{"id":46741,"date":"2017-10-19T07:32:26","date_gmt":"2017-10-19T05:32:26","guid":{"rendered":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/?p=46741"},"modified":"2017-10-17T14:28:46","modified_gmt":"2017-10-17T12:28:46","slug":"strom-mit-elastomerfolien-erzeugen","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/strom-mit-elastomerfolien-erzeugen\/","title":{"rendered":"Strom mit Elastomerfolien erzeugen"},"content":{"rendered":"

Mit rund 33 Prozent ist Wasser noch immer der bedeutendste erneuerbare Energietr\u00e4ger Bayerns, wie der Energie-Atlas Bayern zeigt. Doch vor allem konventionelle Kleinstwasserkraftwerke mit \u00fcberschaubarem Ertrag sind umstritten \u2013 sie greifen in das \u00d6kosystem ein. Fraunhofer-Forscher arbeiten an einer umweltschonenden Alternative: Neuartige Elastomermaterialien sollen k\u00fcnftig die mechanische Energie von Wasserstr\u00f6mungen in kleinen Fl\u00fcssen direkt in elektrische Energie umwandeln.<\/strong><\/p>\n

Mit ihrem Energieprogramm hat die Bayerische Staatsregierung neue Ziele zur Umsetzung der Energiewende gesetzt: Rund 40 Prozent des bayerischen Strombedarfs sollen bis 2025 aus heimischen erneuerbaren Energien gedeckt werden. Einen innovativen Ansatz zur regenerativen Stromerzeugung verfolgt das Fraunhofer-Institut f\u00fcr Silicatforschung ISC im Projekt DEGREEN<\/a> und setzt dabei auf Wasserkraft: Die W\u00fcrzburger Forscher nutzen extrem dehnbare, hauchd\u00fcnne Elastomerfolien, die wie ein Kondensator funktionieren. Die Folien aus Silikon sind beidseitig mit einer elastischen leitf\u00e4higen Schicht sowie einer isolierenden Schutzschicht versehen.<\/p>\n

\"Bildschirmfoto
Feldversuch mit DEGREEN-Generatoren in einem Flie\u00dfgew\u00e4sser. Die Anregung der Silikonmembranen erfolgt \u00fcber den Unterdruck in den wasserdurchstr\u00f6mten Venturi-Rohren unter dem Flo\u00df. (\u00a9 Foto Fraunhofer ISC) – Zoom –<\/a><\/figcaption><\/figure>\n

In kleinen Fl\u00fcssen und B\u00e4chen installiert, wird durch einen Wechselzyklus aus Dehnung und Entspannung die mechanische Bewegungsenergie des Wassers direkt in elektrische Energie umgewandelt. Das flie\u00dfende Wasser dehnt die weiche Folie, die einem Luftballon \u00e4hnelt. In gedehntem Zustand wird sie durch das Anlegen einer hohen elektrischen Spannung geladen. Anschlie\u00dfend wird das Elastomer wieder mechanisch entspannt und in den urspr\u00fcnglichen Zustand gebracht. \u00bbIn diesem Zustand ist jetzt eine h\u00f6here elektrische Energie aufgebracht, die wir \u00fcber eine Schaltung quasi absaugen. Dieser Kreisprozess aus Spannung und Entspannung erfolgt einmal pro Sekunde\u00ab, erl\u00e4utert Dr. Bernhard Brunner, Projektleiter und Wissenschaftler am ISC. \u00bbLegen wir eine Spannung von 4000 Volt an, k\u00f6nnen wir bei jeder Dehnung eine elektrische Leistung von 100 Milliwatt pro Folie erzeugen.\u00ab<\/p>\n

Doch wie gelingt die periodische Dehnung der Folien? Hierf\u00fcr haben Brunner und sein Team ein pfiffiges mechanisches Anregungskonzept umgesetzt: Str\u00f6mt Wasser durch ein verengtes Rohr, entsteht in diesem ein Luftunterdruck \u2013 auch Venturi-Effekt genannt \u2013, durch den die Elastomerfolie gedehnt wird. Der Unterdruck wird durch \u00d6ffnen eines Bel\u00fcftungsventils ausgeglichen, was die Elastomerfolie wieder in den ungedehnten Zustand versetzt. Der Clou: Das Ventil ist selbststeuernd, es \u00f6ffnet und schlie\u00dft sich selbstt\u00e4tig ohne den Einfluss von Elektronik und Strom.<\/p>\n

Idealer Standort: B\u00e4che und kleine Fl\u00fcsse<\/h3>\n
\"Bildschirmfoto
Das Venturi-Rohr im Querschnitt. Str\u00f6mt das Wasser durch das Steigrohr, entsteht ein Unterdruck, der die Elastomerfolie (in der Mitte des Bildes) nach innen w\u00f6lbt. Feldversuch mit DEGREEN-Generatoren in einem Flie\u00dfgew\u00e4sser. Die Anregung der Silikonmembranen erfolgt \u00fcber den Unterdruck in den wasserdurchstr\u00f6mten Venturi-Rohren unter dem Flo\u00df. (\u00a9 Foto Fraunhofer ISC) – Zoom –<\/a><\/figcaption><\/figure>\n

