Bølgekraft/Bølgekraftens grunnleggende utfordringer

Fra Wikibøker – frie læremidler
Hopp til navigering Hopp til søk
Sitat Siden energikrisen på 1970-tallet har forskerne forsøkt å finne frem til metoder for å utvinne energi fra bølger. En hovedutfordring har vært å utvikle anlegg som fanger opp bølgekraften i kombinasjonen av langsomme bevegelser med tidvis meget høye bølger. Den langsomme bevegelsen gjør at store krefter må tas vare på gjennom en smart måte for å oppnå tilstrekkelig effektnivå, mens stormer ofte gir altfor høy effekt. Bølgekraftanlegg må med andre ord konstrueres slik at de klarer av stormer så vel som orkaner, for ikke å si den såkalte hundreårsbølgen, samtidig som de fanger opp energien maksimalt i mindre bølger. Sitat
Øystein Kock Johansen, 2010


Slik oppsummerer dr. philos. Øystein Kock Johansen bølgekraftens hovedutfordringer i boka Energi, Livets fundament og sivilisasjonens grunnlag.[1]

Baleineaux.jpg

Bølgene i verdenshavene rommer kolossale mengder energi. ⅔ av jordens overflate er hav. Mest bølgeenergi er det i Stillehavet og Atlanterhavet mellom 40. og 65. breddegrad[2] nord og sør for ekvator, og i det sørlige Indiahavet. Bølgekraft er i dag en uutnyttet global ressurs. Anslagene for hvor mye bølgenergi det er mulig for menneskeheten å utnytte totalt, varierer. Et anslag sier 45 000 TWh/år. [3] I følge det internasjonale energibyrået IEA er det globale potensialet for bølgekraft mellom 8 000 og 80 000 TWh/år. [4] Dette er mellom 66,7 og 666,7 ganger Norges samlede vannkraftproduksjon[5], og i beste fall nok til å dekke verdens nåværende forbruk av elektrisk energi 4–5 ganger [6] Bølgekraft er forurensningsfri, fornybar energi. Av alle kjente nye fornybare energikilder er det bølgekraft som har det største praktisk utnyttbare potensialet for framtiden. Nest etter vannkraft, som verden allerede har utbygd i stor grad, har havbølger den største energitettheten av alle fornybare energikilder. Energitettheten i bølger er typisk 5 ganger større enn i vind og 10–30 ganger større enn i energistrømmen fra sola.[7]

Kart som viser bølgeenergipotensialet i verden, i kWh per meter bølgefront

Forskere, industri, investorer og politiske beslutningstakere har vært vel kjent med energipotensialet i havbølger siden oljekrisen på 1970-tallet. Etterspørselen etter energi er økende globalt, ettersom verdens befolkning vokser og levestandarden i mange tett befolkede tidligere utviklingsland land blir bedre. Ut fra klimahensyn trenger verden forurensningsfri, fornybar energi, nå og i framtiden. I over 200 år har oppfinnere patentert tekniske løsninger for å utnytte energien i bølgene.[8] Flere land satset mye på forskning på bølgekraft på 1970-tallet og 1980-tallet, etter oljekrisen. Over 1000 innretninger for å utnytte bølgeenergi er patentert.[9] På listen over kjente utviklere av bølgekraft på European Marine Energy Centre sin hjemmeside var det oppført 167 aktører per 10.3.2014.[10] Leg og lærd som betrakter bølgene, langs kysten eller ombord på skip eller offshore-installasjoner, ser og erkjenner straks at det her er enorme energimengder i arbeid. En av dem er den norske milliardæren Fred. Olsen.[11] I løpet av 2000-tallet satset han millioner av kroner på å utvikle forskjellige bølgekraftkonsepter.[12][13][14] En annen er den berømte oppfinneren Thomas Alva Edison (1847–1931). Sistnevnte uttalte, etter en skipsreise over Atlanteren i 1889, hvor han hadde sittet i timevis på dekk og betraktet bølgene: «Det gjorde meg aldeles rasende å tenke på all den energien gå til spille.»[15]


Men bølgekraft er fortsatt på utviklingsstadiet. Ingen har ennå demonstrert noen kommersiell bølgekraftteknologi. Det store spørsmålet er hvorfor? Hvorfor har ingen klart å vise verden en teknisk løsning som gjør bølgekraft praktisk og kommersielt drivverdig? Denne artikkelen vil belyse bølgekraftens grunnleggende utfordringer, i det den hevder at svaret på spørsmålet og løsningen på bølgekraftens gåte ligger i å forstå disse.


