Potência eficiente gerada pelas ondas ... Realmente!

Greg Trauthwein • 30 abril 2019

Conceito de artista SurfWec. Cortesia de imagens: SurfWEC LLC.

Cortesia de imagens: SurfWEC LLC.

A energia gerada pelas ondas pode ser considerada o Rodney Dangerfield de fontes de energia renováveis offshore; não tem respeito. Houve uma série de fracassos caros e de alto perfil que conspiraram para dar ao setor uma má reputação, apesar de uma série de avanços na engenharia. Um novo concorrente é a SurfWEC, que oferece um Conversor de Energia de Ondas patenteado para “surfar”, que está em desenvolvimento desde 2007. Seus desenvolvedores prometem que ele se destacará do campo e atuará onde outros falharam. Como? O design do SurfWEC melhora uma geração de 'lições aprendidas' e, mais importante, faz seu próprio surf.

A produção de energia renovável é oficialmente "quente", já que vários avanços de engenharia e subsídios do governo conspiraram para ajudar a implantar, testar e provar, em condições reais, a viabilidade de vários sistemas. Enquanto a energia solar e eólica saltaram como líderes iniciais, há um impulso renovado para transformar a energia das ondas oceânicas em uma fonte renovável e viável de energia e energia armazenada. Um novo participante é a SurfWEC LLC, que tem como objetivo tornar-se o 'go to' na categoria de energia das ondas, tanto como um sistema autônomo quanto como fonte de energia adicional, armazenamento de energia e unidades de amortecimento de ondas co-localizadas ou futuras. parques eólicos offshore.

Conheça a "velha nova" empresa
Uma força motriz por trás das novas projeções de desempenho para Conversores de Energia de Onda (WECs) é Martin & Ottaway, uma empresa de engenharia naval baseada em Nova Jersey que está em operação contínua desde 1875 que incubou SurfWEC LLC em dezembro de 2018. SurfWEC, com universidade e parceiros do setor - Stevens Institute of Technology, ABB, Airline Hydraulics, Bosch-Rexroth, Deeptek, HYDAC, ISCO Pipe, Wire Co./Lankhorst Ropes e outros - estão trabalhando para desenvolver WECs usando recursos patenteados que devem aumentar a recuperação de energia taxas por uma ordem de grandeza como unidades independentes ou integradas com sistemas WEC legados.

O sistema SurfWEC também foi projetado para evitar danos causados por furacões, equipamentos localizados em zonas de surfe e sistemas estacionários de ancoragem offshore por meio de tecnologia que supera o desafio de tamanhos de onda altamente variáveis. Simplificando, ele faz isso com um recurso patenteado de profundidade variável, inventado por Michael Raftery, Diretor de Tecnologia da SurfWEC (CTO) durante a pesquisa no Stevens Institute of Technology de 2004 a 2012. A tecnologia essencialmente permite que as ondas offshore sejam convertido em surging ondas de surf, permitindo uma recuperação de energia das ondas muito mais eficaz.

Ao se reunir com a Raftery no escritório da Martin & Ottaway em Tinton Falls, Nova Jersey, fica imediatamente claro que este sistema e seu desenvolvimento são um trabalho de amor para o inventor, cujo objetivo de longo prazo é acabar com a dependência humana dos combustíveis fósseis. A patente foi apresentada em 2007 e emitida em 2012. Ela foi criada enquanto Raftery trabalhava no Stevens Institute of Technology, a renomada escola de engenharia, que pagou e detém os direitos de patente do sistema, enquanto a SurfWEC tem um contrato de opção de licença exclusivo. lugar para usar esta tecnologia.
“Acredito que as maiores percepções a serem superadas são as percepções de que a conversão de energia das ondas é ineficiente e que as unidades de WEC não podem ser projetadas e fabricadas com integridade flutuante semelhante aos barcos Boston WhalerTM, esses são os critérios de projeto especificamente necessários para levar a conversão de energia das ondas nível de utilidade ", disse Raftery. “Houve quatro grandes falhas na indústria que realmente tiraram os investidores. O afundamento da Advanced Research Technologies / Wavegen “Osprey” em 1995, o afundamento do Finavera “Aquabuoy” em 2007, o naufrágio do Trident “DECM” em 2009, e o recente afundamento do Wello OY “Penguin” em 2019 .

Onda de quebra
criado pela plataforma submersa SurfWEC em Stevens Model Basin. Cortesia de imagens: SurfWEC LLC.

Raftery disse que esses fracassos coletivamente custam muitos milhões de dólares, ao mesmo tempo em que fazem com que a indústria de WEC ganhe uma má reputação. Ele disse que as reações iniciais do investidor ao SurfWEC têm sido "provavelmente você é igual a esses outros sistemas".

Mas Raftery afirma que a SurfWEC aprendeu com incidentes passados e disse que criar um sistema com “integridade flutuante” era o número um em sua lista. Para este fim, o sistema de energia das ondas apresenta compartimentos cheios de espuma, tornando-o praticamente inafundável. "Tratamos de todas as falhas do setor com esse design único".

Além disso, criar um sistema "inteligente", um sistema capaz de se ajustar continuamente para maximizar e converter com eficiência o movimento do oceano no poder, era fundamental para o sucesso. Para isso, a equipe do SurfWEC conta com uma rede neural.

