Energetyka

Czy wiesz, że folie silikonowe mogą generować prąd z fal morskich?

Autor Ludwik Głowacki
Ludwik Głowacki26.11.20238 min.
Czy wiesz, że folie silikonowe mogą generować prąd z fal morskich?
banner

Folie silikonowe mogą odegrać kluczową rolę w przetwarzaniu energii fal morskich w elektryczność - wynika z obiecujących badań niemieckich naukowców. Fluktuacje fal mogą bowiem wywoływać zmiany kształtu specjalnych wielowarstwowych folii, generując w ten sposób prąd. Innowacyjna technologia oparta na elastycznym silikonie jest obecnie rozwijana w ramach projektu EPoSil.

Kluczowe wnioski:
  • Fale morskie mogą dostarczać ogromne ilości odnawialnej energii elektrycznej.
  • Specjalne folie silikonowe umożliwiają konwersję energii mechanicznej fal w prąd elektryczny.
  • Projekt EPoSil został wsparty kwotą 2 mln euro na dalsze badania i rozwój technologii.
  • Pierwszy prototyp generatora falowego ma zostać przetestowany w kanale falowym w Hamburgu.
  • Docelowo technologia ma zapewniać zasilanie terenów przybrzeżnych w tańszą, ekologiczną energię elektryczną.

Fale morskie jako odnawialne źródło energii elektrycznej?

Fale morskie stanowią ogromne, odnawialne źródło energii. Według szacunków ONZ ich roczny potencjał energetyczny sięga 29 500 terawatogodzin. Dla porównania, w 2010 roku na całym świecie wyprodukowano 21 500 TWh energii elektrycznej. Wykorzystanie choć części tej energii pozwoliłoby zaspokoić rosnące zapotrzebowanie na prąd przy minimalnej emisji CO2.

Jak dotąd trudność stanowiło efektywne przetworzenie energii kinetycznej fal morskich na energię elektryczną. Przełomem może okazać się projekt EPoSil realizowany przez konsorcjum firm i instytucji badawczych z Niemiec. Opiera się na zastosowaniu specjalnych elastycznych folii silikonowych, które pod wpływem ruchu fal zmieniają kształt, generując prąd elektryczny.

Działanie konwerterów falowych

Sercem urządzeń służących do konwersji energii fal jest trójwarstwowa folia. Na jej powierzchniach znajdują się elektrody, a warstwę środkową stanowi elastyczny silikon. Pod wpływem ruchu wody fale mechanicznie ściskają i rozciągają folię, powodując zbliżanie i oddalanie elektrod.

Zjawisko to w połączeniu z zewnętrznym napięciem elektrycznym indukuje przepływ prądu między elektrodami. Im większa liczba takich konwerterów, tym więcej energii elektrycznej można uzyskać. Pierwsze testy w warunkach laboratoryjnych potwierdzają skuteczność tej metody.

Ponad 2 mln euro dofinansowania prac badawczych

Prace nad projektem EPoSil zostały wsparte przez niemieckie ministerstwo edukacji i badań kwotą prawie 2 mln euro w ramach programu „Inteligentne materiały dla innowacyjnych produktów”. Środki te posłużą do stworzenia i przetestowania prototypów konwerterów energii falowej.

W realizacji projektu bierze udział konsorcjum renomowanych firm i instytucji badawczych, takich jak Bosch, Wacker Chemie, uniwersytety techniczne w Darmstadt i Hamburgu oraz inne podmioty. Łączą one swoją wiedzę i doświadczenie, aby przybliżyć wdrożenie nowej technologii do praktyki.

Energia pozyskiwana z oceanu ma trwały potencjał obniżenia emisji dwutlenku węgla - Raport ONZ

Zdaniem ekspertów ONZ i władz Niemiec, rozwój "błękitnej energii" z fal morskich może odegrać ważną rolę w dekarbonizacji sektora energii i w walce ze zmianami klimatu poprzez zastępowanie elektrowni węglowych neutralnymi emisyjnie źródłami.

Czytaj więcej: Ile kosztuje świadectwo charakterystyki energetycznej budynku? Najlepsze ceny

Jak wygląda przetwarzanie energii fal w prąd elektryczny?

