 3.000 Euro pro kW in ähnlicher Größenordnung wie Kleinstwasserkraftwerke oder auch Solar- und Windkraftanlagen.

Praktische Vorteile solcher Generatoren sind: Sie erfordern keine Wasserbauarbeiten und sehr wenig Wartung, und sie kennen keine Probleme mit Umweltauflagen und Naturschutz. Denn Fische flutschen ungehindert durch. Die Serienreife soll in einigen Jahren erreicht sein.

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