Seksjonen forskning består av saker som er skrevet av ansatte i Forskningsrådet, Sintef, NTNU og UiO.

WAVE ENERGY CONVERTER - WEC - CORPOWER OCEAN

Nytt kraftverk løser en av bølgekraftens aller største utfordringer

Virker som et menneskehjerte.

For over tretti år siden fikk hjertespesialisten Stig Lundbäck ideen om å designe og bygge turbiner og pumper basert på hvordan det menneskelige hjertet banker.

Etter å ha tilbrakt det meste av karrieren med å studere den effektive pumpemekanismen vi alle har bak brystkassen, har hjertelegen etablert 5-6 selskaper, som alle tar for seg å utnytte hjertets finmekanikk.

Et av dem, Corpower Ocean, ble etablert i 2009 for å utvikle en effektiv teknologi for å fange energien i bølger.

Les også: Drage med tolv meter lang vinge vil seile rundt som en undervanns-kite

NTNU-samarbeid

De siste årene har Corpower Ocean videreutviklet bølgekraftteknologien i samarbeid med NTNU og Marintek i Trondheim. Dette har ført til gode resultater og rekruttering av en norsk forskningssjef, ifølge selskapets administrerende direktør.

– Vi har samarbeidet om å utvikle en helt ny teknikk for å styre bølgekraftverket i sjøen. Resultatet gjør at vi kan utvinne tre ganger så mye energi i snitt over et helt år, sammenliknet med tidligere kjente bølgekraftverk, sier Patrik Möller til Teknisk Ukeblad.

Mer om dette senere.

Denne uken fikk selskapet rundt 17 millioner norske kroner i støtte fra svenske energimyndigheter. Nå starter selskapet byggingen av en prototype som skal settes ut og testes utenfor Orknøyene i Skottland.

Demonstrasjonsanlegget skal stå klart siste halvdel av 2016.

Men hvordan kan hjertets pumpebevegelser bidra til å utvinne bølgeenergi? Det hele startet med Lundbäcks fascinasjon for hvordan hjertets finmekanikk virker.

Les også: Dette vindmølle-fundamentet suger seg ned i havbunnen

Hundrevis eller tusenvis av små, røde ballonger skal kunne kobles sammen med en sjøkabel som frakter elektrisiteten til land, hvor en bølgekraftpark på 100 bøyer produserer rundt 25 - 30 megawatt. Corpower Ocean

Pumper bare utover

– Ser du på hjertets bevegelser ser det ut som om det pumper ut blod for så å trekke seg sammen. I 60 år har man trodd at hjertets mekanikk fungerer med trykk- og sug-pumpende bevegelser. Dette er en illusjon. Hjertet pumper egentlig etter samme prinsipp som en sprøyte man presser innholdet inn og ut av, som en kolbe som kommer tilbake til sitt utgangspunkt, sier Lundbäck til Teknisk Ukeblad.

– Hjertemuskelen pumper bare utover, mens tilbakegangen skjer ved hjelp av hydraulisk lagret energi. Det samme prinsippet bruker vi i bølgekraftverket, sier Lundbäck.

Lundbäck lanserte ideen om et bølgekraftverk som ser ut som en stor, knallrød ballong som skulle bevege seg mer effektivt i bølgene.

Den røde sparbøyen er festet til en energikonverter, som er forankret i bunn. Når en bølge kommer styres ballongen gjennom hele bølgebevegelsen for å få en så jevn og høy energiproduksjon som mulig.

Dette skal svare på en av bølgekraftens store utfordringer: Størrelsen på bølgene varierer kraftig, både i høyde og timing, med bare en kort effekttopp i hver bølgesyklus.

Dette gjør det vanskelig å designe en energiomformer som fungerer optimalt gjennom hele bølgespekteret.

Les også: Nå produserer denne gamle fisketråleren strøm

Endret oppførsel

Den opprinnelige teknologien gikk ut på at ballongen blant annet ble holdt fast under vann, for så å bli sluppet løs og fare opp til overflaten når en bølge kom.

Etter at det svenske selskapet inngikk samarbeid med NTNU- og Marintek-forsker Jørgen Hals Todalshaug om kontrollteknologien WaveSpring, endret ballongens oppførsel i vannet seg.

