Elektrownia w morskim prądzie

Zaprojektowane urządzenie nosi nazwę Deep Green, pracują nad nim specjaliści z firmy Minesto – spółki zależnej koncernu Saab specjalizującej się w podwodnych technologiach. Ich najnowszy twór to hydrodynamiczne „skrzydło" połączone z turbiną i generatorem. Taki zestaw, po zanurzeniu, przekształca siłę podwodnych prądów w elektryczność. Projektem kieruje dr Magnus Landberg.

Podwodny latawiec zachowuje się podobnie jak klasyczny latawiec w powietrzu albo jak latawiec-skrzydło kitesurfera, tj. krąży z boku na bok, zygzakuje, zatacza ósemki, chwilami gwałtownie przyspiesza, opada i wznosi się.

Zupełnie nowy sposób

– Deep Green przymocowany jest na stałe do dna. W doświadczeniach prowadzonych przy północnym wybrzeżu Irlandii, w Lough Strangford w hrabstwie Down, testowane są skrzydła różnej wielkości, o rozpiętości do kilkunastu metrów. Dotychczas prowadzono doświadczenia na głębokości od 60 do 120 m.

Od szybkości poruszania się latawca pod wodą zależy szybkość obrotów turbiny, a tym samym wytwarzanie prądu elektrycznego.

– Siły aerodynamiczne powodują, że latawiec w powietrzu porusza się chwilami dziesięciokrotnie szybciej, niż wynosi prędkość wiejącego wiatru. Ale zjawisko podobne do występującego w atmosferze zachodzi również pod wodą, mimo że gęstość wody jest około 900 razy większa. Dlatego postanowiliśmy z tego skorzystać i opracować zupełnie nową technologię wytwarzania elektryczności – wyjaśnia dr Magnus Landberg.

Prąd elektryczny wytworzony pod wodą przesyłany jest kablem na ląd. Turbinę zaprojektowano tak, aby mogła przez nią przepływać woda z prędkością 16 m na sekundę – zjawisko to może zachodzić, gdy podwodny latawiec szybuje w prądzie płynącym nieco poniżej 2 m na sekundę.

Żywotność latawca Deep Green powinna być nie mniejsza niż 20 lat. Nie zakłóca on podwodnego ekosystemu, wodne turbulencje powstające podczas poruszania się latawca nie docierają do dna.

Kompletny zestaw Deep Green, w zależności od wielkości latawca, turbiny i generatora oraz odpowiednio stabilnej kotwicy, waży nie więcej niż 14 ton. Dla porównania – zestawy z turbinami wykorzystującymi przypływy i odpływy morskie ważą od 50 do 600 ton.

Zjawisko podobne do występującego w atmosferze zachodzi również pod wodą

Podczas eksperymentów w Lough Strangford zestaw składający się z latawca o rozpiętości 14 m i turbiny średnicy 1,15 m wytworzył maksymalnie 850 kW w prądzie morskim przepływającym z prędkością 1,7 m/sek. Podczas tej próby Deep Green kotwiczony był na głębokości od 90 do 120 m. Utrzymująca go lina miała od 110 do 140 m długości, praktyka pokazała, że musi ona być zawsze dłuższa o ponad 20 m od głębokości wody w tym miejscu. Przeprowadzone eksperymenty wykazały, że na jednym kilometrze kwadratowym dna morskiego może być zakotwiczonych 16 takich zestawów.

Premiera za dwa lata

W trakcie przeprowadzanych prób okazało się, że Deep Green może być kotwiczony także na dużo większych głębokościach. Wówczas jego efektywność nie maleje, ale rosną techniczne trudności z przekazywaniem wytworzonej energii na ląd, co wiąże się z długością kabla przesyłowego oraz o wiele trudniejszą i bardziej kosztowną naprawą w razie uszkodzenia kabla lub awarii turbiny czy generatora.

Minesto zapowiada, że przemysłowa eksploatacja pierwszej podwodnej kolonii latawców, zlokalizowanej koło wybrzeży Wielkiej Brytanii, rozpocznie się już w 2015 roku.

Według specjalistów z Minesto cena uzyskanej w ten sposób jednej kilowatogodziny będzie się wahać od 0,06 do 0,14 euro. Eksperci szacują, że rozpoczęcie na szeroką skalę uzyskiwania elektryczności za pomocą technologii Deep Green może zwiększyć rynek energii pływowej nawet o 80 proc.

Inni też chcą

– System Deep Green może być wykorzystywany w bardzo odmiennych miejscach i warunkach, w wodzie płytkiej i głębokiej, słonej i słodkiej, a przede wszystkim wszędzie tam, gdzie ze względu na słabe podwodne prądy nie opłaca się instalować tradycyjnych hydroturbin przepływowych – przekonuje dr Landberg. – Niskie koszty materiałowe, transportu, instalowania i eksploatacji sprawią, że Deep Green, mimo mniejszej wydajności od tradycyjnych turbin pływowych, stanie się konkurencyjny. Tradycyjne turbiny w praktyce nie mogą być instalowane głębiej niż 30 do 50 m, są opłacalne dopiero wtedy, gdy prąd płynie z prędkością większą niż 2,5 m na sekundę.

Rozwojem i wykorzystywaniem technologii uzyskiwania elektryczności z morza zainteresowane są Stany Zjednoczone. Amerykańska administracja wspiera prace zmierzające w tym kierunku. Rezultatami uzyskanymi przez specjalistów z Minesto zainteresowali się badacze z Worcester Polytechnic Institute. Zespół pod kierunkiem prof. Davida Olingera uzyskał dofinansowanie na prowadzenie doświadczeń od Departamentu Energii, a także grant w wysokości 300 tys. dolarów od National Science Foundation (eksperymenty dotychczas przeprowadzone przez Minesto kosztowały ponad 40 mln euro).

Prof. Olinger zamierza eksperymentować w Golfsztromie, którego potencjał energetyczny ocenia na 20 gigawatów, czyli odpowiednik produkcji dziesięciu elektrowni jądrowych.

Ekologia

Pozostało 89% artykułu