Urządzenie C4 firmy CorPower Ocean, sprawdzone teraz w skali komercyjnej, w odsłoniętym miejscu testowym na Atlantyku, wykazało wyjątkową zdolność do dostrajania się i przestrajania w zależności od różnych stanów morza, ograniczając reakcję na ekstremalne fale sztormowe (do 18,5 m), jednocześnie wzmacniając ruch i przechwytując moc na zwykłych falach przy użyciu nowatorskiej technologii kontroli fazy.

Postęp ten stanowi kluczowy kamień milowy dla energii fal, rozwiązując dwie główne przeszkody, które do tej pory utrudniały komercyjne przyjęcie - przeżywalność i wydajne wytwarzanie energii w normalnych warunkach oceanicznych.

Punkt zwrotny stanowi wyraźny sygnał gotowości energii fal do przyjęcia na szeroką skalę.

Od czasu wdrożenia w sierpniu 2023 r. wszystkie kluczowe aspekty funkcji systemu C4 zostały pomyślnie zweryfikowane, w tym eksport energii do sieci, zautomatyzowane sterowanie i monitorowanie systemu, a także bezpieczne metody eksploatacji i konserwacji (O&M).

Zebrane dane pozwoliły na kalibrację cyfrowego bliźniaka, rozbudowanego modelu numerycznego wykorzystywanego do przewidywania zachowania systemu. Zmierzone dane dotyczące ruchu i mocy wyjściowej maszyny działającej z nowatorskim sterowaniem fazowym "WaveSpring" nieznacznie przekroczyły przewidywania cyfrowego bliźniaka dla zastosowanych ustawień maszyny. Pierwsza faza operacyjna została pomyślnie zakończona poprzez odłączenie i odholowanie urządzenia C4 z powrotem do bazy lądowej CorPower Ocean w Viana do Castelo w celu przeprowadzenia pierwszego planowanego cyklu konserwacji. Ta demonstracja wydajnych metod obsługi i utrzymania jest kluczowym celem programu wdrażania C4, aby w przyszłości wspierać skalowanie do farm falowych na skalę użytkową.

Po zakończeniu pierwszego cyklu kontroli i konserwacji na lądzie, C4 zostanie ponownie rozmieszczony w Agucadoura, a program demonstracyjny będzie kontynuowany. Dalsze szczegóły dotyczące wyników pierwszej fazy operacji C4 znajdują się poniżej.


Przetrwanie burzy

Przetrwanie C4 WEC zostało zweryfikowane poprzez przetrwanie czterech poważnych burz, z potwierdzeniem zdolności do wznowienia operacji i eksportu energii do sieci po każdej burzy. Dla przypomnienia, CorPower C4 działa niezawodnie podczas sztormów Babet i Aline (corpowerocean.com) . Najbardziej energiczny okres miał miejsce 4 listopada, kiedy to sztorm Domingos wysłał na miejsce falę o wysokości do 18,5 m, o czym poinformował hydrograf. CorPower C4 ustanowił nowy rekord przetrwania sztormu (corpowerocean.com).

CorPower Ocean i jego partnerzy Pilot Access Program (PAP) byli w stanie zweryfikować zasady projektowania solidnej pracy w ekstremalnych falach oferowanych przez tryb Survival urządzenia CorPower C4. Działając w przestrojonym trybie Survival, który jest naturalnym stanem systemu, urządzenie wykazywało bardzo małą reakcję na padające fale, mimo że kadłub WEC regularnie zanurzał się całkowicie podczas szczytów fal podczas tych sztormów. Na poniższym wykresie niebieska krzywa pokazuje wysokość fali oszacowaną przez czujniki pokładowe 4 listopada 2023 r., przy falach do 18,5 m, a zielona krzywa pokazuje ruch maszyny mierzony przez enkodery skrzyni biegów z dokładnością do kilku decymetrów.

Niski ruch maszyn (w zakresie decymetrów) przy tych ekstremalnych falach potwierdza skuteczność zasady odstrojenia stosowanej w trybie przetrwania, przy prawie dwóch rzędach wielkości mniejszym ruchu maszyn w porównaniu z falami padającymi. Weryfikacja bardzo niskiej reakcji na fale sztormowe jest postrzegana jako jeden z najważniejszych dotychczasowych wyników demonstracji C4 na oceanie. Przetrwanie sztormów było historycznie jednym z największych wyzwań dla urządzeń wykorzystujących energię fal.


Dostrojone działanie

Wyniki przeżywalności można porównać do danych pomiarowych z C4 działającym w trybie dostrojonym, w którym zaobserwowano ruch maszyny do 3 m przy falach padających o wysokości 1 m. Aktywując technologię kontroli fazy WaveSpring, system zaczyna oscylować w fazie z falami, co zostało potwierdzone jako silnie wzmacniające reakcję maszyny na padające fale.


Strojenie i rozstrajanie - kluczowa funkcja dla konkurencyjnej energii falowej

Zdolność do dostrajania i przestrajania urządzenia zgodnie z warunkami oceanicznymi, ograniczając reakcję na sztormy i wzmacniając ruch i przechwytywanie mocy w regularnych falach, została wyraźnie zademonstrowana podczas okresu operacyjnego C4 w Agucadoura. Weryfikacja wzmocnionego ruchu i przechwytywania mocy przez system kontroli fazy jest postrzegana jako kluczowy wynik projektu demonstracyjnego HiWave-5.

