antriebstechnik 12/2024

GETRIEBE UND

GETRIEBE UND GETRIEBEMOTORENKITE HYDROGEN SHIPSWASSERSTOFF GEWINNEN,WO DER WIND IMMER WEHTGrüner Wasserstoff ist ein wichtiger Energieträger der Zukunft.Um ihn auch tatsächlich nachhaltig zu gewinnen, hat ein Startup aus Stuttgarteine Technologie entwickelt, mit der Wasserstoff direkt an Bord von Kite-Schiffenerzeugt wird. Hierzu wird Windenergie mithilfe eines patentiertenDrachenantriebssystems genutzt und Meerwasser elektrolysiert.Smarte Getriebe mit Sensorik und IoT-Konnektivität übernehmen dabei wichtigeFunktionen bei der Steuerung des Kite-Antriebssystems.Die Windenergie als zusätzliche Antriebskraft zu nutzen,ist die Idee von Kite-Schiffen. Solche Kite-Schiffe auchzur Gewinnung von grünem Wasserstoff aus Windkraftzu nutzen, ist die Innovation von Oceanergy. Die Pioniereder sogenannten Kite-Hydrogen-Ship-Technologie hattensich bereits für Winkelgetriebe der Baureihe TPK+ vonWittenstein entschieden, um die vier bis zu 1.200 m langen Kite-Seile zu steuern – angebaut an Motoren eines anderen Herstellersaus der Region.Saverio Avigliano, Technical Inside Sales, Wittenstein alpha GmbH, IgersheimNach den positiven Erfahrungen mit diesen Getrieben und derengen Zusammenarbeit in dem außergewöhnlichen Projekt entschlosssich das Startup aus Stuttgart noch weitere Technologievon Wittenstein an Bord zu nehmen. In der manuellen Steuereinheitund der Drehkranzsteuerung kommen nun Getriebe derBaureihen TP+ NVH und XP+ sowie die rotativen ServoaktuatorenTPM+ zum Einsatz.Dabei hat sich Oceanergy schon jetzt mit der Cynapse-Funktionalitätin den TPK+-Hypoidgetrieben für eine zukunftssichereTechnologie entschieden. Die smarten Getriebe verfügen überintegrierte Sensorik, Logik und eine IO-Link-Datenschnittstelle.Später können darüber wichtige Betriebs- und Zustandsdatenbereitgestellt werden. Dies ist wichtig für die Energieschiffe:10 antriebstechnik 2024/12 www.antriebstechnik.de

Alles aus einer Hand01 Hypoid-Winkelgetriebe der Baureihe TPK+ von Wittenstein werden zur Steuerung dervier bis zu 1.200 m langen Kite-Seile eingesetzt – angebaut an Motoren eines anderenHerstellersKünftig sollen sie KI-gestützt und unter Berücksichtigung von Wetterprognosengrünen Wasserstoff auf den Weltmeeren gewinnen. Dazu müssen die Schiffe in densechs permanenten Starkwindzonen autonom navigieren. Auf ihrer achtwöchigen„Erntefahrt“ soll eine solche Wasserstoff-Produktionsanlage dabei etwa 1.000 t grünenWasserstoff erzeugen. Das wären etwa 6.000 t pro Jahr – eine ausreichendeMenge, um circa 40.000 Wasserstoff-Pkw ein Jahr lang zu betreiben.Die Zukunftsvision ist beeindruckend: Aktuell sind etwa 15.000 Tanker mit fossilenBrennstoffen auf den Weltmeeren unterwegs. Diese werden voraussichtlich bis2050 verschwinden und könnten durch Kite Hydrogen Ships ersetzt werden. Mit einerFlotte von nur 5.000 Schiffen, die weltweit im Einsatz sind, könnte ein Weltmarktanteilbei Wasserstoff von 10 Prozent erreicht werden – mit einer möglichenCO 2-Reduzierung von vielen Gigatonnen.DRACHENENERGIEDie Sportart Kitesurfen stand Pate bei der Umsetzung der Idee der Energieschiffe.Das ist kein Wunder: Dr. Wolfram Reiners, einer der Vorstände des Startups, geht mitBegeisterung diesem Hobby nach. „Mein Grundgedanke war, die Kräfte, die beimKiten am Drachensegel auftreten und an den Seilen zerren, in elektrische Energieumzusetzen“, erzählt er. In Form der Kite Hydrogen Ships hat er den faszinierendenAnsatz umgesetzt – gemeinsam mit seinem Vorstands-Kollege Ulrich Dobler unddem Ocenergy-Team um Felix Bartels, dem Leiter der Kite-Antriebs-Entwicklung.„Herzstück dieses Energieschiffkonzeptes ist das patentierte K1-Drachenantriebssystem,das als grüne Steckdose für den Elektrolyseprozess an Bord dient“, erklärtUlrich Dobler. „Während der Energiegewinnung ermöglicht das Antriebssystem dievollständige Navigation der Kite-Schiffe auf allen Windkursen, über kurze Reichweitenvor dem Wind, über große Reichweiten nach dem Wind sowie bei Richtungsänderungen.Ein elektrischer Hilfsantrieb neben dem K1-Drachenantriebssystemwird nur für Notfälle und für die Navigation in Hafennähe vorgesehen.“Die Entwicklung des K1-Drachenantriebssystems für die Energieschiffe stellt einegroße Herausforderung dar: Bereits bei Segelflächen von 60 m2 wirken auf jedesder zu steuernden Kite-Seile Kräfte von bis zu vier Tonnen. Dies sind Dimensionen,die im Vergleich zu den zukünftigen Segelflächen und den daraus resultierendenKräften gering sind.GETRIEBEAUSLEGUNG FÜR DEN PROTOTYPENAllerdings waren die Auslegungs- und Betriebsdaten der Lightversion für die Auswahlund Dimensionierung des Getriebes für die Hauptachse des K1-Drachenantriebssystemsdurchaus hilfreich. Deren Aufgabe ist es, die vier, per Frequenzumrichtergesteuerten Seilzüge des Kite zu kontrollieren, während diese per Kite-Pumpingelektrische Energie erzeugen. Das von Oceanergy entwickelte sogenannteLaunch-Land-System startet den Kite hierzu automatisch in den Wind, bis es dieStarthöhe von circa 100 m erreicht hat. Mit Hilfe des Autopiloten beginnt der Stromerzeugungszyklusin Höhenwinden auf bis zu 1.000 m.Die STÖBER Antriebslösungenaus Getrieben,Motoren und Antriebsreglernsind modularaufgebaut und freiskalierbar.Für passgenaue, kompakteund leistungsstarkeMaschinenkonzepte.Jetzt mehr erfahrenwww.stober.com