Durch \u00c4ndern des Foliendurchmessers k\u00f6nnen die Forscher den Druck anpassen. Dadurch ist der Generator im Hinblick auf die Str\u00f6mungsgeschwindigkeiten der Gew\u00e4sser skalierbar. Das komplette System, das sich aus Folien, Rohr, Ventil, Pumpe, Luftleitung, Elektronik und Gleichrichter zusammensetzt, ist modular aufgebaut, auch der Rohrdurchmesser l\u00e4sst sich einstellen. Je nach Tiefe und Breite der Gew\u00e4sser werden die Rohre entsprechend angepasst und \u00fcbereinander, hintereinander oder nebeneinander montiert. Bei einem breiten, aber nicht tiefen Fluss empfiehlt es sich, die Rohre nebeneinander zu verbauen.<\/p>\n

\u00bbEin gro\u00dfer Vorteil unseres Konzepts ist, dass wir nicht auf gro\u00dfe Wassertiefen angewiesen sind, wir nutzen die Flie\u00dfenergie des Wassers. Unsere Elastomergeneratoren eignen sich vor allem f\u00fcr kleine Fl\u00fcsse und funktionieren schon bei Wassergeschwindigkeiten ab 0,5 Meter pro Sekunde und bei Wassertiefen von 0,5 Metern. In Bayern gibt es kleinste Fl\u00fcsse mit einer Gesamtl\u00e4nge von 30.000 Kilometern, in denen sich unser von Wind und Sonne unabh\u00e4ngiges System optimal einsetzen lie\u00dfe. W\u00fcrden wir 1000 unserer Anlagen installieren, k\u00f6nnten wir die Energiewende in Bayern entscheidend unterst\u00fctzen\u00ab, sagt Brunner. Eine Gesamtleistung von 876 MWh pro Jahr k\u00f6nnte in das Netz eingespeist werden. Auch \u00d6sterreich und die Schweiz mit ihren kleinen Gebirgswasserl\u00e4ufen sowie Entwicklungsl\u00e4nder w\u00fcrden von dem neuartigen mechanischen Anregungskonzept profitieren.<\/p>\n

Dezentrale Stromversorgung<\/h3>\n

Die Elastomergeneratoren sind so ausgelegt, dass sie in flachen und kleinen Gew\u00e4ssern ohne Querbauwerke ger\u00e4uschlos betrieben werden k\u00f6nnen. Sie eignen sich beispielsweise f\u00fcr die dezentrale Stromversorgung von Campingpl\u00e4tzen oder abgelegenen Siedlungen, die direkt an Gew\u00e4ssern liegen.<\/p>\n

Im Labor konzipieren Brunner und sein Team derzeit zwei Versionen der Stromerzeuger: eine schwimmende Variante sowie eine, die am Ufer montiert wird. Aktuell wird der Aufbau miniaturisiert \u2013 der fertige, wetter- und hochwasserfeste Generator soll zum Projektende in Schaltschrankgr\u00f6\u00dfe vorliegen. Parallel zu den Laborversuchen laufen in enger Abstimmung mit Gemeinde, Wasserwirtschaftsamt und Umweltbeh\u00f6rden erste Freilandtests mit Prototypen an der Wern und der Tauber. Dort f\u00fchren die W\u00fcrzburger Forscher realit\u00e4tsnahe Experimente durch. Ziel ist es, 100 Watt pro Kraftwerk elektrische Leistung kontinuierlich zu erzeugen.<\/p>\n

 <\/p>\n

Download<\/h3>\n

Forschung Kompakt Oktober 2017 – Strom mit Elastomerfolien erzeugen<\/a> [ PDF 0,93 MB ]<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Mit rund 33 Prozent ist Wasser noch immer der bedeutendste erneuerbare Energietr\u00e4ger Bayerns, wie der Energie-Atlas Bayern zeigt. Doch vor allem konventionelle Kleinstwasserkraftwerke mit \u00fcberschaubarem Ertrag sind umstritten \u2013 sie greifen in das \u00d6kosystem ein. Fraunhofer-Forscher arbeiten an einer umweltschonenden Alternative: Neuartige Elastomermaterialien sollen k\u00fcnftig die mechanische Energie von Wasserstr\u00f6mungen in kleinen Fl\u00fcssen direkt in […]<\/p>\n","protected":false},"author":59,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_seopress_robots_primary_cat":"","nova_meta_subtitle":"","footnotes":""},"categories":[5572],"tags":[10608],"supplier":[13858,8273],"class_list":["post-46741","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-bio-based","tag-biooekonomie","supplier-bayerische-staatsregierung-bayerisches-landesportal","supplier-fraunhofer-institut-fur-silicatforschung-isc"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/46741","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/users\/59"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=46741"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/46741\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=46741"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=46741"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=46741"},{"taxonomy":"supplier","embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/supplier?post=46741"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}