Een Japanse innovatie maakt het eindelijk mogelijk om energie uit oceaangolven continu en betrouwbaar op te wekken, en zou de oceaan tot een voorspelbare bron van groene stroom kunnen maken.
Het lijkt erop dat de kracht van de oceaan nu écht te benutten is. Onderzoekers van de University of Osaka hebben een innovatieve methode ontwikkeld om energie uit zeegolven te halen — met behulp van gyroscopen. Deze zogenaamde Gyroscopic Wave Energy Converters (GWEC) blijken veel effectiever dan conventionele systemen. Met deze aanpak lijkt het potentieel van golfenergie eindelijk haalbaar.
Volgens de studie, gepubliceerd in Journal of Fluid Mechanics, kan het nieuwe systeem een maximale energieopbrengst bereiken van ongeveer 50% over een groot frequentiebereik. Dat is een doorbraak: traditionele golfenergie-omzetters (WEC’s) presteren meestal alleen optimaal onder zeer specifieke golfcondities, die zelden continu voorkomen.
Golfenergie is nog steeds een uitdaging
Wind- en zonne-energie zijn inmiddels volwassen technologieën, maar ze hebben één groot nadeel: ze zijn intermitterend. Wind waait niet altijd, de zon schijnt niet 24/7. Golven daarentegen zijn in veel gevallen veel voorspelbaarder, dankzij onze kennis van getijden en oceaandynamica. Toch bleek het moeilijk om die energie efficiënt om te zetten in elektriciteit.
“Golfenergie-apparaten worstelen vaak omdat de oceaan voortdurend verandert,” zegt Takahito Iida, een van de onderzoekers. “Met een gyroscopisch systeem kunnen we echter de energieabsorptie hoog houden, ook als de golfcondities variëren.”
Zo werkt de oplossing
Het geheim van de GWEC zit hem in een draaiend vliegwiel dat in een drijvende structuur is geplaatst. Dit vliegwiel reageert op de krachten van de golven door gyroscopische precessie — een complexe beweging waarbij de rotatierichting van het vliegwiel verandert onder invloed van een externe kracht.
Bij conventionele WEC’s stopt de energieproductie zodra de golfcondities veranderen. Bij een GWEC zorgt de precessie van het vliegwiel ervoor dat het systeem blijft draaien en elektriciteit genereert. Het vliegwiel is gekoppeld aan een generator, die de kinetische energie omzet in bruikbare stroom.
Maximale efficiëntie
De onderzoekers hebben lineaire golfmodellen gebruikt om de interactie tussen de oceaan, het drijvende platform en het vliegwiel te simuleren. Zo konden ze de optimale parameters voor het vliegwiel en de generator bepalen.
Het resultaat? Een breedbandige energieabsorptie van maximaal 50%, ongeacht de golfhoogte of frequentie. Simulaties in zowel frequentie- als tijdsdomeinen bevestigen dat de GWEC bijzonder efficiënt werkt in de buurt van zijn resonantiefrequentie. De golfbewegingen komen van nature sterk overeen met het systeem.
“Wat echt opwindend is, is dat we nu weten dat deze maximale efficiëntie over een breed spectrum kan worden bereikt, niet slechts bij één specifieke resonantiefrequentie,” voegt Iida toe.
De toekomst van golfenergie
Doordat de gyroscopische parameters kunnen worden aangepast voor maximale efficiëntie, biedt dit de mogelijkheid om golfenergie-omzetters te ontwikkelen die stabiel en breed inzetbaar zijn. Dit kan een belangrijke stap zijn in het terugdringen van onze afhankelijkheid van fossiele brandstoffen en het leveren van betrouwbare, continue groene stroom.
Met deze aanpak wordt het potentieel van oceaanenergie eindelijk haalbaar: een omvangrijke, voorspelbare bron van duurzame energie die op grote schaal kan worden benut.
