Skal man lave strøm ud fra en spand kul eller en liter dieselolie, så er det af både økonomiske og miljømæssige hensyn vigtigt at man får så meget ud af brændstoffet som muligt. En af de vigtigste parametre for en motor er da også virkningsgraden, dvs. forholdet imellem nytteenergi og forbrugt (varme) energi.
Ovenstående er naturligvis børnelærdom for ing’s læsere. At jeg starter med det indlysende, er for at kridte banen op til det jeg egentlig har på hjerte, nemlig bedømmelseskriterier for VE i almindelighed og bedømmelseskriterier for bølgekraft i særdeleshed.
Lige her og nu øges min bestand af grå hår i hovedbunden over et evalueringskema, der skal være med til at kvalificere WavePiston, som deltager i en større (udenlandsk) bølgekraftsatsning. En vigtig del af dette skema er en ganske omfattende tabel, hvor virkningsgrad under forskellige vilkår skal angives. Ærlig talt overvejer jeg at diskvalificere WavePiston, allerede i dette indledende heat, ved ikke at udfylde tabellen! Det giver jo ikke mening! Bølger ikke er en mangelvare - så hvad skal vi med en virkningsgrad?
Virkningsgrad giver masser af mening for en forbrændingsmotor hvor brændslet er en bærende del af driftsomkostningerne, men for et anlæg hvor brændslet er gratis er virkningsgraden fuldkommen ligegyldig.
Så hvad skal vi bruge som objektivt evalueringskriterium for bølgekraft? Pris pr. produceret kWh er oplagt. En anden vigtig parameter er forsyningssikkerhed. Et koncept der kun producerer strøm i mindre end 10% af tiden er langt fra så værdifuldt som et system der producerer strøm i mere end 90% af tiden. Det er også vigtigt hvornår systemet producerer strøm. Der er mere brug for strøm om vinteren end der er brug for strøm om sommeren og der er mere brug for strøm om aftenen end der er brug for strøm om dagen.
Et helt afbalanceret evalueringskriterium er derfor ret vanskeligt at implementere, da det afhænger af aktuelt forbrugsmønster. For at gøre det simpelt, kan et første evalueringskriterium være at evaluere bølgekraftkoncepter udelukkende ud fra en forsimplet økonomisk betragtning, nemlig den beregnede pris pr. kWh over anlæggets levetid. I denne pris må vi ud over drift, bygning og udlægning også inkludere nedtagning og skrotning af anlægget efter brug. Netop for bølgekraft er dette kriterium konservativt, da der er en ret god sammenhæng imellem store bølger og vejr hvor vi bruger megen energi.
Energiudbyttet af et anlæg bør man med en vis sikkerhed kunne beregne, men hvad med anlægspris, skrotning og driftsomkostninger - hvorledes estimeres disse på en objektiv måde? Specielt indenfor bølgekraft ser man en voldsom variation af koncepter, der spænder over alt lige fra flydende gummislanger til armerede betonkonstruktioner. Da alle koncepterne bruger deres egen hjemmestrikkede beregningsmodel til estimat af omkostninger sammenligner vi for tiden æbler med pærer.
Ikke nok med vi ikke får et klart svar: Dem der overestimerer energiproduktion og underestimerer omkostninger mest, kommer til at ligne vindere. At være vinder er OK, men ikke på bekostning af overlegne koncepter, der blot er evalueret mere korrekt. I sandhed en metode der belønner de uærlige og de inkompetente!
I første omgang er den lemfældige omgang med tal blot et irritationsmoment for os der deltager i det store race om investorer og støttekroner. På langt sigt er problemet imidlertid langt større: Hvis bølgekraft ikke udvikler sig til en energiform der kan klare sig i fri konkurrere med andre energikilder, så har denne teknologi ikke sin gang på denne jord. Hvis vi grundet inkompetence og bevidst spin på de samlede omkostninger holder de levedygtige koncepter nede, på bekostning af teknologier der aldrig kan blive økonomisk attraktive, så kan vi ligeså godt stoppe nu og bruge vore kalorier et sted hvor de gør gavn.
Her vil jeg gerne give bolden op til ing's læsere og bede om hjælp og råd: Hvordan tilsikrer vi en retfærdig og objektiv økonomisk evaluering af forskellige koncepter? Findes der metoder, håndregler eller erfaringsgrundlag der kunne anvendes til at sammenligne pris og driftsomkostninger på vidt forskellige bølgekraftkoncepter, der alle har det til fælles at de endnu ikke er fuldt udviklede og endnu ikke bygget i fuld skala?
Ikke nogen nem opgave - jager jeg vindmøller, eller er der noget derude?