Hva kreves av et bølgekraftverk?[rediger]

For at et bølgekraftanlegg skal være drivverdig, må det oppfylle følgende tre kriterier:

  1. Anlegget må være tilfredsstillende rimelig å bygge, installere og vedlikeholde.
  2. Anlegget må produsere nok energi.
  3. Anlegget må unngå å havarere i stormer og orkaner.

Disse tre kriteriene er opplagte. Likevel har alle utviklingsløp som har vært gjennomført med bølgekraft, feilet på at de ikke har kommet i mål på minst ett av områdene. Enten har forsøkene vist at anleggsteknologien er for dyr og vedlikeholskostnadene er for høye. Eller så har ikke bølgekraftverkene klart å produsere nok energi. Eller så har de havarert i dårlig vær. Noen prosjekter har feilet på alle tre punktene. Det siste var tilfellet med Norwave's og Kværner Brug's[16] fullskala forsøksprosjekter med bølgekraft på Toftestallen i Øygarden kommune utenfor Bergen på 1980-tallet. Disse og andre tilsvarende mislykkede satsninger, som Osprey[17] i Storbritannia i 1995, har gitt bølgekraft et dårlig rykte.

Ruinene etter Norwave's kilerennekraftverk på Toftestallen i Øygarden kommune, Hordaland (Foto: Ingvald Straume, april 2010)

Bølgekraftens grunnleggende utfordringer[18][rediger]

Øystein Kock Johannesen, sitert innledningsvis, er veldig nær å beskrive presist og helt riktig hva det er som gjør bølgekraft så vanskelig. I det følgende vil denne innsikten bli brutt nærmere ned, komplettert og analysert. En slik analyse er avgjørende for at ressursene som satses i bestrebelsene på å realisere bølgekraft nå og i framtiden, skal bli brukt klokt og effektivt, for et snarest mulig gjennombrudd for bølgekraft som lønnsom energikilde. Grunnlaget for analysen er en forståelse av 1) hva et bølgekraftverk skal gjøre og 2) hva havbølger er:

  1. Et bølgekraftverk sin oppgave er å hente ut energi fra bølgene — ikke nødvendigvis temme dem — og konvertere denne til nytteenergi tilstrekkelig rimelig.
  2. Havbølger har bestemte karakteristika, som må tas hensyn til. Dette omfatter både egenskaper som bølgene har når de opptrer uforstyrret i havet, og egenskaper som framtrer når et bølgekraftverk forsøker å vekselvirke med bølgene for å ta opp energi fra dem.

Denne forståelsen av det tilsiktede virkemålet for et bølgekraftverk, og en inngående kjennskap til havbølgenes vesen, har ledet til erkjennelsen av de fem grunnleggende ufordringene for bølgekraft som her er forklart. Disse er i prioritert rekkefølge:

