Tanie i wytrzymałe urządzenie pozwalające na wykorzystywanie energii fal

Fale oceaniczne stanowią źródło ogromnych ilości niewykorzystywanej dotąd energii, która byłaby w stanie bez problemu zaspokoić potrzeby energetyczne całego świata, jednak wytwarzanie energii elektrycznej z fal wiąże się z kilkoma problemami, których skutkiem jest to, że cały proces staje się nieopłacalny z ekonomicznego punktu widzenia. Wykorzystywane obecnie konstrukcje są przede wszystkim drogie, a jeszcze większym wyzwaniem jest samo zbudowanie urządzenia, które będzie w stanie wytrzymać niesprzyjające warunki panujące na oceanie.

Wszystko wskazuje jednak na to że nowa technologia wytwarzania energii z fal opracowana w ramach finansowanych przez Unię Europejską projektów POLYWEC oraz WETFEET będzie w stanie pokonać te przeszkody. Europejski zespół inżynierów pracujący nad tymi projektami zaprojektował i skonstruował wytrzymałe rozwiązanie które w ciągu najbliższych kilku lat będzie mogło posłużyć do wytwarzania taniej energii elektrycznej dla tysięcy domostw. Wyniki przeprowadzonych przez nich badań zostały opublikowane w czasopiśmie „Proceedings of the Royal Society A”.

W ramach zrealizowanych badań, inżynierowie opracowali system pozwalający na przemianę energii fal w energię elektryczną wykorzystujący innowacyjny system odbioru mocy – dielektryczny generator elastomerowy, który odróżnia się od konwencjonalnych rozwiązań dużo niższą ceną, a także całkowitym brakiem jakichkolwiek przesuwających się oraz ruchomych części. Konstrukcja generatora wykonanego z tanich i wytrzymałych materiałów pozwala na pracę w trudnych warunkach panujących na wodach oceanicznych bez obaw o jego zniszczenie, czego nie można powiedzieć o współczesnych generatorach elektromagnetycznych wykorzystujących konstrukcje stalowe.

Jak działa generator?

Konstrukcja dielektrycznego generatora elastomerowego opiera się na elastycznych gumowych membranach zamontowanych na szczycie pionowego cylindra, w którym wraz z ruchem fal podnosi się i opada poziom wody. Woda wpadająca do cylindra wypycha znajdujące się w nim powietrze do góry, co powoduje rozciągnięcie membrany, natomiast w dolinach fal poziom wody opada, co powoduje powrót materiału do pozycji wyjściowej. Z racji tego, że zainstalowane membrany wykorzystują materiał dielektryczny, zarówno przy ich rozciąganiu, jak i kurczeniu wytwarzane jest napięcie, co pozwala na generowanie energii elektrycznej. W celu komercyjnego wykorzystania wynalazku, wytworzona energia elektryczna musiałaby zostać doprowadzona do odbiorców na brzegu przy pomocy podwodnych kabli.

Generatory elastomerowe zostały opracowane w celu włączenia ich do istniejących systemów wytwarzania energii elektrycznej wykorzystywanych na oceanach. Jak twierdzi profesor Uniwersytetu w Edynburgu David Ingram wykorzystywane obecnie turbiny wiatrowe oraz oscylujące kolumny wodne mogą zostać zastąpione przez generatory oparte na membranach dielektrycznych. „[N]owe rozwiązanie pozwala zastąpić złożone urządzenie elektromechaniczne przy pomocy arkusza gumy i zaawansowanych układów elektronicznych upraszczając w ten sposób konserwację i utrzymanie” stwierdził profesor w informacji prasowej opublikowanej na stronie internetowej stowarzyszenia inżynierów mechanicznych Institution of Mechanical Engineers.

Urządzenie zrealizowane w mniejszej skali zostało już przetestowane w Ośrodku Badań nad Energią Oceaniczną FloWave Uniwersytetu w Edynburgu, który jest partnerem obu realizowanych projektów. Z przeprowadzonych eksperymentów wynika, że jedno urządzenie w pełnej skali byłoby w stanie wygenerować około 500 kWh energii elektrycznej, która pozwoliłaby na zasilenie około 100 domostw. Inżynierowie mają nadzieję, że całe floty tanich i łatwych w konserwacji urządzeń trafią na wody otaczające Szkocję w ciągu najbliższych dziesięcioleci. „Energia wytwarzana z fal jest potencjalnie bardzo cennym zasobem, w szczególności biorąc pod uwagę położenie Szkocji i jej linię brzegową. Prace nad systemami, które pozwolą nam wykorzystać tę energię mogą odegrać znaczącą rolę w produkcji czystej energii dla przyszłych pokoleń”, stwierdził profesor Ingram.

Projekty POLYWEC (New mechanisms and concepts for exploiting electroactive Polymers for Wave Energy Conversion) oraz WETFEET (Wave Energy Transition to Future by Evolution of Engineering and Technology) dobiegły już końca. Celem projektu POLYWEC było opracowanie nowatorskich modeli i metodologii generowania energii elektrycznej z fal, natomiast założenia projektu WETFEET obejmowały określenie oraz opracowanie komponentów, systemów i procesów z myślą o usprawnieniu całego sektora generowania energii elektrycznej z fal.

Więcej informacji:
Strona internetowa projektu POLYWEC
Strona internetowa projektu WETFEET