Interessant emne. Inspireret af at vindmøller fylder i landskabet og tilhørende jagt på steder med god vind ville relevante kriterier IMHO være:
Maksimal produceret energi per kvadratmeter overflade ved 3-5 forskellige bølgestørrelser og -frekvenser (lav et index)
Maksimal monteringsdybde
Antal bevægelige dele
Maksimal momentpåvirkning ved "en standard storm" vinkelret på anlægget
Pris/levetid
22. feb 2012 kl 16:14
Maksimal produceret energi per kvadratmeter overflade ved 3-5 forskellige bølgestørrelser og -frekvenser (lav et index)
Maksimal monteringsdybde
Antal bevægelige dele
Maksimal momentpåvirkning ved "en standard storm" vinkelret på anlægget
Pris/levetid
22. feb 2012 kl 16:45
Det er rigtigt at vind og bølgers energi er "gratis" så at tale om virkningsgrad kunne synes uvedkommende og alligevel.
For jo mere af denne "gratis" energistrøm der kan fanges for færrest mulige kroner, er jo det, der er interessant.
Det er, som du siger, jo egentligt ligemeget hvor meget der spildes af den energi , da den er gratis.
Men hvis man kunne forbedre en Vestas mølle ,fra de nuværende 45% til 47% virkningsgrad uden yderligere materialeforbrug, ville det give en mereffekt på 0,22MW ved 12m/sek vind hvilket da er værd at tage med.
Der hvor sondringen skal ligge, kan man passende kalde Bilka sondringen.
En sondring alle, der bor hvor jeg bor, i Allerød foretager, når de skal vurdere om det kan betale sig, at køre til Bilka for at købe ind dernede, selv om varerne påstås at være næsten gratis :o) så er benzinen og sliddet på køretøjet det ikke.
Den samme sondring skal påføres vind og bølgekraft........for apparaterne der skal hente naturens kræfter er ikke gratis og det er backup værkerne heller ikke !
22. feb 2012 kl 18:10
Jeg holder med dig/jer i, at virkningsgrad i normal forstand ikke er interessant. Men noget der ligner er nok ønskeligt. Derfor vil foreslå oplysninger efter nogle stikord som følger:
Pris/kWh er væsentlig, men bør vel mindst oplyses for f.eks. 3 vindhastighedsområder, idet jeg forudsætter bølgeeffekt som en funktion af vindhastighed. Beregninger over den samlede driftsperiode.
Pris/kWh måske også for 3 forskellige levetider/ driftsperioder for systemet, idet bedre og dyrere materialer også skal give en længere levetid, ellers er det en forkert satsning!
Opbyg den grundlæggende konstruktion af materialer, der i videst mulige omfang kan genbruges, og derved minimere udgift til nedtagning & skrotning (nedtagning, men renovering og genbrug af delene/løbende udskiftning event.).
Produktion/time levetid skal maksimeres. Dermed mener jeg, at et system, der ikke kun virker ved én bestemt vindretning må alt andet lige være at foretrække. Får det væsentlig indflydelse på den samlede anlægspris?
Er det ikke data/oplysninger som disse, du må få med i en præsentation? En god del af disse oplysninger kan beregnes teoretisk ud fra kendte data om vind m.v., og kan vel derfor også kontrolleres med en vis sandsynlighed?
22. feb 2012 kl 19:25
Det er bemærkelsesværdigt at man ikke sætter sig ind i tingene. Der er i virkeligheden kun eet parameter der har betydning, nemlig Cost of Energy (CoE). Det er et kendt parameter alle bruger indenfor energisektoren. CoE = (CAPEX+OMEX)/Energiproduktion i anlæggets levetid. I OMEX er gemt serviceomkostninger, waranty og dekommisioneringsudgifter. CAPEX er etableringsomkostninger. Energiproduktionen tager hensyn til anlæggets availability.
I behøver ikke at opfinde noget nyt her.
Casper, der arbejder i vindmølle-sektoren
22. feb 2012 kl 20:05
Ja arbejde for vindmølle branchen det gør vel alle danskere ved at give tilskud til den :o).......og købe "grøn" strøm alt for dyrt.
Så det gør os alle til eksperter.....nok ikke så kvalifoceret som dig, der så med din indsigt i økonomien kunne fortælle os, hvad det koster den enkelte her i landet og hvad han må undvære for at holde liv i branchen og de danske personer som der skiiftes ud med udenlandske.
Bare sådan for en ordens skyld, således at vi de bondedumme tumper kunne få lidt indkig i elfenbenstårnet og se hvorledes den overpris vi giver anvendes :o)
22. feb 2012 kl 20:18
Tak Casper, og alle jer andre :) det er ret tydeligt at CoE er det vi er ude efter, og at vi alle på den ene eller anden måde er enige om det.