Ekstreme bølger: Jevnt over er bølgene i havet små eller moderate. Det er disse bølgene et kraftverk skal høste sin energi fra gjennom året. Men i stormer og orkaner — som på norske breddegrader typisk inntreffer om høsten og vinteren, i perioden oktober til februar — dannes det bølger som er mye større enn de vanlige bølgene, og som inneholder kolossalt mye mer energi. Bølgekraftanleggene må oppnå to forhold: De må ta inn og konvertere mest mulig av energien fra de normale bølgene, og de må unngå å bli ødelagt av den kolossale energien fra de ekstreme bølgene. Bølgekraftingeniører har tradisjonelt (smertelig) erfart disse to hensynene som motstridende.
Langsom mekanisk bevegelse: Bølger er bevegelser av de øverste lagene av vannmassene i havet. Vannmassene beveger seg langsomt, i sirkler, opp og frem og ned og tilbake. Bølgebevegelsene er størst i overflaten og avtar dypere ned. I normale bølger forflytter vannpartiklene i overflatelaget seg med en fart på typisk 0,5 – 1 meter per sekund. (ca 2–4 km/t). I ekstreme bølger er denne hastigheten høyere, men fremdeles moderat, gjerne opptil 6–7 meter per sekund (ca 20–25 km/t). En kubikkmeter sjøvann har en masse på omtrent 1 tonn. Kreftene som dytter vannmassene rundt og avgårde, er derfor i utgangspunktet massive, selv i små bølger. Mengden effekt (antall watt) som transporteres i en bølge, er lik produktet av kraft og fart. Dette følger av formelen , hvor er effekten målt i kW, er kraften målt i kN, og er hastigheten målt i meter per sekund. Bølgene leverer effekten i form av lave hastigheter ganget med veldige krefter. Bølgekraftanlegget må først absorbere denne effekten, dernest konvertere den i ett eller flere trinn — gjennom håndterlige former — til sluttproduktet, som kan være elektrisk strøm eller andre nyttige energiprodukter. Å høste og konvertere denne i utgangspunktet langsomme og meget kraftige mekaniske energifluksen fra bølgene, med rimelige midler og uten betydelige energitap, er en utfordring.
Vannpartiklenes bevegelsesmønster i en bølge på dypt vann. (Animasjon)
Pulserende og ujevn bevegelse: Bølgene er i sin natur ujevne og pulserende. Energien i en bølge forplanter seg gjennom fire faser: 1. bølgetopp 2. nedadgående bevegelse, 3. bølgedal, 4. oppadstigende bevegelse. Det skal mye til å konstruere et bølgekraftverk som evner å absorbere energi fra mer enn én eller to av fasene. Bølgene varierer både i størrelse og frekvens, og denne variasjonen er uforutsigbar. De leverer energien stykkevis og ujevnt, i støt som typisk varer fra 1–5 sekunder med like lange eller lenger opphold mellom hvert støt. Utfordringen er å finne rimelige måter å fange inn denne energien på og konvertere den til mer anvendelige former.
De ulike fasene i en havbølge: 1. bølgetopp hvor overflatevannmassene beveger seg langs bølgefrontens bevegelsesretning. 2. bevegelse nedover. 3. bølgedal hvor overflatevannmassene beveger seg mot bølgefrontens bevegelsesretning. 4. bevegelse oppover.


Høye kostnader for arbeidstimer på anleggsstedene: Arbeidstid til sjøs eller ved havet er dyrt, fordi lokasjonene er fjerntliggende, og fordi det involverer menneskelig risiko, dyrt utstyr og dyre fartøy. Dessuten vil periodevis dårlig vær og høye bølger hindre eller forsinke installasjons- og vedlikeholdsarbeid på anleggsstedet. Å beregne slike kostnader er dessuten vanskelig.
Forankringsdilemmaet: Flytende installasjoner kan i prinsippet forankres på to måter: stramt eller slakt. Stram forankring gir den fordelen at hovedkonstruksjonen av den flytende installasjonen står i ro i forhold til bølgene. Det muliggjør høyt energiopptak, ved at bølgene kan bevege én del av kraftverket, mens hovedkonstruksjonen utgjør et fast punkt som bevegelsen kan vekselvirke mot. Men stram forankring er krevende og dyrt, fordi forankringene skal motstå de kollosale kreftene som virker på dem i ekstreme bølger. Slak forankring er langt rimeligere. Den er i sin virkemåte mer robust, fordi den er føyelig. Men med denne metoden er det vanskeligere å fange opp energi ved å la én del av kraftverket bevege seg med bølgene mens en annen del står i ro.

Hvordan løse bølgekraftens grunnleggende utfordringer[rediger]

Tidligere forsøk på å utvikle bølgekraft har resultert i teknologi som enten ikke fungerer, eller er for dyr. I årenes løp har mislykkede utviklingsprosjekter med bølgekraft rundt omkring i verden kostet milliarder av private og offentlige kroner. Det har ført til en sementering av en pessimistisk mistro, blant politikere, miljøvernere, teknologer, industielle aktører og investorer, om at bølgekraft ikke lar seg utnytte innenfor akseptable økonomiske rammer.

Men det finnes en annen lærdom, og en dypere innsikt: De negative erfaringene fra bølgekraft skyldes først og fremst at de som tidligere utviklet bølgekraft, ikke i tilstrekkelig grad har forstått eller respektert hva som kreves av et bølgekraftverk for at det skal klare å overleve i havet kombinert med å hente ut nok energi fra bølgene til at det blir rimelig nok. De påfølgende avsnittene tar nærmere for seg hver av bølgekraftens grunnleggende utfordringer. Nøkkelen til å utvikle lønnsom bølgekraft ligger i å løse disse. Og utgangspunktet for å løse dem ligger i å forstå dem.


