Megújuló energiaforrások

Egy mobil hullámerőmű lehetőségei és buktatói

Az óceán hullámai rengeteg tiszta energiát hordoznak, és ez az energia viszonylag állandó, tehát ez is egy a számos szén-dioxid-mentes energiaforrás közül. Természetesen már számos eszközt kifejlesztettek, amelyek segítségével a hullámenergiát hasznosítani lehet, de mindegyik eszköznek ugyanaz a gyenge pontja – mint általában minden nyíltvízi erőműnek: a távvezeték.

Az összes nyíltvízi technológia, a szélerőművek, a hullámerőművek, az árapályerőművekről nem is beszélve, mind-mind kábelek segítségével juttatják el a megtermelt energiát a szárazföldre. Ám éppen a kábelek jelentik e technológiák számára a legnagyobb gazdasági akadályt. Mi a megoldás? A mobil, hajókra szerelt hullámerőmű.

Andre Sharon, a Boston Egyetem mérnökprofesszora és a Fraunhofer Center of Manufacturing Innovation igazgatója, elegáns megoldással rukkolt elő, már ami a vezetékek problémáját illeti: a hullámerőműveket a hajók fedélzetére kell telepíteni. „Úgy tűnik, az óceánban rejlő energiákat még nem fedeztük fel eléggé. Van persze néhány fejlesztés, de ezek kevésbé jelentősek, mint a nap- vagy a szélenergia esetében” – mondta Sharon.

Sharon ötlete dióhéjban a következő: egy uszály nap, mint nap a kihajózik a hullámerőművekkel – ezek tulajdonképpen nagy nehezékek a hajó oldalára erősítve. A parttól egy bizonyos távolságban a hajó lehorgonyoz, és lentebb engedi a hullámerőműket, és várakozik egy darabig. A nehezékeket minden hullám felemeli, majd leejti, miközben az uszály viszonylag stabilan áll. A kis hullámerőművek a hajótesthez viszonyított mozgásból termelik az energiát, amelyet a drága távvezetékek helyett a hajón lévő nagy akkumulátorrendszerek tárolnak, melyek a hajóval együtt kerülnek vissza a partra.

Miután húsz órát a nyílt vízen töltött, a hajó visszaindul a partra, immár árammal teli akkumulátortokkal, majd egy inverterhez csatlakozik, amely az egyenáramot váltakozó árammá alakítja át. És mivel az áramot akkumulátorok tárolják, bármikor rá lehet csatlakoztatni a hálózatra, például este, amikor az emberek hazaérve a munkából felkapcsolják a villanyt és a különböző elektromos berendezésekett, vagyis amikor megnő a háztartások áramfogyasztása.

A számos kifejlesztett hullámerőmű – melyeket teszteltek is már, de eddig igazán nagyszabású telepítésük még nem történt meg – küzöl Sharoné az egyetlen, amely mobil. Paul Jackobson, a hullámenergia egyik specialistája az Electric Power Research Instituttól – aki ugyan nem vett részt az ötlet kidolgozásában – azt mondta, hogy az az egyik legjobb a mobil hullámerőművekben, hogy ki lehet velük kerülni a hosszadalmas és költséges telepítési engedélyezési eljárást. „Kíváncsi vagyok, hogy hogyan működik majd az energia A-ból B-be történő szállítása a hagyományos kábeles megoldáshoz képest, hiszen a megtett távolság függ a víz mélységétől és a szél intenzitásától is, de mindenestre ez egy érdekes ötlet” – mondta Jackobson.

Mint minden új energiatermelési eljárásnál, ennél az ötletnél is az a legnagyobb kérdés, hogy anyagilag megéri-e. Vagyis hogy ki lehet-e építeni és fent lehet-e tartani az egész rendszert – a hajót, az akkumulátorokat, az erőművet, az átalakítót, a kikötőhelyet – gazdaságosan az eddigi megoldásokhoz képest.

