I sidste uge lovede jeg at arbejde på at offentliggøre WavePiston's designgrundlag, CAD tegninger osv, osv.
Jeg kaster derfor WavePiston's metode til beregning af energiudbytte fra en WavePiston maskine på bordet for at se hvor mange ekstra "bølger" sådan en handling kan afstedkomme.
Mit ene motiv er egoistisk: Jeg vil gerne have så mange som muligt til at kigge i WavePiston's maskinrum. På den måde bliver der lavet gratis crowd-rewieving på vores koncept. Problemer er til for at blive løst, men man skal lige se dem før man kan løse dem.
Mit andet motiv er altruistisk: Vi er alle underlagt samme fysik, samme vand og samme virkelighed. Hvis vi deler vores metoder, så vinder vi alle i sidste ende.
Metoden er skrevet i MathCad. For alle kan få glæde af metoden har jeg "udprintet" MathCad arket som en PDF der (forhåbentlig) kan læses af alle, og linket er her http://www.wavepiston.dk/download/mathcad_ing_ode.pdf
Jeg er opmærksom på at ikke alt er forklaret til fuldkommenhed. Der bør dog være information nok til at man med lidt besvær kan dekode mekanikken bid for bid. Husk på, at dette er et kig under WavePiston ApS' motorhjelm og ikke en videnskabelig afhandling. Kommentarer omkring uvæsentlige detaljer og uklarheder vil blive forbigået i ophøjet tavshed .
Vil man have hjælp til specifikke dele, så send mig en PM, jeg vil gøre mit bedste for at hjælpe hvis jeg kan. Send mig også en PM hvis du ikke gider at tampe formlerne ind og gerne vil have tilsendt en kopi af MathCAD filen.
Beregningerne tager sit udgangspunkt i WavePiston, da WavePiston er det bølgekraftanlæg der interesserer mig mest. Metoden vil dog nemt kunne tilpasses andre anlæg med flydere eller modstandselementer som f.eks. Langley, Wavestar, Dexa, Oyster og hvad der ellers ligger der ude. Jeg har markeret de tal der beskriver bølgeklimaet med grønt. Med gult er markeret de tal og formler der definerer en WavePiston WEC og som skal ændres hvis man vil beskrive en anden WEC.
I første del af beregningen simuleres et såkaldt JONSWAP bølgespektrum. JONSWAP spekteret er vidt udbredt og egnet til at beskrive bølgeklimaet i f.eks. Nordsøen. Parametrene der indgår i et JONSWAP spektrum er fetch, dvs over hvor stor længde bølgerne bygger op, og vindhastigheden (i 10m højde).
Første graf viser et lille udsnit af den simulerede bølgehøjde over tid. Læg mærke til hvor kaotisk det ser ud! Her kan man få en fornemmelse for hvorfor det næsten altid går galt, hvis man designer bølgekraftanlæg til at virke i pæne sinusformede bølger. Regulære sinusformede bølger findes hverken i virkeligheden eller i simuleringer der efterligner virkeligheden.
Efter beregning af bølgehøjde (og vandhastighed) som funktion af tid defineres den plade der lægges ud i bølgen.
Herefter kommer vi til MathCAD arkets bankende hjerte, nemlig en SOLVE blok der løser den differential igning der beskriver pladens bevægelse i forhold til den fluid (vand) den ligger i. For WavePistons vedkommende benyttes den såkaldte Morrison differentialligning.
Ligningen i MCAD arket er en smule speciel da den indeholder leddet "pawtanh(v(t)1000)". Det fysiske indhold af dette led er, at pladen påvirkes af en kraft på "paw" med en retning modsat pladens bevægelse. Denne ligning skal ændres hvis du ønsker at beskrive dit eget anlæg. Altså: skift ligningen i SOLVE blokken ud med noget der beskriver din version af et bølgekraftværk og så er du i business! Ligningens løsningsfunktion (pladens hastighed) lægger MathCAD i funktionen "sol".
Nu er vi færdige: Kender man pladens bevægelse og modstanden "paw" kan man direkte beregne den energi pladen omsætter og dermed energiproduktionen.
Virker nørderiet så? Ja, gu virker det ! På sidste side af PDF filen har jeg sammenlignet skalaforsøg lavet i bølgetanken på AAU med simuleringerne. Antager vi en beskeden (og konstant) friktion i forsøget rammer vi skæmmende præcist, nemlig indenfor ca. 5%. Med andre ord: Dette er en rigtig god metode til at estimere energioutput fra WavePiston.
Jeg vil påstå at rigtigt mange bølgenørder kan få glæde af denne metode, da den kan tilpasses et hvilken som helst anlæg der betjener sig af energioverførsel fra en flyder, en padel, en plade, en svingdør eller hvad det nu er man går og roder med. Alt hvad det kræver er at man tweaker de gule markeringer til noget der beskriver ens eget bølgekraftprincip.
Jeg vil gerne slutte med en opfordring til alle bølgekraftnørder og alle der tror på bølgekraft: Lad os gøre fælles front og dele ud af regnemetoder, måleprocedurer og testresultater. Send hvad I har til mig eller send et link til jeres metoder. Jeg skal nok sørge for at gøre det bredt tilgængeligt. Sammen er vi stærke. Hvis vi alle deler vores viden, kan vi i fællesskab gøre Danmark til verdens førende bølgekraftnation og verdenen et lidt bedre sted at være.
