Folie erntet Wasserkraft

Das Fraunhofer-Institut für Silicatforschung (ISC) in Würzburg nutzt im Projekt DEGREEN extrem dehnbare, hauchdünne Elastomerfolien, die wie ein Kondensator funktionieren. Die Folien aus Silikon sind beidseitig mit einer leitfähigen Schicht sowie einer isolierenden Schutzschicht versehen. In kleinen Flüssen und Bächen installiert, wird durch einen Wechselzyklus aus Dehnung und Entspannung die mechanische Bewegungsenergie des Wassers direkt in elektrische Energie umgewandelt. Das fließende Wasser dehnt die weiche Folie. In gedehntem Zustand wird sie durch das Anlegen einer hohen elektrischen Spannung geladen. Anschließend wird das Elastomer wieder mechanisch entspannt und in den ursprünglichen Zustand gebracht. „In diesem Zustand ist jetzt eine höhere elektrische Energie aufgebracht, die wir über eine Schaltung quasi absaugen. Dieser Kreisprozess aus Spannung und Entspannung erfolgt einmal pro Sekunde“, erläutert Dr. Bernhard Brunner, Projektleiter am ISC. Für die periodische Dehnung der Folien lassen die Forscher Wasser durch ein verengtes Rohrströmen, so dass in diesem ein Luftunterdruck – auch Venturi-Effekt genannt – entsteht, der die Elastomerfolie dehnt. Der Unterdruck wird durch Öffnen eines Belüftungsventils ausgeglichen, was die Elastomerfolie wieder in den ungedehnten Zustand versetzt. Der Clou: Das Ventil öffnet und schließt sich selbsttätig ohne Elektronik und Strom. Durch Ändern des Foliendurchmessers ist der Generator im Hinblick auf die Strömungsgeschwindigkeiten der Gewässer skalierbar. Je nach Tiefe und Breite der Gewässer werden die Rohre entsprechend angepasst und übereinander, hintereinander oder nebeneinander montiert. „Unsere Elastomergeneratoren eignen sich vor allem für kleine Flüsse und funktionieren schon bei Wassergeschwindigkeiten ab 0,5 Meter pro Sekunde und bei Wassertiefen von 0,5 Metern“, sagt Brunner. Mit 1000 Anlagen, könnten nach seiner Rechnung in Bayern 876 MWh pro Jahr ins Netz eingespeist werden. Die Elastomergeneratoren sollen in flachen und kleinen Gewässern ohne Querbauwerke geräuschlos betrieben werden können. In ersten Freilandtests mit Prototypen wollen die Forscher 100 Watt pro Kraftwerk kontinuierlich erzeugen.