Im Jahr 2017 wurden in Bayern bereits 44 Prozent der bayerischen Bruttostromerzeugung aus erneuerbaren Energien gedeckt (Quelle: Bayerischer Energieatlas 2019, https://www.energieatlas.bayern.de). Ein Drittel davon wird über Wasserkraft erzeugt. Bis 2025 soll der Anteil der „Erneuerbaren“ auf 70 Prozent wachsen. Für diese Zielsetzung sind innovative Lösungen und Entwicklungen aus der Forschung notwendig. Mit dem »Projekt DEGREEN«, gefördert durch das bayerische Wirtschaftsministerium, hat das Fraunhofer ISC neue Wege zur Nutzung regenerativer Energien erschlossen.

Energiegewinnung aus Wasser benötigt derzeit den Einsatz von Wasserrädern, Turbinen, Staustufen etc. Die damit verbundenen Umweltveränderungen sowie die optischen, akustischen und biologischen Störfaktoren stehen immer wieder in der öffentlichen Kritik.

Das Center Smart Materials and Adaptive Systems CeSMA des ISC entwickelte auf der Basis von Dielektrischen Elastomer Generatoren (DEG) neue Technologien zur effektiven, umweltschonenden Stromerzeugung aus Wasserkraft. Ziel sind modular aufgebaute DEG mit einer elektrischen Ausgangsleistung bis zu 1 kW. Dabei kommen die DEG ohne die störenden Begleiterscheinungen herkömmlicher Techniken aus. Mit speziellen Elastomerfolien wird mechanische Bewegungsenergie aus der Wasserströmung direkt in elektrische Energie umgewandelt. Die Folien sind mit elastischen Flächenelektroden versehen und funktionieren wie dehnbare Kondensatoren.

Die größte Herausforderung steckt im Materialverbund, damit die Elastomerfolien und die dehnbaren Elektroden den extremen Belastungen durch hohe mechanische Wechseldehnung und gleichzeitig hohe elektrische Feldstärken Stand halten. Die Lebensdauer soll mindestens 100 Mio. Zyklen betragen, was einem Einsatzzeitraum von mindestens 5 Jahren entspricht. In bisherigen Laborversuchen konnten bereits Lebensdauern von über 10 Mio Zyklen unter realitätsnahem Belastungen nachgewiesen werden.

Die DEG sind so ausgelegt, dass sie in flachen und kleinen Gewässern ohne Querbauwerke geräuschlos betrieben werden können. Durch ihre modulare Bauweise lassen sie sich an die Gewässerbedingungen anpassen. Konstruktionsbedingt sind sie vollkommen ungefährlich für Fische und werden durch Hochwasserereignisse nicht beeinträchtigt.

Im »Projekt DEGREEN« wurde mit Umweltschutzbehörden, Wasserämtern und Wasserbauern zusammengearbeitet, um Vorgaben schon in die Generatorentwicklung einfließen zu lassen. Ergebnis ist ein autarkes und modulares Energieversorgungskonzept, das eine effektive, umweltschonende und dezentrale Stromversorgung in netzfernen Gebieten ermöglicht. Einsatzbereich könnten z.B. netzunabhängig installierte Ladestationen für Elektrofahrräder an Radwanderwegen sein.

Weitere Informationen zum Projekt DEGREEN finden Sie in folgendem Flyer.