Sharon szerint az energia tárolásának költségei lennének eleinte nagyon magasak. Bár már régóta keresnek megbízható és olcsó megoldást a megújuló energia tárolására, de ez még mindig csak korlátozott mértékben érhető el. Sharon munkatársa, John Briggs, az összes energiatárolási lehetőséggel elvégezte a számításokat: a lendkerék, az olvadt só akkumulátor, a gravitáció alapú tároló rendszerek és még számos más megoldás körében megvizsgálta a várható költségeket. „Végül az derült ki, hogy az akkumulátortok használata a legcélravezetőbb.” Ennek oka a tárolási mechanizmus hatékonyságában keresendő: az energia átalakítása sűrített levegővé, vagy az olvadt só hőjévé nagy veszteséggel jár. De ha akkumulátorban tárolják a hullámok energiáját, akkor a veszteség jóval kisebb mértékű.

A számítások elvégzése után Briggs és Sharon a lítium-ionos akkumulátor mellett döntött, mely éppen csak egy hajszállal bizonyult jobb megoldásnak, mint a nátrium-kén akkumulátor. Sharon és Briggs szerint ideális kialakítás mellett – kikötőnként hat hajóval és húsz órás kihajózásokkal – 15 centbe kerülne egy kilowattóra áram megtermelése. Ez nagyjából annyi, mint a napelemekkel megtermelt áram ára, és olcsóbb, mint a nyíltvízi szélturbinákkal. Egy hajó a tíz éves működése alatt nagyjából 73 000 megawattóra áramot tudna megtermelni, amely nagyjából 600 háztartás energiaigényét fedezné. De a rendszer kiépítése jelentős összegeket emésztene fel. Sharon számításai szerint az akkumulátorok akár 10 millió dollárba is kerülhetnek hajónként. Ehhez jön még a hullámerőművek 4 millió dolláros költsége, valamint az átalakítónak és magának a hajónak az ára, az összes járulékos költséggel. Ez utóbbi a tíz éves időszakra összesen 11-12 millió dollárra is rúghat.

De a gazdaságossági kihíváson felül még a technológia sem áll teljesen az ötlet rendelkezésére. Az energiatermelő egységeket például a hullámok méretéhez kell igazítani, különben a megtermelt energiát nem lesz képes a rendszer tárolni, vagyis a paraméterek pontos kiszámítása döntő fontosságú.

Bár Sharon megoldása csak a legszükségesebb időszakban szolgáltatna energiát, mégis van pár előnye a meglévő megújuló technológiákkal szemben. Például a hajók kettős célt szolgálhatnak: „Kint fognak ácsorogni húsz órát egy nap, ezt az időt fel lehet használni például halászatra” – mondta Sharon.

Ráadásul az, hogy nincs egy állandó szerkezet kiépítve, több előnyt hordoz magában, mint pusztán a vezetékes megoldás kikerülését: „Egy átlagos napon elég egy bizonyos vastagságú és erősségű kábel, de vihar esetén akár ennek a százszorosa is kell. A hajók esetében ilyesmire nincs szükség: ha vihar közeleg, egyszerűen a kikötőben maradnak, nem kell extra erősre tervezni a rendszert, így egy kicsit csökkennek a költségek is” – mondta Briggs.

Jelenleg az ötlet csak piciben létezik egy kísérleti tartályban, de Sharon azt mondta, már különböző csoportok jelezték, hogy hajlandók lennének támogatni egy prototípus megépítését. Bár pontosan még nem lehet tudni, hogy mikorra valósul meg az ötlet, de Sharon és Briggs bizakodik: „Sokat gondolkoztam azon, hogy miért nem gondolt erre a megoldásra már valaki más. De kutatgattam, és valóban még csak hasonló technológia sem létezik, akár papíron sem” – tette hozzá Briggs.

Illusztráció: John Contino

Forrás: http://www.ecomagination.com