Konwerter energii falowej składa się z trójwarstwowej elastycznej folii. Na jej powierzchniach znajdują się elektrody, a warstwę środkową stanowi silikon. Pod wpływem ruchów wywołanych przez fale morskie następuje cykliczne ściskanie i rozciąganie folii, a co za tym idzie - zbliżanie i oddalanie elektrod.

Gdy fala ściska folię, odległość między elektrodami zmniejsza się, natomiast gdy fala opada i folia wraca do pierwotnych rozmiarów, odległość ponownie rośnie. Dodatkowo na elektrody podawane jest zewnętrzne napięcie, dzięki czemu przepływają między nimi ładunki elektryczne, czyli prąd.

Im więcej takich „falujących” konwerterów, tym więcej energii elektrycznej można wytworzyć. Kluczowe znaczenie ma tu zastosowanie elastycznego oraz odpornego na działanie wody i czynniki atmosferyczne materiału - silikonu.

Testowanie w warunkach laboratoryjnych

Koncepcja wykorzystania ruchu fal do produkcji prądu sprawdza się na razie w warunkach laboratoryjnych. Pierwsze modele konwerterów opracował Uniwersytet Techniczny w Darmstadt. Obecnie trwają prace nad udoskonaleniem technologii pod kątem zastosowania w skali przemysłowej.

Kluczowe będzie przetestowanie prototypów w naturalnych warunkach morskich. Pierwszy model generatora falowego zwodowany ma zostać w kanale falowym Uniwersytetu Technicznego Hamburg-Harburg w 2014 roku.

  • 29 500 TWh - szacowany roczny potencjał energetyczny fal morskich
  • 2 mln euro - kwota wsparcia projektu EPoSil z niemieckiego ministerstwa

Ile energii elektrycznej zawierają fale morskie Ziemi?

Czy wiesz, że folie silikonowe mogą generować prąd z fal morskich?

Według szacunków ONZ roczny potencjał energetyczny fal morskich na Ziemi wynosi ok. 29 500 terawatogodzin (TWh). Jest to ogromna ilość – dla porównania, całkowita produkcja energii elektrycznej na świecie w 2010 roku wyniosła ok. 21 500 TWh.

Oznacza to, że fale morskie mogłyby w dużej mierze pokryć globalne zapotrzebowanie na energię elektryczną przy minimalnej emisji zanieczyszczeń. Warunkiem jest opracowanie efektywnych i niezawodnych technologii do przetwarzania energii fal w prąd.

Roczny potencjał fal morskich 29 500 TWh
Globalna produkcja energii (2010 r.) 21 500 TWh

Dla porównania, według danych Światowej Rady Energetycznej, potencjał energetyki wiatrowej na lądzie i morzu szacuje się na ok. 600 000 TWh rocznie. Jednak efektywne wykorzystanie tego potencjału jest obecnie znacznie łatwiejsze niż w przypadku energii fal i prądów morskich.

Perspektywy rozwoju

Mimo trudności, rozwój technologii „błękitnej energii” z ocen oceanów staje się koniecznością w obliczu transformacji sektora elektroenergetycznego i odchodzenia od paliw kopalnych. Ma to kluczowe znaczenie dla realizacji celów klimatycznych i uniezależnienia się od importu węglowodorów.

Jaki jest cel projektu badawczego EPoSil?

Celem projektu EPoSil (Polimery elektroaktywne na bazie silikonu do wytwarzania energii elektrycznej) jest opracowanie i przetestowanie technologii przetwarzania energii fal morskich w prąd elektryczny z wykorzystaniem elastycznych, wielowarstwowych folii silikonowych.

Specjalna konstrukcja folii umożliwia generowanie prądu pod wpływem cyklicznego ściskania i rozciągania wywołanego ruchem fal. Celem jest stworzenie konwerterów o wysokiej żywotności, które będzie można zastosować do komercyjnej produkcji zielonej energii elektrycznej.

Docelowo farmy konwerterów falowych mają dostarczać tanią i czystą energię do zasilania terenów przybrzeżnych, przyczyniając się do realizacji celów klimatycznych poprzez zastępowanie elektrowni węglowych.

Kto stoi za projektem nowej technologii?

