TRENDS » Energie nachhaltig erzeugen und nutzen Getriebe Wasserstofferzeugung auf hoher See Erzeugung grünen Wasserstoffes: Schiffe sollen direkt an Bord grünen Wasserstoff erzeugen. Wittenstein-Getriebe steuern dabei die Kite-Seile. Bild: Oceanergy Getriebe von Wittenstein steuern die Kite-Seile in Kite Hydrogen Ships von Oceanergy, die grünen Wasserstoff erzeugen können. Das Stuttgarter Start-up Oceanergy nutzt in seinen Schiffen vor allem auch die Cynapse- Funktionen, die Wittenstein alpha bietet, um die Getriebe auf hoher See online überwachen zu können. Saverio Avigliano, Technical Inside Sales, Wittenstein alpha GmbH, Igersheim Grünem Wasserstoff als Energieträger gehört die Zukunft. Um ihn nachhaltig herzustellen, hat das Stuttgarter Start-up Oceanergy die Technologie „Kite Hydrogen Ship“ entwickelt, mit der grüner Wasserstoff durchs Ernten von Windenergie und Elektrolyse von Meerwasser direkt an Bord erzeugt wird. Getriebe von Wittenstein übernehmen dabei wichtige Funktionen bei der Steuerung des Kite- Antriebssystems. Smarte Getriebe steuern die Kite-Seile Um die vier bis 1.200 m langen Kite-Seile zu steuern, werden Hypoid-Winkelgetriebe der Baureihe TPK + von Wittenstein eingesetzt. Nach positiven Erfahrungen mit diesen Getrieben und der engen Zusammenarbeit in diesem doch recht außergewöhnlichen Projekt entschloss sich Oceanergy, sowohl in der manuellen Steuereinheit als auch in der Drehkranzsteuerung Getriebe der Baureihen TP + NVH und XP + sowie die rotativen Servoaktuatoren TPM + von Wittenstein mit an Bord zu nehmen. Dabei hat sich das Start-up schon jetzt mit der Cynapse-Funktionalität – also mit integrierter Sensorik, Logik und IO-Link-Datenschnittstelle – in den TPK + -Hypoidgetrieben für eine zukunftssichere Technologie entschieden, die später einmal wichtige Betriebs- und Zustandsdaten liefern kann, während die Energieschiffe KI-gestützt und entsprechend der Wettervorhersagen zur Gewinnung von grünem Wasserstoff autonom in den sechs permanenten Starkwindzonen der Weltmeere navigieren werden. Dabei soll eine solche Wasserstoff-Produktionsanlage auf ihrer achtwöchigen Erntefahrt etwa 1.000 t grünen Wasserstoff erzeugen. Das wären etwa 6.000 t pro Jahr – eine ausreichende Menge, um ca. 40.000 Wasserstoff-PKWs ein Jahr lang zu betreiben. Und die Zukunftsvision ist imposant: Aktuell sind etwa 15.000 Tanker mit fossilen Brennstoffen auf den Weltmeeren unterwegs. Diese werden voraussichtlich bis zum Jahr 2050 verschwinden und können durch Kite Hydrogen Ships ersetzt werden. Mit einer Flotte von nur 5.000 Schiffen, die weltweit im Einsatz sind, könnte ein Weltmarktanteil bei Wasserstoff von zehn Prozent erreicht werden – mit einer möglichen CO 2-Reduzierung von vielen Gigatonnen. 34 KEMKonstruktion|Automation » 04 | 2024
Im Austausch: Andreas Kolibius (rechts), Vertriebsingenieur bei Wittenstein alpha, mit Ulrich Dobler, Vorstand der Oceanergy Hypoid-Winkelgetriebe der Baureihe TPK + von Wittenstein alpha werden zur Steuerung der vier bis zu 1.200 m langen Kite-Seile eingesetzt. Bild: Wittenstein Die Idee der Energieschiffe Die Sportart Kitesurfen stand Pate bei der Ideenumsetzung der Energieschiffe – kein Wunder, geht doch Dr. Wolfram Reiners, einer der Vorstände des Stuttgarter Start-ups, mit Begeisterung diesem Hobby nach. Er sagt: „Mein Grundgedanke war, die Kräfte, die beim Kiten am Drachensegel auftreten und an den Seilen zerren, in elektrische Energie umzusetzen.“ Es ist ein faszinierender Ansatz, den er gemeinsam mit dem Vorstandskollegen Ulrich Dobler und dem Oceanergy-Team um Felix Bartels, dem Leiter der Kite-Antriebs-Entwicklung, in Form der Kite Hydrogen Ships umsetzt. Dobler erklärt: „Herzstück dieses Energieschiffkonzeptes ist das patentierte K1-Drachenantriebssystem, das als grüne Steckdose für den Elektrolyseprozess an Bord dient. Während der Energiegewinnung ermöglicht es die vollständige Navigation der Kite-Schiffe auf allen Windkursen, über kurze Reichweiten vor dem Wind, über große Reichweiten nach dem Wind sowie bei Richtungsänderungen. Ein elektrischer Hilfsantrieb neben dem K1-Drachenantriebssystem wird nur für Notfälle und für die Navigation in Hafennähe vorgesehen.“ Auslegung der Getriebe Die Entwicklung des K1-Drachenantriebssystems für die Energieschiffe stellt eine große Herausforderung dar, denn bereits bei Segelflächen von 60 m² wirken auf jedes der zu steuernden Kite-Seile Kräfte von bis zu vier Tonnen – Dimensionen, die im Vergleich zu zukünftigen Segelflächen und dadurch auftretende Kräfte gering sind. Allerdings waren die Auslegungsund Betriebsdaten der Lightversion für die Auswahl und Dimensionierung des Getriebes für die Hauptachse des K1-Drachenantriebssystems durchaus hilfreich. Deren Aufgabe ist es, die vier Frequenzumrichter-gesteuerten Seilzüge des Kite zu kontrollieren, während diese per Kite-Pumping elektrische Energie erzeugen. „Hierzu startet das von Oceanergy entwickelte Launch-Land-System den Kite automatisch in den Wind, bis es die Starthöhe von zirka 100 m erreicht hat, um dann mit Hilfe des Autopiloten den Stromerzeugungszyklus in Höhenwinden auf bis zu 1.000 m zu beginnen.“, erläutert Bartels. Und sagt weiter: „Die hierbei ausrollenden Seile erzeugen einen generatorischen Betrieb des Antriebssystems – und damit Energie. Je stärker der Wind ist, desto mehr Traktionskraft und Energie werden erzeugt. Danach wird der Kite durch den Luftwiderstand minimierendes Anstellen der Segelfläche wieder eingeholt. Die hierfür erforderliche motorische Energie beträgt lediglich einen Bruchteil der zuvor generatorisch gewonnenen Energie, sodass sich während der Erntefahrt sukzessive ein Energieüberschuss aufbaut, der in erheblichem Umfang zur Gewinnung des grünen Wasserstoffs eingesetzt wird.“ (sc) www.alpha.wittenstein.de Hannover Messe: Halle 6, Stand D17 www.oceanergy.com INFO Lesen Sie in der Online- Version noch mehr zu den Technik-Details: hier.pro/VIjok Bild: Wittenstein KEMKonstruktion|Automation » 04 | 2024 35
