Wskazanie przyczyn awarii turbiny zwiększy opłacalność korzystania z energii pływów
Konwertery energii pływów przekształcają energię kinetyczną poruszającej się cieczy w ruch układu mechanicznego, który może posłużyć do napędzania generatora. Energię kinetyczną prądów pływowych – przepływu wody morskiej wywołanego przypływami i odpływami – można przekształcać na elektryczność za pomocą szeregu różnych urządzeń. Rogerio Pintas Cabral, starszy kierownik projektu w oddziale Bureau Veritas Marine & Offshore we Francji oraz koordynator projektu RealTide (Advanced monitoring, simulation and control of tidal devices in unsteady, highly turbulent realistic tide environments), mówi: „Wiele turbin pływowych przypomina turbiny wiatrowe umieszczane na dnie morza. Prądy pływowe poruszają wirnikami, wytwarzając elektryczność. Gdy dochodzi do odwrócenia się pływu, wirnik zaczyna obracać się w przeciwną stronę i nadal wytwarza elektryczność”. Tak wytworzona energia elektryczna jest następnie przesyłana do sieci nabrzeżnej za pomocą odpowiedniego kabla. W odróżnieniu od zmiennych warunków towarzyszących wytwarzaniu energii elektrycznej z energii wiatru czy energii słonecznej, warunki, w jakich energia elektryczna jest generowana z pływów są całkowicie przewidywalne. Jak podkreśla Cabral, to sprawia, że energia pływów może być potencjalnie bardzo cennym uzupełnieniem źródeł o charakterze zmiennym. Warunkiem jednak jest zredukowanie kosztów działania oprzyrządowania. Głównym wyzwaniem, gdy mówi się o osiąganiu rentowności działania, jest rozwiązanie problemu podatności urządzeń pływowych na usterki. Cabral wyjaśnia: „Urządzenia te muszą być niezmiernie trwałe i przygotowane do pracy bez nadzoru ze względu na to, że znajdują się pod wodą. Środowisko morskie jest bardzo nieprzyjazne. Mogą się w nim pojawić turbulentne ruchy cieczy, może dojść do przeciążenia w wyniku powstania zbyt dużych fal czy nadmiernego rozrostu glonów”.
Szukanie rozwiązań
Projekt RealTide ruszył w styczniu 2018 roku, a jego celem było wskazanie głównych przyczyn awarii turbin morskich. Na podstawie zebranych danych stworzono nowe projekty kluczowych komponentów turbin, czyli ich łopat oraz systemu odbioru mocy w celu ich lepszego dostosowania do złożonych warunków środowiska. System odbioru mocy to technologia odpowiedzialna za przekształcanie energii kinetycznej fal lub pływów w energię użytkową. Podczas prowadzonych w ramach projektu prac dokonano integracji zaawansowanych systemów monitorowania z tymi podsystemami i opracowano nowe strategie utrzymania. Badania laboratoryjne prowadzone razem z testami w zbiornikach i próbami morskimi pozwoliły zmierzyć faktyczne warunki panujące podczas pływu i przygotować odpowiedni ich model. Cabral zauważa: „Naszym podstawowym celem było znalezienie sposobu na zwiększenie niezawodności i poprawę wydajności turbiny w całym okresie jej eksploatacji. Było to możliwe wyłącznie dzięki współpracy naszych partnerów – wysokiej klasy specjalistów w tej dziedzinie”.
Energia odnawialna na konkurencyjnych warunkach
Po dwóch latach pracy zespołu projekt przyniósł istotne odkrycia. Udało się zidentyfikować liczne tryby awaryjne wywoływane określonymi warunkami pracy turbin pływowych. Dzięki temu zespół mógł udzielić zaleceń w zakresie podnoszenia niezawodności układu. Zostaną one wykorzystane w przyszłych projektach. Udało się także określić najbardziej odpowiednie dla turbin pływowych technologie monitorowania. Cabral dodaje: „Poczyniliśmy też postępy w zakresie skuteczniejszego projektowania łopat. Udało się, między innymi, wprowadzić w obręb łopaty elementy światłowodowe, które posłużą do monitorowania ich stanu”. Cabral jest przekonany, że wyniki osiągnięte do tej chwili dowodzą, że prace związane z projektem zmierzają we właściwym kierunku. Technologia pływów jest nadal na wczesnym etapie rozwoju, a to oznacza, że zbieranie danych ma zasadnicze znaczenie dla określania jej słabych stron i wskazywania właściwej ścieżki rozwoju.go kierunku dalszych prac projektowych. Cabral mówi: „Udało się nam pokazać, że zwiększenie wydajności i niezawodności tych układów jest możliwe. Redukcja czasu przestoju turbin spowodowanego awariami i koniecznością prowadzenia prac konserwacyjnych przy jednoczesnym zwiększeniu wytwarzania elektryczności i generowaniu związanego z tym przychodu sprawi, że energia pływów stanie się bardziej konkurencyjna. Oznacza to, że nowe urządzenia, konstruowane na bazie wyników działania programu RealTide, będą bardziej opłacalne w eksploatacji i przez to bardziej atrakcyjne dla inwestorów.
Słowa kluczowe
RealTide, turbina, fala, ocean, pływowa, kinetyczna, energia, elektryczność, prądy
