„Energizing a sustainable industry“ – das Motto der diesjährigen HANNOVER MESSE sieht WITTENSTEIN alpha jetzt auch auf hoher See perfekt umgesetzt. Und zwar in Form von smarten Getrieben der Baureihe TPK+ mit cynapse-Funktionalität, wie sie vom Startup OCEANERGY AG auf Kite Hydrogen Ships zur Gewinnung von grünem Wasserstoff eingesetzt werden. Beim Ernten von Windenergie zur Elektrolyse von Meerwasser direkt an Bord übernehmen die leistungsdichten, intelligenten und kommunikationsfähigen Hypoid-Getriebe wichtige Funktionen bei der Steuerung der vier bis zu 1.200 Meter langen Seile der etwa 60 Quadratmeter großen Segel des Kite-Antriebssystems.

Wo immer Wind zu finden ist

Mit den robusten TPK+-Getrieben und ihrer cynapse-Funktionalität, das heißt mit integrierter Sensorik, Logik und IO-Link-Datenschnittstelle in den TPK+-Getrieben, hat sich OCEANERGY bewusst für eine zuverlässige und zukunftssichere Technologie entschieden. „Die smarten Getriebe werden wichtige Betriebs- und Zustandsdaten liefern, während die Energieschiffe zur Produktion von grünem H2 in den sechs Passat-Permanentwindzonen der Weltmeere intelligent dorthin navigiert werden, wo immer Wind zu finden ist.“, erklärt Ulrich Dobler, einer der Vorstände des Stuttgarter Startups.

Achtwöchige ‚Erntefahrtʼ soll ca. 1.000 Tonnen grünen Wasserstoff erzeugen

Bei der Umsetzung der Idee der Energieschiffe stand, man hätte es vermuten können, die Sportart Kitesurfen Pate, was umso weniger verwundert, wenn man weiß, dass Dr. Wolfram Reiners, ebenfalls Vorstand der OCEANERGY AG, mit Begeisterung diesem Hobby nachgeht. „Der Grundgedanke war, die Kräfte, die beim Kiten am Drachensegel auftreten und an den Seilen zerren, in elektrische Energie umzusetzen“, blickt er auf die anfängliche Idee zurück. Herzstück des Konzeptes der Kite Hydrogen Ships ist das patentierte K1-Drachenantriebssystem, das als grüne Steckdose für den Elektrolyseprozess an Bord dient. Aufgabe der smarten Hypoid-Getriebe ist es, die vier Frequenzumrichter-gesteuerten Seilzüge des Kite zu kontrollieren, wenn diese beim Starten der Segel und beim sogenannten Kite-Pumping während der Erntefahrt elektrische Energie erzeugen. Die so im K1-Drachenantriebssystem generatorisch gewonnene Energie wird direkt an Bord in erheblichem Umfang zur Gewinnung des grünen Wasserstoffs genutzt. „Dabei soll eine solche Wasserstoff-Produktionsanlage auf ihrer achtwöchigen ‚Erntefahrtʼ etwa 1.000 Tonnen grünen Wasserstoff erzeugen“, erklärt Ulrich Dobler. „Das wären dann etwa 6.000 Tonnen pro Jahr – eine ausreichende Menge, um ca. 40.000 Wasserstoff-PKWs zu versorgen oder einen Airbus nahezu ein Jahr lang zu betreiben.“ Das Ziel der geplanten Energieschiff-Flotte ist es, bis 2035 grünen Wasserstoff zu Kosten von nur 2 Euro pro Kilogramm zu erzeugen – und damit deutlich günstiger, als es mit allen anderen bisher bekannten grünen Technologien möglich ist.

Hohe Lastaufnahmefähigkeit bei externen Kräften

Anhand von Simulations- und Applikationsdaten wurden WITTENSTEINs Hypoidgetriebe der Baureihe TPK+ für die Steuerung und Kontrolle der vier Seilzüge beim Kite-Pumping ausgewählt. Ihre Winkelbauform trägt erheblich dazu bei, das gesamte K1-Drachenantriebssystem äußerst platzsparend umzusetzen und in einen seefesten Container zu integrieren. Das gewählte zweistufige Getriebe in Baugröße 300 mit Übersetzung i=100 zeichnet sich durch eine hohe Verdrehsteifigkeit, ein geringes Verdrehspiel und hohe Lastaufnahmefähigkeit bei externen Kräften aus. Gleichzeitig soll die hochwertige Hypoidverzahnung ein hohes Drehmoment und eine besondere Laufruhe gewährleisten.

Online-Getriebeüberwachung auf hoher See dank cynapse-Funktionalität

Bei den autonomen Erntefahrten der Kite Hydrogen Ships werden die Kites und damit die Hauptachse des Antriebssystems äußerst unterschiedlichen Bewegungen und Kräften ausgesetzt sein. Daher hat sich OCEANERGY dafür entscheiden, die TPK+ mit der cynapse-Funktionalität auszustatten. „Auf diese Weise können Getriebefunktionen und Betriebsdaten, zum Beispiel Beschleunigungswerte, auf hoher See aus der Ferne überwacht und analysiert werden“, erläutert Felix Bartels, Leiter der Kite-Antriebs-Entwicklung.

Windernte und WITTENSTEIN-Getriebe – das passt zusammen

Neben der Seilzugsteuerung mit smarten TPK+-Getrieben löst OCEANERGY auch andere Antriebsaufgaben an Bord der Kite Hydrogen Ships mit Getrieben von WITTENSTEIN alpha. So sind in der manuellen Steuereinheit des K1-Antriebssystems ein spielarmes Planetengetriebe TP+ der alpha Advanced Line, ein drehmomentdichtes und kompaktes NVH-Schneckengetriebe aus der V-Drive Value-Familie sowie zwei rotative Servoaktuatoren TPM+ verbaut. Im Drehkranz kommt ein drehmomentdichtes und verdrehsteifes Planetengetriebe XP+ mit einem speziell konzipierten Abtriebsdesign und dadurch einer äußerst kompakten, platzsparenden Bauweise zum Einsatz.

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