Bølgeenergi. gseffektiviteten? farvande og anlægseffektiviteten. ved. Jens Peter Kofoed

Størrelse: px

Starte visningen fra side:

Download "Bølgeenergi. gseffektiviteten? farvande og anlægseffektiviteten. ved. Jens Peter Kofoed"

Frederik Mathiasen
8 år siden
Visninger:

1 Bølgeenergi - Hvad er potentialet i danske farvande og anlægseffektiviteten gseffektiviteten? ved Jens Peter Kofoed Bølgeenergiforskningsgruppen Institut for Byggeri og Anlæg Aalborg Universitet IDAs Climate Change Ingeniørhuset i Aalborg, 8. januar 2009

ved Jens Peter Kofoed Bølgeenergiforskningsgruppen Institut for

2 Principper til udnyttelse af bølgeenergib Svingende vandsøjle anlæg Overskylsanlæg Point absorbere Bølgemøllerller Og mange andre...

3 Potentialet i havenergi,, globalt Bølger (,0 -)) 5,0 TW (5 x 0 2 Havstrømme 0,05 TW Tidevand 0,2 TW Termiske gradienter 3,8 TW Osmosisk 2,3 TW W) 2 W) Source: Ocean Energy: Prospects & Potential, Isaacs & Schmitt, with 5% utilization factor & 50% capacity factor Verdens energiforbrug ~ 5 TW (40 x 0 2 kwh/år) (El ~ 0 % heraf) (2005) OBS: Global solenergi: TW - ca gange verdens forbrug!

Isaacs & Schmitt, with 5% utilization factor & 50% capacity factor Verdens energiforbrug ~ 5 TW (40

4 Average wave energy flux per unit width of wave crest (kw/m)

5 Potentialet i bølgeenergi, b Regionalt Danmarks el-forbrug forbrug: : 4, GW (Dansk Ved den danske vestkyst (offshore): op til 25 MW/km middel ca. 5 MW/km >200 km til rådighed ~ 3,0 GW I Nordatlanten ved europæiske I Middelhavet: : 4 - MW/km Totalt potentiale ved Europas (Dansk Elforsyning Statistik 2007) iske kyster: : MW/km Europas kyster: : ca. 320 GW

5 MW/km >200 km til rådighed ~ 3,0 GW I Nordatlanten ved europæiske I Middelhavet: : 4 -

6 Potentialet i bølgeenergi, b Lokalt ,

7 Søtilstande, energiproduktionsforhold Nordsøen (00 km offshore, d= 3 m, punkt 2) T Sum % Hm Sum %

50 4 709 8 742 8.5 2.50-3.00 286 224 5 5.8 3.00-3.50 0 34 2 326 3.7 3.50-4.00 90 34 224 2.6 4.00-4.50 7 2 38.6 4.50-5.00 77 78 0.9 5.00-5.50 26 37 0.4 5.50-6.

8 Søtilstande, energiproduktionsforhold Nordsøen (00 km offshore, d = 3 m, punkt 2) T Sum % Hm Hs =.0 m Tz=4.0 s Hs = 2.0 m Tz=5.0 s Hs = 3.0 m Tz=6.0 s Hs = 4.0 m Tz=7.0 s Hs = 5.0 m Tz=8.0 s Hs [m] Tz 6.00 [s] Tp [s] Prob Pwave Sum %

50 4 709 8 742 8.5 2.50-3.00 286 224 5 5.8 Hs = 3.0 m Tz=6.0 s 9.6 3.00-3.50 0 34 2 326 3.7 3.50-4.00 90 34 224 2.6 Hs = 4.0 m Tz=7.0 s 4. 4.00-4.50 7 2 38.6 4.50-5.00 77 78 0.9 Hs = 5.0 m Tz=8.0 s.3 5.

9 Energifordeling påp retninger

10 År-til-år- og årstidsvariationer

Fordeling af bølgeenergien b i vandsøjlen Partikelbaner Dybdeafhængigt energiindhold Ef,dr/Ef,d 0.

11 Fordeling af bølgeenergien b i vandsøjlen Partikelbaner Dybdeafhængigt energiindhold Ef,dr/Ef,d hr/h 2πh/L

Ef,dr/Ef,d 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.

12 IDA2030: Et regneeksempel Wave power delivers 5 % of DK electricity consumption (35 TWh/y) through 500 MW installed WEC capacity. Assumptions: 40 % load factor 0 % overall efficiency (farm layout) 5 MW/km average available wave power Result: Use of 33 km

13 Estimering af middel energiproduktion P [W] Regular H=0.08 T=0.89 H=0.038 T=. H=0.063 T=.33 H=0.08 T= Flow [m3/s] P = T t T t 0 P( t) dt Power Time E y N = i= P S i i Wave Pwave Prob Prob*Pwave Eff. Energy prod. Pgen State [kw] [%] [kw] [ - ] [kw] [kw] Yearly average [kw] Overall eff. [ - ] 0.54 Yearly prod. [MWh/y] 99 Max. Pgen [MW] Load factor [ - ] 0.2! Measured where? Eff. [ -] Eff. Prob*Pwave Irregular Wave State! Time scale, Buffering? Prob * Pwave [kw/m]

Pgen State [kw] [%] [kw] [ - ] [kw] [kw] 20 0.468 56 0.95 23 2 598 0.226 35 0.284 38 70 3 66 0.08 75 0.52 27 246 4 335 0.05 7 0.098 7 330 5 5985 0.024 44 0.