Ekstreme bølger[rediger]

For å kunne høste mest mulig energi fra normale bølger må de energiabsorberende delene av et bølgekraftverk vekselvirke med bølgene på en slik måte at energiabsorpsjonsvirkningsgraden (den hydrodynamiske virkningsgraden) blir høyest mulig. For å klare å unngå å bli ødelagt av den kolossale energien fra de ekstreme bølgene må kraftverket vekselvirke med bølgene på en slik måte at energiabsorpsjonsvirkningsgraden blir tilstrekkelig lav til at ingenting i kraftverket går i stykker.

Dette fører til et prinsippielt enkelt, men ufravikelig krav til hvordan bølgekraftanleggene må være konstruert: De må vekselvirke annerledes med store bølger enn med små og moderate bølger. I små bølger er det ønskelig med høyest mulig virkningsgrad, ideelt sett 100%, for å sikre at mest mulig av energien fra bølgene blir tatt vare på av kraftverket. Men i de ekstreme bølgene er det ønskelig med lav virkningsgrad, for å hindre at den kolossale energien fra bølgene får ødelegge kraftverket. På en eller annen måte må kraftverket «forstå» når det er store bølger på ferde, og da endre oppførsel for å redusere sin energiabsorpsjonsvirkningsgrad. Når de store bølgene opphører, må kraftverket også «oppfatte» det og igjen endre oppførsel til å få økt energiabsorpsjonsvirkningsgrad.


Fire mann i ferd med å reve seil i den fremre masten om bord i seilskipet Garthsnaid under en storm, ca 1920. Kilde: State Library of Victoria (http://www.slv.vic.gov.au)

Utfordringen med varierende energistrøm er den samme for bølgekraft som den er og alltid har vært for vind: I stormer og orkaner er de tilstrømmende energimengdene for store til at de kan utnyttes uten at de truer med å skade eller ødelegge konstruksjonene som skal utnytte dem. I vindkraft har de forlengst løst problemet. Problemet er løst på samme måte som det prinsipielt må løses for bølgekraft, hvis bølgekraft skal kunne komme menneskeheten til gode. I tusenvis av år har mennesker utnyttet vindenergi til å drive fram skip. [19]. Grunnen til at seilskip overlever ekstreme uvær, er at sjømennene tar ned eller rever seilene når vinden blir for sterk. Vindturbiner overlever fordi operatørene stanser dem, eller de stanses automatisk, når vindhastigheten kommer over et visst nivå. Med denne funksjonen ute av drift har vindturbiner tilsvarende problemer med å overleve som bølgekraft tradisjonelt har hatt.[20]Ved å reve seilene på et seilskip, eller ved å stanse en vindturbin, unngår man at kreftene i vinden får tak på skipet eller turbinen. Orkan- og stormvindene, med sine ekstreme energimengder, strømmer simpelthen forbi skipsmastene og gjennom vindturbinen, uten at skipet eller turbinen tar opp energien. Det er helt nødvendig for at de skal ha mulighet til å overleve.


Problemet med en løs kanon på dekk ombord på et skip er at det er en gjenstand med stor masse som er fri til å bevege seg. Når bølgene beveger skipet, vil noe av bevegelsesenergien overføres til kanonen. Kanonen settes i fart. På grunn av sin store masse lar den seg ikke så lett stoppe, og virkningen er destruktiv. På samme måte er det med alle bevegelige deler av et bølgekraftverk. Jo flere kg de bevegelige delene veier, desto større massetreghet har de. Jo større massetreghet de har, desto større destruktivt mekanisk potensiale har de når bølgene setter dem i bevegelse eller tvinger dem til å endre sin bevegelsestilstand.

