Käre användare! Denna pdf-fil är nedladdad från Illustrerad Vetenskaps webbplats (www.illvet.com) och får ej lämnas vidare till tredjepart. Av hänsyn till copyright innehåller den inga foton. Med vänlig hälsning Redaktionen
Vågkraften får sitt genombrott Vågenergi kan täcka en tiondel av världens elförbrukning, och efter 30 års försök med flera dramatiska förlisningar skall de första stora, kommersiella anläggningarna testas på öppet hav. Två typer, sjöormen och vågdraken, kämpar om att bli vågornas kung. 67 40 64 49 41 38 D en kan bli billig. Den förorenar inte. Den är stabil, och det finns bokstavligt talat oceaner av den. Potentialen i vågenergi har varit uppenbar för forskarna i årtionden, men hittills har man inte lyckats tämja den. Nu kommer kanske vändpunkten. Två stora projekt kan, om allt går väl, föra in vågenergin i bilden som en seriös konkurrent till andra förnyelsebara energikällor som vind- och solkraft. Först och främst kommer vågorna att bli en stabilare energileverantör. Vågor skapas av vinden, men de fortsätter att rulla många timmar efter att vinden lagt sig, 44 och därför är elproduktionen från våganläggningar jämnare och mer förutsägbar än el från vindkraftverk, vilket är en stor praktisk fördel. Vindkraftverk producerar ju som bekant inte alltid elektriciteten, när konsumenterna behöver den, så Danmark, som har många vindkraftverk, måste till exempel ofta sälja stora mängder överskottselektricitet till spotpris på den internationella marknaden, medan energibehovet under vindstilla perioder måste täckas med hjälp av koleldade eller naturgasdrivna kraftverk. En stabilare elproduktion från vågenergianläggningar kommer att göra det lättare att stänga Energin slår in mot Nordeuropa Vid alla världens kuster kan vågenergin utnyttjas, men störst är potentialen i nordvästra Europa. Energiinnehållet anges i kw per meter vågfront. 14 11 49 33 24 10 18 16 20 24 36 25 40 33 50 29 74 97 27 24 29 64 49 45 50 4033 67 70 38 Här vid Wales placeras vågdraken. 53 63 41 65 Här vid Portugal placeras sjöormen. 48 26 12 19 34 11 14 12 40 21 26 7 9 38 10 40 37 50 23 78 75 38 38 63 84 konventionella kraftverk, spara på fossila resurser och minimera utsläppen av växthusgaser. En annan styrka hos vågenergi är att det i vår del av världen råder mest aktivitet i havet under höst och vinter, när efterfrågan på energi ju är störst. Kraftverken går till sjöss Vågornas energi kan utvinnas med hjälp av landbaserade kraftverk vid kusterna, men om vågkraft skall bli ekonomiskt konkurrenskraftig, måste anläggningarna byggas på öppet hav, där vågorna är störst och innehåller mest energi. Varje gång en vågs höjd fördubblas, fyrdubblas dess energiinnehåll, så stora vågor är en uppenbar fördel. Just vågornas våldsamma krafter på öppet havet ställer dock hårda krav på anläggningarnas tålighet, vilket man har lärt sig av bitter erfarenhet under tre decenniers försök. De väldiga vågor som uppstår på havet under en storm, rymmer 10 20 gånger mer energi än normala vågor, och sådana vågor har krossat åtskilliga försöksanläggningar. Ett exempel är världens första stora vågkraftverk till havs, det 8 000 ton tunga Osprey, som 1995 slogs sönder i hårt väder utanför Skottlands kust, redan innan monteringen var färdig. För de båda nya vågkraftverk som skall testas i full skala finns det hopp om att barnsjukdomarna är över. Den ena anläggningen är den 0 meter långa sjöormen Pelamis, som flyter på havsytan. Sjöormen består av avlånga cylindrar, som sitter ihop med rörliga gångjärn,