Den norske forskeren ble nylig ansatt i Corpower Ocean.

– Torsdalhaug har utviklet en helt ny teknikk for å kontrollere og styre bøyer, som gjør at sparbøyen nå hele tiden beveger seg optimalt og i ressonans med bølgen. Vi har kombinert teknologien med vår mekaniske løsning. Dermed forsterkes bevegelsene og evnen til å fange energi , sier Möller til Teknisk Ukeblad.

NTNU-oppfinnelsen sørger for at bøyen hele tiden beveger seg optimalt med bølgen, gjennom en negativ fjærkonstruksjon.

– Den forsterkede lineære bevegelsen forvandles til rotasjon ved hjelp av en patentert girkonstruksjon vi kaller kaskadegir. Giret har egenskaper som gjør at det effektivt kan forvandle stor, lineær last med høy hastighet om til rotasjon, sier Möller.

Giret ligner et planetgir, som deler stor belastning på mange små tannhjul.

Les også: Den flytende byen skal romme tre fjell og 50.000 innbyggere

Corpower består av en sparbøye som absorberer energi fra bølgene, samt et drivverk som konverterer bevegelsene til elektrisitet. Corpower Ocean

Roterende bevegelser

Energien lagres i to trinn: Den første bevegelsen er inspirert av den hydrauliske energilagringen i hjertets kammere, mens den andre bygger på lagring av kinetisk energi.

Energien omdannes altså til en roterende bevegelse ved hjelp av et dobbelt generatorsett, som genererer elektrisitet både på vei opp og ned.

Det er skrevet en lisensavtale med NTNU, og den nye løsningen er testet i laboratorier i Frankrike.

– Todalshaug er nå sjefsforsker i Corpower Ocean, vår fremste vitenskapsmann, sier Möller.

Så langt har selskapet brukt i overkant av 20 millioner kroner på å utvikle og teste det tidligere konseptet. En 1:3 skala er blant annet testet i bølgetanker i Portugal, mens det nye konseptet har gjennomgått laboratorietester i Frankrike.

Det første demonstrasjonsanlegget skal ha en effekt på 25 kilowatt (skala 1:2), og testes ved det europeiske havenergisenterets testfasiliteter på Orknøyene neste år.

Les også: Se hvordan kloakk fra 4,5 millioner amerikanere forvandles til gjødsel og strøm

Vil konkurrere med havvind

Tanken er at hundrevis eller tusenvis av små, røde ballonger skal kunne kobles sammen med en sjøkabel som frakter elektrisiteten til land, hvor en bølgekraftpark på 100 bøyer produserer rundt 25 - 30 megawatt.

Ifølge selskapet vil sparbøyene være lette, kompakte og billige å produsere. En bøye på åtte meter i diameter skal kunne produsere anslagsvis 250-300 kilowatt i et typisk atlantisk havmiljø.

– I framtiden vil vi kunne konkurrere med offshore vindkraft, det vil si at vi kan produsere elektrisitet til rundt 15 eurocent per kilowattime. Men vi har håp om å presse prisen ned under dette også, sier Möller.

Les også: Ga opp tidevanns-satsing i Norge - nå skjer det i Skottland

Svensk havsatsing

Svenske Energimyndigheten har satt av en pott på 53 millioner til et forskningsprogram for havenergiforskning. I tillegg støtter de teknologiprosjekter som er klare for å demonstreres i havet, som Corpower.

– Havet er en svært stor ressurs, globalt sett. Sverige har en lang tradisjon for skipsbygging, det finnes mye kunnskap vi kan ta i bruk i nye havteknologier. Corpower er et av de selskapene vi synes er interessante, som også kan bidra til en fornybar omstilling av energisystemet, sier saksbehandler Angelica Pettersson til Teknisk Ukeblad.

I februar ble Corpower forøvrig tildelt knappe 850.000 kroner på MIT Building Global Innovators Demo Day. I tillegg har det europeiske forskningsselskapet KIC Innoenergy investert 3 millioner euro i prosjektet.

Forsker Jørgen Dahl Todalshaug hadde ikke anledning til å snakke med Teknisk Ukeblad.

Les også: Ny kunstig lagune skal forsyne 155.000 hjem med strøm