Fala za falą – optymalizacja potencjału energetycznego oceanów
Europa ma pewne powody do zadowolenia, jeśli chodzi o możliwości związane z falami. Wykorzystanie rozległej linii brzegowej Starego Kontynentu mogłoby pozwolić na zaspokojenie około 10 % jego całkowitego zapotrzebowania na energię elektryczną przy jednoczesnym ograniczeniu emisji dwutlenku węgla, co umożliwiłoby łatwiejszą transformację w kierunku gospodarki bezemisyjnej. Przedsiębiorstwa działające w Unii Europejskiej nieustannie prowadzą badania oraz działania rozwojowe, które pozwolą im na wykorzystanie tego ekologicznego źródła energii, pozycjonując tym samym Europę na czele stawki w tym sektorze. Pomimo zaawansowania prac europejscy inżynierowie nadal nie dysponują pełną wiedzą na temat wszystkich wyzwań związanych z funkcjonowaniem technologii wykorzystujących energię fal na otwartym oceanie. Aby pomóc w załataniu tej luki, w ramach projektu OPERA zostały przeprowadzone 31-miesięczne testy pływającego urządzenia oceanicznego generującego energię elektryczną, których celem było zweryfikowanie opłacalności nowej technologii oraz zgromadzenie olbrzymich ilości danych, które pomogą naukowcom w dalszym rozwoju tej dziedziny badań. „Głównym celem projektu OPERA jest ograniczenie w perspektywie długoterminowej kosztów wytwarzania energii elektrycznej z fal o co najmniej 50 %. Chcieliśmy to osiągnąć poprzez ograniczenie ryzyka oraz sprawdzenie w rzeczywistych warunkach czterech innowacyjnych rozwiązań przemysłowych – nowatorskich biradialnych turbin powietrznych, zaawansowanych algorytmów sterujących, elastomerowej cumy oraz wspólnych systemów cumowniczych. Kolejnym celem zespołu skupionego wokół projektu było udostępnienie wysokiej jakości danych dotyczących działania urządzenia na morzu wszystkim członkom społeczności zajmującej się rozwojem dziedziny energetyki falowej w modelu otwartego dostępu. Dzięki temu nasz projekt pozwoli innym na unikanie powtarzających się błędów inżynieryjnych na wczesnych etapach prac, co pozwoli na szybsze wprowadzenie gotowych rozwiązań na rynek”, wyjaśnia Pablo Ruiz-Minguela, dyrektor ds. energetyki falowej w firmie Tecnalia oraz koordynator projektu OPERA.
Owocne lata na morzu
W ramach projektu naukowcy wykorzystali pływający konwerter energii fal MARMOK-A-5, który miał spędzić trzy kolejne zimy na otwartych wodach oceanicznych. Urządzenie wytwarzające energię przy pomocy obrotowej turbiny powietrznej napędzanej energią fal musiało stawiać czoła trudnym warunkom. „W ramach badań udało nam się ustalić, że urządzenie MARMOK-A-5 może zachować sprawność na wzburzonym morzu, nawet w przypadku fal o wysokości dochodzącej do 14 metrów. Dostępność urządzenia także była wysoka – udało się osiągnąć poziom 90 %”, twierdzi Ruiz-Minguela. Pomimo tego, że głównym celem prototypu była weryfikacja potencjału nowej technologii, nie zaś wytwarzanie energii, urządzenie MARMOK-A-5 wytworzyło nieco energii elektrycznej, która trafiła do stacji elektroenergetycznej znajdującej się na lądzie przez kabel, którym podłączony był prototyp. Jak wynika z rezultatów projektu, pełnowymiarowe urządzenie MARMOK mogłoby wytworzyć energię wystarczającą do zasilania 150 gospodarstw domowych. Zespół badawczy skupiony wokół projektu OPERA zyskał także przeszło tysiąc godzin doświadczenia związanego z obsługą oraz konserwacją urządzenia. Członkowie zespołu są pewni możliwości oraz wytrzymałości urządzenia MARMOK w warunkach panujących na morzu. „Wyniki przeprowadzonych doświadczeń potwierdzają, że wprowadzone innowacyjne rozwiązania mogą pozwolić na poprawę sprawności turbiny o 55 %, zwiększenie ogólnego wytwarzania energii o 30 % oraz zmniejszenie obciążeń szczytowych lin cumowniczych o 50 %”, dodaje Ruiz-Minguela. Poza skuteczną weryfikacją działania prototypowego urządzenia dzięki instalacji rozwiązania MARMOK na wodach oceanicznych naukowcom udało się zgromadzić olbrzymie ilości danych. Powstały w ten sposób zbiór danych, który będzie stanowił niezwykle ważne źródło informacji dla przedsiębiorstw działających w branży energetyki falowej, został podzielony na pięć kategorii: monitoring środowiska, osiągi cumy, osiągi turbiny biradialnej, produkcja energii elektrycznej oraz jakość wytwarzanej energii.
Przekazywanie wiedzy
Przeprowadzone testy stanowią źródło informacji, które pozwolą na zwiększenie konkurencyjności energetyki falowej. „Podmioty działające w branży energetyki falowej mogą wykorzystać te informacje, aby lepiej zrozumieć wyzwania, które stoją przed sektorem”, twierdzi Ruiz-Minguela. Partnerzy skupieni wokół projektu już teraz wykorzystują nowe zestawy danych do dopracowywania swoich konstrukcji urządzeń wykorzystujących energię fal oraz związanej z nimi infrastruktury. Niektóre spośród propozycji, związane z wynikami nadającymi się do wykorzystania, obejmują nowe urządzenie pływające wykorzystujące możliwość wspólnego cumowania, nowe cumy używane w systemach cumowniczych oraz zaawansowane algorytmy sterujące. „Doświadczenia zgromadzone w ramach projektu OPERA nie ograniczają się tylko i wyłącznie do zbiorów danych. Udało nam się również opracować szereg wyciągniętych wniosków i zaleceń dla całego sektora dotyczących między innymi procedur zarządzania danymi, stosowania norm międzynarodowych, planowania działań na morzu, a także kwestii ekonomicznych związanych z energią fal, cyklu życia oraz korzyści, jakie nowe rozwiązania przyniosą społeczeństwu”, podsumowuje Ruiz-Minguela.
Słowa kluczowe
OPERA, fala, energia, turbina, moc, energia elektryczna, generowanie, dane
