Wavestar energy koncept

Wavestar energy koncept ideja je dvojice zaljubljenika u jedrenje, braće Nielsa i Kelda Hansena koji su još 2000. godine prilikom posjeta roditeljima razmišljali o ideji sakupljanja energije valova.

Energija valova sadržana u morima diljem svijeta

To je platforma u oceanu koja preko mehanizama plutača i hidraulike sakuplja energiju valova i proizvodi električnu energiju.

Energija valova obnovljivi je izvor energije i kao takav uživa pozornost znanstvenika i istraživača u novije doba. Međutim danas još uvijek teško nailazimo na komercijalne oblike ovakvih pretvornika energije.

Razlog tomu jest još uvijek značajan broj izazova i poteškoća na koje istraživački timovi nemaju odgovore ili su trenutna rješenja preskupa. Neki od problema su:

• snaga valova oscilira tokom vremena i relativno je sporih perioda (5 do 10 sekundi), dok generator električne energije zahtijeva kontinuitet i brzohodnost

• naprava mora biti u mogućnosti preživjeti oštećenja od oluja i koroziju uzrokovanu slanom vodom.
• mjesta na kojima su najčešća oštećenja su ležajevi, zavari, konopi za usidrenje. Zbog toga konstruktori moraju napraviti predimenzionirane prototipove čija je cijena previsoka za investitore i sponzore
• valovi generiraju oko 2,700 GW snage, ali zbog još nerazrađene tenhologije od toga se može izvući samo oko 500 GW

Razvoj

2003. godine, nakon što je ideja razvijena, tvrtka Wavestar Energy otkupila je prava na uređaj braće Hansen uvidjevši veliki potencijal iskorištavanja energije valova.

U 2004. počela su testiranja u bazenu za simuliranje na modelu u skali od 1:40 sa svrhom optimiziranja osnovnih konfiguracija sustava te kako bi se pratila proizvodnja električne energije prema uvjetima valova u Sjevernom moru. Preko 1300 različitih testiranja obavljena su na Sveučilištu u Aalborgu kako bi se poboljšao koncept i razjasnila sva pitanja koja su proizašla iz testiranja.

2005. osmišljen je model skale 1:10 koji bi se po prvi put spojio na električnu mrežu, a zamišljen i konstruiran je za uporabu u moru Nissum Bredning u Danskoj gdje su valovi otprilike veličine 1:10 prema onima u Sjevernom moru. Model je sadržao svu potrebnu instrumentaciju i kontrolne sustave kako bi mogao raditi bez nadzora. Nakon testiranja na suhom, model je pušten u pogon 24. srpnja 2006. i bio je duljine 24 m s plutačama promjera 1 m. Generirao je struju već pri valovima od samo 5 cm visine. Od tada zabilježio je više od 15,000 radnih sati u moru i preživio 15 oluja bez ikakve štete. To je bilo veliko postignuće s obzirom na to da dotad nitko nije uspio postaviti platformu bez većih tehničkih poteškoća.  

Posljednji model, skale 1:2 i duljine 40 m postavljen je kraj Hanstholma i priključen je na mrežu od 2009. godine. Sadrži istraživački namijenjene 2 plutače, svake promjera 5 m. Mjesečna proizvodnja električne energije počela se mjeriti 2010. i podaci se dostavljaju danskoj neprofitnoj državnoj instituciji pod upravljanjem ministarstva energetike( energiNet.dk). Nakon testiranja i optimizacije Wave Star je bio u mogućnosti proizvoditi struju i slati ju u mrežu 92 % vremena. To znači proizvodnju energije od 4,000-5,000 kWh mjesečno samo uz pomoć 2 plutača koje sakupljaju energiju valova. Za svako bilježenje proizvodnje iznad zelene krivulje Wavestar dobiva određen iznos novca. Zelena krivulja dogovorena je s energiNet-om i temeljena je na procijenjenom iznosu proizvodnje na početku mjerenja.

