CorPower Oceanin C4-laite on nyt todistettu kaupallisessa mittakaavassa Atlantin testialueella, ja se on osoittanut ainutlaatuisen kykynsä virittää ja irrottaa viritystä vaihtelevien meritilojen mukaan rajoittamalla vastetta äärimmäisiin myrskyaaltoihin (jopa 18,5 metriin asti) ja vahvistamalla samalla liikettä ja tehon talteenottoa tavallisissa aalloissa uudenlaisen vaiheenohjaustekniikan avulla.

Kehitys on ratkaiseva virstanpylväs aaltoenergian alalla, sillä se on ratkaissut kaksi suurinta estettä, jotka ovat tähän mennessä estäneet kaupallisen käyttöönoton: selviytymiskyky ja tehokas sähköntuotanto tavanomaisissa meriolosuhteissa.

Tämä käännekohta on vahva merkki siitä, että aaltoenergia on valmis laajamittaiseen käyttöön.

Elokuussa 2023 tapahtuneen käyttöönoton jälkeen kaikki C4-järjestelmän toimintojen keskeiset osat on nyt onnistuneesti todennettu, mukaan lukien sähkön vienti verkkoon, järjestelmän automaattinen ohjaus ja valvonta sekä turvalliset käyttö- ja huoltomenetelmät.

Kerätyt tiedot mahdollistivat digitaalisen kaksosen kalibroinnin, joka on laaja numeerinen malli, jota käytetään järjestelmän käyttäytymisen ennustamiseen. WaveSpring-vaihesäätöä käyttävän koneen mitatut liike- ja tehotiedot ylittivät hieman digitaalisen kaksoismallin ennusteet käytetyillä koneen asetuksilla. Ensimmäinen käyttövaihe saatiin onnistuneesti päätökseen, kun C4-laite irrotettiin ja hinattiin takaisin CorPower Oceanin tukikohtaan Viana do Casteloon ensimmäistä suunniteltua huoltojaksoa varten. Tämä tehokkaiden käyttö- ja huoltomenetelmien demonstrointi on C4:n käyttöönotto-ohjelman keskeinen tavoite, jolla tuetaan tulevaisuudessa aaltopuistojen laajentamista hyötykäyttöön.

Ensimmäisen maalla suoritetun tarkastus- ja huoltosyklin jälkeen C4-järjestelmä sijoitetaan uudelleen Agucadouran laitosalueelle, ja demonstraatio-ohjelma jatkuu. Alla on lisätietoja C4:n ensimmäisen käyttövaiheen tuloksista.


Myrskystä selviytyminen

C4 WEC:n selviytymiskyky on varmistettu kestämällä neljä suurta myrskyä, ja sen kyky aloittaa toiminta ja sähkönsiirto verkkoon on varmistettu jokaisen myrskyn jälkeen. Muistutettakoon, että CorPower C4 toimii luotettavasti Babet- ja Aline-myrskyjen aikana (corpowerocean.com). Voimakkain jakso koettiin 4. marraskuuta, kun Domingos-myrsky lähetti alueelle aallokkoa, jonka aallonkorkeus oli jopa 18 metriä.Portugalin hydrografinen instituutti ilmoitti, että tämä on historiallinen ennätys pohjoisella alueella. CorPower C4 teki uuden myrskynkestävyysennätyksen (corpowerocean.com).

CorPower Ocean ja sen Pilot Access Program (PAP) -kumppanit ovat pystyneet todentamaan CorPower C4 -laitteen Survival-tilan tarjoamat suunnitteluperiaatteet, jotka mahdollistavat vankan toiminnan äärimmäisissä aalloissa. Kun laite toimi virittämättömässä Survival-tilassa, joka on järjestelmän luonnollinen tila, se reagoi hyvin vähän aaltoihin, vaikka WEC:n runko upposi kokonaan aaltohuippujen aikana säännöllisesti näiden myrskyjen aikana. Jäljempänä olevassa kuvassa sininen käyrä osoittaa aluksen antureiden 4. marraskuuta 2023 arvioiman aallonkorkeuden, jolloin aallot olivat jopa 18,5 metriä, kun taas vihreä käyrä osoittaa vaihteiston koodereiden mittaaman koneiston liikkeen korkeintaan muutaman desimetrin tarkkuudella.

