Effiziente wellenerzeugte Energie… wirklich!

SurfWec Artist Concept. Bilder mit freundlicher Genehmigung: SurfWEC LLC.

Bilder mit freundlicher Genehmigung: SurfWEC LLC.

Bilder mit freundlicher Genehmigung: SurfWEC LLC.

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Wellenerzeugter Strom könnte als Rodney Dangerfield für erneuerbare Offshore-Energiequellen betrachtet werden. es bekommt keinen Respekt. Es hat eine Reihe hochkarätiger und teurer Fehler gegeben, die dazu beigetragen haben, dem Sektor trotz einiger technischer Fortschritte einen schlechten Ruf zu verleihen. Neu hinzugekommen ist SurfWEC, ein patentierter Wave Energy Converter, der seit 2007 in der Entwicklung ist. Seine Entwickler versprechen, sich von der Konkurrenz abzuheben und dort zu spielen, wo andere versagt haben. Wie? Das SurfWEC-Design verbessert eine Generation von "Lessons Learned" und macht vor allem seine eigene Brandung.

Die Produktion erneuerbarer Energien ist offiziell "heiß", da eine Reihe von technischen Fortschritten und staatlichen Subventionen dazu beigetragen haben, die Realisierbarkeit verschiedener Systeme zu unterstützen, unter realen Bedingungen einzusetzen, zu testen und zu beweisen. Während die Sonnen- und Windenergie als frühere Führungspersönlichkeit aus dem Ruder gelaufen ist, wird erneut versucht, die Wellenkraft aus dem Meer in eine realisierbare, erneuerbare Energiequelle und gespeicherte Energie umzuwandeln. Neu ist die SurfWEC LLC, die in der Kategorie "Wellenenergie" sowohl als Stand-Alone-System als auch als zusätzliche Stromquelle, Energiespeicher und Wellendämpfungs-Einheiten, die sich neben bestehenden oder zukünftigen Standorten befinden, die Zielgruppe werden soll Offshore-Windparks.

Treffen Sie die "Old New" Company
Eine treibende Kraft hinter den neuen Leistungsprojektionen für Wave Energy Converters (WECs) ist Martin & Ottaway, ein seit 1875 in New Jersey ansässiges Unternehmen für Marinetechnik, das SurfWEC LLC im Dezember 2018 in Betrieb genommen hat Industriepartner - Stevens Institute of Technology, ABB, Airline Hydraulics, Bosch-Rexroth, Deeptek, HYDAC, ISCO Pipe, Wire Co. / Lankhorst Ropes und andere - arbeiten daran, WECs mit patentierten Funktionen zu entwickeln, die die Energierückgewinnung verbessern sollen Preise um eine Größenordnung als eigenständige Einheiten oder integriert in ältere WEC-Systeme.

Das SurfWEC-System wurde auch entwickelt, um Wellenschäden durch Wirbelstürme, Ausrüstung in Brandungszonen und stationäre Verankerungssysteme im Offshore-Bereich zu vermeiden. Dabei wird eine Technologie eingesetzt, die die Herausforderung sehr variabler Wellengrößen meistert. Einfach ausgedrückt: Dies geschieht mit einem patentierten Shoaling-Feature mit variabler Tiefe, das von Michael Raftery, Chief Technology Officer (CTO) von SurfWEC, während eines Forschungsaufenthalts am Stevens Institute of Technology von 2004 bis 2012 erfunden wurde. Die Technologie lässt im Wesentlichen Offshore-Wellen zu umgewandelt in wogende Surfwellen, wodurch eine wesentlich effektivere Gewinnung der Wellenenergie ermöglicht wird.