Projekt EPoSil łączy wysiłki konsorcjum renomowanych firm i instytucji badawczych z Niemiec. Wśród kluczowych partnerów znajdują się:

  • Robert Bosch GmbH - koordynacja projektu
  • Wacker Chemie AG - dostawca materiałów do produkcji folii
  • Uniwersytet Techniczny w Darmstadt - opracowanie metod testowania
  • Uniwersytet Techniczny w Hamburgu - testy prototypów

Ponadto w konsorcjum uczestniczą inne firmy dostarczające komponenty, projektujące urządzenia testowe oraz wspierające przy konstruowaniu modeli prototypów. Tak szeroka współpraca pozwala łączyć potencjały i przyspieszać prace badawczo-rozwojowe.

Projekt uzyskał także wsparcie niemieckiego ministerstwa edukacji i badań w postaci dotacji w wysokości 2 mln euro w ramach Programu „Inteligentne materiały dla innowacyjnych produktów”.

Jak testowany będzie generator falowy?

Pierwszy model generatora energii z fal morskich w zmniejszonej skali ma zostać poddany testom w kanale falowym na Uniwersytecie Technicznym w Hamburgu w 2014 roku. Do symulowania realnych warunków panujących w morzu służy specjalny basen Falowa o długości 270 metrów.

Testy mają na celu sprawdzenie wytrzymałości, niezawodności i efektywności działania opracowanych konwerterów falowych pod wpływem sztucznie wytwarzanych fal. Parametry fal będą stopniowo zwiększane, aby zobrazować różne warunki morskie - od lekkiego kołysania po sztorm.

Docelowo komercyjne systemy konwersji energii fal będą musiały przetrwać dziesiątki milionów cykli rozszerzania i ściskania wywołanych ruchem wody. Stąd też kluczowe znaczenie testów prototypów w możliwie realistycznych warunkach przed wdrożeniem ich na szeroką skalę.

Dalsze plany

Po uzyskaniu pozytywnych wyników testów, kolejnym krokiem będzie budowa większych generatorów demonstracyjnych, które zostaną zainstalowane bezpośrednio w morzu. Docelowo planuje się farmy konwerterów falowych o łącznej mocy zapewniającej konkurencyjną cenowo produkcję zielonej energii elektrycznej.

Jaka ma być docelowa wydajność konwerterów?

Zakładana minimalna efektywność opracowywanych w ramach projektu EPoSil konwerterów fali morskich w przetwarzaniu energii mechanicznej w elektryczną ma wynieść około 50%. Jest to wartość porównywalna z innymi technologiami OZE.

Na obecnym etapie prac nad wykorzystaniem zjawiska falowania do produkcji prądu, kluczowe jest jednak nie tyle osiągnięcie rekordowo wysokiej sprawności, co opracowanie trwałych, niezawodnych i tanich w budowie konwerterów, które będzie można instalować na szeroką skalę.

Według założeń projektu konstrukcja oparta na foliach silikonowych ma szansę sprostać tym wymaganiom. Prz

banner

Oceń artykuł

rating-fill
rating-fill
rating-fill
rating-fill
rating-fill
Ocena: 4.00 Liczba głosów: 1

5 Podobnych Artykułów:

  1. Podłączenie pieca gazowego - montaż i podłączenie kotła gazowego
  2. Pompa ciepła odwierty - najlepsze rozwiązanie do budowy ogrzewania
  3. Atakujące ceny fotowoltaiki w 2024! Panele od 19zł/Wp? Sprawdź!
  4. Rewolucyjne wykorzystanie niedopałków na Litwie - czy Polacy podążą za tendencją?
  5. Jak poprawnie chłodzić za pomocą pompy ciepła? Odkryj najlepsze rozwiązania!
Autor Ludwik Głowacki
Ludwik Głowacki

Z dziesięcioletnim doświadczeniem w branży fotowoltaicznej, zajmuję się projektowaniem i wdrażaniem systemów fotowoltaicznych, obsługując zarówno domy jednorodzinne, jak i przedsiębiorstwa. Moja edukacyjna ścieżka prowadziła przez Politechnikę Warszawską, gdzie ukończyłem Inżynierię Środowiska, a także zdobyłem certyfikat w zakresie energii odnawialnej. Regularnie występuję jako prelegent na konferencjach dotyczących odnawialnych źródeł energii, a moje publikacje branżowe zdobywają uznanie w środowisku. Pasjonuje mnie dzielenie się wiedzą i doświadczeniem, które przekładają się na pomoc innym w efektywnym wykorzystaniu fotowoltaiki.

Udostępnij post

Napisz komentarz

Polecane artykuły