När sjöormen väl är i drift, sköter den sig själv. Manövrering och justering kan fjärrstyras från land. OCEAN POWER DELIVERY LTD. Sjöormen vrider sig i vågen Vågriktning Hydraulisk pump i upp-position, när vågtoppen passerar. Princip: Den 0 meter långa sjöormen Pelamis består av fyra cylindrar, som sitter ihop med gångjärn. Vågorna vrider ormen, så att gångjärnen vrids upp och ned, och rörelsen driver en hydraulisk pump i varje led, som i sin tur driver en generator. Elproduktion: 750 kilowatt per sjöorm. När en våg passerar, rörs gångjärnet omväxlande upp och ned. Hydraulisk pump i ned-position, när vågdalen passerar. Projektstart: I år sätts tre ormar ut vid Portugal. Vision: Går projektet som planerat byggs anläggningen ut till 30 ormar, så produktionen tiodubblas. som innehåller hydrauliska pumpar. När vågorna vrider gångjärnen, pressar pumparna olja genom en generator, som kan prestera 750 kilowatt. Pelamis har utvecklats av det skotska företaget Ocean Power Delivery, och under 2006 installeras tre sjöormar i havet utanför Portugals nordkust nära staden Póvoa de Varzim. Anläggningen kommer totalt att ge 2,25 megawatt, vilket motsvarar effekten hos ett stort modernt vindkraftverk. Lever sjöormen upp till förväntningarna tänker man bygga ut anläggningen, så att den kan förse 000 hushåll med ström. Vågdraken föddes i Danmark Sjöormen får emellertid skarp konkurrens från den i Danmark utvecklade vågdraken, Wave Dragon, som är försedd med 300 meter långa fångstarmar, som leder vågorna in mot en central plattform, som vattnet sköljer över. Plattformen fungerar som en vattenreservoar, och det uppsköljda vattnet faller av sig självt ned genom ett hål i bottnen, där en turbin alstrar elektricitet. Våren 2007 sjösätts den första vågdraken i full skala utanför den walesiska kusten vid Milford Haven. Draken kan generera sju megawatt, och 2008 2009 planerar man att bygga ut anläggningen till totalt elva vågdrakar, som tillsammans kan förse 60 000 hushåll med ström. Idén till vågdraken föddes i slutet av 1980-talet av civilingenjören Erik Friis- OCEAN POWER DELIVERY LTD. Madsen, som blev inspirerad av vågor, som sköljer in över korallrev. År 1997 blev forskare vid Aalborg Universitet involverade i utvecklingsarbetet, speciellt med avseende på utformningen av anläggningen. Den idealiska formen på fångstarmarna beräknades utifrån datormodeller, varpå en liten modell testades i ett vattenlaboratorium. Det visade sig att en optimering av fångstarmarna Av Rolf Haugaard Nielsen 45
Vågdraken slukar vattnet Princip: Wave Dragon är en flytande plattform med 300 meter långa fångstarmar. Vågorna tvingas upp över plattformen, och vattnet leds genom ett hål i mitten, där det driver en turbin. Elproduktion: 7 000 kilowatt per vågdrake. Projektstart: År 2007 sjösätts den första vågdraken i full storlek utanför Wales. Vision: Går allt planmässigt skall anläggningen byggas ut till totalt elva vågdrakar inom två år. Plattformens höjd över havsnivån kan regleras. I stilla väder skall den ligga lågt, i hårt väder högt. Turbin Luftkamrar, som reglerar vågdrakens flythöjd. Vågriktning EARTH-VISION.BIZ/WAVE DRAGON fördubblade vattenmängden i de vågor som rullar in mot plattformen. Försöken ledde till att man utvecklade en prototyp, som är 4,5 gånger mindre än en vågdrake i full storlek. Prototypen sjösattes i Nissum Bredning i Limfjorden våren 2003 och blev världens första off-shore vågkraftverk som levererade ström till elnätet. Under sammanlagt tre års försök har anläggningen levt upp till förväntningarna, men testerna har även demonstrerat f lera av de faror, som vågkraftverk utsätts för. Under en storm har vågdraken förlorat sina fångstarmar, och försöken har även visat att det ställs mycket höga tekniska krav på de elledningar som skall fungera i havsvatten. Vågdraken f lyter på luftfyllda kamrar, där lufttrycket, och därmed f lythöjden, kan regleras efter väderförhållandena. När havet är stilla, skall vågdraken ligga lågt, så att vågorna lätt kan skölja upp i reservoaren. När det blåser storm och vågorna är höga, höjs anläggningen, så att vattnet inte bara f lyter ut över reservoarens kanter och rinner ut i havet. Av hänsyn till systemets tålighet är turbinen i bottnen enkelt utformad med fasta istället för ställbara blad, som oftast används i turbiner i vattenkraftverk. Kraftverken styrs via nätet Vågdraken produceras som en byggsats, och delarna fogas ihop på land i en docka, varpå draken bogseras ut på havet och förankras i havsbottnen. Förankringen är utformad så att vågdraken kan vridas åt det håll som vågorna är lättast att fånga. Draken övervakas konstant av webbkameror och kan styras från land via en kommunikationskabel i princip från ett Internetcafé var som helst på jorden. Det samma gäller för övrigt för sjöormen. Man kan från land ställa in 46
