SURF-WEC adlı cihaz (Small Underwater Research Flap Wave Energy Converter ifadesinin kısaltması), Hawaii eyaletindeki Oahu Adası'nda bulunan Makai Research Pier açıklarında ilk kez laboratuvardan okyanusa taşındı. National Laboratory of the Rockies tarafından University of Hawaii at Manoa iş birliğiyle yürütülen proje, dalga hareketini elektriğe dönüştüren küçük bir cihazı test etmeyi ve tasarımını, verilerini ve elde edilen dersleri açık biçimde paylaşmayı amaçlıyor.
Bu adım, açık sulardaki denemelerin son yıllarda yürütülen teorik araştırmaların ve modelleme çalışmalarının hacmine kıyasla hâlâ sınırlı olduğu bir alanda atıldı. Araştırmacılara göre gerçek dünyadaki uygulamaların azlığı ve bazı deneylere ait verilerin paylaşılmaması, deniz enerjisi cihazlarının performansının anlaşılmasını engelliyor ve modellerden ticari ölçekte geliştirilebilir teknolojilere geçişi zorlaştırıyor.
Cihaz nasıl çalışıyor?
SURF-WEC, kıyıya yakın bir noktaya sabitlenmiş ve yaklaşık olarak büyük bir ekran boyutunda olan yüzer bir kanattan oluşuyor. Kanat, dalgalar geçerken menteşeleri etrafında dönen bir kapı gibi ileri geri hareket ediyor ve böylece sıvıyı pompalayan kapalı bir hidrolik sistemi çalıştırarak sıvının basıncını kademeli olarak artırıyor. Belirli bir basınca ulaşıldığında bu basınç, elektrik jeneratörüne bağlı bir motoru döndürmek için kullanılıyor.
Cihazın temel araştırma özelliği, dalgalara verdiği tepkinin uzaktan ayarlanabilmesi. Ekip, koşullara göre tepkisini değiştirmeyen pasif mod ile değişen dalgalara gerçek zamanlı uyum sağlayan aktif mod arasında geçiş yapabiliyor. Modeller, aktif çalışmanın daha fazla enerji yakalayabileceğini, ancak sensörlerin, kontrol sistemlerinin ve ayarlama mekanizmalarının çalışmasından kaynaklanan kayıpları artırdığını gösteriyor.
Modellemeden deniz testine
Proje, National Laboratory of the Rockies laboratuvarlarında iki yıl süren modelleme, inşa, test ve doğrulama çalışmalarını kapsadı. Araştırmacılar, kanadın ve dalgaların hareketini simüle etmek için WEC-Sim gibi araçları kullandı. Ayrıca enerji dönüşüm sistemini, kontrollü bir ortamda dalga hareketini taklit eden elektrikli bir aktüatör kullanarak test ettiler.
Laboratuvar ayrıca cihazın performansını izlemek, cihazı kontrol etmek ve veri toplamak için MODAQ 2.0 platformunu geliştirdi. Bileşenlerin laboratuvarda test edilmesinin ardından sistem, deniz ortamının koşullarından korunması için yalıtıldı ve güçlendirildi; daha sonra montajı, denize yerleştirilmesi ve adanın kıyısına bağlanması için Hawaii'ye gönderildi.
Ekip, yerleştirmeden önce Oahu'ya doğru ilerleyen ve rüzgârları ile dalgaları tarihsel verilerin öngördüğünü aşan güçlü bir Kona fırtınasıyla karşılaştı. Bu nedenle araştırmacılar yalnızca çerçeveyi sabitledi ve fırtınanın geçmesini bekledi; ardından yakındaki şamandıralardan alınan gerçek zamanlı verileri kullanarak simülasyonları yeniden çalıştırdı. İki gün sonra cihazın montajını ve sabitlenmesini tamamladılar, kabloları da kıyıdaki MODAQ 2.0 platformuna bağladılar.
Bu haber neden önemli?
Ekip, cihaz sabitlendikten sonra sisteme elektrik ulaştığını doğruladı. Bu durum, laboratuvar tasarımından denizde işletime geçişin ilk aşamasının başarıyla gerçekleştirildiğini gösteriyor; ancak henüz ticari uygulanabilirliğin veya geniş ölçekte sürekli üretimin kanıtı değil. SURF-WEC, esas olarak araştırmacıların ve sektörün üzerine inşa edebileceği veriler üretmek üzere düşük engelli bir araştırma platformu olarak tasarlandı.
Cihazın denize yerleştirilmesinden beş aydan fazla bir süre sonra ekip, cihazı bir yıla kadar suda tutmayı, verileri canlı olarak sunmayı ve kamuya açık bir nihai rapor yayımlamayı planlıyor. Sonuçlar, aktif ve pasif çalışmayı karşılaştırmaya, kontrolle ilişkili kayıpları değerlendirmeye ve enerji sisteminin gerçek deniz koşullarındaki performansını anlamaya yardımcı olacak. Cihazın suda ne kadar süre kalacağı ve uzun vadede ne kadar elektrik üretebileceği, sürekli testin belirleyeceği açık sorular olmaya devam ediyor.
Proje, ABD Enerji Bakanlığına bağlı Hidroelektrik ve Hidrokinetik Enerji Ofisi tarafından finanse ediliyor. Laboratuvar ile üniversite arasındaki iş birliği ise dalga modelleme, kontrol, hidrolik mühendisliği ve deniz montajı konusundaki uzmanlıkların bir araya getirilmesini sağladı.