"Redes neurais são uma maneira de responder a coisas que não são claramente definidas", disse van Hemmen. “Se eu tiver uma onda senoidal perfeita, posso calcular e projetar algo que responda a essa onda senoidal perfeita à medida que o comprimento de onda e a altura da onda mudam. Mas as ondas do oceano são confusas. As redes neurais recebem informações de diferentes sensores que combinam e ajudam o sistema a "aprender". É simplesmente um mecanismo de resposta ”.
O sistema também é projetado para ser flexível e, em princípio, o sistema SurfWEC pode ser colocado em qualquer lugar onde haja ondas oceânicas e profundidades de água de 135 a 1000 pés. É, na verdade, uma grande falha de design na tampa do SurfWEC. não precisa ser colocado diretamente na zona de surf para trabalhar. “Você não precisa projetar dispositivos diferentes para locais diferentes. Podemos colocá-los em qualquer lugar, e é uma solução única para todos os tipos, e a rede neural manterá a plataforma de profundidade variável na profundidade ideal o tempo todo ”, disse van Hemmen.
Cortesia de imagens: SurfWEC LLC. O caminho à frente
Qualquer pessoa que tenha trabalhado na área de energia renovável sabe que o caminho do workbench do inventor para o desempenho do nível de utilidade não é direto, curto ou barato. A plataforma SurfWEC já está em desenvolvimento há doze anos e a Raftery estima que serão necessários mais quatro ou cinco anos para passar por testes no mar.

“O próximo passo é fazer com que um modelo em escala seja testado nas instalações da Ohmsett em Leonardo, New Jersey, em uma escala de aproximadamente 15: 1”, disse Raftery. “Nós vamos pegar esses números de desempenho, então vamos construir uma plataforma de derrapagem para o sistema de tomada de força, e vamos fazer testes de bancada. Depois disso, faremos ajustes nos designs baseados nesses dois conjuntos de dados, para serem seguidos por um protótipo em escala real e testes no mar. ”
Enquanto o tempo é um elemento, o dinheiro é outro, e Rik F. van Hemmen, proprietário da Martin & Ottaway colocou hoje o preço em US $ 20 milhões para trazer o sistema através de testes no mar, com (aproximadamente) US $ 2 milhões para teste de bancada US $ 1 milhão para modelagem computacional, US $ 1 milhão para um modelo em escala, cerca de US $ 12 milhões para a unidade protótipo final e US $ 4 milhões para testes marítimos de dois anos.

"Acabei de enviar um white paper para o Escritório de Pesquisa Naval para esse orçamento completo", disse van Hemmen. “No lado comercial, também abordaremos fontes de capital de risco para financiamento. Então nós temos aplicações do DOE para o desenvolvimento do subsistema. ”

Pense Global, Act (NJ) Local
“Certos projetos são tão grandes que precisam de uma visão e presença nacional ou global. Essa tecnologia em particular não exige essa enorme quantidade de investimento ”, disse van Hemmen. “Isso torna inerentemente mais eficiente construir e executar um projeto local, e se você puder fazer isso, sua chance de sucesso aumenta inerentemente”.

De acordo com van Hemmen, as estrelas estão aparentemente alinhadas para este projeto, já que New Jersey oferece “este estranho foco de inovação tecnológica. New Jersey tem a orla marítima, tem capacidade de transporte, tem a educação ... o tamanho do projeto é adequado para ser desenvolvido em Nova Jersey. ”

Um dos principais jogadores é o Ohmsett em Leonardo, New Jersey, situado na Baía de Raritan. Esta é uma instalação de testes de tanques de classe mundial situada diretamente em uma área que poderia ser ideal para testes reais, como van Hemmen argumenta que as ondas nas partes protegidas da baía de Raritan estão em escala com o modelo 15: 1 como as ondas do oceano seriam para o modelo em escala real.

Embora as políticas (para obter permissão para atracar o sistema para testes do mundo real) e as questões de financiamento raramente sejam fáceis de navegar, van Hemmen, que estudou na Harvard Business School, disse que ficaria chocado se a organização não conseguisse obter apoio. entre os utilitários e os políticos. "Os números (custo por kWh) estão lá e são convincentes".

Na verdade, van Hemmen, sempre o engenheiro primeiro, vê o maior desafio de entregar o sistema à escala de serviços públicos de maneira bastante simples: Corda. “Se o dinheiro existe, o maior desafio será a confiabilidade do sistema de puxar corda. Esse é o desafio que minha mente estará em torno do dia e da noite ”, disse ele. “Estou convencido de que podemos fazê-lo funcionar, mas esse é o único desafio técnico que me dá o suor frio do engenheiro. A tecnologia de corda avançou tremendamente, mas esse é o ponto em que muita energia irá entrar. Felizmente, a questão da corda não é, e todos os dispositivos tipo flapper / surto montados no topo da plataforma de profundidade variável podem ser comercialmente também viável. ”

Cortesia de imagens: SurfWEC LLC.

CAIXA DE FATOS
Empresa SurfWEC LLC
Dispositivo de Aproveitamento de Energia Tech Wave
Início do Design 2007
2012 patenteado
Proprietário de Patentes Stevens Institute of Technology
Titular de Licença Exclusivo SurfWEC LLC
Web www.surfwec.com