Bølgjekraft

Bølgjekraft
MS HAVKRAFT
Seim, Tor Ivar | [Kurstittel] | 20. juni 2015
Innhold
Bølgjekraft ........................................................................................................................................................ 1
Ulike typar bølgjekraftverk:............................................................................................................................2
Svingande vassøyle ................................................................................................................................... 3
Bølgjehøvel................................................................................................................................................ 3
Bølgjestempel .......................................................................................................................................... 4
Linjeabsorbator ........................................................................................................................................5
Bølgjekraft i Noreg ..........................................................................................................................................5
Ms Havkraft .................................................................................................................................................... 6
Relevant for Forsvaret? .................................................................................................................................. 6
Fordelar: ...........................................................................................................................................................7
Ulemper: ...........................................................................................................................................................7
X
Tor Ivar Seim
SIDE 1
Bølgjekraft
Ei bølgje er eit felt som transporterar energi, men ikkje materie. Det eg skal gå innpå i
denne rapporten er korleis ein kan utnytte energien i ei bølgje i vatn. Då er det i hovudsak
overflatebølgjene som blir utnytta. Innanfor overflatebølgjer har ein to kategoriar,
vindbølgjer og tidevassbølgjer. Vindbølgjer blir til når vinden overfører energi til
havoverflaten. Vinden er uforutsigbar og dette gjer at bølgjehøgda blir forskjellig. Derfor
opererer ein berre med den signifikante bølgjehøgda, som blir rekna som eit gjennomsnitt
av den høgaste tredjedelen av bølgjene. Når dei kjem mot land orienterer dei seg mot
strandlinja og kan bryte saman. Tidevassbølgjer blir til ved at tidvatnet skapar ein eller
fleire raske bølgjer med fossande bølgjetoppar. Dei forkomme gjerne ved utspringa til
store elvar som Amazonas og Indus.
Havbølgjer transporterer altså energi som er blitt omforma frå vind, som igjen har blitt
omforma frå solenergi. Dette gjer at energitransporten er fortetta. Rett under havoverflata
er bølgjeenergitransporten rundt fem gonger tettare enn vindenergitransporten 20 m over
havoverflata og 10-30 gonger tettare enn intensiteten i solestrålinga. Ei bølgje har høg
energitetthet rundt 30-40 kWh per bølgje langs kysten, men mykje høgare på opent hav
der den kan komme opp i 100 kWh. Grunnen til dette er at bølgjene blir hindra av øyer,
land og friksjon mot havbotnen. Bølgjer er altså ein fornybarenergi sidan dei blir skapt ved
hjelp av vinden.
Norge har verdas nest lengste kystlinje, berre Canada har lengre. Havområda til Norge er
også store, heile 1 979 179 kvadratkilometer. Ein kan tenke seg kor mange bølgjer som
innanfor dette området. Det største potensialet ligg mellom Lofoten og Stadt, medan nord
og sør for desse stadene er det litt lågare energitetthet i bølgjene. Det er også mindre om
sommaren enn om vinteren, dette gjeld også vindenergi. Det er anslått til at tilsiget med
bølgjeenergien til Norskekysten er på rundt 400 TWh. NVE har utført ein studie der dei
konkluderer med at årsproduksjonen på ei kyststrekning på 130 km langs Norskekysten
kan bli ca 6TWh.
Ulike typar bølgjekraftverk:
For å utnytta bølgjeenergien treng noko form for kraftverk. Spørsmålet er då korleis ein
kan lage eit kraftverk som har stor utnyttingsgrad. Dei siste åra har det blitt utvikla ein del
SIDE 2
ulike løysingar på dette. Det er to hovudtypar av anlegg, botnfaste og flytande anlegg. Eit
eksempel på botnfast anlegg er svingande vassøyle.
Svingande vassøyle
Den fungerer ved at ei boks med opning nedover blir delvis ned senka i havet. Når det
skjer vil det danne seg ei luftlomme inni boksen. På toppen av boksen vil det vere ein
generator, og det blir pressa luft gjennom den ut i frå kor stort volumet på vatnet er inni
boksen er. Vatnet inni boksen vil variere ut frå korleis havet beveger seg, altså korleis
bølgjene er. Så det er bølgjene som pressar lufta opp gjennom generatoren, som igjen
produserer energi som kan brukast på land. Wellsturbinar er veleigna til sånne kraftverk,
fordi den svingar same veg uavhengig av kva veg lufta går. Dette gjer at den produserer
energi både når luft blir pressa ut av boksen eller suge inn. Ulempene med denne metoden
er at den gjev stort energitap og er støyande. På engelsk vert heiter denne konstruksjonen
Oscillating water column.
Når vatnet beveger seg opp vil då lufta bli pressa gjennom turbinen som du ser på teikninga.
Bølgjehøvel
Ein bølgjehøvel er eit skråplan som stilles mot bølgjene og lar vatne slå innpå og oppover