Bølgekraftverk ha midler til å forholde seg på tilsvarende måte til de kolossale energistrømmene i storm- og orkanbølger. Å overse dette, og i stedet gå inn for å håndtere ekstrembølger ved å dimensjonere opp anleggene og delene i dem — altså bruke mer materiale for å gi økt styrke — løser ikke noe problem. I tradisjonell petroleumsrelatert offshore-virksomhet går man ofte fram på den måten for å gi holdbarhet til installasjoner som skal stå i havet. Ingeniørene regner ut hvor store krefter installasjonen maksimalt vil måtte tåle. Så ganger de dette med en sikkerhetsfaktor, for eksempel ×5[21], og lager konstruksjonen 5 ganger så sterk, og legger på så mye ekstra stål og betong som kreves for å oppnå det. For bølgekraft er denne framgangsmåten problematisk fordyrende. Bølgekraft er fornybar energi, og fornybar energi har ikke per i dag de samme lønnsomhetsmarginene som olje- og gassutvinningsvirksomhet. Overdimensjonering kan derfor i seg selv gjøre et bølgekraftkonsept ulønnsomt. Men det største problemet med denne framgangsmåten er at den gir økt massetreghet (inertia). Det kan gjøre at de bevegelige delene oppfører seg så konstruksjonen bli mindre — ikke mer — robust i store bølger. Massetreghet er en egenskap ved alle ting i naturen, som gjør at de vil fortsette å være i ro eller bevege seg med samme retning og hastighet som de allerede har, og yter motstand hvis en ytre påvirkning prøver å bringe dem ut av denne bevegelsestilstanden. Kraften et legeme yter for å motsette seg at en ytre påvirkning endrer dets bevegelsestilstand, er proporsjonal med legemets masse. Det vil si at et legeme med en masse på 2 tonn vil yte dobbelt så stor motstandskraft mot den samme endringen i bevegelse som et legeme på 1 tonn. Dette følger av Newtons 1. og 2. lov. Ved å dimensjonere opp en bevegelig del i en bølgekraftkonstruksjon, gir man ikke bare økt styrke til delen, den får også større massetreghet. Denne massetregheten medfører destruktive krefter når bølgene setter delen i bevegelse eller endrer dens bevegelsesretning og fart — som en «løs kanon på dekk». Dersom man forsøker å løse dette problemet med å dimensjonere opp anlegget ytterligere, ser man fort at «løsningen» blir problemet: Jo mer masse man legger på de bevegelige delene i anlegget, desto mer masse må man legge på for at anlegget skal tåle de økte treghetskreftene som denne ekstra massen medfører. Til slutt vil man ende opp med et bølgekraftanlegg som er så massivt og tungt at det ikke beveger seg i små bølger og dermed ikke absorberer noe energi. Derfor må overdimensjonering av et bølgekraftverk betraktes som et problem allerede fra prototype-stadiet.


Ekstrembølgen som slo inn mot Draupner-plattformen i Nordsjøen 1. nyttårsdag 1995. Bølgen målte 25,6 m fra topp til bunn.



Langsom mekanisk bevegelse[rediger]

Utfordringen med store krefter og de langsomme bevegelser i bølgene tilsier at den absorberte mekaniske effekten i første omgang bør geares opp, altså forvandles til bevegelse med høyere fart og mindre kraft, før bølgekraftanlegget gjør noe mer med den.

To av hovedkategoriene for bølgekraftverk, lang hengslet flytende innretning (eng. «attenuator»)[22] og svingende bølgeplate (eng. «OWSC»)[23], har den iboende ulempen at de gjennom vektstangprinsippet i utgangspunktet gearer ned den allerede langsomme og kraftige bølgebevegelsen til enda lavere fart og større kraft, som figuren nedenfor illustrerer. Det fører til at de allerede problematisk store kreftene øker, mens den langsomme bevegelsen blir enda langsommere. Å geare ned reduserer derfor både tåleevnen og energieffektiviteten til kraftverket.

De generiske bølgekraftverkstypene hengslet flytende innretning: (attenuator) til venstre, og svingeplate-system (oscillating wave surge converter) til høyre, har et iboende problem med den initielle mekaniske kraftkonverteringen, ved at de konverterer den allerede langsomme og kraftige innkommende effekten (svarte piler) til enda langsommere og kraftigere bevegelse (røde piler).

