Automationanwenderreportage
Strom aus Wellen, virtuell geplant
Modellbasierte Entwicklung von Ozeanwellen-Kraftwerk: Das weltweit erste kommerzielle Wellenkraftwerk wurde mittels modellbasierter Entwicklung geplant und gebaut. Die Ingenieure von Carnegie Wave Energy Limited in Australien nutzten dazu MATLAB und Simulink. Mithilfe dieser Softwarewerkzeuge gelang ihnen die Entwicklung von CETA, einer einzigartigen Technologie für die Erzeugung sauberer elektrischer Energie aus den Wellen des Ozeans.
Infos zum Anwender
Carnegie Wave Energy Limited mit Sitz in Fremantle, Australien, ist Erfinder, Eigentümer und Entwickler der patentierten CETO-Technologie zur Umwandlung von Meereswellen in emissionsfrei erzeugte Elektrizität und entsalztes Wasser. Carnegie hat über $ 100 Mio. in die Entwicklung investiert und betreibt in Australien zwei Meeres-Testanlagen.
Carnegie verfügt über Tochtergesellschaften un Großbritannien, Irland und Chile und vergibt Lizenzen für die CETO-Technologie an Energieerzeuger.
www.carnegiewave.com
Die von Carnegy Wave Energy Limited mit Sitz in Fremantle (Australien) entwickelte CETO-Technologie dient der Energieerzeugung aus dem Wellengang des Ozeans mithilfe unterseeischer Bojen. Mehrere solcher Bojen werden zu einem Kraftwerk zusammengefasst. Die Auf- und Abwärtsbewegung der Bojen mit einem Durchmesser von elf Metern treibt Pumpen an, die Meerwasser durch ein Rohrleitungssystem an Land pumpen. Dort treibt es Turbinen, mit denen pro Einheit bis zu 240 kW Energie erzeugt werden. Zusätzlich kann das Meerwasser per Umkehrosmose ohne Freisetzung von Treibhausgasen entsalzt und zur Trinkwarssergewinnung verwendet werden.
Virtuelle Anlagentests
In der zweiten Ausbaustufe des Perth Wave Energy Project musste Carnegie Wave Energy die Leistungserbringung und Alltagstauglichkeit der CETO-Technologie unter realen Betriebsbedingungen nachweisen. Die Ingenieure mussten die auf mechanische Komponenten wirkenden Lasten analysieren und den Energieertrag schätzen, ohne ein maßstabgetreues Modell des gesamten Systems zu bauen. Das Team hat Simulink und SimHydraulics verwendet, um das Wellenenergiesystem, einschließlich hydraulischer und elektromechanischer Komponenten, zu modellieren. Dadurch wurde der Aufwand für die Erprobung des Systems im realen Maßstab minimiert. Dies ermöglichte zudem die Analyse kritischer Konstruktionsaspekte. Mit MATLAB wurden die Simulations- und Testdaten analysiert und visualisiert, Die Sensitivitätsstudien konnten auf diese Weise beschleunigt werden.
„Wir haben weder die Zeit noch können wir uns den Aufwand leisten, mehrere physische Prototypen zu erstellen und zu analysieren“, sagte Jonathan Fiévez, Chief Technical Officer bei Carnegie Wave Energy. „Stattdessen stecken wir die Arbeit in die virtuelle Prototypenentwicklung und die Optimierung des Designs in Simulink. Durch die Simulation wird das Risiko verringert und die Innovation gefördert; mithilfe der Simulationsverfahren können wir neue Ideen schneller testen.“
Leistbarer Leistungsnachweis
„Unternehmen, die an Technologien zur Erzeugung sauberer Energie arbeiten, benötigen innovative Wege, um zu beweisen, dass die geplanten Systeme funktionieren werden. Und dies, ohne Ressourcen in den Bau eines 1:1-Modells zu investieren, das sich vom endgültigen System möglicherweise stark unterscheidet“, sagte Graham Dudgeon, Energy Industry Manager, MathWorks. „Mit Model-Based Design können Unternehmen Iterationen an virtuellen Prototypen durchführen und diese testen, um schnell die erfolgreichste Zusammenstellung aus Komponenten und Modellen innerhalb des Designs zu erreichen.“
Simulink wurde bei Carnegie Wave Energy verwendet, um einen virtuellen Prototyp der CETO 5-Technologie zu simulieren, Die Analyse von Testdaten in MATLAB zur Überprüfung der Modelle zeigte, dass die ersten Tests eine starke Korrelation zwischen den modellierten und gemessenen Ergebnissen aufweisen. Carnegie arbeitet derzeit an CETO 6, das auf eine Leistungsabgabe von 1 MW pro Boje abzielt. Es wird sich küstennah vor Garden Island in Westaustralien befinden und einen Marine-Stützpunkt mit Energie und Trinkwasser versorgen.
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