Energia fal pod okiem naukowców z MIT

Energia fal pod okiem naukowców z MIT

Naukowcy z MIT (Massachusetts Institute of Technology) wspólnie z portugalskimi kolegami skonstruowali prototypowe urządzenie, wychwytujące z fal oceanu znacznie więcej energii niż ma to miejsce w istniejących rozwiązaniach. Energia jest wykorzystywana do napędu turbiny i generatora energii elektrycznej.

Fale morskie są potężnym i coraz popularniejszym źródłem energii odnawialnej. W niektórych miejscach, jak na północno-zachodnim wybrzeżu Stanów Zjednoczonych, zachodnim wybrzeżu Szkocji, czy południowych wybrzeżach ameryki Południowej, Afryki i Australii, urządzenia konwertujące energię fal mogłyby teoretycznie generować od 100 do 200 megawatów energii elektrycznej z kilometra wybrzeża.

Skonstruowanie systemu wychwytującego energie fal, który zniesie ciężkie, sprzyjające korozji środowisko morskie, zmienne warunki i niszczycielska siłę fal, które w dodatku będzie nieprzerwanie i bezpiecznie pracować w nawet w sztormowa pogodę, jest nie lada wyzwaniem.

Profesor Chiang Mei z Wydziału Inżynierii Lądowej i Środowiska MIT zajmuje się energią fal od lat siedemdziesiątych. Poruszony niedawnymi skokami cen ropy wznowił swoje badania nad ujarzmieniem energii fal oceanu. Aby pomóc inżynierom zaprojektować takie urządzenia, Mei wraz z kolegami opracowali numeryczną symulację, która przewiduje siłę fal działających na urządzenie i jego ewentualne pod ich wpływem przemieszczanie się. Symulacja ta może pomóc przy projektowaniu urządzeń.

Krajem, który dysponuje sporym doświadczeniem w zakresie energii fal jest Portugalia. Przez trzy ostatnie lata, Mei wspólnie z profesorami: Antonio Falcao, Antonio Sarmento, oraz Luis Gato z lizbońskiego Insitituto Superior Tecnico, projektowali prototypową wersję urządzenia działającego na zasadzie kolumny oscylacyjnej (OWC). Umieszczona na brzegu bądź w jego bezpośrednim sąsiedztwie, kolumna oscylacyjna składa się z komory otwartej od spodu. Gdy woda wpada do komory, jej poziom wewnątrz się podnosi i opada. Gdy powierzchnia wody podnosi się, spręża powietrze, które wprawia w ruch turbinę Wellsa, napędzającą generator.

Wyzwaniem jest skonstruowanie urządzenia, które wykorzystywać będzie efekt rezonansu działając sprawnie przy zupełnie różnych częstotliwościach fal. Naukowcy MIT odkryli, że kluczem do uzyskania tego efektu jest ściśliwość powietrza znajdującego się wewnątrz komory OWC. Sama ściśliwość nie może zostać zmieniona, jednakże jej zależność od poziomu wody może, po prostu poprzez zmianę wymiarów komory. Symulacje pokazały, że większa komora skutkuje rezonansem dla szerszego zakresu fal co wpływa na poprawę sprawności przechwytywania energii.

Mei pracuje obecnie nad konwerterem energii fal dostosowanymi do geometrii wybrzeża, a także nad pozyskiwaniem energii z układu wielu urzadzeń. Pozyskiwanie energii z fal jest technologią bardzo obiecującą, jednakże w chwili obecnej wciąż zbyt drogą, by móc ją stosować na większą skalę.

„Mając na względzie przyszłość konwencjonalnych źródeł energii, musimy prowadzić badania dotyczące wszystkich możliwych źródeł alternatywnych.” – powiedział Mei. „Obecnie w centrum uwagi jest energia słoneczna i wiatrowa, gdyż są one znane już od dawna. Jednakże potencjał tkwiący w energii fal jest ogromny, a badania jej dotyczące wciąż jeszcze dość młode.”

(lk)