Dolphin Labs nutzt Wellenenergie zur Stromerzeugung

Dolphin Labs wandelt Meereswellenenergie in eine umweltfreundliche Stromquelle um. Das kalifornische Startup entwickelt den xNode Wave Energy Converter, eine Fernerkennungsplattform, die die Energie der Dünung nutzt, um Strom für die erweiterte Datenerfassung zu liefern.

„Wissenschaftler arbeiten seit mindestens 30 Jahren daran, die Wellenenergie nutzbar zu machen, aber es gibt Effizienzprobleme, die noch nicht gelöst werden konnten“, erklärt Chris Rauch, leitender Ingenieur bei Dolphin Labs. „Eine der Herausforderungen bei einem Wellenenergiewandler ist der Betrieb in einer Umgebung, die 3 bis 7 Millionen Zyklen pro Jahr haben kann.“ 

Das bedeutet, dass die Langlebigkeit der Konstruktion oberste Priorität hat. Dolphin Labs ist erreicht die Langlebigkeit dadurch, dass der Betrieb sowohl unter Wasser als auch an der Meeresoberfläche möglich ist. „Je größer die Wellen werden, desto tiefer wird getaucht“, bemerkt Rauch. Diese Anpassungsfähigkeit ist entscheidend: Statt in der Lage sein zu müssen, katastrophalen Wellenereignissen wie einem Jahrhundertsturm standzuhalten, kann die Plattform untertauchen, um dem Unwetter zu entgehen. Der leichte und zudem kostengünstige Rumpf ist auch so konstruiert, dass er Kollisionen mit Schiffen und anderen extremen Bedingungen standhält.

Ein besserer Kurs für Fernerkennungsplattformen

Die xNode Wave Energy Converter-Plattform ist nicht einfach nur ein Generator, sondern ein autarkes, wellenbetriebenes, intelligentes Erkennungssystem für das offene Meer. Viele vorhandene Systeme sind solar- oder windbetrieben, aber Sonne und Wind sind unbeständig und ermöglichen nur eine begrenzte Leistung. Dolphin Labs schlägt einen neuen Kurs ein. Die Wellenbewegung ist eine erneuerbare Energiequelle mit einer höheren Energiedichte als Solar- oder Windkraft. Das bedeutet, dass xNode größere, leistungshungrige Sensoren an Offshore-Standorten unterstützt, wo sie über einen längeren Zeitraum betrieben werden können.

Die Meeresumgebung ist jedoch mit unzähligen Herausforderungen verbunden. „Die Zuverlässigkeit der Technologie im Meer sicherzustellen, ist schwierig“, erklärt Rauch. „Es ist schwer, dafür zu sorgen, dass alles zuverlässig funktioniert. Nichts, was man im Meer installiert, ist wirklich von Dauer – aufgrund galvanischer Korrosion oder organischer Ablagerungen.“

Galvanische Korrosion tritt auf, wenn zwei unterschiedliche Metalle in einer leitfähigen Umgebung, wie z. B. Meerwasser, elektrisch verbunden sind. Das reaktivere Metall (Anode) korrodiert schneller als sonst, während das weniger reaktive Metall (Kathode) vor Korrosion geschützt ist. Organische Ablagerungen oder Biofouling bezeichnet den zunehmenden Bewuchs durch biologische Organismen im Laufe der Zeit, z. B. durch Algen, Seepocken und Bakterien auf Oberflächen, die ins Wasser eingetaucht sind. Dieser Bewuchs kann die Leistung von maritimen Geräten, Sensoren und Schiffen beeinträchtigen, weil ihr Wasserwiderstand erhöht wird oder Sensoren blockiert werden.

Rauch nutzt SOLIDWORKS® von Dassault Systèmes seit über zwei Jahrzehnten. Er begann damit direkt nach dem College, als er für die Modellierung von Tragflügeln für maritime Anwendungen verantwortlich war. Durch SOLIDWORKS wurde der Konstruktionsprozess optimiert, indem zeitraubende Engpässe beseitigt wurden, sodass er mehr Zeit für wichtigere Konstruktionsaufgaben wie etwa die Simulation aufwenden konnte. „SOLIDWORKS beseitigt Probleme bei der Konstruktion, sodass ich mich auf die wirklich schwierigen Teile der Aufgabe konzentrieren kann“, fügt er hinzu.

Dolphin Labs kombiniert KI mit Edge Computing, um auf seinen wellenbetriebenen Bojen die lokale Datenverarbeitung in Echtzeit zu ermöglichen. Statt riesige Datensätze in die Cloud zu übertragen, analysieren integrierte KI-Modelle Sensoreingaben lokal, erkennen kritische Probleme und senden nur wertvolle Informationen zurück. Dieser Ansatz reduziert die Bandbreitenauslastung, spart Energie und beschleunigt die Entscheidungsfindung für die Kunden von Dolphin Labs.

Diese zusätzliche Effizienz ermöglicht eine intelligentere Meeresbeobachtung. Der integrierte Konverter verfügt über eine Reihe grundlegender wissenschaftlicher Sensoren, die vollständig mit den Nutzlasten von Drittanbietern kompatibel sind. Von der Überwachung des Fischbestands über CO2-Messungen bis hin zur akustischen Verfolgung von Meeressäugern lässt sich der xNode an jede Aufgabe anpassen.

Die Technologie ist außerdem auf Sensorunabhängigkeit ausgelegt, da jeder Anwender ganz eigene Anforderungen hat. „Wir können genau die Sensoren integrieren, die für eine Mission benötigt werden“, betont Rauch.

Auf Kurs für den Einsatz im Meer

Derzeit arbeitet das Dolphin Labs-Team intensiv am Prototyping. Es bestellt Hardware, richtet die Testinfrastruktur ein und finalisiert strukturelle Konstruktionen mit dem Ziel, bis zum 3. Quartal 2025 den ersten xNode ins Wasser zu bekommen.