Nowe koncepcje konwerterów zwiększają opłacalność energii fal
Kryzys klimatyczny i wyzwania związane z bezpieczeństwem energetycznym, którym stawiamy czoła przez ostatnie kilka lat, przyspieszyły odchodzenie od paliw kopalnych i opracowywanie innowacyjnych rozwiązań w dziedzinie energii odnawialnej. Jednym z niewykorzystanych dotychczas zasobów pozostaje energia fal oceanicznych. „Morskie farmy wiatrowe i słoneczne to fantastyczne rozwiązania”, mówi koordynator projektu LiftWEC Carwyn Frost z Queen's University Belfast w Zjednoczonym Królestwie. „Jeśli jednak zamierzamy inwestować w morską energetykę, warto również rozważyć spojrzenie pod powierzchnię. Woda jest gęstsza od powietrza, co oznacza, że zmagazynowane jest w niej więcej energii niż w wietrze”.
Niewykorzystany potencjał konwerterów energii fal morskich
Frost wyjaśnia, że fale oceaniczne są zasadniczo skondensowaną formą wiatru, jako że to właśnie wiatr napędza i tworzy fale oceaniczne. W obszarach, które charakteryzują duże odległości między masami lądowymi – na przykład między Amerykami i Europą – występuje większe prawdopodobieństwo powstawania takich fal. Ta gęsta forma energii może być przechwytywana przez konwertery energii fal zanurzone w oceanie. Istniejące technologie wykorzystują rozwiązania podążające za ruchem fali, co skutkuje ekstremalnymi siłami podczas sztormów. „Z tego powodu wiele prób komercjalizacji tej technologii zakończyło się niepowodzeniem, co zahamowało rozwój i inwestycje”, wyjaśnia Frost. Rozwiązaniem tego problemu zajęli się badacze skupieni wokół finansowanego przez Unię Europejską projektu LiftWEC. Badana koncepcja opiera się na teorii łopat lub skrzydeł, podobnych do tych w samolocie lub turbinie wiatrowej. Te podwodne skrzydła lub łopaty oddziałują z prędkością kątową przepływającej fali, powodując obracanie się urządzenia – zasada działania przypomina w związku z tym turbinę wiatrową. W przypadku sztormu urządzenie można wyłączyć, podobnie jak wyłącza się współczesne turbiny wiatrowe w przypadku wystąpienia gwałtownych zjawisk pogodowych. To zapewnia ochronę przed ekstremalnymi siłami i może przyczynić się do zmniejszenia kosztów samej konstrukcji i zwiększenia jej niezawodności. „Takie rozwiązanie otwiera nowe możliwości projektowania – to właśnie dlatego ten obszar badań był szczególnie ekscytujący”, dodaje Frost.
Solidne i energooszczędne konstrukcje
Projekt rozpoczął się od serii warsztatów, podczas których powstało 19 projektów urządzeń. Zostały one następnie dokładnie przeanalizowane pod kątem ich potencjalnej efektywności energetycznej, opłacalności i zrównoważonej produkcji. „Wykorzystaliśmy najlepsze elementy z każdego projektu i stworzyliśmy cztery podstawowe urządzenia”, mówi Frost. „Co ciekawe, wszystkie konstrukcje wykorzystywały ten sam projekt wirnika, a różnice dotyczyły jedynie struktury i sposobu rozmieszczenia poszczególnych elementów”. Badacze wykorzystali modelowanie numeryczne i analityczne oraz przeprowadzili symulacje warunków panujących na morzu w laboratorium. Pierwsze doświadczenia dotyczyły typowych fal, a dopiero później badacze skupili się na symulacjach reprezentatywnych warunków oceanicznych. „Zdecydowaliśmy się obrać podejście holistyczne”, podkreśla Frost. „Wzięliśmy pod uwagę nie tylko wysokie osiągi, ale także wytrzymałość i wpływ na środowisko. Większość dotychczasowych badań koncentrowała się wyłącznie na hydrodynamice”.
Opłacalność konwerterów napędzanych wirnikiem
Potencjalne korzyści płynące z energii fal są ogromne – od zawsze kluczową kwestią było znalezienie sposobów na efektywne wykorzystanie tego globalnego, odnawialnego zasobu. Wkład projektu LiftWEC polega na tym, że jego twórcy z powodzeniem wykazali, że umieszczenie konwerterów napędzanych wirnikiem o mocy 2 MW na Oceanie Atlantyckim może być opłacalne. Choć wciąż potrzebne są dalsze prace badawczo-rozwojowe, by umożliwić przejście do fazy testów morskich i ewentualnej komercjalizacji, ścieżka rozwoju została już wytyczona. „W żadnym momencie nie natknęliśmy się na żadne przeszkody, które kazałyby nam wątpić w powodzenie tego przedsięwzięcia”, przekonuje Frost. „Udało nam się wykazać, że ten nowy obszar jest z pewnością warty uwagi z punktu widzenia techniki i gospodarki”.
Słowa kluczowe
LiftWEC, energia, odnawialna, morska, klimat, wiatr, fale, oceaniczna
