Blir havsvågkraftverk vår framtida exportvara?

Taggar: Personer: Rolf Törnkvist Teman: vågenergi

Rolf Törnkvists uppfinning tar energi ur havsvågor

Blir havsvågkraftverk vår framtida exportvara”?

Ett embryo till havsvågskraftverk fanns dock redan 1896 i England — en klartänkt idé säger Törnkvist — men efter det har ingenting verkligt konstruktivt och praktiskt genomförbart hänt på den fronten.

Nu ligger i en bassäng i Otnäs skeppstekniska laboratorium det substantiella resultatet av teknlic. Rolf Törnkvists långvariga forskarmödor. Någonting som kan kallas försöksmodell till en prototyp för ett havskraftverk.

Rörliga fack fångar upp vågenergin

Det är en konstruktion som består av ett stort antal fack med väggar som är rörliga i alla riktningar — liksom vågorna — och som fångar upp de 30 cm höga vågor som alstras i bassängen. När väggarna rör sig ,så rör sig kolven i cylindrar som suger och pressar vattnet under tryck in i slangar som sedan leder upp till mätare där effekten avläses. Man räknar med att minst 40 procent av vågenergin kan utnyttjas genom omvandling på detta sätt. I de kommande havsvågskraftverken kommer facken att variera i storlek — mindre i början och större mot mitten — och där ska slangarna från cylindrarna förenas i tjockare slangar som leder upp den hydrauliska kraften till turbiner. Finskt patent har ansökts för uppfinningen och ingenjör Törnkvist siktar på att efter det försöken med modellen i Otnäs givit tillräckliga erfarenheter Vänd!

Forum 4/74

För hundra år sedan skulle kanske uppfinnaren Rolf Törnkvist ha kallats fantast. Det är han emellertid definitivt inte, han ser klart vilka utvecklingsmöjligheter hans nya uppfinning har, både ekonomiskt och praktiskt.

Att längs kusterna förankra fyra-femhundra meter långa kraftverk/vågbrytare som omvandlar oceanernas dyningar till energi låter inte heller fullt så fantastiskt i våra dagar, med soldrivna månfarkoster och planer på flytande atomkraftverk. Men samtidigt är det konstigt att möjligheterna att utvinna energi ur havsvågor inte tidigare har ägnats större uppmärksamhet. Man har bara sysslat med tidvatten, solenergi och atomkraft.

Upplinnaren Rolf Törnkvist bredvid experlmentmodellen till sitt havsvågskraftverk. Modellen är tillräckligt upphissad ur Otnäs provbassäng, och man ser hur ledningar leder det hydraullska trycket upp från de rörliga fackens cylindrar till mätare högt uppe på bilden, där effekten kan avläsas. Konstruktionen med fack gör servicen på ett kraftverk relativt lätt att utföra, eftersom facken kan plockas upp och rengöras ett I sänder.

1 bygga en pilotanläggning i ungefä halv normal storlek i öppen sjö.

Hur fungerar egentligen vågorna?

Men före det krävs ännu några månader av intensivt teoretiskt forskningsarbete, bland annat kring vågrörelsernas problematik.

Den första frågan Rolf Törnkvist ställdes inför var just: hur fungerar egentligen vågrörelsen?

Dethär vet han idag:

Vågrörelsen är det synliga uttrycket för vattenpartiklarnas vandring längs mer eller mindre komplicerade bankurvor. En blank dyning i djupvatten har partikelbanor som närmar sig cirkelform. De är nästan slutna kurvor vars storlek avtar exponentiellt mot djupet. I ordinär sjögång avviker bankurvorna i många avseenden från varje enkel grundform och ritar ständigt skiftande mönster, men bibehåller i huvudsak sin karaktär av slingor som är vidast .i vattenytan och minskar snabbt i riktning nedåt. Stormvågor med brytande sjö och flygande skum över snart sagt hela ytan har oerhört komplicerade partikelrörelser. Men mot djupet är bankurvorna också här lugnare och mera regelbundna. Långa vågor tränger djupare än korta, Vågrörelser på grunt vatten har helt annan karaktär än i djuphavet.

Inte genom styrka uta genom mängd

Gravitationsvågornas energirikedom beror på de väldiga vattenmassor som deltar i vågrörelsen. Jämfört med den hydrauliska energi, som utvinns ur forsar och fall, är den per kg räknat mycket mindre. Här sker heller ingen riktad strömning — havsvågorna kan inte direkt driva turbiner. Effektutvinningen måste ske genom att de stora vattenmassornas specifikt låga energiinnehåll omvandlas till ett högvärdigt hydrauliskt energiflöde av det slag som utnyttjas i bergskraftverk.

Möjligt: 15 000 kW ur varje 100 meter vågfront

Havsvågornas period räknas i sekunder. Vågornas fortplantningshastighet ökar med våglängden. För 25 m långa vågor är hastigheten över 6 m/s och perioden är 4 sekunder. En 100 m våg framskrider med 12,5 m/s och rör sig framåt en våglängd på 8 s.