Bei einem Treffen mit Raftery in Martin & Ottaway in Tinton Falls, New Jersey, wird sofort klar, dass dieses System und seine Entwicklung eine Arbeit der Liebe für den Erfinder sind, dessen langfristiges Ziel es ist, die Abhängigkeit des Menschen von fossilen Brennstoffen zu beenden. Das Patent wurde 2007 eingereicht und 2012 erteilt. Es wurde erstellt, als Raftery am Stevens Institute of Technology arbeitete, der renommierten Ingenieurschule, die die Patentrechte für das System bezahlt und besitzt, während SurfWEC eine exklusive Lizenzoptionsvereinbarung in hat Ort, um diese Technologie zu verwenden.
„Ich denke, die größte Wahrnehmung, die zu überwinden ist, ist die Wahrnehmung, dass die Umwandlung von Wellenenergie ineffizient ist und dass WEC-Einheiten nicht mit einer schwebenden Integrität ähnlich wie bei Boston WhalerTM-Booten entworfen und hergestellt werden können. Dies sind die Konstruktionskriterien, die speziell erforderlich sind, um die Wellenenergieumwandlung in die Windenergie umzuwandeln Nutzerebene “, sagte Raftery. „In der Branche gab es vier große Misserfolge, die die Anleger wirklich abschreckten. Der Untergang der Advanced Research Technologies / Wavegen „Osprey“ im Jahr 1995, der Untergang der Finavera „Aquabuoy“ im Jahr 2007, der Untergang des Trident „DECM“ im Jahr 2009 und der jüngste Untergang des Wello OY „Pinguins“ im Jahr 2019 . ”

Welle brechen
erstellt von SurfWEC getauchte Plattform im Stevens Model Basin. Bilder mit freundlicher Genehmigung: SurfWEC LLC.

Raftery sagte, dass diese Misserfolge zusammen viele Millionen Dollar kosteten, während sie der WEC-Industrie einen schlechten Ruf verdienten. Er sagte, die ersten Reaktionen der Anleger auf die SurfWEC seien "Sie sind wahrscheinlich genau wie diese anderen Systeme".

Raftery behauptet jedoch, dass SurfWEC aus Vorfällen in der Vergangenheit gelernt hat, und sagte, dass die Schaffung eines Systems mit "schwebender Integrität" die Nummer eins auf seiner Liste sei. Zu diesem Zweck verfügt das Wellenenergiesystem über schaumgefüllte Fächer, die es praktisch unsinkbar machen. „Wir haben mit diesem Design alle Fehler in der Branche behoben.“

Die Schaffung eines „intelligenten“ Systems, eines Systems, das sich kontinuierlich anpassen kann, um die Bewegung des Ozeans zu maximieren und effizient in Energie umzuwandeln, war für den Erfolg von zentraler Bedeutung. Dafür setzt das SurfWEC-Team auf ein neuronales Netzwerk.

"Neuronale Netzwerke sind eine Möglichkeit, auf Dinge zu reagieren, die nicht klar und einfach zu definieren sind", sagte van Hemmen. „Wenn ich eine perfekte Sinuswelle habe, kann ich etwas berechnen und entwerfen, das auf diese perfekte Sinuswelle reagiert, wenn sich die Wellenlänge und Wellenhöhe ändern. Aber die Meereswellen sind unordentlich. Neuronale Netzwerke nehmen die Eingangssignale von verschiedenen Sensoren auf, die zusammen das System "lernen" helfen. Es ist einfach ein Reaktionsmechanismus. “
Das System ist auch so konzipiert, dass es flexibel ist. Grundsätzlich kann das SurfWEC-System überall dort platziert werden, wo Meereswellen und Wassertiefen zwischen 135 und 1000 Fuß (135 bis 1000 ft) liegen. Es ist in der Tat eine wichtige Konstruktionsfeder in der SurfWEC-Kappe, die das System auszeichnet muss nicht direkt in der Surfzone platziert werden, um zu arbeiten. „Sie müssen keine unterschiedlichen Geräte für verschiedene Standorte entwerfen. Wir können sie überall platzieren, und es ist eine Einheitslösung für alle, und das neuronale Netzwerk wird die Plattform mit variabler Tiefe jederzeit auf der optimalen Tiefe halten “, sagte van Hemmen.
Bilder mit freundlicher Genehmigung: SurfWEC LLC. Der Weg voraus
Jeder, der im Bereich der erneuerbaren Energien gearbeitet hat, weiß, dass der Weg von der Werkbank des Erfinders zur Leistung auf Nutzenebene weder geradeaus noch kurz oder billig ist. Die SurfWEC-Plattform ist bereits seit einem Dutzend Jahren in der Entwicklung, und Raftery geht davon aus, dass es noch vier bis fünf Jahre dauern wird, um es auf See zu testen.

