Die Herausforderung: Erneuerbare Energie dort gewinnen, wo sie konstant verfügbar ist
Um grünen Wasserstoff unter Nutzung von Windenergie auf See herzustellen, hat das Startup OCEANERGY das KITE HYDROGEN SHIP entwickelt. Mit dieser Technologie wird grüner Wasserstoff durch Ernten von Windenergie sowie Elektrolyse von Meerwasser direkt an Bord erzeugt. Dabei übernehmen Getriebe mit cynapse® von WITTENSTEIN alpha wichtige Funktionen bei der Steuerung des Kite-Antriebssystems. Die Hypoid-Winkelgetriebe der Baureihe TPK+ sind angebaut an die Motoren eines Herstellers aus unserer Region und werden zur Steuerung der vier bis zu 1.200 Meter langen Kite-Seile eingesetzt. Die cynapse®-Funktionalität – also integrierte Sensorik, Logik und IO-Link-Datenschnittstelle – in den TPK+ Getrieben liefert in Zukunft wichtige Betriebs- und Zustandsdaten, wenn die Energieschiffe in den Starkwindzonen der Ozeane navigieren werden.
Die Lösung: Mobile Energieschiffe mit patentiertem K1-Drachenantrieb
Ein KITE HYDROGEN SHIP soll auf einer achtwöchigen Fahrt etwa 1.000 Tonnen grünen Wasserstoff erzeugen. Das wären etwa 6.000 Tonnen pro Jahr. Damit könnte man ca. 40.000 Wasserstoff-PKW ein Jahr lang betreiben. Und mit einer Flotte von gerade mal 5.000 Schiffen könnte ein Weltmarktanteil bei Wasserstoff von zehn Prozent erreicht werden.
Hobby gibt Impuls zur Gründung des Startups
Die Idee zum KITE HYDROGEN SHIP kam Dr. Wolfram Reiners, einer der Gründer des Startups und selbst begeisterter Kite-Surfer, beim Kiten: Die Kräfte, die am Drachensegel auftreten und an den Seilen zerren, müssten doch in elektrische Energie umwandelbar sein. Diesen Ansatz setzt er gemeinsam mit Vorstandskollegen Ulrich Dobler und dem Team um. Herzstück des Energieschiffkonzepts ist das patentierte K1-Drachenantriebssystem, das Energie aus Windkraft für den Elektrolyseprozess an Bord liefert. Gleichzeitig ermöglicht es die Navigation der Kite-Schiffe. Ein elektrischer Hilfsantrieb ist nur für Notfälle und zur Navigation in Hafennähe vorgesehen. Eine große Herausforderung bei der Entwicklung: Bereits bei Segelflächen von 60 m2 wirken auf jedes der Kite-Seile Kräfte von bis zu vier Tonnen.
Präzision und Zuverlässigkeit für extreme Bedingungen
Unsere TPK+ Getriebe sitzen in der Hauptachse des K1-Drachenantriebssystems
Sie haben die Aufgabe, die vier Frequenzumrichter-gesteuerten Seilzüge zu kontrollieren, während diese per Kite-Pumping elektrische Energie erzeugen. Dazu startet das Launch-Land-System den Kite automatisch in den Wind, bis es die Starthöhe von ca. 100 Meter erreicht hat. Dann beginnt es mithilfe des Autopiloten den Stromerzeugungszyklus in Höhenwinden bis zu 1.000 Meter. Die ausrollenden Seile sorgen für einen generatorischen Betrieb des Antriebssystems – sie liefern also Energie. Und je stärker der Wind weht, desto mehr Energie wird erzeugt. Nach der Erntefahrt wird der Kite wieder eingeholt – und zwar mit einem Bruchteil der vorher erzeugten Energie. So baut sich sukzessive ein Energieüberschuss auf, der zum großen Teil zur Gewinnung des grünen Wasserstoffs genutzt wird.
