Neben der Windkraft und der Solarenergie wird die Wasserkraft entscheidend zur Energieversorgung der nächsten Jahre mit erneuerbaren Energien beitragen. Das betrifft klassische Anwendungen wiePump-, Pumpspeicher- Speicher- oder Laufwasserkraftwerke ebenso wie für Formen der Energie aus Strömungs- und Wellenkraft. In der bisherigen Wasserkraft ist FAG seit vielen Jahren ein angesehener und enger Entwicklungspartner und Zulieferer. Aber ebenfalls Anwendungen der Strömungs- und Wellenenergie gewinnen zunehmend an Bedeutung. Je nach Konzept sind spezielle Lagerlösungen zum Beispiel für Turbinen, Schwimmkörper, Bojen oder oszillierende Tragflächen erforderlich.

Nicht-hermetische Dichtungen und Verzicht auf Schmierstoff
Die Umgebungsbedingungen im bzw. unter Wasser stellen besondere Anforderungen an die Lagerung. Schaeffler entwickelt hierfür Lagerungen, die direkt im Wasser eingesetzt werden können. Das Medium Wasser selbst übernimmt hier die Schmierung. Dazu setzt Schaeffler für die Wälzlagerringe einen speziellen korrosionsfesten Stahl ein. Die Wälzkörper sind beispielsweise aus Keramik. Die Käfige, die die Wälzkörper führen, sind aus speziellen, wasserbeständigen Kunststoffen gefertigt. Dazu kommen nicht-hermetische, leichte Dichtungen, die zwar Wasser ins Wälzlager eindringen lassen, Partikel aber vom Wälzkontakt fernhalten. Bei diesen Entwicklungen kann Schaeffler auf jahrzehntelange Erfahrung in der Werkstofftechnik sowie in der Oberflächenbeschichtung und Dichtungstechnik zurückgreifen.

Schaeffler verzichtet also auf schwere, reibungsintensive Dichtungen. Dadurch können die Anlagen sehr viel energieeffizienter betrieben werden. Da das Wasser selbst die Schmierung des Wälzlagers übernimmt, kann auf den Einsatz von Öl und Fett weitgehend verzichtet werden. Beim Einsatz im Wasser bedeutet dies einen erheblichen ökologischen Vorteil. Bei allen Lösungen spielen Zuverlässigkeit und Wartungsarmut eine entscheidende Rolle, da die Anlagen – einmal unter der Wasseroberfläche installiert – für Instandhaltungsarbeiten nur eingeschränkt bzw. mit hohem Aufwand zu erreichen sind.

Erste Prototypen der mediengeschmierten Wälzlager sind in Pilotprojekten zum Beispiel in Nordamerika bereits im Einsatz.

Konzepte für Strömungs- und Wellenkraftwerke
Zur Nutzung von Strömungs- und Gezeitenenergie werden zum Beispiel Axialturbinen unter Wasser installiert. Wie der Luftstrom bei einer Windkraftanlage bewegt die Wasserströmung den Rotor, der dadurch Strom erzeugt. Eine Abwandlung dieses Prinzips stellt eine Axialturbine dar, die den Venturi-Effekt nutzt. Dabei wird das Wasser durch ein sich zur Mitte hin verjüngendes Rohr geleitet. Die Strömungsgeschwindigkeit des Wasser wird dadurch erhöht, ebenso wie die Energieausbeute. Vergleichbar mit dem Einsatz von Axialturbinen sind auch Konzepte, bei denen Radialturbinen eingesetzt werden. Ein weiteres Prinzip zur Nutzung der Wasserströmung stellen oszillierende Tragflächen dar. Ihr Neigungswinkel kann so verstellt werden, dass die Wasserströmung eine Auf- und Abbewegung der Tragfläche ermöglicht, vergleichbar mit der Schwanzflosse eines Delphins. Diese Bewegung wird genutzt, um Strom zu erzeugen. Unterschiedlichste Konzepte werden derzeit auch zur Nutzung der Wellenenergie entwickelt. So werden zum Beispiel mehrere auf der Wasseroberfläche liegende Schwimmkörper mit Gelenken miteinander verbunden. Aus der relativen Bewegung der Schwimmkörper zueinander kann so Strom erzeugt werden. Ein ähnliches Prinzip kommt bei Bojen zum Einsatz, deren vertikale Bewegung ausgelöst durch den Wellengang zur Stromproduktion eingesetzt wird. Die Bojen können alleinstehend arbeiten und einen Generator unter Wasser antrieben. Bei einem anderen Konzept werden zahlreiche Bojen in Reihe eng aneinander gesetzt, so dass sie dem Wellengang an der Wasseroberfläche wie ein Tausendfüßler folgen. Vergleichbar mit den horizontal oszillierenden Tragflächen bei der Nutzung der Strömungsenergie werden in der Wellenkraft auch vertikal oszillierende Klappen eingesetzt. Diese bewegen sich über eine Gelenkverbindung analog zum Wellengang. Schwimmende Becken wiederum „fangen“ die Wellen über eine Rampe in Ufernähe ein. Das zurückströmende Wasser treibt dann eine Turbine an. Oszillierende Wassersäulen verfügen über eine Kammer mit einer Öffnung ober- und einer unterhalb der Wasseroberfläche. Die Wellen bewegen die entstehende Wassersäule in der Kammer zyklisch auf und ab. Die sich verändernde Luftdruckdifferenz zwischen Kammer und Umgebung wird dazu verwendet, eine Luftturbine anzutreiben.

Schaeffler ist an zahlreichen Projekten dieser Art als Entwicklungspartner beteiligt. Neben der Kompetenz der Vertriebsingenieure und der Schaeffler Technology Center vor Ort beim Kunden kann Schaeffler insbesondere auch auf umfangreiche anwendungstechnische Expertise in den zentralen Branchenmanagements sowie auf das gebündelte Know-how der zentralen Entwicklungsbereiche zurückgreifen.