Det er nemt at blive enige om det indlysende. Der hvor jeg har brug for hjælp er til at finde værktøjer til at evaluere CoE, specielt CAPEX for forskellige bølgekraftkoncepter.
Mit håb er, at der er standardiserede beregningsmetoder derude. Hvis der er det, hvor er de så henne? Jeg er ikke altvidende hvilket netop er grunden til at jeg spørger :)
@ Poul: Din bemærning om antal bevægelige dele tager jeg til mig. Helt sikkert vigtigt i en robusthedsanalyse.
@ Bjarke: Tak for navnet - jeg forsøger pt. at få min kone til at kalde mig Don Kristian udenfor privatsfæren
@ Casper: (CAPEX+OMEX)/Energiproduktion er vel ikke altid det bedste mål? Hvis vi f.eks. baserede vores energiproduktion på solceller kan jeg forestille mig situationer hvor vi kunne komme til at mangle strøm selvom CoE ellers er favorabel :)
@ Casper (igen): Hvorledes estimerede man man CAPEX og OMEX for vindmøller i vindmølleindustriens barndom? Er det kun erfaring, eller har du kendskab til værktøjer eller håndregler man kan bruge?
Lige en gang til: Jeg spørger fordi jeg IKKE ved og al information er hjertelig velkommen
22. feb 2012 kl 21:37
Hvad står forkortelsen OMEX for? Jeg kender kun OPEX (operating expenditures).
Enig i at CoE er et relevant mål. Måske kan I søge inspiration fra folk som arbejder med at opstille investeringskalkuler for lignende projekter.
22. feb 2012 kl 21:42
Der findes ikke nogen nemme løsninger når CoE skal udregnes. Faktisk er CAPEX nok det nemmeste at bestemme. I CAPEX indgår: Materialer, produktionsomkostninger, transport, installation (herunder sekundære konstruktioner) og infrastruktur (kunne være substation, sub-sea kabelforbindelser, landanlæg og kabelforbindelse til grid samt kontruktioner i forbindelse med grid-connection). Ydermere er financeringsomkostninger også i CAPEX som potentielt kan være dyrt for uprøvede konstruktioner.
OPEX er en lidt mere kompliceret størrelse; serviceomkostninger i hele anlæggets levetid (dvs. komponenter som er udmattelsesdrevet og skal udskiftes løbende samt andet service). Derudover er der garantiforpligtigelser og forsikring er særledes vanskeligt at fastslå. Sidst er dekommisioneringsudgifter.
Energiproduktion er en funktion af powercurven af anlægget (dvs. en sub-funktion af optimal energiproduktion og her i dette tilfælde bølgeamplitude), en weibull fordeling af site specifikke bølgeamplitude og en availability faktor der tager hensyn til scheduled og un-scheduled service < 1.0. Dette i anlæggets samlede levetid, igen en svær størrelse for uprøvede konstruktioner.
@Arne, ja en lille skrivefejl - det skulle være OPEX.
@Kristian, At begynde med at finde et mål for optimal samfundsmæssig energiproduktion er nok en stor mundfuld. Der findes IMO ikke noget endnu.
Casper
22. feb 2012 kl 22:28
Endnu en ting man kunne måle på er en virkningsgrad (v2) målt som produceret mængde strøm i forhold til den fjernede mængde bølgeenergi.
Jeg forestiller mig at der i bølgeanlæg, hvor vandet falder ned i en turbine og ledes ud igen i en stabil strøm, går mere energi til spilde.
v2 må i det mindste give et fingerpeg om hvor meget slitage og vedligeholdelsesbesvær der er, forudsat man har stræbt efter en høj v2 værdi ved at undgå unødig turbulens og vandsprøjt ved anlægget.
Derudover vil høj v2-værdi være en fordel hvis man skulle finde på at serie-placere bølgeanlæg, så ét anlæg bruger bølger der lige har passeret et andet.
Endelig vil en høj v2 være en fordel hvis det engang skulle ske at vi fjerner så meget energi fra havet at det kan ses på de indkommende bølger, men det er muligvis ikke relevant.
Har kigget på wavepiston.dk; stemplet synes at følge godt med vandets bevægelse, og må have en høj v2-værdi.
22. feb 2012 kl 22:57
@ Casper - tak for info. Desværre bekræfter dit indlæg bare mine værste anelser, nemlig at der ikke rigtigt er genveje og man må regne anlæg igennem, plade for plade og svejsesøm for svejsesøm hvis man skal beregne CoE. Desværre betyder det også at det vigtigste evalueringkriterie vil favorisere koncepter hvor CAPEX undervurderes, snarere end anlæg der er evalueret korrekt.