Winkelbauform des TKP+ ermöglicht platzsparende Bauweise
Bei Online-Sitzungen und Besuchen vor Ort wurden anhand von Daten einer Lightversion des Antriebssystems die Hypoidgetriebe der Baureihe TPK+ für die Steuerung und Kontrolle der vier Seilzüge ausgewählt. Die Winkelbauform der Getriebe trägt dazu bei, dass das gesamte Antriebssystem platzsparend in einem seefesten Container integriert werden konnte. Die Getriebe in Baugröße 300 mit Übersetzung i=100 überzeugten mit hoher Verdrehsteifigkeit, geringem Verdrehspiel und hoher Lastaufnahmefähigkeit bei externen Kräften. Gleichzeitig gewährleistet die hochwertige Hypoidverzahnung ein hohes Drehmoment und eine besondere Laufruhe.
Mit der Firma WITTENSTEIN haben wir ein hochkompetentes Team gefunden, die uns mit unseren Daten, die wir zur Verfügung gestellt haben, unmittelbar und schnell die richtigen Lösungen geliefert haben.
Smarte Getriebe für autonome Energieschiffe
Da die Schiffe später unbemannt unterwegs sein sollen, und die Hauptachse des Antriebssystems extrem unterschiedliche Bewegungen und Kräfte des Kites beherrschen muss, wurden die TKP+ mit cynapse®-Funktionalität ausgestattet. So können Daten aus der Ferne überwacht und analysiert werden. Beispielsweise werden die Beschleunigungswerte, die cynapse® aus der Hauptachse bereitstellt, mitgeloggt und mit früheren Werten verglichen, um Anomalien frühzeitig zu erkennen. So kann bei der nächsten Entladung des Energieschiffs am Terminal bei Bedarf zielgenau reagiert werden.
Die Zusammenarbeit war einfach, unkompliziert und eigentlich immer nur einen Telefonanruf entfernt. Also alles so wie es sein sollte.
Unsere Produkte im Einsatz bei OCEANERGY
TPK+
Die Hypoid-Winkelgetriebe der Baureihe TPK+ sind angebaut an die Motoren eines Herstellers aus unserer Region und werden zur Steuerung der vier bis zu 1.200 Meter langen Kite-Seile eingesetzt.
cynapse®
Die cynapse®-Funktionalität – also integrierte Sensorik, Logik und IO-Link-Datenschnittstelle – in den TPK+ Getrieben liefert in Zukunft wichtige Betriebs- und Zustandsdaten, wenn die Energieschiffe in den Starkwindzonen der Ozeane navigieren werden.
Auf Kurs zur zukunftsfähigen Energieversorgung mit grünem H2
Mit den KITE HYDROGEN SHIPS soll es in Zukunft möglich sein, durch den hohen Nutzungsgrad von etwa 80 bis 90 Prozent sowie die 24/7-Verfügbarkeit und den zugrunde gelegten Wirkungsgrad der Energieschiffe grünen Wasserstoff zu Kosten von nur zwei Euro pro Kilogramm bis zum Jahr 2035 zu erzeugen. Versuche im Drachentestzentrum von OCEANERGY in Kapstadt, Südafrika, beweisen, dass das Ernten von Windenergie auf offener See mit Energieschiffen grundsätzlich möglich ist. Und sie bestätigen auch Berechnungen, nach denen Energieschiffe im Vergleich zu stationären Windkraftanlagen bis zu 32-mal mehr Energie pro Quadratmeter eingefangener Windfläche erzeugen können. Spannende Perspektiven, zu deren Umsetzung WITTENSTEIN alpha mit seinen mechanischen, mechatronischen und cybertronischen Antriebslösungen einen wichtigen Beitrag leisten wird.
Wasserstoff von einem Energieschiff in nur 8 Wochen
Nennleistung – ein Vielfaches zu Offshore Windanlagen.
große Kites