Om nivåskillnaden mellan vågtopp och vågdal vore 5 m hos en 100 m lång våg, vilket inte är ovanligt på världshaven, skulle den för varje meter av sin bredd ge ut en teoretisk effekt o 1 350 kW om man kunde tillvarata hela dess energiflöde. Om hälften av denna effekt kunde utvinnas — och det torde vara möjligt — skulle över 15 000 kW erhållas för varje 100-tal meter av vågfronten. Höga stormvågor ger mångfalt mera men lugnvatten ingenting alls. Medan tidvattenkraftverk är bundna vid några få oceankuster med sällsynt geografisk konfiguration skulle = ett havsvågskraftverk — principiellt kunna stationeras långt ute till havs.

Komplicerade rörelser

I naturliga vågor är vågriktningen och vågfronten ganska rörliga fenomen. Vindriktning och vindstyrka ändras ofta och vågrörelsen på oceanerna består av på varandra lagrade äldre och yngre olika riktade vågor.

Man kan dock konstatera en huvudsaklig vågriktning resp vågfront, och tex i passadbältena är vågriktningen, våglängden och våghöjden jämn över hela året.

Aldrig kraftverk i Finska viken

Havsvågskraftverkets plan bör läggas vinkelrätt mot den huvudsakliga vågriktningen. Vågornas energiflöde är störst i ytskiktet och avtar snabbt mot djupet, snabbare ju kortare vågorna är. Det lönar sig knappast att utvinna energi djupare än ca 1.5 m. Rolf Törnkvist tänker sig att kraftverken skulle hållas på plats med ankarkättingar, på samma sätt som oljeborrtornen, eller med långsamt snurrande propellrar. Dessa kunde samtidigt styra kraftverket så, att det ligger längs vågfronten, mot vågriktningen.

Havsvågskraftverk kommer vi aldrig att få se i Finska viken, De fordrar för det första isfritt vatten året om, för det andra tillräckligt stora -vågor och jämn sjöhävning. Däremot är Törnkvists uppfinning avsedd att kunna användas oberoende av kustens och havsbottnens formationer.

Bör hålla hårda stormar

Utom den rent vetenskapliga problematiken, kommer många svårigheter att möta innan projektet är moget för praktiskt förverkligande, det är tekn lic Törnkvist medveten om. Kraftverket får inte kräva alltför mycket tillsyn, det måste hålla i hård storm, man måste kunna kalkylera priset och se om det är konkurrenskraftigt gentemot andra energiformer. Man måste också veta hur man bäst använder den energi som sålunda alstras.

Törnkvist har redan funderat på de här sakerna. Stormar kommer hans kraftverk att kunna tåla just tack vare de oerhörda rörligheten i fackens väggar och på grund av att omvandlaren och en stor del av anläggningen är under vattenytan. Omvandlarens andra sida ligger ju praktiskt taget i lä, eftersom vågkraften förvandlats till: energi. Kapaciteten hos kraftverket kan naturligtvis inte vara disponerad för enstaka sällsynt hårda stormar. Här måste man helt enkelt låta överskottskraften gå till spillo genom att låta vattnet delvis spruta ut genom ventiler, när stormen blir alltför hård.

Effekten blir ojämn

Prismässigt tror Rolf Törnkvist att kraftverket blir konkurrenskraftigt i många sammanhang, i synnerhet där det inte finns andra energiformer.

De energimängder som kan åstadkommas med havsvågskraftverk är inte små, men problemet är att den effekt som utvinns inte är konstant, genom att sjögången är ojämn. Det är därför som planeringen måste sträcka sig mycket längre än enbart till att konstatera den elektriska effekt som kommer ut ur vågkraftverkets turbogeneratorer. =

Vad gör man med energin från havsvågkraftverk?

Tekniken för ackumulering och distribution av energi är för tillfället i stark utveckling. Man kan ta i land strömmen via kablar. Eller elektrolytiskt åstadkomma vätgas, på samma sätt som i atomkraftverk. Vätgas är ju i sig ett utomordentligt bränsle, problemet ligger. här närmast i att få i land gasen. Vätgas i flytande form har synnerligen låg kondensationstemperatur.

I framtiden kommer världshavens rikedomar att utvinnas på ett helt annat sätt än i dag. Redan nu, konstaterar Rolf Törnkvist, planeras och byggs anläggingar för forskning och prospektering, samt depåer för utvinning av malm och kemikalier. Energiförsörjningen för dehär stationerna ute till havs kan just ske från havsvågskraftverk. Och här kan deras vågdämpande förmåga dessutom vara till stor nytta.

Kanske en gång en jätteexportartikel

Den viktigaste uppgiften för framtidens havsvågskraftverk, tror ingenjör Törnkvist, blir i alla fall produktion av färskvatten i stor skala direkt ur havet.

Så att också om vi aldrig får se ett havsvågskraftverk vid våra egna kuster, blir de kanske en stor framtida exportvar för Finland — på samma sätt som Rauma-Repolas oljeborrningstorn är det i dag. Oo

Forum 4/74