Q&A: Bølgekraft kræver store investeringer
I svar til Ingeniørens læsere skriver ekspert i bølgekraft, lektor Jens Peter Kofoed fra Aalborg Universitet, at man ikke kan forvente, at store bølgekraftværker opfører sig ligesom små. Derfor er større og mere langsigtede investeringer nødvendige.
Jens Peter Kofoed, ekspert i bølgekraft og lektor på Aalborg Universitet
Fakta
Læs også
Bølgekraft har alle muligheder for at blive en af fremtidens store bidragydere til en verden uden fossile brændstoffer-
Energipotentialet er stort. Bølgekraft er – i forhold til vindkraft – en mere forudsigelig vedvarende energikilde. Bølgerne er kraftigst om vinteren, når energiforbruget er størst, og så passer bølgekraft godt sammen med vindkraft, fordi bølgerne ruller længe efter, at vinden er blæst af.
Ekspert i bølgekraft og lektor i Byggeri og Anlæg på Aalborg Universitet, Jens Peter Kofoed, svarede den 28. september på læsernes spørgsmål.
Her skrev han blandt andet, at bølgekraftværker ikke på samme måde som vindmøller kan opskaleres, da virkemåden er ændrer sig med størrelsen. Derfor er det nødvendigt med større og mere langsigtede investeringer i store bølgekraftværker.
Se alle Jens Peter Kofoeds svar til læserne nedenfor.
Det er ikke længere muligt at stille spørgsmål til Jens Peter Kofoed
Henrik Pedesren
Hvad er årsagen til at der ikke satses mere på ”onshore” anlæg, altså hvor kraftværket er placeret på land og ”flyderen på havet forstås og energioverførsel til land via, f.eks. hydraulik. Jeg vil da mene at et sådant anlæg må være langt mere økonomisk, både at fremstille og vedligeholde.
Mvh.
Henrik Pedersen
Jens Peter Kofoed
Kære Henrik,
Der findes også en række af anlæg der satser på en udformning i retning af det du beskriver - se fx http://www.sde.co.il/ og http://www.iea.org/Textbase/work/2007/neet_brasilia/Estefen.pdf . Andre anlægstyper der også er on- eller nearshorebaserede inkluderer oscillerende vandsøjle anlæg (OWC) - eksempler herpå findes på Pico (Azorerne), i Indien og LIMPET på Islay (Scotland), og overskylsbaserede anlæg som fx WaveEnergy AS's SSG, se www.waveenergy.no . En del af disse koncepter er velegnede til integration i fx. moler, hvilket kan hjælpe på økonomien, da elproduktionsanlægget så "kun" skal financiere marginal omkostningerne hertil, under forudsætning af at molen skulle bygges alligevel.
Generelt gælder det at de "landbaserede" anlæg har mindre energi til rådighed end dem der placeres på dybere vand, simpelthen fordi en del af energien forsvinder i brydning og bundfriktion på vejen til kysten - hvor meget dette tab er afhænger helt af de lokale forhold. Ser man på det "teoretiske" potentiale vil dette som regel være væsentligt større (måske en faktor 2-3, igen ' meget lokalitetsafhængigt) offshore, men da anlæggene alligevel typisk ikke bør dimensioneres til at være effektive i de meget store, meget energirige bølgetilstande (der kan bidrage væsentligt til det "teoretiske potentiale"), og det er de største bølgetilstande der "barberes" mest af, som man kommer tættere på kysten, ja, så vil springet i "praktiske" potentiale ikke være ligeså stort fra offshore til on- eller nearshore. Ydermere vil designlaster, som i vid udstrækning driver prisen på konstruktionerne, også typisk være væsentligt lavere tættere på land end offshore, da de største bølger vil reduceres.
Mvh. Jens Peter
Christoffer Lythcke-Jørgensen
Hvis man forestillede sig at man installerede effektive bølgekraftværker i forbindelse med en større offshore vindmøllepark i fx vesterhavet, hvor stor en procentvis forøgelse af den normerede effekt på parken ville man kunne opnå? Og hvor store 'stordriftsbesparelser' kan man opnå ved at kombinere bølgekraft med vindmølleparker offshore? Mvh. Christoffer
Jens Peter Kofoed
Hej Christoffer,
Dette er meget lokalitets- og anlægsafhængigt. Dog gælder det at bølgeenergianlæg typisk vil skulle placeres i "linier" snarere end i en "matrix" struktur, sådan som det er tilfældet for vindmøller. Et eksempel kunne være at man placerer 10 x 10 (100 ialt) 2 MW vindmøller med en indbyrdes afstand på 1 km. Placeres så 10 km bølgeenergianlæg på linie (og vi antager fx middelbølgeenergiflux på 10 kW/m, svarende til lidt længere til havs end Horns Rev) udfor denne, vil bølgeenergiparken nok med rimelighed kunne have en normeret effekt på 50-100 MW, og nok et lidt lavere antal driftstimer pr. år end vindparken. Kigger vi istedet på mere bølgeenergirige områder, fx Atlanterhavs kyster kan man komme væsentligt højere op i ydelse fra bølgeenergianlæggene, også så deres ydelse vil langt overgå vindmølleparkens - spørgsmålet er så om man ville placere vindmølleparker disse steder.