Funkcję dostrajania i rozstrajania WEC CorPower Ocean można porównać do turbin wiatrowych, w których wszystkie nowoczesne turbiny mają funkcję pochylania łopat, aby zmienić reakcję na warunki wiatrowe, ograniczając obciążenia podczas burz, jednocześnie optymalizując wydajność w normalnych warunkach. Wierzymy, że dodanie podobnej funkcji do energii fal jest kluczem do uczynienia z niej niezawodnego i konkurencyjnego źródła czystej energii.


Wydajność

Podczas tego okresu rozruchu głównym celem było sprawdzenie bezpiecznego i niezawodnego działania we wszystkich warunkach oceanicznych oraz rygorystyczne przetestowanie każdej funkcji systemu. Urządzenie było obsługiwane z ograniczonymi obwiedniami ruchu, zapewniając dodatkowe marginesy bezpieczeństwa poprzez ograniczenie maksymalnej dozwolonej prędkości i skoku maszyny, a solidny, ale prosty kontroler mocy wyjściowej był używany do sterowania maszyną przez większość tego okresu. Zarejestrowano eksport mocy do 600 kW mocy szczytowej.

Stwierdzono, że konfiguracja elektrycznego układu napędowego ogranicza moc szczytową do około 600 kW. Podczas pierwszego cyklu konserwacji na lądzie planowane są korekty układu napędowego, mające na celu zwiększenie mocy do 850 kW. Ze względu na ograniczony zakres ruchu i ograniczenie mocy do 600 kW, dostrojone działanie zostało ograniczone do umiarkowanych stanów morza w tym pierwszym okresie operacyjnym. W stanach morza, w których można było zweryfikować dostrojone działanie, zmierzona moc wyjściowa nieznacznie przekroczyła przewidywania cyfrowego bliźniaka przy użyciu tych samych ustawień maszyny.


Kalibracja cyfrowego bliźniaka

Cyfrowy bliźniak (szczegółowy model numeryczny) systemu został skalibrowany przy użyciu zmierzonych danych dotyczących ruchu, mocy i dynamiki maszyn wewnętrznych. Stwierdzono, że łańcuch konwersji mocy jest dokładnie odwzorowany, z bliskim dopasowaniem danych pomiarowych i symulacyjnych, wykazując typową dobroć dopasowania w zakresie 96-99%. Wskazuje to, że komponenty odbioru mocy są dokładnie odwzorowane, z odpowiednimi stratami i mapami sprawności. Stwierdzono, że modele hydrodynamiczne nieznacznie niedoszacowują absorpcji mocy z fal oceanicznych do kadłuba WEC, co spowodowało, że zmierzony ruch i moc w oceanie nieznacznie przekraczają przewidywania z cyfrowego bliźniaka, dla zmierzonych stanów morza i konkretnych ustawień zastosowanych maszyn. W przyszłości można spodziewać się korekt nieliniowych funkcji korekcyjnych modelu hydrodynamicznego, w oparciu o zmierzone dane i dalsze informacje z trwających badań nad nieliniową hydrodynamiką we współpracy z wiodącymi grupami akademickimi.


Zdalne monitorowanie i sterowanie

Funkcje zdalnego monitorowania i sterowania zostały zweryfikowane z centrum sterowania CorPower Ocean. System C4 był początkowo monitorowany 24 godziny na dobę przez 7 dni w tygodniu przez operatorów, co można było później ograniczyć do okresowych kontroli w miarę postępu programu uruchomienia, a system nadzoru wysyłał alarmy do operatorów w przypadku zdarzeń wymagających uwagi.


Kotwica UMACK

Pierwsza komercyjna kotwica UMACK opracowana przez CorPower Ocean we współpracy z europejskimi partnerami została zainstalowana w Agucadoura na piaszczystym dnie morskim na głębokości 45 metrów. Więcej szczegółów na temat tej innowacji geotechnicznej można znaleźć tutaj Rozmieszczono kotwicę UM ACK na skalę komercyjną CorPower Oceans. Podczas pierwszego cyklu operacyjnego, z urządzeniem C4 podłączonym do kotwicy UMACK, zweryfikowano stabilne utrzymanie stacji.


Operacje i konserwacja (O&M)

Metody holowania i podłączania systemu C4 zostały pomyślnie zademonstrowane w sierpniu 2023 r. w ramach projektu CorPower Ocean's Wave Energy Converter Deployed w Portugalii. Następnie metody dostępu załogowego na morzu do systemu mogły zostać zweryfikowane i zatwierdzone przez zewnętrznych recenzentów bezpieczeństwa, co następnie umożliwiło technikom CorPower Ocean dostęp do maszyny na miejscu w celu przeprowadzenia wewnętrznych inspekcji i drobnych interwencji.

Po zakończeniu testów pierwszej fazy rozruchu, z powodzeniem zademonstrowano metody zwalniania i holowania urządzenia w celu zaplanowanego przeglądu i cyklu konserwacji na lądzie. Proces uwalniania polega na zdalnym uruchomieniu szybkozłącza znajdującego się między dnem systemu cumowniczego a kotwicą UMACK, umożliwiając wynurzenie urządzenia na powierzchnię. Okres operacyjny dostarczył cennej wiedzy na temat metod O&M w kierunku wydajnych i tanich operacji farm falowych na skalę użytkową w przyszłości.


Kolejne kroki

System C4 przechodzi teraz zaplanowaną sekwencję kontroli na lądzie. Dostosowania i aktualizacje będą również przeprowadzane w oparciu o wnioski zebrane z pierwszego cyklu działania. Po zakończeniu system zostanie ponownie wdrożony w Agucadoura, a system przejdzie przez fazę rozruchu, aby zademonstrować pełną moc, w tym dalsze postępy w metodach sterowania. Po zakończeniu programu rozruchowego rozpocznie się faza oceny wydajności energetycznej zgodnie z normą IEC/TS 62600-100.