Emily Morris und Thorsten Stoesser

Neuartige dezentrale Wasserkraftanlagen

Deutschland

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Preiskategorie

Nicht-EPO-Staaten

Technisches Gebiet

Umwelttechnik

Firma

Emrgy

Herkömmliche Wasserkraftanlagen gibt es in den unterschiedlichsten Größen – von großen Infrastrukturprojekten, die Staudämme, eine gewisse Fallhöhe und umfangreiche Technik erfordern, bis hin zu Kleinwasserkraftanlagen, die in der Regel das natürliche Strömungsverhalten ausnutzen und nur einen Bruchteil der verfügbaren Energie erfassen können. Emily Morris und Thorsten Stoesser haben einen wichtigen Beitrag in diesem Gebiet geleistet: Ihre modulare, kanalbasierte Technologie ermöglicht die zuverlässige Stromerzeugung ohne wesentliche Eingriffe in bestehende Wasserwege und ohne größere Bauarbeiten.

Herzstück der Lösung ist das sogenannte "Hydro-Transition System", das aus Übergangsstationen besteht, die den Wasserstrom beschleunigen und so den Durchsatz vergrößern. Diese Übergangsstationen trichtern und beschränken den Wasserstrom in einem Rahmen mit paarweise angeordneten Turbinen. Strukturkomponenten wie vorgespannte Seilzüge, verstärkte Konsolen und Verankerungssysteme gewährleisten die Stabilität der Module in verschiedenen Kanalgeometrien. Die Turbinen selbst nutzen gegenläufige Darrieus-Rotoren und sind auch für flache Kanäle und langsame fließende Gewässer geeignet.

Die Module erzeugen in der Regel je 5–25 kW und ermöglichen inkrementelle Installationen entlang eines langen Wasserkanals. Dank hochstandardisierter mechanischer Komponenten, modularer Betonrinnen und einer Kassettenbauweise lassen sich die Turbinen mit minimaler Ausfallzeit ersetzen oder warten. In Verbindung mit einer Leistungselektronik, die mit Standard-Solarwechselrichtern kompatibel ist, wandelt die von Emrgy entwickelte Technologie bestehende Kanalnetze in dezentrale Kraftwerke um, die ergänzend zur fluktuierenden Stromerzeugung aus Solar- und Windenergie genutzt werden können.

Die Gelegenheit ergreifen

Als Stoesser 2008 am Georgia Institute of Technology arbeitete, fragte ihn eine Gruppe Pfadfinderinnen, wie sie mit Gezeitenströmung Strom für ihr an der Küste liegendes Pfadfinderlager erzeugen könnten. Diese Frage führte zu den ersten Experimenten in einer Wasserrinne an der Universität und gründete das Fundament für seine Forschung auf dem Gebiet der Hydrokinetik. Ungefähr zur gleichen Zeit arbeitete Morris bei AMT, Inc. an einem Projekt für U-Boot-Antriebsstränge. Als dieses Projekt in eine andere Richtung gelenkt wurde, ergriff Morris die Gelegenheit, ähnliche Ingenieurkonzepte auf die Stromerzeugung durch Wasserkraft aus flachen Gewässern zu übertragen.

Durch einen Blogbeitrag über Stoessers Forschung, der Emilys Vater und Mitunternehmer Tony Morris auffiel, kam dann die Verbindung zustande, die 2014 schließlich zur Gründung des Spin-out-Unternehmens durch Emily führte. Den großen Durchbruch schaffte Emrgy durch eine Partnerschaft mit der Stadt Atlanta, dank der das System in realer Größe in einer Abwasseraufbereitungsanlage getestet und das patentierte "Hydro-Transition"-Konzept weiter verfeinert werden konnten. Das Projekt erregte die Aufmerksamkeit von Denver Water, was wiederum dazu führte, dass sich der Projektschwerpunkt von Abwasseraufbereitungsanlagen zu Kanälen verschob.

Heute hat das Unternehmen Vereinbarungen mit 48 Wasser- und Bewässerungsverbänden, die Zugang zu rund 19 000 km an Kanalinfrastruktur in den USA bereitstellen. Zurückblickend auf diese Entwicklung beschreibt Stoesser die Erfahrung als extrem bereichernd: "Was als kleines wissenschaftliches Projekt mit einer einzelnen Rinne und einer Handvoll Studenten begann, ist zu einer Technologie ausgereift, die in echten Kanälen zum Einsatz kommt. Für einen Forscher gibt es nichts Schöneres, als zu sehen, wie die im Labor entwickelten Ideen in die Realität umgesetzt werden."

Für Morris ist das Wachstum des Unternehmens nur ein Teil der Geschichte. Die zugrundeliegende Motivation bleibt unverändert. "Ich habe mich immer verpflichtet gefühlt, an Dingen zu arbeiten, die zu einer besseren Welt beitragen können", erklärt sie. "Innovationen, die wirklich eine Wirkung haben, in die Realität umzusetzen – das treibt mich an."

Über die Erfinder

Emily Morris ist Gründerin und Geschäftsführerin von Emrgy Inc. Sie hat mit Magna cum laude an der Vanderbilt University promoviert, war früher Projektmanagerin bei AMT Inc., hat Forschungsaufträge für das US-Energieministerium geleitet und ist als Erfinderin in mehreren Patenten genannt. Thorsten Stoesser ist Professor am University College London und war zuvor bei der Cardiff University und am Georgia Institute of Technology tätig. Er hat über 100 Peer-Reviewed-Artikel über numerische Strömungsmechanik veröffentlicht und ist auf die Hydrodynamik von Flüssen und Schiffsturbinen spezialisiert.