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Schnabel und Ocean Energy mögen jung sein, aber beide können zur Bekämpfung des Klimawandels beitragen

Die meisten Kinder, die in kühlen, schneereichen Gegenden aufgewachsen sind, erinnern sich an die gefürchtete Fünf-Tage-Regel: Nach fünf Schneetagen, an denen man heiße Schokolade genossen und Schneebälle geschmissen hat, musste jeder zusätzliche Tag gegen kostbare Sommerurlaubstage eingetauscht werden.

Alec Schnabel war eines dieser Kinder. Er wuchs in den 2000er Jahren in Zentral-Ohio auf und erinnert sich, dass er die Fünf-Tage-Regel in mehr als einem Winter in den Schatten stellte. Doch als er älter wurde, änderte sich etwas.

„Wir haben weniger Schnee gesehen“, sagte Schnabel. „Und jetzt ist es im Winter immer sehr grün. In Ohio schneit es etwas, aber es schmilzt sofort.“

Schnabel, der heute Meeresenergieforscher am National Renewable Energy Laboratory (NREL) ist, gehört zur ersten Generation, die in Echtzeit miterlebt, wie der Klimawandel ihre Welt verändert – eine Erfahrung, die genauso eindrucksvoll und erschreckend sein kann wie die Beobachtung eines geliebten Menschen ein Alter.

Weniger Schnee mag wie eine unbedeutende oder sogar willkommene Abwechslung erscheinen – außer für die Kinder, die auf die kristallklare Freude eines Schneetages verzichten müssen. Aber im Internet werden immer wieder die schlimmeren Verwüstungen des Klimawandels übertragen, wie verheerende Waldbrände, noch heftigere tropische Stürme und erntedezimierende Dürren. (Übrigens ist der Schneeverlust in Ohio nicht unerheblich; es könnte weniger Schnee geben sommerliche Dürre und einem Anstieg der Zeckenpopulationen).

„Etwas am Klimawandel hat mich gestört, das hat mich wirklich berührt“, sagte Schnabel. „Ich wollte unbedingt dazu beitragen, eine Lösung zu finden.“

Jetzt ist er es.

Bei NREL arbeitet Schnabel weiter Meeresenergie Geräte, die darauf ausgelegt sind, saubere Energie aus Wellen, Meeres- und Flussströmungen, Gezeiten und anderen Wasserkräften zu erzeugen. Diese neuere erneuerbare Energie ist sowohl vorhersehbar als auch leistungsstark; US-Gewässer enthalten genug Energie, um etwa 60 % des Strombedarfs des Landes zu decken. Wir können diese ganze Energie nicht nutzen, einfach weil wir unsere Ozeane und Flüsse nicht mit Technologie ausstatten können. Und weil die Branche noch so jung ist, können wir heute noch nicht viel davon nutzen.

Schnabel möchte dazu beitragen, das zu ändern. Er arbeitet daran, einen besonders leistungsstarken Teil der Meeresenergietechnologien voranzutreiben: ihre elektronischen Eingeweide.

Das Energieproblem der Wellenenergie

Im Vergleich zu anderen Energiequellen wie Windböen und Sonnenschein können Meereswellen wie eine Reihe von Aufwärtshaken anschwellen und nicht wie ein stetiger Stoß.

„Wellenenergie pulsiert. Es schwillt an. Es hört auf. Es ist bewegend“, sagte Schnabel.

Das bedeutet, dass Wellenenergiegeräte für die Bewältigung dieser großen Leistungsschwankungen ausgelegt sein müssen – und das ist leichter gesagt als getan. Schnabel ist bereits nach nur einem Jahr am NREL als „der Typ der Leistungselektronik“ bekannt und verbringt seine Zeit damit, die elektronischen Komponenten zu manipulieren, die steuern, wie ein Gerät auf die Aufwärtshaken des Ozeans reagiert. Diese als Leistungselektronik bezeichneten Steuerungen können dabei helfen, die Energieaufnahme eines Generators zu regulieren. Das Ziel besteht darin, genügend Energie zu absorbieren, um beträchtliche Strommengen zu erzeugen, aber nicht so viel, dass die Teile zu früh kaputt gehen.

Wenn Schnabel dazu beitragen könne, dieses Gleichgewicht zu erreichen, „wäre das ein gewaltiger Sprung für die Branche“, sagte er.

Die Vorteile würden jedoch über die reine Meeresenergiebranche hinausgehen. Meeres- und Flussenergie könnten beispielsweise ländlichen Gemeinden helfen Alaskas abgelegenes Dorf Igiugig or Maines Inseln, Dieselgeneratoren durch saubere Energie ersetzen. Die Erneuerbaren könnten es auch Energie-Ozean-Technologien, wie Beobachtungssensoren, die nach tropischen Stürmen Ausschau halten. Und die stetige, vorhersehbare Leistung der Meeresenergie könnte einigen Staaten sogar dabei helfen, ihre ehrgeizigen Ziele für saubere Energie zu erreichen.