@ Poul Hansen - v2 er meget høj for WavePiston, dette baseret på forsøg i bølgetanken på AAU hvor vi målte på plader der ligger efter hinanden. Vores primære tabsmekanismer er tryktab i ventiler og transmissiontab. Jeg syntes bare ikke rigtigt at det er et salgargument så længe der er bølger nok at tage af.
22. feb 2012 kl 23:01
Måske kan I søge inspiration fra folk som arbejder med at opstille investeringskalkuler for lignende projekter.
23. feb 2012 kl 00:46
Kristian Glejbøl:
Du er vel den nærmeste til at finde disse omkostninger og produktionstal. Det kunne næsten lyde som om det var uhyrligt, og du så leder efter formildende omstændigheder.
Jeg kommer til at tænke på historien om at ride på en død hest.
23. feb 2012 kl 07:30
. Det kunne næsten lyde som om det var uhyrligt, og du så leder efter formildende omstændigheder.
Jeg kommer til at tænke på historien om at ride på en død hest.
23. feb 2012 kl 07:46
Du har ret i at man skal behandle den totale virkningsgrad med skepsis
Særligt måske for bølgekraft, hvor man vel ikke rigtigt har fundet ud af, hvor meget den teoretiskt maksimale energi er. Man har ingen Betz formel som for vindkraft.
Et par talværdier kan jeg da huske.
Dengang vi begyndte med KK i halvtresserne kostede hver tabt kW sidst i processen dvs. el. mek. hydraulisk 1000 Sv K.
For omkring 10 år siden kostede disse tab 10 000 SvK/kW.
Heller ikke for KK har værdien af den tilførdte energi så stor andel.
For tabene i dit "Bølgestempel" har jeg for længe siden arbejdet med "optimering" dvs. minimering af friktionstab, og det får du vel brug for?
Ansøgninger om bidrag er vel endnu mindre kreativt end at skrive patentansøgninger, hilser Tyge
23. feb 2012 kl 14:10
Hej Kristian, synes det er en meget spændene debat du lægger op til og kunne ikke undgå at bemærke at CoE beregneren der er link til nedenfor ikke bliver nævnt. Det er bestemt IKKE en færdigudviklet beregner men jeg mener at idéen bag den er god og hvis der blev brugt flere data fra de bølgeanlæg og udviklerne bag dem kunne den godt komme til at udgøre den generelle beregner du eftersøger. Tag om ikke andet et kig på den.
http://www.energinet.dk/DA/KLI...aspx
23. feb 2012 kl 14:53
CoE medtager så vidt jeg kan se ikke subsidier, som vel er vigtige for et hvilket som helst (grønt) projekt.
Hvordan medtages denne del af financieringen normalt, da den jo nemt kan være lige så (eller mere) variabel end bølge- eller vindforholdene?
23. feb 2012 kl 17:06
Hej Tyge :) ,
Det er et rigtigt fint tilbud. Jeg arbejder pt. på at se om det er muligt at lægge hele vores design, lige fra grundlægggende forudsætninger, over beregninger og detaljerede CAD modeller ud på nettet. Det kunne være sindsygt interessant at prøve crowd-engineering og crowd-rewieving i praksis.
Vi har imidlertid nogle kontakter jeg lige skal lodde stemningen hos før jeg lægger tingene på nettet. Jeg skal også se om det er muligt at konvertere CAD modellerne til noget der er læsbart uden et hundedyrt program.
Hvis det sker vil jeg bruge en blog på at præsentere projektet.
23. feb 2012 kl 18:20
Bestemt et rigtigt godt skridt i den helt rigtige retning :)
Jeg kan kun være enig i at man burde samle alle anlæg i en database.Det ville være skønt at kunne sammenligne sig med andre, så man kan se om man er købt eller solgt før huset er pantsat :) Ud over det, ville en generel konkurrence om at opitmere CoE bringe os nærmere målet, nemlig principper der rent faktisk kan klare sig i fri konkurrence.
Et udfyldt regneark burde indgå i alle fremtidige ansøgninger om økonomisk støtte.
Men igen: kvaliteten af output er ikke bedre end kvaliteten af input. Vi har brugt rigtig megen tid og været nødt til at designe et pseudo-anlæg for at estimere anlægsomkostninger. Hvor havde det dog været nemmere hvis der havde været en beregningsmæssig genvej eller to
24. feb 2012 kl 08:28
En af mine rigtigt gode venner har henvist mig til denne:
http://www.phillipselectric.co....pdf
Det er nøjagtigt den type information jeg har eftersøgt. Mere af den slags hvis I ligger inde med det !!!!!!!
Når denne tråd engang er afgået ved døden vil jeg nederst skrive et indlæg der samler alle referencer så de er let tilgængelige og samlede på et sted.
24. feb 2012 kl 16:31
Maksimal momentpåvirkning ved "en standard storm" vinkelret på anlægget
Pris/levetid
45