"Der nächste Schritt besteht darin, ein Maßstabmodell im Ohmsett-Werk in Leonardo, New Jersey, im Maßstab 15: 1 zu testen", sagte Raftery. „Wir nehmen diese Leistungszahlen an, bauen dann eine Skid-Plattform für das Nebenantriebssystem auf und prüfen den Test. Danach nehmen wir Anpassungen an den Entwürfen vor, basierend auf diesen beiden Datensätzen, gefolgt von einem Prototyp und Testversuchen im großen Maßstab. “
Während Zeit ein Element ist, ist Geld ein anderes, und Rik F. van Hemmen, PE, Inhaber von Martin & Ottaway, hat das Preisschild heute auf 20 Millionen US-Dollar gesetzt, um das System durch Seeversuche zu bringen, mit (ungefähr) 2 Millionen US-Dollar für Bench-Tests $ 1 Mio. für Computermodellierung, $ 1 Mio. für ein Modell der Waage, ca. 12 Mio. USD für die Prototypeinheit und 4 Mio. USD für zweijährige Seeversuche.

"Ich habe gerade ein Weißbuch für das volle Budget beim Office of Naval Research eingereicht", sagte van Hemmen. „Auch im kommerziellen Bereich werden wir uns bei der Finanzierung an Risikokapitalquellen wenden. Dann haben wir DOE-Anwendungen für die Entwicklung von Subsystemen. “

Think Global, Act (NJ) Local
„Bestimmte Projekte sind so groß, dass sie eine nationale oder globale Sichtweise und Präsenz benötigen. Diese spezielle Technologie erfordert keine so großen Investitionen “, sagte van Hemmen. "Dies macht es inhärent effizienter, ein lokales Projekt zu erstellen und durchzuführen, und wenn Sie das können, ist Ihre Erfolgschance inhärent."

Laut van Hemmen scheinen die Stars für dieses Projekt ausgerichtet zu sein, denn New Jersey bietet „diese komische Brutstätte für technologische Innovation. New Jersey hat die Uferpromenade, die Transportkapazität, die Ausbildung… die Projektgröße stimmt mit der Entwicklung in New Jersey überein. “

Einer der wichtigsten Spieler ist Ohmsett in Leonardo, New Jersey, in der Raritan Bay. Dies ist eine Tankprüfanlage von Weltklasse, die direkt in einem Gebiet liegt, das sich für Tests in der Praxis als ideal erweisen könnte, da van Hemmen der Meinung ist, dass die Wellen in den geschützten Teilen der Raritan-Bucht mit dem 15: 1-Modell als Maßstab richtig eingestellt sind Meereswellen wären für das Modell in vollem Umfang.

Während politisch (um die Erlaubnis zu erhalten, das System für realistische Versuche zu sichern) und Finanzierungsfragen selten einfach zu navigieren sind, sagte van Hemmen, der an die Harvard Business School ging, dass er schockiert wäre, wenn die Organisation keine Unterstützung aufbauen kann unter den Versorgern und den Politikern. "Die Zahlen (Kosten pro kWh) sind da und sie überzeugen."

In der Tat sieht van Hemmen, immer der erste Ingenieur, die größte Herausforderung bei der Bereitstellung des Systems an die Versorgungswaage als ziemlich einfach: Seil. „Wenn das Geld vorhanden ist, wird die größte Herausforderung die Zuverlässigkeit des Seilzugsystems sein. Das ist die Herausforderung, die Tag und Nacht in meinem Kopf steckt “, sagte er. „Ich bin überzeugt, dass wir es schaffen können, aber dies ist die einzige technische Herausforderung, die mir den kalten Schweiß des Ingenieurs bringt. Die Seiltechnologie hat sich enorm weiterentwickelt, aber das ist der Punkt, an dem viel Energie eingesetzt werden wird. Glücklicherweise ist das Seil nicht das Endziel, da Flapper / Surge-Geräte, die auf dem Oberdeck der Plattform mit variabler Tiefe montiert sind, kommerziell sein können auch lebensfähig. "

Bilder mit freundlicher Genehmigung: SurfWEC LLC.

Fact BOX
Firma SurfWEC LLC
Tech Wave-Gerät zur Energiegewinnung
Beginn von Design 2007
Patentiert 2012
Patentinhaber Stevens Institute of Technology
Exklusiver Lizenzinhaber SurfWEC LLC
Web www.surfwec.com