Oppgearing, på den andre siden, gearer opp bølgebevegelsene til svakere mekanisk krefter og høyere hastigheter. Det gjør kreftene lettere å håndtere, og stiller betydelig lavere dimensjoneringskrav til maskineriet som skal håndtere dem. På bakgrunn av dette er det nærliggende å konkludere med at initiell oppgearing — ikke nedgearing — er den beste veien å gå for å konvertere den absorberte bølgeenergien i et bølgekraftverk. Men det er ikke uten videre så enkelt. For dette kan igjen føre til problemer i store bølger. I normale bølger vil en optimal oppgearing føre til at bevegelseshastighetene omformes fra langsomme til moderat raske. Men hvis bevegelsesenergien fra en ekstrem bølge tas inn og geares opp likedan, vil hastigheten omformes fra moderat til svært rask. Det fører oss tilbake til den første utfordringen.


Pulserende og ujevn bevegelse[rediger]

Hydraulisk gass-akkumulator (svart beholder med gul ventilkork midt i bildet)

Fordi havbølger er rullende bevegelser gjennom ulike faser, og fordi bølgene er ujevne, vil et bølgekraftverk absorbere energien fra dem stykkevis og ujevnt, i konsentrerte støt, som figuren nedenfor viser. Hvis ikke denne energien samles opp mellomlagres, må hele kraftverket og komponentene i det være dimensjonert for å ta hånd om både energitoppene og oppholdene mellom puljene av innstrømmende energi. Det er betydelig fordyrende. I tillegg vil den leverte energien være av dårlig kvalitet i og med at den er pulserende. Mellomlagring av den absorberte bølgeenergien bør gjøres så rimelig og holdbart som mulig, og så tidlig som mulig i energikonverteringsprosessen. Dermed kan kraftverkene produsere og levere en jevnere strøm av energi ut enn det som kommer inn.

For å mellomlagre energien mellom støtene trengs et lagringsmedium. Elektriske batterier eller kondensatorer er en mulighet, men det er dyrt. En annen mulig et er å mellomlagre energien i form av potensiell energi ved å løfte en masse, for eksempel et lodd, vertikalt opp. Men hvis dette gjøres som en del av en flytende installasjon vil man møte den samme «løs kanon på dekk»-problematikken som beskrevet over. Svinghjul kan også brukes, men det vil gi tilsvarende utfordringer med massetreghet. Mekaniske fjærer som strekkes eller bøyes, egner seg ikke for bølgekraftverk i stor skala. Én mulighet utmerker seg som attraktiv: gassakkumulatorer. En gassakkumulator lagrer energi ved at en gass, for eksempel nitrogen, presses sammen i et lukket kammer, ved hjelp av et mekanisk stempel eller hydraulisk væske. På denne måten kan store mekaniske energimengder lagres med relativt sparsommelig materialbruk. Metoden er robust og har lang levetid, for gassmolekylene som utgjør energilagringsmediet slites ikke ut.

Målinger av energiopptak under prototypeforsøk gjort av bølgeenergiselskapet Straumekraft AS, Fedje, Hordaland, oktober 2008. De oransje områdene viser effekten som ble fanget inn og konvertert hydraulisk av anlegget over en 25 sekunders periode. Den største effekttoppen var på 10 kW, mens gjennomsnittseffekten for perioden var i underkant av 1 kW.

Høye kostnader for arbeidstimer på anleggsstedene[rediger]

Flytende vindmøller til havs står overfor samme utfordring som bølgekraftverk til havs: Anleggene må kunne tas inn til land for vedlikehold og reparasjoner. Å vedlikeholde og reparere dem mens de står i sjøen, er både risikabelt og dyrt.

Fordi arbeidstimer på sjøen er dyre, bør bølgekraftverkene lages slik at de krever lite installasjons- og vedlikeholdsarbeid på stedet. Tid brukt på stedet for installasjon og vedlikehold bør holdes på et minimum. Systemer som krever mye stedlig installasjons- og vedlikeholdsarbeid, derfor har dårligere utsiktene til å bli lønnsomme. Historien har vist dette.

Denne utfordringen er den samme som for flytende offshore vind. Løsningen på utfordringen gjelder så vel for offshore vind som for flytende bølgekraftverk til havs: Man må enkelt og rimelig kunne ta anleggene eller komponentene i dem inn til land, for at vedlikehold kan gjøres der, i kontrollerte omgivelser, og de må like enkelt og rimelig kunne reinstalleres i sjøen.