14 Estimering af middel energiproduktion P [W] Regular H=0.08 T=0.89 H=0.038 T=. H=0.063 T=.33 H=0.08 T= Flow [m3/s] P = T t T t 0 P( t) dt Power Time E y N = i= P S i i Wave Pwave Prob Prob*Pwave Eff. Energy prod. Pgen State [kw] [%] [kw] [ - ] [kw] [kw] Yearly average [kw] Overall eff. [ - ] 0.39 Yearly prod. [MWh/y] 826 Max. Pgen [MW] Load factor [ - ] 0.38 Eff. [ -] Eff. Prob*Pwave Irregular Wave State Prob * Pwave [kw/m] 4

Pgen State [kw] [%] [kw] [ - ] [kw] [kw] 20 0.468 56 0.95 23 2 598 0.226 35 0.284 38 70 3 66 0.08 75 0.52 27 246 4 335 0.05 7 0.073 2 245 5 5985 0.024 44 0.

15 Eksempel på skabelon for konceptevaluering WEC Vægt est. flydere inkl. 200 ballast tons Eff. bølge-aksel Eff. Eff. aksel-net P est [kw] Pest*Prob*24*365 [MWh/y] Størrelse [m] 20 Bredde 20.0 m Uregelm., 3D, retning gear, svinghjul, generator, Total frekvensomformer, kabel Wave cond. Hs Tp Prob Pwave H T min max min max min max min middel max min middel max kw/m Prod. El MWh/y MWh/y Eff MWh/y/ton Ballast ratio 0.8 ca. 3x max. P est Inst. Gen. Kap. [kw] Vægt, flyder 40.0 tons tons/m Pris, generator mv. 2 tdkr/kw Pris, generatorer [tdkr] Faktor, bærende/flyderkonstr Est. load factor Vægt, bærende 60.0 tons tons/m Pris total [tdkr] Pris/vægt, flyder 45 dkr/kg Årlig vedligehold 2 % af total pris tdkr/y Pris/vægt, konstr. Stål, korr. besk. 25 dkr/kg Pris, konstruktion 3300 tdkr El-afreg. pris 2 kr/kwh Indtægt pr. år tdkr/y Pris, forankring 000 tdkr Forrentning % Pris, power electronics 500 tdkr Forrentning 5 % Pris pr. kwh dkr Vægt, generatorhus 5 tons Pris, generatorhus 500 tdkr Pris, styring, regulering 000 tdkr Vægt, sum 65 tons Pris, sum 6540 tdkr

98 0.78 0.93 3.3 8. 2.9 3.5 33. 52.7 2 2.0 7.0 0.226 2.0 2.705.4 7.00 0.2 0.3 0.8 0.98 0.78 0.93 6.5 40.4 64.3 32.7 79.9 27.2 3 3.0 8.4 0.08 32.3 3.4903 2.2 8.40 0. 0.25 0.8 0.98 0.78 0.93 37. 90.

16 En tricky størrelse! Anlægseffektivitet Definition af effektivitet ikke entydig påp tværs af anlægstyper På hvilken tidsskala? Regelmæssige/uregelm ssige/uregelmæssige bølger Individuel bølgetilstandb Middel over året Målt hvor? Wave-to-wire eller... P wave P mech P hydr P axle P gen P wire P grid P overtop P reservoir P chamber P pneu

17 Parkeffektivitet Et Wave Dragon eksempel: 2xD zig-zag zag layout ~ 2 WD (4 MW) pr. 780 m (x 820 m) placeret i Nordsøen, 6 kw/m Middelproduktion:,6 kw/m => parkeffektivitet ~0 %, Load factor 6 % OBS: Performance baseret påp NB målinger m begrundet tro påp op mod % forbedring Reflektorer har negativ indvirkning påp parkeffektivitet (men muligvis positiv effekt på kwh pris

Load factor 6 % OBS: Performance baseret påp NB målinger m begrundet tro påp op mod 50-80 %

18 Opsummering Stor idérigdom mht. teknologi endnu ingen konvergens.. Sandsynligvis flere vindere,, da mange parametre indgår Størst potential offshore mindre risky nearshore Bølgeenergi har en række r positive features ikke mindst i et vedvarende energi mix Pre-kommercielt, dvs. ikke rentabelt påp markedet i dag, men potentialet påp langt sigt er stort Den bedste parameter for evaluering af bølgeenergianlb lgeenergianlæg g er ikke åbenlys Vi bliver ofte spurgt: Nu har I testet SÅ mange forskellige anlæg hvilket er det bedste?! Det er ikke nemt at svare! Vi kan give rimelig gode svar på hvor meget energi de enkelte anlæg vil være i stand til producere under givne forhold men det store spørgsmål er TIL HVILKEN PRIS? Der er behov for en masse anlægget til havs overlang tid for at indsamle de nødvendige data for at kunne svare på det spørgsmål!

19 Tak! Spørgsm rgsmål?

Relaterede dokumenter

BØLGEENNERGI JENS PETER KOFOED BØLGEENERGIFORSKNINGSGRUPPEN INSTITUT FOR BYGGERI & ANLÆG

BØLGEENNERGI JENS PETER KOFOED BØLGEENERGIFORSKNINGSGRUPPEN INSTITUT FOR BYGGERI & ANLÆG BØLGEENNERGI - TEKNOLOGIER UNDER UDVIKLING, POTENTIALE OG FORSKNINGSRESULTATER JENS PETER KOFOED BØLGEENERGIFORSKNINGSGRUPPEN INSTITUT FOR BYGGERI & ANLÆG BØLGEENERGIFORSKNINGSGRUPPEN HJEMMEHØRENDE PÅ