06.12.2022
Anwenderbericht
Brennschneiden: Die perfekte Welle
Zur Eindämmung der Erderwärmung und Reduktion von klimaschädlichem Kohlendioxid (CO2) kommt der Stromerzeugung aus erneuerbaren Energien eine Schlüsselrolle zu. Die Nutzung von Wellenenergie zur Stromgewinnung kann den Mix aus 100 Prozent regenerativer Energien nachhaltig unterstützen. Das schwedische Unternehmen CorPower Ocean AB arbeitet – inspiriert vom Pumpprinzip des menschlichen Herzens – seit über zehn Jahren intensiv an der Entwicklung von Wellenkraftwerken zur kommerziell einsetzbaren Stromerzeugung. Beim Bau des Prototyps im Originalmaßstab vertrauten die Forscher aus Stockholm auf die integrierte Kompetenz der Jebens GmbH, Spezialist für Maßarbeit in Stahl mit Sitz in Korntal-Münchingen.
Das menschliche Herz nutzt den gespeicherten hydraulischen Druck, um Kraft für den Rückschlag zu erzeugen. Dadurch müssen die Herzmuskeln das Blut nur in eine Richtung pumpen. Auf dieses Prinzip setzt CorPower Ocean bei seinen Wellenenergiekonvertern (WEC), die aus Wellendruck Energie in zwei Richtungen erzeugen. WEC sind Punktabsorber in Bojenform, die durch ein Vorspannsystem nach unten gezogen werden. Ein aufwärts gerichteter Wellenschlag drückt die Boje nach oben, der entstandene gespeicherte Druck drückt sie wieder nach unten. Die mechanische Energie der Wellen wird dabei zunächst in lineare Bewegung entlang der Bojenachse und dann – durch ein mit einem Planetengetriebe vergleichbares Kaskadengetriebe – in Drehbewegung umgewandelt. Ein Antriebsstrang im Inneren der Boje, der sogenannte Power Take Off (PTO), setzt diese Bewegung in Elektrizität um. Die auf jede Welle optimal abgestimmte oszillierende Bewegung der Boje gewährleistet eine gleichmäßige Energieproduktion in beiden Richtungen.
Nach Aussage von CorPower Ocean ist die so erzeugte Energiemenge pro Tonne fünfmal höher als bei bisher bekannten Wellentechnologien. In sogenannten CorPack-Wellenparks werden mehrere WEC zu netzgekoppelten Wellenfarmen gebündelt. Trotz ihrer nur geringen optischen Auswirkungen auf das Meerespanorama können sie im Vergleich zu typischen Offshore-Windparks laut dem schwedischen Unternehmen bis zu dreimal so viel Strom pro Meeresfläche liefern. Generatoren und Leistungselektronik entsprechen den von der Windindustrie genutzten Standardkomponenten und können deshalb an die vorhandene Netzinfrastruktur angeschlossen werden. Die gemeinsame Nutzung erlaubt eine komplementäre Energiegewinnung aus Wind- und Wellenkraft. In umfangreichen Versuchsreihen entwickelte und testete CorPower Ocean Prototypen des Systems in immer größerem Maßstab im Labor und im Einsatz auf hoher See auf ihre Zuverlässigkeit und Leistungsfähigkeit.
Brennteile für Prototypen im Originalmaßstab
Für den Wellenenergiekonverter C4, erster Prototyp im Originalmaßstab, vertrauten die Forscher auf die integrierte Kompetenz von Jebens, Spezialist für große schwere Brennteile, mechanische Bearbeitung und komplexe Schweißbaugruppen. Ein erster Auftrag an den Systemanbieter von Maßarbeit in Stahl bestand darin, eine geeignete korrosionsbeständige Beschichtung zu finden. Dabei war die Größe des Bauteils angesichts der begrenzten Badgrößen eine besondere Herausforderung. Die ausgewiesenen Experten im Einkauf von Jebens fanden jedoch einen Lieferanten mit einem entsprechend großen Bad, der die 50 Mikrometer dicke Vernickelung umsetzte. Jebens übernahm auch das gesamte mit dieser Beschichtung verbundene Projektmanagement.
Kurze Zeit später erhielt Jebens einen weiteren dringenden Auftrag der schwedischen Entwickler: Anfertigung von drei großen Brennteilen mit komplexer Geometrie aus hochfestem Feinkornbaustahl S690 QL1 in der extremen Blechdicke von 270 Millimetern. Damit verbunden war die Aufgabe, vier Materialproben aus diesem Stahl auf mögliche Gefügeveränderungen zu überprüfen. Da das Grobblechlager von Jebens zu einem der größten in Europa für dicke, große Bleche zählt, hatte das Unternehmen auch ein Blech in dieser außergewöhnlichen Dicke und in der geforderten Qualität und Größe vorrätig. Dadurch war die kurzfristige Realisierung des Auftrags gesichert, denn die Neulieferung eines solchen Blechs hätte viele Monate Zeitverzug bedeutet.
Auch bei der Materialanalyse konnte das schwedische Unternehmen auf die Expertise von Jebens zählen. Die geforderten Brennteile – eins 270 Millimeter dick, 555 Millimeter breit und 1.020 Millimeter lang sowie zwei weitere in gleicher Dicke, aber nur 310 Millimeter breit und 725 Millimeter lang – mussten für die vorgegebene Struktur in mehreren Ebenen geschnitten werden. Das erforderte Brennen in mehreren Ebenen mit häufigem Drehen – eine Paradedisziplin für die Brennschneidexperten von Jebens. Angesichts der großen Blechdicke wurde das Material von ihnen zunächst mit einem besonders leistungsfähigen Bohraggregat vorgebohrt. Die so entstandenen Kanäle boten die Gewähr, dass die Flamme zielgerichtet lief. Mit der Umsetzung des Komplettpakets aus Materiallieferung, Fertigung, anspruchsvoller mechanischer Bearbeitung, Beschichtung und Maßprotokoll war das schwedische Unternehmen hoch zufrieden. Zwei weitere Aufträge sowie verschiedene neue Anfragen ließen deshalb nicht lange auf sich warten.
(Quelle: Jebens GmbH)
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