Forankringsdilemmaet[rediger]

Det er til havs at de store bølgeenergiressursene finnes. Dersom bølgekraftverkene skal operere i havoverflaten på dypt vann langt fra land, hvor mesteparten av bølgeenergien på jordkloden befinner seg, må de være flytende. Bunnfaste installasjoner, som på kontinentalsokkelen, er ikke mulig i verdenshavene, hvor sjødybden typisk er 2000–4000 m. Flytende bølgekraftverk som skal kunne høste energien fra bølgene i verdenshavene, må derfor være anordnet eller forankret slik at de absorberer tilstrekkelig med energi i normale bølger, uten at forankringene ødelegges i store bølger.

Det finnes i prinsippet to typer forankringer: stram forankring og slak forankring.

Forankringsdilemmaet for flytende bølgekraftanlegg går ut på at stram forankring gir godt energiopptak i små og mellomstore bølger, mens det er enormt krevende å dimensjonere for å overleve store bølger. Med slak forankring er det motsatt: En slak forankring er robust i store bølger, men energiopptaket i mindre bølger blir lavt.

Et bølgekraftverk må klare begge deler: å overleve store bølger uten krevende dimensjonering, samtidig som det evner å ta opp mye av energien i små og mellomstore bølger.

Slak forankring (til venstre) versus stram forankring (til høyre)

Bølgekraft i framtiden[rediger]

De grunnleggende utfordringene med bølgekraft stiller bestemte krav til hvordan et bølgekraftverk må være utformet og hvordan teknologien må fungere for at bølgekraft skal kunne bli praktisk og økonomisk gjennomførbart. Fremtidens utviklere av bølgekraft må ta hensyn til disse utfordringene og bøye seg for kravene de stiller, allerede fra starten av utviklingsløpet. Tidligere forsøk med bølgekraft har mislyktes, fordi utviklingsprosjektene som har vært gjennomført, har neglisjert én eller flere av disse grunnleggende utfordringene.

Hvis bølgekraft skal vinne fram, må bølgekraftens grunnleggende utfordringer som beskrevet i denne artikkelen, tas hånd om og løses.



Ingvald Straume (diskusjon) 4. apr. 2014 kl. 14:31 (CEST)

Kilder[rediger]

  1. Johansen, Øystein Kock (2010). Energi, Livets fundament og sivilisasjonens grunnlag, s. 98. Kagge Forlag, Oslo.
  2. http://www.sffe.no/?page_id=453
  3. 2nd International Conference on Ocean Energy, European Ocean Energy Association, 15–17. oktober 2008
  4. http://www.fornybar.no/nye-teknologier/bolgekraft
  5. http://www.regjeringen.no/nb/dep/kld/dok/regpubl/stmeld/2006-2007/Stmeld-nr-34-2006-2007-/14/1/2.html?id=473496
  6. http://en.wikipedia.org/wiki/Electric_energy_consumption
  7. http://folk.ntnu.no/falnes/w_e/
  8. Kan Energi AS (2001). Nye fornybare energikilder, s. 42. Norges forskningsråd i samarbeid med Norges vassdrags- og energidirektorat (NVE), Oslo. ISBN 82-12-01621-8.
  9. http://www.waveenergy.dk/index.php?page=20
  10. http://www.emec.org.uk/marine-energy/wave-developers/
  11. http://www.tu.no/nyheter/energi/2004/12/21/fant-bolgekraft-i-spania
  12. http://www.aftenposten.no/nyheter/iriks/Bolgekraft-fra-Fred-Olsen-5592271.html#.Uy0sR452038
  13. http://www.nrk.no/telemark/_smultring_-lager-elektrisitet-1.6142596
  14. http://www.fredolsen.co.uk/companies/bolt
  15. Ross, David (1995). Power from the Waves. Oxford University Press, USA. University PressRoss, 1995. Page 9.
  16. http://energilink.tu.no/leksikon/toftestallen.aspx
  17. http://www.sciencephoto.com/media/340546/view
  18. http://www.icoe-conference.com/publication/straumekraft_as_durable_and_profitable_wave_power/
  19. Carter, Robert "Boat remains and maritime trade in the Persian Gulf during the sixth and fifth millennia BC"Antiquity Volume 80 No.307 March 2006
  20. https://www.youtube.com/watch?v=T2x7u4GAqPc
  21. http://www.haug.no/no/kjetting/offshore-produkter__13342
  22. http://www.emec.org.uk/wp-content/uploads/2012/03/Attenuator.gif
  23. http://www.emec.org.uk/wp-content/uploads/2012/03/owsc1.gif