„Es ist wirklich gut, ein vielfältiges Portfolio potenzieller Energiequellen zu haben, für den Fall, dass eine für einen Standort besser geeignet oder kostengünstiger ist“, sagte Schnabel. „Wenn Sie zum Beispiel in Kansas sind, bedeutet Ihnen Wellenenergie nichts, Wind aber schon. Aber wenn man sich an der Küste Kaliforniens befindet, gibt es dort eine Menge ungenutztes Wellenenergiepotenzial.“

Von der Modelleisenbahn bis zur Rennstrecke

Schnabel hört sich vielleicht so an, als ob er schon seit Jahren in der Welt der Wellenenergie lebt. Aber er hatte nicht vor, in der Meeresenergie zu landen. Wie viele angehende Ingenieure verbrachte er seine Kindheit damit, an den berühmten regenbogenfarbenen Plastikbausteinen zu basteln und Modelleisenbahnen zu bauen (ein Zeitvertreib, den er von seinem Großvater übernommen hatte).

Im College tauschte Schnabel diese Bahngleise gegen komplexe elektrische Schaltkreise ein und vertiefte sich danach tiefer in die Welt der Elektronik. Er hat an den leistungsstarken elektrischen Eingeweiden in Kühlschränken, Autos usw. gearbeitet Flugzeuge für die NASA. Wie Schnabel es ausdrückt, ging es bei seiner Forschung darum, „die Welt in Richtung Elektrizität zu führen“.

Aber Schnabel wollte auch, dass sich seine Karriere wie mehr als nur Arbeit anfühlt – ein Wunsch, der (vielleicht unbeabsichtigt) durch die Faszination seines Vaters für erneuerbare Energien, gute Benzinverbrauchswerte und Elektroautos geweckt wurde.

„Er kaufte einen alten Ford Focus mit der Absicht, ihn in ein Elektroauto umzuwandeln“, sagte Schnabel. „Und das war im Jahr 2005, als das noch nicht wirklich eine Sache war. Damit bin ich aufgewachsen.“ (Sein Vater hat den Umbau nicht vollzogen, aber für Schnabel war allein das Tor Motivation genug.)

Nach seinem Master-Abschluss in Elektrotechnik an der Ohio State University hatte Schnabel bereits NREL im Sinn. „Sie sind einfach ein großer Name im Energiebereich. Jeder weiß es“, sagte er. Das Labor hatte eine Stelle für einen Meeresenergieforscher frei, und zu seiner Überraschung passte die Beschreibung wie angegossen in seinen Lebenslauf.

„Ich hatte nie wirklich vor, mich mit Meeresenergie zu beschäftigen“, sagte Schnabel. „Ich bin wirklich froh, dass ich das gemacht habe, ehrlich gesagt.“

Der REGATRON und ein Hund namens Stella

Wenn Schnabel nicht gerade mit Stella, seiner blauäugigen australischen Schäferhündin, durch die Berge Colorados wandert, simuliert er, wie verschiedene elektronische Teile zusammenwirken, oft auf einer Maschine mit dem Namen eines Filmschurken wie REGATRON.

Schnabel nutzt dazu das REGATRON-System emulieren, wie Wellenenergiegeräte könnte in ein Mikronetz mit anderen Technologien wie Windkraftanlagen und Dieselgeneratoren integriert werden. Er kann sogar einen echten Generator an eine Meeressimulation anschließen, um zu sehen, wie er auf starke Wellen reagiert – eine sicherere, risikoärmere und kostengünstigere Möglichkeit, diese Energiesysteme zu untersuchen und zu verbessern.

Und bald hofft Schnabel, eigene Projekte leiten zu können.

„Das Team war großartig darin, mir so viel Autonomie zu geben und mir bei meiner Entwicklung zu helfen“, sagte Schnabel. „Als Leistungselektroniker sage ich: ‚Hey, ich denke, wir sollten das machen‘, und sie sagen: ‚Großartig.‘ Erledigt.'"

Schnabels Ziel ist es, eines Tages auf eine Technologie zeigen und sagen zu können: „Das war ich.“ Ich habe dabei geholfen, das aufzubauen.“ Als Praktikant bei General Electric baute er einen Knopf für einen Kühlschrank und konnte seine Erfindung zumindest zeitweise in Ausstellungsräumen besichtigen.

„Aber es wäre großartig, wenn das in größerem Maßstab stattfinden würde. Die Technologie in diesem Wellenenergiekonverter erzeugt Energie für Menschen und hat einen positiven Einfluss auf die Welt“, sagte Schnabel. „Das habe ich mir vorgenommen.“

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Mit freundlicher Genehmigung von NREL. Von Caitlin McDermott-Murphy

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• Quelle: https://cleantechnica.com/2024/03/10/beneath-the-surface-alec-schnabel-has-the-power-and-the-power-electronics-to-advance-wave-energy/