Unikátne zariadenie naraz využíva energiu slnka, vetra aj morských vĺn

Švédska spoločnosť NoviOcean otestovala prototyp tretej generácie svojej kombinovanej veternej/solárnej/vlnovej energetickej platformy. Ide o plávajúcu platformu, ktorá vďaka fascinujúcemu mechanizmu poháňanému vztlakom dokáže nepretržite dodávať až 1 megawatt čistej energie. Táto platforma pre obnoviteľnú energiu bude mať po vybudovaní v plnej veľkosti relatívne malú pôdorysnú plochu 38 × 9 m.

Samotná platforma vyčnieva približne 4 m nad vodnú hladinu a ďalších 12 m je pod ňou. V porovnaní s niektorými monštruóznymi pobrežnými veternými turbínami, ako je 20 MW turbína MingYang, je teda maličká. Je však navrhnutá tak, aby napriek svojej 140-tonovej hmotnosti dodávala energiu konzistentnejšie ako akýkoľvek generátor využívajúci len jednu metódu.

Ako to funguje? Keď svieti slnko, napája približne 700 štvorcových metrov solárnych panelov s výkonom 50 kW. Keď fúka vietor poháňa sériu šiestich veterných turbín so špirálovými lopatkami a vertikálnou osou (vertical-axis wind turbines – VAWT). A vďaka zaujímavému systému napájania z vĺn bude platforma získavať až 650 kW energie z pohybu oceánu. V porovnaní s turbínami s horizontálnou osou v štýle veterníka majú VAWT niekoľko kľúčových výhod, najmä pri použití veternej energie na mori.

Predovšetkým ťažký generátor sa nachádza v spodnej časti, a nie na vrchole obrovského stĺpa, ktorý musí podporovať aj obrovský otáčajúci sa ventilátor. Takže táto plošina sa udrží vo vzpriamenej polohe sama bez potreby protiváhy alebo ťažkých podporných konštrukcií. Po druhé, VAWT môžu prijímať vietor z akéhokoľvek smeru, pretože sa aj tak otáčajú o 360 stupňov. Takže plošina môže byť orientovaná rovnobežne s vlnami, aby čo najlepšie slúžila svojmu hlavnému výrobcovi energie.

Zaujímavým spôsobom funguje aj generátor energie z vĺn. Veľká vec, ktorá vyzerá ako zátka a trčí z vrchnej časti, je turbína/generátor, ktorý je umiestnený na veľkom pieste. Horná časť tohto piesta je pripevnená k plávajúcej plošine a spodná časť k morskému dnu. Medzi vlnami plošina klesá nadol a na konci jej dráhy sa ventil uzavrie, aby udržal plošinu dole, keď sa začne dvíhať ďalšia vlna. Pri tom sa až 3 metre tohto obrovského plaváka držia pod vodou, čím sa pod vodou zachytí približne 600 kubických metrov vzduchu, ktorý chce stúpať nahor.

V optimálnom okamihu sa ventil otvorí a vztlak sa uvoľní, čím sa na plaváku vytvorí obrovská vztlaková sila až 600 ton. Táto sila pri stúpaní plaváka vyťahuje vodu cez privádzač a pri vysokých otáčkach ju prepúšťa cez turbínu generátora Peltonovho typu na vrchole, čím sa vytvára až 650 kW okamžitej čistej energie. Podľa spoločnosti NoviOcean na dosiahnutie maximálneho výkonu stačia vlny vysoké 4 metre.

NoviOcean tvrdí, že plošina v plnej veľkosti by mala pracovať 24 hodín denne a 7 dní v týždni s kapacitným faktorom medzi 40 - 70 %, pričom každá jednotka by mala ročne vyprodukovať v priemere približne 3,5 gigawatthodiny. Na porovnanie, podľa americkej agentúry US Energy Information Administration v roku 2022 spotrebovala priemerná domácnosť v USA 10 791 kWh elektrickej energie, takže každá platforma by mala vyprodukovať dostatok elektrickej energie na prevádzku približne 324 domácností. 

Spoločnosť NoviOcean doteraz postavila tri prototypy v mierke 1/7, 1/6 a 1/5. Posledný z nich strávil 24 mesiacov na skúšobnej plošine, 6 týždňov v nádrži na vlny a 14 mesiacov bol nainštalovaný na mori, kde podľa spoločnosti fungoval presne tak, ako predpovedali simulácie. Ďalším krokom je pilotná súprava v plnej veľkosti, ktorú chce spoločnosť postaviť a umiestniť do vody do roku 2026 až 2027. Potom bude nasledovať „predkomerčná sústava“ niekedy v rokoch 2028 – 2030 a plné komerčné nasadenie do roku 2031 – 2032.

Všetky vynálezy v oblasti obnoviteľnej energie musia byť nakoniec posudzované z hľadiska veľmi dôležitých vyrovnaných nákladov na energiu (LCoE), teda podľa toho, za koľko budú môcť predávať čistú energiu do siete, pričom sa zohľadňujú všetky náklady od počiatočných nákladov na výstavbu a inštaláciu až po priebežnú údržbu, personál, odpisy a finančné náklady počas celej životnosti projektu. NoviOcean očakáva, že vybudovanie jej prvej hybridnej platformy s výkonom 1 MW v plnej veľkosti bude stáť 3,6 milióna EUR (4 milióny USD) a jeho stý projekt, ktorý bude využívať úspory z rozsahu, vyjde na približne 2 milióny EUR (2,2 milióna USD).

To znamená počiatočnú hodnotu LCoE 275 USD/MWh pri spustení, čo je približne tretina hodnoty, na ktorej začínali veterná a solárna energia v minulosti. No podľa údajov Medzinárodnej agentúry pre obnoviteľnú energiu z roku 2022 stála veterná energia na pevnine 33 USD/MWh, solárna energia približne 49 USD/MWh a dokonca aj veterná energia na mori dokázala posielať energiu na pevninu za 81 USD/MWh. V čase nasadenia 100 jednotiek chce NoviOcean dosiahnuť LCoE bližšie k 110 USD.

Napriek tomu bude mať spočiatku problém konkurovať bez veľkej podpory vlády a spoločnosť NoviOcean sa v súčasnosti obracia na súkromných investorov a dúfa, že sa jej podarí získať finančné prostriedky vo výške 9 miliónov EUR, ktoré potrebuje na vybudovanie prvej plnohodnotnej platformy. Okrem financií je tu však aj ďalšie „ale“. Treba zdôrazniť, že konštrukcia sa spolieha na hydraulický piest, ktorý pracuje desiatky rokov v slanej vode, ktorá požiera kov.

Svet však potrebuje v najbližších desaťročiach výrazne zvýšiť výrobu energie z obnoviteľných zdrojov – nielen preto, aby uspokojil našu impozantnú súčasnú úroveň spotreby energie, ale aj preto, aby obslúžil blížiacu sa elektrifikáciu pozemnej, námornej a leteckej dopravy, ako aj požiadavky ťažby kryptomien a vzostup umelej inteligencie, ktorá má podľa všetkého prakticky bezodný apetít po elektrickej energii.

Odklonom od fosílnych palív, ktoré umožňujú ľahko sa prispôsobovať podľa krivky dopytu v sieti, budú musieť čisté energetické siete diverzifikovať zdroje výroby, aby neboli zaskočené, keď nesvieti slnko a nefúka vietor. Zdroje ako energia z vĺn by v tejto súvislosti mohli mať mimoriadnu hodnotu.

Zdroj: newatlas.com.