Der vil være besparelser at hente ved deling af infrastruktur - kabler, vedligeholdelse mv. Der vil endvidere være andre "sidegevinster" ved at placere bølgeenergianlæg foran vindmølle parker, de vil skabe fx skabe 'læ', hvilket vil give bedre adgangsbetingelser med båd i vindparken i "hverdagssituationen".
Mvh. Jens Peter
Andreas Jessen
Hvad er bedst - Store anlæg i omegnen af 1-5 MW eller små anlæg (10 - 50 kW) sat sammen i større arrays? Her tænker jeg på f.eks. seabased contra wavedragon og hvilke udfordringer har de 2 tilgangsvinkler i forhold til hinanden?
Jens Peter Kofoed
Hej Andreas,
Det afhænger meget af hvilken tids- og udviklingshorisont man kigger på! Jeg tror man på længere sigt skal op i "multi MW" klassen - når man begynder at ville lave egentlige kraftværker på hundredevis af MW. Ellers drukner økonomien i drift og vedligeholdelsesudgifter. Problemet er bare at det i den tidlige udviklingsfase er langt billigere (men ikke nødvendigvis billigt;-)) at få erfaringer i fuld skala med enkelte enheder af de små anlæg. Dette paradoks gør det svært for mange koncepter at vokse "harmonisk" sådan de danske vindmøller har haft stor succes med - simpelthen fordi den fysiske virkemåde ofte ændrer sig hvis man blot gør anlæggene større i de samme bølgesituationer. Dette gør sig specielt gældende for point absorbere, så som SeaBased.
Dette betyder også at der er behov for langsigtede (og store) investeringer for at afprøvet teknologierne i "multi MW" klassen, såsom Wave Dragon - og dem er der desværre lidt langt imellem pt.
Mvh.
Jens Peter
Nikolas Paldan
Hej Jens
Bliver der nogensinde et rimeligt forhold mellem anlægs- og vedligeholdelse omkostninger for et bølgekraftsanlæg og salgsprisen på hver kwh produceret?
Mvh
Nikolas Paldan
Jens Peter Kofoed
Hej Nikolas
Det er endnu et meget åbent spørgsmål - men det tror jeg bestemt på. Og det afhænger ikke kun af hvad bølgeenergianlæggene kan præstere, men også hvad pris markedet vil betale. Visse steder i Europa er afregningsprisen for bølgeenergi oppe i nærheden af et par kr. pr. kWh, og ved denne pris er man med de pt. kendte teknologier ikke langt fra at være rentable på nuværende udviklingstrin. Jeg tror på at man på længere sigt vil kunne væsentlig længere ned.
Mvh. Jens Peter
Andreas Jessen
Hej Jens Peter
Hvilke anlæg ser du som nogle af de mest udviklede idag eller mest lovende set fra en ingeniørs synspunkt? Har du en personlig top 3 eller lignende?
Mvh. Andreas
Jens Peter Kofoed
Hej Andreas,
Jeg mener det er meget svært idag at udpege "de bedste 3" koncepter. Jeg vil prøve at give grundene hertil:
1. Vi kan godt med rimelig nøjagtighed sige hvor meget energi de forskellige anlæg vil kunne producere under givne forhold. Den store udfordring er at estimere anlægs- og vedligeholdelsesomkostningerne. Specielt sidstnævnte er stortset ukendt, da der kun har været meget få fuldskala langtidsafprøvninger af bølgeenergianlæg på verdensplan.
2. Der er stor variation i betingelserne for bølgeenergianlæg på forskellige lokaliteter. På lang sigt er det nok store flydende offshore anlæg der skal til for at leverede store mængder af bølgeenergi, men jeg tror man bliver nødt til også at lave mindre, lokalt tilpassede løsninger. Dette kan fx være bølgeenergianlæg integreret i molekonstruktioner, sådan som det er på tale i udvidelsen af Hanstholm Havn (overskylsanlæg af SSG typen). Dette vil give mulighed for at få langtidserfaringer med bølgeenergianlæg med "low risk" - her er tale om relativet "konventionelle" teknologier (beton sænkekasser og lavtryksvandturbiner) og man kan komme til anlægget fra land.
3. En ting er de teknologiske fortræffeligheder ved et givet koncept, men dets succes vil også afhænge meget af organisationen der driver det frem. Ideen til de fleste koncepter er undfanget af en opfinder, der udvikler videre på konceptet i lille skala. Når projektet kommer til det stade hvor der skal laves fuldskala afprøvning, vil behovet for finansiering være så stort at, det er helt anden type af organisation der skal til for at drive projektet frem, ikke mindst for at investorerne føler sig trygge ved at midlerne bliver brugt på rette vis. Denne overgang har i mange tilfælde vist sig at være problematisk.
Nu skrev du "fra en ingeniørs synspunkt", så jeg vil supplere med yderligere et par tekniske relevante punkter til overvejelse ifm. evaluering af koncepter.
- Konceptet skal være effektivt i de bølgetilstande der bidrager mest til det gennemsnitlige potentiale, og ineffektivt i de største bølgetilstande.
- Det er ikke økonomisk at gå efter de sidst "procenter" i effektivitet, da dette som regel vil være på bekostning af load faktoren (antal fuldlast timer pr. år).
- Det største bølgeenergipotentiale findes offshore, men forholdet mellem "hverdagslaster" og "ekstremlaster" er også størst her. På lavere vanddybder vil de største bølger være begrænsede og mere veldefinerede.
Mvh. Jens Peter
