Onderzoekers hebben een verrassend eenvoudige oplossing ontwikkeld die golfenergie-installaties aanzienlijk meer energie laat oogsten, zonder complexe elektronica of dure regelsystemen.
Golfenergie geldt al jaren als een van de meest veelbelovende bronnen van duurzame elektriciteit. De oceaan is immers dag en nacht in beweging, terwijl zon en wind sterk afhankelijk zijn van het weer.
Toch is het de sector tot nu toe niet gelukt om op grote schaal concurrerende installaties te bouwen. Een van de grootste obstakels is dat veel golfenergiesystemen simpelweg niet goed meebewegen met de golven. Onderzoekers hebben daar nu een verrassend eenvoudige oplossing voor gevonden.
Geen ingewikkelde techniek, maar slimme natuurkunde
In plaats van complexe regelsystemen, sensoren en elektromotoren te gebruiken om een installatie voortdurend bij te sturen, vertrouwt het nieuwe ontwerp van ESPOL grotendeels op de natuurkunde. Onder een drijvend platform zijn aan weerszijden omgekeerde kegels bevestigd. Tijdens het rollen van het platform verplaatsen deze kegels water, waardoor de constructie zich gedraagt alsof zij meer massa heeft en tegelijkertijd extra hydrodynamische weerstand ondervindt.
Dat klinkt misschien nadelig, maar het tegenovergestelde blijkt waar. Door deze eigenschappen gaat het platform beter resoneren met langere oceaangolven, waardoor het meer energie uit iedere golf kan halen. De onderzoekers publiceerden de resultaten in Energy Conversion and Management.
Tests laten forse winst zien
Om de werking te onderzoeken bouwden de onderzoekers een schaalmodel op een veertigste van de uiteindelijke grootte. In de Davidson Laboratory-golftank van Stevens Institute of Technology werden gecontroleerde golfcondities nagebootst, waarbij een platform zonder kegels werd vergeleken met vier verschillende configuraties.
De resultaten waren opvallend. De onderwaterkegels verdubbelden meer dan de natuurlijke rolperiode van het platform. Daardoor bleef het systeem veel beter synchroon lopen met lange deining, precies het type golven waar veel bestaande golfenergie-installaties moeite mee hebben.
Een van de ontwerpen behaalde onder regelmatige golfcondities een energieopvangrendement van 52 procent. Ook onder onregelmatige golven – die veel realistischer zijn voor open zee – bleef het systeem goed presteren met een rendement van ongeveer 21,5 procent.
Mogelijke doorbraak voor golfenergie
Golfenergie kent al decennialang een veelbelovende reputatie, maar de praktijk blijkt weerbarstig. Installaties op zee krijgen te maken met extreme belastingen, hoge onderhoudskosten en een voortdurend veranderende golfslag. Actieve regelsystemen kunnen de prestaties verbeteren, maar maken installaties tegelijkertijd duurder en storingsgevoeliger.
Juist daarom is deze passieve oplossing interessant. Doordat de verbetering volledig wordt bereikt met relatief eenvoudige onderwaterstructuren, kan de techniek de betrouwbaarheid vergroten zonder extra complexe elektronica of bewegende onderdelen toe te voegen. Dat is vooral aantrekkelijk voor afgelegen kustgebieden en eilandgemeenschappen, waar onderhoud kostbaar en logistiek ingewikkeld is.
Lees ook: Golfenergie lijkt plots wél haalbaar
Nog volop in ontwikkeling
De onderzoekers benadrukken dat de technologie zich nog in de experimentele fase bevindt. De volgende stap is het optimaliseren van de vorm en positie van de kegels, het testen van grotere prototypes en het ontwikkelen van efficiëntere systemen om de schommelbeweging daadwerkelijk om te zetten in elektriciteit.
Toch laat het onderzoek zien dat een relatief kleine aanpassing een groot effect kan hebben op de prestaties van golfenergie. Als vervolgonderzoek de resultaten bevestigt, zouden eenvoudige onderwaterkegels wel eens een onverwacht belangrijke rol kunnen spelen in de verdere ontwikkeling van duurzame energie uit zee.
