Energia fal morskich – historia i przyszłość

Można powiedzieć, że energetyka odnawialna to temat-rzeka. Mówi się jednak, że to energia z morza, nie z wód słodkich, ma większy potencjał rozwoju i wpływu na światową energetykę. Od lat inżynierowie zastanawiali się jak można by go wykorzystać w praktyce. Coraz bardziej zauważalne jest zainteresowanie energetyką morską, z uwagi na odchodzenie od paliw kopalnych jako źródła energii pierwotnej i poszukiwania alternatywnych metod jej pozyskania. 

Energię morza można podzielić w prosty sposób na energię prądów morskich, energię pływów i energię fal. Przyjrzymy się bliżej sposobom na wykorzystanie tej ostatniej.

Wielki “wąż” - pierwsza elektrownia falowa?

Pierwszym urządzeniem, które w udany sposób konwertowało energię fal morskich i przesyłało do sieci elektroenergetycznej był Pelamis.

Firma Pelamis Wave Power (PWP) została założona w 1998 roku w Edynburgu w celu opracowania innowacyjnego rozwiązania pozwalającego na wykorzystanie energii fal do produkcji energii. Zaprojektowano urządzenie w formie ogromnego węża, składającego się z segmentów, unoszącego się na powierzchni wody i poruszającego w górę i w dół wraz z ruchem fal. Kolejne segmenty połączone były ze sobą za pomocą systemów hydraulicznych, które podczas ruchu przepychały znajdujący się w nich płyn do zbiorników wysokociśnieniowych, z których z kolei był stopniowo uwalniany, napędzając generatory elektryczne. Pierwszy prototyp P1 został uruchomiony na wyspach Orkadach na północ od Szkocji w 2004 roku. P1 miał 120 m długości, a każdy segment średnicę 3,5 m. Niedługo później, bo w 2008 roku niedaleko wybrzeża Portugalii rozpoczęły pracę trzy węże P1, o sumarycznej mocy 2,25 MW. 

Projekt był rozwijany. Powstały dwa kolejne modele: P2-001 oraz P2-002. Pierwszy z nich został zakupiony przez komercyjną firmę E.ON UK i rozpoczął pracę w 2010 roku. Po trzech latach testów  wrócił jednak do PWP. Mimo zarządzania ryzykiem w projekcie, firma Pelamis Wave Power dostała się pod zarząd sądowy w 2014 roku. Poźniej P2-001 został rozmontowany, a P2-002 zakupiony przez Radę Orkad za symboliczną kwotę £1. Początkowo Rada w wypowiedziach publicznych zapewniała, że będzie poszukiwać nowych zastosowań dla Pelamisa, brano pod uwagę użycie go jako falochronu w różnych miejscach wyspy. Jednak w październiku 2022 ukazały się informacje sugerujące planowane złomowanie węża. Tak zapewne skończy się historia tego przełomowego wynalazku.

Technologia Symphony Wave Power

Idea wytwarzania energii elektrycznej z fal morskich trwa jednak nadal. Efektem wieloletnich badań powstała technologia Symphony Wave Power, za którą stoi współpraca wielu firm, funduszy rządowych i prywatnych inwestorów. Pierwsza morska farma energii działająca w tej technologii ma rozpocząć działanie już w 2023 roku, na Morzu Północnym.

Symphony opiera się na działaniu wewnętrznej sprężyny, która rezonuje z częstotliwością fali, będąc zanurzona poniżej poziomu morza. Zawiera wewnątrz zestaw membran, pomiędzy którymi przepływa płyn poprzez turbinę połączoną z generatorem energii elektrycznej. Wraz z ruchem wody w górę i w dół podczas przemieszczania się fali, przytwierdzona do podłoża Symphony będzie doświadczać wzrostu ciśnienia na dolną, a następnie na górną membranę, co wymuszać będzie ruch znajdującego się pomiędzy nimi płynu. 

Przewagi technologii Symphony

Autorzy technologii zachwalają, że dzięki wykorzystaniu membran oraz zjawiska rezonansu Symphony uzyskuje znacznie lepsze efekty energetyczne niż pozornie podobne konwertery energii fal na elektryczną. Prowadzone są ostatnie testy wersji urządzenia o mocy 100 kW ze specjalną charakterystyką, dopasowaną do planowanej lokalizacji na Morzu Północnym, niedaleko wybrzeża Holandii. Generatory Symphony instalowane mają być w parkach, czyli zgrupowane w większe zespoły. Dzięki temu, że pracują pod wodą, nie będą miały żadnego wpływu na estetykę powierzchni morza, a także nic nie stoi na przeszkodzie, aby parki Symphony połączyć w przyszłości z morskimi farmami wiatrowymi, uzyskując jeszcze większą generację energii z tego samego obszaru. Przed tą technologią stoi jeszcze kilka wyzwań, ale planowany jest już rozwój projektu na wersję oceaniczną, o mocy do 900 kW, a także wersji urządzeń połączonych z magazynami energii lub wytwarzaniem wodoru.

Źródła: Symphony Wave Power, European Marine Energy Council. 

Materiał został przygotowany przez Koło Naukowe Nova Energia, AGH.
Alicja Ossera