Bättre beräkningar för den marina strömkraftens energipotential
I våra älvar, sund och hav finns strömmande vatten som utgör en förnybar energikälla med stor potential. I en ny avhandling inom forskningsområdet marin strömkraft vid Uppsala universitet visar Emilia Lalander att redan befintliga vattendata är värdefulla för att uppskatta vattenhastigheten och i förlängningen den potentiella energiresurs som finns i ett specifikt område.
En växande bransch inom forskningen om förnybar energi är omvandlingen av den kinetiska energin i vattenströmmar till el. Dessa kan vara av tidvatten orsakade strömmar, eller strömmar i älvar. Då man utvinner energin direkt ur vattenströmmarna används teknik som liknar dagens vindkraftsverk: en turbin, som drivs av vattenströmmarna, som är kopplad till en generator. På avdelningen för elektricitetslära på Uppsala universitet pågår forskning inom förnybar elproduktion från vattenströmmar: projektet Marin Strömkraft. Arbetet som presenteras i Emilia Lalanders avhandling ingår i detta projekt.
Syftet med projektet är att på ett så enkelt sätt som möjligt utvinna energi ur strömmande vatten. Under 2012 färdigställdes en fullskalig prototyp, en vertikalaxlad turbin kopplad direkt till en generator, och i mars 2013 sjösattes den i Dalälven vid Söderfors.
För ett system som utvinner den kinetiska energin är strömmarnas hastighet av stor betydelse. Energin i vattnet är nämligen proportionellt mot hastigheten i kubik. I avhandlingen har fokus varit att mäta och modellera hastigheter i älvar och i tidvattenkanaler, samt studera effekten av energiextraktion ur vattenströmmarna.
Numeriska modeller verifierade med vattenhastighetsmätningar är en väl beprövad metod för att uppskatta energiresursen i ett specifikt område. I de storskaliga resursuppskattningar som har gjorts, till exempel över ett helt land, har generella beskrivningar av hastigheten använts. Faktiska hastighetsmätningar har inte utförts för att verifiera dessa metoder. Uppskattningarna är därför väldigt grova och det är en stor osäkerhet kring resultaten. Till exempel i Norge har resursen för tidvattenkraft uppskattats till mellan 2 och 17 TWh, beroende på hur många platser man har med i beräkningen.
Även om dessa siffror tyder på en betydande energipotential så är resultaten väldigt osäkra, mestadels beroende på den knappa tillgången av hastighetsdata.
– Arbetet i avhandlingen visade att goda uppskattningar av hastighetsdatat kan fås i älvar genom att använda befintliga data för vattenföringen. I tidvatten kan hastigheten uppskattas genom att använda data från sjökort samt data på tidvattenhöjd, säger Emilia Lalander.
Ur energiutvinningssynpunkt visade avhandlingens resultat att reglerade älvar, oreglerade älvar och tidvattenplatser är alla intressanta eftersom en hög utnyttjandegrad går att erhålla förutsatt att turbinen dimensioneras att ha högst effektivitet närmare medelhastigheten hellre än högsta hastigheten.
Avhandlingen Hydrokinetic resource assessment – Measurements and models.
Läs också avhandlingen Hydro-Kinetic Energy Conversion: Resource and Technology som ingår i samma forskningsprojekt.
Läs mer om forskningen om marin strömkraft vid Uppsala universitet.
Läs mer om experimentanläggningen som sjösattes tidigare i år.
