Pierwszy prototyp w laboratorium firmy Bosch już dziś prezentuje metodę przekształcania energii fal morskich w elektryczność. Celem współpracy badawczej czterech przedsiębiorstw i dwóch uniwersytetów jest trwałe zaopatrywanie terenów przybrzeżnych w energię elektryczną pozyskiwaną w ten sposób.

Do stycznia 2015 roku niemieckie ministerstwo edukacji i badań wesprze prace nad projektem o nazwie EPoSil (Polimery elektroaktywne na bazie silikonu do wytwarzania energii elektrycznej) kwotą prawie dwóch milionów euro. Dotacja została przydzielona w ramach programu „Inteligentne materiały dla innowacyjnych produktów”.

 
Ogromny potencjał

Według obliczeń ONZ fale morskie kryją w sobie ogromny potencjał energii wynoszący ok. 29 500 terawatogodzin rocznie. Dla porównania: w 2010 roku wyprodukowano na całym świecie ok. 21 500 terawatogodzin energii elektrycznej, jak wynika z raportu Międzynarodowej Agencji Energetycznej. Projekt EPoSil ma za zadanie zapewnić dostęp do tej nowej formy pozyskiwania energii odnawialnej. W raporcie Rady ds. klimatu ONZ poświęconym energii oceanów czytamy m.in.: „Energia pozyskiwana z oceanu ma trwały potencjał obniżenia emisji dwutlenku węgla.“ Pogląd ten podziela także niemieckie ministerstwo transportu w swoim „Planie rozwoju mórz“.

Partnerzy projektu

Projekt pozyskiwania energii elektrycznej z ruchu fal zebrał grupę kompetentnych partnerów: spółka Wacker Chemie AG dostarczy odpowiedniego materiału na bazie silikonu. Jest on ważnym składnikiem tzw. polimerów elektroaktywnych, które przekształcają energię mechaniczną w elektryczną. Koordynacją zajmie się spółka Robert Bosch GmbH we współpracy z podwykonawcą, firmą Compliant Transducer Systems. Uniwersytet Techniczny w Darmstadt opracuje metodę testowania polimerów elektroaktywnych. Model pływający w odpowiednio zmniejszonej skali ma zostać przetestowany w kanale falowym Uniwersytetu Technicznego w Hamburgu. Urządzenia do testowania generatorów zostaną zaprojektowane przez biuro inżynierskie Brinkmeyer & Partner w Winnenden. Spółka Bosch Rexroth będzie wspierać konsorcjum przy budowie modeli.
Zmiana ruchu fal w energię elektryczną

Konwerter energii składa się w swojej zasadniczej części z trójwarstwowej folii. Na górze i na dole znajduje się warstwa przewodząca prąd (elektroda). Środkowa warstwa to bardzo elastyczny silikon o doskonałych właściwościach izolacyjnych, który można produkować także w warunkach przemysłowych. Ruch fal przenosi siłę mechaniczną na konwerter. Fala najpierw ściska silikon, co powoduje zbliżenie do siebie obu elektrod. Od zewnątrz jest przykładane napięcie elektryczne: jedna z elektrod ładuje się dodatnio, druga ujemnie. Przy dalszym ruchu fali słabnie siła przekazywana do konwertera. Silikon rozpręża się i ponownie staje się grubszy. Powoduje to oddalenie elektrod i ich ładunków. Efekt ten powoduje wzrost energii elektrycznej w konwerterze. Pożądany skutek: energia mechaniczna fali jest zamieniana w energię elektryczną, która jest przekazywana dalej i cykl może zacząć się od nowa.
Stos folii

Jest wiele możliwości technicznych, dzięki którym fale morskie mogą wpływać na kształt wielowarstwowych folii. W uproszczeniu można sobie wyobrazić dwuczęściową boję: górna jej część unosi się na powierzchni wody, dolna jest zakotwiczona do dna morskiego. Obydwie części są połączone ze sobą stosem składającym się z tysięcy folii. Ruch fal zmienia kształt folii w odstępach od 3 do 10 sekund. – Prąd elektryczny w poszczególnych warstwach sumuje się – wyjaśnia kierownik projektu, dr Istvan Denes z centralnego działu badań i rozwoju spółki Bosch w Waiblingen, koło Stuttgartu. Większa liczba przetworników dostarcza prąd. Koncepcja taka działa w warunkach laboratoryjnych, podczas tzw. prób na sucho, co Denes demonstruje przy pomocy pierwszego modelu, stworzonego przez Uniwersytet Techniczny w TU Darmstadt.
Test w kanale falowym

Pierwszy model generatora falowego w pomniejszonej skali ma zostać zwodowany w 2014 roku, w kanale falowym Uniwersytetu Technicznego Hamburg-Harburg. Plany przewidują, że komercyjne generatory falowe będą musiały przejść kilkadziesiąt milionów cykli rozszerzania i ściskania. Docelowa sprawność przetwarzania energii mechanicznej w elektryczną ma wynieść ok. 50%.
Źródło: BOSH