Tuż za miedzą szwedzka firma Ocean Harvesting otrzymała 400 tys. EUR  finansowanie na ulepszenie systemu sterowania i optymalizacji projektu konwertera energii fal InfinityWEC, który ma  doprowadzić do morskiego projektu próbnego InfinityWEC w skali 1:3.  Ponad 10 lat temu Polacy brali udział w projektowaniu i zbudowali elektrownię do pozyskiwania energii z fal morskich dla Danii.

Projekt szwedzki otrzymał już dofinansowanie w wysokości 2 mln EUR od Szwedzkiej Agencji Energii, a dodatkowe 3 mln EUR zostaną zebrane w dalszej części roku.  Uruchomienie instalacji i jej testowanie zaplanowano na lata 2024 – 2025. Firma twierdzi, że InfinityWEC to przełomowa technologia energii falowej o bardzo wysokiej rocznej produkcji energii w stosunku do rozmiarów urządzenia.

- Osiągnięto to dzięki pomysłowemu rozwiązaniu przystawki odbioru mocy, które zapewnia natychmiastową kontrolę produkcji prądu przy wysokiej wydajności i niskich kosztach. To  dzięki boi wykonanej w strukturze plastra miodu ze specjalnie zaprojektowanego niskoemisyjnego betonu o wysokiej gęstości. Rozwiązanie oferuje wyjątkową wydajność materiałową i będzie bardzo konkurencyjne – twierdzi kierownictwo Ocean Harvesting Technologies (OHT).

 Urządzenie wykorzystuje technologię, która pozwala na korzystanie z zaawansowanych algorytmów sterowania predykcyjnego, a OHT wdraża obecnie najnowsze osiągnięcia naukowe w tej dziedzinie. Wyniki symulacji są  bardzo obiecujące, szczególnie  w zakresie zwiększania mocy wyjściowej, zmniejszania obciążeń i szybkości obliczeniowej wystarczającej do kontroli [produkcji prądu – MH] w czasie rzeczywistym.

Elektrownia na układach predykcyjnych

Zastosowanie predykcyjnych układów sterowania w falowym konwerterze energii (WEC - wave energy converter) znacznie zwiększa roczną produkcję energii (AEP - annual energy production) w porównaniu z niepredykcyjną kontrolą reaktywną. OHT wykazało do 30% poprawę w przypadku kontroli predykcyjnej modelu (MPC - model predictive control) w symulacjach, a podobne wyniki wykazali inni programiści WEC oraz w badaniach naukowych.

- InfinityWEC jest wyjątkowy pod względem możliwości obsługi i korzystania ze strategii sterowania predykcyjnego, zaprojektowanych w celu zapewnienia wysoce wydajnej natychmiastowej kontroli siły poprzez połączenie siłowników ze śrubą kulową i hydrostatycznego naprężenia wstępnego – podkreśla szwedzka firma.

W celu osiągnięcia najlepszej wydajności z zaprojektowanego urządzenia Ocean Harvesting współpracuje z naukowcami w celu wdrożenia nowego typu sterownika zwanego nieliniowym MPC opartym na momencie. Jest to układ opracowany w CENTRE FOR OCEAN ENERGY RESEARCH (COER), Maynooth University, Irlandia. Opracowany tam sterownik znacznie poprawia wydajność energetyczną i jest wystarczająco szybki, aby działać w systemie sterowania w czasie rzeczywistym.

Ocean Harvesting współpracuje również z ekspertami AI w celu wdrożenia technik uczenia maszynowego, które poprawią dokładność modelu systemu w sterowniku.

- Po niedawnej aktualizacji z hydrostatycznym napięciem wstępnym, zmniejszającym wagę WOM InfinityWEC o 40%, nowy sterownik to kolejna zmiana w poziomie wydajności technologicznej lub TPL i wydajności materiałowej – wyjaśnia dyrektor generalny Mikael Sidenmark.

W 2023 roku Ocean Harvesting wdroży nowy sterownik i zoptymalizuje wydajność InfinityWEC poprzez symulacje numeryczne. Sterownik zostanie następnie usytuowany w środowisku symulacji o wysokiej wierności oraz w systemie sterowania w czasie rzeczywistym na stanowisku testowym PTO w skali 1:10, w ramach przygotowań do projektu próby morskiej w skali 1:3, którego rozpoczęcie zaplanowano na styczeń 2024 r.

Pierwsza w świecie elektrownia na fale z Polski

Przypomnijmy, że pierwsza na świecie elektrownia na morskie fale powstała w Gdańsku, w Stoczni Odys w 2009 r. autorem pomysłu i wstępnego projektu jest spółka Wave Star Energy z Danii. Projekt techniczny wykonawczy wykonali inżynierowie Stocznii Odys wraz z gdańskim biurem konstrukcyjnym StoGda.  Przygotowanie projektu i budowa urządzenia trwały ponad 2 lata.

- Próby budowy elektrowni wykorzystujących falowanie kończyły się dotąd niepowodzeniem, bo urządzenia były za słabe i przy pierwszych sztormach ulegały zniszczeniu – twierdził  na spotkaniu z dziennikarzami Jorgen M. Clausen, właściciel Wave Star Energy.

Odys zbudował model wielkości 1:10, który pracował od kwietnia 2006 r. Został zmontowany na wodach przybrzeżnych w pobliżu północnych wybrzeży Danii na Morzu Północnym, koło Nissum Bredning. Od tego czasu urządzenie przetrwało siedem znacznych sztormów, które nie uszkodziły elektrowni. W 2009 r. zaprezentowano większy model.  Był w skali 1:2 projektowanej elektrowni. Sekcja testowa maszyny o mocy 600 kW została zainstalowana w Hanstholm 18 września 2009 r. Instalacja została przeprowadzona w ciągu dwóch dni. Jesienią 2009 roku zbudowano pomost, aby uzyskać dostęp do maszyn. Elektorwnia została podłączona do sieci energetycznej w lutym 2010 roku.

Projektanci zapewniali, że konstrukcja „powinna wytrzymać każdy sztorm”, ale nie będzie pracowała podczas dużego sztormu. W przypadku sztormu powyżej sześciu stopni w skali Beauforta pływaki elektrowni były podnoszone. Duński inwestor zapowiadał, że projekt „dorosłej” elektrowni morskiej  w skali 1:1 będzie dostarczał 6 MW rocznie.

Od tego czasu podejmowane są próby uruchomienia różnego rodzaju elektrowni wykorzystujących falowania lub prądy morskie. A nawet łączenia tych rozwiązań z morską energetyką wiatrową. Na razie wszystkie te rozwiązania mają charakter prac koncepcyjnych i chyba daleko im do rozwiązań komercyjnych. Prace są jednak prowadzone i Polska miała również w nich swój udział.

Elektrownia duńska zbudowana w Gdańsku w stoczni ODYS, biuro projektowe StoGda

InfinityWEC design with upgraded PTO (Courtesy of Ocean Harvesting)

InfinityWEC design with upgraded PTO (Courtesy of Ocean Harvesting)