Udvikling af bølgekraftkoncepter har hidtil koncentreret sig om design og udformning af de flyde-elementer, som overskylles eller vippes op og ned af bølgerne på forskellig vis. Selve omdannelsen af energien i bølgerne til strøm - gennem power take-off eller PTO-systemet - har fået meget mindre opmærksomhed.

Men det skal en ny 16 meter lang fuldskala-bølgesimulator lave om på, forklarer lektor Henrik C. Pedersen fra Aalborg Universitet, som er tovholder på projektet:

»Vi kan se, at flere bølgekoncepter efterhånden er kommet over 'proof of concept'-fasen, men der er stadig lang vej igen, hvis bølgeenergi skal blive økonomisk rentabel. Vores fokus ligger på optimering af power take-off-løsninger, hvilket skal bane vej for en tiltrængt forbedring af effektiviteten i bølgeenergianlæg,« siger han.

Testbænken er i første omgang designet til bølgekraftkonceptet Wave Stars power take-off-system, som p.t. er en traditionel cylinder forbundet med en hydraulikmotor, der trækker generatoren. Men simulatoren vil i princippet også kunne anvendes til udvikling af elektriske power take-off-løsninger.

Forventer øget kapacitet

»Vi forventer - på baggrund af de første simuleringer - at Wave Stars power take-off vil kunne øge den nuværende virkningsgrad fra under 50 til et godt stykke over 70 pct. Simuleringer viser op til 75-76 pct., « siger Henrik C. Pedersen.

Udfordringen ved at designe et power take-off til bølgekraft er dels, at der er tale om meget langsomtgående bevægelser fra bølgerne, når de vipper stemplet op og ned - dels at belastningerne varierer meget og kan være ekstremt store, når det rigtig blæser og bølgerne rejser sig.

Ifølge Henrik C. Pedersen bruger man i dag standard hydraulik-komponenter, som kan klare de langsomme bevægelser med små rotationshastigheder og varierende belastninger, men som til gengæld kommer til at køre med meget lave virkningsgrader.

»I bølgesimulatoren vil vi teste digital hydraulik, hvor man har et system med flere tryklinjer og kamre. Kamrene og tryklinjerne kan kombineres på forskellig vis via styringen, og på den måde får man populært sagt en form for gearing med flere gear i selve cylinderen. På den måde kan virkningsgraden i systemet øges, ligesom vi også arbejder på udvikling af nye digitale pumper og motorer, som på sigt vil kunne bidrage til forbedret virkningsgrad,« forklarer han.

For at kunne teste sådanne løsninger er bølgesimulatoren - som bliver verdens første i fuld skala - helt uundværlig, fordi man har brug for veldefinerede bølgeforhold og -belastninger for at kunne udvikle, teste og validere forskellige konfigurationer, komponenter og reguleringsstrategier for den digitale hydraulik i bølgekraftanlægget.

Svært at skalere

»De systemer og komponenter, vi kommer til at teste, er meget anderledes, og der stilles helt andre krav til dem mht. flowmængder, tab og specielt dynamik. På grund af de meget ulineære sammenhænge imellem de forskellige parametre er det ikke muligt at lave skalaforsøg, hvor alle parametrene skalerer korrekt på en gang, og derfor har vi valgt at bygge en test-bænk, hvor man kan teste løsningerne på én gang i et fuldskala-anlæg,« forklarer han.

I praksis kan anlægget simulere kraften fra op til syv meter høje bølger over en bølgebredde på seks meter. Det svarer til en kraft på over 800 kN, som kommer med ret stor hastighed - over en halv meter i sekundet. I tilfældet Wave Star svarer det til en topeffekt på hver flyder på op imod 350 kW.

Pumpestationen på simulatoren kan derfor yde en topeffekt på op til 450 kW.

»Udfordringen ved simulatoren er både at få lavet noget, der kan holde, og som opfører sig, præcis som bølgerne vil gøre i alle situationer. For eksempel når flere absorbere placeres ved siden af hinanden, eller hvis man - som del af en reguleringsstrategi - vælger at pumpe lidt af energien tilbage i bølgen for derigennem bedre at matche systemets resonans-frekvens til bølgen,« påpeger han.

Simulatoren er i praksis designet i et samarbejde mellem Wave Star og Aalborg Universitet, mens seks studerende har stået for konstruktion af den mekaniske del af simulatoren som del af deres bachelorprojekt.

Projektet, som i alt har kostet fire mio. kroner, er finansieret af Aalborg Universitet, Wave Star A/S samt forskellige fonde. [color=#222222" face="arial, sans-serif" size="2]
[/color]