Testy nowych technologii wzmacniają uzasadnienie biznesowe dla energii fal
System odbioru mocy to zasadniczo system, który przekształca ruch w energię elektryczną. W przypadku energii oceanu ruch ten jest wywoływany przepływem fal oceanicznych przez konwerter energii fal. System odbioru mocy zamontowany wewnątrz obudowy konwertera energii fal wytwarza energię elektryczną. Kluczowym problemem nowego sektora, który wynikł przy upowszechnianiu tej technologii, był brak danych pochodzących z wdrożeń rozwiązania w oceanach. Czasami inwestorzy mieli wątpliwości co do niezawodności technologii czy niskiego tempa jej wdrażania. „Bardziej ugruntowane branże, takie jak morski sektor wydobycia ropy naftowej i gazu oraz sektor energii wiatrowej, korzystają z dużej ilości rzeczywistych danych wdrożeniowych”, wyjaśnia koordynator projektu WaveBoost Matt Dickson, kierownik projektów technicznych w szwedzkiej firmie CorPower Ocean. „To pozwala im projektować komponenty o niższej niezawodności i przewidywać, kiedy i jak pozostałe komponenty systemu ulegną awarii. Na tej podstawie mogą opracowywać skuteczne strategie utrzymania. Chociaż możemy korzystać z osiągnięć międzybranżowych, nowa branża, taka jak energetyka oceaniczna, musi zdobywać tę wiedzę od podstaw”.
Dane dotyczące wydajności
Projekt WaveBoost (Advanced Braking Module with Cyclic Energy Recovery System (CERS) for enhanced reliability and performance of Wave Energy Converters) starał się sprostać temu krytycznemu wyzwaniu, dostarczając rzeczywistych danych dotyczących wydajności, by dowieść niezawodności operacyjnej technologii w trudnych warunkach oceanicznych. Zespół projektowy rozpoczął od przyjrzenia się niektórym z kluczowych przyczyn awarii systemów odbioru mocy i jako główny problem wskazał potrzebę opracowania wodoszczelnego uszczelnienia o niskim współczynniku tarcia. „Obudowa konwertera energii fal składa się z tłoków przypominających pręty, które wraz z nadchodzeniem kolejnych fal poruszają się w górę i w dół obudowy”, zauważa Dickson. „Z grubsza przypomina to działanie amortyzowanych widelców w rowerach górskich; uszczelnienie musi być szczelne, ale nadal umożliwiać ruch tłoka w górę i w dół. W przeciwnym razie urządzenie nie będzie działać”. Aby zebrać informacje potrzebne do usprawnienia tej technologii, partnerzy projektu WaveBoost zbudowali na zamówienie nowoczesne stanowisko testowe. Dzięki niemu mogli przetestować różne, przeskalowane rozwiązania dla tych tłoków. Sprawdzono różne materiały i powłoki w celu zebrania informacji na temat tarcia, korozji i właściwości uszczelniających. „Eksperymentowaliśmy z uszczelnieniami od wiodących dostawców i ostatecznie opracowaliśmy zupełnie nowy, własny projekt”, mówi Dickson. „Uszczelnienie jest zoptymalizowane pod kątem tarcia. Wykazuje redukcję tarcia o 70 % w porównaniu z istniejącymi rozwiązaniami i zapewnia całkowitą szczelność”. System uszczelnienia to niewielka, ale bardzo istotna część nowego systemu odbioru mocy, który zawiera również rewolucyjny moduł pneumatyczny, zawierający o 80 % mniej komponentów i oferujący 98 % mniejsze straty przepływu. Dzięki temu urządzenie umieszczane na morzu jest mniej złożone i bardziej niezawodne. Dodatkowo technologia sprężyn falowych systemu odbioru mocy wzmacnia ruch systemu, przyczyniając się do osiągnięcia przełomowej efektywności energetycznej, dotychczas niespotykanej w tym sektorze. Ostateczne testy wykazały, że dzięki nowym rozwiązaniom uszczelniającym, w połączeniu z innymi nowatorskimi technologiami wprowadzonymi do systemu odbioru mocy w trakcie trwania projektu, roczna produkcja energii elektrycznej powinna poprawić się o ponad 27 %, a koszt uzyskiwania energii fal powinien spaść o 30 %. Dzięki temu energia fal stałaby się tanim i wydajnym odnawialnym źródłem energii elektrycznej.
Wpływ na całą branżę
Nowa technologia systemu odbioru mocy WaveBoost została zaprojektowana tak, by można ją było zainstalować w różnych konwerterach energii fal. „System odbioru mocy to serce konwertera energii fal”, wyjaśnia Dickson. „Nasze rozwiązanie można zastosować w różnych konstrukcjach i przy różnych rozmiarach urządzeń”. Dickson ma nadzieję, że pomoże to przyspieszyć wdrażanie technologii energii oceanicznej i przyczyni się do jej sukcesu. „Ten projekt umożliwi jej pełen rozwój”, dodaje Dickson. „To połączenie musiało być wystarczająco mocne, byśmy zdołali bezpiecznie je pokonać. Ostatecznie opracowaliśmy lepszy system odbioru mocy, niż się spodziewaliśmy”. Pomyślne zakończenie projektu WaveBoost pozwoliło firmie CorPower stworzyć plany dotyczące wdrożenia pełnowymiarowych konwerterów energii fal w pierwszym kwartale 2021 roku. Firma CorPower ma nadzieję wprowadzić na rynek certyfikowane i objęte gwarancją produkty do końca 2023 roku. „Pokazaliśmy, że energia fal jest technologią, w którą można śmiało inwestować i która może przyciągnąć finansowanie ze strony głównych projektów poświęconych energii odnawialnej”, podsumowuje Dickson.
Słowa kluczowe
WaveBoost, ocean, energia, fala, system odbioru mocy, konwerter energii fal, morski, odnawialna, stanowisko testowe, uszczelnienie
