Schlussbericht zum Förderprojekt: MarTERA-DeMarc – Design of marine and river cleaner; Teilprojekt: Sustainable power generation

Abstract

Es wird davon ausgegangen, dass ein großer Teil (etwa 90 %) des ständig wachsenden Plastikmülls in den Ozeanen aus Abfällen stammt, die in Flüsse und Wasserstraßen gekippt werden. Hier setzt das vorliegende Gesamtprojekt an, das darauf abzielt, ein effektives System - das MARC-System (MArine River Cleaner) - zum Entfernen von Plastikmüll aus diesen Gewässern zu entwickeln. Die Kernidee des MARC-Systems besteht darin, dass zwei trichterförmig angeordnete Luftblasenbarrieren die schwimmenden Kunststoffabfälle zu der Plattform leiten, wo die Abfälle durch ein mechanisches Abfuhrsystem aus dem Wasser geborgen werden und in ein Entsorgungssystem weitergeleitet werden. Ein wichtiges Teilziel des Verbundprojekts war es, die Energieversorgung der MARC-Plattform durch ein hybrides Energiesystem aus erneuerbaren Energiequellen sicherzustellen. Neben Photovoltaik und Windkraft sollte dazu auch die hydrokinetische Energie der Wasserströmung genutzt werden. Letztere stellt eine erneuerbare und gut planbare Energiequelle dar. Im vorliegenden Teilprojekt hat SCHOTTEL HYDRO ein effizientes hydrokinetisches Turbinensystem entwickelt, um diese hydrokinetische Energiequelle für das MARC-System nutzbar zu machen. Dazu wurden zunächst die mechanischen und elektrischen Anforderungen an das Turbinensystem ermittelt und darauf aufbauend eine optimale Konfiguration der Anzahl und Größe der Turbinen festgelegt. Anschließend wurden Konzepte für den Rotor, den Antriebsstrang, die Trägerplattform und die Leistungselektronik entwickelt und schließlich hinsichtlich Ertrag und Stromgestehungskosten analysiert. Das Ergebnis ist ein Konzept für ein Turbinensystem zur effizienten Nutzung der hydrokinetischen Energie an Standorten mit geringen Strömungsgeschwindigkeiten. Datei-Upload durch TIB It is assumed that a large proportion (around 90%) of the continuously growing plastic waste in the oceans comes from waste that is dumped in rivers and waterways. This is where the present overall project comes in - the project aimed to develop an effective system - the MARC system (MArine River Cleaner) - for collecting plastic waste from these waters. The core idea of the MARC system is that two funnel-shaped air bubble barriers guide the floating plastic waste to the platform, where the waste is recovered from the water by a mechanical removal system and passed on to a disposal system. An important sub-goal of the collaborative project was to ensure the energy supply of the MARC platform through a hybrid energy system from renewable energy sources. In addition to photovoltaics and wind power, the hydrokinetic energy of water currents was to be used for this purpose. The latter represents a renewable and highly predictable energy resource. In the presented sub-project SCHOTTEL HYDRO has developed an efficient hydrokinetic turbine system to harness this hydrokinetic energy resource for the MARC system. Therefor, the mechanical and electrical requirements for the turbine system were first determined and, based on the outcome, an optimum configuration of the number and size of the turbines was determined. Concepts for the rotor, drive train, carrier platform and power electronics system were then developed and finally analyzed in terms of yield and LCOE. The result is a concept for a turbine system to efficiently utilize the hydrokinetic energy at locations with low flow velocity.