Koneiston vähäinen liike (desimetrien alue) näissä äärimmäisissä aalloissa vahvistaa selviytymistilassa käytetyn viritysperiaatteen tehokkuuden, sillä koneiston liike on lähes kaksi kertaluokkaa pienempi kuin aallokossa. Myrskyaaltojen aiheuttaman erittäin vähäisen vasteen todentaminen on yksi C4-merinäytöksen tähänastisista tärkeimmistä tuloksista. Myrskynkestävyys on historiallisesti ollut yksi aaltoenergialaitteiden suurimmista haasteista.


Viritetty toiminta

Selviytymiskykyä koskevia tuloksia voidaan verrata mitattuihin tietoihin C4:n toimiessa viritetyssä tilassa, jossa on havaittu jopa 3 metrin koneiston liike 1 metrin aallokossa. Aktivoimalla WaveSpring-vaiheenohjaustekniikan järjestelmä alkaa värähtelemään aaltojen kanssa samassa vaiheessa, minkä on todettu voimistavan voimakkaasti koneiston vastetta vastaan tuleviin aaltoihin.


Viritys ja virityksen poisto - kilpailukykyisen aaltoenergian keskeinen ominaisuus

Kyky virittää ja virityksen poistaminen valtameriolosuhteiden mukaan rajoittaa vastetta myrskyihin ja vahvistaa liikettä ja tehon talteenottoa tavanomaisissa aalloissa on selvästi osoitettu C4:n toiminta-aikana Agucadourassa. Vaiheenohjausjärjestelmän vahvistaman liikkeen ja tehon talteenoton todentaminen on HiWave-5-demonstraatiohankkeen keskeinen tulos.

CorPower Oceanin WEC-laitteiden viritys- ja virityksenpoisto-ominaisuutta voidaan verrata tuulivoimaloihin, joissa kaikissa nykyaikaisissa voimaloissa on toiminto, jolla lavat voidaan kääntää tuuliolosuhteiden mukaan, jolloin kuormitusta voidaan rajoittaa myrskyissä ja optimoida tuotto tavanomaisissa olosuhteissa. Uskomme, että vastaavanlaisen toiminnon lisääminen aaltoenergiaan on avainasemassa, jotta siitä voidaan tehdä luotettava ja kilpailukykyinen puhtaan energian lähde.


Tehon suorituskyky

Käyttöönottojakson aikana pääpaino on ollut turvallisen ja luotettavan toiminnan varmistamisessa kaikissa meriolosuhteissa ja jokaisen järjestelmän toiminnon tinkimättömässä testaamisessa. Laitetta on käytetty rajoitetuilla liikeradoilla, mikä on tarjonnut ylimääräisiä turvamarginaaleja rajoittamalla suurinta sallittua nopeutta ja koneiston iskunopeutta, ja suurimman osan ajasta koneen ohjaukseen on käytetty vankkaa mutta yksinkertaista tehontuoton ohjainta. Tehonvienti on kirjattu 600 kW:n huipputehoon asti.

Sähköisen voimansiirron kokoonpanon on todettu rajoittavan huipputehon noin 600 kW:iin. Ensimmäisen maalla tapahtuvan huoltojakson aikana voimansiirtoyksikköön on tarkoitus tehdä muutoksia, joiden tarkoituksena on nostaa teho 850 kW:iin. Rajoitetun liikkumispinta-alan ja 600 kW:iin rajoitetun tehon vuoksi viritetty toiminta on rajoitettu kohtalaisiin merenkäyntitilanteisiin tämän ensimmäisen käyttöjakson aikana. Niissä merenkäyttötilanteissa, joissa viritetty toiminta voitiin todentaa, mitattu teho on hieman ylittänyt digitaalisen kaksoismallin ennusteet, joissa käytettiin samoja koneistoasetuksia.