Plutače na Wavestar 1:2 modelu

Način rada

Wavestar uređaj uzima energiju iz snage valova pomoću plutača koje se dižu i spuštaju kao posljedica gibanja valova.

Plutače su pričvršćene preko mehaničkih ruku za platformu koja čvrsto stoji ukopana u morsko dno na dubini od 7 do 30 m.

Gibanje plutača transformirano je pomoću hidraulike (vidi PTO sustav u nastavku) u rotaciju generatora koji tako proizvodi struju.

Power Take-Off (PTO) sustav

Apsorbiranje snage plutača obavlja se preko hidrauličnih cilindara, dovodeći tako energiju do zajedničkog sustava fiksnog tlaka s akumulatorima koji služe za izglađivanje izlaza energije. Energija pohranjena u tlaku pretvara se u električnu energiju na konstantnoj brzini pomoću hidrauličkih motora i generatora. Međupohrana pomoću ovih spremnika tako povezuje komplicirani proces skupljanja energije valova te proizvodnje energije. Ključni dio za omogućavanje ove tehnologije prijenosa implementiran je u cilindrima u kojima gotovo da nema gubitaka pri regulaciji izlazne sile. To se postiže pomoću posebnih cilindara s više komora, u kojima se različite komore mogu spajati prema raspoloživom tlaku sustava pomoću brzog otvaranja i zatvaranja ventila.

Detaljnije o načinu rada hidrauličkog sistema na ovim modelima te njihovim proračunima naći ćete ovdje.

Tokom svog gibanja, val prolazi ukupnom duljinom uređaja i pritom nailazi na kontakt s 20 plutača. Ovim načinom pogoni se motor i generator na kontinuiran način i osigurava jednoliku izlaznu energiju. Ovo je jedan od novijih koncepata u području koje se bavi energijom valova; jedan je od nekoliko načina kojima se pretvara oscilirajuća energija valova u brzohodnu rotaciju potrebnu za proizvodnju struje.

Kao zaštita od preopterećenja, u slučaju prejakih valova (visina preko 8 m) ruke s plutačama podižu se iznad razine mora. Praćenje valova može biti preko prognoze ili direktno senzorima.

Prednosti koncepta

Krajolik danske obale

• koncept ovog tipa prije svega proizvodi čistu energiju, bez emisije CO2.
• doprinosi razvoju daljnih tehnologija sakupljanja energije valova čiji se kapacitet tek počeo iskorištavati
• na platformama se omogućuje da se instaliraju solarni paneli i tako poveća proizvodnja energije

• na zabačenim mjestima ovakva bi elektrana mogla samostalno snabdijevati domaćinstva

Nedostaci koncepta

• još uvijek nije spreman za komercijalnu upotrebu
• ulagačima je ulaganje u projekt izgradnje zasad skupo i neisplativo
• elektrana bi svojim položajem i pojavom mogla taj kraj osiromašiti s turističkog pogleda jer narušava izgled prirode

Izvori

1) http://wavestarenergy.com/

2) https://mic.com/articles/141988/how-wave-energy-could-power-homes-thanks-to-this-wavestar-sustainable-energy-machine#.USrFuS74d^{[neaktivna poveznica]}

3) http://www.wearesalt.org/meet-wave-star-harnessing-ocean-waves-for-unlimited-clean-energy/  Arhivirana inačica izvorne stranice od 27. studenoga 2016. (Wayback Machine)

4) http://powerlab.fsb.hr/enerpedia/index.php?title=Glavna_stranica#Elektrane_na_valove.2C_plimu_i_oseku  Arhivirana inačica izvorne stranice od 12. prosinca 2015. (Wayback Machine)

5) http://tidalenergytoday.com/2015/04/07/video-wavestar-wave-energy-device/  Arhivirana inačica izvorne stranice od 20. prosinca 2016. (Wayback Machine)

Povezani članci

1) Elektrane na valove

2) Obnovljivi izvori energije

3) The coming wave, članak s economist.com