ormens pumpar och gångjärn efter rådande väderförhållanden till exempel måste gångjärnens böjlighet reduceras i hårt väder. Samtidigt kan sjöormens position justeras, så att den alltid ligger rätt i förhållande till vågriktningen. De båda anläggningarnas prestationer kommer att följas av forskare världen över. I synnerhet i USA, Japan och Europa finns ett växande intresse för vågenergi, och Storbritannien satsar målmedvetet på att bli världens ledande nation inom utvecklingen av den nya energiformen. År 2003 öppnade testcentret European Marine Energy Centre utanför Stromness på Orkneyöarna, och här finns det plats nog att testa fyra olika vågennergianläggningar samtidigt, så att man direkt kan jämföra prestation och driftssäkerhet. Centrets första kund var just Ocean Power Delivery, som testat en fullskaleversion av sjöormen sedan augusti 2004. En viktig del i vätesamhället När sjöormen och vågdraken nu testas i verkligheten i Portugal respektive Wales, kommer även den ekonomiska faktorn in i bilden. De skall båda leverera ström till elnätet, men inledningsvis blir priset inte konkurrenskraftigt, då strömmen väntas kosta minst det dubbla jämfört med priset på el från konventionella kraftverk. Med tiden väntas priset dock sjunka i takt med den tekniska utvecklingen på samma sätt som har hänt med priset på ström från vindkraftverk. Ser vi längre framåt öppnar sig stora perspektiv. Visionen är stora parker av vågkraftverk. Till exempel kommer en park med sjöormar, som täcker en kvadratkilometer på havet, att kunna leverera en effekt på 30 megawatt, och 20 sådana parker kommer tillsammans att kunna förse en storstad med en halv miljon invånare med elektricitet. På ännu längre sikt kan parker av vågkraftverk på havet bli en viktig del i visionen om framtidens vätesamhälle. Idén är att omsätta elektriciteten till väte på plats i stället för att skicka strömmen iland via kablar. Vätet kan hämtas av tankfartyg och användas i bränsleceller i miljövänliga vätebilar och föroreningsfria kraftvärmeverk, som bara släpper ut samma material som det hela började med nämligen vatten. Läs mer om ämnet på www.illvet.com Fler idéer för framtiden På ritbordet finns flera idéer, som kan öka vår utvinning av havets energiresurser. Tidvatten driver Rotorer på havsbottnen används framför allt för att utvinna tidvattenenergi. Den stora fördelen är att man vet exakt när vattnet rullar ut och in vid ebb och flod. Elproduktionen kan därmed förutsägas med stor precision, och det gör det lätt att infoga verken i elförsörjningen. Tidvattenrotorer ger bäst utbyte i smala sund, där tidvattnet skapar kraftiga strömmar. Vågorna sätter fart på kolvmotorn Flera idéer till vågkraftanläggningar bygger på en princip med flöten, som rörs upp och ned av vågorna. Ett av koncepten är det danska Wave Star, i vilken ett stort antal flöten är monterade på en lång arm. När vågen passerar vinkelrätt mot armen, höjs och sänks flötena omväxlande, och rörelsen vrider runt en stång inne i armen. Konceptet testas nu på modellnivå. Vattenpelaren blåser liv i turbinen Denna typ av vågkraftverk består av en stor kammare, som sticker ned i vattnet. När en våg rullar in, sköljer den upp i kammaren och pressar ut luft genom turbinen. Motsvarande sugs luften åt andra hållet, när vattnet sjunker igen. Det har gjorts flera försök med offshoreanläggningar, men konceptet har hittills fungerat bäst i kustkraftverk. Det gäller bland annat i Skottland, där verk i flera år har levererat el till nätet. 47 WAVE STAR ENERGY