Digitaalisen kaksoismallin kalibrointi

Järjestelmän digitaalinen kaksoismalli (yksityiskohtainen numeerinen malli) on kalibroitu käyttäen liikettä, tehoa ja koneiston sisäistä dynamiikkaa koskevia mitattuja tietoja. Tehonmuuntoketjun on todettu olevan tarkasti kuvattu, ja mitattujen ja simuloitujen tietojen välinen vastaavuus on lähellä toisiaan, ja tyypillinen sopivuus on 96-99 prosenttia. Tämä osoittaa, että voimanottolaitteen komponentit on kuvattu tarkasti ja että häviöt ja hyötysuhdekartat ovat asianmukaiset. Hydrodynaamisten mallien on havaittu hieman aliarvioivan valtameren aaltojen WEC:n runkoon aiheuttamaa tehon imeytymistä, minkä seurauksena mitattu liike ja teho valtameressä ovat hieman suuremmat kuin digitaalisen kaksoismallin ennusteet mitatuissa merenkäynneissä ja käytetyillä koneiston erityisasetuksilla. Hydrodynaamisen mallin epälineaarisiin korjausfunktioihin on odotettavissa mukautuksia, jotka perustuvat mitattuihin tietoihin ja jotka perustuvat epälineaarista hydrodynamiikkaa koskevaan tutkimukseen, jota tehdään parhaillaan yhteistyössä johtavien akateemisten ryhmien kanssa.


Kaukovalvonta ja -ohjaus

Etävalvonta- ja ohjaustoiminnot on todennettu CorPower Oceanin valvontakeskuksesta. Operaattorit valvoivat C4-järjestelmää aluksi 24/7. Myöhemmin valvontaa voitiin vähentää säännöllisiin tarkastuskäynteihin, kun käyttöönotto-ohjelma eteni ja valvontajärjestelmä lähetti hälytyksiä operaattoreille huomiota vaativista tapahtumista.


UMACK-ankkuri

Ensimmäinen kaupallisen mittakaavan UMACK-ankkuri, jonka CorPower Ocean on kehittänyt yhteistyössä eurooppalaisten kumppaneiden kanssa, asennettiin Agucadouran kohteeseen, jonka merenpohja on hiekkapohjainen 45 metrin syvyydessä. Lisätietoja tästä geoteknisestä innovaatiosta löytyy täältä: CorPower Oceansin kaupallisen mittakaavan UMACK-ankkuri käyttöönotettu. Ensimmäisen käyttökierroksen aikana, kun C4-laite oli liitetty UMACK-ankkuriin, vakaa aseman pysyminen varmistui.


Toiminta ja ylläpito (O&M)

C4-järjestelmän hinaus- ja kytkentämenetelmät demonstroitiin onnistuneesti elokuussa 2023 CorPower Ocean's Wave Energy Converter Deployed in Portugal. Tämän jälkeen kolmannen osapuolen turvallisuustarkastajat pystyivät tarkastamaan ja hyväksymään miehitetyn offshore-käytön menetelmät, minkä jälkeen CorPower Oceanin teknikot ovat voineet päästä koneeseen paikan päällä suorittamaan sisäisiä tarkastuksia ja pieniä toimenpiteitä.

Ensimmäisen käyttöönottovaiheen testitapausten valmistumisen jälkeen on onnistuneesti demonstroitu menetelmät, joilla laite voidaan irrottaa ja hinata takaisin suunniteltua maalla tapahtuvaa tarkastus- ja huoltosykliä varten. Vapauttamisprosessi edellyttää, että kiinnitysjärjestelmän pohjan ja UMACK-ankkurin välissä olevaa pikaliitintä käytetään kauko-ohjauksella, jolloin laite pääsee pintaan. Toimintajakso on tarjonnut arvokasta tietoa käyttö- ja huoltomenetelmistä, joiden avulla voidaan tulevaisuudessa toteuttaa tehokkaita ja kustannuksiltaan alhaisia aaltovoimalaitoksia.


Seuraavat vaiheet

C4-järjestelmä käy nyt läpi suunnitellun maalla tapahtuvan tarkastuksen. Lisäksi tehdään säätöjä ja päivityksiä ensimmäisen käyttökierroksen aikana kerättyjen kokemusten perusteella. Kun järjestelmä on saatu valmiiksi, se sijoitetaan uudelleen Agucadouraan, ja järjestelmä otetaan käyttöön ramppausvaiheessa, jotta se voi osoittaa täyden tehokapasiteetin ja ohjausmenetelmien kehittymisen. Kun käyttöönotto-ohjelma on saatu päätökseen, käynnistetään tehon suorituskyvyn arviointivaihe standardin IEC/TS 62600-100 mukaisesti.