planet. På planet er det opningar som gjer at vatnet kan sive inn frå dei ulike høgdene.
SIDE 3
Innanfor opningane i skråplanet er det små rom, her vil vatnet auke farten. Det er det som
skjer når vatnet kjem inn i mindre rom. Dette utnytter ein til å drive turbinen rundt og
skape straum. Bølgjehøvelen har store ballasttankar som er fylt med for å liggje i ro.
Her kan ein sjå dei ulike nivåa
Ein kan så vidt skimte turbinane bakarst på dei ulike nivå i skissa over. Ein kan tenke seg når vatnet
slår inn over høvelen at dette vil ha ein valdsam fart som igjen gjev turbinane noko å jobbe med.
Bølgjestempel
Bølgjestempelet er eit flytande anlegg. Det består av ein bøye som er kopla saman med eit
stempel, generator, turbin og ein ventil. Når bølgjene treffe bøyen vil dei løfte den opp og
då vil stempelet heva seg og vatnet vil sive inn og drive turbinen. Vatnet vil så trekke seg
ut når stempelet senkas.
SIDE 4
Viss du ser på modellen over kan du tenkja deg fram til kva som vil skje når bølgjene slår
innpå bøya som ligg i vassoverflata. Den vil gå opp og ned.
Linjeabsorbator
Linjeabsorbator er eit flytande anlegg som er festa til botnen med kablar. Desse kablane
fører den elektriske straumen til land. Linjeabsorbatoren er halvegs ned senka i havet, ca
50 m over havbotnen og rundt 10 km frå land. Den er oppbygd av stål sylindrar blir heldt
saman i ledd. Desse ledda beveger seg i forhold til kvarandre når det kjem bølgjer. Så vil
stempla pumpe væske med høgt trykk via akkumulatoren som lagrar energi, gjennom
hydrauliske motorar so, igjen driv generatoren.
Skisse av ein linjeabsorbator
Bølgjekraft i Noreg
Noreg er faktisk ikkje blant dei ledande landa i Europa når det kjem til bølgjekraft. Dette
er litt rart når ein ser tilbake på kva som omgjev landet. I Europa er det Skottland og
England som er ledande innanfor bølgjekraft. Grunnen til at det ikkje er så står satsing på
dette i Noreg er nok at me ikkje har hatt behov for å satse på denne teknologien endå. Den
er også ganske dyr og lite lønsam slik som teknologien er no. Ein må verkeleg satsa i stor
skala for å gjere dette økonomisk berekraftig. Rammevilkåra i utlandet er betre når det
kjem til konstruksjon av prøveanlegg, spesielt Storbritannia som støtter fornybar energi. I
tillegg så er dei norske strømprisane veldig låge samanlikna med andre land, så dermed er
det betre økonomiske vilkår for slike anlegg i utlandet. Det er likevell nokon i Noreg som
tør å satse, nemleg selskapet Havkraft.
SIDE 5
Ms Havkraft
Ms Havkraft er ein tidligare fisketrålar som er bygd om til eit mobilt bølgjekraftverk av
firmaet Havkraft. Den gamle fisketrålaren Stålholm har blitt restaurert og gjort om til eit
bølgjekraftverk av typen svingande vassøyle. Grunnen til at firmaet har valt å bruke denne
trålaren som kraftverk er fordi det reduserte kostnadane når dei skulle teste ut
bølgjekraftverket sitt. Båten er altså ikkje drevet av bølgjekraft, men kan produsere kraft
når det ligg i ro. Dei har klart å få anlegget til å skape ein verkingsgrad på rundt 35%.
Samanlikna med solceller(26%) og vindkraft( 22%) er dette ganske mykje. I baugen på
båten ligg det fire turbinar som har ein effekt på 50 kilowatt kvar. Berekningane ut frå
testane viser at denne prototypen kan produsere litt over 320 0000 kilowattimer i løpet av
eit år, på ein heilt moderat plassering. Det neste steget til selskapet Havkraft er å byggje eit
hybridanlegg med ein diameter på 300 meter omkrins som leverer 10 megawatt. Det
endelige målet er å byggje ein plattform som er ned senka i havet med ei vindmølle på
toppen. Bølgjekraftverket vil vere på 4 megawatt og vindmølla på 6 megawatt. Dette vil
gje ein elektrisitetsproduksjon tilsvarande forbruket til 2000 norske hushald.
Her kan ein sjå den svingande vassøyla framme i baugen.
Relevant for Forsvaret?
Bruksområda Forsvaret kan bruke eit bølgjekraftanlegg på er nok til å produsera energi til
ein fast base, f. eks Haakonsvern. Men med dagens teknologi og kostnad er nok ikkje dette
økonomisk hensiktsmessig. Det er likevell andre moglegheiter. På NTNU driv å no å
SIDE 6
utviklar «finner» som skal utnytta bølgjeenergien til å driva fartøyet framover. Desse
finnane er montert heilt framme på baugen på båten og kan gjere at eit fartøy kan spare
rundt 20% av drivstoffet på denne innretninga. Bølgene som er best eigna for denne
teknologien er bølgjer på rundt 3 m i høgde, noko som er veldig vanleg her ved
Norskekysten. Innretninga fungerer som ein kvalhale. Når bølgjene får båten til å gå opp å
ned vil finnane som sitt fast i båten også gjere dette, akkurat som ein kvalhale. Dette gir
dermed framdrift. Dette kunne kanskje vore noko for nye fartøy i Forsvaret i framtida. Her
er ein liten film om dette:
https://www.youtube.com/watch?v=Yq-xy9GOmo0
Fordelar:





Fornybar energi, går aldri tom.
Veldig stort potensial, sidan vassbølgjer inneheld mykje energi
Miljøvenleg
Billig i drift
Noreg treng mest straum om vinteren, då er det også mest bølgjer
Ulemper:




Lite økonomisk berekraftig endå
Må tåle mykje
Ujamn kraftproduksjon
Skjemmande i naturen
Kjelder:
http://ungenergi.no/fornybar-energi/energifrahavet/bolgeenergi/
http://interestingengineering.com/energy-from-ocean-waves-current-state-andperspectives/
SIDE 7
http://www.yr.no/artikkel/hvordan-blir-bolgene-til_-1.7582297
https://snl.no/havb%C3%B8lger
http://www.fornybar.no/nye-teknologier/bolgekraft
SIDE 8