O echipă de ingineri francezi a elaborat un nou dispozitiv cilindric, care produce electricitate în timp ce stă la suprafaţa apei

Mările şi oceanele sunt o conglomerare imensă de forţe şi procese naturale, iar captarea doar o mică parte din aceste forţe poate însemna folosirea unor resurse energetice imense. Energia eoliană poate fi captată în larg cu randament mult mai mare datorită frecvenţei mult mai mare a vânturilor, dar pe lângă asta şi mişcarea constantă a apei e o sursă imensă de energie neexplorată, e convinsă o echipă de ingineri francezi, care a elaborat un nou dispozitiv cilindric, care produce electricitate în timp ce pluteşte la suprafaţa apei. Şi nu e vorba de captarea energiei mareelor, ci a valurilor constante.

Captarea energiei mareelor e o tehnologie cu mai multe eforturi de implementare în ultimii ani, care şi-a dovedit mai ales predictibilitatea, datorită faptului că fluxurile şi refluxurile se întâmplă în mod predictibil, chiar dacă randamentul final nu e foarte mare.

Foto: Turbine pentru captarea energie mareelor

Însă în cazul despre care vorbim azi tehnologia e diferită. Echipa de ingineri despre care vorbim e parte in start-up-ul francez Seaturns, iar aceştia au construit un prim prototip funcţional prin care au demonstrat că cifrele pe care le pretins sunt reale, iar de curând au mai reuşit să adune şi o finanţare de 2,45 milioane de euro pentru a construi primul mini parc maritim cu asemenea dispozitive, care să constituie o demonstraţie la scară mare înainte de o plasare în producţia de serie.

Aşadar, în ce constă nouă tehnologie a inginerilor francezi de la Seaturns şi cum poate produce ea energie regenerabilă? E pe cât de neaşteptată, pe atât de genial de simplă, în esenţă.

O asemenea construcţie cilindrică are 15 metri lungime şi 6 metri în diametru, având o putere instalată de 200 kW, sau 0,2 MW, ceea ce nu e deloc neglijabil, dacă ne gândim că o turbină eoliană de 250-260 metri înălţime cu tot cu turn şi elice produce 15 MW. Deci, 75 de asemenea cilindri împrăştiaţi la suprafaţa apei ar produce echivalentul de putere al celei mai emblematice turbine eoliene europene actuale, Vestas V235-15.0MW.

Fiecare cilindru are o construcţie internă cu perete dublu, peretele interior formând efectiv un cilindru mai mic, cam de 3/5 din diametrul cilindrului mare. Între cei doi pereţi există spaţii cilindrice goale, iar toată această zonă formată dintre cei doi cilindri e umplută pe jumătate cu apă.

Acea apă din interiorul peretelui dublu îi creează un efect de pendul, iar valurile din exterior îi provoacă acestei construcţii mişcări rotative. Construcţia cilindrică e ancorată din nouă părţi pentru a-şi limita anvergura acestor mişcări şi a menţine apendicele superior deasupra apei.

Tot acest spaţiu format de peretele dublu are un separator vertical sus pe centru, dar nu şi jos. Astfel, când construcţia cilindrică primeşte mişcări rotative de la valuri, apa din interiorul acestui spaţiu circulă dintr-o parte în alta cu efect de pendul, fiind amplificată şi uşor întârziată. Atunci când apa circulă spre dreapta, aerul din partea de sus din dreapta nu poate circula spre stânga din cauza separatorului vertical, creându-se o presiune mare a acestuia. În acelaşi timp, retragerea apei de pe partea stângă creează o presiune negativă acolo, de sucţiune, întrucât apa retrasă a lăsat un volum gol. Din cauza aceluiaşi separator vertical interior de sus, aerul nu poate fi tras pur şi simplu din cealaltă parte.

Însă cele două zone de aer din partea superioară a acestui spaţiu comunică între ele prin acel apendice de sus, care e de fapt un canal între cele două camere de aer, cu o turbină amplasată pe mijloc. Astfel când una din părţi are presiune de aer, iar cealaltă are simultan lipsă de presiune, aerul circulă pe aici şi împinge turbina, producând electricitate. Acest ciclu de presiune şi circulare a aerului se repetă la fiecare nouă mişcare a cilindrului şi reculul său, doar că mai există un detaliu important.

În mod normal, aerul ar trebui să circule într-o direcţie la o mişcare şi în revers la reculul cilindrului. Există turbine care pot produce electricitate atunci când sunt acţionate din ambele părţi dar stresul mecanic asupra lor e mai mare şi eficienţa e mai mică. Prin urmare e mult mai logic să se opereze cu valve, care se închid şi se deschid la fiecare nouă fază, păstrând mişcarea aerului întotdeauna în aceeaşi direcţie prin canalul superior, iar astfel turbina poate funcţiona mai eficient. Din imaginile grafice prezentate de francezi, anume acest scenariu cu valve şi cu flux unidirecţional de aer pare a fi aplicat la dispozitivul lor.

Toată această construcţie e maxim de simplă şi fiabilă, iar toate părţile electronice sunt izolate de apă în apropiere de turbină. Circuitul de aer e acţionat prin valve, dirijate de presiune, deci totul e dirijat de principii fizice simple, utilizate inteligent.

Întregul volum al construcţiei cilindrice, judecând după dimensiuni şi pereţii exteriori e de circa 400 metri cubi. Însă volumul acestui spaţiu dintre cei doi pereţi e de 100 metri cubi. Anume acest spaţiu apa e lăsată să-l umple aproximativ pe jumătate. Datorită spaţiului rămas din acest volum, dar şi datorită spaţiul interior, cilindrul îşi menţine flotanţa, chiar dacă o asemenea construcţie fără apă cântăreşte 42 tone.

Datorită faptului că electricitatea e generată în faze sincronizate cu fiecare mişcare, ea e creată în anumite oscilaţii cu pauze. Însă inerţia rotaţională a turbinei şi componentele electronice, precum condensatoarele, pot aplatiza acest efect şi pot livra în reţea un curent relativ stabilizat.

Şi apoi, dacă un asemenea parc de dispozitive are zeci sau sute de cilindri, variaţiile lor se compensează reciproc.

Partea cea mai frumoasă a acestei invenţii e că mările şi oceanele au valuri aproape întotdeauna, chiar dacă intensitatea lor mai variază. Deci, şi producţia de electricitate ar trebui să fie mai constantă. Estimările terţelor părţi arată un factor de capacitate de până la 25-40%, ceea ce e mai puţin decât la turbinele eoliene maritime mari, însă aceste dispozitive costă mult mai puţin, fiind construite preponderent din oţel, sunt complet reciclabile, şi au costuri de instalare şi mentenanţă mult mai mici, având nevoie doar de cabluri pentru ancorare şi pentru transmiterea electricităţii. Totuşi, aceeaşi simplitate le face mult mai uşoară instalarea la distanţe moderate faţă de ţărm, în timp ce turbinele eoliene sunt deja instalate la zeci sau chiar sute de kilometri de ţărm.

Foto: Factorul de capacitate în comparaţie cu energia eoliană şi solară

Dar, tot ce vedem aici e o metodă nouă de producţie a energiei regenerabile, despre care autorii spun că poate fi mult mai accesibilă în construcţie şi poate capta resurse energetice nefolosite. Francezii spun că la nivel global, e un potenţial de a instala asemenea dispozitive cu o putere totală de până la 1-2 TW, adică între 1.000 şi 2.000 GW.